Name: Hochdurchsatz-Behavioralitäts- und Lifespan-Assays mit der Lifespan Machine (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Erfahren Sie automatisierte Hochdurchsatz-Lebensdauer- und Verhaltensanalysen mit der Lifespan Machine am Modellorganismus C. elegans. Diese Methode ermöglicht präzise reproduzierbare Daten zur Erforschung physiologischer und molekularer Alterungsprozesse.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wir danken Julian Ceron und Jeremy Vicencio (IDIBELL Barcelona) für die Produktion des rpb-2(cer135) Allels. Dieses Projekt wurde gefördert durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Finanzhilfevereinbarung Nr. 852201), das spanische Ministerium für Wirtschaft, Industrie und Wettbewerbsfähigkeit (MEIC) an die EMBL-Partnerschaft, das Centro de Excelencia Severo Ochoa (CEX2020-001049-S, MCIN/AEI /10.13039/501100011033), das CERCA-Programm/Generalitat de Catalunya, den MEIC Excelencia-Preis BFU2017-88615-P, und eine Auszeichnung der Glenn Foundation for Medical Research.

Enthüllung der Geheimnisse des Alterns: Lifespan Machine für Erkenntnisse mit hohem Durchsatz

<ol><li>Harman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+aging+process%3A+Major+risk+factor+for+disease+and+death%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">The aging process: Major risk factor for disease and death.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 88 (12), 5360-5363 (1991).</li>
<li>Vaupel, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodemography+of+human+ageing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Biodemography of human ageing.</a> Nature. 464 (7288), 536-542 (2010).</li>
<li>Mair, W., Goymer, P., Pletcher, S. D., Partridge, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demography+of+dietary+restriction+and+death+in+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Demography of dietary restriction and death in Drosophila.</a> Science. 301 (5640), 1731-1733 (2003).</li>
<li>Petrascheck, M., Miller, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+analysis+of+lifespan+experiment+reproducibility%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Genetics%22%5BJournal%5D)">Computational analysis of lifespan experiment reproducibility.</a> Frontiers in Genetics. 8, 92(2017).</li>
<li>Lucanic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+genetic+background+and+experimental+reproducibility+on+identifying+chemical+compounds+with+robust+longevity+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Impact of genetic background and experimental reproducibility on identifying chemical compounds with robust longevity effects.</a> Nature Communications. 8 (1), 14256(2017).</li>
<li>Banse, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+lifespan+determination+across+Caenorhabditis+strains+and+species+reveals+assay-specific+effects+of+chemical+interventions%5BTitle%5D)+AND+%22Geroscience%22%5BJournal%5D)">Automated lifespan determination across Caenorhabditis strains and species reveals assay-specific effects of chemical interventions.</a> Geroscience. 41 (6), 945-960 (2019).</li>
<li>Herndon, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stochastic+and+genetic+factors+influence+tissue-specific+decline+in+ageing+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Stochastic and genetic factors influence tissue-specific decline in ageing C. elegans.</a> Nature. 419 (6909), 808-814 (2002).</li>
<li>Kirkwood, T. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+accounts+for+the+wide+variation+in+life+span+of+genetically+identical+organisms+reared+in+a+constant+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanisms+of+Ageing+and+Development%22%5BJournal%5D)">What accounts for the wide variation in life span of genetically identical organisms reared in a constant environment.</a> Mechanisms of Ageing and Development. 126 (3), 439-443 (2005).</li>
<li>Stroustrup, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+temporal+scaling+of+Caenorhabditis+elegans+ageing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The temporal scaling of Caenorhabditis elegans ageing.</a> Nature. 530 (7588), 103-107 (2016).</li>
<li>Hamilton, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+RNAi+screen+for+longevity+genes+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+%26+Development%22%5BJournal%5D)">A systematic RNAi screen for longevity genes in C. elegans.</a> Genes & Development. 19 (13), 1544-1555 (2005).</li>
<li>Lee, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+RNAi+screen+identifies+a+critical+role+for+mitochondria+in+C.+elegans+longevity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Genetics%22%5BJournal%5D)">A systematic RNAi screen identifies a critical role for mitochondria in C. elegans longevity.</a> Nature Genetics. 33 (1), 40-48 (2003).</li>
<li>Cornwell, A. B., Llop, J. R., Salzman, P., Thakar, J., Samuelson, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+replica+set+method%3A+A+high-throughput+approach+to+quantitatively+measure+Caenorhabditis+elegans+lifespan%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">The replica set method: A high-throughput approach to quantitatively measure Caenorhabditis elegans lifespan.</a> Journal of Visualized Experiments. (136), e57819(2018).</li>
<li>Stroustrup, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Caenorhabditis+elegans+lifespan+machine%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">The Caenorhabditis elegans lifespan machine.</a> Nature Methods. 10 (7), 665-670 (2013).</li>
