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方法文章

Caenorhabditis 筛选器:一种用于分选小型多细胞生物的低技术含量仪器与方法

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DOI:

10.3791/58014

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2018年7月4日

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* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本方案包含一种对年龄匹配的秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)群体进行分选和清洗的方法。该方法使用一种简单、廉价且高效的自制工具,以获取大量用于研究的线虫实验群体。

摘要

Caenorhabditis elegans(C. elegans)是一种广泛应用于基础研究和生物医学研究的模式生物。在线虫研究领域,人们迫切需要一种经济且有效的方法来维持大量年龄一致的 C. elegans 种群。本文介绍了一种对 C. elegans 进行机械分选和清洗的方法。我们的目标是提供一种成本低、效率高、速度快且操作简便的流程,以获得大小和发育阶段均一的线虫个体,用于后续实验。该工具名为 Caenorhabditis 筛选筛(Caenorhabditis Sieve),采用定制的螺口式盖子系统,可旋接在常见的锥形实验管上,依据线虫体型大小进行分选。我们还证明,Caenorhabditis 筛选筛能够有效地将线虫从一个培养平板转移至另一个平板,实现快速分选、同步化和清洗,且不会影响包括运动能力及应激诱导基因报告系统在内的健康指标。这一易于获取且具有创新性的工具,为维持 C. elegans 种群提供了一种快速、高效且无应激的解决方案。

引言

线虫 Caenorhabditis elegans 是一种重要的模式生物。除了在实验室中易于培养且培养条件可控外,其全基因组已测序1,且每个细胞的发育命运均已明确2。由于这些优势,C. elegans 被广泛用作遗传学研究的模式生物。然而,这些有利特性也给研究人员带来了一些挑战。由于其世代周期短,C. elegans 种群会迅速耗尽食物,或很快演变为包含多个世代和不同发育阶段的混合种群。因此,在固体线虫培养基(NGM)上进行实验时,研究人员必须在细菌食物耗尽以及新幼虫出现之前,将线虫手动转移至新的培养皿中。这一过程较为繁琐,因为需要频繁转移线虫,以防止实验种群与子代混合。然而,某些实验既需要大量个体,又需要较长时间点(例如,成虫期的 DNA 或 RNA 提取),这进一步加大了维持同步化种群并转移大量线虫的难度。

目前将培养在NGM上的C. elegans进行转移的方法包括挑取法或冲洗法将线虫从一个培养皿转移到另一个培养皿;化学处理线虫(例如,使用DNA复制抑制剂氟脱氧尿苷,即FUDR);或使用流式细胞术将线虫分选至多孔板中。挑取法需要使用手工工具,该工具通常由细铂金丝或睫毛制成,用于手动转移单个或多个线虫3,

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方案

1. 秀丽隐杆线虫 筛选装置的构建与使用

  1. 构建方案
    1. 从50 mL离心管中取下两个管盖(图1A).
    2. 移除盖子内唇内部中央区域(从底部观察时) 图1B使用本生灯和热金属探针、电烙铁或阶梯钻头进行操作。
      注意:使用加热方式切割塑料盖比使用刀片更安全,因为受伤风险更小。
    3. 清洁并打磨切割边缘,然后使用弧形锉刀或旋转研磨工具对表面进行修整例如,Dremel)。参见 图1C.
    4. 将单丝网片裁剪成合适的直径(图1D)。为此,将盖子的轮廓描在单丝尼龙网片上,并沿所画线条内侧剪下。
    5. 在瓶盖的顶面切割沟槽或切口,以增强涂抹胶水后两个瓶盖在塑料表面的粘附性图1E).
    6. 用乙醇清洁盖子,然后晾干。
    7. 在两个盖子的顶面外边缘涂抹氰基丙烯酸酯胶水。
      注意:少量胶水即可,用量宜少。
    8. 根据说明放置单丝网片 表1,置于一个已粘合的盖子上(

