CAENORHABDITIS ELEGANS

Caenorhabditis elegans ha sido propuesto como modelo animal para investigaciones moleculares, celulares y de numerosas enfermedades humanas. Más recientemente, C.elegans se ha implementado como herramienta para el descubrimiento de fármacos. Inicialmente, los ensayos de detección de compuestos eran complejos, poco escalables y requerían de mucho tiempo. Sin embargo, los avances recientes en plataformas de alto rendimiento en medio líquido, el procesamiento de imágenes y el desarrollo de software de análisis de datos lo han convertido en una opción viable para testeos masivos automatizados de drogas (HTS). En este sentido, el sistema WMicrotracker es una herramienta de gran utilidad para las investigaciones en nematodos, ya que permite realizar búsquedas rápidas y lecturas biológicas automatizadas.

Compatibilidad tecnológica:

Antihelmínticos

Antihelmíntico es el término utilizado para describir un fármaco utilizado para tratar infecciones de animales con gusanos parásitos. Esto incluye tanto gusanos planos, como por ejemplo trematodos y cestodos (tenia), como gusanos redondos (nematodos). Los parásitos asociados a enfermedades tropicales desatendidas (ETD) son de gran importancia en la medicina humana, así como también para la medicina veterinaria.
Aunque C.elegans es un animal de vida libre no parasitario, es utilizado como modelo para el estudio de antihelmínticos y nematicidas.

Testeo de compuestos químicos 

• Practical High-Throughput Method to Screen Compounds for Anthelmintic Activity against Caenorhabditis elegans. Taki AC et al. Molecules 2021. “HitFinder” library (Maybridge). HTS 384w. ONE

• Caenorhabditis Elegans Infrared-Based Motility Assay Identified New Hits For Nematicide Drug Development. Risi G et al. Vet Sci 2019. Pathogen Box library. HTS. ONE

• Caenorhabditis elegans as a valuable model for the study of anthelmintic pharmacodynamics and drug-drug interactions: The case of ivermectin and eprinomectin. Suarez G et al. Front Pharmacol 2022. ONE

• Comparison of electrophysiological and motility assays to study anthelmintic effects in Caenorhabditis elegans. Hahnel SR et al. Int J Parasitol Drugs Drug Resist 2021. Ivermectin, moxidectin, milbemycin oxime, levamisole.  ONE

• Increased sensitivity of an infrared motility assay for nematicide discovery. Vairoletti F et al. Micropub biol 2021. Wact11. L1 stage. ONE

Uso de Compuestos Naturales 

• Antibacterial, Antifungal, Antiviral, And Anthelmintic Activities Of Medicinal Plants Of Nepal Selected Based On Ethnobotanical Evidence. Joshi B et al. Evid Based Complement Alternat Med 2020. Plant extract screening, A. tomentosa, B. albiflora, K. pinnata, and D. integrifolia. ONE

• Active Principles Of Tetradenia Riparia. IV. Anthelmintic Activity Of 8(14),15-Sandaracopimaradiene-7α,18-Diol. Van Puyvelde L et al. J Ethnopharmacol 2018. bioassay-guided fractionation. ONE

• Bioassay-Guided Isolation of Anthelmintic Components from Semen pharbitidis, and the Mechanism of Action of Pharbitin. Liu M et al. Int J Mol Sci 2022. Bioassay-guided purification. ONE

Modelos de Neurodegeneración

Caenorhabditis elegans es un modelo biológico atractivo en diversos campos de investigación. Una de las ventajas de C. elegans es que es factible generar modelos «humanizados» de enfermedades. A pesar de no ser un organismo evolutivamente complejo, hay un número significativo de proteínas conservadas entre C. elegans y humanos. Se ha estimado que alrededor del 42 % de los genes de enfermedades humanas tienen un ortólogo en el genoma de C. elegans, inclusive aquellos genes que se asocian con la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la distrofia muscular y muchos otros trastornos.
Los modelos neurodegenerativos generalmente se basan en la expresión transgénica de genes asociados a enfermedades humanas. C.elegans es un excelente modelo para estudiar estas enfermedades en el contexto de un organismo completo, siendo compatible con ensayos masivos de alto rendimiento para el descubrimiento rápido y económico de fármacos. WMicrotracker ONE y ARENA permiten el estudio de enfermedades neurodegenerativas humanas utilizando ‘gusanos humanizados’, lo que posibilita la búsqueda de fármacos a través del análisis de diferencias de comportamiento.

Toxicidad de alfa-Sinucleina

La acumulación de agregados de proteínas es una característica importante de los trastornos neurodegenerativos progresivos, como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer. Los modelos transgénicos de Caenorhabditis elegans que expresan la proteína sináptica humana α-Sinucleína en el músculo de la pared corporal, presentan agregados de proteínas (cuerpos de inclusión) que repercuten en las vías genéticas similar a la patología en humanos.

• Foldamers Reveal And Validate Novel Therapeutic Targets Associated With Toxic Α-Synuclein Self-Assembly. Ahmed J et al. Nature 2022. Parkinson, a-synuclein, NL5901, ARENA

• A 2D Fragment-Assisted Protein Mimetic Approach to Rescue α-Synuclein Aggregation Mediated Early and Post-Disease Parkinson’s Phenotypes. Stillman NH et al. bioRxiv 2022. Parkinson, a-synuclein, NL5901, UA196, ARENA

• Genetic Background Modifies Phenotypic And Transcriptional Responses In A C.Elegans Model Of Α-Synuclein Toxicity. Wang YA et al. BMC Genomics 2019. a-synuclein, ONE

Agregación de la proteína Tau

Tau es una proteína asociada a microtúbulos específica de neuronas que regula la estabilidad de los microtúbulos, que es fundamental para el crecimiento axonal y la plasticidad sináptica. En una condición patológica, tau se disocia de los microtúbulos y forma agregados insolubles llamados ovillos neurofibrilares (NFT).

