במאמר זה נדגים הדמיה חיה של תולעים בודדים העסקת התקן מותאם אישית microfluidic. את ההתקן, תולעים מרובים נכלאים בנפרד כדי להפריד בין תאי, ומאפשר מעקב מרובבת האורך של תהליכים ביולוגיים שונים.
מאמר שיטה
במאמר זה נדגים הדמיה חיה של תולעים בודדים העסקת התקן מותאם אישית microfluidic. את ההתקן, תולעים מרובים נכלאים בנפרד כדי להפריד בין תאי, ומאפשר מעקב מרובבת האורך של תהליכים ביולוגיים שונים.
בעשור האחרון, microfluidic הוחלו ללמוד חיות קטנות, כולל את תולעים נימיות Caenorhabditis elegans, וטכניקות הוכיחו שימושי כמו פלטפורמה נוחה הדמיה חיה מתן יכולות לשליטה מדויקת של תנאים ניסיוני בזמן אמת. במאמר זה נדגים הדמיה חיה של תולעים בודדים העסקת WormSpa, מכשיר שפורסמו קודם לכן microfluidic מותאם אישית. את ההתקן, תולעים מרובים נכלאים בנפרד כדי להפריד בין תאי, ומאפשר מעקב מרובבת האורך של תהליכים ביולוגיים שונים. כדי להמחיש את היכולת, אנחנו ביצע ניסויים הוכחה של עקרון בו תולעים נדבקו את ההתקן עם חיידקים פתוגניים, וכל הדינמיקה של ביטוי גנים התגובה החיסונית ביצה הנחת נוטרו באופן רציף של הפרט בעלי חיים. פשוט העיצוב ואופן הפעולה של מכשיר זה הופכים אותו למתאים עבור משתמשים עם לא נסיון עם microfluidic מבוסס ניסויים. אנו מציעים כי גישה זו יהיה שימושי עבור חוקרים רבים מעוניינים תצפיות האורך של תהליכים ביולוגיים בתנאים מוגדרים היטב.
השינויים בתנאי הסביבה עלולה להוביל ההפעלה של תוכניות גנטי בליווי אינדוקציה ודיכוי של הביטוי של גנים ספציפיים1,2. שינויים אלה קינטי עשוי להיות משתנה בין הרקמות החיות באותה, בין בעלי חיים שונים. מחקרים של תוכניות כאלה גנטי ולכן קוראים שיטות לאפשר הדמיה האורך של חיות בודדות ומספקים שליטה מדויקת דינמיות של תנאים סביבתיים.
בשנים האחרונות, microfabricated פלואידים שימשו ללמוד היבטים רבים של התגובה וההתנהגות חיות קטנות, כולל תולעים, זבובים, דובוני מים עוד3,4,5,6, 7. יישומים לכלול, לדוגמה, phenotyping עמוק, optogenetic הקלטה של פעילות. עצבית בתגובה לגירויים כימיים, ומעקב אחר של התנהגויות מוטוריות כגון גפיים ו-8,שאיבה9,10 , 11.
גישות Microfluidic להחזיק נכסים רבים יכול להועיל ארוכת טווח אורכי הדמיה של תגובה לאותות סביבתיים, לרבות שליטה מדויקת דינמיות של microenvironment המקומי, עיצוב גמיש המאפשר קיום חיות בודדות רבעים נפרדים, וכן תכונות חיוביות עבור הדמיה. אולם, שמירה על בעלי חיים בתוך תא microfluidic במשך זמן רב עם השפעה שלילית מינימלית על בני שלהם היטב הוא אתגר, המחייב טיפול מסוים בעיצוב של המכשיר microfluidic, כמו גם ביצוע הניסוי.
כאן אנחנו מדגימים את השימוש WormSpa, מכשיר microfluidic עבור הדמיה האורך של Caenorhabditis elegans. 5 תולעים בודדים מרותק צ'יימברס. שוטף נמוכה של השעיה נוזלי ובקטריאליות ערבויות כי תולעים הם מוזן היטב ופעיל מספיק כדי לשמור על בריאות טובה, להקל על הלחץ, המבנה של התאים מאפשר תולעים להטיל ביצים. הפשטות של העיצוב ואופן הפעולה של WormSpa צריך לאפשר חוקרים ללא נסיון ב מיקרופלואידיקה לשלב התקן זה תוכניות מחקר משלהם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
להלן הפרוטוקול משתמשת WormSpa5, מכשיר microfluidic שתואר קודם לכן עבור הדמיה האורך של תולעים. פבריקציה נוספת של WormSpa (החל עם קבצי CAD שניתן להשיג מן המחברים על פי בקשה) היא פשוטה אך דורש מומחיות כלשהי. ברוב המקרים, פבריקציה נוספת יכול בקלות להיעשות באמצעות מתקן ליבה או באמצעות חברה מסחרית המספק שירותים כאלה. כאשר בדיית המכשיר, הקפד לציין הגובה של התכונות הם 50 מיקרומטר.
