माइटोकॉन्ड्रियल रोग के कैनोरहैब्डिटिस एलिगेंस मॉडल में पशु गतिविधि की मात्रा निर्धारित करने के लिए प्रायोगिक तरीकों का तुलनात्मक विश्लेषण
Summary
यह अध्ययन सी एलिगेंस कॉम्प्लेक्स आई डिजीज गैस-1(fc21)कीड़े, अर्थात्, ज़ेब्रालैब (एक मध्यम-थ्रूपुट परख) और वर्मस्कैन (एक उच्च-थ्रूपुट परख) में दो अर्ध-स्वचालित लोकोमोटर गतिविधि विश्लेषण दृष्टिकोणों के लिए प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है और नेमाटोड व्यवहार और एकीकृत न्यूरोमस्कुलर फ़ंक्शन को निर्धारित करने के लिए अनुसंधान विधियों की एक विस्तृत श्रृंखला के बीच तुलनात्मक विश्लेषण प्रदान करता है।
Abstract
Caenorhabditis elegans व्यापक रूप से एक अनुवाद पशु मॉडल के रूप में अपनी केंद्रीय उपयोगिता के लिए मांयता प्राप्त है कुशलतापूर्वक तंत्र और विविध मानव रोगों के उपचार से पूछताछ । कीड़े विशेष रूप से उच्च थ्रूपुट आनुवंशिक और दवा स्क्रीन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं ताकि वे अपने तेजी से विकास चक्र, बड़े ब्रूड आकार, छोटी उम्र, सूक्ष्म पारदर्शिता, कम रखरखाव लागत, जीनोमिक उपकरणों के मजबूत सुइट, उत्परिवर्ती भंडार, और वीवो और एक्स वीवो फिजियो फिजियोलॉजी दोनों में पूछताछ करने के लिए चिकित्सीय लक्ष्यों और उपचारों में गहरी अंतर्दृष्टि प्राप्त कर सकें। कृमि लोकोमोटर गतिविधि एक विशेष रूप से प्रासंगिक फेनोटाइप का प्रतिनिधित्व करती है जो माइटोकॉन्ड्रियल रोग में अक्सर बिगड़ा होता है, जो कारणों और अभिव्यक्तियों में अत्यधिक विषम होता है लेकिन सामूहिक रूप से सेलुलर ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए एक बिगड़ा क्षमता साझा करता है। जबकि विभिन्न पद्धतियों के एक सूट का उपयोग कृमि व्यवहार से पूछताछ करने के लिए किया जा सकता है, ये जीनोमिक या दवा उच्च थ्रूपुट स्क्रीन के लिए प्रयोगात्मक लागत, जटिलता और उपयोगिता में बहुत भिन्न होते हैं। यहां, 16 विभिन्न गतिविधि विश्लेषण पद्धतियों के सापेक्ष थ्रूपुट, लाभ और सीमाओं की तुलना की गई थी जो विभिन्न चरणों, उम्र और प्रयोगात्मक अवधियों में सी एलिगेंस के एकल कीड़े या कृमि आबादी में नेमाटोड लोकोमोशन, पिटाई, फरेंगल पंपिंग, और/या कीमोटैक्सिस की मात्रा निर्धारित करते हैं । दो अर्ध-स्वचालित तरीकों के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल का प्रदर्शन किया गया था ताकि नेमाटोड लोकोमोटर गतिविधि की मात्रा निर्धारित की जा सके जो उपलब्ध सॉफ्टवेयर उपकरणों के उपन्यास अनुप्रयोगों का प्रतिनिधित्व करते हैं, अर्थात्, ज़ेब्रालैब (एक मध्यम-थ्रूपुट दृष्टिकोण) और वर्मस्कैन (एक उच्च-थ्रूपुट दृष्टिकोण)। इन तरीकों को लागू करने से डेटा कम पशु गतिविधि की इसी तरह की डिग्री का प्रदर्शन L4 लार्वा चरण में हुई, और दिन 1 वयस्कों में प्रगति की, माइटोकॉन्ड्रियल परिसर मैं रोग(गैस-1(fc21)में जंगली प्रकार (N2 ब्रिस्टल) सी elegansके सापेक्ष उत्परिवर्ती कीड़े । यह डेटा माइटोकॉन्ड्रियल रोग के प्रीक्लीनिकल पशु मॉडल में कृमि व्यवहार पर उच्च थ्रूपुट दवा स्क्रीनिंग का समर्थन करने के लिए चर क्षमता के साथ, कृमि लोकोमोटर गतिविधि को कुशलतापूर्वक और निष्पक्ष रूप से निर्धारित करने के लिए ज़ेब्रालैब या वर्मस्कैन सॉफ्टवेयर टूल का उपयोग करने के इन उपन्यास अनुप्रयोगों के लिए उपयोगिता को मान्य करता है।
