남성 선 충 C. 머리 신경에 있는 페로몬에 대 한 응답에서 신경 활동의 이미징에 대 한 적응된 미세 후 각 칩을 사용 하 여
Summary
C. 선 충 수 컷의 효율적인 칼슘 이미징에 대 한 적응된 “후 각 칩”를 사용 하 여 여기에 설명 되어 있습니다. 글리세롤과 페로몬에 남성 노출의 연구도 표시 됩니다.
Abstract
칼슘 지표의 사용은 크게 신경 역학 및 규칙의 우리의 이해를 강화 했다. 완전히 매핑된 신 경계와 투명 한 해부학, 선 충 류 꼬마 선 충, 칼슘 표시기를 사용 하 여 실시간 신경 역학을 이해 하기 위한 이상적인 모델을 제공 합니다. 미세 기술 및 실험 설계와 함께, 자유로운 이동 및 덫을 놓은 동물 칼슘 이미징 연구가이 표시기를 사용 하 여 수행 됩니다. 그러나, Chronis 그 외 여러분에서 설명한 후 각 칩 등의 트랩 장치를 이용 하 여 대부분 이전 연구는 보다 적게 일반적인 남성은 둘 다 형태학 상으로 그리고 구조적으로 더 일반적인 자웅 동체에 사용 하기 위해 설계 된 장치 비슷하지. 적응된 후 각 칩 설계와 젊은 성인 동물을 사용 하 여 남성 신경 이미징에서 증가 효율성에 대 한 조작. 차례는 웜 포트 동물 회전 하 고 2D 영상에서 양측 쌍 개별 뉴런의 분리에 대 한 로드로 통합 되었다. 벌레는 자웅 동체 연구 이전에 설명 된 대로 odorant 미세 소자 내에서 제어 흐름에 노출 됩니다. 칼슘 과도 다음 ImageJ의 오픈 소스 소프트웨어를 사용 하 여 분석 된다. 여기에 설명 된 절차는 남성 기반 C. 선 충 의 증가 금액에 대 한 허용 해야 칼슘 이미징 연구, 섹스 관련 신경 신호 전달의 메커니즘에 대 한 우리의 이해를 심화.
Introduction
미세 장치 증가에 액세스할 정확 하 게 제어 환경의 점에서 동물, C. 선 충, 선 충 류 실험적 조작된1수와 같은. 이러한 연구는 행동 분석, 칼슘 이미징 연구, 또는 특정 고기, 실험 결과1,2,3,4,의 더 정확한 측정 결과 대 한도 검 진 5,6. 마이크로 소규모 액체 상태는 상세한 실험 시 약의 최소한의 금액을 이용 하는 동안 실행 될 수 있습니다 제공 합니다. 거기는 새로운 미세 장치 디자인의 지속적인 생산 다르며 각각의 사용, 자연 정현파 모션 C. 선 충 의 행동 분석 및 신경 영상 연구, 신경 이미징에 사용 되는 장치를 함정을 허용 하는 경기장에서 그리고 후 각 연구, 유전자에서 높은 처리량 phenotypic 분석 화면4,5,,67대 한 허용 하는 장치. 마스터 몰드의 제작, 다음 미세 장치는 건설 비용이-마스터의 재사용성을 제공-사용 하기 쉬운, 높은 처리량 연구를 통해 빠른 데이터 생성에 대 한 허용. 등입니다 (PDMS) 폴리머를 사용 하 여 장치의 제조 시간 이내 신제품의 창조에 대 한 수 있습니다.
칼슘 이미징 연구 대상 세포에 표현 된 유전자 인코딩된 칼슘 지표 (GECIs)를 사용 하 여 실시간으로8,9,,1011에 그 세포의 신경 역학 측정. C. 선 충 의 투명 한 자연 동물에이 단백질의 형광 레벨의 기록에 대 한 수 있습니다. GECIs 녹색 형광 단백질 (GFP)을 의존 하는 전통적으로,-하지만 더 최근의 연구 더 나은 신호 대 잡음 비율 및 레드 이동 여기 프로필 있도록 이러한 센서 적응 센서 GFP Calmodulin M13 펩 티 드 (GCaMP)를 기반으로. GCaMP3의 개발에 따라 단백질이 규격 다양, GCaMP6s 및 GCaMP6f 같은 센서를 포함 하 여 (느린 빠르고 형광 오프 비율, 각각), RFP Calmodulin M13 펩 티 드 (RCaMP), 뿐만 아니라 빨간색 이동 있다 활성화 프로필입니다. C. 선 충 세포 관련 유전자 발기인 시퀀스와 이러한 GECIs 조합의 관심사, 특히 감각 신경12,13,,1415 의 세포를 타겟팅 할 수 있습니다. , 16.
