このプロトコルは、現場の天然基質から生きた線虫を効率的に抽出する方法を概説する。
堅牢な実験モデル生物であるだけでなく、 カエノハブディティス・エレガンス とその親族も自然界に生息する本物の動物です。自然環境における野生の線虫の研究は、独特のゲノムおよび現象の文字が進化する選択的な体制、複雑な形質変化の遺伝的基礎、およびすべての動物集団の基本的な自然遺伝的多様性を含む、生物学の多くの側面を理解するのに価値がある。この原稿は、腐った果物、花、真菌、葉のごみ、土壌など、自然の基質から線虫を抽出するための簡単で効率的な方法を説明しています。バーマン漏斗法は、古典的なネマトロジー技術であり、活性線虫をその基質から選択的に分離する。Baermannの漏斗技術は、サンプルからほぼすべての活性ワームを回収するため、豊富で急成長している遺伝子型と共に発生する稀で成長の遅い遺伝子型の回復を可能にし、複数世代の生殖を伴う抽出方法では見逃される可能性があります。この技術は、メタジェネティック、集団遺伝学的、生態学的な問題にも適しています。それは、年齢、性別、および遺伝子型の自然分布の公平なビューを可能にする、同時にサンプル内の全集団をキャプチャします。このプロトコルは、現場での大規模な展開を可能にし、基板をワームプレートに急速に変換し、複数の大陸のフィールドワークを通じて検証しました。
実験室でC.エレガンスを研究する研究者が、野生のC.エレガンスと関連するrhabditid線虫に焦点を当てるにつれて、貴重な生物学的洞察が浮上しています。野生の線虫の研究は、遺伝子とゲノムを自然な文脈に置き、実験室の条件によって潜在的に隠された機能を明らかにする1,2,3,4,5。これらの研究は、進化自体の前提条件に関する洞察を生み出します, 遺伝的変異6,7,8,9,10.野生のサンプルによって捕捉された自然な遺伝的変異はまた、多くの複雑な形質11,12,13の遺伝的基盤への侵入を提供する。
線虫の自然集団の分離を必要とする研究を設計する場合、特にリモートフィールドワークを行う場合、実用的な考慮事項が第一に来る。このプロトコルは、餌または野生の基質からOP50上で培養することができる活性線虫の全集団をきれいに隔離することを目的とする。この方法は、 カエノルハブディティス、 オシャリウス、 プリスティオンコスを含む自由に生きるラブディチドおよびジプロガステリド線虫を抽出するのに適しています。
基質から線虫を単離する技術は数多くあります14,15。最も基本的なアプローチは、基板を線虫媒質プレートに直接配置し、動物が這い出るときに動物を8,15に引き出す方法です。この方法は、サンプルからすべての線虫を分離することが目標である場合、大量の時間と労力を必要とします。より洗練された技術は、動物の体重、サイズ、移動性、またはこれらの14のいくつかの組み合わせを利用しています。各方法には、セットアップとスループットの点で利点と欠点があります。また、サンプリングバイアスが異なり、サンプル中の動物が方法の分離原理の軸に沿って変化する場合は、特定の線虫を選択することができます。
バールマン漏斗法は、寄生虫hookwormworm16を含む土壌に住む線虫を研究しながらジャワで装置を発明したオランダの医師G.K.T.F.バーマンによって1917年に最初に記述されました。バーマンの漏斗は移動性の主義に基づいて機能する。基板は布または紙のフィルターが並ぶ漏斗に配置され(現在のプロトコルでは「リントフリーワイプ」と呼ばれるこの研究に「キムワイプ」が使用されます)、下部に密閉されています。じょうごは水で満たされ、フィルターが密閉された出口から分離している間サンプルを水に浸します。サンプル中の活性線虫は、水の中に自分自身を解放し、フィルターを泳ぎ、最終的に漏斗の底に落ち着きます。漏斗出口が開き、線虫の滴がプレートに排出される(図1)。
図1:バーマン漏斗技術の概要. (A)関心のある部位から細菌が豊富なサンプルを収集する。(B)ベアマン漏斗にサンプルを沈め、ワームがうごめいて沈むのを待つ。(C) 漏斗から一滴を解放する。(D) 単一の雌雄同体または交配した雌を別々のプレートに移動する。イラストはラミン・ラーニ。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
Baermannの漏斗はあらゆる種類の線虫に対しては機能しません(特定の選択肢については「議論」セクションを参照)、 カエノアハブディティス または小さい14のサイズ範囲でアクティブなフォームに最も適しています。しかし、研究がバーマン漏斗を使用できる場合は、多くの利点があります。この方法は、限られたセットアップ、実践的な時間、およびコストを必要とする、現場で実用的です。研究者は、プレート上の基板の閉塞なしにきれいなサンプルを残し、容易に選ぶことを作る。フィルターを使用すると、昆虫の幼虫やミカによるプレートの汚染も防止され、プレートを噛んだり、サンプル中の線虫を捕食したりします。最も重要なことは、Baermannの漏斗は、研究の設計に応じて必要とされるかもしれない基質14からほぼ全集団を効率的に抽出する。例えば、野生集団の段階や性分布を数えたり、成長が遅い遺伝子型や稀な遺伝子型を見つけたり、OP50に引き付けられていない線虫をサンプリングすることに興味を持つ研究者は、この方法の恩恵を受ける可能性があります。これは、サンプリングスキームがサンプリング時間に人口のスナップショットを取るので、生態学的17、集団遺伝的18、またはmetagenetic19 の質問を研究している研究者に適しています。
