Name: Met behulp van een Microfluidics apparaat voor mechanische stimulatie en hoge resolutie Imaging van C. elegans (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Leer hoe C. elegans neuronen reageren op mechanische stimuli met een microfluidische chip en drukactuatoren. Deze niet-invasieve methode maakt hoge-resolutiebeeldvorming mogelijk voor mechanobiologisch onderzoek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Wij danken Sandra N. Manosalvas-Kjono, Purim Ladpli, Farah Memon, Divya Gopisetty en Veronica Sanchez voor ondersteuning in ontwerp en productie van mutant dieren. Dit onderzoek werd gesteund door de NIH subsidies R01EB006745 (BLP), R01NS092099 (naar MBG), K99NS089942 (aan MK), F31NS100318 (aan de ALN) en ontvangen financiering van de Europese Onderzoeksraad (EOR) onder de Horizon 2020 onderzoek en de innovatie van de Europese Unie program () subsidieovereenkomst No. 715243 aan MK).

<ol><li>Eastwood, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+mechanics+govern+the+rapidly+adapting+and+symmetrical+response+to+touch%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Tissue mechanics govern the rapidly adapting and symmetrical response to touch.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 15 (50), E6955-E6963 (2015).</li>
<li>Katta, S., Krieg, M., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feeling+Force%3A+Physical+and+Physiological+Principles+Enabling+Sensory+Mechanotransduction%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Cell+Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Feeling Force: Physical and Physiological Principles Enabling Sensory Mechanotransduction.</a> Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 31, 347-371 (2015).</li>
<li>Krieg, M., Dunn, A. R., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+systems+biology+of+C.+elegans+touch+sensation%5BTitle%5D)+AND+%22BioEssays%22%5BJournal%5D)">Mechanical systems biology of C. elegans touch sensation.</a> BioEssays. 37 (3), 335-344 (2015).</li>
<li>Krieg, M., Dunn, A. R., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+control+of+the+sense+of+touch+by+%CE%B2-spectrin%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanical control of the sense of touch by β-spectrin.</a> Nat. Cell Biol. 16 (3), 224-233 (2014).</li>
<li>Krieg, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tensile+forces+govern+germ-layer+organization+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Tensile forces govern germ-layer organization in zebrafish.</a> Nat Cell Biol. 10 (4), 429-436 (2008).</li>
<li>Gaub, B. M., Müller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+stimulation+of+Piezo1+receptors+depends+on+extracellular+matrix+proteins+and+directionality+of+force%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Mechanical stimulation of Piezo1 receptors depends on extracellular matrix proteins and directionality of force.</a> Nano Lett. 17 (3), 2064-2072 (2017).</li>
<li>Geffeney, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DEG%2FENaC+but+not+TRP+channels+are+the+major+mechanoelectrical+transduction+channels+in+a+c.+Elegans+nociceptor%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">DEG/ENaC but not TRP channels are the major mechanoelectrical transduction channels in a c. Elegans nociceptor.</a> Neuron. 71 (5), 845-857 (2011).</li>
<li>O'Hagan, R., Chalfie, M., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+MEC-4+DEG%2FENaC+channel+of+Caenorhabditis+elegans+touch+receptor+neurons+transduces+mechanical+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The MEC-4 DEG/ENaC channel of Caenorhabditis elegans touch receptor neurons transduces mechanical signals.</a> Nat. Neurosci. 8 (1), 43-50 (2005).</li>
<li>Suzuki, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Imaging+of+C.+elegans+Mechanosensory+Neurons+Demonstrates+a+Specific+Role+for+the+MEC-4+Channel+in+the+Process+of+Gentle+Touch+Sensation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">In Vivo Imaging of C. elegans Mechanosensory Neurons Demonstrates a Specific Role for the MEC-4 Channel in the Process of Gentle Touch Sensation.</a> Neuron. 39 (6), 1005-1017 (2003).</li>
<li>Kopito, R. B., Levine, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Durable+spatiotemporal+surveillance+of+Caenorhabditis+elegans+response+to+environmental+cues%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Durable spatiotemporal surveillance of Caenorhabditis elegans response to environmental cues.</a> Lab Chip. 14 (4), 764-770 (2014).</li>
