Name: Wysokoprzepustowe testy behawioralnego starzenia się i długości życia przy użyciu maszyny Lifespan Machine (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 53 s
Description: Poznaj zautomatyzowane metody analizy długości życia i starzenia behawioralnego przy użyciu maszyny Lifespan Machine z nicieniem C. elegans. To podejście umożliwia badaczom zbieranie wysokoprzepustowych danych o procesach starzenia.

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

Dziękujemy Julianowi Ceronowi i Jeremy'emu Vicencio (IDIBELL Barcelona) za wyprodukowanie allelu rpb-2(cer135). Projekt ten został sfinansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) w ramach programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji Horyzont 2020 (umowa o grant nr 852201), hiszpańskie Ministerstwo Gospodarki, Przemysłu i Konkurencyjności (MEIC) w ramach partnerstwa EMBL, Centro de Excelencia Severo Ochoa (CEX2020-001049-S, MCIN/AEI /10.13039/501100011033), program CERCA/Generalitat de Catalunya, nagrodę MEIC Excelencia BFU2017-88615-P, oraz nagrodę przyznaną przez Glenn Foundation for Medical Research.

Unveiling Aging Mysteries: Lifespan Machine for High-Throughput Insights

<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>

Autorzy oświadczają, że nie mają sprzecznych interesów.

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 (<strong class...

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 populacją narażoną na interwencję a nienarażoną grupą kontrolną. Niestety, problemy z odtwarzalnością przenikają badania nad starzeniem się, czasami z powodu statystycznie słabych eksperymentów4, a często z powodu wrodzonej wrażliwości testów długości życia na subtelne zmiany w środowisku5. Solidne eksperymenty wymagają wielu powtórzeń dużych populacji, a proces ten szczególnie korzysta z eksperymentalnej skalowalności oferowanej przez automation6.
Rygorystyczne wymagania testów długości życia wynikają z nieprzewidywalności samego procesu starzenia. Osobniki izogeniczne żyjące w identycznych środowiskach wykazują różne czasy śmierci i tempo spadku fizjologicznego7, co sugeruje, że długość życia wiąże się z wysokim stopniem stochastyczności7,8. W związku z tym duże populacje są potrzebne do pomiaru ilościowych zmian w procesie starzenia, takich jak zmiany średniej lub maksymalnej długości życia, oraz do przezwyciężania uprzedzeń wynikających ze zmienności indywidualnej. Ponadto zdolność do wysokoprzepustowych testów żywotności ma kluczowe znaczenie dla wspierania badań kształtów krzywych przeżycia i modeli dynamiki starzenia się9.
Nicień Caenorhabditis elegans jest nieocenionym modelem do badań nad starzeniem się ze względu na jego krótką żywotność, podatność genetyczną i szybki czas generacji, co podkreśla jego przydatność do wysokoprzepustowych testów starzenia i długości życia. Tradycyjnie, długość życia w C. Elegans został zmierzony poprzez śledzenie zsynchronizowanej, małej populacji około 50-100 zwierząt w czasie na pożywkach stałych i zapisywanie czasu poszczególnych zgonów. W miarę starzenia się zwierząt i utraty mobilności, ręczne określanie czasu śmierci wymaga indywidualnego szturchania zwierząt i sprawdzania, czy nie ma małych ruchów głowy lub ogona. Jest to zwykle żmudny i pracochłonny proces, chociaż podjęto wysiłki, aby go przyspieszyć10,11,12. Co ważne, powolne procesy eksperymentalne utrudniają postęp w naszym zrozumieniu starzenia się i skuteczności badanych interwencji.
Aby sprostać wymaganiom starzejących się badań nad danymi ilościowymi, opracowano wiele technologii automatyzujących zbieranie danych, w tym niezwykły zakres podejść od komór mikroprzepływowych po skanery płaskie13,14,15,16,17,18. LSM różni się od innych metod obszerną optymalizacją pod kątem gromadzenia wysoce precyzyjnych i dokładnych danych o żywotności, co osiąga się dzięki opracowaniu starannych protokołów kalibracji sprzętu w połączeniu z obszernym pakietem oprogramowania, który pozwala użytkownikom walidować, poprawiać i udoskonalać automatyczne analizy13. Chociaż oprogramowanie może być w zasadzie stosowane do różnych metod obrazowania, w praktyce większość użytkowników korzysta ze skanerów płaskich zmodyfikowanych tak, aby umożliwić precyzyjną kontrolę nad temperaturą i wilgotnością otoczenia - czynnikami o krytycznym znaczeniu ze względu na ich duży wpływ na długość życia19. LSM wykonuje zdjęcia nicieni co 20 minut w odstępach od dni do miesięcy, w zależności od warunków środowiskowych i genotypu. Uzyskane dane mają znacznie wyższą rozdzielczość czasową w porównaniu z danymi z testów ręcznych, a zebrane obrazy zapewniają trwały wizualny zapis pozycji nicieni przez całe życie. Korzystając z metod uczenia maszynowego, czasy śmierci są automatycznie przypisywane do każdej osoby. Wyniki te można szybko, ręcznie zweryfikować za pomocą oprogramowania klienckiego o nazwie "Worm Browser". Dzięki swojemu sprzętowi i oprogramowaniu, LSM może generować krzywe przeżycia, które są statystycznie nie do odróżnienia od ręcznej oceny zgonów z rąk doświadczonych badaczy, z dodatkową zaletą w postaci zmniejszonego obciążenia pracą i wyższej skalowalności13.
Najnowsza wersja LSM pozwala również na badanie behawioralnego starzenia się poprzez zbieranie danych morfologicznych i behawioralnych przez całe życie nicieni i raportowanie ich wraz z długością życia każdego osobnika. W szczególności LSM rejestruje czas zaprzestania energicznego ruchu (VMC) każdego zwierzęcia, co jest punktem orientacyjnym często używanym do ilościowego określania "długości zdrowia" osobnika w odróżnieniu od jego długości życia. Poprzez jednoczesne gromadzenie danych dotyczących długości życia i behawioralnego starzenia się, LSM wspiera badanie interwencji, które mogą mieć zróżnicowany wpływ na różne fenotypowe wyniki starzenia się20. Do badania behawioralnego starzenia się można wykorzystać różne makroskopowo obserwowalne fenotypy, takie jak ruchy ciała lub pompowanie gardła21, tissue integrity22 oraz prędkość ruchu lub obracanie wywołane bodźcem17. Porównania między różnymi fenotypami starzenia się mogą pomóc w analizie struktury przyczynowej procesów starzenia. Na przykład porównanie VMC i długości życia zostało niedawno wykorzystane do scharakteryzowania dwóch odrębnych procesów starzenia się u C. elegans23.
Chociaż początkowo opracowany do pomiaru długości życia C. elegans, LSM wspiera zbieranie danych o przeżywalności i zachowaniu wielu gatunków nicieni, w tym C. brygsae, C. tropicalis, C. japonica, C. brenneri i P. pacificus23. Technologia ta ułatwia badanie wpływu interwencji biologicznych i środowiskowych na długość życia, odporność na stres i oporność na patogeny i może być połączona z narzędziami eksperymentalnymi, takimi jak celowane testy interferencji RNA lub systemy degradacji białek indukowanych auksyną. Do tej pory był używany w literaturze naukowej w szerokim zakresie zastosowań6,24,25,26,27,28,29,30.
Tutaj przedstawiamy krok po kroku protokół przeprowadzania eksperymentu z użyciem Maszyny do Długości Życia przy użyciu płytek agarowych, od początkowych etapów konfiguracji eksperymentalnej do wyniku wynikowych krzywych przeżycia. Charakterystyczną cechą LSM jest to, że wysiłek jest wysoce skoncentrowany na początku, co oznacza, że większość czasu badacza spędza podczas konfiguracji eksperymentalnej i, w niewielkim stopniu, podczas akwizycji po uzyskaniu obrazu. Zbieranie danych jest całkowicie zautomatyzowane przez cały czas trwania eksperymentu i pozwala badaczowi na "wolne ręce". Opisane tutaj kroki są wspólne dla wielu różnych typów testów przeżycia - ta sama konfiguracja eksperymentalna jest wykonywana dla testów długości życia, termotolerancji, stresu oksydacyjnego i patogenezy. W sekcji dotyczącej reprezentatywnych wyników omawiamy podzbiór danych z niedawno opublikowanego manuskryptu, aby zilustrować skuteczność potoku analizy i podkreślić najważniejsze kroki podczas analizy obrazu23.

