Name: Lifespan Machine을 사용한 High-Throughput Behavioral Aging and Lifespan Assay (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: 배우세요 C. elegans를 이용한 고속 수명 및 행동 노화 분석 방법입니다. Lifespan Machine을 활용하여 대규모 개체군에서 자동화된 데이터 수집과 정확한 생존 곡선 생성이 가능합니다.

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rpb-2(cer135) 대립유전자를 생산해 주신 Julian Ceron과 Jeremy Vicencio(IDIBELL Barcelona)에게 감사드립니다. 이 프로젝트는 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램(보조금 계약 번호 852201)에 따라 유럽 연구 위원회(ERC), EMBL 파트너십에 대한 스페인 경제산업경쟁력부(MEIC), Centro de Excelencia Severo Ochoa(CEX2020-001049-S, MCIN/AEI /10.13039/501100011033), CERCA 프로그램/카탈루냐 총독, MEIC Excelencia 상BFU2017-88615-P, Glenn Foundation for Medical Research의 상을 수상했습니다.

노화에 대한 미스터리 풀기: 고처리량 인사이트를 위한 수명 기계

<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>
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<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>

저자는 서로 상충되는 이해관계가 없다고 선언한다.

여기에서는 최신 버전의 Lifespan Machine을 사용하여 실험을 수행하기 위한 상세하고 액세스 가능한 프로토콜을 제공합니다. 우리는 잘 분해된 생존 곡선을 달성하기 위한 중요한 단계는 사후 이미지 획득 중에 비웜 물체를 수동으로 배제하는 것임을 보여주었습니다. 수동 사망 시간 주석은 생존 곡선의 전체 모양에 작은 영향을 미치며, 수동 주석이 없어도 완전 자동화된 사망 시간 추정이 효율적임을 보여줍니다(그림 8). 반대로, 양질의 행동 노화 데이터를 수집하려면 특히 수명이 긴 사람의 사망 시간에 대한 보다 신중한 주석이 필요합니다(그림 9). 따라서 직접 스토리보드 주석을 작성하는 데 필요한 시간은 궁극적으로 측정되는 특정 결과에 따라 달라집니다. 전반적으로, LSM으로 작업할 때 연구자의 노력이 실험 설정 중에 가장 중요하며, 이미지 획득 후 분석 중에 가장 중요하다는 것을 알 수 있습니다. 마지막으로, 고분해능의 ...