미세 연구에 선 충 C. 사용의 용이성 명백한 동안, 거의 모든 연구는 광고에 나온 것에 집중 했다. 남성만 0.01-0.02에 대 한 회계에 불구 하 고 야생 형식 인구의 %, 귀중 한 발견 그들의 특성에서 발생할 수 있습니다. 자웅 동체 신경 시스템의 물리적 텀 수십 년17완벽 하 게 매핑 되었습니다, 반면 남성 텀 동물18의 머리 지역에서 특히 불완전, 남아 있습니다. 칼슘 이미징 남성에서의 사용은 남성 신 경계와 두 남녀 사이 발생 하는 차이 대 한 이해를 생성 하는 데 도움이 됩니다. 선 충 C. 성인 남성의 더 작은 크기는 큰 광고에 나온 것을 위한 전통적인 후 각 장치의 로드 포트에 효과적이 고 신뢰할 수 있는 트래핑 방지할 수 있습니다. 이 해결 하기 위해 Chronis 후 각 칩19 의 수정된 된 버전 좁은 로드 포트, 낮은 채널 높이, 개발 되었다 고 웜 로드 포트 (이 동물 회전), 양자 왼쪽/오른쪽의 시각화에 대 한 허용에 신경 쌍입니다. 이 디자인 허용: 젊은 성인 남성 (1) 효과적인 트랩핑, 양자 쌍된 뉴런의 두 멤버와 남성 뉴런에서 신경 활동의 정확한 영상 (3)의 시각화에 대 한 동물의 보다 안정적인 방향 (2).
점점, 연구 선 충 C. 남성 ascarosides (ascr), 또는 선 충 류 페로몬20,,2122,23의 다양 한 광고에 나온 것 보다 다르게 응답 표시 ,24. 따라서, 신경 역학과 남성 텀 내 표현에 대 한 이해를 개발 훨씬 더 관련 되고있다. 남성 선 충 C. 포함 자웅 동체25,26에 없음 87 섹스 관련 신경으로에 텀을 변경-아직 불확 실한 방법. 이러한 독특한 신경 역학 이미지를 수 있는 더 나은 섹스 관련 응답 및 신경 표현 이해 하 고 우리 수 있습니다.
이 프로토콜은 남성 C. 선 충 의 신경 영상에 대 한 남성 적응 후 각 칩의 사용을 설명 합니다 chemosensation. 재 1 M 글리세롤 남성, 이전 일치에 자웅 동체에 안정적으로 응답 nociceptive 신경 연구27. Ascarosides에 노출은 변수 동물 동물에서 시험 될 동물의 많은 수를 요구 하는 응답을 유도 수 있습니다. 남성 전용 CEM 뉴런의 응답 이전 표시 되었습니다, 전기 생리학 및 칼슘 이미징 연구를 통해 변함없이 ascaroside #323응답.
Protocol
Representative Results
Discussion
남성 적응 후 각 칩 좁은 로드 포트 방향 제어 및 남성 C. 선 충의 효율적인 트래핑 수 있는 회전을 채택 하고있다. Z-스태킹에 대 한 필요 없이 신경 양자 쌍의 왼쪽 및 오른쪽 회원의 시각화에 대 한 수 있습니다. 이 곡선 벌레에 시간의 수직 100% 떨어져 방향을 하나의 양자 쌍 재 (그림 2D-E)29,30같은 형광 표시와 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 마누엘 짐머 남성;와 사용을 위해 적응 시켰다 초기 디자인 파일 제공 하는 것을 감사 하 고 싶습니다. 합성 및 ascr #3;의 공급에 대 한 프랭크 슈뢰더 로스 Lagoy 통찰력 및 영상 및 분석; 그리고 크리스토퍼 낙하산, 함께 마스터 제작 및,로 라 Aurilio이이 원고 검토에 기여. 이 작품에 대 한 자금 국립 보건원 그랜트 1R01DC016058-01 (제), 국립 과학 재단 부여 CBET 1605679 (D.R.A.), 및 버로우즈 Wellcome 경력 수상 과학 인터페이스 (D.R.A.)에서 제공 했다.
