$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
אחד הפיתוחים הטכנולוגיים טרנספורמטיבי ביותר להבנת בסיס גנטי של הזדקנות היה הפיתוח של האכלה מבוססי RNAi ב- C. elegans1; לפני שימוש ניסיוני RNAi, פנוטיפים רבים של הזדקנות לא היו גנטית צייתן. RNAi האכלה מבוססי מושגת דרך יצירת dsRNA בתוך החיידק המתאים אנדוגני C. elegans mRNA: IPTG גורם שעתוק דו-כיווני מעבר מוסף של cDNA C. elegans או או חלק מסגרת קריאה פתוחה בתוך פלסמיד2. כאשר C. elegans להאכיל על ללא פגע dsRNA e. coli, מיוצר על ידי חיידקים מועבר מן לומן לתאי המעי באמצעות חלבון טראנסממברנלי סיד-23, הופצו בין שאר החיות באמצעות סיד-14. בתוך כל תא, dsRNA אקסוגני יעובד על-ידי לטעמים מורכבים לתוך siRNA, אשר אינטראקציה עם mRNA בוגר דרך זיווג הבסיס משלימים ליצירת חדש דופלקס siRNA-mRNA. דופלקס זה מזוהה על-ידי המתחם RISC, ביקע, ובכך משפילים את ה-mRNA אנדוגני5. לפיכך, על ידי, רק לשנות את תותב פלסמיד אחד יכול להשבית את הפונקציה של כמעט כל הגנים בתוך הגנום C. elegans . תגלית זו הובילה ליצירת מספר גדול RNAi האכלה מבוסס ספריות-אוספים של טרנספורמציה מניות e. coli שניתן לשלב כדי להשיג כיסוי של-86% ידוע C. elegans גנים6, 7.
מאז לקידום האכלה מבוססי RNAi, מסכי מקיף C . elegans הובילו גילוי גנים למעלה מ-900 לשנות תוחלת כאשר לא פעיל (כפי שמעידים השיוכים RNAi-פנוטיפ מספר פעמים ב- WormBase), שאותם אנו מכנים כדי כמו gerogenes. תפקיד עבור הרוב המכריע של gerogenes בשליטה אריכות ימים התגלה באמצעות האכלה מבוססי RNAi בדוחות הזרע ספורות (ראה איור 1A ו- 1 קובץ משלים לפרטים). במקרים מסוימים, gerogenes אלה זוהו מבוסס על מדידת הכדאיות בודד או מספר נקודות זמן, נכשל לספק מידה הניתנת לכימות של שינוי תוחלת חיים עם טיפול RNAi. במקרים אחרים, הגנים האלה היה להעריך באופן כמותי לקראת שינויים תוחלת חיים, וכן פנוטיפים נוספים הקשורים לגיל. למשל, בעבר זוהו גנים 159 היו נחוצים עבור תוחלת החיים הרגילה והן מוגברת של חיות עם איתות אינסולין/IGF-1 ירידה ולאחר לכמת את השינויים ב- healthspan. אלה, 103 ג'ין inactivations לגרום הפנוטיפ progeric, כמו אובדן, גרמו סימני הזדקנות מוקדמת8אחד או יותר.
בעוד כמה gerogenes קושרו עם 100 או יותר מחקרים (למשל הדף היומי-16, הדף היומי-2, אדוני-2.1), gerogenes מעל 400 יש אזכורים 10 או פחות (איור 1B, ו -2 קובץ משלים). לכן, בעוד מסכי RNAi האכלה מבוססי מקיף גילה ואתה cursorily מאופיין מאות בשם gerogenes, איך פונקציה גנים בשליטה אריכות ימים, את קשרי הגומלין גנטי בין מוצרים אלה ג'ין נותרו לקוי למד. ניתוח מלא האורך של גיל-הקשורים פנוטיפים הוא תנאי הכרחי לזיהוי גנטי האינטראקציות בין gerogenes (למשל epistatic אינטראקציות, asynthetic אינטראקציות, וכו '.). צובר בתובנה עמוקה יותר יחסי הגומלין גנטי בין gerogenes דורש שיטה כמותית תפוקה גבוהה, אשר גם ממנף את היתרונות של האכלה מבוססי RNAi.
