Un semplice chip microfluidico per la crescita a lungo termine e l'imaging di Caenorhabditis elegans

Jyoti Dubey; Sudip Mondal; Sandhya P. Koushika

doi:10.3791/63136

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Articolo metodologico

Un semplice chip microfluidico per la crescita a lungo termine e l'imaging di Caenorhabditis elegans

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DOI:

10.3791/63136

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11 aprile 2022

Jyoti Dubey¹^,²^,³^,⁴ , Sudip Mondal¹^,⁵ , Sandhya P. Koushika²

¹National Centre for Biological Sciences, TIFR, ²Department of Biological Sciences, TIFR, ³InSTEM, ⁴Manipal Academy of Higher Education, ⁵Department of Mechanical Engineering, The University of Texas at Austin

In questo articolo

Sommario

Il protocollo descrive una semplice progettazione di chip microfluidici e una metodologia di microfabbricazione utilizzata per coltivare C. elegans in presenza di una fornitura continua di cibo fino a 36 ore. Il dispositivo di crescita e imaging consente inoltre l'imaging intermittente ad alta risoluzione a lungo termine dei processi cellulari e subcellulari durante lo sviluppo per diversi giorni.

Abstract

Caenorhabditis elegans (C. elegans) ha dimostrato di essere un valido sistema modello per lo studio dei processi biologici dello sviluppo e cellulare. La comprensione di questi processi biologici richiede spesso immagini a lungo termine e ripetute dello stesso animale. I lunghi tempi di recupero associati ai metodi di immobilizzazione convenzionali eseguiti su cuscinetti di agar hanno effetti dannosi sulla salute degli animali rendendo inappropriato visualizzare ripetutamente lo stesso animale per lunghi periodi di tempo. Questo articolo descrive la progettazione di chip microfluidici, il metodo di fabbricazione, il protocollo di coltura di C. elegans su chip e tre esempi di imaging a lungo termine per studiare i processi di sviluppo nei singoli animali. Il chip, fabbricato con polidimetilsilossano e legato su un vetro di copertura, immobilizza gli animali su un substrato di vetro utilizzando una membrana elastomerica che viene deviata usando azoto gassoso. L'immobilizzazione completa di C. elegans consente una solida imaging time-lapse di eventi cellulari e subcellulari in modo privo di anestesia. Una geometria del canale con un'ampia sezione trasversale consente all'animale di muoversi liberamente all'interno di due membrane di isolamento parzialmente sigillate che consentono la crescita nel canale con un continuo apporto di cibo. Utilizzando questo semplice chip, è possibile eseguire l'imaging di fenomeni di sviluppo come la crescita del processo neuronale, lo sviluppo vulvare e l'arborizzazione dendritica nei neuroni sensoriali PVD, mentre l'animale cresce all'interno del canale. Il chip di crescita e imaging a lungo termine funziona con una singola linea di pressione, senza valvole esterne, materiali di consumo fluidici economici e utilizza protocolli standard di gestione dei vermi che possono essere facilmente adattati da altri laboratori che utilizzano C. elegans.

Introduzione

Caenorhabditis elegans ha dimostrato di essere un potente organismo modello per studiare la biologia cellulare, l'invecchiamento, la biologia dello sviluppo e la neurobiologia. Vantaggi come il suo corpo trasparente, il breve ciclo di vita, la facilità di manutenzione, un numero definito di cellule, l'omologia con diversi geni umani e la genetica ben studiata hanno portato C. elegans a diventare un modello popolare sia per le scoperte di biologia fondamentale che per la ricerca applicata ^1,2. Comprendere i processi biologici e di sviluppo delle cellule dall'osservazione ripetuta a lungo termi....