Materials
| Silicon Wafer | University Wafer | 452 | |
| SU-8 2035 | MicroChem | Y111070-0500L1GL | |
| Developer | MicroChem | Y020100-4000L1PE | |
| Wafer Mask | Cad/Art Services | – | Custom order. Printed at 25,000 dpi. |
| Sylgard-184 | Ellsworth Adhesives | 184 SIL ELAST KIT 0.5KG | |
| 1.0 mm Dermal Punches | Acuderm Inc. | P150 | |
| Soft Tubing | Cole-Palmer | EW-06419-01 | |
| Hard Tubing | IDEX Health & Science | 1622 | |
| Pins | New England Small Tube | NE-1027-12 | |
| Blocking Pins | New England Small Tube | 0.415/0.425" OD x .500 Long | Batch PB07027 |
| 3 mL syringes | BD | 309657 | |
| 30 mL syringes | Vitality Medical | 302832 | Used as buffer reservoirs. |
| Stainless Steel Blunt Needle 23 Gauge, Polyprolylene Luer | Component Supply Company | NE-231PL-50 | |
| Stopcocks with Luer connections; 3-way; male lock; 5 flow pattern; non-sterile | Cole-Palmer | EW-30600-07 | |
| Fisherfinest Premium Cover Glass | Fisher Scientific | 12-548-5M | |
| Mercator Control System LF-5 Plasma System | Mercator | LF-5 | |
| Scotch Tape | Scotch | BSN43575 | |
| Series 20 Chamber | Warner Instruments | P-2 | |
| Vacuum Desicator | Bel-Art Scienceware | 420250000 | 24 cm inner diameter. |
| Weigh Boats | Cole-Palmer | EW-01017-27 | |
| Classic Plus Balance | Mettler Toledo | PB1501-S/FACT | |
| Glass Pasteur Pipettes | Cole-Palmer | EW-25554-06 | |
| Transfer pipettes | Genesee Scientific | 30-202 | |
| Oven | Sheldon Manufacturing Inc | 9120993 | Model Number: 1500E. |
| 60 mm, non-vented, sharp edge Petri dishes | TriTech Research | T3308 | |
| Zeiss Axio Observer.A1 | Zeiss | – | |
| Hammamatsu Orca Flash 4.0 Digital CMOS | Hammamatsu | C11440-22CU | |
| Blue Fluorescent Light | Lumencor | SOLA SM6-LCR-SA | 24-30V/7.9A DC. |
| Illumination Adaptor | Zeiss | 423302-0000 | |
| Series 1 and 2 Miniature Inert PTFE Isolation Valve | Parker | 001-0017-900 | 3-way valve for controlling flow. |
| ValveLink8.2® | AutoMate Scientific | 01-18 | Flow Switch Controller |
| Micro Manager | Micro-Manager | – | Free software, can be downloaded at: https://www.micro-manager.org/wiki/Download_Micro-Manager_Latest_Release |
| ImageJ | ImageJ | – | Free software, can be downloaded at: https://imagej.nih.gov/ij/download.html |
| Agar, Bacteriological Grade | Apex | 9012-36-6 | |
| Peptone | Apex | 20-260 | |
| CaCl2 | VWR | BDH0224-1KG | |
| MgSO4 | Sigma-Aldrich | 230391-1kg | |
| Cholesterol | Alfa Aesar | A11470 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 270741-4L | |
| Tetramisole | Sigma-Aldrich | L9756-10(G) | Store at 4 °C. |
| Fluorescein | Sigma-Aldrich | FD2000S-250mg | Light Sensitive. Store in photoprotective vials. |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G6279-1L | |
| Ascaroside #3 | – | – | Synthesized in the Schroeder Lab (Cornell University). |
| NaCl | Genesee Scientific | 18-215 | |
| KH2PO4 | BDH | BDH9268.25 | |
| K2HPO4 | J.T. Baker | 3252-025 | |
| ASH GCaMP3 line | – | – | CX10979 (KyEx2865 [psra-6::GCAMP3 @ 100 ng/uL]). Developed in Bargmann lab. Provided from Albrecht Lab library. |
| CEM GCaMP6 line | – | – | JSR49 (FkEx98[ppkd-2::GCaMP::SL2::dsRED + pBX-1]; pha-1(e2123ts); him-5(e1490); lite-1(ce314)). Developed by Robyn Lints. Provided from Srinivasan Lab library. |
| E. coli (OP50) | Caenorhabditis Genetics Center | OP50 | |
| "Reservoir" | – | – | To create a Reservoir: A "30 mL syringe", is connected to a "Stopcock with Luer connections; 3-way; male lock; 5 flow pattern; non-sterile", which is connected to a "3 mL syringe" and a "Stainless Steel Blunt Needle 23 Gauge, Polyprolylene Luer". The "Stainless Steel Blunt Needle 23 Gauge, Polyprolylene Luer" is then inserted into "Soft Tubing" approximately 1/3 of the way down the needle. |
References
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