In dit artikel tonen we live beeldvorming van individuele wormen met een aangepaste microfluidic apparaat. In het apparaat, zijn meerdere wormen individueel beperkt om te scheiden van de kamers, waardoor multiplexed longitudinale toezicht van verschillende biologische processen.
In het laatste decennium, microfluidic technieken zijn toegepast om te bestuderen van kleine dieren, met inbegrip van de nematode Caenorhabditis elegans, en zijn nuttig als een handige levende imaging platform bieden mogelijkheden voor een nauwkeurige besturing van gebleken experimentele omstandigheden in real time. In dit artikel tonen we live beeldvorming van individuele wormen, WormSpa, een apparaat van de eerder uitgegeven aangepaste microfluidic in dienst. In het apparaat, zijn meerdere wormen individueel beperkt om te scheiden van de kamers, waardoor multiplexed longitudinale toezicht van verschillende biologische processen. Ter illustratie van het vermogen, wij aantonen van de principiële experimenten waarin wormen in het apparaat met pathogene bacteriën besmet waren, en de dynamiek van de expressie van genen van de immuunrespons en het leggen van eieren waren doorlopend gecontroleerd in individuele uitgevoerd dieren. Het eenvoudige ontwerp en de werking van dit apparaat maken het geschikt voor gebruikers geen ervaring heeft met microfluidic gebaseerde experimenten. Wij stellen voor dat deze aanpak nuttig voor veel onderzoekers ook geïnteresseerd in de lengterichting opmerkingen van biologische processen onder welomschreven voorwaarden zitten zal.
Wijzigingen in de omgevingscondities kunnen leiden tot activatie van genetische programma’s begeleid door inductie en onderdrukking van de expressie van specifieke genen1,2. Deze kinetische veranderingen kunnen variabele onder weefsels in dezelfde dieren en tussen verschillende dieren. Studies van dergelijke genetische programma’s pleit daarom voor methoden die verlenen nauwkeurige dynamische controle van milieuomstandigheden en longitudinale beeldvorming van individuele dieren.
In de afgelopen jaren zijn microfabricated fluidic apparaten gebruikt om het bestuderen van vele aspecten van respons en gedrag bij kleine dieren, zoals wormen, vliegen, water beren en meer3,4,5,6, 7. Toepassingen omvatten bijvoorbeeld, diepe fenotypering, optogenetic opnemen van neuronale activiteit in reactie op chemische stimuli en volgen van gedrag van de motor zoals motoriek en pompen8,9,10 , 11.
Microfluidic-gebaseerde benaderingen houden veel eigenschappen die op lange termijn longitudinale beeldvorming van antwoord op het milieu signalen, met inbegrip van nauwkeurige dynamische controle van het lokale communicatie, flexibel ontwerp waarmee onderhoud van kunnen profiteren individuele dieren in de afzonderlijke kwartalen en gunstige kenmerken voor imaging. Behoud van dieren in een microfluidic kamer voor een lange tijd met een minimale negatieve impact op hun mens goed is echter een uitdaging, waarvoor bijzondere aandacht in het ontwerp van het microfluidic-apparaat alsook bij de uitvoering van het experiment.
We laten hier zien dat het gebruik van WormSpa, een microfluidic apparaat voor longitudinale beeldvorming van Caenorhabditis elegans. 5 individuele wormen zijn beperkt in de kamers. Een constante lage stroom van vloeibare en bacteriële suspensie garandeert dat wormen zijn goed gevoed en voldoende actief goede gezondheid te behouden en te verlichten stress, en de structuur van de kamers laat wormen om eieren te leggen. De eenvoud van het ontwerp en de werking van WormSpa moeten onderzoekers zonder eerdere ervaring in microfluidics te nemen van dit apparaat in hun eigen onderzoeksplannen toestaan.
Microfluidic tools bieden veelvoudige voordeel halen uit het bestuderen van wormen. Beeldvorming in een PDMS biedt apparaat hogere grafische kwaliteit ten opzichte van een standaard NGM agarplaat. Meerdere afbeeldingen kunnen afkomstig zijn uit een enkele worm, in tegenstelling tot de traditionele methoden waarin dieren zijn geplukt uit de plaat en gemonteerd op een microscoopglaasje voor imaging. Daarnaast kan de communicatie waarin wormen zich bevinden worden gehouden, constante of gemoduleerde zoals gewenst, toelaat n…
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation via subsidies PHY-1205494 en MCB-1413134 (EL) en door de nationale onderzoek Stichting van Korea subsidie 2017R1D1A1B03035671 (KSL).
WormSpa | N/A | N/A | The CAD file for WormSpa is available from the Levine lab. |
Compound Microscope | Zeiss | AxioObserver Z1 | An inverted fluorescence microscope with a motorized stage |
Syringe Pump | New Era Pump Systems | NE-501 | |
Tubing | SCI Scientific Commodities Inc. | BB31695-PE/5 | 0.034” (0.86 mm) I.D. x 0.052” (1.32 mm) O.D |
Syringe Tip | CMLsupply | 901-20-050 | 20 Gauge x 1/2” blunt tip stainless steel canula |
Syringe Filter | PALL | 4650 | Acrodisc 32 mm Syringe Filter with 5 um Supor Membrane |
Syringe | Qosina | C3307 | 10 mL Male Luer Lock Syringe |
3 Way Valve | ColeParmer | FF-30600-23 | Large-bore 3-way, male-lock, stopcocks, 10/pack, Non-sterile |
Dowel Pin | McMaster-Carr | 90145A317 | 18-8 Stainless Steel Dowel Pins (1/32" Dia. x 1/2" Lg.) |
Low Binding Microcentrifuge Tube | Corning | CL S3206 | 0.65 mL low binding snap cap microcentrifuge tube |