Introduction
कैनोरहैबिदिस एलिगेंस को व्यापक रूप से तंत्रिका विज्ञान में एक उत्कृष्ट मॉडल के रूप में पहचाना जाता है, जिसके आधार पर 302 न्यूरॉन्स होते हैं जो ठोस मीडिया1पर संभोग, भोजन, अंडा बिछाने, शौच, तैराकी और लोकोमोशन सहित सभी कृमि व्यवहारों का समन्वय करते हैं। इन हर्मेफ्रोडिटिक नेमाटोड का उपयोग मानव रोग तंत्र की एक विस्तृत श्रृंखला को समझने के लिए भी व्यापक रूप से किया जाता है, जो सी एलिगेंस और मनुष्यों के बीच ~ 80% जीन के अपने अच्छी तरह से विशेषता वाले जीनोम और उच्च होमोलॉजी द्वारा संभव बनाया जाता है2,3,4। सी एलिगेंस का उपयोग लंबे समय से मानव माइटोकॉन्ड्रियल रोग5,6,7,8,9,10से पूछताछ करने के लिए किया जाता रहा है, जो विरासत में मिले मेटाबोलिक विकारों का एक अत्यधिक आनुवंशिक और फेनोटाइपिक विषम समूह है जो सेलुलर ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए बिगड़ा क्षमता साझा करता है और अक्सर चिकित्सकीय रूप से पर्याप्त रूप से बिगड़ा न्यूरोमस्कुलर कार्य, व्यायाम असहिष्णुता और थकान11 के साथ मौजूद है ,12,13,14. इस उद्देश्य के लिए, सी एलिगेंस मॉडल का उपयोग माइटोकॉन्ड्रियल रोग के विभिन्न आनुवंशिक उपप्रकारों में पशु गतिविधि और न्यूरोमस्कुलर फ़ंक्शन के मात्रात्मक पहलुओं के प्रीक्लिनिकल मॉडलिंग को सक्षम करता है, साथ ही उम्मीदवार चिकित्सा के प्रति उनकी प्रतिक्रिया जो उनके न्यूरोमस्कुलर कार्य और समग्र गतिविधि में सुधार कर सकती है।
सी एलिगेंस में न्यूरोमस्कुलर गतिविधि कई प्रयोगात्मक पद्धतियों द्वारा निष्पक्ष रूप से मापने योग्य है, जिसमें मैनुअल और अर्ध-स्वचालित दृष्टिकोण दोनों शामिल हैं जो ठोस या तरल मीडिया(तालिका 1) 1,15में कार्यात्मक विश्लेषणकीअनुमति देते हैं। सी एलिगेंस गतिविधि का सटीक मात्राकरण मांसपेशियों और तंत्रिका तंत्र के कार्य और विकास से संबंधित खोजों को सक्षम करने के लिए महत्वपूर्ण साबित हुआ है16,17,18. यह अध्ययन 17 विभिन्न परखों की प्रयोगात्मक आवश्यकताओं, लाभों और सीमाओं को संक्षेप में प्रस्तुत करता है और उनकी तुलना करता है जो अनुसंधान प्रयोगशालाओं में सी एलिगेंस रोगों के मॉडल में चार प्रमुख परिणामों पर न्यूरोमस्कुलर कार्य और गतिविधि का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है, दोनों विकासात्मक चरणों और उम्र की एक श्रृंखला में बेसलाइन पर और साथ ही उम्मीदवार चिकित्सा के जवाब में(तालिका 1 ). दरअसल, अध्ययन सी एलिगेंस पिटाई (प्रति मिनट शरीर झुकता), लोकोमोटर गतिविधि, pharyngeal पंपिंग, और कीमोटैक्सिस की दरों की विशेषता के लिए उपलब्ध प्रयोगात्मक दृष्टिकोणों की सीमा का एक विस्तृत सिंहावलोकन प्रदान करता है-प्रत्येक मामले में प्रयोगात्मक और विश्लेषणात्मक पद्धति निर्दिष्ट, लाभ और प्रत्येक विधि की सीमाओं, उपकरण और सॉफ्टवेयर प्रदर्शन और प्रत्येक परख का विश्लेषण करने की जरूरत है, और उच्च थ्रूपुट आनुवंशिक या दवा स्क्रीनिंग उद्देश्यों के लिए इसके उपयोग का समर्थन करने के लिए प्रत्येक विधि की थ्रूपुट क्षमता। प्रत्येक परख की थ्रूपुट क्षमता को प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल जटिलता के आधार पर कम, मध्यम या उच्च के रूप में वर्णित किया गया है, जिसमें कीड़ा रखरखाव, प्रसंस्करण समय, एकल या बहु-अच्छी प्लेटों का उपयोग, और/या प्रयोगकर्ता समय प्रायोगिक सेटिंग और डेटा विश्लेषणों को पूरा करने के लिए आवश्यक है ।