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

wysokoprzepustowe testy behawioralnego starzenia się i długości życia przy użyciu maszyny lifespan machine

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

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.

Powtarzalność eksperymentalna w testach długości życia jest problematyczna i wymaga zarówno ściśle kontrolowanych warunków eksperymentalnych, jak i dużych populacji, aby osiągnąć wystarczającą rozdzielczość statystyczną4,36. 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, ...

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.

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

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

W naszym laboratorium badamy fizjologiczne i molekularne uwarunkowania starzenia się i długości życia, i robimy to w sposób ilościowy. W tym celu używamy nicienia C.elegans jako szybko starzejącego się, genetycznie podatnego modelu i używamy go z kombinacją narzędzi, takich jak maszyna do wydłużania życia. Odtwarzalność jest ważną kwestią w badaniach nad starzeniem się.Aby temu zaradzić, często potrzebna jest duża populacja zwierząt do pomiaru solidnych zmian w długości życia, dlatego proces ten naprawdę korzysta ze zautomatyzowanych protokołów o wysokiej przepustowości. Wiele osób używało maszyny do wydłużania życia do wielu różnych celów i są z tego powodu naprawdę zadowoleni. Jeśli chodzi o nasze własne zastosowania, dwa najważniejsze odkrycia to, po raz pierwszy w 2016 roku, odkrycie skalowania czasowego jako powszechnego wyniku wielu interwencji związanych ze starzeniem się.Po drugie, w 2022 r. odkryliśmy, że długość zdrowia i długość życia są determinowane przez wyraźne spadki fizyczne. Maszyna do pomiaru żywotności dostosowuje powszechnie stosowane protokoły płytek agarowych do zbierania danych dotyczących przeżycia i starzenia się behawioralnego z dużych populacji nicieni p

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

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Starzenie chronologiczne u drożdży odnosi się do utraty żywotności komórek związanej z czasem przebywania w fazie stacjonarnej. W niniejszej pracy opisujemy wysokoprzepustową metodę ilościowego określania chronologicznej długości życia drożdży.