<li>Xian, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((WormFarm%3A+A+quantitative+control+and+measurement+device+toward+automated+Caenorhabditis+elegans+aging+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">WormFarm: A quantitative control and measurement device toward automated Caenorhabditis elegans aging analysis.</a> Aging Cell. 12 (3), 398-409 (2013).</li>
<li>Churgin, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+imaging+of+Caenorhabditis+elegans+in+a+microfabricated+device+reveals+variation+in+behavioral+decline+during+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Longitudinal imaging of Caenorhabditis elegans in a microfabricated device reveals variation in behavioral decline during aging.</a> Elife. 6, 26652(2017).</li>
<li>Hulme, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lifespan-on-a-chip%3A+Microfluidic+chambers+for+performing+lifelong+observation+of+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Lifespan-on-a-chip: Microfluidic chambers for performing lifelong observation of C. elegans.</a> Lab on a Chip. 10 (5), 589-597 (2010).</li>
<li>Kerr, R. A., Roux, A. E., Goudeau, J. F., Kenyon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+C.+elegans+observatory%3A+High-throughput+exploration+of+behavioral+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Aging%22%5BJournal%5D)">The C. elegans observatory: High-throughput exploration of behavioral aging.</a> Frontiers in Aging. 3, 932696(2022).</li>
<li>Javer, A., Ripoll-Sánchez, L., Brown, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Powerful+and+interpretable+behavioural+features+for+quantitative+phenotyping+of+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+B%3A+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Powerful and interpretable behavioural features for quantitative phenotyping of Caenorhabditis elegans.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 373 (1758), 20170375(2018).</li>
<li>Miller, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+interaction+with+temperature+is+an+important+determinant+of+nematode+longevity%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">Genetic interaction with temperature is an important determinant of nematode longevity.</a> Aging Cell. 16 (6), 1425-1429 (2017).</li>
<li>Bansal, A., Zhu, L. J., Yen, K., Tissenbaum, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uncoupling+lifespan+and+healthspan+in+Caenorhabditis+elegans+longevity+mutants%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Uncoupling lifespan and healthspan in Caenorhabditis elegans longevity mutants.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (3), E277-E286 (2015).</li>
<li>Huang, C., Xiong, C., Kornfeld, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+age-related+changes+of+physiological+processes+that+predict+lifespan+of+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Measurements of age-related changes of physiological processes that predict lifespan of Caenorhabditis elegans.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (21), 8084-8089 (2004).</li>
<li>Garigan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+analysis+of+tissue+aging+in+Caenorhabditis+elegans%3A+A+role+for+heat-shock+factor+and+bacterial+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Genetic analysis of tissue aging in Caenorhabditis elegans: A role for heat-shock factor and bacterial proliferation.</a> Genetics. 161 (3), 1101-1112 (2002).</li>
<li>Oswal, N., Martin, O. M., Stroustrup, S., Bruckner, M. A. M., Stroustrup, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hierarchical+process+model+links+behavioral+aging+and+lifespan+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Computational+Biology%22%5BJournal%5D)">A hierarchical process model links behavioral aging and lifespan in C. elegans.</a> PLoS Computational Biology. 18 (9), 1010415(2022).</li>
<li>Sen, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DAF-16%2FFOXO+requires+protein+phosphatase+4+to+initiate+transcription+of+stress+resistance+and+longevity+promoting+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">DAF-16/FOXO requires protein phosphatase 4 to initiate transcription of stress resistance and longevity promoting genes.</a> Nature Communications. 11 (1), 138(2020).</li>
<li>Schiffer, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((et+al.Caenorhabditis+elegans+processes+sensory+information+to+choose+between+freeloading+and+self-defense+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">et al.Caenorhabditis elegans processes sensory information to choose between freeloading and self-defense strategies.</a> Elife. 9, 56186(2020).</li>
<li>Bazopoulou, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+ROS+individualizes+organismal+stress+resistance+and+lifespan%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Developmental ROS individualizes organismal stress resistance and lifespan.</a> Nature. 576 (7786), 301-305 (2019).</li>
<li>Guerrero-Rubio, M. A., Hernández-García, S., García-Carmona, F., Gandía-Herrero, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extension+of+life-span+using+a+RNAi+model+and+in+vivo+antioxidant+effect+of+Opuntia+fruit+extracts+and+pure+betalains+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Extension of life-span using a RNAi model and in vivo antioxidant effect of Opuntia fruit extracts and pure betalains in Caenorhabditis elegans.</a> Food Chemistry. 274, 840-847 (2019).</li>
