Summary

Caenorhabditis Сито: Низкотехнологичные инструмент и методологии для сортировки мелких многоклеточных организмов

Published: July 04, 2018
doi:

Summary

Текущий протокол включает в себя методологию для сортировки и очистки соответствует возрасту населения Caenorhabditis elegans. Она использует простой, недорогой и эффективный инструмент по индивидуальному заказу для получения большой экспериментальной популяции нематод для научных исследований.

Abstract

Caenorhabditis elegans (C. elegans) является устоявшейся модельный организм, используется в различных основных и биомедицинских исследований. В пределах нематоды исследовательского сообщества существует необходимость для доступный и эффективный способ поддерживать большие, соответствует возрасту население C. elegans. Здесь мы представляем методологии для механически сортировки и очистки C. elegans. Наша цель-обеспечить экономически, эффективный, быстрый и простой процесс получения животных единообразных размеров и этапов жизни для их использования в экспериментах. Этот инструмент, Caenorhabditis сито, использует систему заказ крышкой, которая нити на общей трубы конической лаборатории и сортирует C. elegans на основе размера тела. Мы также продемонстрировать, что Caenorhabditis сито эффективно передает животных от одной культуры пластины другой позволяет для быстрой сортировки, синхронизация и очистки без влияния на маркеры здравоохранения, включая подвижность и стресс индуцибильный Джин репортеры. Это доступным и новаторский инструмент является быстрый, эффективный и не напряженный вариант для сохранения популяций C. elegans .

Introduction

Нематоды червей Caenorhabditis elegans, является премьер модельный организм. В дополнение к простой и управляемый характер их выращивания в лаборатории их весь геном последовательности1 и развития судьба каждой ячейки известен2. Благодаря этим свойствам C. elegans является широко используется модель организма для генетических исследований. Однако наряду с этими полезными характеристиками приходят некоторые проблемы для исследователей. Вследствие их быстрого поколения время C. elegans населения можно быстро запустить из пищи и/или стать смешанных популяций с нескольких поколений и этапы развития представит сразу. Таким образом эксперименты, проведенные на твердых нематоды роста СМИ (НГМ) требуют исследователи переехать физически животных свежие пластины до источника бактериального пищи истощает и новые личинки развиваются. Это может быть утомительно, как частые передачи животных требуется для предотвращения экспериментальной популяций от став смешивается с потомства поколений. Тем не менее некоторые эксперименты требуют как большое количество животных и длительное время точек (например, ДНК или РНК добыча в зрелом возрасте). Это усугубляет проблемы точно поддерживать синхронизированные населения и передачи большого количества животных.

Нынешние методы передачи C. elegans культивированный на NGM комплектации или мытья животных от плиты к плита; химически лечения животных (например, с fluorodeoxyuridine ингибитор репликации ДНК или FUDR); или с помощью проточной цитометрии для сортировки животных в нескольких хорошо пластины. Сбор включает в себя использование ручной инструмент, с тонкий провод платины или ресниц, внесенные вручную передачи отдельных или нескольких животных3,4. Этот метод является точной, но требует мастерства и времени и является ограничением для исследований с участием большого количества животных. Сбор мая также быть физически повреждения и напряженным для животных, потенциально подвергая лица неестественным и непоследовательных количество беспорядков и силы. Стиральная включает полоскания культуры блюдо с буферным раствором и передачи решения с животными через стеклянные пипетки Пастера новой культуры пластины. Этот метод является быстрым и эффективным, но не является точной, как несколько поколений и этапы развития животных передаются навалом. Химической обработки, такие как FUDR, может быть распущен в культивирования СМИ для предотвращения производства потомства через блокирование любых репликации ДНК и таким образом, развитие производства и яйцо гамет. В то же время эффективный, этот метод должен быть применен после развития созревания, чтобы не нарушить нормального развития процессов, и это означает, что все еще существует требование для передачи животных до его администрации3. Этот метод также влияет несколько сотовых сигнальные пути, что приводит к заметное воздействие на животных, как они возраста (например, продление срока службы или изменены proteostasis) в зависимости от штамма C. elegans используется5, 6,,78,9,10. Проточная цитометрия методы автоматически сортировать и передать еще11отдельных C. elegans от одной мульти хорошо пластины. Хотя этот метод является весьма эффективной и действенной, поток цитометрии оборудование чрезмерно дорогими и недоступными для многих исследователей. Альтернативой передачи животных является использование мутант моделей, которые температуры чувствительных, например Фер-15 и fem-1, которые становятся стерильные с регулировки температуры12. Хотя с помощью мутанта животных является полезным в некоторых ситуациях, эти конкретные штаммов растут медленнее, чем одичал тип животных, и они полагаются на изменения генома, выступающей в качестве бедных представителей для старения или здоровые черви. Кроме того, зависимость от температуры перехода побудить стерильности приводит также в отсутствие статической окружающей среды, и изменения температуры легко доказано влияние генов выражения13,14, 15. исследовательские группы опубликовали ранее методы, описывающие использование сетки для фильтрации C. elegans , размер16. Однако мы не смогли найти предыдущую работу, тестирование на любые изменения в общих результатов в отношении здоровья, которые могут быть связаны с использованием таких фильтров.