노화는 유기체의 생리적 기능의 쇠퇴를 특징으로 하는 복잡하고 다면적인 과정으로, 시간이 지남에 따라 질병과 사망의 위험이 증가한다1. 출생 또는 성인이 된 후 사망할 때까지의 시간으로 측정되는 수명은 노화 에 대한 명확한 결과2를 제공하며, 인구 간의 상대적 노화율을 측정하기 위한 간접적이지만 엄격한 정량적 대용물을제공한다3. 노화 연구는 종종 중재에 노출된 한 집단과 노출되지 않은 대조군 간의 결과를 비교하기 위해 임상 시험과 유사하게 수명의 정확한 측정에 의존합니다. 불행히도, 재현성 문제는 노화 연구에 만연해 있는데, 이는 때로는 통계적으로 검증되지 않은 실험4 때문이기도 하고, 종종 환경의 미묘한 변화에 대한 수명 분석의 고유한 민감성 때문이기도 하다5. 강력한 실험에는 대규모 모집단에 대한 다중 복제가 필요하며, 이 프로세스는 특히 자동화가 제공하는 실험 확장성의 이점을 누릴 수 있습니다6.
수명 분석의 엄격한 요구는 노화 과정 자체의 예측 불가능성에서 비롯됩니다. 동일한 환경에 수용된 동인성 개체들은 서로 다른 사망 시간과 생리적 쇠퇴율을 보이며7 이는 수명이 높은 확률성(stochasticity)7,8을 수반한다는 것을 시사한다. 따라서 평균 또는 최대 수명의 변화와 같은 노화 과정의 양적 변화를 측정하고 개인별 변동성으로 인한 편향을 극복하기 위해 대규모 인구가 필요합니다. 또한, 고처리량 수명 분석을 위한 능력은 생존 곡선 형태 및 노화 역학 모델에 대한 연구를 지원하는 데 매우 중요하다9.
예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 짧은 수명, 유전적 다루기 쉬움 및 빠른 생성 시간으로 인해 노화 연구에 매우 중요한 모델이며, 이는 고처리량 노화 및 수명 분석에 대한 적합성을 강조합니다. 전통적으로 C의 수명. 예쁜꼬마선충은 시간이 지남에 따라 약 50-100마리의 동물로 구성된 동기화된 소규모 개체군을 고체 매체에 추적하고 개별 사망 시간을 기록하여 측정되었습니다. 동물이 나이가 들고 이동성을 잃으면 수동으로 사망 시간을 기록하려면 동물을 개별적으로 찌르고 머리나 꼬리의 작은 움직임을 확인해야 합니다. 이것은 일반적으로 지루하고 힘든 과정이지만 이를 가속화하기 위한 노력이 이루어졌습니다10,11,12. 중요한 것은, 느린 실험 파이프라인이 노화에 대한 이해와 검증된 중재의 효과에 대한 진전을 방해한다는 것입니다.
정량적 데이터에 대한 노화 연구의 요구를 충족시키기 위해 미세유체 챔버에서 평판 스캐너 13,14,15,16,17,18에 이르는 다양한 접근 방식을 포함하여 데이터 수집을 자동화하기 위한 많은 기술이 개발되었습니다. LSM은 매우 정밀하고 정확한 수명 데이터 수집을 위한 광범위한 최적화에서 다른 방법과 다르며, 이는 사용자가 자동화된 분석을 검증, 수정 및 개선할 수 있는 광범위한 소프트웨어 제품군과 결합된 신중한 장비 교정 프로토콜의 개발을 통해 달성됩니다13. 이 소프트웨어는 원칙적으로 다양한 이미징 장비에 적용될 수 있지만, 실제로 대부분의 사용자는 수명에 큰 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 요소인 환경 온도 및 습도를 미세 조정할 수 있도록 개조된 평판 스캐너를 사용합니다19. LSM은 환경 조건과 유전자형에 따라 며칠에서 몇 달 간격으로 20분마다 선충 이미지를 촬영합니다. 생성된 데이터는 수동 분석의 데이터에 비해 훨씬 더 높은 시간적 해상도를 가지며, 수집된 이미지는 수명 전반에 걸쳐 선충 위치에 대한 영구적인 시각적 기록을 제공합니다. 기계 학습 방법을 사용하여 사망 시간은 각 개인에게 자동으로 할당됩니다. 이러한 결과는 "Worm Browser"라는 클라이언트 소프트웨어를 사용하여 수동으로 신속하게 검증할 수 있습니다. 하드웨어와 소프트웨어의 결과로, LSM은 숙련된 연구자의 수동 사망 점수와 통계적으로 구별할 수 없는 생존 곡선을 생성할 수 있으며, 작업량 감소와 확장성 향상이라는 추가적인 이점이 있습니다13.
최신 버전의 LSM은 또한 선충의 일생 동안 형태학적 및 행동 데이터를 수집하고 각 개체의 수명과 함께 보고함으로써 행동 노화를 연구할 수 있습니다. 특히, LSM은 각 동물의 활발한 움직임 중단(VMC) 시간을 캡처하는데, 이는 개체의 수명과 구별되는 개체의 "건강 수명"을 정량화하는 데 자주 사용되는 랜드마크입니다. 수명 및 행동 노화 데이터를 동시에 수집함으로써 LSM은노화 20의 다양한 표현형 결과에 차별적인 영향을 미칠 수 있는 중재 연구를 지원합니다. 거시적으로 관찰 가능한 다양한 표현형은 신체 운동 또는 인두 펌핑(pharyngeal pumping)21, 조직 무결성(tissue integrity)22, 운동 속도 또는 자극에 의한 회전(stimulus-induced turning) 17과 같은 행동 노화를 연구하는 데 사용될 수 있다. 서로 다른 노화 표현형 간의 비교는 노화 과정의 인과 구조 분석을 지원할 수 있습니다. 예를 들어, VMC와 수명의 비교는 최근 예쁜꼬마선충(C. elegans)의 두 가지 뚜렷한 노화 과정을 특성화하는 데 사용되었다 23.
처음에는 예쁜꼬마선충(C. elegans)의 수명을 측정하기 위해 개발되었지만, LSM은 예쁜꼬마선충(C. elegans)을 포함한 다양한 선충 종의 생존 및 행동 데이터 수집을 지원합니다. 브릭새, C. 트로피칼리스, C. 자포니카, C. 브레네리, 그리고 P. 퍼시피쿠스23. 이 기술은 수명, 스트레스 저항성 및 병원체 저항성에 대한 생물학적 및 환경적 개입의 효과에 대한 연구를 용이하게 하며 RNA 간섭 또는 옥신 유도 단백질 분해 시스템의 표적 분석과 같은 실험 도구와 결합할 수 있습니다. 현재까지, 그것은 광범위한 응용 분야에 대한 과학 문헌에서 사용되었습니다 6,24,25,26,27,28,29,30.
여기에서는 실험 설정의 초기 단계부터 결과 생존 곡선의 출력에 이르기까지 한천 플레이트를 사용하여 수명 기계 실험을 수행하기 위한 단계별 프로토콜을 간략하게 설명합니다. LSM의 두드러진 특징은 이러한 노력이 매우 우선적으로 진행된다는 것인데, 이는 연구자의 시간 대부분이 실험 설정 중에, 그리고 어느 정도는 사후 이미지 획득에 소비된다는 것을 의미합니다. 데이터 수집은 전체 실험 기간 동안 완전히 자동화되어 연구자가 "핸즈프리" 경험을 할 수 있도록 합니다. 여기에 설명된 단계는 다양한 유형의 생존 분석에서 공통적으로 사용되며, 수명, 내열성, 산화 스트레스 및 발병 기전 분석에 대해 동일한 실험 설정이 수행됩니다. 대표 결과 섹션에서는 분석 파이프라인의 효과를 설명하고 이미지 분석23 중 가장 중요한 단계를 강조하기 위해 최근에 출판된 원고의 데이터 하위 집합에 대해 논의합니다.