• ARENA-Based Activity Profiling Of Tau And TDP-43 Transgenic C.Elegans. Currey HN et al. MicroPubl Biol 2020. ARENA

• A Novel Microtubule-Binding Drug Attenuates And Reverses Protein Aggregation In Animal Models Of Alzheimer’s Disease. Kakraba S et al. Front Mol Neurosci 2019. CL4176, ONE

Desorden MJD

La enfermedad de Machado–Joseph (MJD), también conocida como ataxia espinocerebelosa tipo 3 (SCA3), es un trastorno incurable, ampliamente considerado como la forma más común de ataxia espinocerebelosa en el mundo.

• Small Molecule Rescue of ATXN3 Toxicity in C. elegans via TFEB/HLH-30. Fardghassemi Y et al. Neurotherapeutics 2021. MAH240, ATXN3-CAG89 strain. Drug libraries: Sigma LOPAC library, MicroSource Discovery library, Biomol Natural Products library, Prestwick Chemical library. HTS. ONE

• Overexpression Of FKH-2/FOXG1 Is Neuroprotective In A C. Elegans Model Of Machado-Joseph Disease. Fardghassemi Y & Parker A. Exp Neurol 2021. ATXN3-CAG89 RNAi screening. ONE

ELA

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es un trastorno neurodegenerativo debilitante en el que la unión neuromuscular se degenera progresivamente, lo que provoca dificultades de movimiento, parálisis y, finalmente, la muerte.

• The Novel Small Molecule TRVA242 Stabilizes Neuromuscular Junction Defects In Multiple Animal Models Of Amyotrophic Lateral Sclerosis. Bose P et al. Neurotherapeutics 2019. TDP-43. HTS. ONE

Toxicología

El comportamiento animal depende de procesos integrados a nivel subcelular, celular y del organismo, resultando susceptible a cambios en presencia de una gran variedad de compuestos químicos. El comportamiento locomotor (movimiento) del pequeño nematodo de vida libre C.elegans ha resultado de utilidad para evaluaciones de toxicidad. Podemos encontrar literatura al respecto en el campo de la Ecología, Farmacología, Nanotecnología, Agroquímica, desarrollo de fármacos y muchos otros.
Los testeos de toxicidad son fácilmente implementados utilizando nuestro sistema WMicrotracker.

Toxicología en el desarrollo [método wDAT]

• C.elegans Development and Activity Test detects mammalian developmental neurotoxins. Hunt PR et al. Food Chem Toxicol 2018. HgOAc, wDAT: 12w continuous monitoring dev tox. ONE 
• Assessment of the effects of organic vs. inorganic arsenic and mercury in Caenorhabditis elegans. Camacho J. Curr Res Tox 2022. wDAT. ONE

• Contrasting dose response relationships of neuroactive antidepressants on the behavior of C. elegans. Van der Most MA. Ecotoxicol Environ Saf 2023. wDAT. ONE.

Testeo toxicológico en adultos

• Detoxification mechanisms of nickel sulfate in nematode Caenorhabditis elegans. Bowen T et al. Chemosphere 2020. NiSO4. ONE

• Reliable Screening of Dye Phototoxicity by Using a Caenorhabditis elegans Fast Bioassay. Bianchi JI et al. PLoS One 2015. Rose Bengal. ONE

Antioxidantes

El nematodo Caenorhabditis elegans es reconocido por su contribución al estudio de diversos procesos biológicos. Las especies reactivas de oxígeno (ROS) desempeñan un papel complejo en este organismo, incluyendo su participación en la señalización y la regulación epigenética de la expresión génica. Sin embargo, niveles excesivos de ROS pueden ser dañinos para las células y conducir al estrés oxidativo, que es un factor importante en el desarrollo de numerosas enfermedades humanas, como la diabetes, la aterosclerosis, el cáncer y el envejecimiento. En consecuencia, el desarrollo de compuestos que puedan reducir el estrés oxidativo tiene un gran potencial para aplicaciones médicas. El descubrimiento de nuevos antioxidantes es de gran interés tanto para la industria farmacéutica como para la alimentaria.

WMicrotracker es un sistema de medición automatizado con el cual se pueden evaluar las respuestas al estrés. Permite a los investigadores realizar ensayos utilizando diversos tipos de estrés oxidativo como: peróxido de hidrógeno, paraquat, juglona y arsenito de sodio.

• Bioprospecting the Solar Panel Microbiome: High-Throughput Screening for Antioxidant Bacteria in a Caenorhabditis elegans Model. Kristie Tanner et al. Frontiers in Microbiology 2019. Hydrogen peroxide assay. ONE.
• Evaluation of WMircrotracker for assessing C.elegans stress responses. Master Thesis, University of Oslo 2016. Paraquat survival assay. ONE.

• Synthesis of 5-[(1H-indol-3-yl)methyl]-1,3,4-oxadiazole-2(3H)-thiones and their protective activity against oxidative stress. Monika Iškauskienė et al. Arch Pharm 2021. Juglone assay. ONE.

• End-of-life targeted degradation of DAF-2 insulin/IGF-1 receptor promotes longevity free from growth-related pathologies. Richard Venz et al. eLife 2021. Arsenite assay. ONE.

Comparación del empleo de la Tecnología: