의 주문형 정량 분석을위한 미세 유체 기반 Electrotaxis<em> Caenorhabditis의 엘레</em> '로코
Summary
에 주문형 운동을 유도하는 반자동 마이크로 전기 유체 방법<em> Caenorhabditis의 엘레</em>이 설명되어 있습니다. 이 방법은 미세 유체 채널 내부에 약한 전기 필드 ( "electrotaxis")에 응답 벌레의 neurophysiologic 현상을 기반으로합니다. 미세 electrotaxis는 신경 세포 건강에 영향을 미치는 요인 화면으로 신속하고 민감한, 낮은 비용, 확장 성이 뛰어난 기술로 제공합니다.
Abstract
선충 Caenorhabditis의 elegans의 때문에 질병 관련 유전자와 경로뿐만 아니라 재배의 용이성 자사의 보존 생물 의학 연구를위한 다양한 모델 생물이다. 여러 C. 엘레 질병 모델은 같은 도파민 (DA) 뉴런 1의 변성을 포함 파킨슨 병 (PD)와 같은 퇴행성 신경 질환 등이보고되었다. 도입 유전자와 신경 독성 화학 물질을 모두 신경 변성 및 신경 유전자와 화합물을 2,3에 대한 화면의 기초로 조사를 허용, DA의 신경 퇴화 및 웜의 필연적 인 움직임 결함을 유도하는 데 사용되었습니다.
C. 같은 낮은 진핵 생물의 화면 엘레은 신경 신호에 영향을 미치는 화합물 유전자를 식별 할 수있는 효율적이고 경제적 인 방법을 제공합니다. 기존의 스크린은 일반적으로 수동으로 수행하고 육안 검사에 의해 채점, 결과적으로, 그들은 시간이 단점입니다uming과 인간의 오류가 발생하기 쉬운. 또한, 세포 수준 분석에 대부분의 초점은 운동을 무시하면서, 이는 운동 장애를위한 특히 중요한 매개 변수입니다.
우리는 C.를 제어하고 정량화 새로운 마이크로 유체 심사 시스템 (그림 1) 개발 elegans의 '운동은 마이크로 내부 전기장 자극을 사용하여. 우리는 직류 (DC) 필드가 견고 음극쪽으로 운동 ( "electrotaxis"4) 주문형 유도 할 수있는 것으로 나타났습니다. 필드의 극성을 반전하면 웜이 빠르게뿐만 아니라 방향을 반전됩니다. 우리는 또한 도파민과 다른 감각 뉴런에 결함이 수영 응답 5을 변경 것으로 나타났습니다. 따라서 신경 세포의 신호 전달에 이상이 읽기 아웃으로 운동을 사용하여 확인할 수 있습니다. 운동 반응은 정확히 같은 속도, 몸을 구부리는 주파수와 반전 시간을 수영과 같은 매개 변수의 범위를 사용하여 정량화 할 수있다.
<p class = "jove_content는"> 우리의 작품은 electrotactic 응답은 연령에 따라 달라집니다 것으로 나타났습니다. 특히, 젊은 성인은 전기 분야의 낮은 범위에 대응하고 유충 4에 비해 더 빠르게 이동합니다. 이러한 연구 결과는 우리가 수동적으로 연령과 표현형 (6)에 의해 벌레를 정렬하는 새로운 microfluidic 장치를 설계했다.우리는 또한 펄스 DC에 웜의 반응을 테스트하고 전류 (AC) 전기 분야를 교류했다. C. 둘 다에있는 다양한 듀티 사이클 펄스 DC 필드 효과적으로 생성 electrotaxis 엘레과 사촌 C. 7 briggsae. 또 다른 실험에서, 1 Hz에서에서 3 kHz의 주파수 범위 대칭 AC 필드는 8 채널 내부의 벌레를 고정.
미세 환경에서 전기장의 구현은 electrotaxis 분석의 신속하고 자동 실행을 할 수 있습니다. 이 방법은 요소에 대한 높은 처리량 유전 및 화학 화면을 촉진하기 위해 약속신경 세포의 기능과 생존에 영향을 미치는.
