Aufbau und Betrieb einer Kühlstufe zur Immobilisierung von C. elegans auf ihren Kulturplatten
5. Mai 2023
In diesem Artikel werden Protokolle für den Aufbau und Betrieb einer Kühlstufe beschrieben, um C. elegans massenhaft auf ihren ursprünglichen Kultivierungsplatten zu immobilisieren.
Wir entwickeln einen einfachen Ansatz, mit dem die gesamte Caenorhabditis elegans-Population direkt auf Kultivierungsplatten immobilisiert werden kann. Diese Strategie beschleunigt bildgebende Experimente erheblich. Die Natriumazid-Immobilisierung, die typischerweise für die hochauflösende Bildgebung der C.elegans-Population verwendet wird, ist extrem arbeitsintensiv und erfordert die Befestigung und Handhabung einzelner Tiere.
Diese Methode kann auch die Lebensdauer und Lebensfähigkeit von Tieren verkürzen, was die Daten verfälschen kann. Herkömmliche Kühlmethoden verwendeten relativ niedrige Temperaturen von zwei bis vier Grad Celsius der verwendeten Mikroflüssigkeit, was eine umfangreiche Benutzerschulung erfordert. Wir fanden heraus, dass mit der Abkühlungsphase die warmen Temperaturen von etwa sechs Grad Celsius die Tiere für die Bildgebung mit hoher Umdrehung stärker immobilisieren.
Die kühlende Immobilisierung von C. elegans ist nicht weit verbreitet, wird aber in der Regel mit komplexer Mikrofluidik kombiniert, die eine umfangreiche Benutzerschulung erfordert. Aufgrund der Unzulänglichkeit der typischen Immobilisierungsmethodik ermöglicht unsere Verbesserung der Kühlmobilisierung und Zugänglichkeit einen hohen Durchsatz und eine höher auflösende Bildgebung für Forscher. Im Vergleich zur arbeitsintensiven Befestigung und Betäubung einzelner Tiere kann unser Kühlansatz große C.elegans-Populationen reversibel immobilisieren, wodurch 98 % der Verarbeitungszeit entfallen.
Der Verzicht auf chemische Anästhetika minimiert auch die schädliche Exposition gegenüber Tieren und Forschern. Eine Kühlstufe ermöglicht einen hohen Durchsatz und eine hochauflösende Bildgebung direkt auf Kultivierungsplatten. Die Einfachheit dieses Designs ermöglicht es anderen Forschern, auf einfache Weise ihre eigenen Geräte zu bauen und sie in ihre bestehenden Setups zu integrieren, um den Umfang und das Tempo ihrer biologischen Studien zu revolutionieren.
Unser Labor wird die Kühlstufe für verschiedene Mikroskopkonfigurationen anpassen. Verschiedene Designs funktionieren mit inversen Mikroskopen, zusammengesetzten aufrechten Mikroskopen sowie verschiedenen Bildgebungsplattformen.
Übersicht
Diese Studie stellt ein Protokoll für die innovative Immobilisierung des Fadenwurms Caenorhabditis elegans direkt auf Kultivierungsplatten vor. Diese Methode vereinfacht die hochauflösende Bildgebung, indem sie die Verarbeitungszeit erheblich verkürzt und den Einsatz chemischer Anästhetika vermeidet.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Mikroskopie
- Abbildende Verfahren
- Methoden zur Caenorhabditis elegans
Hintergrund
- Herkömmliche Methoden zur Bildgebung von C. elegans sind arbeitsintensiv.
- Die mechanische Immobilisierung kann die experimentelle Durchsatzrate erhöhen.
- Die Studie befasst sich mit Problemen, die mit den derzeitigen Methoden unter Verwendung von Natriumazid verbunden sind.
Verwendete Methoden
- Aufbau einer Kühlstufe zur Immobilisierung
- Verwendung von Caenorhabditis elegans als Modellorganismus
- Integration einfach herzustellender Komponenten für die Kühlvorrichtung
Hauptergebnisse
- Die Kühlung bei 6 Grad Celsius immobilisiert effektiv große Populationen.
- Die Bearbeitungszeit wird im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um 98 % reduziert.
- Hochauflösende Bilder können gewonnen werden, ohne die Versuchstiere Anästhetika auszusetzen.
Schlussfolgerungen
- Dieses neue Protokoll ermöglicht es Forschern, Bildgebungsstudien effizienter durchzuführen.