<li>Janssens, G. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptomics-based+screening+identifies+pharmacological+inhibition+of+Hsp90+as+a+means+to+defer+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Transcriptomics-based screening identifies pharmacological inhibition of Hsp90 as a means to defer aging.</a> Cell Reports. 27 (2), 467-480 (2019).</li>
<li>Kasimatis, K. R., Moerdyk-Schauwecker, M. J., Phillips, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auxin-mediated+sterility+induction+system+for+longevity+and+mating+studies+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22G3%3A+Genes%2C+Genomes%2C+Genetics%22%5BJournal%5D)">Auxin-mediated sterility induction system for longevity and mating studies in Caenorhabditis elegans.</a> G3: Genes, Genomes, Genetics. 8 (8), 2655-2662 (2018).</li>
<li>Lin, X. -X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DAF-16%2FFOXO+and+HLH-30%2FTFEB+function+as+combinatorial+transcription+factors+to+promote+stress+resistance+and+longevity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">DAF-16/FOXO and HLH-30/TFEB function as combinatorial transcription factors to promote stress resistance and longevity.</a> Nature Communications. 9 (1), 4400(2018).</li>
<li>Stroustrup, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+temporal+scaling+of+Caenorhabditis+elegans+ageing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The temporal scaling of Caenorhabditis elegans ageing.</a> Nature. 530 (7588), 103-107 (2016).</li>
<li>Byerly, L., Cassada, R., Russell, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+life+cycle+of+the+nematode+Caenorhabditis+elegans%3A+I.+Wild-type+growth+and+reproduction%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">The life cycle of the nematode Caenorhabditis elegans: I. Wild-type growth and reproduction.</a> Developmental Biology. 51 (1), 23-33 (1976).</li>
<li>Perez, M. F., Francesconi, M., Hidalgo-Carcedo, C., Lehner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maternal+age+generates+phenotypic+variation+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Maternal age generates phenotypic variation in Caenorhabditis elegans.</a> Nature. 552 (7683), 106-109 (2017).</li>
<li>Wilkinson, D. S., Taylor, R. C., Dillin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+aging+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Analysis of aging in Caenorhabditis elegans.</a> Methods in Cell Biology. 107, 353-381 (2012).</li>
<li>Hosono, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sterilization+and+growth+inhibition+of+Caenorhabditis+elegans+by+5-fluorodeoxyuridine%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Gerontology%22%5BJournal%5D)">Sterilization and growth inhibition of Caenorhabditis elegans by 5-fluorodeoxyuridine.</a> Experimental Gerontology. 13 (5), 369-373 (1978).</li>
<li>Lithgow, G. J., Driscoll, M., Phillips, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+long+journey+to+reproducible+results%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A long journey to reproducible results.</a> Nature. 548 (7668), 387-388 (2017).</li>
<li>Zhang, L., Ward, J. D., Cheng, Z., Dernburg, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+auxin-inducible+degradation+%28AID%29+system+enables+versatile+conditional+protein+depletion+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">The auxin-inducible degradation (AID) system enables versatile conditional protein depletion in C. elegans.</a> Development. 142 (24), 4374-4384 (2015).</li>
<li>Baeriswyl, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+aging+profiles+in+isogenic+populations+of+Caenorhabditis+elegans+by+bacteria+causing+different+extrinsic+mortality+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Biogerontology%22%5BJournal%5D)">Modulation of aging profiles in isogenic populations of Caenorhabditis elegans by bacteria causing different extrinsic mortality rates.</a> Biogerontology. 11 (1), 53(2010).</li>
<li>Banse, S. A., Blue, B. W., Robinson, K. J., Jarrett, C. M., Phillips, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Stress-Chip%3A+A+microfluidic+platform+for+stress+analysis+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The Stress-Chip: A microfluidic platform for stress analysis in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS One. 14 (5), e0216283(2019).</li>
<li>Banse, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+lifespan+determination+across+Caenorhabditis+strains+and+species+reveals+assay-specific+effects+of+chemical+interventions%5BTitle%5D)+AND+%22Geroscience%22%5BJournal%5D)">Automated lifespan determination across Caenorhabditis strains and species reveals assay-specific effects of chemical interventions.</a> Geroscience. 41 (6), 945-960 (2019).</li>
<li>Swindell, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+failure+time+models+provide+a+useful+statistical+framework+for+aging+research%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Gerontology%22%5BJournal%5D)">Accelerated failure time models provide a useful statistical framework for aging research.</a> Experimental Gerontology. 44 (3), 190-200 (2009).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Hier stellen wir ein detailliertes, zugängliches Protokoll für die Durchführung eines Experiments mit der neuesten Version der Lifespan Machine zur Verfügung. Wir haben gezeigt, dass der entscheidende Schritt für das Erreichen gut aufgelöster Überlebenskurven der manuelle Ausschluss von Nicht-Wurm-Objekten während der Post-Bild-Aufnahme ist. Die manuelle Sterbezeit-Annotation hat einen geringen Einfluss auf die Gesamtform der Überlebenskurven und zeigt, dass die vollautomatische Sterbezeit-Schätzung auch ohne manuelle An...

