Name: High-throughput gedragsverouderings- en levensduurtesten met behulp van de Lifespan Machine (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Leer hoe je de Lifespan Machine gebruikt voor geautomatiseerde levensduur- en gedragsverouderingstesten met C. elegans. Deze methode maakt hoogdoorvoerdataverzameling mogelijk voor betrouwbaar verouderingsonderzoek.

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

playerTrialDesktop

We danken Julian Ceron en Jeremy Vicencio (IDIBELL Barcelona) voor het produceren van het rpb-2(cer135) allel. Dit project werd gefinancierd door de Europese Onderzoeksraad (ERC) in het kader van het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie (subsidieovereenkomst nr. 852201), het Spaanse ministerie van Economie, Industrie en Concurrentievermogen (MEIC) voor het EMBL-partnerschap, het Centro de Excelencia Severo Ochoa (CEX2020-001049-S, MCIN/AEI /10.13039/501100011033), het CERCA-programma/Generalitat de Catalunya, de MEIC Excelencia-prijs BFU2017-88615-P, en een prijs van de Glenn Foundation for Medical Research.

Onthulling van verouderingsmysteries: levensduurmachine voor inzichten met hoge doorvoer

<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>

De auteurs verklaren dat zij geen tegenstrijdige belangen hebben.

Hier bieden we een gedetailleerd, toegankelijk protocol voor het uitvoeren van een experiment met de nieuwste versie van de Lifespan Machine. We hebben aangetoond dat de cruciale stap voor het bereiken van goed opgeloste overlevingscurven de handmatige uitsluiting van niet-wormobjecten is tijdens het verzamelen van foto's. Handmatige annotatie van de overlijdenstijd heeft een klein effect op de algemene vorm van de overlevingscurves, wat aantoont dat volledig geautomatiseerde schatting van de sterftetijd efficiënt is, ze...