19 , लोकोमोटर गतिविधि20, फरेंगल पंपिंग17,21और केमोटैक्सिस 22,23 की पिटाई का मैनुअल विश्लेषण24की आवश्यकता वाले कृमि गतिविधि का मूल्यांकन करने के लिए अच्छी तरह से स्थापित तरीके हैं। कीड़े की पिटाई गतिविधि को मापने के दौरान तरल मीडिया में विश्लेषण की आवश्यकता होती है ताकि प्रति मिनट शरीर के झुकता की आवृत्ति निर्धारित की जा सके, कृमि लोकोमोटर गतिविधि को ठोस मीडिया या तरल मीडिया में मापा जा सकता है। हालांकि, व्यक्तिगत कृमि गतिविधि के मैनुअल विश्लेषण स्वाभाविक समय लेने वाले होते हैं और इसमें अपरिहार्य उपयोगकर्ता-जनित पूर्वाग्रह शामिल होते हैं। कृमि गतिविधि विश्लेषण का स्वचालन उपयोगकर्ता जनित पूर्वाग्रह को कम करता है और प्रयोगात्मक थ्रूपुट25को बहुत बढ़ा सकता है। तरल मीडिया में कृमि की पिटाई गतिविधि की वीडियो रिकॉर्डिंग का विश्लेषण wrMTrck, एक ImageJ प्लगइन26का उपयोग करके किया जा सकता है । हालांकि, WRMTrck के लिए विकसित की गई मूल प्रायोगिक सेटिंग्स ने इसकी उपयोगिता को सीमित कर दिया, क्योंकि एक ही तरल बूंद में बहुत सारे कीड़े ने कीड़े को ओवरलैपिंग किया जिससे सटीक ट्रैकिंग मुश्किल हो गई। जबकि इस प्रायोगिक सीमाको 27को हल किया गया है, डब्ल्यूआरएमटीआरके विधि उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग का समर्थन करने में सक्षम नहीं है।
बेसलाइन पर कृमि लोकोमोटर गतिविधि की मात्रा निर्धारित करने और सी एलिगेंस माइटोकॉन्ड्रियल रोग मॉडल में उम्मीदवार चिकित्सा के जवाब में कई तरीके मौजूद हैं। इनमें जेब्रालैब (व्यूपॉइंट लाइफ साइंसेज), टियरप्सी ट्रैकर28,वाइड फील्ड-ऑफ-व्यू नेमाटोड ट्रैकिंग प्लेटफॉर्म (डब्ल्यूएफ-एनटीपी)29,वर्ममोटेल, वर्मवॉचर30,वर्मलैब31,इन्फिनिटी चिप32और डब्ल्यूमाइक्रोट्रैकर वन33 (टेबल 1)शामिल हैं। ये विधियां कई कृमि उपभेदों या स्थितियों में लोकोमोशन के समवर्ती विश्लेषण को सक्षम करती हैं, आमतौर पर बहु-अच्छी प्लेटों पर, जिससे उच्च-थ्रूपुट दवा स्क्रीनिंग अनुप्रयोगों का समर्थन होता है। इनमें से कुछ तरीकों में अद्वितीय विचार हैं जो उनकी सामान्य उपयोगिता को सीमित या बढ़ा सकते हैं, जैसे कि महंगे उपकरणों बनाम ओपन-एक्सेस सॉफ्टवेयर की आवश्यकता, और प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रदर्शन करने में आसानी अलग-अलग। कुल मिलाकर, कोई भी प्रयोगात्मक प्रणाली या प्रोटोकॉल आदर्श रूप से सभी सी एलिगेंस लोकोमोटर गतिविधि प्रयोगों के लिए अनुकूल नहीं है। बल्कि, यह ध्यान से चुनना महत्वपूर्ण है कि कौन सी विधि विशिष्ट अन्वेषक के प्रयोगात्मक लक्ष्यों और आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त है।
फरेन्जील पंपिंग सी एलिगेंसमें न्यूरोमस्कुलर गतिविधि का आकलन करने के लिए एक और महत्वपूर्ण परिणाम का प्रतिनिधित्व करता है। सी एलिगेंस फेरीन्स 20 मांसपेशियों की कोशिकाओं, 20 न्यूरॉन्स और 20 अन्य कोशिकाओं से बना है जो कृमि के आहार पथ34, 35,36के पूर्वकाल के अंत में एस्चेरिचिया कोलाई (ई. कोलाई)के घूस को सक्षम करते हैं। फर्राजियल पंपिंग दर 17 ,21,37,38निर्धारित करने के लिए कई मैन्युअल तरीकेस्थापितकिए गए हैं . अधिकांश विधियां प्रायोगिक प्रेक्षकद्वाराप्रत्यक्ष