Caenorhabditis elegans es una pequeña especie de nematodo que hace grandes contribuciones a la investigación molecular. Estos gusanos tienen genomas simples, procesos de desarrollo bien delineados, esperanzas de vida breves y muchas vías biológicas conservadas en todo el reino animal, incluidos procesos humanos como el envejecimiento, la reproducción y el neurodesarrollo. Debido a que son fáciles y asequibles de cultivar en un plato, son excepcionales. organismos modelo para pantallas compuestas in vivo, pero tradicionales C. elegans Los métodos de cultivo pueden dificultar los ensayos de alto rendimiento.¹

Existen limitaciones en lo que puedes hacer cuando miras en un plato y con millones de gusanos.
– Coleen Murphy, Universidad de Princeton

«Existen limitaciones en lo que se puede hacer cuando se mira en un plato y con millones de gusanos», dijo Coleen Murphybiólogo molecular de la Universidad de Princeton que estudia los procesos de envejecimiento utilizando C. elegans modelos. Convencionalmente, la cultura de los científicos C. elegans en placas de agar sólido y detectar visualmente los efectos de las perturbaciones genéticas o ambientales, buscando y puntuando cambios fenotípicos observando los gusanos bajo un microscopio. Si bien este enfoque es sólido e informativo, es tedioso y agrupa muchos gusanos en el mismo plato, lo que dificulta a los investigadores investigar fenotipos relacionados en animales individuales.¹

Como solución a las limitaciones de la cultura convencional, el equipo de Murphy creó una nueva herramienta de alto rendimiento. En un trabajo publicado en Laboratorio en un chiplos investigadores crearon y validaron un dispositivo de laboratorio en un chip llamado ceLab, que les permitió automatizar ensayos con gusanos para estudios tanto a nivel individual como poblacional.² Diseñado por el bioingeniero Salman Sohrabi, quien era investigador postdoctoral en el laboratorio de Murphy en el momento de este trabajo, ceEl laboratorio contiene 200 áreas de incubación separadas conectadas a puertos de microfluidos para manipulaciones, análisis de compuestos y análisis de fenotipo.

Los investigadores realizaron experimentos de prueba de principio para validar su sistema, comparando ensayos de vida útil, apareamiento, duración reproductiva y pruebas de drogas basados ​​en placas con ceTécnicas de laboratorio. Demostraron mediciones comparables entre placas y celaboratorio, encontró que ceEl laboratorio aceleró la detección y calificó los fenotipos de gusanos individuales que no pudieron capturarse en los ensayos de placas de población.

“Hay dos lados de la pantalla: necesitas tener un buen fenotipo y una buena manera de hacerlo. Porque a veces tienes fenotipos realmente buenos, pero es muy difícil configurarlos para la automatización”, dijo Alex Parkerun neurocientífico de la Universidad de Montreal, que utiliza C. elegans modelos para detectar terapias para enfermedades neurodegenerativas y que no participaron en el estudio. C. elegans son modelos excelentes para la investigación de la duración de la vida, pero el gran tamaño de sus crías generalmente requiere que los investigadores separe manualmente los gusanos individuales de su progenie mientras realizan estudios de la duración de la vida en organismos fértiles. Parker destacó la sólida base de Murphy en C. elegans La investigación como clave para ceEl éxito de la automatización del laboratorio. «Es un sistema muy bueno porque tuvieron el beneficio y la experiencia de conocer el campo durante mucho tiempo y cuáles son los problemas al intentar automatizarlo».

ceLas fortalezas del laboratorio también permitieron al equipo de Murphy investigar paradigmas del envejecimiento reproductivo, como la hipótesis del soma desechable, que es el concepto evolutivo de una compensación entre cuánto tiempo vive un animal, qué tan grande crece y con qué frecuencia se reproduce.³ Aunque algunos estudios sobre la duración de la vida en C. elegans han apoyado el hipótesis del soma desechablela relación entre envejecimiento y reproducción sigue siendo polémica en todo el reino animal.³ Murphy y su equipo descubrieron que la esperanza de vida y la duración reproductiva estaban desacopladas en gusanos cultivados en ceLos chips de laboratorio y la esperanza de vida individual en realidad se correlacionaron con un mayor número de descendencia. «Tienen una nueva forma de estudiar esto y ya está dando resultados en observaciones interesantes», dijo Parker.

Sus observaciones respaldan la idea de que la esperanza de vida no se produce a costa de la aptitud reproductiva, sino más bien de que si un animal está sano, es más probable que viva más, se reproduzca más y produzca más descendencia. «Esta idea de que, a nivel individual, la hipótesis del soma desechable es incorrecta, fue alucinante porque está tan bien aceptada en el campo que debe haber una compensación», dijo Murphy. «Es genial observarlo… y encaja mucho mejor con todas las observaciones en humanos».

Referencias

1. O’Reilly LP, et al. C. elegans en el descubrimiento de fármacos de alto rendimiento. Adv Drug Deliv Rev. 2014;69-70:247-253.
2. Sohrabi S, et al. ceLab, una plataforma de microfluidos para el estudio de los rasgos de la historia de vida, revela la regulación de la longevidad y la duración reproductiva con metformina y SGK-1. chip de laboratorio. 2023;23(12):2738-2757.
3. Johnson AA, et al. Renovando las teorías evolutivas del envejecimiento. Envejecimiento Res Rev. 2019;55:100947.