Veroudering is een complex, veelzijdig proces dat wordt gekenmerkt door een afname van de fysiologische functie van een organisme, wat in de loop van de tijd leidt tot een toename van het risico op ziekte en overlijden1. Levensduur, gemeten als de tijd vanaf de geboorte of het begin van de volwassenheid tot de dood, biedt een ondubbelzinnige uitkomst van veroudering2 en een indirecte maar rigoureus kwantitatieve proxy voor het meten van de relatieve snelheid van veroudering tussen populaties3. Verouderingsstudies zijn vaak afhankelijk van nauwkeurige metingen van de levensduur, vergelijkbaar met klinische onderzoeken, om de resultaten te vergelijken tussen een populatie die is blootgesteld aan een interventie en een niet-blootgestelde controlegroep. Helaas zijn reproduceerbaarheidsproblemen doordrongen van verouderingsonderzoek, soms als gevolg van statistisch ondermaatse experimenten4 en vaak vanwege de inherente gevoeligheid van levensduurtesten voor subtiele variaties in de omgeving5. Robuuste experimenten vereisen meerdere replicaten van grote populaties, en dit proces profiteert vooral van de experimentele schaalbaarheid die automatisering biedt6.
De strenge eisen die aan levensduurtests worden gesteld, komen voort uit de onvoorspelbaarheid van het verouderingsproces zelf. Isogene individuen die in identieke omgevingen zijn gehuisvest, vertonen verschillende sterftetijden en snelheden van fysiologische achteruitgang7, wat suggereert dat de levensduur een hoge mate van stochasticiteit met zich meebrengt 7,8. Daarom zijn grote populaties nodig om kwantitatieve veranderingen in het verouderingsproces te meten, zoals veranderingen in de gemiddelde of maximale levensduur, en om vooroordelen te overwinnen die voortvloeien uit individuele variabiliteit. Bovendien is een capaciteit voor levensduurtesten met een hoge doorvoer van cruciaal belang ter ondersteuning van studies naar overlevingscurvevormen en modellen van de dynamiek van veroudering9.
De nematode Caenorhabditis elegans is een model van onschatbare waarde voor verouderingsonderzoek vanwege zijn korte levensduur, genetische traceerbaarheid en snelle generatietijd, wat zijn geschiktheid voor verouderings- en levensduurtests met hoge doorvoer onderstreept. Traditioneel is de levensduur in C. Elegans is gemeten door een gesynchroniseerde, kleine populatie van ongeveer 50-100 dieren in de loop van de tijd op vaste media te volgen en het tijdstip van individuele sterfgevallen op te schrijven. Naarmate dieren ouder worden en hun mobiliteit verliezen, vereist het handmatig scoren van de sterftetijden het individueel porren van de dieren en het controleren op kleine bewegingen van de kop of staart. Dit is meestal een moeizaam en moeizaam proces, hoewel er pogingen zijn gedaan om het te versnellen 10,11,12. Belangrijk is dat trage experimentele pijplijnen de vooruitgang belemmeren in ons begrip van veroudering en de effectiviteit van geteste interventies.
Om te voldoen aan de eisen van verouderingsonderzoek naar kwantitatieve gegevens, zijn er veel technologieën ontwikkeld voor het automatiseren van gegevensverzameling, waaronder een opmerkelijk scala aan benaderingen, van microfluïdische kamers tot flatbedscanners 13,14,15,16,17,18. De LSM onderscheidt zich van andere methoden door zijn uitgebreide optimalisatie voor het verzamelen van zeer nauwkeurige en nauwkeurige levensduurgegevens, die wordt bereikt door de ontwikkeling van zorgvuldige kalibratieprotocollen voor apparatuur in combinatie met een uitgebreide softwaresuite waarmee gebruikers geautomatiseerde analyses kunnen valideren, corrigeren en verfijnen13. Hoewel de software in principe kan worden toegepast op verschillende beeldvormingsmodaliteiten, gebruiken de meeste gebruikers in de praktijk flatbedscanners die zijn aangepast om een nauwkeurig afgestemde controle over de omgevingstemperatuur en vochtigheid mogelijk te maken - factoren die van cruciaal belang zijn vanwege hun grote effect op de levensduur19. De LSM maakt elke 20 minuten foto's van nematoden met tussenpozen variërend van dagen tot maanden, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden en het genotype. De geproduceerde gegevens hebben een veel hogere temporele resolutie in vergelijking met gegevens van handmatige tests, en de verzamelde beelden bieden een permanent visueel verslag van de positie van de nematoden gedurende de levensduur. Met behulp van machine learning-methoden worden sterftijden automatisch aan elk individu toegewezen. Deze resultaten kunnen snel en handmatig worden gevalideerd met behulp van clientsoftware genaamd "Worm Browser". Als gevolg van zijn hardware en software kan de LSM overlevingscurven genereren die statistisch niet te onderscheiden zijn van handmatige sterftescores door toedoen van ervaren onderzoekers, met als bijkomend voordeel een lagere werklast en een hogere schaalbaarheid13.
De nieuwste versie van de LSM maakt het ook mogelijk om gedragsveroudering te bestuderen door morfologische en gedragsgegevens gedurende het hele leven van de nematode te verzamelen en deze samen met de levensduur van elk individu te rapporteren. In het bijzonder legt de LSM de tijd vast van de krachtige bewegingsstopzetting (VMC) van elk dier, een mijlpaal die vaak wordt gebruikt om de "gezondheid" van een individu te kwantificeren in tegenstelling tot zijn levensduur. Door tegelijkertijd gegevens over levensduur en gedragsveroudering te verzamelen, ondersteunt de LSM de studie van interventies die differentiële effecten kunnen hebben op verschillende fenotypische uitkomsten van veroudering20. Een verscheidenheid aan macroscopisch waarneembare fenotypes kan worden gebruikt om gedragsveroudering te bestuderen, zoals lichaamsbeweging of keelholtepompen21, weefselintegriteit22 en bewegingssnelheid of stimulus-geïnduceerd draaien17. Vergelijkingen tussen verschillende verouderingsfenotypes kunnen analyses van de causale structuur van verouderingsprocessen ondersteunen. Zo werd de vergelijking tussen VMC en levensduur onlangs gebruikt om twee verschillende verouderingsprocessen in C. elegans23 te karakteriseren.
Hoewel het LSM oorspronkelijk is ontwikkeld om de levensduur van C. elegans te meten, ondersteunt het de verzameling van overlevings- en gedragsgegevens van een reeks nematodensoorten, waaronder C. Briggsae, C. tropicalis, C. japonica, C. brenneri, en P. Pacificus23. De technologie vergemakkelijkt de studie van het effect van biologische en omgevingsinterventies op levensduur, stressbestendigheid en resistentie tegen ziekteverwekkers en kan worden gekoppeld aan experimentele instrumenten zoals gerichte assays van RNA-interferentie of auxine-induceerbare eiwitafbraaksystemen. Tot op heden is het in de wetenschappelijke literatuur gebruikt voor een breed scala aan toepassingen 6,24,25,26,27,28,29,30.
Hier schetsen we een stapsgewijs protocol voor het uitvoeren van een Lifespan Machine-experiment met behulp van agarplaten, van de beginfase van de experimentele opstelling tot de output van de resulterende overlevingscurves. Een onderscheidend kenmerk van de LSM is dat de inspanning sterk front-loaded is, wat betekent dat het grootste deel van de tijd van de onderzoeker wordt besteed aan het opzetten van experimenten en, in kleine mate, aan het verwerven van foto's na het maken van afbeeldingen. De gegevensverzameling is volledig geautomatiseerd voor de gehele duur van het experiment en stelt de onderzoeker in staat om een "handsfree" ervaring te hebben. De hier beschreven stappen hebben veel verschillende soorten overlevingstesten gemeen - dezelfde experimentele opstelling wordt uitgevoerd voor levensduur-, thermotolerantie-, oxidatieve stress- en pathogenese-assays. In de sectie representatieve resultaten bespreken we een subset van gegevens uit een recent gepubliceerd manuscript om de effectiviteit van de analysepijplijn te illustreren en de belangrijkste stappen tijdens beeldanalyse te belichten23.

