基于线虫模型的抗衰老与促胶原分泌高通量筛选研究

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衰老是受遗传、生活方式和环境等因素造成的生物机体功能整体状态衰退,抵抗压力的能力下降,器官损伤和疾病。研究衰老机制从而开发抗衰老药物,已成为医疗行业和化妆品行业的研究热点,尽管近年来抗衰老的研究取得了较大的进展,但仍缺乏有效的治疗药物和有用的治疗方法。高通量药物筛选方法因检测快速灵敏以及高度自动化等优点可用于探索在抗衰老、促胶原蛋白分泌中发挥重要作用的药物,高通量药物筛选的重要组成部分是筛选库,天然小分子化合物库因具有数量庞大、结构多样等巨大优势而被广泛应用。秀丽隐杆线虫生命周期短,发育速度快,更适合用于抗衰老相关的研究,同时,线虫由于其细胞简单、体积小、成本低廉等特征,已成为药物筛选的强大模式生物。因此,本文以线虫模型为研究对象,构建高通量筛选方法,寻找抗衰老与促胶原分泌的天然小分子化合物。本论文主要研究成果如下:一.运用不同成像条件组合来采集荧光图像,结合Scellseg软件分离分析单线虫,找到最优的高通量筛选条件,构建一种低成本、高效率的高通量筛选方法。同时,验证已构建的线粒体基质H2O2探测器线虫模型(线粒体H2O2线虫模型),线粒体基质ROS探测器线虫模型(线粒体ROS线虫模型)和皮肤特异性标记胶原蛋白XII的转基因线虫模型(COL-12线虫模型)是否适用于抗衰老及促胶原分泌的研究。二.基于线粒体H2O2线虫模型高通量筛选发现抑制线粒体H2O2达到抗衰老作用的天然小分子化合物。根据已构建的高通量筛选方法,筛选天然小分子化合物库的591个化合物,通过Scellseg软件分离分析获得单线虫图像进行后续分析,筛选得到有效的抗衰老化合物,结合Andor转盘式共聚焦显微镜在高倍镜下研究线虫线粒体形态。通过线虫寿命以及线虫衰老基因的转录水平验证,结果显示白杨素和维生素B2与线虫共孵育后,延长了秀丽隐杆线虫的寿命,其中维生素B2抗衰老的效果最显著,并且维生素B2会影响线虫的转录过程。三.基于COL-12线虫模型高通量筛选发现促胶原蛋白分泌的天然小分子化合物。根据已构建的高通量筛选方法,筛选天然小分子化合物库的614个化合物,通过Scellseg软件分离分析获得单线虫图像进行后续分析,筛选得到的有效化合物增强了线虫表皮的平均荧光强度,促进了COL-12胶原蛋白分泌。实验结果显示不同的小分子化合物对胶原蛋白分布形式和分泌量有影响,6种化合物分别为丹参素、指甲花醌、槲皮素、苏木素、紫草素和血根碱,展现出了较好的促COL-12胶原分泌的结果。同时,苏木素影响COL-12过表达线虫胶原蛋白的转录,丹参素、指甲花醌、槲皮素、紫草素和血根碱对COL-12过表达的线虫的影响主要发生在胶原蛋白转录之后。
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