Met behulp van microfluïdische apparaten te meten Levensduur en Cellulaire Phenotypes in Single Budding gistcellen

Summary

Dit artikel een protocol geoptimaliseerd voor het vervaardigen van microfluïdische chips en de opstelling van microfluïdische experimenten om de levensduur en cellulaire fenotypen van afzonderlijke gistcellen te meten.

Abstract

Budding yeast Saccharomyces cerevisiae is an important model organism in aging research. Genetic studies have revealed many genes with conserved effects on the lifespan across species. However, the molecular causes of aging and death remain elusive. To gain a systematic understanding of the molecular mechanisms underlying yeast aging, we need high-throughput methods to measure lifespan and to quantify various cellular and molecular phenotypes in single cells. Previously, we developed microfluidic devices to track budding yeast mother cells throughout their lifespan while flushing away newborn daughter cells. This article presents a method for preparing microfluidic chips and for setting up microfluidic experiments. Multiple channels can be used to simultaneously track cells under different conditions or from different yeast strains. A typical setup can track hundreds of cells per channel and allow for high-resolution microscope imaging throughout the lifespan of the cells. Our method also allows detailed characterization of the lifespan, molecular markers, cell morphology, and the cell cycle dynamics of single cells. In addition, our microfluidic device is able to trap a significant amount of fresh mother cells that can be identified by downstream image analysis, making it possible to measure the lifespan with higher accuracy.

Introduction

Gist is een krachtige modelorganisme bij veroudering onderzoek. Echter, een gebruikelijke levensduur assay gist voert microdissectie, die niet alleen arbeidsintensief maar ook lage doorzet ^{1, 2.} Bovendien is de traditionele microdissectie aanpak voorziet niet in een gedetailleerde weergave van verschillende cellulaire en moleculaire kenmerken van de alleenstaande moeder cellen als ze ouder worden. De ontwikkeling van microfluïdische apparaten is een geautomatiseerd systeem voor gist levensduur te meten en om moleculaire merkers en verscheidene cellulaire fenotypes volgen gedurende de levensduur van de moederc....

Protocol

1. Silicon Wafer Mold Fabrication

LET OP: Het fotomasker is ontworpen met AutoCAD-software en vervaardigd door een commerciële onderneming. Dit ontwerp bevat drie lagen van verschillende patronen ( aanvullend bestand 1 ). De hoogten van de eerste, tweede en derde lagen zijn ongeveer 4 urn, 10 urn en 50 urn respectievelijk. De siliciumwafel matrijs is samengesteld uit het fotomasker met behulp van zachte lithografie ^{9, 10.}

1. Bak een siliciumwafel bij 200 ° C gedurende 10 minuten om de waterdamp v....

Results

Na de experimenten, kan de levensduur van de cellen en vele moleculaire en cellulaire fenotypes worden geëxtraheerd uit de opgenomen time-lapse beelden. Aangezien er een aantal verschillende functies die kunnen worden gewonnen uit elke cel, de eerste stap van de analyse is om de cellen en gebeurtenissen, zoals de positie en de grenzen van de cellen en het tijdstip van verschillende gebeurtenissen die worden bijgehouden aantekeningen, zoals als het ontluiken events. Deze annotaties zal he.......

Discussion

De PDMS apparaat moet vers worden gemaakt. Anders zullen de luchtbellen veroorzaakt door het inbrengen van buizen in de inrichting moeilijk te verwijderen. Stap 3.4 is belangrijk voor de celbelasting efficiëntie door het concentreren van de cellen. Om het debiet van het experiment te verhogen, 4-6 modules op dezelfde PDMS chip verbonden met autonoom werkende pompen worden gewoonlijk gebruikt voor het uitvoeren 4-6 verschillende experimenten (verschillende stammen of mediacomposities) tegelijk.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3'' <111> silicon wafer	Addison Engineering
SU-8 2000 and 3000 Series	MicroChem
Sylgard® 184 Silicone Elastomer Kit	ellsworth	2065622	Include Sylgard® silicone elastomer base and curing agent
Petri dishes	VWR	391-1502
Harris Uni-core™ punch (I.D. 0.75 mm)	Sigma-Aldrich	29002513
24 mm x 40 mm SLIP-RITE® cover glass	Thermo Fisher Scientific	102440
3M Scotch Tape	ULINE	S-10223
VWR® Razor Blades	VWR	55411-050
Pure Ethanol, Koptec	VWR	64-17-5
Whoosh-Duster™	VWR	16650-027
5 mL BD Syringe (Luer-Lock™ Tip)	Becton, Dickinson and Company	309646
PTFE Standard Wall Tubing (100 ft, AWG Size: 22, Nominal ID: 0.028)	Component Supply Company	SWTT-22
Needle Assortment	Component Supply Company	NEKIT-1
Desiccator	HACH	2238300
Lab Oven	Fisher Scientific	13246516GAQ
Nikon TE2000 microscope with 40X and 60X objective	Nikon
Zeiss Axio Observer Z1 with 40X and 60X objective	Zeiss
Syringe Pump	Longerpump	TS-1B