<table><tbody><tr><td>1-Naftalenacet&nbsp; zuur (Auxine)</td><td>Sigma</td><td>N0640</td><td>Los Auxine op in 1M kaliumhydroxide en voeg toe aan gesmolten agar</td></tr><tr><td>5-fluoro-2-deoxyuridine (FUDR)</td><td>Sigma</td><td>F0503</td><td>27.5 &mu;g/mL van FUDR werd gebruikt om nakomelingen uit populaties op UV-geïnactiveerde bacteriën te elimineren</td></tr><tr><td>Glazenreiniger</td><td>Kristal-M</td><td>QB-KRISTAL-M125ml</td><td></td></tr><tr><td>Hydrofobe anti-mist glasbehandeling</td><td>Rain-X Scheibenreiniger&nbsp;</td><td>C. 059140</td><td></td></tr><tr><td>Rubbermat</td><td>Lokaal ambachtsman</td><td></td><td>Snijden op een hoge sterkte EPDM rubber plaat</td></tr><tr><td>Scannerglas</td><td>Lokaal hardware leverancier</td><td></td><td>9" x 11.5" inch glasplaat</td></tr><tr><td>Scanner platen</td><td>Life Sciences</td><td>351006</td><td>50 mm x 9 mm, polystyreen petrischaal</td></tr><tr><td>USB Referentie Thermometer</td><td>USB Brando</td><td>ULIFE055500</td><td>&nbsp;Voor het kalibreren van de temperatuur van scanners</td></tr></tbody></table>

high-throughput gedragsverouderings- en levensduurtesten met behulp van de lifespan machine

