Assemblaggio e funzionamento di uno stadio di raffreddamento per immobilizzare C. elegans sulle loro piastre di coltura
5 maggio 2023
Questo documento descrive i protocolli per la costruzione e il funzionamento di una fase di raffreddamento per immobilizzare in massa C. elegans sulle loro piastre di coltivazione originali.
Stiamo sviluppando un approccio semplice che può immobilizzare l'intera popolazione di Caenorhabditis elegans direttamente sui piatti di coltivazione. Questa strategia accelera significativamente gli esperimenti relativi all'imaging. L'immobilizzazione dell'azoturo di sodio tipicamente utilizzata per l'imaging ad alta risoluzione della popolazione di C.elegans è estremamente laboriosa e richiede il montaggio e la manipolazione dei singoli animali.
Questo metodo può anche ridurre la durata della vita e la vitalità degli animali, che possono confondere i dati. Il metodo di raffreddamento tradizionale utilizzava temperature relativamente basse da due a quattro gradi Celsius del microfluido impiegato, che richiede un'ampia formazione dell'utente. Abbiamo scoperto che con la fase di raffreddamento, le temperature calde come sei gradi Celsius, immobilizzano più fortemente gli animali per l'imaging ad alta rivoluzione.
L'immobilizzazione di raffreddamento di C.elegans non è ampiamente utilizzata, ma quando viene utilizzata, di solito è combinata con microfluidica complessa che richiede una formazione significativa dell'utente. A causa della carenza della tipica metodologia di immobilizzazione, il nostro miglioramento della mobilizzazione e dell'accessibilità del raffreddamento consente ai ricercatori un throughput elevato e immagini ad alta risoluzione. Rispetto al montaggio e all'anestesia laboriosi dei singoli animali, il nostro approccio di raffreddamento può immobilizzare in modo reversibile grandi popolazioni di C.elegans, eliminando il 98% del tempo di elaborazione.
La mancanza di anestetici chimici riduce inoltre al minimo l'esposizione dannosa agli animali e ai ricercatori. Uno stadio di raffreddamento consente un'elevata produttività e immagini ad alta risoluzione direttamente sulle piastre di coltivazione. La semplicità di questo design consente ad altri ricercatori di costruire facilmente i propri dispositivi e integrarli nelle loro configurazioni esistenti, per rivoluzionare la portata e il ritmo dei loro studi biologici.
Il nostro laboratorio adatterà la fase di raffreddamento per varie configurazioni di microscopi. Diversi design funzioneranno con microscopi invertiti, microscopi verticali composti e diverse piattaforme di imaging.
Panoramica
Questo studio presenta un protocollo per l'immobilizzazione innovativa del nematode Caenorhabditis elegans direttamente su piastre di coltura. Questo metodo semplifica l'acquisizione di immagini ad alta risoluzione riducendo drasticamente il tempo di elaborazione ed eliminando l'uso di anestetici chimici.
Componenti Chiave dello Studio
Area di Ricerca
- Microscopia
- Tecniche di imaging
- Metodologie per Caenorhabditis elegans
Sfondo
- I metodi tradizionali per l'acquisizione di immagini di C. elegans sono laboriosi.
- L'immobilizzazione meccanica può aumentare la produttività sperimentale.
- Lo studio affronta problemi legati ai metodi attuali che utilizzano azoturo di sodio.
Metodi Utilizzati
- Configurazione del palchetto di raffreddamento per l'immobilizzazione
- Utilizzo di Caenorhabditis elegans come organismo modello
- Integrazione di componenti di facile produzione per il sistema di raffreddamento
Risultati principali
- Raffreddare a 6 gradi Celsius immobilizza efficacemente grandi popolazioni.
- Il tempo di elaborazione è ridotto del 98% rispetto ai metodi convenzionali.
- È possibile ottenere immagini ad alta risoluzione senza esporre i soggetti ad anestetici.