<li>Chokshi, T. V., Ben-Yakar, A., Chronis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CO2+and+compressive+immobilization+of+C.+elegans+on-chip%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">CO2 and compressive immobilization of C. elegans on-chip.</a> Lab Chip. 9 (1), 151(2009).</li>
<li>Hulme, S. E., Shevkoplyas, S. S., McGuigan, A. P., Apfeld, J., Fontana, W., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lifespan-on-a-chip%3A+microfluidic+chambers+for+performing+lifelong+observation+of+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Lifespan-on-a-chip: microfluidic chambers for performing lifelong observation of C. elegans.</a> Lab Chip. 10 (5), 589-597 (2010).</li>
<li>Li, S., Stone, H. a, Murphy, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+and+automatic+counting+system+for+the+study+of+C.+elegans+reproductive+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device and automatic counting system for the study of C. elegans reproductive aging.</a> Lab Chip. 15 (2), 524-531 (2015).</li>
<li>Chokshi, T. V., Bazopoulou, D., Chronis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+microfluidic+platform+for+calcium+imaging+of+chemosensory+neurons+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">An automated microfluidic platform for calcium imaging of chemosensory neurons in Caenorhabditis elegans.</a> Lab Chip. 10 (20), 2758-2763 (2010).</li>
<li>Mishra, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+microfluidics+chips+for+live+imaging+and+study+of+injury+responses+in+Drosophila+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Using microfluidics chips for live imaging and study of injury responses in Drosophila larvae.</a> J. Vis. Exp. , e50998(2014).</li>
<li>Chronis, N., Zimmer, M., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+for+in+vivo+imaging+of+neuronal+and+behavioral+activity+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Microfluidics for in vivo imaging of neuronal and behavioral activity in Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 4 (9), 727-731 (2007).</li>
<li>Krajniak, J., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+high-resolution+imaging+and+culture+of+C.+elegans+in+chip-gel+hybrid+microfluidic+device+for+developmental+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Long-term high-resolution imaging and culture of C. elegans in chip-gel hybrid microfluidic device for developmental studies.</a> Lab Chip. 10 (14), 1862-1868 (2010).</li>
<li>Vasquez, V., Krieg, M., Lockhead, D., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phospholipids+that+Contain+Polyunsaturated+Fatty+Acids+Enhance+Neuronal+Cell+Mechanics+and+Touch+Sensation%5BTitle%5D)+AND+%22CellReports%22%5BJournal%5D)">Phospholipids that Contain Polyunsaturated Fatty Acids Enhance Neuronal Cell Mechanics and Touch Sensation.</a> CellReports. 6 (1), 70-80 (2013).</li>
<li>Krieg, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+defects+in+%CE%B2-spectrin+and+tau+sensitize+C.+elegans+axons+to+movement-induced+damage+via+torque-tension+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Genetic defects in β-spectrin and tau sensitize C. elegans axons to movement-induced damage via torque-tension coupling.</a> Elife. 6 (2010), e20172(2017).</li>
<li>Arnadóttir, J., O'Hagan, R., Chen, Y., Goodman, M. B., Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+DEG%2FENaC+protein+MEC-10+regulates+the+transduction+channel+complex+in+Caenorhabditis+elegans+touch+receptor+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The DEG/ENaC protein MEC-10 regulates the transduction channel complex in Caenorhabditis elegans touch receptor neurons.</a> J. Neurosci. 31 (35), 12695-12704 (2011).</li>
<li>Lockhead, D., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5170555/">The tubulin repertoire of Caenorhabditis elegans sensory neurons and its context-dependent role in process outgrowth.</a> Mol. Biol. Cell. 27 (23), 3717-3728 (2016).</li>
<li>Goodman, M. B., Ernstrom, G. G., Chelur, D. S., O'hagan, R., Yao, C. A., Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MEC-2+regulates+C.+elegans+DEG%2FENaC+channels+needed+for+mechanosensation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">MEC-2 regulates C. elegans DEG/ENaC channels needed for mechanosensation.</a> Nature. 415 (6875), 1039-1042 (2002).</li>