Таким образом, существует необходимость в C. elegans исследовательского сообщества для доступной, эффективного, быстрого и точного метода для передачи большого количества животных между пластинами культуры. Мы разработали улучшения, доступный кусок оборудования (название Caenorhabditis сито) и связанный протокол для его производства и эксплуатации, которая отвечает потребностям C. elegans научно-исследовательского сообщества. Здесь мы разделяем дизайн Caenorhabditis сито и методы для ее использования, и мы демонстрируем, что его использование не влияет на общее здоровье или любой стресс маркеры по сравнению с Стандартный ручной сбор и лечения с наиболее часто используемых ограничение рождаемости химических FUDR.

Protocol

1. Caenorhabditis сито строительство и использование Строительство протокол Приобрести 2 крышки от 50 мл конические трубы (рис. 1A). Снимите центральную область внутри внутренней губы крышки (если смотреть снизу, рис. 1B) с помощью гор?…

Representative Results

Caenorhabditis сито состоит из 2 колпачки, обеспечение области ткани нейлоновая сетка леска меньше, чем диаметр тела желаемого развития возраста, используемое для извлечения живой популяции организмов, используя метод простой промывки. Он придает стандартные конически…

Discussion

Здесь мы ввели дизайн и использования доступных, эффективных Caenorhabditis сито как инструмент для сортировки и поддержание C. elegans. Этот инструмент имеет ряд преимуществ для вручную выбрать отдельных животных, Стиральная населения, химической обработки (например, FUDR) и более д?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы хотели бы поблагодарить Хизер Керрей ее первоначальный вклад дизайн исследования и доктор Сваруп Mitra для его критический обзор рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить д-р Майкл б. Харрис для комментариев, уточнений и помощь в подготовке демонстрации этой методологии. Штаммы были предоставлены центром генетики Caenorhabditis, который финансируется Управлением NIH инфраструктуры научно-исследовательских программ (P40 OD010440). Исследования в этой публикации было поддержано, национального института Генеральной медицинских наук национальных институтов здоровья под награду номера UL1GM118991, TL4GM118992 или RL5GM118990 и институционального развития Award (IDeA) от Национальный институт Генеральной медицинских наук национальных институтов здравоохранения грант номер 5P20GM103395-15. Содержание является исключительно ответственности авторов и не обязательно отражают официальную точку зрения национальных институтов здоровья. UA — AA/EO работодателя и учебное заведение и запрещает незаконной дискриминацию в отношении любого лица: www.alaska.edu/titleIXcompliance/nondiscrimination.

Materials

Safety glasses Uline S-21076 
Protective heat resistant glove Grainger Item # 3AT17 Mfr. Model # 3AT17 Catalog Page # 1703
50 mL conical tube Falcon 14-432-22
Synthetic Nylon mesh Dynamic
Aqua-Supply Ltd
NTX20 and NTX50
Cyanoacrylate glue Scotch Super Glue Liquid SAD114
Pliers Vampliers VMPVT-001-8
Dremmel tool with circular file Lowe's Item # 525945 Model # 100-LG
FUDR Sigma F0503
M9 chemicals ( NaCl, Na2HPO4, KH2PO4, MgSO4)  Sigma  S7653, RES20908-A7, 1551139, M7506
NGM plate chemicals (Bactopeptone, Agar, KH2PO4, K2HPO4, CaCl2,Cholesterol, Streptomycin) BD Biosciences (bactopeptone) , Lab express (agar), Sigma ( rest) BD bioscience 211677, Lab Express 1001,  Sigma 1551139, 1551128, C1016, C8667, S6501
Pluronic F-127 Sigma  P2443 
Paraquat dichloride hydrate Sigma 36541 
Inverted fluorescence microscope Olympus  FSX100 