गणना के साथ फरांगल पंपिंग फ्रीक्वेंसी की कल्पना और रिकॉर्ड करने के लिए स्टीरियोमाइक्रोस्कोप और कैमरे के उपयोग पर आधारित हैं । इलेक्ट्रोफेरएनजीग्राम (ईपीजी) नाम की एक एक्स्ट्रासेलुलर रिकॉर्डिंग का प्रदर्शन करके स्वचालित फराइंजियल पंपिंग रेट विश्लेषण संभव है, जो प्रत्येक पंप39की अवधि के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करता है। फरेंगल पंपिंग रेट विश्लेषण माइक्रोफ्लुइडिक सिस्टम, वर्मस्पा में भी संभव है, जहां अलग-अलग कीड़े कक्षों40, 41में सीमित हैं। फरेंगल पंप दर के विश्लेषण को सुविधाजनक बनाने के लिए उपलब्ध एक वाणिज्यिक विधि स्क्रीनचिप सिस्टम (इनविवो बायोसिस्टम) है, जो कस्टम चिप में स्थिर एक ही कीड़े में भोजन व्यवहार के न्यूरोमस्कुलर पहलुओं को मापता है, और विश्लेषण करता है। इस फरेंगल पंपिंग क्वांटिटेशन दृष्टिकोण का उपयोग दवाओं, उम्र बढ़ने और अन्य कारकों42, 43, 44, 45के लिए न्यूरोनल और शारीरिक प्रतिक्रियाओं दोनों का आकलन करने के लिए किया जासकताहै।
केमोटैक्सिस नेमाटोड ग्रोथ मीडिया (एनजीएम) प्लेट के एक परिभाषित क्षेत्र में कीड़े से दूर रखे गए गंध के जवाब में सी एलिगेंस के आंदोलन का वर्णन करता है। केमोटैक्सिस प्रतिक्रिया का आकलन करने से कृमि न्यूरोनल और न्यूरोमस्कुलर गतिविधि का एकीकृत उपाय प्रदान करता है जो एक परिभाषित समयावधि46में कीड़े की ओर कीड़े द्वारा कूच की गई भौतिक दूरी को देख कर और मापने से मात्रात्मक है। मल्टी-वर्म ट्रैकर एक स्वचालित विधि है जिसका उपयोग एक आकर्षित की ओर या एक रिपेलेंट47से कीड़े द्वारा कूच की गई दूरी की मात्रा की प्रायोगिक दक्षता में सुधार करने के लिए किया जा सकता है।
यहां, कृमि गतिविधि की मात्रा के लिए स्थापित दो उपन्यास, अर्ध-स्वचालित तरीकों के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है। पहला दृष्टिकोण ज़ेब्रालैब का उपयोग एक वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर करता है जिसे मूल रूप से डैनियो रेरियो (ज़ेब्राफ़िश) की तैराकी गतिविधि का अध्ययन करने के लिए विकसित किया गया था, एक उपन्यास मध्यम-थ्रूपुट आवेदन के लिए आंदोलन के दौरान पिक्सेल परिवर्तनों के आधार पर सी एलिगेंस के तरल मीडिया में समग्र लोकोमोटर गतिविधि की मात्रा निर्धारित करने के लिए(तालिका 1, चित्रा 1)। डेटा आउटपुट को बड़ी संख्या में समवर्ती स्थितियों और नमूनों से जल्दी से प्राप्त किया जाता है, ग्लास स्लाइड पर विश्लेषण किया जाता है, हालांकि यह विधि बहु-अच्छी प्लेट प्रारूप के लिए उपयुक्त नहीं है। दूसरा दृष्टिकोण वर्मस्कैन पद्धति48,49 (चित्रा 2)का एक उपन्यास अनुकूलन है, जो दो अनुक्रमिक स्कैन की एक अंतर छवि बनाने के लिए एक फ्लैटबेड स्कैनर का उपयोग करता है जिसका उपयोग खुले स्रोत वाले सॉफ्टवेयर के साथ किया जा सकता है ताकि एकीकृत शारीरिक परिणामों जैसे कि मल और अस्तित्व के अर्ध-स्वचालित मात्रात्मक विश्लेषण को सक्षम किया जा सके। यहां, 96-कुआं, फ्लैट-बॉटम प्लेट के प्रति अच्छी तरह से पंद्रह लार्वा-चरण 4 (एल4) की आबादी में तरल मीडिया में कीड़े लोकोमोटर गतिविधि की मात्रा निर्धारित करने के लिए कीड़े-मस्कोण पद्धति का एक उपन्यास उच्च-थ्रूपुट अनुकूलन विकसित किया गया था। इस अर्ध-स्वचालित और कम लागत वाली वर्मस्कैन पद्धति को उच्च थ्रूपुट दवा स्क्रीन के साथ-साथ विभिन्न पशु चरणों और उम्र48,49के विश्लेषण के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।