本稿は、ベアマンの漏斗を用いて線虫の集団を隔離し、容易な輸送のために選ばれた装置を用いて、現場にイソメスおよびイソヘルマフロダイト線を確立するための完全なプロトコルを記述する。研究室の近くでフィールドワークを行っている研究者にとって、これらのステップの多くは省略または簡素化することができます。
この方法の中心的な原則は、線虫が水中に沈んだ組織を通過する一方で、その基質およびより大きな無脊椎動物汚染物質は通過しなくて済むということです。プロトコルの重要なステップは、(1)適切な基板を収集し、(2)基板を浸入し、ろ過材料に包み、水中、(3)フィルターを通過して水の底に沈んだワームを収集し、(4)個々のワームを単離して等雌またはアイソヘルマフロダイト線を作成する。この方法の他のすべての部分は、利用可能なリソース、基板の性質、またはフィールドワークの目標に応じて、必要に応じて変更を受けやすい。検討する価値のある変更点は以下の通りです。
果物を植えることによってワームに餌を与える
現場に見られる細菌が豊富な腐敗物質が十分に供給されていない場合は、リンゴやトマトなどのサンプルをロットに持ち込んで腐敗させたいと思うかもしれません。大きな動物がそれらを取り除かないように、いくつかのステークで餌をよくピン留めし、後で簡単に収集することができます。直射日光を避け、餌が腐敗する前に乾燥する可能性があります。
どのような材料から漏斗装置を構築する
チューブクランプを収容するのに十分な大きさの穴を持ち、トップヘビーファネルを支えるのに十分安定した穴を持つ構造は、動作します。単一の漏斗のために、飲むガラスは適したホールダーである。顔のティッシュ、トイレットペーパー、ペーパータオルなど、あらゆる種類のティッシュを使用できます。
低酸素症や感染を防ぐために、漏斗に少ない材料を入れる、または待ち時間を調整する
サンプルに非常に高濃度のワームや細菌が含まれている場合、線虫は12時間のインキュベーションが完了する前に低酸素症または感染によって死に始める可能性があります。これが懸念される場合、研究者は漏斗を早期にチェックするか、人口の多い基板の非常に小さなサブサンプルで追加の漏斗を準備することができます。
実験ニーズと制約に合わせてNGMプレート調製を調整する
NGMプレートは、実験に適したあらゆる媒体および食料源で調製することができる。上記のフィールド プロトコルは、手荷物の重量を最小限に抑えるように設計されています。手荷物の制限やフィールドワークのタイミングによっては、実験室で準備されたNGMプレートや商業的に購入したNGMプレートを持参する方が、フィールドにプレートを注ぐよりも好ましい場合があります。
実験室で漏斗の隔離を行う
プロトコルは、それが自然界で発生するように線虫集団を捕獲するために、フィールド条件下で完全な手順を実行することを記述します。いくつかの研究目標では、密封された袋の中のサンプルでラボに戻った後、後で線虫を分離するのに十分かもしれません。それでも、Baermannの漏斗法は他の分離方法より生き残った線虫のよりきれいで完全なサンプルを提供する。しかし、密封された袋のサンプルは、温度および低酸素の潜在的な極端にさらされるため、旅行中に選択を経験する可能性があります。これを最小限に抑えるには、サンプル収集後できるだけ早く分離を実行します。
Baermann漏斗に対する一般的な代替方法は、基板をNGMプレートに直接置き、ワームが這い出すのを待つことです。また、ミテや昆虫の幼虫で汚染されたプレートを生成します。Baermannの漏斗方法は、活性ワームの全集団をその基質から素早く分離するための低コスト、低技術、低労働戦略です。
Baermannの漏斗法は、野生の線虫のすべてのタイプを収集するために普遍的に適用されません。植物に住む線虫の中には、基質から出てくるのに12時間よりもはるかに長い時間がかかり、あまりにも早く放出される液滴には欠け、一部の昆虫寄生虫は底ではなく漏斗の上部に這い上がり、collection14を回避します。Baermannの漏斗に代わるものは、ワームを回復するために、より専門的な機器またはより多くの労力を必要とします。ただし、上記の注意点が実験の問題である場合は、依然として推奨される場合があります。van Bezooijen14によってレビューされた代替オプションには、漏斗に水の一定の霧を提供し、酸素を追加し、懸濁液中の細菌のオーバーフローを可能にする漏斗スプレー法が含まれます。これにより、植物からの線虫のより長い抽出期間が可能になります。ブレンダー遠心浮揚法は、比重によって分離することによってゆっくりと移動、非アクティブ、または上向きに這う線虫を回復し、オーステンブリンク溶離器は浮遊線虫から分離された沈降沈降に底流を適用し、Cobb’s Methodは一連のふるいを使用して線虫をその大きさ、形状、およびsmentationrateによって分離する。しかし、rhabditidを収集するために、Baermannファネルは効果的に迅速かつ最小限の労力でクリーンなサンプルを生成します。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、NIH助成金R35GM141906とR21ES031364とデイモン・ルニヨン・フェローシップDRG-2371-19によって支援されました。