Das Altern ist ein komplexer, vielschichtiger Prozess, der durch eine Abnahme der physiologischen Funktion eines Organismus gekennzeichnet ist, was im Laufe der Zeit zu einem Anstieg des Krankheits- und Sterberisikos führt1. Die Lebensspanne, gemessen als die Zeit von der Geburt oder dem Beginn des Erwachsenenalters bis zum Tod, liefert ein eindeutiges Ergebnis des Alterns2 und einen indirekten, aber streng quantitativen Proxy für die Messung der relativen Alterungsrate zwischen Populationen3. Alternsstudien beruhen oft auf genauen Messungen der Lebensspanne, ähnlich wie bei klinischen Studien, um die Ergebnisse zwischen einer Population, die einer Intervention ausgesetzt war, und einer nicht exponierten Kontrollgruppe zu vergleichen. Leider durchdringt die Alternsforschung Probleme mit der Reproduzierbarkeit, manchmal aufgrund statistisch unterdurchschnittlicher Experimente4 und oft aufgrund der inhärenten Empfindlichkeit von Lebensspannen-Assays gegenüber subtilen Schwankungen in der Umwelt5. Robuste Experimente erfordern mehrere Replikate großer Populationen, und dieser Prozess profitiert besonders von der experimentellen Skalierbarkeit, die die Automatisierung6 bietet.
Die strengen Anforderungen von Lifespan-Assays ergeben sich aus der Unvorhersehbarkeit des Alterungsprozesses selbst. Isogene Individuen, die in identischen Umgebungen untergebracht sind, weisen unterschiedliche Sterbezeiten und physiologische Abbauraten auf7, was darauf hindeutet, dass die Lebensspanne ein hohes Maß an Stochastizität beinhaltet 7,8. Daher sind große Populationen erforderlich, um quantitative Veränderungen im Alterungsprozess, wie z. B. Veränderungen der mittleren oder maximalen Lebenserwartung, zu messen und Verzerrungen zu überwinden, die sich aus individueller Variabilität ergeben. Darüber hinaus ist die Kapazität für Hochdurchsatz-Lebensdauer-Assays von entscheidender Bedeutung, um Studien von Überlebenskurvenformen und Modellen der Dynamik des Alterns zu unterstützen9.
Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans ist aufgrund seiner kurzen Lebensspanne, seiner genetischen Nachlässigkeit und seiner schnellen Generationszeit ein unschätzbares Modell für die Alternsforschung, was seine Eignung für Hochdurchsatz-Alterungs- und Lebensdauer-Assays unterstreicht. Traditionell ist die Lebensdauer in C. elegans wurde gemessen, indem man eine synchronisierte, kleine Population von etwa 50-100 Tieren über einen längeren Zeitraum auf festen Medien verfolgte und den Zeitpunkt der einzelnen Todesfälle aufschrieb. Wenn die Tiere älter werden und an Beweglichkeit verlieren, müssen die Tiere einzeln angestoßen und auf kleine Bewegungen des Kopfes oder Schwanzes überprüft werden, um die Sterbezeit manuell zu ermitteln. Dies ist in der Regel ein langwieriger und mühsamer Prozess, obwohl Anstrengungen unternommen wurden, um ihn zu beschleunigen 10,11,12. Wichtig ist, dass langsame experimentelle Pipelines den Fortschritt in unserem Verständnis des Alterns und der Wirksamkeit getesteter Interventionen behindern.
Um den Anforderungen der Alternsforschung an quantitative Daten gerecht zu werden, wurden viele Technologien zur Automatisierung der Datenerfassung entwickelt, darunter eine bemerkenswerte Bandbreite an Ansätzen, von mikrofluidischen Kammern bis hin zu Flachbettscannern 13,14,15,16,17,18. Das LSM unterscheidet sich von anderen Methoden durch seine umfassende Optimierung für die Erfassung hochpräziser und genauer Lebensdauerdaten, die durch die Entwicklung sorgfältiger Gerätekalibrierungsprotokolle in Kombination mit einer umfangreichen Software-Suite erreicht wird, die es den Benutzern ermöglicht, automatisierte Analysen zu validieren, zu korrigieren und zu verfeinern13. Obwohl die Software im Prinzip auf verschiedene Bildgebungsmodalitäten angewendet werden kann, verwenden die meisten Benutzer in der Praxis Flachbettscanner, die so modifiziert sind, dass sie eine fein abgestimmte Kontrolle über die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit ermöglichen - Faktoren, die aufgrund ihres großen