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Le nematode Caenorhabditis elegans è un organismo modello versatile per la ricerca biomedica causa della sua conservazione dei geni correlati alla malattia e percorsi così come la sua facilità di coltivazione. Diversi C. modelli di malattia elegans sono state riportate, comprese malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson (PD), che comporta la degenerazione dopaminergica (DA) neuroni 1. Entrambi i transgeni e prodotti chimici neurotossici sono stati utilizzati per indurre DA neurodegenerazione e conseguenti difetti di movimento a Worms, consentendo indagini sulla base della neurodegenerazione e schermi per i geni neuroprotettivi e composti 2,3.
Schermi in eucarioti inferiori come C. elegans forniscono un mezzo efficace ed economico per identificare i composti ed i geni che influenzano la segnalazione neuronali. Schermi tradizionali sono in genere eseguita manualmente e ha ottenuto mediante ispezione visiva, di conseguenza, essi sono ora-consUming e soggetto a errori umani. Inoltre, la maggior attenzione per l'analisi livello cellulare, ignorando locomozione, che è un parametro particolarmente importante per i disturbi del movimento.
Abbiamo sviluppato un sistema di screening microfluidica romanzo (Figura 1) che controlla e quantifica C. locomozione elegans 'utilizzando stimoli di campo elettrico all'interno di microcanali. Abbiamo dimostrato che un campo di corrente continua (DC) può indurre robustamente on-demand locomozione verso il catodo ("electrotaxis") 4. Inversione di polarità del campo fa sì che il verme di invertire rapidamente la sua direzione. Abbiamo anche dimostrato che i difetti nei neuroni sensoriali dopaminergici e altri alterano la risposta nuoto 5. Pertanto, anomalie nella segnalazione neuronali possono essere determinate utilizzando locomozione come read-out. La risposta movimento può essere quantificato con precisione utilizzando una serie di parametri quali la velocità di nuoto, corpo frequenza flessione e tempo di inversione.
4. Questi risultati ci hanno portato a progettare un nuovo dispositivo microfluidica per ordinare passivamente vermi per età e fenotipo 6.
Abbiamo anche testato la risposta dei vermi a impulsi DC e alternata (AC), campi elettrici di corrente. Campi DC pulsate di vari cicli di lavoro effettivamente electrotaxis generati sia in C. elegans e il suo cugino C. briggsae 7. In un altro esperimento, simmetriche campi AC con frequenze che vanno da 1 Hz a 3 KHz immobilizzate vermi all'interno del canale 8.
Realizzazione del campo elettrico in un ambiente microfluidica consente l'esecuzione rapida e automatizzata del test electrotaxis. Questo approccio promette di facilitare schermi genetiche e chimiche ad alto throughput per i fattoriche interessano la funzione neuronale e vitalità.