Elektrotaxis-Assay: Eine Methode zur Beobachtung der Fortbewegung bei C. elegans

- Ohne sensorische Reize verläuft die Bewegung von C. elegans im Allgemeinen vorwärts und wird durch Umkehrungen und Wendungen unterbrochen - zufällige Umorientierungsmanöver, die zu einer Richtungsänderung führen. C. elegans sind elektrorezeptiv. Das heißt, sie können elektrische Felder wahrnehmen. Wenn sie einem milden Gleichstrom oder Gleichstrom ausgesetzt sind, bewegen sich Würmer auf einem geraden, ununterbrochenen Weg in Richtung der negativen Elektrode oder Kathode, ein Verhalten, das als Elektrotaxis bezeichnet wird.

Um die Fortbewegung des Wurms genauer zu beobachten, setzen Sie das Tier in ein mikrofluidisches Gerät und legen Sie ein elektrisches Gleichfeld an. Kehrt man die Richtung des Feldes um, dreht sich der Wurm in die entgegengesetzte Richtung - in die Richtung der Kathode. Legen Sie Wechselstrom (AC) an, und die Schnecke stoppt. Die abwechselnde Richtungsänderung des Feldes überfordert das neuromotorische System des Wurms, was zu einer Ruhigstellung des Wurms führt. Legen Sie das Gleichstromfeld erneut an, und die Schnecke setzt ihre Vorwärtsbewegung in Richtung Kathode fort.

Im folgenden Beispielprotokoll sehen wir einen Aufbau, der einen Elektrotaxis-Assay in einem mikrofluidischen Gerät demonstriert.

- Beginnen Sie diesen Schritt, indem Sie den gerade zusammengebauten Mikrokanal auf einen xy-beweglichen Tisch eines Mikroskops stellen, an dem eine montierte Kamera an einen Monitor angeschlossen ist. Schließen Sie die Stromversorgung an die Elektroden des Mikrokanals an.

Nachdem Sie bestätigt haben, dass der Widerstand des Mikrokanals etwa 0,6 Megaohm beträgt, befestigen Sie das Ausgangsrohr des Mikrokanals an einer Einwegspritze. Tauchen Sie dann die Mündung des Einlassrohrs in eine Lösung von Nematoden, die in physiologischem M9-Puffer suspendiert sind. Üben Sie Unterdruck in der Spritze aus, um Flüssigkeit in den Kanal zu saugen.

Wenn sowohl die Einlass- als auch die Auslassschläuche gefüllt sind, trennen Sie die Spritze und manipulieren Sie den Durchfluss hydrostatisch, indem Sie die relative Höhe des Schlauchs so einstellen, dass eine Schnecke in der Mitte des Kanals platziert wird. Legen Sie dann beide Rohre flach auf gleicher Höhe hin. Um beim Wechseln von Wurmproben während eines Elektrotaxie-Experiments einen Nullfluss im Mikrokanal aufrechtzuerhalten, nehmen Sie nach dem Nivellieren der beiden Einlassrohre auf die gleiche Höhe kleine Anpassungen an der Höhe des Rohrs relativ zueinander vor, wenn noch Durchfluss vorhanden ist.

- Wenn wir uns jemals nicht sicher sind, ob die Strömung wirklich Null ist, können wir eine Umkehrung der Bewegung des Wurms herbeiführen, indem wir die Polarität des elektrischen Feldes ändern und dann die lineare Geschwindigkeit des Wurms auswerten, während er sich dreht.

- Stellen Sie nun das Netzteil auf die entsprechende Spannung ein. Aktivieren Sie das elektrische Signal und warten Sie eine Minute Vorbelichtung, damit sich der Wurm an das Feld gewöhnt hat, während dieser Zeit sollte sich der Wurm in Richtung Kathode bewegen. Wenn die Minute abgelaufen ist, beginnen Sie mit der Aufnahme.

Wenn das Experiment beendet ist, entfernen Sie alle Flüssigkeiten und Würmer aus dem Kanal. Spülen Sie die Kammer mit entionisiertem Wasser aus und lassen Sie das Gerät auf einer heißen Platte bei 125 Grad Celsius trocknen.