यहां, ज़ेब्रालैब और वर्मस्कैन अर्ध-स्वचालित तरीकों का उपयोग करके सी एलिगेंस लोकोमोटर गतिविधि का विश्लेषण करने की प्रोटोकॉल और प्रभावकारिता को माइटोकॉन्ड्रियल कॉम्प्लेक्स आई डिजीज, गैस-1(एफसी21)के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित सी एलिगेंस मॉडल में प्रदर्शित किया जाता है। गैस-1 (K09A9.5 जीन) मानव NDUFS2 (NADH: ubiquinone ऑक्सीडोरेक्टर कोर (आयरन-सल्फर प्रोटीन) सबयूनिट 2)(चित्रा 3)का एक आर्थोलॉग है । सी एलिगेंस गैस-1(fc21)उत्परिवर्ती तनाव NDUFS2 50के मानव ऑर्थोलॉग में एक समरूप p.R290K मिसेंस उत्परिवर्तन कियाजाताहै, जिससे काफी कम fecundity और उम्र, बिगड़ा श्वसन श्रृंखला ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन (ऑक्सीफोस) क्षमता51,साथ ही माइटोकॉन्ड्रियल द्रव्यमान और झिल्ली की क्षमता में वृद्धि ऑक्सीडेटिव तनाव5,8 . माइटोकॉन्ड्रियल रोग का अध्ययन करने के लिए पिछले दो दशकों में इसके अच्छी तरह से स्थापित उपयोग के बावजूद, गैस-1(fc21)म्यूटेंट की लोकोमोटर गतिविधि पहले रिपोर्ट नहीं की गई थी। यहां, ज़ेब्रालैब और वर्मस्कैन विधियों को स्वतंत्र रूप से गैस-1(एफसी21)की लोकोमोटर गतिविधि को जंगली प्रकार (डब्ल्यूटीई, एन 2 ब्रिस्टल) कीड़े की तुलना में निर्धारित करने के लिए लागू किया गया था, दोनों तरीकों को मान्य करने के तरीके के रूप में साथ ही प्रायोगिक प्रोटोकॉल और सूचनाओं के विश्लेषण की तुलनात्मक उपयोगिता और दक्षता प्रदर्शित करने के लिए। ज़ेब्रालैब सॉफ्टवेयर ने लक्षित दवा स्क्रीनिंग या सत्यापन अध्ययन के लिए संभावित अनुप्रयोग के साथ सी एलिगेंस माइटोकॉन्ड्रियल रोग मॉडल में कृमि लोकोमोटर गतिविधि की कई समवर्ती स्थितियों के तेजी से क्वांटिटेशन की अनुमति दी। विशेष रूप से कीड़े का विश्लेषण, यौगिक पुस्तकालयों की उच्च-थ्रूपुट दवा स्क्रीन को आसानी से सक्षम करने और प्राथमिक माइटोकॉन्ड्रियल रोग के प्रीक्लीनिकल सी एलिगेंस मॉडल में पशु न्यूरोमस्कुलर फ़ंक्शन और लोकोमोटर गतिविधि में सुधार करने वाले लीड को प्राथमिकता देने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यहां, अध्ययन में विभिन्न परिणामों के स्तर पर सी एलिगेंस न्यूरोमस्कुलर गतिविधि का अध्ययन करने के लिए विस्तृत जानकारी और तर्कों का सारांश दिया गया, जिसमें कीड़ा पिटाई, लोकोमोशन, फरेंगियल पंपिंग और क?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम एंथनी Rosner, पीएचडी के लिए आभारी हैं, इस परियोजना की जल्दी तैयारी के लिए अपने संगठनात्मक समर्थन के साथ, और आयन Haus प्रोटोकॉल विश्लेषण में योगदान के लिए । इस काम को जूलियट के इलाज FBXL4 माइटोकॉन्ड्रियल डिजीज रिसर्च फंड, जैकसन फ्लाईंट C12ORF65 रिसर्च फंड और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (R01-GM120762, R01-GM120762-08S1, R35-GM134863, और T32-NS007413) द्वारा वित्त पोषित किया गया था । सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि funders या स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करता है ।
Materials
| C. elegans wild isolate | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | N2 Bristol | |
