Количественная оценка потребления пищи при Caenorhabditis elegans путем измерения бактериального клиренса
23 февраля 2024 г.
В этом протоколе описан анализ для количественной оценки скорости кормления Caenorhabditis elegans на основе измерения клиренса бактерий в жидкой культуре.
Мое исследование сосредоточено на понимании транскрипционных и метаболических путей, лежащих в основе вызванных лекарствами изменений в пищевом поведении. Я работаю над выявлением лекарств, которые снижают потребление пищи и увеличивают продолжительность жизни, что свидетельствует об активации здоровых путей голодания. Используя наш анализ бактериального клиренса, мы определили два различных пути, которые модулируют потребление пищи, вызванное серотонином, и потребление пищи, вызванное антипсихотиками.
В настоящее время я изучаю, как эти пути связаны с питанием долгоживущих мутантов. Этот протокол позволяет исследователям изучать взаимосвязь между кормлением и продолжительностью жизни. Скорость кормления обычно характеризуется глоточной откачкой.
Тем не менее, скорость сцеживания у C. elegans не обязательно пропорциональна количеству съеденной пищи. В сочетании с предыдущими анализами этот протокол дает количественное количество потребляемой пищи на популяцию червей. Наш анализ позволяет количественно модулировать кормление с помощью малых молекул и определить, как индуцированное изменение одновременно изменяет продолжительность жизни.
Обзор
В данном протоколе описан метод количественного определения интенсивности питания Caenorhabditis elegans путем измерения степени очистки жидкой культуры от бактерий. Этот метод позволяет исследователям изучить взаимосвязь между пищевым поведением и продолжительностью жизни.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческая биология
- Метаболические исследования
Теоретические сведения
- Понимание особенностей пищевого поведения C. elegans может дать представление о метаболических путях.
- Предыдущие анализы показали, что частота сокращений глотки не коррелирует напрямую с потреблением пищи.
- Данный протокол улучшает количественную оценку потребления пищи на популяцию червей.
- Он имеет важное значение для изучения влияния препаратов на питание и продолжительность жизни.
Цель исследования
- Выявление препаратов, способных снижать потребление пищи и увеличивать продолжительность жизни.
- Исследование путей, модулирующих потребление пищи в ответ на серотонин и антипсихотические препараты.
- Разработка надежного метода количественной оценки пищевого поведения у C. elegans.
Используемые методы
- Подготовка бактериальной культуры OP50 для тестов на поедание.
- Изоляция и промывка личинок C. elegans с чашек с NGM-средой.
- Инкубация червей до достижения стадии L4 перед воздействием препарата.
- Измерение оптической плотности для оценки изменений в потреблении пищи.
Основные результаты
- Выявлены отдельные пути, влияющие на пищевое поведение, индуцированное серотонином.
- Продемонстрировано, что мутанты daf-16 mu86 проявляют измененные реакции на прием пищи.
- Показаны значительные различия в потреблении пищи при применении различных лекарственных препаратов.
- Установлена корреляция между скоростью питания и продолжительностью жизни C. elegans.
Выводы
- Данный анализ представляет собой ценный инструмент для изучения влияния препаратов на пищевое поведение.
- Понимание этих путей может дать представление о долголетии и метаболическом здоровье.
- Протокол может быть адаптирован для различных экспериментальных условий с целью изучения динамики кормления.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Количественное измерение потребления пищи у Caenorhabditis elegans с помощью анализа клиренса бактерий позволяет проводить высокопроизводительное исследование метаболических путей и механизмов долголетия. Данный анализ обеспечивает прогностическую достоверность при валидации мишеней на ранних этапах и снижает механистические риски для соединений, модулирующих пищевое поведение. Его масштабируемость и возможность прямой количественной оценки способствуют эффективному отбору объектов в портфелях исследований метаболизма и старения.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить прямое количественное определение потребления пищи для проверки гипотез о метаболических путях.
- Обеспечивает функциональную валидацию генетических и фармакологических мишеней, влияющих на питание и продолжительность жизни.
- Способствует снижению механистических рисков путем разграничения специфических эффектов конкретных путей на пищевое поведение.
- Обеспечивает прогностическую уверенность при продвижении соединений с метаболическими показаниями или показаниями, связанными со старением.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированные количественные результаты, подходящие для высокопроизводительного скрининга лекарственных препаратов.
- Позволяет проводить воспроизводимую оценку влияния соединений на питание на нескольких генетических фонах.
- Поддерживает масштабируемость анализа и повторное использование платформы для различных библиотек соединений.
- Подготавливает валидированные биологические системы для последующих этапов фенотипического скрининга.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет фенотипы питания с трансляционными биомаркерами, имеющими значение для метаболического здоровья и долголетия.
- Обеспечивает преемственность от этапа раннего поиска до доклинической валидации метаболических модуляторов.
- Позволяет принимать решения о продвижении разработки с учетом рисков на основе количественных конечных точек, релевантных для данного заболевания.
- Поддерживает прогностическое снижение рисков для соединений, нацеленных на консервативные метаболические пути.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный анализ клиренса бактерий интегрируется на всех этапах: от раннего поиска до идентификации ведущих соединений и доклинических исследований, обеспечивая проверку гипотез и количественное фенотипирование в рамках исследований метаболизма и старения.
- Открывающая биология: позволяет количественно оценить потребление пищи для выяснения участия определенных путей и подтверждения взаимодействия с мишенью.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые и масштабируемые результаты анализа для оценки соединений и анализа зависимости «доза-эффект».
- Аналитика: генерирует количественные показатели (например, OD600), позволяющие проводить статистическое сравнение скорости кормления при различных условиях.
- Трансляционные исследования: связывают модуляцию кормления с продолжительностью жизни и метаболическим здоровьем, что способствует согласованию биомаркеров.
- Корпоративное повторное использование: предоставляет многократную стандартизированную платформу для исследований метаболизма и долголетия в рамках различных программ.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: Повышает точность прогнозирования и снижает механистическую неопределенность при валидации метаболических мишеней.
- Операционная ценность: Улучшает стандартизацию, воспроизводимость и пропускную способность анализов при проведении скрининговых кампаний.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет предоставления надежных количественных конечных точек.
- Влияние на портфель: Позволяет осуществлять приоритезацию и продвижение активов, связанных с метаболизмом и старением, с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с C. elegans и проведения количественного фенотипирования.
- Необходим доступ к микропланшетным ридерам и инфраструктуре для стерильного культивирования.
- Требуется межкомандная стандартизация настройки анализа и протоколов анализа данных.
- Метод адаптируемый для различных генетических линий и классов соединений при использовании соответствующих контролей.
- Для получения достоверных результатов необходим точный подсчет количества червей и количественное определение бактерий.
