Antipsikotik İlaçların Etki Mekanizmaları incelenmesi için Yöntemleri<em> Caenorhabditis elegans</em
Summary
Caenorhabditis elegans antipsikotik ilaçlar (APDS) etkilerini test etmek için yaklaşımlar gösterilmektedir. Deneyler gelişimi ve canlılığı üzerinde ve yutak pompalama hızı üzerindeki, ilaç etkilerini test etmek için tarif edilmiştir. Bu yöntemler aynı zamanda APDS başka ilaç sınıfları ile farmakogenetik deneyler için geçerlidir.
Abstract
Caenorhabditis elegans ileri büyük ölçekli mükellef ve genetik ekranları ve kimyasal genetik ekranları ters basit bir genetik organizmadır. C. elegans genomu nörotransmitter sentezi ve sinaptik yapısı ve fonksiyonu için gerekli olan proteinleri kodlayan genler dahil olmak üzere potansiyel antipsikotik ilaç (APD), insanlarda muhafaza hedefleri içerir. APD maruz kalması, konsantrasyona bağlı bir şekilde gelişme gecikmesi ve / veya kurt öldürücü olarak üretir. Bu fenotipler 1,2 kaldırma farenks ve APD kaynaklı inhibisyonu ile, kısmen, kaynaklanır. Böylece, gelişimsel fenotip nöroleptiklerin farmakogenetik çalışmalar için yararlıdır, bir nöromüsküler temeli vardır. Burada nematod gelişimi ve yutak pompalamayı APD etkilerini test için ayrıntılı prosedürleri göstermektedir. Gelişimsel testi için, senkronize embriyolar nematod büyüme ortamı APDS içeren (NGM) levhalar, ve ani gelişen aşamalarında yerleştirilirmals sonra günlük puanlanır. Faringeal pompalama hızı testi için, genç yetişkin hayvanlar APDS içeren NGM plakalar üzerinde test edilir düzenledi. Birim zaman başına yutak pompaların sayısı kaydedilir ve pompalama hızı hesaplanır. Bu deneyler, küçük moleküller, büyük moleküller ya da birçok diğer türleri çalışmak için de kullanılabilir.
Introduction
Caenorhabditis elegans büyük ölçekli ileri ve geri genetik ekranları ve kimyasal genetik ekranlarında mükellef basit bir genetik organizmadır. C. elegans biyolojik olarak aktif bileşikler, geniş bir spektrum duyarlıdır ve bu nedenle bu bileşiklerin, çeşitli etki mekanizmalarını tanımlamak için başarılı bir şekilde kullanılmıştır. Örneğin, biyolojik olarak aktif bileşikler, solucan farmakogenetik asetilkolin reseptörü agonistleri (örneğin, levamisol, nikotin, morantel ve pirantel), anestezikler (ör., halotan), kafein, kolinesteraz inhibitörleri (örneğin, aldikarb, lannate ve triklorfon), florür, GABA ile ilişkili bulunmaktadır kullanılarak incelendi bileşikleri (örneğin, GABA ve Muscimol), ivermektin, parakuat, forbol esterler ve serotonin ile ilgili ilaçlar (örneğin, serotonin ve imiprimine) 3. Ayrıca, C. elegans sağlayan, büyük ölçekli küçük molekül ekranlar için kullanılmış olan, yeni biyolojik olarak aktif bileşiğin keşfis ve yeni genetik hedefler 4. tanımlanması.
C. elegans genomu nörotransmitter sentezi ve sinaptik yapısı ve fonksiyonu için gerekli olan 5 proteinleri kodlayan genler dahil olmak üzere potansiyel antipsikotik ilaç (APD), insanlarda muhafaza hedefleri içerir. Bu nedenle, C. elegans nörogenetik ve APDS etki yeni moleküler mekanizmalarını keşfetmek için nörobiyoloji teklif yöntemleri. Nematod olarak, APD maruz erken gelişim gelişme gecikmesi ve daha yüksek konsantrasyonlarda, ölümcül 2,6 üretir. Yetişkinlik döneminde APD poz davranışsal fenotipleri üretir. Örneğin, klozapin pozlama lokomosyonu ve faringeal pompalama engeller ve 1,2,7 döşeme yumurta geliştirir.
APD kaynaklı gelişimsel gecikme ve öldürücülüğü büyük ölçekli kimyasal genetik ekranlar için güçlü fenotipleri vardır. Büyük olasılıkla birden fazla hücresel ve genetik Basi gibi bu fenotipleri kadar karmaşıktırs. Bu nedenle, genetik ekranlar dolaylı ilaç hedefleri bir dizi elde etmek için beklenir. Ancak, bizim laboratuvar aday gen ekranları ve APD kaynaklı gelişimsel gecikme ve letalitesinin bastırıcılarının için bir genom RNAi ekran gerçekleştirilen ve başarıyla olasılıkla dopamin, insülin ve nikotinik asetilkolin reseptörleri 2,8 dahil olmak üzere doğrudan hedefleri, kodlayan genleri kurtarıldı. Yetişkin APD kaynaklı davranışları dayalı genetik ekranlar da yeni APD hedeflerinin tanımlanmasına yol açmıştır, ve biz şimdi memelilerde 7 gelişimsel ve davranışsal hem de ekranlardan hedefleri doğrulayarak edilir. Bu nedenle, APDS aksiyon yeni moleküler mekanizmaları keşfetmek için bir omurgasız kimyasal bir genetik yaklaşım 5,8 mümkün görünmektedir.