| Camera | Olympus | DP73 | |
| gas-1(fc-21) | CGC | CW152 | |
| Microscope slides | ThermoFisher | 4951PLUS | |
| Nematode Growth Medium (NGM) | Research Products International Corp. | N81800-1000.0 | |
| OP50 Escherichia coli | CGC | Uracil auxotroph E. coli strain | |
| Petri dishes (60 mm) | VWR international | 25373-085 | |
| S. Basal | VWR 5.85 g NaCl, 1 g K2 HPO4, 6 g KH2PO4, and 5 mg cholesterol, in 1 l H2O | VWR 101175-162, 103467-156, EM1.09828.1000, 97061-660 | |
| Scanner | EPSON | V800 | |
| Stereomicroscope | Olympus | MVX10 microscope | |
| 96-well flat bottom | VWR international | 29442-056 | |
| WormScan software | Mathew et al. 45 | S1 Standalone Java platform | Software for automation of difference image of scanned plates |
| ZebraLab software | ViewPoint | Software for automated quantization and tracking of zebrafish behavior, designed by ViewPoint (http://www.viewpoint.fr/en/p/software/zebralab-zebrafish-behavior-screening) and here applied to C. elegans. This system is applicable for high-throughput behavioral analysis |
Riferimenti
- Husson, S. J., Costa, W. S., Schmitt, C., Gottschalk, A. Keeping track of worm trackers. WormBook. , 1-17 (2013).
- Shaye, D. D., Greenwald, I. OrthoList: a compendium of C. elegans genes with human orthologs. PLoS One. 6 (5), 20085 (2011).
- van Ham, T. J., et al. C. elegans model identifies genetic modifiers of alpha-synuclein inclusion formation during aging. PLoS Genetics. 4 (3), 1000027 (2008).
- Kim, W., Underwood, R. S., Greenwald, I., Shaye, D. D. OrthoList 2: A new comparative genomic analysis of human and Caenorhabditis elegans genes. Genetica. 210 (2), 445-461 (2018).
- Dingley, S., et al. Mitochondrial respiratory chain dysfunction variably increases oxidant stress in Caenorhabditis elegans. Mitochondrion. 10 (2), 125-136 (2010).
- Polyak, E., Zhang, Z., Falk, M. J. Molecular profiling of mitochondrial dysfunction in Caenorhabditis elegans. Methods in Molecular Biology. 837, 241-255 (2012).
- McCormick, E., Place, E., Falk, M. J. Molecular genetic testing for mitochondrial disease: from one generation to the next. Neurotherapeutics. 10 (2), 251-261 (2013).
- McCormack, S., et al. Pharmacologic targeting of sirtuin and PPAR signaling improves longevity and mitochondrial physiology in respiratory chain complex I mutant Caenorhabditis elegans. Mitochondrion. 22, 45-59 (2015).
- Polyak, E., et al. N-acetylcysteine and vitamin E rescue animal longevity and cellular oxidative stress in pre-clinical models of mitochondrial complex I disease. Molecular Genetics and Metabolism. 123 (4), 449-462 (2018).
- Guha, S., et al. Pre-clinical evaluation of cysteamine bitartrate as a therapeutic agent for mitochondrial respiratory chain disease. Human Molecular Genetics. 28 (11), 1837-1852 (2019).