Einflusses auf die Lebensdauer von entscheidender Bedeutung sind19. Das LSM nimmt alle 20 Minuten Bilder von Nematoden in Intervallen von Tagen bis Monaten auf, abhängig von den Umweltbedingungen und dem Genotyp. Die erzeugten Daten haben eine viel höhere zeitliche Auflösung als Daten aus manuellen Assays, und die gesammelten Bilder bieten eine dauerhafte visuelle Aufzeichnung der Nematodenposition über die gesamte Lebensspanne. Mittels Methoden des maschinellen Lernens werden jedem Einzelnen automatisch Sterbezeiten zugeordnet. Diese Ergebnisse können schnell und manuell mit einer Client-Software namens "Worm Browser" validiert werden. Aufgrund seiner Hard- und Software kann das LSM Überlebenskurven erstellen, die statistisch nicht von der manuellen Todesbewertung durch erfahrene Forscher zu unterscheiden sind, mit dem zusätzlichen Vorteil einer geringeren Arbeitsbelastung und einer höheren Skalierbarkeit13.
Die neueste Version des LSM ermöglicht auch die Untersuchung des Verhaltensalters, indem morphologische und verhaltensbezogene Daten während des gesamten Lebens des Fadenwurms gesammelt und zusammen mit der Lebensspanne jedes Individuums gemeldet werden. Insbesondere erfasst das LSM den Zeitpunkt der kräftigen Bewegungsbeendigung (VMC) jedes Tieres, ein Meilenstein, der häufig verwendet wird, um die "Gesundheitsspanne" eines Individuums im Unterschied zu seiner Lebensspanne zu quantifizieren. Durch die gleichzeitige Erfassung von Daten zur Lebensspanne und zum Verhalten des Alterns unterstützt das LSM die Untersuchung von Interventionen, die unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene phänotypische Ergebnisse des Alterns haben können20. Eine Vielzahl von makroskopisch beobachtbaren Phänotypen kann verwendet werden, um die Verhaltensalterung zu untersuchen, wie z. B. Körperbewegung oder Pharynxpumpen21, Gewebeintegrität22 und Bewegungsgeschwindigkeit oder stimulusinduziertes Drehen17. Vergleiche zwischen verschiedenen Alterungsphänotypen können Analysen der kausalen Struktur von Alterungsprozessen unterstützen. Zum Beispiel wurde kürzlich der Vergleich zwischen VMC und Lebensspanne verwendet, um zwei unterschiedliche Alterungsprozesse in C. elegans zu charakterisieren23.
Obwohl das LSM ursprünglich entwickelt wurde, um die Lebensdauer von C. elegans zu messen, unterstützt es die Erfassung von Überlebens- und Verhaltensdaten von einer Reihe von Nematodenarten, einschließlich C. briggsae, C. tropicalis, C. japonica, C. brenneri und P. Pacificus23. Die Technologie erleichtert die Untersuchung der Auswirkungen biologischer und umweltbedingter Eingriffe auf die Lebensdauer, Stressresistenz und Resistenz gegen Krankheitserreger und kann mit experimentellen Werkzeugen wie gezielten Assays der RNA-Interferenz oder Auxin-induzierbaren Proteinabbausystemen gekoppelt werden. Bis heute wird es in der wissenschaftlichen Literatur für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet 6,24,25,26,27,28,29,30.
Hier skizzieren wir ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für die Durchführung eines Lifespan Machine-Experiments mit Agarplatten, von den Anfangsphasen des Versuchsaufbaus bis zur Ausgabe der resultierenden Überlebenskurven. Eine Besonderheit des LSM ist, dass der Aufwand stark frontlastig ist, was bedeutet, dass der Großteil der Zeit des Forschers während des Versuchsaufbaus und zu einem geringen Teil auch während der Post-Bildaufnahme aufgewendet wird. Die Datenerfassung ist für die gesamte Dauer des Experiments vollständig automatisiert und ermöglicht dem Forscher eine "freihändige" Erfahrung. Die hier beschriebenen Schritte gelten für viele verschiedene Arten von Überlebensassays - derselbe Versuchsaufbau wird für Lebensdauer-, Thermotoleranz-, oxidativen Stress- und Pathogenese-Assays durchgeführt. Im Abschnitt "Repräsentative Ergebnisse" diskutieren wir eine Teilmenge von Daten aus einem kürzlich veröffentlichten Manuskript, um die Effektivität der Analyse-Pipeline zu veranschaulichen und die wichtigsten Schritte während der Bildanalysehervorzuheben 23.