<table><tbody><tr><td>1-Naphtaleneacetic&nbsp; 산 (Auxin)</td> <td>Sigma</td><td>N0640</td><td>1M 수산화 칼륨에 Auxin을 용해시키고 용융 한천에 첨가</td></tr><tr><td>5-fluoro-2-deoxyuridine (FUDR)</td> <td>Sigma</td><td>F0503</td><td>27.5 &mu; FUDR의 g/mL는 UV-비활성화 박테리아 개체군에서 자손을 제거하는 데 사용되었습니다</td></tr>. <tr><td>유리 세정제</td><td>Kristal-M</td><td>QB-KRISTAL-M125ml</td><td></td></tr><tr><td>소수성 안개 방지 유리 처리</td><td>Rain-X Scheibenreiniger&nbsp;</td><td>C. 059140</td><td></td></tr><tr><td>고무 매트</td><td>로컬 crafstman</td><td></td><td>고강도 EPDM 고무 시트 스톡</td></tr><tr><td>스캐너 유리</td><td>로컬 하드웨어 공급 업체</td><td></td><td>9 "x 11.5"인치 유리 시트</td></tr><tr><td>스캐너 플레이트</td><td>생명 과학</td><td>351006</td><td>50mm x 9mm, 폴리스티렌 페트리 접시</td></tr><tr><td>USB 참조 온도계</td><td>USB Brando</td><td>ULIFE055500</td><td>&nbsp; 스캐너의 온도 교정용</td></tr></tbody></table>

