جهاز ميكروفلويديك لدراسة سلالات متميزة متعددة
Summary
نقدم طريقة بسيطة لإنتاج أجهزة ميكروفلويديك قادرة على تطبيق شروط دينامية مماثلة لسلالات متميزة متعددة، دون الحاجة إلى غرفة نظيفة أو الطباعة الحجرية الناعمة.
Abstract
دراسة استجابات الخلية إلى التغيرات البيئية يفرض تحديات تجريبية كثيرة: الخلايا تحتاج إلى تصوير تحت الظروف المتغيرة، وغالبا بطريقة نسبية. وتستخدم بشكل روتيني لوحات Multiwell لمقارنة سلالات مختلفة أو خطوط الخلايا، ولكن تسمح سيطرة محدودة على ديناميات البيئة. أجهزة ميكروفلويديك، من ناحية أخرى، تسمح التحكم الديناميكي رائعة على الظروف المحيطة بها، ولكنه يمثل تحديا لصورة وتميز أكثر من سلالات قليلة فيها. نحن هنا وصف الأسلوب بسهولة وبسرعة تصنيع جهاز ميكروفلويديك قادرة على تطبيق الظروف المتغيرة بشكل حيوي إلى عدة سلالات الخميرة متميزة في قناة واحدة. تم تصميم الجهاز وتصنيعها من قبل وسائل بسيطة دون الحاجة إلى الطباعة الحجرية الناعمة. وتتكون من قناة تدفق على شكل Y تعلق على الطبقة الثانية إيواء microwells. توضع في microwells سلالات منفصلة، وتصويرها في ظل الظروف الدقيقة الحيوية نفسها. نحن التجريبيnstrate استخدام الجهاز لقياس ردود توطين البروتين لنبضات من التغييرات في المغذيات سلالات الخميرة مختلفة.
Introduction
رد فعل الخلايا باستمرار مع البيئة المتغيرة بشكل حيوي، عن طريق تغيير عملية الأيض لديهم، لمحة النسخي والوظائف الخلوية. لدراسة هذه الظواهر، وهناك حاجة إلى تحديد الطرق التي يمكن أن مثل هذه التغييرات. نوع واحد من قراءات لهذه الاستجابات هو التغيير في توطين عوامل الإجهاد ذات الصلة في النسخ استجابة للضغوط الغذائية.
وقد استخدمت أجهزة ميكروفلويديك 1 إلى التلاعب حيوي الظروف البيئية إلى الخلايا 2-4. ما يقدمونه العديد من المزايا للتصوير الخلايا الحية: يمكن للبيئة من الخلايا تسيطر على وجه التحديد وبشكل حيوي تغيير؛ الخلايا يمكن أن تكون حية المصورة في جميع الأوقات، بما في ذلك خلال التلاعب في الظروف الخارجية، وهناك حاجة كميات ضئيلة كاشف. تصميم بسيط جدا لجهاز ميكروفلويديك، مما يسمح للاختلاف بين اثنين من الظروف، هو جهاز على شكل Y 2. نستخدم عادة على شكل Y الأجهزة ميكروفلويديك التي تسمحتطبيق التغيرات الدينامية إلى خلايا في القناة. نستخدم هذا الجهاز لمتابعة التغيرات توطين عوامل الإجهاد ذات الصلة الموسومة fluorescently النسخ في خلايا الخميرة. ونحن نتابع هذه التغييرات في إطار الظروف المتغيرة في مجال التغذية. على سبيل المثال، يمكننا توفير نبضة (أو سلسلة من النبضات) من الجلوكوز التي تحتوي على المتوسط في غضون فترة لا الجلوكوز المتوسطة، في القرار ألف الزمنية ناعم جدا. في كثير من الأحيان في مثل هذه التجارب، هو واحد المهتمين في مقارنة ردود سلالات مختلفة من الخلايا (على سبيل المثال، المسوخ مختلفة، أو العزلات البرية مختلفة). يقتصر قناة Y على شكل لسلالة واحدة في كل قناة – إذا تم استخدام أكثر من سلالة واحدة، وليس هناك طريقة بسيطة للتمييز بين السلالات. للتغلب على هذه، يمكن استخدام قنوات مختلفة. إذا كنا نريد تطبيق نفس الشروط على ديناميات سلالات متعددة، نود أن تجمع بين مفهوم Y-القناة مع قنوات متعددة. هناك نوعان من التحديات في تنفيذ هذا الحل: يمكن أن يكون من الصعب تطبيق رانه نفس الظروف في نفس الوقت لجميع القنوات، وليس هناك وجود قيود هندسية لعدد من القنوات Y-التي يمكن تركيبها في جهاز واحد. لذلك كنا نبحث عن وسيلة لعرض عدة سلالات في قناة واحدة تحت ظروف ديناميكية.