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结果

的 秀丽隐杆线虫 筛网由两个螺帽组成,固定一片编织尼龙单丝网,网孔小于目标发育阶段生物体的体径,用于通过简单的冲洗技术分离出活体生物种群。该装置可连接标准的锥形管,利用网筛通过体径对生物进行机械分选,使目标生物保留在管内,便于后续培养与实验。例如,转移或基因收获)。用温和的手动清洗与 秀丽隐杆线虫 筛分法快速,每个60–100 mm培养皿约需5分钟,且生物体易于从筛网中回收。

动物后续的百分比产率 秀丽隐杆线虫 筛网的使用
计算反应的产率百分比 秀丽隐杆线虫 筛子,设备使用两者进行了测试 20 μm 和 50 μm 成年动物孔径网格。平均产量为 >两种测试孔径的网筛均达到了90%的动物转移成功率(表1).

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讨论

本文介绍了可及且高效的Caenorhabditis筛具的设计与使用方法,该工具可用于C. elegans的分选与维持。相较于手动挑选个体、清洗种群、化学处理(例如,FUDR)以及更昂贵的动物分离方法,该工具具有多项优势。首先,Caenorhabditis筛具能够高效、快速地(少于20分钟)从大量混合种群中分离子代(表2)。此外,该工具的使用对动物的健康寿命无明显毒性影响(图3、图4、图5、图6),不会诱导已知的遗传应激报告系统(图7、图8、图9),并减少了可能影响培养板处理或后续任何分子检测的外源化学物质的引入。其操作简.......

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。作者声明,本研究的开展不存在任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系。

致谢

作者感谢Heather Currey在研究设计初期所做出的贡献,以及Swarup Mitra博士对稿件的审阅。我们还要感谢Michael B. Harris博士在评论、修改以及本方法演示制作过程中提供的帮助。菌株由线虫遗传学中心(Caenorhabditis Genetics Center)提供,该中心由美国国立卫生研究院研究基础设施项目办公室(NIH Office of Research Infrastructure Programs,资助号P40 OD010440)资助。本研究由美国国立卫生研究院下属的国家普通医学科学研究所(National Institute Of General Medical Sciences of the National Institutes of Health)通过资助号UL1GM118991、TL4GM118992或RL5GM118990提供支持,同时也获得了该研究所通过资助号5P20GM103395-15颁发的机构发展奖(Institutional Development Award, IDeA)。本文内容仅由作者负责,不代表美国国立卫生研究院的官方观点。阿拉斯加大学(UA)为平等就业与教育机构,禁止对任何个人进行非法歧视:www.alaska.edu/titleIXcompliance/nondiscrimination。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
护目镜UlineS-21076
防护耐热手套Grainger货号 # 3AT17 制造商型号 # 3AT17 目录页码 # 1703
50 mL 圆底离心管Falcon14-432-22
合成尼龙网Dynamic
Aqua-Supply Ltd
NTX20 和 NTX50
氰基丙烯酸酯胶水Scotch Super Glue LiquidSAD114
钳子VampliersVMPVT-001-8
带圆形锉刀的Dremel工具Lowe's货号 # 525945 型号 # 100-LG
FUDRSigmaF0503
M9 化学品(NaCl、Na2HPO4、KH2PO4、MgSO4) Sigma S7653、RES20908-A7、1551139、M7506
NGM 平板化学品(细菌蛋白胨、琼脂、KH2PO4、K2HPO4、CaCl2、胆固醇、链霉素)BD Biosciences(细菌蛋白胨)、Lab express(琼脂)、Sigma(其余)BD bioscience 211677、Lab Express 1001、 Sigma 1551139、1551128、C1016、C8667、S6501
Pluronic F-127SigmaP2443
百草枯二氯化物水合物Sigma36541
倒置荧光显微镜OlympusFSX100

参考文献

  1. C elegans Sequencing Consortium. Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology. Science. 282 (5396), 2012-2018 (1998).
  2. Herman, M. A. Hermaphrodite cell-fate specification. WormBook. , 1-16 (2006).
  3. Stiernagle, T.

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