Kwantyfikacja chronologicznej długości życia drożdży poprzez odrastanie starzejących się komórek

W niniejszym protokole przedstawiamy metodę pomiaru długości życia Caenorhabditis elegans w 96-dołkowych płytkach mikrotitracyjnych.

Pomiar długości życia Caenorhabditis elegans w 96-dołkowych płytkach mikrotitracyjnych

Tutaj opisujemy prosty protokół szybkiego wytwarzania setek pożywek hodowlanych dla nicieni, 96-dołkowych płytek hodowlanych ze stałą liczbą Caenorhhabditis elegans na studzienkę. Kultury te są przydatne do fenotypowych badań przesiewowych całych organizmów. Skupiamy się tutaj na wykorzystaniu tych kultur do badań przesiewowych substancji chemicznych pod kątem efektów sprzyjających długowieczności.

Prosta metoda wysokoprzepustowych badań przesiewowych w kierunku Caenorhabditis elegans

Tutaj opisujemy metodę Replica Set, podejście do ilościowego pomiaru długości życia/przeżycia i zdrowia C. elegans w sposób wysoce wydajny i solidny, umożliwiając w ten sposób badanie wielu schorzeń bez poświęcania jakości danych. Protokół ten szczegółowo opisuje strategię i udostępnia narzędzie programowe do analizy danych zestawu replik.

Metoda zestawu replik: wysokoprzepustowe podejście do ilościowego pomiaru długości życia Caenorhabditis elegans

Ten artykuł opisuje protokół oceny funkcji poznawczych dla modeli genetycznych choroby Alzheimera przy użyciu systemu IntelliCage, który jest wysokowydajnym zautomatyzowanym systemem monitorowania zachowań z warunkowaniem instrumentalnym.

Zautomatyzowany, długoterminowy test behawioralny funkcji poznawczych w wielu modelach genetycznych choroby Alzheimera z wykorzystaniem IntelliCage

Caenorhabditis elegans służy jako doskonały system modelowy z solidnymi i tanimi metodami badania zdrowia, długości życia i odporności na stres.

Badanie tanich metod pomiaru długości życia i długości zdrowia u Caenorhabditis elegans

W niniejszym opracowaniu opisujemy zestaw testów mutacji DNA, które można połączyć z modelem chronologicznej długości życia drożdży w celu zbadania genów i szlaków regulujących lub przyczyniających się do niestabilności genomowego DNA podczas starzenia.

Badanie zależnej od wieku niestabilności genomicznej z wykorzystaniem modelu chronologicznej długości życia S. cerevisiae

Bicele są mieszaninami lipidów i amfifili, które utrzymują białka błonowe (MPs) w obrębie dwuwarstwy lipidowej, lecz wykazują unikalne zachowanie fazowe, co ułatwia wysokoprzepustowe przesiewy za pomocą robotów krystalizacyjnych. Technika ta pozwoliła na uzyskanie wielu struktur o wysokiej rozdzielczości pochodzących zarówno z organizmów prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Niniejszy film opisuje protokoły przygotowania lipidowej mieszaniny bicel, wprowadzania białek błonowych do mieszaniny...

Wysokoprzepustowa krystalizacja białek błonowych z wykorzystaniem metody lipidowych biceli

Opracowano wydajną metodę wprowadzania pojedynczych mutacji genowych w całym genomie, wykorzystując Streptococcus sanguinis jako organizm modelowy. Metoda ta została osiągnięta dzięki zastosowaniu wysokoprzepustowych reakcji PCR rekombinacyjnego oraz transformacji.

Delecje genów w całym genomie Streptococcus sanguinis za pomocą wysokoprzepustowej PCR

Drosophila melanogaster to potężny organizm modelowy do badania molekularnych podstaw regulacji długowieczności. W tym protokole omówione zostaną kroki związane z generowaniem powtarzalnego, populacyjnego pomiaru długowieczności, a także potencjalne pułapki i sposoby ich unikania.

Pomiar długości życia Drosophila melanogaster

Poznaj zautomatyzowane metody analizy długości życia i starzenia behawioralnego przy użyciu maszyny Lifespan Machine z nicieniem C. elegans. To podejście umożliwia badaczom zbieranie wysokoprzepustowych danych o procesach starzenia.

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

Przeglądaj więcej filmów