- Gorman, G. S., et al. Prevalence of nuclear and mitochondrial DNA mutations related to adult mitochondrial disease. Annals of Neurology. 77 (5), 753-759 (2015).
- Mancuso, M., Orsucci, D., Filosto, M., Simoncini, C., Siciliano, G. Drugs and mitochondrial diseases: 40 queries and answers. Expert Opinion on Pharmacotherapy. 13 (4), 527-543 (2012).
- Gai, X., et al. Mutations in FBXL4, encoding a mitochondrial protein, cause early-onset mitochondrial encephalomyopathy. American Journal of Human Genetics. 93 (3), 482-495 (2013).
- Dillin, A., et al. Rates of behavior and aging specified by mitochondrial function during development. Science. 298 (5602), 2398-2401 (2002).
- Yemini, E., Jucikas, T., Grundy, L. J., Brown, A. E., Schafer, W. R. A database of Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes. Nature Methods. 10 (9), 877-879 (2013).
- Bargmann, C. I., Avery, L. Laser killing of cells in Caenorhabditis elegans. Methods in Cell Biology. 48, 225-250 (1995).
- Avery, L., Horvitz, H. R. Effects of starvation and neuroactive drugs on feeding in Caenorhabditis elegans. Journal of Experimental Zoology. 253 (3), 263-270 (1990).
- Chalfie, M., et al. The neural circuit for touch sensitivity in Caenorhabditis elegans. Journal of Neuroscience. 5 (4), 956-964 (1985).
- Ghosh, R., Emmons, S. W. Episodic swimming behavior in the nematode C. elegans. Journal of Experimental Biology. 211 (23), 3703-3711 (2008).
- Rankin, C. H., Beck, C. D., Chiba, C. M. Caenorhabditis elegans: a new model system for the study of learning and memory. Behavioural Brain Research. 37 (1), 89-92 (1990).
- Avery, L. Motor neuron M3 controls pharyngeal muscle relaxation timing in Caenorhabditis elegans. Journal of Experimental Zoology. 175, 283-297 (1993).
- Ward, S. Chemotaxis by the nematode Caenorhabditis elegans: identification of attractants and analysis of the response by use of mutants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 70 (3), 817-821 (1973).
- Bargmann, C. I., Thomas, J. H., Horvitz, H. R. Chemosensory cell function in the behavior and development of Caenorhabditis elegans. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 55, 529-538 (1990).
- Anne, C. H. Behavior. WormBook: The Online Review of C. elegans Biology. 2005-2018, (2006).
- Biston, M. C., et al. An objective method to measure cell survival by computer-assisted image processing of numeric images of Petri dishes. Physics in Medicine & Biology. 48 (11), 1551-1563 (2003).
- Nussbaum-Krammer, C. I., Neto, M. F., Brielmann, R. M., Pedersen, J. S., Morimoto, R. I. Investigating the spreading and toxicity of prion-like proteins using the metazoan model organism C. elegans. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (95), e52321 (2015).
- Shi, W., Qin, J., Ye, N., Lin, B. Droplet-based microfluidic system for individual Caenorhabditis elegans assay. Lab on a Chip. 8 (9), 1432-1435 (2008).
- Javer, A., et al. An open-source platform for analyzing and sharing worm-behavior data. Nature Methods. 15 (9), 645-646 (2018).
- Koopman, M., et al. Assessing motor-related phenotypes of Caenorhabditis elegans with the wide field-of-view nematode tracking platform. Nature Protocols. 15 (6), 2071-2106 (2020).
- Churgin, M. A., et al. Longitudinal imaging of Caenorhabditis elegans in a microfabricated device reveals variation in behavioral decline during aging. eLife. 6, 26652 (2017).
- Angstman, N. B., Kiessling, M. C., Frank, H. G., Schmitz, C. High interindividual variability in dose-dependent reduction in speed of movement after exposing C. elegans to shock waves. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 12 (2015).
- Rahman, M., et al. NemaLife chip: a micropillar-based microfluidic culture device optimized for aging studies in crawling C. elegans. Scientific Reports. 10 (1), 16190 (2020).
- Bianchi, J. I., Stockert, J. C., Buzzi, L. I., Blazquez-Castro, A., Simonetta, S. H. Reliable screening of dye phototoxicity by using a Caenorhabditis elegans fast bioassay. PLoS One. 10 (6), 0128898 (2015).
- Albertson, D. G., Thomson, J. N. The pharynx of Caenorhabditis elegans. Philososophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 275 (938), 299-325 (1976).
