模式生物实验受质疑:影响衰老研究

【字体: 时间:2016年02月24日 来源:生物通

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  线虫用于衰老研究实验,常常会使用一种称为 FUdR 的化疗药物来对线虫进行消毒,防止线虫产卵。但是2月22日公布的一项最新研究表明,这种药物会影响线虫的寿命,因此令许多衰老研究实验结果受到了质疑。

  

——研究人员发现模式生物实验中常用的一种药物会影响衰老研究的实验结果

生物通报道:秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C. elegans)作为分子生物学和发育生物学研究领域的模式生物,已经有50年历史了,尤其是在衰老研究领域更是被科学家们作为经典的模式动物。

线虫用于衰老研究实验,常常会使用一种称为 FUdR 的化疗药物来对线虫进行消毒,防止线虫产卵。但是2月22日公布的一项最新研究表明,这种药物会影响线虫的寿命,因此令许多衰老研究实验结果受到了质疑。这一研究成果公布在Mechanisms of Ageing and Development杂志上。

“许多衰老研究都采用了不同剂量的FUdR,这会产生不同的影响,”文章作者,来自布朗大学的Anne Hart 说,“认识到FUdR 对衰老研究的巨大影响,就能解释很多关于线虫衰老研究领域中出现的争论问题。”

线虫是动物发育和遗传学研究的经典生物学模型,并且是第一个完成测序的动物基因组。由于其整个生命周期仅3天,胚胎发育中细胞分裂和细胞系的形成都具有高度的程序性,因此有利于进行发育遗传学分析。现如今许多关于衰老的研究结论都来自于这个小小的动物,如果其本身实验出现问题,那么将会影响许多研究领域。

在这篇文章中,研究人员分析了 FUdR 的作用机制,发现这种药物除了能调控线虫繁殖,而且也会启动一种应激应答,激活DNA修复途径,而这两个生物进程也都常常是衰老研究的靶标。随着这些进程被开启,实验中的线虫也能更好的在包括高盐、高热或低氧的应激条件下生存下来。

更重要的是,当研究人员在其衰老实验中使用不同 FUdR 剂量时,发现这种药物会极大的改变最终的实验结果。比如说,当存在FUdR 时,一种之前被证明会增加线虫寿命的应激环境,结果在没有该药物时,实际上减少了线虫的寿命。

“我们没有料到会出现这样的研究结果,”Hart表示,这一研究表明需要重新再审查使用过FUdR 的现场实验。

近年来线虫也不再单单用于衰老研究,近期洛克菲勒大学的研究人员空i让年幼和成年线虫都学会了避开食物的气味,并详细地研究了产生经验记忆的神经回路。,阐明了哪些神经元、基因和分子通路可区分早期记忆和长期记忆。终生记忆是如何形成的?

还有奥地利分子病理学研究所的研究人员发现脑细胞(神经元)被组织在一个全脑网络中,尽管发挥着不同的功能,但以一种集体的方式相互协调。他们也将线虫大脑中这些协调活动与产生行为的过程联系起来。

研究人员主要集中在研究单个或极少数神经细胞的功能及其相互作用,以解释诸如运动这样的行为。对于线虫来说,我们已经知道,一些单个神经元在网络中如何发挥独立单元的功能,但是,它们如何作为一个群组起作用,仍然是未知的。研究人员将目前两种最先进的技术结合起来:首先,科学家使用三维显微镜技术,同时、快速地测量大脑的不同区域;其次,他们使用一种荧光蛋白对线虫进行了遗传改造,使其神经元在活跃的时候闪光。Cell:解码线虫的全脑活动

(生物通:万纹)

原文摘要:

C. elegans lifespan extension by osmotic stress requires FUdR, base excision repair, FOXO, and sirtuins

Moderate stress can increase lifespan by hormesis, a beneficial low-level induction of stress response pathways. 5′-fluorodeoxyuridine (FUdR) is commonly used to sterilize Caenorhabditis elegans in aging experiments. However, FUdR alters lifespan in some genotypes and induces resistance to thermal and proteotoxic stress. We report that hypertonic stress in combination with FUdR treatment or inhibition of the FUdR target thymidylate synthase, TYMS-1, extends C. elegans lifespan by up to 30%. By contrast, in the absence of FUdR, hypertonic stress decreases lifespan. Adaptation to hypertonic stress requires diminished Notch signaling and loss of Notch co-ligands leads to lifespan extension only in combination with FUdR. Either FUdR treatment or TYMS-1 loss induced resistance to acute hypertonic stress, anoxia, and thermal stress. FUdR treatment increased expression of DAF-16 FOXO and the osmolyte biosynthesis enzyme GPDH-1. FUdR-induced hypertonic stress resistance was partially dependent on sirtuins and base excision repair (BER) pathways, while FUdR-induced lifespan extension under hypertonic stress conditions requires DAF-16, BER, and sirtuin function. Combined, these results demonstrate that FUdR, through inhibition of TYMS-1, activates stress response pathways in somatic tissues to confer hormetic resistance to acute and chronic stress. C. elegans lifespan studies using FUdR may need re-interpretation in light of this work.

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