نحن هنا وصف جهاز ثنائي الطبقات ميكروفلويديك المعدة للسلالات متعددة التصوير في قناة واحدة في ظل الظروف الديناميكية نفسها. الطبقة السفلية تتكون من PDMS رقيقة مع صف من الثقوب. يتم إرفاق هذه الطبقة إلى ساترة الزجاج خلق الآبار التي سنقوم في وضع مختلف السلالات، والتمسك لهم كونكانافالين A على الزجاج. الطبقة الثانية عبارة عن جهاز على شكل Y ميكروفلويديك التي تم إنشاؤها باستخدام أسلوب لاصق شفاف 5. بعد وضع سلالات في الآبار يتم محاذاة بسرعة الطبقة الثانية والتي تعلق على أول واحد، وخلق قناة واحدة مع العديد من الآبار التي تحتوي على سلالات مختلفة. هذا الجهاز يسمح النهائي بعد عدة سلالات في قناة واحدة، حيث كلتتعرض سلالات لنفس الشروط في نفس الوقت بالضبط. ويمكن أن يتم تصميم عملية الإنتاج برمتها وعلى الفوق، وذلك باستخدام وسائل بسيطة، مع عدم وجود الطباعة الحجرية الناعمة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الورقة نقدم طريقة بسيطة لإنشاء الفوق جهاز ميكروفلويديك تسمح التالية عدة سلالات الخميرة في وقت واحد في ظل ظروف دينامية. بعد عدة سلالات في قناة واحدة يوفر أداة موثوقة لمقارنة ديناميكية ردود خلية واحدة في سلالات متعددة. ميزة واحدة من نهجنا هو القدرة على افتعال ال…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم YG من قبل البنك الإسلامي للتنمية من الزمالة. IN هو زميل ألون وزميل كلية من J ادمون. الصفرا مركز المعلوماتية الحيوية في جامعة تل أبيب . وأيد هذا البحث من قبل قوى الأمن الداخلي منحة 1499/10.
Materials
| Reagent/Equipment | Company | Catalogue number |
| PDMS- SYLGARD 184 | Dow Corning USA | |
| Vacuum desiccator | Nalgene | 5310-0250 |
| Biopsy punchers | Ted Pella Inc. | Harris Uni-Core 15076 (2 mm), 15074 (1.2 mm) |
| Syringe pumps | Chemyx | Fusion 200 |
| Corona treater | Electro-technic products | BD-20 |
| Tygon tubing | Tygon | S-54-HL |
| Concanavalin-A | Sigma | C7275 |
| Scotch tape | 3M Scotch | Transparent Tape 1/2″ |
Referências
- Dertinger, S. K., Jiang, X., Li, Z., Murthy, V. N., Whitesides, G. M. Gradients of substrate-bound laminin orient axonal specification of neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 12542-12547 (2002).
- Hersen, P., McClean, M. N., Mahadevan, L., Ramanathan, S. Signal processing by the HOG MAP kinase pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 7165-7170 (2008).
- Paliwal, S. MAPK-mediated bimodal gene expression and adaptive gradient sensing in yeast. Nature. 446, 46-51 (2007).
- Bennett, M. R., Hasty, J. Microfluidic devices for measuring gene network dynamics in single cells. Nat. Rev. Genet. 10, 628-638 (2009).
- Shrirao, A. B., Perez-Castillejos, R. Simple Fabrication of Microfluidic Devices by Replicating Scotch-tape Masters. Chips & Tips. , (2010).
- Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system. Lab Chip. 6, 1548-1549 (2006).
- Gerber, D., Maerkl, S. J., Quake, S. R. An in vitro microfluidic approach to generating protein-interaction networks. Nat. Methods. 6, 71-74 (2009).