1 L glass bottle | NA | NA | Step 1 – vessel for making plate media |
1 mL pipette tips | any | NA | Step 1 – dispense worm media additives and seed plates |
1 mL pipetter | any | NA | Step 1 – dispense worm media additives and seed plates |
35 mm worm plates | Tritech | T3500 | Step 1 – worm plates |
4mm ID rubber tubing | Fisher | 14178A | Step 3 – part of the funnel |
60 mm worm plates | Greiner | 628161 | Step 1 – worm plates |
65 mm Funnel | Fisher | 22170156 | Step 3 – part of the funnel |
Calcium chloride | Fisher | C79-500 | Step 1 – worm plate medium |
Cooking pot | NA | NA | Step 1 – a water bath for melting the agar to pour plates |
E. coli strain OP50 | Caenorhabditis Genetics Center | OP50 | Step 1 – worm food |
Field microscope | OMAX | G223CS | Step 6 – for viewing worms in the field |
Fly vial storage tray | Azer Scientific | ES-260T | Step 3 – to build a platform to hold 12 funnels |
Hot plate or stove | NA | NA | Step 1 – to heat the water bath |
Kimwipes | KimberlyClark | 34120 | Step 4 – filter for the funnels |
LB media | Gibco | 10855021 | Step 1 – for growing OP50 |
Lighter | NA | NA | Step 6 – sterilize the worm pick |
Magnesium sulfate | Fisher | M63-500 | Step 1 – worm plate medium |
NGM-lite agar | USBiological | N1000 | Step 1 – worm plate medium |
Parafilm M wrapping film | Fisher | 13-374-10 | Step 6 – pack worm plates for travel |
Potassium phosphate dibasic | Fisher | BP363-500 | Step 1 – worm plate medium |
Potassium phosphate monobasic | Fisher | P285-3 | Step 1 – worm plate medium |
scalpel | NA | NA | Step 3 – cut holes for the funnels |
scissors | NA | NA | Step 3 – cut the rubber tubing |
Tape | NA | NA | Step 3 – tape the funnel holder together |
Tubing clamps | Fisher | 5869 | Step 3 – part of the funnel |
Worm pick | NA | NA | Step 6 – for isolating individual worms |
Ziplock-style storage bags | NA | NA | Step 2 – to bag a substrate sample |