C. elegans yutak 20 nöronlar, 20 kas hücreleri ve Bir taban zan ile sarılmış 20 aksesuar hücreleri içeren bir organdır. Memeli kalp benzer şekilde, yutak özerk a,nd sürekli dış ortamdan 9 gıda pompaları. Faringeal pompalama oranı engellenmesi gıda alımını uzlaşma ve böylece mutasyonlar veya uyuşturucu faringeal pompalama nedeni gelişimsel gecikme inhibe veya 9 tutuklama söyledi. APDS gelişimi ve canlılığı 1,2 üzerindeki etkileri kısmen muhasebe, yutak pompalama hızını inhibe. Burada, nematod gelişimi ve yutak pompalama için ilaç deneyleri göstermek için bir örnek olarak atipik AKB klozapini kullanın.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada, C ve davranış ile ilgili APDS etkilerini test etmek için yöntemleri tarif eder elegans. İlaç suda çözünmediği DMSO ya da etanol, klozapin çözmek için kullanılır. Çözücüler C etkilediği bildirilmiştir Çünkü elegans biyoloji 12, DMSO-tek başına veya etanol başına bir kontrol grubu gereklidir. Analizlerde kullanılan en yüksek DMSO konsantrasyonu, C üzerinde belirgin bir etkisi yoktur% 3 e kadar olduğu elegans gelişimi….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Çalışma NIH Klinik Bilim Geliştirme ödül K08NS002083, bir Shervert Frazier Araştırma Enstitüsü Grant ve Edgar A. Büttner bir NARSAD Genç Araştırmacı Ödülü ile desteklenmiştir.
Materials
| Clozapine | Sigma | C6305 |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | D8418 |
| Acetic acid (HAC) | Fisher | BP2401 |
| Sodium hydroxide(NaOH) | EMD | SX0590-13 |
| Hypochlorite | Sigma-Aldrich | 425044 |
| Centrifuge 5810 | Eppendorf | 5810 000.017 |
| Incubator shaker | New Brunswick Scientific | M1246-0006 |
| Low temperature incubator 815 | Precision Scientific | J1790-1B |
| Stereo microscope | Olympus | SZX12 |
| Petri dish 35 x 10 mm | Fisher Scientific | NC9434271 |
| 12-well tissue culture plate | BD Falcon | REF 353043 |
References
- Donohoe, D. R., Jarvis, R. A., Weeks, K., Aamodt, E. J., Dwyer, D. S. Behavioral adaptation in C. elegans produced by antipsychotic drugs requires serotonin and is associated with calcium signaling and calcineurin inhibition. Neurosci. Res. 64, 280-289 (2009).
- Karmacharya, R., et al. Clozapine interaction with phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K)/insulin-signaling pathway in Caenorhabditis elegans. Neuropsychopharmacology. 34, 1968-1978 (2009).
- Rand, J. B., Johnson, C. D., Estein, H. F., Shakes, D. C. . Carnorhabditis elegans Modern Biological Analysis of an Organism. 48, 187-204 (1995).
- Kwok, T. C., et al. A small-molecule screen in C. elegans yields a new calcium channel antagonist. Nature. 441, 91-95 (2006).
- Wang, X., Sliwoski, G. R., Buttner, E. A. The relevance of Caenorhabditis elegans genetics for understanding human psychiatric disease. Harv. Rev. Psychiatry. 19, 210-218 (2011).
- Donohoe, D. R., Aamodt, E. J., Osborn, E., Dwyer, D. S. Antipsychotic drugs disrupt normal development in Caenorhabditis elegans via additional mechanisms besides dopamine and serotonin receptors. Pharmacol. Res. 54, 361-372 (2006).
- Karmacharya, R., et al. Behavioral effects of clozapine: involvement of trace amine pathways in C. elegans and M. musculus. Brain Res. 1393, 91-99 (2011).
- Saur, T., et al. A Genome-Wide RNAi Screen in Caenorhabditis elegans Identifies the Nicotinic Acetylcholine Receptor Subunit ACR-7 as an Antipsychotic Drug Target. PLoS Genet. 9, (2013).
- Avery, L., You, Y. J. . C. elegans feeding. WormBook, ed. The C. elegans Research Community, doi:10.1895/wormbook.1.150.1. , (2012).
- Chaudhuri, J., Parihar, M., Pires-daSilva, A. An introduction to worm lab: from culturing worms to mutagenesis. J Vis Exp. 47, (2011).
- Lewis, J. A., Fleming, J. T., Estein, H. F., Shakes, D. C. . Carnorhabditis elegans Modern Biological Analysis of an Organism. 48, 3-29 (1995).
- Davis, J. R., Li, Y., Rankin, C. H. Effects of developmental exposure to ethanol on Caenorhabditis elegans. Alcohol Clin. Exp. Res. 32, 853-867 (2008).
- Kage-Nakadai, E., et al. Two very long chain fatty acid acyl-CoA synthetase genes, acs-20 and acs-22, have roles in the cuticle surface barrier in Caenorhabditis elegans. PLoS One. 5, (2010).
- Partridge, F. A., Tearle, A. W., Gravato-Nobre, M. J., Schafer, W. R., Hodgkin, J. The C. elegans glycosyltransferase BUS-8 has two distinct and essential roles in epidermal morphogenesis. Dev. Biol. 317, 549-559 (2008).
- Leung, C. K., Deonarine, A., Strange, K., Choe, K. P. High-throughput screening and biosensing with fluorescent C. elegans strains. J. Vis. Exp. (51), (2011).