Protocol
Representative Results
Discussion
처음으로 추앙와 동료 11,12의 dielectrophoretic 조작 작업에 GABEL 및 동료와 건물에 의해 기술 된 행동 현상을 활용, 우리의 마이크로 유체 기반 electrotaxis 분석은 운동을 같이 사용하여 웜에 신경 활동을 조사하기 쉽고 강력하고 중요한 방법을 제공합니다 출력. 운동 매개 변수의 분석은 서로 다른 유전자형 사이의 정량적 인 비교를 할 수 있습니다. 함께 마이크로 제조 및 전기 분야의 응용 프?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 재정 지원에 대한 자신의 조기 연구원 상 프로그램을 통해 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구 협의회, 캐나다 연구 의자 프로그램, 건강 연구의 캐나다 연구소, 그리고 연구와 혁신의 온타리오 교육부 감사드립니다.
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 |
Riferimenti
- Kuwahara, T., Koyama, A., et al. Familial Parkinson mutant α-synuclein causes dopamine neuron dysfunction in transgenic Caenorhabditis elegans. J. Biol. Chem. 281 (1), 334-340 (2006).
- Kuwahara, T., Koyama, A., et al. A systematic RNAi screen reveals involvement of endocytic pathway in neuronal dysfunction in a-synuclein transgenic. 17 (19), 2997-3009 (2008).
- Su, L. J., Auluck, P. K., et al. Compounds from an unbiased chemical screen reverse both ER-to-Golgi trafficking defects and mitochondrial dysfunction in Parkinson’s disease models. Dis. Model Mech. 3 (3-4), 194-208 (2010).
- Rezai, P., Siddiqui, A., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. Electrotaxis of Caenorhabditis elegans in a microfluidic environment. Lab Chip. 10 (2), 220-226 (2010).
- Salam, S., Ansari, A., et al. A microfluidics set up to study neuronal degeneration and identification of neuroprotective compounds in C. elegans. , (2013).
- Rezai, P., Salam, S., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. Electrical sorting of Caenorhabditis elegans. Lab Chip. 12 (10), 1831-1840 (2012).
- Rezai, P., Salam, S., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. Effect of pulse direct current signals on electrotactic movement of nematodes Caenorhabditis elegans and Caenorhabditis briggsae. Biomicrofluidics. 5 (4), 044116 (2011).
- Rezai, P., Siddiqui, A., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. Behavior of Caenorhabditis elegans in alternating electric field and its application to their localization and control. Appl. Phys. Lett. 96 (15), 153702 (2010).
- van Ham, T. J., Thijssen, K. L., Breitling, R., Hofstra, R. M., Plasterk, R. H., Nollen, E. A. C. elegans model identifies genetic modifiers of alpha-synuclein inclusion formation during aging. PLoS Genet. 4, e1000027 (2008).
- Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetica. 77 (1), 71-94 (1974).
- Gabel, C. V., Gabel, H., Pavlichin, D., Kao, A., Clark, D. A., Samuel, A. D. Neural circuits mediate electrosensory behavior in Caenorhabditis elegans. J. Neurosci. 27 (28), 7586-7596 (2007).
- Chuang, H. -. S., Raizen, D. M., Lamb, A., Dabbish, N., Bau, H. H. Dielectrophoresis of Caenorhabditis elegans. Lab Chip. 11 (4), 599-604 (2011).
- Cronin, C. J., Mendel, J. E., Mukhtar, S., Kim, Y. -. M., Stirbl, R. C., Bruck, J., Sternberg, P. W. An automated system for measuring parameters of nematode sinusoidal movement. BMC Genet. 6, 5 (2005).
- Manière, X., Lebois, F., Matic, I., Ladoux, B., Meglio, J. -. M. D. i., Hersen, P. Running worms: C. elegans self-sorting by electrotaxis. PLoS One. 6 (2), e16637 (2011).
