JoVE Journal > Developmental Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
自动翻译
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
发育生物学

秀丽筛网: 一种低技术的小型多细胞生物分类方法

Published: July 04, 2018
doi:
10.3791/58014
, , , ,
1Department of Biology and Wildlife,University of Alaska Fairbanks, 2Institute of Arctic Biology,University of Alaska Fairbanks, 3Department of Chemistry and Biochemistry,University of Alaska Fairbanks, 4Departments of Biology and Chemistry,Earlham College, 5Department of Biological Sciences, College of Natural Science and Mathematics,California State University Long Beach

Summary

目前的议定书包括了一个分类和清洁秀丽线虫年龄匹配种群的方法。它使用一个简单, 廉价, 高效的定制工具, 以获得大量的实验种群的线虫进行研究。

Abstract

秀丽线虫(C. 线虫) 是一种在一系列基础和生物医学研究中使用的成熟的模型有机体。在线虫研究社区内, 需要一种负担得起和有效的方法来维持大型、年龄匹配的线虫种群。在这里, 我们提出了机械分拣和清洁线虫的方法。我们的目标是提供一个经济高效, 高效, 快速, 简单的过程, 以获得相同大小和生命阶段的动物在实验中使用。这个工具,秀丽筛, 使用一个定制的盖子系统, 线程到普通锥形实验室管和排序C. 线虫的基础上的体型。我们还证明,秀丽筛有效地转移动物从一个文化板块到另一个允许快速排序, 同步和清洁, 而不影响健康标志, 包括运动和应力诱导基因记者。这种易于使用和创新的工具是一种快速、高效和无压力的选项, 用于维护C. 线虫种群。

Introduction

线虫蠕虫,秀丽线虫, 是一个首要的模型有机体。除了他们在实验室里培养的直接和受控性质外, 他们的整个基因组都是1序列, 每个细胞的发育命运都是2。由于这些特点,线虫是一种广泛使用的模型有机体的遗传学研究。然而, 随着这些有益特征的出现, 研究者们面临着一些挑战。由于它们的快速生成时间,线虫种群可以迅速耗尽食物和/或成为混合种群的多个世代和发展阶段出现一次。因此, 在固体线虫生长培养基 (NGM) 上进行的实验要求研究人员在细菌性食物来源耗尽和新幼虫发育之前, 将动物物理地移到新鲜的盘子里。这可能是单调乏味的, 因为需要经常转移动物, 以防止实验种群与后代混合。尽管如此, 一些实验需要大量的动物和延长的时间点 (例如, 在成年时期的 DNA 或 RNA 提取)。这就加剧了精确维持同步种群和转移大量动物的挑战。

目前在 NGM 上养殖线虫的方法是将动物从盘子中采摘或洗涤成盘子;化学处理动物 (例如, 与 DNA 复制抑制剂 fluorodeoxyuridine 或 FUDR);或者使用流式细胞仪对多井板中的动物进行排序。采摘涉及使用一个手工具, 用薄白金线或睫毛, 手动转移个人或多个动物3,4。这种方法是准确的, 但需要的技能和时间, 是一个限制的研究涉及大量的动物。采摘也可能对动物造成身体伤害和压力, 可能会使个体受到不自然和不一致的干扰和强迫。洗涤包括用缓冲液冲洗培养皿, 通过玻璃巴斯德吸管将溶液与动物转移到一个新的培养板上。该方法速度快, 效率高, 但不准确, 因为多代和动物发育阶段大量转移。化学处理, 如 FUDR, 可以溶解在培养基中, 以防止后代的生产通过阻断任何 DNA 复制, 从而, 配子生产和卵子的发展。这种方法虽然有效, 但必须在发育成熟后应用, 以不扰乱正常的发育过程, 这意味着在其管理3之前仍然需要转移动物。这种方法还会影响多细胞信号通路, 对动物的年龄产生明显的影响 (例如, 延长寿命或改变 proteostasis), 这取决于使用5的线虫的应变, 6,7,8,9,10。流式细胞术方法将单个的线虫从一个多井板块自动分类转移到另外11。虽然这种方法是非常有效和有效的, 流式细胞术设备是令人望而却步的昂贵和无法进入的许多研究人员。另一种转移动物的方法是使用温度敏感的突变模型, 如fer-15和fem-1, 当温度调整12时, 它们变得不育。虽然使用变种动物在某些情况下是有用的, 这些特定菌株的增长速度比野生型动物慢, 它们依赖于改变的基因组, 作为衰老或健康蠕虫的不良代表。此外, 依赖温度转移诱导不孕也导致没有一个静态环境, 和温度变化已经很容易地显示影响基因表达13,14, 15. 研究小组以前发表过一些技术, 描述使用网格筛选C. 线虫的大小为16。但是, 我们无法找到以前的工作测试, 以了解与使用此类过滤器有关的总体健康结果的任何变化。