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

Genetisch identieke dieren die in een constante omgeving worden gehouden, vertonen een brede spreiding van de levensduur, wat een groot niet-genetisch, stochastisch aspect van veroudering weerspiegelt dat in alle bestudeerde organismen bewaard is gebleven. Deze stochastische component betekent dat om veroudering te begrijpen en succesvolle interventies te identificeren die de levensduur verlengen of de gezondheid verbeteren, onderzoekers tegelijkertijd grote populaties proefdieren moeten volgen. Traditionele handmatige doodsscores beperken de doorvoer en schaal die nodig zijn voor het testen van hypothesen op grote schaal, wat leidt tot de ontwikkeling van geautomatiseerde methoden voor levensduurtesten met een hoge doorvoer. De Lifespan Machine (LSM) is een high-throughput beeldvormingsplatform dat aangepaste flatbedscanners combineert met aangepaste beeldverwerkings- en gegevensvalidatiesoftware voor het levenslang volgen van nematoden. Het platform vormt een belangrijke technische vooruitgang door het genereren van zeer tijdelijk opgeloste levensduurgegevens van grote populaties dieren op een ongekende schaal en met een statistische precisie en nauwkeurigheid die gelijk is aan handmatige tests die worden uitgevoerd door ervaren onderzoekers. Onlangs is de LSM verder ontwikkeld om de gedrags- en morfologische veranderingen die tijdens veroudering worden waargenomen te kwantificeren en te relateren aan de levensduur. Hier beschrijven we hoe u een geautomatiseerd levensduurexperiment kunt plannen, uitvoeren en analyseren met behulp van de LSM. Verder belichten we de cruciale stappen die nodig zijn voor het succesvol verzamelen van gedragsgegevens en hoogwaardige overlevingscurves.

Experimentele reproduceerbaarheid in levensduurtesten is een uitdaging en vereist zowel streng gecontroleerde experimentele omstandigheden als grote populaties om voldoende statistische resolutie te bereiken 4,36. De LSM is bij uitstek geschikt voor het onderzoeken van grote populaties dieren in een constante omgeving met een hoge temporele resolutie. Om de mogelijkheden van de LSM aan te tonen, de cruciale stappen van analyse te benadrukken en onderzoekers te he...

Het beeldvormingsplatform "The Lifespan Machine" automatiseert de levenslange observatie van grote populaties. We laten de stappen zien die nodig zijn om levensduur-, stressbestendigheids-, pathogenese- en gedragsverouderingstesten uit te voeren. De kwaliteit en reikwijdte van de gegevens stellen onderzoekers in staat om interventies bij veroudering te bestuderen ondanks de aanwezigheid van biologische en omgevingsvariatie.

High-throughput gedragsverouderings- en levensduurtesten met behulp van de Lifespan Machine

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

In ons lab bestuderen we de fysiologische en moleculaire determinanten van veroudering en levensduur, en dat doen we op een kwantitatieve manier. Hiervoor gebruiken we de nematode C.elegans als een snel verouderend genetisch handelbaar model, en we gebruiken het met een combinatie van tools zoals de Lifespan Machine. Reproduceerbaarheid is een belangrijk punt in verouderingsonderzoek.Om dit te ondervangen, zijn vaak grote populaties dieren nodig voor het meten van robuuste veranderingen in levensduur, en daarom heeft dit proces echt baat bij geautomatiseerde high-throughput protocollen. Veel mensen hebben de Lifespan Machine voor veel verschillende doeleinden gebruikt en zijn daar erg blij mee. Voor onze eigen toepassingen zijn de twee belangrijkste bevindingen ten eerste, in 2016, onze ontdekking van temporele schaalvergroting als een gemeenschappelijk resultaat van veel interventies bij veroudering.En ten tweede, in 2022, onze ontdekking dat gezondheid en levensduur worden bepaald door duidelijke onderliggende fysieke achteruitgang. De Lifespan Machine past veelgebruikte agarplaatprotocollen aan om overlevings- en gedragsverouderingsgegevens te verzamelen van grote populaties nem

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

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Chronologische veroudering in gist verwijst naar het verlies van cel levensvatbaarheid geassocieerd met de tijd in de stationaire fase. Hier beschrijven we een high-throughput methode voor het kwantitatief bepalen van gist chronologische levensduur.