- Raizen, D. M., Avery, L. Electrical activity and behavior in the pharynx of Caenorhabditis elegans. Neuron. 12 (3), 483-495 (1994).
- Avery, L., You, Y. J. C. elegans feeding. WormBook. , 1-23 (2012).
- Morck, C., Rauthan, M., Wagberg, F., Pilon, M. pha-2 encodes the C. elegans ortholog of the homeodomain protein HEX and is required for the formation of the pharyngeal isthmus. Biologia dello sviluppo. 272 (2), 403-418 (2004).
- Song, B. M., Avery, L. Serotonin activates overall feeding by activating two separate neural pathways in Caenorhabditis elegans. TheJournal of Neuroscience. 32 (6), 1920-1931 (2012).
- Avery, L., Raizen, D., Lockery, S. Electrophysiological methods. Methods in Cell Biology. 48, 251-269 (1995).
- Kopito, R. B., Levine, E. Durable spatiotemporal surveillance of Caenorhabditis elegans response to environmental cues. Lab in a Chip. 14 (4), 764-770 (2014).
- Lee, K. S., et al. Serotonin-dependent kinetics of feeding bursts underlie a graded response to food availability in C. elegans. Nature Communications. 8, 14221 (2017).
- Brinkmann, V., Ale-Agha, N., Haendeler, J., Ventura, N. The Aryl Hydrocarbon Receptor (AhR) in the aging process: Another puzzling role for this highly conserved transcription factor. Frontiers in Physiology. 10, 1561 (2019).
- Huang, C., et al. Intrinsically aggregation-prone proteins form amyloid-like aggregates and contribute to tissue aging in Caenorhabditis elegans. eLife. 8, 43059 (2019).
- Zhu, B., et al. Functional analysis of epilepsy-associated variants in STXBP1/Munc18-1 using humanized Caenorhabditis elegans. Epilepsia. 61 (4), 810-821 (2020).
- Weeks, J. C., Robinson, K. J., Lockery, S. R., Roberts, W. M. Anthelmintic drug actions in resistant and susceptible C. elegans revealed by electrophysiological recordings in a multichannel microfluidic device. International Journal of Parasitology. Drugs and Drug Resistance. 8 (3), 607-628 (2018).
- Haroon, S., et al. Multiple molecular mechanisms rescue mtDNA disease in C. elegans. Cell Reports. 22 (12), 3115-3125 (2018).
- Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. High-throughput behavioral analysis in C. elegans. Nature Methods. 8 (7), 592-598 (2011).
- Mathew, M. D., Mathew, N. D., Ebert, P. R. WormScan: a technique for high-throughput phenotypic analysis of Caenorhabditis elegans. PLoS One. 7 (3), 33483 (2012).
- Mathew, M. D., et al. Using C. elegans forward and reverse genetics to identify new compounds with anthelmintic activity. PLoS Neglected Tropical Diseases. 10 (10), 0005058 (2016).
- Kayser, E. B., Morgan, P. G., Hoppel, C. L., Sedensky, M. M. Mitochondrial expression and function of GAS-1 in Caenorhabditis elegans. Journal Biological Chemistry. 276 (23), 20551-20558 (2001).
- Falk, M. J., Kayser, E. B., Morgan, P. G., Sedensky, M. M. Mitochondrial complex I function modulates volatile anesthetic sensitivity in C. elegans. Current Biology. 16 (16), 1641-1645 (2006).
- Kwon, Y. J., Guha, S., Tuluc, F., Falk, M. J. High-throughput BioSorter quantification of relative mitochondrial content and membrane potential in living Caenorhabditis elegans. Mitochondrion. 40, 42-50 (2018).
- Hirsh, D., Oppenheim, D., Klass, M. Development of the reproductive system of Caenorhabditis elegans. Biologia dello sviluppo. 49 (1), 200-219 (1976).
- Steele, W. B., Mole, R. A., Brooks, B. W. Experimental protocol for examining behavioral response profiles in larval fish: Application to the Neuro-stimulant caffeine. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (137), e57938 (2018).
- Carlsson, G., Blomberg, M., Pohl, J., Orn, S. Swimming activity in zebrafish larvae exposed to veterinary antiparasitic pharmaceuticals. Environmental Toxicology and Pharmacology. 63, 74-77 (2018).
- Yang, X., et al. High-throughput screening in larval zebrafish identifies novel potent sedative-hypnotics. Anesthesiology. 129 (3), 459-476 (2018).