המדד הנפוץ ביותר הפונדקאית ההזדקנות היא תוחלת החיים. הגישה המסורתית למדידת C. elegans התמותה עוקב אחר מותם של חיות בודדות לאורך זמן בתוך מדגם אוכלוסיה קטנה. מספר קטן יחסית של בעלי חיים עוקבים לאורך זמן ו מעת לעת הינם בעדינות דחק עם חוט פלטינה או עפעף, עם תנועת כמחוון הכדאיות (איור 2 א). שיטה זו כבר בשימוש נרחב, כפי שהיא מספקת מדידות פשוטה, ישירה של הממוצע ואת תוחלת החיים המירבי. שיטה מסורתית זו זאת, זמן רב, יחסית תפוקה נמוכה, אשר מגביל את מספר בעלי החיים ואת התנאים שבהם ניתן למדוד בו זמנית בצורה מבוקרת. מחקר הדמיה שנערך לאחרונה מצא כי מחקרים רבים של תוחלת החיים המוטנטיות לא assay מספר מספיק גדול של בעלי חיים כדי להיות מסוגלים לזהות שינויים קטנים בין התנאים9בצורה אמינה. יתר על כן, שיטה מסורתית זו כרוכה שוב ושוב טיפול באותה קבוצה של בעלי חיים לאורך זמן, אשר בתורו יכול להציג זיהום, ואני יכול לפגוע או להרוג בעלי חיים שברירית יותר ויותר, בגילאי.
פיתחנו מתודולוגיה אלטרנטיבית "העותקים המשוכפלים" למדידת אורך C. elegans . לשם כך, אוכלוסיה גדולה של בעלי חיים גיל-מסונכרנות, isogenic מחולקים מספר אוכלוסיות קטנות (או העתקים). מספיק דוגמאות משוכפל נוצרים כדי לכסות את נקודת זמן הניסוי המתוכנן. בכל נקודה בזמן התבוננות, באחד העותקים המשוכפלים הוא הבקיע עבור מספר חי, מת, החיות מצונזרים, אז חיות בתוך זה שכפול יימחקו. לכן, מעל תוחלת החיים הצפויה של האוכלוסייה בכללותה, סדרה של subpopulations עצמאית הן מעת לעת לטעום (איור 2B). באמצעות המשוכפלים יש לא לדרבן חוזרות ונשנות של בעלי חיים, אין חשיפה חוזרת ונשנית פוטנציאל זיהום סביבתי. הכדאיות שנצפה בנקודה חד פעמי הוא עצמאי לחלוטין כל התבוננות אחרים, אשר מצמצם את הטיפול, מגדיל את התפוקה על-ידי לפחות בסדר גודל. זו אפשרה לנו quantitate לשינויים תוחלת החיים עבור מאות RNAi שיבוטים בו זמנית8,10.
כאן אנו מציגים פרוטוקולים מפורט עבור ניצוח C. elegans תוחלת החיים באמצעות עותקים משוכפלים והן שיטות מסורתיות עבור ניקוד C. elegans אריכות ימים. נדגים כי תוצאות דומות מתקבלים בין השיטות. יש לנו התוכנות שפותחו כדי לסייע בניתוח הגרפי של תוחלת החיים נתונים שנוצרו באמצעות גם גישה, אשר אנו מספקים באופן חופשי תחת רישיון GPL V3 (ראו טבלה של חומרים). "WormLife" נכתב ב- R11, כולל ממשק משתמש גרפי (GUI) עבור התוויית נתונים, אשר נבדקו ב- Mac OS ו- Linux. לבסוף, אנחנו להשוות ניגודיות המגבלות של כל שיטה, לסמן שיקולים נוספים בבחירת בין גישות למדידת שינויים כמותיים ב- C. elegans תוחלת החיים.