オオミジンコの藻類摂食率測定

CASYを利用した生物の健康状態に関する重要な指標の評価

オオミジンコの藻類摂食率測定

アプリケーション

オオミジンコの藻類摂食率測定

はじめに

動物の健康に関する表現型マーカーは、規制毒性学にとって不可欠な要素です。オオミジンコ(Daphnia magna)は、淡水の生態毒性学において重要な生物種です。摂餌量は動物生理と健康において重要なマーカーです。ミニチュア化された方法を開発すれば使用する動物の数が減り、培地や化学物質の量も減るだけでなく、実験室のスペースも小さくなり、さらに検査の自動化に対応できるようになるため、かなりの時間短縮につながる可能性があります。
さらに、表現型マーカーをウェルあたり1匹という究極のレベルまで小型化することで、行動反応など他の表現型マーカーの複数回の測定が容易になり、個体レベルで統合できる可能性があります。
CASYセルカウンターを用いて、異なる化学物質に対して従来の試験と同等の結果を得ることができるマルチウェルプレート試験方法を開発しました。

図1.実験の概略図。オオミジンコを一定の濃度の藻類を含むウェルプレートに移し、1 ~2時間後に藻類の濃度を再測定する。

  • 異なる藻類濃度・液量と生物濃度の与える影響を検証したうえで、金属がオオミジンコの摂食率に与える影響を検証すべく下記の通り小規模化した実験を行いました。
  • オオミジンコを薬品または汚染物質に規定の時間曝露し、藻類(クロレラまたはクラミドモナス)の懸濁液を用意し、CASYで濃度を測定しました。
  • その後液量が一定の藻類懸濁液が入ったウェルプレートにオオミジンコを映し、摂食期間(通常1~2時間)を設けたのちオオミジンコを取り除いて各ウェルの藻類濃度を測定しました。
  • 藻類が消費された量または摂食率は、各ウェルの藻類濃度の違いにより算出しました。(図1.)

結果

図2.異なる日齢のオオミジンコを金属ストレス下に24時間曝露し、藻類消費量に与える影響を評価し、摂食率を求めた。データは平均標準偏差(n=5)。※ 金属に曝露した群非曝露のコントロール群との比較で統計的に重大な影響が観察された。それぞれの日齢グループで実施(ANOVA, p<0.05)。 オオミジンコの日齢はそれぞれ 7日(D7)、 17日(D17))、27日(D27)

前述のように手法を標準化した後、金属が摂餌量に与える影響を分析しました(図2)。
コントロール (0) では、オオミジンコの摂餌量は明らかに日齢と相関していることがわかります。
さまざまな金属(Cu (0.05 mg/l), Ni (8 mg/l), Cd (0.1 mg/l))に 24 時間暴露した後、摂餌量は著しく低下しました。
24 時間の金属曝露に対するオオミジンコの反応は日齢によって異なり(D7, D17, D27)、日齢の大きい個体はより大きな変化を示しました。

 

まとめ

摂餌量は枝角類のエネルギー配分を推定するための重要なパラメータであり、この試験方法は毒性学的研究に貢献する可能性があります。
本研究では、オオミジンコの急性毒性および藻類摂食量測定のために最適化された小型の試験システムを開発しました。
その結果、マルチウェルを用いたオオミジンコの毒性試験が実現可能性であることを確認できました。従来のアッセイよりも時間と材料が少なくて済み、単一動物レベルでの表現型の特徴づけが可能です。
CASYセルカウンターを用いることで、生態毒性学的なアプリケーションにおいて高速かつ高感度に、シンプルでラベルフリーな測定が可能です。

著者:Prof. Dr. Konstantinos Grintzalis
School of Biotechnology, Dublin City University, Dublin, Ireland
School of Biosciences, University of Birmingham, Birmingham, United Kingdom

 

引用:

1. Grintzalis K, Dai W, Panagiotidis K, Belavgeni A, Viant MR.
Miniaturising acute toxicity and feeding rate measurements in
Daphnia magna. Ecotoxicol Environ Saf. 2017, 139:352-357.
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.02.002

 

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