Electrotaxis microfluidos basados en On-Demand Análisis cuantitativo de<em> Caenorhabditis elegans</em> 'Locomotion
Summary
Un método de micro-electro-fluido semi-automático para inducir la locomoción en la demanda de<em> Caenorhabditis elegans</em> Se describe. Este método se basa en el fenómeno neurofisiológica de gusanos que responden a los campos eléctricos suaves ("electrotaxis") dentro de los canales de microfluidos. Microfluidos electrotaxis sirve como una técnica rápida, sensible, de bajo costo, y escalable para la detección de factores que afectan a la salud neuronal.
Abstract
Los nematodo Caenorhabditis elegans es un organismo modelo para la investigación biomédica versátil debido a su conservación de los genes y las vías relacionadas con la enfermedad, así como su facilidad de cultivo. Varios C. modelos de enfermedad elegans han sido reportados, incluyendo trastornos neurodegenerativos tales como la enfermedad de Parkinson (EP), que implica la degeneración de dopaminérgico (DA), las neuronas 1. Tanto los transgenes y los productos químicos neurotóxicos se han utilizado para inducir la neurodegeneración DA y defectos movimiento consiguientes en gusanos, lo que permite las investigaciones sobre la base de la neurodegeneración y las pantallas de los genes neuroprotectores y compuestos 2,3.
Pantallas en eucariotas inferiores como C. elegans proporcionan un medio eficiente y económico para identificar compuestos y genes que afectan a la señalización neuronal. Pantallas convencionales se realizan típicamente de forma manual y marcados por inspección visual y, en consecuencia, son el tiempo-contrasUming y propenso a errores humanos. Además, la mayoría se centran en el análisis de nivel celular, mientras que haciendo caso omiso de la locomoción, que es un parámetro especialmente importante para los trastornos del movimiento.
Hemos desarrollado un nuevo sistema de selección de microfluidos (Figura 1) que controla y cuantifica C. locomoción elegans 'utilizando estímulos de campo eléctrico en el interior de microcanales. Hemos demostrado que un campo de corriente continua (CC) puede inducir robustamente en-demanda locomoción hacia el cátodo ("electrotaxis") 4. Invertir la polaridad del campo hace que el tornillo sin fin de revertir rápidamente su dirección. También hemos demostrado que los defectos en las neuronas sensoriales y dopaminérgicas otra alteran la respuesta de natación 5. Por lo tanto, las anormalidades en la señalización neuronal se puede determinar utilizando la locomoción como una lectura de salida. La respuesta del movimiento se puede cuantificar con precisión mediante una serie de parámetros tales como la velocidad de natación, frecuencia de flexión cuerpo y el tiempo de reversión.
<p class = "jove_content"> Nuestro trabajo ha puesto de manifiesto que la respuesta electrotactic varía con la edad. Específicamente, los adultos jóvenes responden a un rango inferior de los campos eléctricos y se mueven más rápido en comparación con las larvas de 4. Estos hallazgos llevaron a diseñar un nuevo dispositivo de microfluidos para ordenar pasivamente gusanos por la edad y el fenotipo 6.También hemos puesto a prueba la respuesta de los gusanos a impulsos DC y alterna los campos eléctricos de corriente (AC). Campos de CC pulsada de diversos ciclos de trabajo efectivamente electrotaxis generados en tanto C. elegans y su primo C. briggsae 7. En otro experimento, los campos de CA simétricas con frecuencias que van desde 1 Hz a 3 KHz inmovilizados gusanos en el interior del canal 8.
Aplicación del campo eléctrico en un entorno microfluídico permite una ejecución rápida y automatizada del ensayo electrotaxis. Este enfoque promete para facilitar pantallas genéticas y químicas de alto rendimiento para los factoresque afecta a la función neuronal y la viabilidad.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aprovechando el fenómeno de comportamiento descrito por primera vez por Gabel y sus colegas y basándose en el trabajo de manipulación dielectroforética de Chuang et al 11,12, nuestro ensayo electrotaxis microfluidos basada en un método sencillo, robusto y sensible para investigar la actividad neuronal en los gusanos que utilizan el movimiento como una salida. El análisis de los parámetros de movimiento permite la comparación cuantitativa entre diferentes genotipos. La precisión de la fabricación de …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean agradecer a las Ciencias Naturales e Ingeniería del Consejo de Investigación de Canadá, Canadá Programa de Cátedras de Investigación, Institutos Canadienses de Investigación en Salud y Ontario Ministerio de Investigación e Innovación a través de su Programa de Premios investigadores temprana de apoyo financiero.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Acetone | CALEDON Labs | 1200-1-30 | |
| Methanol | CALEDON Labs | 6700-1-30 | |
| Isopropanol | CALEDON Labs | 8600-1-40 | |
| SU-8 | Microchem Corp. | Y131273 | SU-8 100 |
| SU-8 Developer | Microchem Corp. | Y020100 | |
| 92×16 mm Petri dish | Sarstedt | 82.1473.001 | |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | Contains elastomer base and curing agent | |
| Function generator | Tektronix Inc. | Model AFG3022B | |
| Amplifier | Trek Inc. | Model 2210-CE | |
| Syringe pump | Harvard Apparatus | 70-4506 | Model 11 ELITE |
| Hot plate | Fisher Scientific | 11675916Q | Model HP131725Q |
References
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