<table><tbody><tr><td>1-Naphtalinessigsäure (Auxin)</td><td>Sigma</td><td>N0640</td><td>Solubiliziert Auxin in 1M Kaliumhydroxid und fügt</td></tr><tr><td>5-Fluor-2-desoxyuridin (FUDR)</td><td>Sigma</td><td>F0503</td><td>27,5 &mu; in geschmolzenen Agar hinzu g/mL FUDR wurde verwendet, um Nachkommen von Populationen auf UV-inaktivierten Bakterien zu eliminieren</td></tr><tr><td>Glasreiniger</td><td>Kristal-M</td><td>QB-KRISTAL-M125ml</td><td></td></tr><tr><td>Hydrophobe Anti-Beschlag-Glasbehandlung</td><td>Rain-X Scheibenreiniger&nbsp;</td><td>C. 059140</td><td></td></tr><tr><td>Gummi matt</td><td>Lokaler Crafstman</td><td></td><td>Geschnitten auf einer hochfesten EPDM-Gummiplatte Scannerglas</td></tr><tr><td></td><td>Lokaler Hardwarelieferant</td><td></td><td>9" x 11,5" Zoll Glasscheibe</td></tr><tr><td>Scannerplatten</td><td>Life Sciences</td><td>351006</td><td>50 mm x 9 mm, Styropor-Petrischale</td></tr><tr><td>USB Referenzthermometer</td><td>USB Brando</td><td>ULIFE055500</td><td>&nbsp; Zur Kalibrierung der Temperatur von Scannern</td></tr></tbody></table>