1. הגדרת הניסוי
2. הכנת הסביבה Microfluidic
הערה: במהלך הניסוי, מזרקים ארבעה מחוברים למכשיר microfluidic דרך צינורות מזרק, כמתואר באיור1. שלב זה מתאר את הכנת מזרקים אלה. אלא אם צוין אחרת, לשמור על הצינורות מזרק קצר ככל האפשר מבלי לבצע אותם מתוח.
3. להעמיס את חיידקים לתוך המכשיר Microfluidic
4. להעמיס את התולעים לתוך המכשיר Microfluidic
5. הגדרת פרוטוקול הדמיה
6. מארח בתגובה Pseudomonas זיהום
הערה: שלב זה הוא ספציפי ללמוד אינטראקציות פתוגן-פונדקאי. לחלופין, אחד יכולים להכין מאגר המכיל רמזים סביבתיים אחרים עניין (ביוטיים, והאביוטיים לחצים, סמים, איתות מולקולות, וכו ').
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גיל-מסונכרנות צעיר תולעים בוגרות (46 שעות פוסט L1 מעצר זחל 25 ° c)12 היו הכניסו את המכשיר, כמפורט בפרוטוקול. . התולעים היו בנפרד ממוקם ערוצים נפרדים, המאפשרים מדידה האורך של התגובה של בעלי החיים לגורם המחלה. כאשר הניסוי המוצלח, מרבית התולעים נשארים ערוצי שלהם משך זמן הניסוי. במקרה זה, תמונות של תולעים בודדים נלקחים פשוט על-ידי הצבת את הערוץ שלהם בדרך הדמיה, ולהימנע מהצורך לאתר באופן פעיל את החיה. איור 2 A מציג את התמונ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Microfluidic כלים מספקים יתרונות רבים בלימוד תולעים. התקן דימות in PDMS מציע איכות הדמיה גבוהה יותר לעומת צלחת אגר NGM סטנדרטי. ניתן לקחת תמונות מרובות של תולעת יחיד, לעומת שיטות מסורתיות שבו בעלי חיים הרים מהצלחת והוקמה בשקופית מיקרוסקופ עבור הדמיה. בנוסף, ניתן לשמור את microenvironment שבו שוכנים תולעים קבוע או מאופנן לפי הצורך, המתיר מדויק מיפוי בין ההרכב של הסביבה ואת התגובה של בעלי החיים.
כאן להדגים כיצד לבצע מדידה האורך של התגובה לארח זיהום חיידקי על ידי הדמיה התגובה של תולעים בודדים מרו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע באמצעות מענקים PHY-1205494 ו- MCB-1413134 (EL) ועל ידי 2017R1D1A1B03035671 המענק של קרן המחקר הלאומי של קוריאה (KSL).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| WormSpa | N/A N | /A | קובץ ה-CAD של WormSpa זמין במעבדת לוין. |
| מיקרוסקופ מורכב | Zeiss | AxioObserver Z1 | מיקרוסקופ פלואורסצנטי הפוך עם משאבת מזרק שלב ממונע |
| מערכות משאבות | עידן חדש NE-501 | ||
| צינורות | SCI Scientific Commodities Inc. | BB31695-PE/5 | 0.034 אינץ' (0.86 מ"מ) מזהה x 0.052 אינץ' (1.32 מ"מ) |
| קצה מזרק | CMLsupply | 901-20-050 | 20 מד x 1/2 אינץ' קצה קהה מסנן מזרק צינורית נירוסטה |
| PALL | 4650 | Acrodisc מסנן מזרק 32 מ"מ עם מזרק ממברנה 5 אום סופור | |
| Qosina | C3307 | 10 מ"ל מזרק מנעול לואר זכר שסתום | |
| תלת כיווני | ColeParmer | FF-30600-23 | בעל קדח גדול תלת כיווני, מנעול זכר, פקקים, 10/חבילה, |
| סיכת דיבל | McMaster-Carr | 90145A317 | 18-8 סיכות דיבל נירוסטה (1/32 אינץ' קוטר x 1/2 אינץ' Lg) |
| צינור מיקרוצנטריפוגה מחייב נמוך | קורנינג | CL S3206 | 0.65 מ"ל צינור מיקרוצנטריפוגה כובע מחייב נמוך |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה