En høj overførselshastighed Assay for forudsigelse af kemiske toksicitet af automatiseret fænotypiske profilering af Caenorhabditis elegans

Sammen med den hurtige udvikling af kemiske forbindelser anvendes til industriel produktion og folks daglige liv, er det vigtigt at undersøge toksicitet test modeller for kemikalier. I mange tilfælde, er de gnaver dyremodel ansat til at evaluere den potentielle toksicitet af forskellige kemikalier på sundhed. Bestemmelse af dødbringende koncentrationer (dvs. den analyserede 50% dødelig dosis [LD50] forskellige kemikalier) bruges generelt, som de traditionelle parameter i en gnaver (rotte/mus) model in vivo, som er tidskrævende og meget dyrt. Hertil kommer, på grund af Reducer, forfine, eller erstatte (3R) princippet, der er centrale for dyrevelfærd og etik, nye metoder, som giver mulighed for udskiftning af højere dyr er værdifulde for videnskabelig forskning^1,2,3 . C. elegans er en fritlevende nematode, der har været isoleret fra jord. Det har været almindeligt anvendt som en forskning organisme i laboratoriet på grund af dets gavnlige egenskaber, såsom en kort levetid, nem dyrkning og effektiv reproduktion. Derudover er mange grundlæggende biologiske veje, herunder grundlæggende fysiologiske processer og stress reaktioner i C. elegans, bevaret i større pattedyr^{4,5,6,7 , 8}. i et par af sammenligninger vi og andre har gjort, er der en god overensstemmelse mellem C. elegans toksicitet og toksicitet observeret i gnavere⁹. Alt dette gør C. elegans en god model til at teste effekten af kemiske toksicitet in vivo.

For nylig, nogle undersøgelser kvantificeres de fænotypiske egenskaber i C. elegans. Funktionerne kan bruges til at analysere toksicitet af kemikalier^2,3,10 og ældning af orme¹¹. Vi har også udviklet en metode, der kombinerer en flydende orm dyrkning system og et billede analysesystem, hvor ormene er kulturperler i en 384-godt plade under forskellige kemiske behandlinger¹². Denne kvantitative teknik er udviklet til at automatisk analysere de 33 parametre af C. elegans efter 12-24h af kemisk behandling i en 384-godt plade med flydende medium. En automatiseret mikroskop fase bruges til eksperimenterende video erhvervelse. Videoerne er behandlet af en custom-designet program, og 33 funktioner med relation til orme bevægelige adfærd er kvantificeret. Metoden bruges til at kvantificere orm fænotyper under behandlingen af 10 forbindelser. Resultaterne viser, at forskellige toksicitet kan ændre fænotyper af C. elegans. Disse kvantificerede fænotyper kan bruges til at identificere og forudsige forskellige kemiske stoffer akutte toksicitet. Det overordnede mål med denne metode er at lette observation og fænotypiske kvantificering af eksperimenter med C. elegans i en flydende kultur. Denne metode er nyttig til anvendelse af C. elegans i kemiske toksicitet evalueringer og fænotype kvantificeringer, der hjælpe med at forudsige den akutte toksicitet af forskellige kemiske stoffer og fastsætte en prioriteringsliste for yderligere traditionelle kemiske toksicitet bedømmelse test i en gnaver model. Derudover kan denne metode anvendes til toksicitet screening og testning af nye kemikalier eller sammensat som food additive agent forurening, pharmacautical forbindelser, miljømæssige eksogene sammensatte og så videre.