Kwantificeren van Gist Chronologisch Life Span door uitgroei van Aged cellen

In dit protocol presenteren we een methode om te...

Het meten van Caenorhabditis elegans Levensduur in 96 Well microtiterplaten

Hier beschrijven we een eenvoudig protocol voor het snel produceren van honderden nematode groei media agar, 96-Wells cultuur platen met een consistent aantal Caenorhhabditis elegans per putje. Deze culturen zijn nuttig voor de fenotypische screening van hele organismen. Hier richten we ons op met behulp van deze culturen op scherm chemicaliën voor Pro-levensduur effecten.

Een eenvoudige methode voor High Throughput chemische Screening in Caenorhabditis Elegans

Hier beschrijven we de replicaset methode, een benadering tot kwantitatief maatregel C. elegans levensduur/overleving en de healthspan in een high-throughput en robuuste manier, waardoor screening van vele voorwaarden zonder in te boeten op kwaliteit van de gegevens. Dit protocol details van de strategie en biedt een software-instrument voor de analyse van gegevens van de replicaset.

De Replica Set, methode: Een High-throughput benadering van kwantitatief maatregel Caenorhabditis elegans levensduur

Dit witboek beschrijft een protocol voor cognitieve evaluaties voor genetische modellen de de ziekte van Alzheimer met behulp van het IntelliCage systeem, dat een hoge-doorvoer geautomatiseerde gedrags controlesysteem met Operante conditionering is.

Geautomatiseerd, op lange termijn gedrags Assay voor cognitieve functiestoornissen bij meerdere genetische modellen de ziekte van Alzheimer, met behulp van IntelliCage

Caenorhabditis elegans dienen als een uitstekend modelsysteem met robuuste en goedkope methoden voor het onderzoeken van de gezondheid, levensduur en veerkracht tegen stress.

Onderzoek naar goedkope methoden om levensduur en gezondheid te meten in Caenorhabditis elegans

Hier beschrijven we een set van DNA-mutatie assays die kunnen worden gecombineerd met de gist chronologische levensduur model om de genen / paden die reguleren of bijdragen aan de genomische DNA instabiliteit tijdens Aging Study.

Studeren Age-afhankelijke genomische instabiliteit met behulp van de S. cerevisiae Chronologische levensduur Model

Bicelles zijn lipide / amfifiele mengsels die membraaneiwitten (MP's) te behouden binnen een lipide bilaag, maar hebben een unieke fase gedrag dat high-throughput screening vergemakkelijkt door kristallisatie robots. Deze techniek heeft met succes geproduceerd een aantal hoge resolutie structuren van zowel prokaryotische en eukaryotische bronnen. Deze video beschrijft protocollen voor het genereren van de lipidische bicelle mengsel, waarin parlementsleden in de bicelle mengsel, het opzetten van...

High-throughput Kristallisatie van membraaneiwitten Met behulp van de lipidische Bicelle Method

Een efficiënte genoom-brede enkel gen mutatie methode is vastgesteld aan de...

Genoom-brede gendeleties in<em&gt; Streptococcus sanguinis</em&gt; Door High Throughput PCR

Drosophila melanogaster is een krachtige modelorganisme voor het verkennen van de moleculaire basis van de levensduur regelgeving. Dit protocol gaat in op de stappen die betrokken zijn bij het genereren van een reproduceerbare, populatie-gebaseerde meting van de levensduur en mogelijke valkuilen en hoe ze te vermijden.

Meting van de levensduur in<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Leer hoe je de Lifespan Machine gebruikt voor geautomatiseerde levensduur- en gedragsverouderingstesten met C. elegans. Deze methode maakt hoogdoorvoerdataverzameling mogelijk voor betrouwbaar verouderingsonderzoek.

High-throughput gedragsverouderings- en levensduurtesten met behulp van de Lifespan Machine

Meer video's verkennen