Wysokoprzepustowe testy behawioralnego starzenia się i długości życia przy użyciu maszyny Lifespan Machine

Podsumowanie

Platforma obrazowania "The Lifespan Machine" automatyzuje obserwację dużych populacji przez całe życie. Pokazujemy kroki wymagane do wykonania testów długości życia, odporności na stres, patogenezy i behawioralnego starzenia się. Jakość i zakres danych pozwalają naukowcom badać interwencje w procesie starzenia się pomimo obecności zmienności biologicznej i środowiskowej.

Streszczenie

Genetycznie identyczne zwierzęta trzymane w stałym środowisku wykazują szeroki rozkład długości życia, odzwierciedlający duży niegenetyczny, stochastyczny aspekt starzenia się zachowany we wszystkich badanych organizmach. Ten komponent stochastyczny oznacza, że aby zrozumieć starzenie się i zidentyfikować skuteczne interwencje, które przedłużają życie lub poprawiają zdrowie, naukowcy muszą jednocześnie monitorować duże populacje zwierząt doświadczalnych. Tradycyjna ręczna ocena zgonu ogranicza przepustowość i skalę wymaganą do testowania hipotez na dużą skalę, co prowadzi do opracowania zautomatyzowanych metod wysokoprzepustowych testów długości życia. Lifespan Machine (LSM) to wysokowydajna platforma obrazowania, która łączy zmodyfikowane skanery płaskie z niestandardowym oprogramowaniem do przetwarzania obrazów i walidacji danych w celu śledzenia nicieni przez całe życie. Platforma stanowi duży postęp techniczny, generując dane o długości życia dużych populacji zwierząt o wysokiej rozdzielczości czasowej na niespotykaną dotąd skalę oraz z precyzją statystyczną i dokładnością równą testom ręcznym wykonywanym przez doświadczonych badaczy. Ostatnio LSM został dalej rozwinięty w celu ilościowego określenia zmian behawioralnych i morfologicznych obserwowanych podczas starzenia się oraz powiązania ich z długością życia. W tym miejscu opisujemy, jak zaplanować, uruchomić i przeanalizować zautomatyzowany eksperyment dotyczący długości życia przy użyciu LSM. Ponadto podkreślamy kluczowe kroki wymagane do pomyślnego zebrania danych behawioralnych i wysokiej jakości krzywych przeżycia.

Wprowadzenie

Starzenie się to złożony, wieloaspektowy proces charakteryzujący się spadkiem fizjologicznych funkcji organizmu, co prowadzi do wzrostu ryzyka chorób i śmierci w miarę upływu czasu¹. Długość życia, mierzona jako czas od urodzenia lub początku dorosłości do śmierci, zapewnia jednoznaczny wynik starzenia się² oraz pośredni, ale rygorystycznie ilościowy wskaźnik zastępczy do pomiaru względnego tempa starzenia się między populacjami³. Badania nad starzeniem się często opierają się na dokładnych pomiarach długości życia, podobnie jak w badaniach klinicznych, w celu porównania wyników między jedną popul....

Protokół

1. Wymagania sprzętowe i programowe

1. Skanery płaskie: W zasadzie system LSM może być zaimplementowany przy użyciu różnych urządzeń obrazujących. Szczegółowe instrukcje dotyczące modyfikacji skanerów i ustawiania ostrości są dostępne w innym źródle¹³. Sprzęt LSM przedstawiono na Rysunku uzupełniającym 1.
2. Narzędzia do analizy danych: Oprogramowanie LSM składa się z trzech współdziałających komponentów: pakietu oprogramowania do sterowania skanerem opartego na systemie Linux, pakietu do zarządzania metadanymi w przeglądarce internetowej oraz pakietu oprogramowania do analizy obrazów dla klient....

Wyniki

Powtarzalność eksperymentalna w testach długości życia jest problematyczna i wymaga zarówno ściśle kontrolowanych warunków eksperymentalnych, jak i dużych populacji, aby osiągnąć wystarczającą rozdzielczość statystyczną^4,36. LSM jest wyjątkowo odpowiedni do monitorowania dużych populacji zwierząt w stałym środowisku z wysoką rozdzielczością czasową. Aby zaprezentować możliwości LSM, wyróżnić kluczowe etapy analizy i pomóc badaczom w optymalizacji nakładów pracy, .......

Dyskusja

W tym miejscu udostępniamy szczegółowy, dostępny protokół do przeprowadzania eksperymentu przy użyciu najnowszej wersji Lifespan Machine. Wykazaliśmy, że kluczowym krokiem dla osiągnięcia dobrze rozdzielonych krzywych przeżycia jest ręczne wykluczanie obiektów niebędących robakami podczas akwizycji po pobraniu obrazu. Ręczna adnotacja czasu zgonu ma niewielki wpływ na ogólny kształt krzywych przeżycia, co pokazuje, że w pełni zautomatyzowane szacowanie czasu zgonu jest skuteczne nawet bez ręcznej adnotacji (

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Kwas 1-naftaleneoctowy (auksyna)	Sigma	N0640	Rozpuścić auksynę w 1M wodorotlenku potasu i dodać do stopionego agaru
5-fluoro-2-deoksyurydynę (FUDR)	Sigma	F0503	27,5 μ g/ml FUDR zastosowano do eliminacji potomstwa z populacji na bakteriach inaktywowanych promieniowaniem UV
Płyn do mycia szkła	Kristal-M	QB-KRISTAL-M125ml
Hydrofobowa powłoka przeciwmgielna do szkła	Rain-X Scheibenreiniger	C. 059140
Guma matowa	Lokalny crafstman		Wycięte na arkuszu gumy EPDM o wysokiej wytrzymałości
Szkło skanera	Lokalny dostawca		9 "x 11,5" cala arkusz szkła
Płytki skanera Nauki	biologiczne	351006	50 mm x 9 mm, polistyrenowa szalka Petriego
Termometr referencyjny USB	Brando	ULIFE055500	Do kalibracji temperatury skanerów

sprzętu