Conclusioni
- Questo nuovo protocollo consente ai ricercatori di condurre studi di imaging in modo più efficiente.
- Lo sviluppo ha implicazioni significative per la ricerca in biologia genetica e dello sviluppo.
Domande Frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
L'immobilizzazione ad alto rendimento di C. elegans direttamente sulle piastre di coltura consente un'acquisizione d'immagine scalabile e ad alta risoluzione, fondamentale per le fasi iniziali della scoperta e della validazione dei bersagli. L'eliminazione degli anestetici chimici e delle operazioni manuali riduce i fattori di confondimento biologici e i colli di bottiglia operativi, favorendo schermate fenotipiche solide e una riduzione dei rischi meccanicistici. Questa capacità aumenta la fiducia predittiva e accelera il processo decisionale in punti critici dei portafogli di scoperta.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Consente un'immobilizzazione rapida e riproducibile per studi di imaging basati su ipotesi.
- Riduce le variabili di confondimento evitando anestetici chimici, favorendo un'interpretazione biologica più chiara.
- Facilita la validazione funzionale degli obiettivi mediante analisi fenotipica ad alto contenuto informativo.
- Supporta una maggiore affidabilità predittiva nella selezione iniziale e nella riduzione dei rischi meccanicistici.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara ampie popolazioni cellulari per saggi di imaging standardizzati e quantitativi.
- Migliora la riproducibilità e la produttività del saggio riducendo al minimo l'intervento manuale.
- Consente flussi di lavoro scalabili per studi di screening mediante composti o perturbazioni genetiche.
- Supporta il riutilizzo della piattaforma in diverse modalità di imaging e screening.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Si allinea a sistemi modello pertinenti alla malattia per la scoperta traslazionale di biomarcatori.
- Mantiene la vitalità degli animali, supportando studi longitudinali e preclinici.
- Riduce il rischio di artefatti nei dati, migliorando la continuità traslazionale dalla scoperta alla validazione preclinica.
- Fornisce informazioni meccanicistiche che guidano decisioni di avanzamento con rischio calibrato.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo metodo di immobilizzazione mediante raffreddamento si integra perfettamente dalla fase iniziale di scoperta fino all'identificazione del composto promettente e alla ricerca preclinica, supportando analisi fenotipiche e di imaging su scala variabile.
- Biologia della scoperta: Accelera la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi grazie a un'immagine rapida e priva di artefatti.
- Screening: Fornisce popolazioni pronte per il saggio con elevata riproducibilità e risultati quantitativi.
- Analisi: Fornisce dati di imaging robusti e ad alto contenuto informativo per l'analisi comparativa tra diverse condizioni sperimentali.
- Ricerca traslazionale: Favorisce l'allineamento dei biomarcatori e la continuità nei modelli preclinici preservando la salute degli animali.
- Riutilizzo aziendale: Offre una piattaforma modulare e adattabile per un uso ripetuto in diversi programmi di R&S.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica negli studi fenotipici.
- Valore operativo: Standardizza l'immobilizzazione, migliora la riproducibilità e aumenta la capacità di elaborazione.
- Valore strategico: Permette decisioni più rapide di tipo go/no-go e migliora l'efficienza del capitale riducendo il lavoro manuale e il rischio biologico.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e lo sviluppo di asset scoperta adeguati al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze di base nell'assemblaggio e nell'uso di apparecchiature per il raffreddamento e l'acquisizione di immagini.
- Necessita di accesso a infrastrutture di laboratorio standard, inclusi microscopi e dispositivi di controllo della temperatura.
- Richiede una standardizzazione tra team per protocolli di immobilizzazione e acquisizione immagini riproducibili.
- È adattabile a diverse configurazioni di microscopio e sistemi modello con modifiche minime.
- I limiti pratici includono il tempo iniziale di allestimento e la garanzia di una distribuzione uniforme della temperatura sulle piastre.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
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