hochdurchsatz-behavioralitäts- und lifespan-assays mit der lifespan machine

High-Throughput Behavioral Aging and Lifespan Assays Using the Lifespan Machine

Genetisch identische Tiere, die in einer konstanten Umgebung gehalten werden, weisen eine breite Verteilung der Lebensspanne auf, was einen großen nicht-genetischen, stochastischen Aspekt des Alterns widerspiegelt, der in allen untersuchten Organismen konserviert ist. Diese stochastische Komponente bedeutet, dass Forscher große Populationen von Versuchstieren gleichzeitig überwachen müssen, um das Altern zu verstehen und erfolgreiche Interventionen zu identifizieren, die die Lebensdauer verlängern oder die Gesundheit verbessern. Die herkömmliche manuelle Sterbebewertung begrenzt den Durchsatz und die Skalierung, die für groß angelegte Hypothesentests erforderlich sind, was zur Entwicklung automatisierter Methoden für Hochdurchsatz-Lebensdauer-Assays führt. Die Lifespan Machine (LSM) ist eine Hochdurchsatz-Bildgebungsplattform, die modifizierte Flachbettscanner mit kundenspezifischer Bildverarbeitungs- und Datenvalidierungssoftware für die lebenslange Verfolgung von Nematoden kombiniert. Die Plattform stellt einen großen technischen Fortschritt dar, indem sie hochgradig zeitlich aufgelöste Lebensspannendaten von großen Tierpopulationen in einem noch nie dagewesenen Umfang und mit einer statistischen Präzision und Genauigkeit generiert, die manuellen Assays von erfahrenen Forschern entspricht. In jüngster Zeit wurde das LSM weiterentwickelt, um die während des Alterns beobachteten Verhaltens- und morphologischen Veränderungen zu quantifizieren und sie mit der Lebensspanne in Beziehung zu setzen. Hier beschreiben wir, wie ein automatisiertes Lebensdauerexperiment mit dem LSM geplant, durchgeführt und analysiert wird. Darüber hinaus heben wir die kritischen Schritte hervor, die für die erfolgreiche Erhebung von Verhaltensdaten und qualitativ hochwertigen Überlebenskurven erforderlich sind.

Die experimentelle Reproduzierbarkeit in Lifespan-Assays ist eine Herausforderung und erfordert sowohl streng kontrollierte Versuchsbedingungen als auch große Populationen, um eine ausreichende statistische Auflösung zu erreichen 4,36. Das LSM eignet sich hervorragend für die Erfassung großer Tierpopulationen in einer konstanten Umgebung mit hoher zeitlicher Auflösung. Um die Leistungsfähigkeit des LSM zu demonstrieren, die entscheidenden Schritte der Analyse her...

Die Bildgebungsplattform "The Lifespan Machine" automatisiert die lebenslange Beobachtung großer Populationen. Wir zeigen die Schritte, die erforderlich sind, um Lebensdauer-, Stressresistenz-, Pathogenese- und Verhaltensalterungstests durchzuführen. Die Qualität und der Umfang der Daten ermöglichen es den Forschern, Interventionen beim Altern trotz des Vorhandenseins biologischer und umweltbedingter Variationen zu untersuchen.

Hochdurchsatz-Behavioralitäts- und Lifespan-Assays mit der Lifespan Machine

Genetically identical animals kept in a constant environment display a wide distribution of lifespans, reflecting a large non-genetic, stochastic aspect ...

In unserem Labor untersuchen wir die physiologischen und molekularen Determinanten des Alterns und der Lebenserwartung, und zwar auf quantitative Weise. Zu diesem Zweck verwenden wir den Fadenwurm C. elegans als ein schnell alterndes, genetisch behandelbares Modell, und wir verwenden es mit einer Kombination von Werkzeugen wie der Lifespan Machine. Reproduzierbarkeit ist ein wichtiges Thema in der Alternsforschung.Um dies zu überwinden, ist oft eine große Population von Tieren erforderlich, um robuste Veränderungen der Lebensdauer zu messen, und daher profitiert dieser Prozess wirklich von automatisierten Hochdurchsatzprotokollen. Viele Menschen haben die Lifespan Machine für viele verschiedene Zwecke verwendet und sind sehr glücklich darüber. Für unsere eigenen Anwendungen sind die beiden wichtigsten Ergebnisse erstens unsere Entdeckung der zeitlichen Skalierung im Jahr 2016 als gemeinsames Ergebnis vieler Eingriffe in das Altern.Und zweitens haben wir im Jahr 2022 entdeckt, dass die Gesundheits- und Lebensspanne durch unterschiedliche zugrunde liegende körperliche Verschlechterungen bestimmt wird. Die Lifespan Machine adaptiert häufig verwendete Agarplattenprotokolle, um Überlebe

high-throughput-behavioral-aging-lifespan-assays-using-lifespan

Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Chronologischer Alterung in Hefe bezieht sich auf den Verlust der Lebensfähigkeit der Zellen mit der Zeit in der stationären Phase assoziiert. Hier beschreiben wir eine High-Throughput-Verfahren zur quantitativen Bestimmung Hefe chronologische Lebensspanne.

Die Quantifizierung der Hefe Chronologisches Life Span durch Auswachsen von gealterten Zellen

In diesem Protokoll wird eine Methode zur...

