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Nuovo sistema di misura automatizzato per valutare le durate della vita sane facendo uso dei nematodi

Un gruppo di ricerca dall'università di Kumamoto (Giappone) ha messo a punto un sistema automatizzato di misura per valutare le durate della vita sane facendo uso dei nematodi (elegans del C.). Sulla base delle differenze qualitative nelle durate della vita, questo sistema può classificare le popolazioni dei nematodi che sono in media, sani e longevi, sani e morire prematuramente e di vivere con i lungi periodi di salubrità difficile.

Poiché ci sono molte similarità fra i meccanismi che determinano la durata della vita dei elegans e degli esseri umani del C., i ricercatori ritengono che questo sistema lo renda più facile sviluppare le droghe e trovare gli alimenti che estendono la durata della vita sana degli esseri umani.

Il concetto “di speranza di vita sana„ è stato proposto durante l'anno 2000 dall'organizzazione mondiale della sanità (WHO) ed è un indicatore importante per la salubrità di una popolazione. Si riferisce alla speranza di vita media meno il periodo di dipendente vivente su cure infermieristiche continue o mediche. Tuttavia, c'è conoscenza scientifica non chiara di che cosa costituisce una durata della vita sana in animali da laboratorio o celle. Ancora, la tecnologia analizza ad obiettivamente e rapido i fattori che pregiudicano la speranza di vita sana ancora non sono stati stabiliti.

Malgrado essere un animale estremamente semplice, elegans del C. ha differenziato gli organi quali i nervi, i muscoli scheletrici e un apparato digerente e molti geni in relazione con l'animale mammiferi sono conservati. È molto utile per la ricerca di avanguardia nei campi come la genetica e la biologia molecolare.

Tuttavia, mentre l'analisi di durata della vita di questo nematode fornisce moltissime informazioni utili, gli studi precedenti di durata della vita hanno presentati molte limitazioni compreso 1) la sensibilità ai vari stimoli alla temperatura ambiente, 2) un molto tempo richiesto sperimentale per le misure quotidiane, 3) una mancanza di obiettività dovuto una tendenza affinchè i risultati dipendano dalla tecnica sperimentale e 4) il piccolo numero dei campioni che possono essere elaborati contemporaneamente rendendolo inadatto per la misura simultanea di molti campioni.

I ricercatori hanno tentato di risolvere questi problema mettendo a punto un nuovo sistema sano di valutazione di durata della vita che ha mantenuto i vantaggi forniti dai nematodi. Hanno messo a fuoco sulla determinazione dei termini ottimali in un sistema in tensione della rappresentazione delle cellule per la sopravvivenza automaticamente di misurazione del nematode, come conteggio del numero dei nematodi in un campione, in una temperatura di incubazione, in uno spessore medio, nelle condizioni di alimentazione, in un intervallo della rappresentazione ed in un metodo della determinazione di sopravvivenza.

Ciò si è trasformata in in sistema registrante lo svolgimento delle operazioni di durata della vita dei elegans del C. (C-LAS), un sistema di misura completamente automatizzato di durata della vita che può non invadente misurare tantissimi campioni (corrente fino a 36 campioni). C-LAS usa le immagini di sovrapposizione dei nematodi per identificare quelli che stanno muovendo, significando essi è vivo e quelli che non stanno muovendo, significando essi è morto.

Dopo, usando C-LAS per osservare i elegans del C., i ricercatori hanno trovato che i nematodi possono essere classificati come essendo in uno di tre stati comportamentistici possibili: uno stato (vivo) attivo, uno stato inattivo di sopravvivenza, o uno stato (morto) inattivo. Hanno definito il periodo di comportamento attivo come “la durata della vita sana„ ed hanno istituito un nuovo sistema che hanno chiamato il sistema registrante lo svolgimento delle operazioni di Healthspan dei elegans del C. (C-HAS). Simile a C-LAS, C-HAS è un sistema di misura automatizzato di longevità e di salubrità che può distinguere fra i nematodi in tensione e morti sovrapponendo le immagini periodiche.

È egualmente possibile individuare quando i nematodi sono in uno stato inattivo di sopravvivenza (vivo ma non sano) quando parzialmente si sovrappongono soltanto fra le immagini. Facendo uso di C-HAS, i ricercatori possono usare questi parametri per le analisi della mini-popolazione. Questo tipo di analisi permette di dividere i nematodi con gli stessi precedenti genetici in quattro gruppi: quelli con una durata della vita media, quelli che sono sani e longevi, quelli che sono non sani e muoiono prematuramente e quelli che hanno un lungo periodo di debolezza.

I ricercatori hanno eseguito un'analisi della mini-popolazione della durata della vita sana del nematode facendo uso di una combinazione di C-HAS e l'analisi statistica sui nematodi comuni con gli stessi precedenti genetici. Hanno trovato che circa 28% della popolazione ha avuto durate della vita medie, circa 30% hanno avuti durate della vita lunghe e sane, circa 35% ha avuto durate della vita sane ma è morto prematuramente e circa 7% ha avuto un lungo periodo di debolezza.

Egualmente hanno scoperto che quello attiva--geneticamente o attraverso l'amministrazione della metformina della droga--chinasi proteica Ampère-attivata (AMPK), che è associata molto attentamente con speranza di vita sana, drammaticamente aumentata la popolazione con la longevità sana e diminuita la popolazione con i lungi periodi di debolezza. La metformina è pensata per aumentare la speranza di vita sana in esseri umani e lo studio presente supporta questa idea. Corrente, i test clinici sono in corso accertare della sua associazione con la longevità sana.

Potrebbe essere una piccola inattesa vedere i nematodi che sono usando per misurare le durate della vita sane, ma già abbiamo usato C-HAS per identificare i nuovi geni relativi alla durata della vita sana che erano precedentemente sconosciuti. Questa tecnologia permette di cercare facilmente i geni, droghe, o alimenti cui sono collegati con, o persino di estendere, durate della vita sane umane con velocità ed accuratezza che non potrebbero essere ottenute quando usando gli animali da laboratorio. Prevediamo che C-HAS possa essere utilizzato per la ricerca di scoperta della droga e nella ricerca per gli alimenti sani in futuro. Corrente stiamo lavorando allo sviluppo di C-HAS-AI, che comprenderà in profondità l'apprendimento in C-HAS amplificare l'analisi automatizzata.„

Tsuyoshi Shuto, guida di studio, professore associato, università di Kumamoto

Source:
Journal reference:

Nakano, Y., et al. (2020) Intrapopulation analysis of longitudinal lifespan in Caenorhabditis elegans identifies W09D10.4 as a novel AMPK-associated healthspan shortening factor. Journal of Pharmaceutical Sciences. doi.org/10.1016/j.jphs.2020.12.004.