- Die Entwicklung hat bedeutende Auswirkungen auf die genetische und entwicklungsbiologische Forschung.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Hochdurchsatz-Immobilisierung von C. elegans direkt auf Kulturplatten ermöglicht eine skalierbare, hochauflösende Bildgebung, die für frühe Entdeckungs- und Zielvalidierungsworkflows entscheidend ist. Der Verzicht auf chemische Anästhetika und manuelles Handling reduziert biologische Störfaktoren und betriebliche Engpässe und unterstützt so robuste phänotypische Screening-Verfahren sowie mechanistische Entwicklungsrisikominderung. Diese Fähigkeit erhöht die Vorhersagesicherheit und beschleunigt die Entscheidungsfindung an entscheidenden Wendepunkten in Entdeckungsportfolios.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine schnelle, reproduzierbare Immobilisierung für hypothesengetriebene Bildgebungsstudien.
- Verringert störende Variablen, indem chemische Anästhetika vermieden werden, und unterstützt so eine klarere biologische Interpretation.
- Erleichtert die funktionelle Zielvalidierung durch phänotypische Analyse mit hohem Informationsgehalt.
- Stärkt die Vorhersagegenauigkeit bei der frühen Selektion und der mechanistischen Risikominderung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Ermöglicht die Vorbereitung großer Zellpopulationen für standardisierte, quantitative Bildgebungsassays.
- Verbessert die Reproduzierbarkeit und den Durchsatz von Assays, indem manuelle Eingriffe minimiert werden.
- Ermöglicht skalierbare Screening-Workflows für Studien mit chemischen Substanzen oder genetischen Störungen.
- Unterstützt die Wiederverwendung der Plattform über mehrere Bildgebungs- und Screening-Modalitäten hinweg.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Abstimmung mit krankheitsrelevanten Modellsystemen für die translationale Biomarker-Entdeckung.
- Erhält die Lebensfähigkeit der Tiere und unterstützt damit longitudinale und präklinische Studien.
- Verringert das Risiko von Datenartefakten und verbessert so die translationale Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung.
- Liefert mechanistische Erkenntnisse, die risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung informieren.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Kühlfixierungsmethode lässt sich nahtlos von der frühen Entdeckung über die Identifizierung von Leitverbindungen bis hin zur präklinischen Forschung integrieren und unterstützt skalierbare Bildgebung sowie phänotypische Analysen.
- Entdeckungsbiologie: Beschleunigt die Hypothesenprüfung und Klärung von Wirkwegen, indem sie eine schnelle, artefaktfreie Bildgebung ermöglicht.
- Screening: Liefert assaysbereite Populationen mit hoher Reproduzierbarkeit und quantitativen Ergebnissen.
- Analysen: Stellt robuste, inhaltsreiche Bildgebungsergebnisse für den Vergleich zwischen experimentellen Bedingungen bereit.
- Translationale Forschung: Unterstützt die Biomarker-Abstimmung und Kontinuität in präklinische Modelle, indem sie die Gesundheit der Tiere erhält.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine modulare, anpassungsfähige Plattform für den mehrfachen Einsatz in unterschiedlichen F&E-Programmen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten in phänotypischen Studien.
- Operationaler Wert: Standardisiert die Immobilisierung, verbessert die Reproduzierbarkeit und erhöht den Durchsatz.
- Strategischer Wert: Ermöglicht schnellere Go/No-Go-Entscheidungen und verbessert die Kapitalnutzungseffizienz durch Verringerung des manuellen Arbeitsaufwands und biologischer Risiken.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von Entdeckungsobjekten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert grundlegende Fachkenntnisse beim Zusammenbau und Betrieb von Kühleinrichtungen und Bildgebungsausrüstung.
- Benötigt Zugang zu einer standardmäßigen Laborinfrastruktur, einschließlich Mikroskopen und Vorrichtungen zur Temperaturkontrolle.
- Setzt eine Standardisierung über Teamgrenzen hinweg für konsistente Immobilisierungs- und Bildgebungsprotokolle voraus.
- Kann mit geringfügigen Modifikationen an verschiedene Mikroskopkonfigurationen und Modellsysteme angepasst werden.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören die anfängliche Einrichtungszeit sowie die Gewährleistung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Platten hinweg.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:04
Preparation of Cooling Stage Component and Construction of Water‐Cooling Assembly
3:36
Constructing the Assembly to Cool the Peltier Using Water‐Cooling Assembly
5:12
Constructing Copper Plate and Sapphire Window Assembly
6:43
Cooling Stage Final Assembling