References

  1. C elegans Sequencing Consortium. Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology. Science. 282 (5396), 2012-2018 (1998).
  2. Herman, M. A. Hermaphrodite cell-fate specification. WormBook. , 1-16 (2006).
  3. Stiernagle, T. Maintenance of C. elegans. WormBook. , 1-11 (2006).
  4. Chalfie, M., Hart, A. C., Rankin, C. H., Goodman, M. B. Assaying mechanosensation. WormBook. , (2014).
  5. Van Raamsdonk, J. M., Hekimi, S. Deletion of the Mitochondrial Superoxide Dismutase sod-2 Extends Lifespan in Caenorhabditis elegans. PLoS Genetics. 5 (2), e1000361 (2009).
  6. Van Raamsdonk, J. M., Hekimi, S. FUdR causes a twofold increase in the lifespan of the mitochondrial mutant gas-1. Mechanisms of Ageing Development. 132 (10), 519-521 (2011).
  7. Gandhi, S., Santelli, J., Mitchell, D. H., Stiles, J. W., Sanadi, D. R. A simple method for maintaining large, aging populations of Caenorhabditis elegans. Mechanisms of Ageing Development. 12 (2), 137-150 (1980).
  8. Aitlhadj, L., Stürzenbaum, S. R. The use of FUdR can cause prolonged longevity in mutant nematodes. Mechanisms of Ageing and Development. 131 (5), 364-365 (2010).
  9. Davies, S. K., Leroi, A. M., Bundy, J. G. Fluorodeoxyuridine affects the identification of metabolic responses to daf-2 status in Caenorhabditis elegans. Mechanisms of Ageing Development. 133 (1), 46-49 (2012).
  10. Feldman, N., Kosolapov, L., Ben-Zvi, A. Fluorodeoxyuridine improves Caenorhabditis elegans proteostasis independent of reproduction onset. PLoS One. 9 (1), e85964 (2014).
  11. Pulak, R. Techniques for analysis, sorting, and dispensing of C. elegans on the COPAS flow-sorting system. Methods Molecular Biology. 351, 275-286 (2006).
  12. Argon, Y., Ward, S. Caenorhabditis elegans fertilization-defective mutants with abnormal sperm. Genetics. 96 (2), 413-433 (1980).
  13. Lee, S. J., Kenyon, C. Regulation of the longevity response to temperature by thermosensory neurons in Caenorhabditis elegans. Current Biology. 19 (9), 715-722 (2009).
  14. Klass, M. R. Aging in the nematode Caenorhabditis elegans: major biological and environmental factors influencing life span. Mechanisms of Ageing Development. 6 (6), 413-429 (1977).
  15. Zhang, B., et al. Environmental Temperature Differentially Modulates C. elegans Longevity through a Thermosensitive TRP Channel. Cell Reports. 11 (9), 1414-1424 (2015).
  16. Michaelson, L. C. C. elegans: A Practical Approach. Ian A. Hope (ed.). Oxford University Press, Oxford. 1999. Pp. 281. ISBN 0 19 963738 5. Heredity. 85 (1), 97-100 (2000).
  17. Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics. 77 (1), 71-94 (1974).
  18. Herndon, L. A., et al. Stochastic and genetic factors influence tissue-specific decline in ageing C. elegans. Nature. 419 (6909), 808-814 (2002).
  19. Calixto, A., Chelur, D., Topalidou, I., Chen, X., Chalfie, M. Enhanced neuronal RNAi in C. elegans using SID-1. Nature Methods. 7 (7), 554-559 (2010).
  20. Henderson, S. T., Johnson, T. E. daf-16 integrates developmental and environmental inputs to mediate aging in the nematode Caenorhabditis elegans. Current Biology. 11 (24), 1975-1980 (2001).
  21. Rea, S. L., Wu, D., Cypser, J. R., Vaupel, J. W., Johnson, T. E. A stress-sensitive reporter predicts longevity in isogenic populations of Caenorhabditis elegans. Nature Genetics. 37 (8), 894-898 (2005).
  22. Libina, N., Berman, J. R., Kenyon, C. Tissue-specific activities of C. elegans DAF-16 in the regulation of lifespan. Cell. 115 (4), 489-502 (2003).
  23. Keith, S. A., Amrit, F. R., Ratnappan, R., Ghazi, A. The C. elegans healthspan and stress-resistance assay toolkit. Methods. 68 (3), 476-486 (2014).
  24. Scerbak, C., Vayndorf, E. M., Hernandez, A., McGill, C., Taylor, B. E. Mechanosensory neuron aging: Differential trajectories with lifespan-extending alaskan berry and fungal treatments in Caenorhabditis elegans. Frontiers in Aging Neuroscience. 8, 173 (2016).
  25. Vayndorf, E. M., et al. Morphological remodeling of C. elegans neurons during aging is modified by compromised protein homeostasis. npj Aging and Mechanisms of Disease. 2, 16001 (2016).
  26. Murakami, S., Johnson, T. E. A genetic pathway conferring life extension and resistance to UV stress in Caenorhabditis elegans. Genetics. 143 (3), 1207-1218 (1996).
  27. Abbas, S., Wink, M. Green Tea Extract Induces the Resistance of Caenorhabditis elegans against Oxidative Stress. Antioxidants (Basel). 3 (1), 129-143 (2014).
  28. Yanase, S., Hartman, P. S., Ito, A., Ishii, N. Oxidative stress pretreatment increases the X-radiation resistance of the nematode Caenorhabditis elegans. Mutation Research. 426 (1), 31-39 (1999).
  29. Chung, K., Crane, M. M., Lu, H. Automated on-chip rapid microscopy, phenotyping and sorting of C. elegans. Nature Methods. 5 (7), 637-643 (2008).

Play Video

Cite This Article
Hunter, S., Maulik, M., Scerbak, C., Vayndorf, E., Taylor, B. E. Caenorhabditis Sieve: A Low-tech Instrument and Methodology for Sorting Small Multicellular Organisms. J. Vis. Exp. (137), e58014, doi:10.3791/58014 (2018).

View Video