lifespan machine을 사용한 high-throughput behavioral aging and lifespan assay

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

일정한 환경에서 사육되는 유전적으로 동일한 동물은 광범위한 수명 분포를 보이며, 이는 연구된 모든 유기체에 걸쳐 보존된 노화에 대한 큰 비유전적, 확률적 측면을 반영합니다. 이 확률적 구성 요소는 노화를 이해하고 수명을 연장하거나 건강을 개선하는 성공적인 개입을 식별하기 위해 연구자들이 대규모 실험 동물 집단을 동시에 모니터링해야 함을 의미합니다. 기존의 수동 사망 점수는 대규모 가설 테스트에 필요한 처리량과 규모를 제한하여 고처리량 수명 분석을 위한 자동화된 방법의 개발로 이어졌습니다. Lifespan Machine(LSM)은 선충의 평생 추적을 위해 개조된 평판 스캐너와 맞춤형 이미지 처리 및 데이터 검증 소프트웨어를 결합한 고처리량 이미징 플랫폼입니다. 이 플랫폼은 전례 없는 규모로 대규모 동물 집단에서 시간적으로 분해된 수명 데이터를 숙련된 연구원이 수행하는 수동 분석과 동일한 통계적 정밀도 및 정확도로 생성함으로써 중요한 기술 발전을 이루었습니다. 최근에는 노화 과정에서 관찰되는 행동 및 형태학적 변화를 정량화하고 이를 수명과 연관시키기 위해 LSM이 더욱 개발되었습니다. 여기서는 LSM을 사용하여 자동화된 수명 실험을 계획, 실행 및 분석하는 방법을 설명합니다. 또한 행동 데이터와 고품질 생존 곡선을 성공적으로 수집하는 데 필요한 중요한 단계를 강조합니다.

수명 분석에서 실험 재현성은 까다로우며 충분한 통계적 분해능을 달성하기 위해 엄격하게 통제된 실험 조건과 대규모 모집단이 모두 필요합니다 4,36. LSM은 높은 시간 분해능으로 일정한 환경에서 대규모 동물 개체군을 조사하는 데 매우 적합합니다. LSM의 기능을 입증하고, 분석의 중요한 단계를 강조하고, 연구자가 노동 노력의 우선 순위를 정할 수 있도록 돕기 위해 이전에 발표된 최적의 실험23에서 얻은 데이터의 하위 집합을 제시합니다. 용량-반응 분석으로서의 이 실험의 특성으로 인해, 수명 변화를 확실하게 검출하기 위해서는 상당한 수의 동물이 필요했습니다. 이 실험은 여러 연구자가 집중적으로 시간을 투자해야 하며, 규모를 축소할 경우 성능이 떨어지는 결과를 얻을 수 있습니다. 이 데이터 세트는 메신저 RNA 전사에 필요한 RNA 중합효소 II(b) 서브유닛 유전자(RPB-2)를 제거...

이미징 플랫폼 "The Lifespan Machine"은 대규모 개체군의 평생 관찰을 자동화합니다. 수명, 스트레스 저항성, 발병 기전 및 행동 노화 분석을 수행하는 데 필요한 단계를 보여줍니다. 데이터의 품질과 범위를 통해 연구자들은 생물학적 및 환경적 변이가 존재함에도 불구하고 노화에 대한 개입을 연구할 수 있습니다.

Lifespan Machine을 사용한 High-Throughput Behavioral Aging and Lifespan Assay

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

우리 연구실에서는 노화와 수명의 생리학적, 분자적 결정 요인을 정량적으로 연구합니다. 이를 위해 우리는 선충 C.elegans를 빠르게 노화하는 유전적으로 다루기 쉬운 모델로 사용하며 Lifespan Machine과 같은 도구의 조합과 함께 사용합니다. 재현성은 노화 연구에서 중요한 문제입니다.이를 극복하기 위해 수명의 강력한 변화를 측정하기 위해 많은 수의 동물이 필요한 경우가 많으므로 이 프로세스는 자동화된 고처리량 프로토콜의 이점을 실제로 누릴 수 있습니다. 많은 사람들이 Lifespan Machine을 다양한 용도로 사용해 왔으며 이에 대해 정말 만족하고 있습니다. 우리 자신의 응용 분야에서 가장 중요한 두 가지 발견은 첫째, 2016년에 노화에 대한 많은 개입의 공통된 결과로서 시간적 스케일링을 발견한 것입니다.둘째, 2022년에는 건강 수명과 수명이 뚜렷한 근본적인 신체적 쇠퇴에 의해 결정된다는 사실을 발견했습니다. Lifespan Machine은 일반적으로 사용되는 한천 플레이트 프로토콜을 채택하여 대규모 선충 개체군에서 생존 및 행동 노화 데이터를 수집합니다. 자동화 및 고주파 이미지 획득을 통해 매일 반복되는 수작업 생존 분석 프로세스를 제거하고 이전에는 얻을 수 없었던 선충 행동에 대한 데이터 세트를 수집합니다.