因此, 在C. 线虫研究社区中需要一种负担得起的、高效的、快速的、准确的方法, 在培养皿之间转移大量的动物。我们开发了一种改进的、可访问的设备 (命名为秀丽筛), 并为其制造和操作提供了相关的协议, 以满足C. 线虫研究社区的需要。在此, 我们分享秀丽筛的设计和使用方法, 我们证明, 它的使用不影响共同的健康或任何压力标记相比, 标准手工采摘和治疗与常用的,限制生育的化学 FUDR。

Protocol

1.秀丽筛的施工与使用 施工协议 从50毫升圆锥管获得2盖子 (图 1A)。 使用本生燃烧器和热金属探针或烙铁或阶梯钻头, 从底部的内唇中取出中心区域 (当从底端看图 1B)。注: 使用热切割塑料盖子是最好的刀片, 因为有更少的伤害风险。 用弯曲的文件或旋转研磨工具 (如Dremel) 清洁和打磨切割的?…

Representative Results

秀丽筛由2个螺钉盖组成, 保证了编织尼龙丝网的面积小于所需发育年龄的体径, 用于用简单的洗涤技术提取生物体的活种群。它附着在标准锥形管上, 使用网格屏幕按身体直径对动物进行机械分类, 使所需的动物在试管中准备好进行进一步的维护和试验 (例如, 转移或遗传收获)。一个温和的手工洗涤与秀丽筛是快速的, 约5分钟每60–100毫米板, 和有机体很?…

Discussion

在这里, 我们介绍了设计和使用的方便, 有效的秀丽筛作为一个工具, 以排序和维护C. 线虫。这个工具有几个好处, 手工采摘个别动物, 洗涤人口, 化学处理 (例如, FUDR), 和更昂贵的方法分离动物。首先,秀丽筛有效和快速 (少于20分钟) 排序后代从大混合种群的动物 (表 2)。此外, 该工具的使用对动物的 healthspan 没有可检测的毒性作用 (图 3,<s…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

作者想感谢希瑟科里对研究设计的初步贡献, Swarup 博士米特拉对手稿的批判性审查。我们还要感谢迈克尔. 哈里斯博士在制作这一方法时提出的意见、改进和协助。这些菌株由秀丽遗传学中心提供, 由 NIH 研究基础设施项目办公室 (P40 OD010440) 资助。本出版物所报告的研究得到国家卫生研究院全国医学科学院的支持, UL1GM118991、TL4GM118992、RL5GM118990 和机构发展奖 (构想) 由国家卫生研究院全国医学科学院授予编号5P20GM103395-15。内容完全是作者的责任, 不一定代表国家卫生研究院的官方意见。UA 是 AA/《雇佣条例》的雇主和教育机构, 禁止对任何个人进行非法歧视: 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 
DOWNLOAD MATERIALS LIST

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. 遗传学. 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. 遗传学. 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. 遗传学. 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).

Tags

C.elegansMolecular Biology AssaysDevelopmental StagesBody Size SelectionLow-tech InstrumentSortingMulticellular OrganismsNylon Monofilament MeshCyanoacrylate GlueM9 BufferAuger PlateCaenorhabditis Sieve

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
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).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image