Высокопроизводительный скрининг (HTS) представляет собой эффективный подход к поиску химических модуляторов биологических процессов. Однако многие соединения, выявленные в ходе скрининга с использованием моделей на клеточных культурах, часто оказываются токсичными или фармакологически неактивными in vivo1-2. Скрининг на моделях целых животных позволяет избежать этих проблем и оптимизировать процесс разработки лекарственных препаратов.
C. elegans — это многоклеточный модельный организм, который хорошо подходит для HTS. Он имеет малый размер (<1 mm), что позволяет экономично выращивать и дозировать его в жидких средах. C. elegans также является одной из наиболее удобных в экспериментальном плане животных моделей, позволяющих быстро и детально определить механизм действия препарата3.
Мы описываем протокол культивирования и распределения флуоресцентных штаммов C. elegans для высокопроизводительного скрининга химических библиотек или обнаружения загрязнителей окружающей среды, которые изменяют экспрессию специфического гена. Большое количество синхронизированных по развитию червей выращивают в жидкой культуре, собирают, промывают и суспендируют до заданной плотности. Затем червей переносят в черные плотнодонные 384-луночные планшеты с помощью перистальтического дозатора жидкостей. В лунки с червями могут быть добавлены малые молекулы из химической библиотеки или тестовые образцы (например, вода, пища или почва). Интенсивность флуоресценции в режиме реального времени измеряют in vivo с помощью флуоресцентного планшетного ридера. Этот метод может быть адаптирован для любого индуцибельного гена C. elegans, для которого доступен подходящий репортер. Многие индуцибельные транскрипционные пути стресса и развития хорошо определены у C. elegans, и для многих из них уже существуют трансгенные репортерные штаммы с GFP4. В сочетании с соответствующими трансгенными репортерами наш метод может быть использован для скрининга модуляторов путей или для разработки надежных биосенсорных анализов для обнаружения загрязнителей окружающей среды.
Мы демонстрируем наш протокол культивирования и дозирования C. elegans на примере разработанного нами метода высокопроизводительного скрининга (HTS) для мониторинга фактора транскрипции SKN-1 («cap ‘n’ collar») у C. elegans. SKN-1 и его млекопитающий гомолог Nrf2 активируют цитопротекторные гены при окислительном и ксенобиотическом стрессе5-10. Nrf2 защищает млекопитающих от многочисленных возрастных заболеваний, таких как рак, нейродегенерация и хроническое воспаление, и стал важной мишенью для химиотерапии11-13. Наш метод основан на использовании трансгенного GFP-репортера для мишени SKN-1 — гена gst-414, который кодирует глутатион-S-трансферазу6. Репортер gst-4 также служит биосенсором ксенобиотиков и окислителей, активирующих SKN-1, и может быть использован для обнаружения низких уровней таких загрязнителей, как акриламид и метилртуть15-16.