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

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

효모의 연대순의 노화는 고정 단계에서 시간과 관련된 세포 생존 능력의 상실을 말합니다. 여기 양적 효모 연대기 수명을 결정하는 높은 처리량 방법을 설명합니다.

지드 셀의 파생물로 효모 연대기의 수명 Quantifying

이 프로토콜에서 우리는 측정하는 방법을...

측정 Caenorhabditis 엘레간스</em96 웰 플레이트에 Microtiter> 수명

여기 우리는 빠르게 잘 당 Caenorhhabditis 선 충 의 일관 된 번호 96 잘 문화 접시 선 충 성장 미디어 agar의 수백을 생산에 대 한 간단한 프로토콜을 설명 합니다. 이러한 문화는 전체 생물의 phenotypic 심사에 대 한 유용 합니다. 우리는 여기 화면 화학 물질에 이러한 culture를 사용 하 여 프로 장 수 효과 초점.

꼬마 선 충 에서 높은 처리량 화학 심사 하는 간단한 방법

여기 우리가 설명 복제 설정 방법, 양적 측정 C. 선 충 수명/생존 하 접근법 및 healthspan 높은 처리량 및 강력한 방법으로 데이터 품질을 희생 하지 않고도 많은 조건의 심사 되므로. 이 프로토콜은 전략 하 고 데이터 복제 집합의 분석을 위한 소프트웨어 도구를 제공 합니다.

복제 설정된 방법: 양적 측정 꼬마 선 충 수명에 접근 높은 처리량

이 논문 조작 조화 자동 높은 처리량의 행동 모니터링 시스템 IntelliCage 시스템을 사용 하 여 Alzheimer의 질병의 유전자 모델 인지 평가 대 한 프로토콜을 설명 합니다.

자동화, Alzheimer의 질병, IntelliCage를 사용 하 여 여러 유전자 모델에서 인지 기능에 대 한 장기적인 행동 분석 결과

Caenorhabditis elegans는 건강, 수명 및 스트레스에 대한 탄력성을 조사하기위한 강력하고 저렴한 방법을 갖춘 우수한 모델 시스템 역할을합니다.

Caenorhabditis elegans의 수명과 건강 상태를 측정하기위한 저비용 방법 조사

여기 노화 동안 규제 또는 게놈 DNA의 불안정성에 기여하는 유전자 / 경로를 연구하기 위해 효모 연대기 수명 모델과 결합 수의 DNA 돌연변이의 assays 집합을 설명합니다.

를 사용하여 연령에 의존 게놈의 불안정성 유학 S. cerevisiae 연대기 수명 모델

Bicelles은 지질 이중층 내에서 막 단백질 (MPS)를 유지하지만, 결정화 로봇에 의해 높은 처리량 검사를 용이하게 독특한 위상 동작을 가지고 지질 / amphiphile 혼합물입니다. 이 기술이 성공적으로 prokaryotic과 진핵 소스 모두에서 고해상도 구조의 수를 생산하고 있습니다. 이 비디오는 매체에서 crystallizations 재판 (수동뿐만 robotically) 및 수확 결정을 설정, bicelle 혼합물로 의원을 포함, lipidic bicelle 혼합물을 생성하기위한 프로토콜을 설명합니다.

Lipidic Bicelle 방법을 사용하여 막 단백질의 높은 처리량 결정

효율적인 게놈 전체의 단일 유전자 돌연변이 방법은 사용하는...

게놈 전체 유전자 삭제할에<em&gt; 연쇄상 구균 sanguinis</em&gt; 높은 처리량 PCR에 의한

Drosophila melanogaster는 장수 규제의 분자 기초를 탐험하기위한 강력한 모델 생물이다. 이 프로토콜은 재현, 장수뿐만 아니라 잠재적 인 함정의 인구 기반의 측정 방법과 그들을 피하기 위해를 생성하는 단계에 대해 설명합니다.

의 수명 측정<em&gt; Drosophila melanogaster</em

배우세요 C. elegans를 이용한 고속 수명 및 행동 노화 분석 방법입니다. Lifespan Machine을 활용하여 대규모 개체군에서 자동화된 데이터 수집과 정확한 생존 곡선 생성이 가능합니다.

Lifespan Machine을 사용한 High-Throughput Behavioral Aging and Lifespan Assay

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