Messung Caenorhabditis elegans Life Span in 96 Well Mikrotiterplatten

Drosophila melanogaster ist ein leistungsfähiges Modell für die Erkundung der molekularen Grundlagen der Langlebigkeit Regulierung. Dieses Protokoll diskutieren die Schritte bei der Erzeugung eines reproduzierbaren, population-based Messung der Lebensdauer sowie potenzielle Fallstricke und wie man sie vermeidet beteiligt.

Messung der Lebensdauer in<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Dieser Artikel stellt ein Protokoll für die Herstellung von Mikrofluidik-Chips und der Aufbau von mikrofluidischen Experimenten optimiert, um die Lebensdauer und zellulären Phänotypen einzelner Hefezellen zu messen.

Mikrofluidik-Geräte mit Measure Lebensdauer und Cellular Phänotypen in Einzel Budding Hefezellen

Hier beschreiben wir ein einfaches Protokoll zur Herstellung von schnell Hunderte von Nematoden Wachstum Medien Agar, 96-Well-Kultur-Platten mit einer konsistenten Anzahl von Caenorhhabditis Elegans pro Bohrloch. Diese Kulturen sind nützlich für das phänotypische Screening von ganzen Organismen. Wir konzentrieren uns hier auf dieser Kulturen zu Bildschirm Chemikalien für pro-Langlebigkeit-Effekte verwenden.

Eine einfache Methode zur chemischen Hochdurchsatz-Screening in Caenorhabditis Elegans

Hier beschreiben wir die Replikatgruppe Methode, Vorgehensweise quantitativ Messen C. Elegans Lebensdauer/überleben und Healthspan in hohem Durchsatz und robuste Art und Weise, so dass Screening von vielen Bedingungen ohne Einbußen bei der Qualität der Daten. Dieses Protokoll beschreibt die Strategie und bietet ein Software-Tool für die Analyse der Replikatgruppe Daten.

Die Replica-Set-Methode: Eine Hochdurchsatz-Ansatz zu quantitativ Messen Caenorhabditis Elegans Lebensdauer

Dieses Whitepaper beschreibt ein Protokoll für die kognitive Bewertung für genetische Modelle von der Alzheimer-Krankheit mit dem IntelliCage-System, das eine automatisierte Hochdurchsatz Verhaltens-monitoring-System mit operanten Konditionierung ist.

Automatisiert, langfristige Verhaltensstörungen Assay für kognitive Funktionen in mehreren genetischen Modellen der Alzheimer-Krankheit, mit IntelliCage

Caenorhabditis elegans dienen als hervorragendes Modellsystem mit robusten und kostengünstigen Methoden zur Untersuchung von Gesundheit, Lebensdauer und Stressresistenz.

Erhebung kostengünstiger Methoden zur Messung von Lebensdauer und Gesundheitserwartung bei Caenorhabditis elegans

Hier beschreiben wir eine Reihe von DNA Mutationsassays, dass mit der Hefe chronologische Lebensspanne Modell, um die Gene / Wege, oder regeln dazu beitragen, genomische DNA Instabilität während des Alterns Studie kombiniert werden können.

Studieren Altersabhängige genomische Instabilität mit der S. cerevisiae Chronologisch Lebensdauer Modell

Bicellen sind Lipid / amphiphile Mischungen, die Membranproteine ​​(MPs) halten in einer Lipid-Doppelschicht, sondern verfügen über einzigartige Phase Verhalten, das High-Throughput-Screening ermöglicht durch Kristallisation Roboter. Diese Technik hat erfolgreich eine Reihe von hochaufgelösten Strukturen von prokaryotischen und eukaryotischen Quellen erzeugt. Dieses Video beschreibt Protokolle zur Erzeugung der Lipid-Bicellen Mischung unter Einbeziehung Abgeordneten in die Bicellen Mischung,...

High-Throughput-Kristallisation von Membranproteinen mit dem Lipidische Bicellen Methode

Erfahren Sie automatisierte Hochdurchsatz-Lebensdauer- und Verhaltensanalysen mit der Lifespan Machine am Modellorganismus C. elegans. Diese Methode ermöglicht präzise reproduzierbare Daten zur Erforschung physiologischer und molekularer Alterungsprozesse.

Hochdurchsatz-Behavioralitäts- und Lifespan-Assays mit der Lifespan Machine

Weitere Videos entdecken