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Nuevo sistema de medición automatizado para fijar vidas útiles sanas usando nematodos

Un grupo de investigación de la universidad de Kumamoto (Japón) ha desarrollado un sistema de medición automatizado para fijar vidas útiles sanas usando los nematodos (elegans de la C.). De acuerdo con diferencias cualitativas en vidas útiles, este sistema puede clasificar las poblaciones de nematodos que sean, por término medio, sanos y de larga duración, sanos y morir prematuramente, y de vida con largos periodos de la salud pobre.

Puesto que hay muchas semejanzas entre los mecanismos que determinan la vida útil de los elegans y de los seres humanos de la C., los investigadores creen que este sistema hará más fácil desarrollar las drogas y encontrar las comidas que prolongan la vida útil sana de seres humanos.

El concepto de “esperanza de vida sana” fue propuesto en el año-2000 por la Organización Mundial de la Salud (WHO) y es un indicador importante para la salud de una población. Refiere a la esperanza de vida media menos el período del dependiente de vida en cuidados médicos o contínuos. Sin embargo, hay comprensión científica no sin obstrucción de qué constituye una vida útil sana en animales de experimento o células. Además, la tecnología analiza a objetivo y rápidamente los factores que afectan a esperanza de vida sana todavía no se han establecido.

A pesar de ser un animal extremadamente simple, elegans de la C. ha distinguido órganos tales como nervios, músculos esqueléticos, y un aparato digestivo, y se conservan muchos genes animal-relacionados mamíferos. Es muy útil para la investigación punta en campos como genéticas y biología molecular.

Sin embargo, mientras que el análisis de la vida útil de este nematodo ofrece mucha información útil, los estudios anteriores de la vida útil tenían muchas limitaciones incluyendo 1) sensibilidad a los diversos estímulos en la temperatura ambiente, 2) un rato experimental largo requerido para las mediciones diarias, 3) una falta de objetividad debido a una tendencia para que los resultados sean relacionados en técnica experimental, y 4) el pequeño número de muestras que se pueden tramitar al mismo tiempo haciéndolo inadecuado para la medición simultánea de muchas muestras.

Los investigadores tentativa resolver estas entregas desarrollando un nuevo sistema sano de la evaluación de la vida útil que mantuvo las ventajas ofrecidas por los nematodos. Se centraron en la determinación de las condiciones óptimas en un sistema vivo de la proyección de imagen de la célula para la supervivencia automáticamente de medición del nematodo, tal como contar el número de nematodos en una muestra, una temperatura de la incubación, un espesor mediano, condiciones que introducían, un intervalo de la proyección de imagen, y un método de la determinación de la supervivencia.

Éste se convirtió en el sistema de control automático de la vida útil de los elegans de la C. (C-LAS), un sistema de medición completo automatizado de la vida útil que puede no invasor medir un gran número de muestras (actualmente hasta 36 muestras). C-LAS utiliza imágenes que recubren de nematodos para determinar los que se estén moviendo, significando él es activo, y los que no se están moviendo, significando él está muerto.

Después, usando C-LAS para observar elegans de la C., los investigadores encontraron que los nematodos pueden ser clasificados como estando en uno de tres estados del comportamiento posibles: un estado (activo) activo, un estado inactivo de la supervivencia, o un estado (muerto) inactivo. Definieron el período del comportamiento activo como la “vida útil sana” y establecieron un nuevo sistema que llamaron el sistema de control automático de Healthspan de los elegans de la C. (C-HAS). Similar a C-LAS, C-HAS es un sistema de medición automatizado de la salud y de la longevidad que puede distinguir entre los nematodos vivos y muertos recubriendo imágenes periódicas.

Es también posible descubrir cuando los nematodos están en un estado inactivo de la supervivencia (activo pero malsano) cuando recubren solamente parcialmente entre las imágenes. Usando C-HAS, los investigadores pueden utilizar estos parámetros para los análisis de la mini-población. Este tipo de análisis permite dividir nematodos con el mismo fondo genético en cuatro grupos: los con una vida útil media, los que son sanos y de larga duración, los que son malsanos y mueren prematuramente, y los que tienen un largo periodo de la debilidad.

Los investigadores realizaron un análisis de la mini-población de la vida útil sana del nematodo usando una combinación de C-HAS y análisis estadístico en nematodos comunes con el mismo fondo genético. Encontraron que el cerca de 28% de la población tenían vidas útiles medias, el cerca de 30% tenían vidas útiles largas y sanas, el cerca de 35% tenían vidas útiles sanas pero murieron prematuramente, y el cerca de 7% tenían un largo periodo de la debilidad.

También encontraron eso el activar--genético o a través de la administración del metformin de la droga--cinasa de proteína Amperio-activada (AMPK), que se asocia de cerca a la esperanza de vida sana, dramáticamente creciente la población con longevidad sana y reducida la población con largos periodos de la debilidad. Metformin se piensa para aumentar esperanza de vida sana en seres humanos, y el actual estudio soporta esta idea. Actualmente, las juicios clínicas están en curso comprobar su asociación con longevidad sana.

Puede ser que sea una poco inesperada ver los nematodos que eran utilizados para medir vidas útiles sanas, pero hemos utilizado ya C-HAS para determinar los nuevos genes relacionados con la vida útil sana que eran previamente desconocidos. Esta tecnología permite explorar fácilmente para los genes, las drogas, o las comidas con las cuales se relacionan, o aún extender, las vidas útiles sanas humanas con una velocidad y la exactitud que no podrían ser obtenidas al usar animales de laboratorio. Contamos con que C-HAS se pueda utilizar para la investigación del descubrimiento de la droga y en la búsqueda para las comidas sanas en el futuro. Estamos trabajando actualmente en el revelado de C-HAS-AI, que incorporará profundamente el aprendizaje en C-HAS reforzar análisis automatizado.”

Tsuyoshi Shuto, líder del estudio, profesor adjunto, universidad de 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.