<li>Nekimken, A., Fehlauer, H., Kim, A., Goodman, M., Pruitt, B. L., Krieg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pneumatic+stimulation+of+C.+elegans+mechanoreceptor+neurons+in+a+microfluidic+trap%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Pneumatic stimulation of C. elegans mechanoreceptor neurons in a microfluidic trap.</a> Lab Chip. , (2017).</li>
<li>Brower, K., White, A. K., Fordyce, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-step+Variable+Height+Photolithography+for+Valved+Multilayer+Microfluidic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices.</a> J. Vis. Exp. (119), e55276(2017).</li>
<li>Jenkins, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+PDMS+devices+using+SU-8+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of PDMS devices using SU-8 lithography.</a> Methods Mol. Biol. 949 (1), 153-168 (2013).</li>
<li>Faustino, V., Catarino, S. O., Lima, R., Minas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+microfluidic+devices+by+using+low-cost+fabrication+techniques%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">Biomedical microfluidic devices by using low-cost fabrication techniques: A review.</a> J. Biomech. 49 (11), 2280-2292 (2016).</li>
<li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="https://www.fkit.unizg.hr/_download/repository/Soft_litography_Whitesides_Review__aciee98.pdf">SOFT LITHOGRAPHY.</a> Annu. Rev. Mater. Sci. 28 (1), 153-184 (1998).</li>
<li>Chen, T. -W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+fluorescent+proteins+for+imaging+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity.</a> Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).</li>
<li>Cho, Y., Porto, D., Hwang, H., Grundy, L., Schafer, W. R., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+and+controlled+mechanical+stimulation+and+functional+imaging+in+vivo+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Automated and controlled mechanical stimulation and functional imaging in vivo in C. elegans.</a> Lab Chip. , (2017).</li>
<li>Edwards, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+molecular+solution+for+ultraviolet+light+detection+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">A novel molecular solution for ultraviolet light detection in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS Biol. 6 (8), 1715-1729 (2008).</li>
<li>Porta-de-la-Riva, M., Fontrodona, L., Villanueva, A., Cerón, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basic+Caenorhabditis+elegans+methods%3A+synchronization+and+observation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Basic Caenorhabditis elegans methods: synchronization and observation.</a> J. Vis. Exp. (64), e4019(2012).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Cho, Y., Porto, D. A., Hwang, H., Grundy, L. J. <a target="_blank" href="http://www.biorxiv.org/content/early/2017/02/10/107318">High-Throughput Controlled Mechanical Stimulation and Functional Imaging In Vivo.</a> BiorXiv. , (2017).</li>
<li>Petzold, B. C., Park, S. -J., Mazzochette, E. A., Goodman, M. B., Pruitt, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MEMS-based+force-clamp+analysis+of+the+role+of+body+stiffness+in+C.+elegans+touch+sensation%5BTitle%5D)+AND+%22Integr.+Biol.+%28Camb%29%22%5BJournal%5D)">MEMS-based force-clamp analysis of the role of body stiffness in C. elegans touch sensation.</a> Integr. Biol. (Camb). 5 (6), 853-864 (2013).</li>
<li>Nekimken, A. L., Mazzochette, E. A., Goodman, M. B., Pruitt, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forces+applied+during+classical+touch+assays+for+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Forces applied during classical touch assays for Caenorhabditis elegans.</a> PLoS One. 12 (5), e0178080(2017).</li>
<li>Chronis, N., Zimmer, M., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+for+in+vivo+imaging+of+neuronal+and+behavioral+activity+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Microfluidics for in vivo imaging of neuronal and behavioral activity in Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 4 (9), 727-731 (2007).</li>
<li>Gilleland, C. L., Rohde, C. B., Zeng, F., Yanik, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+immobilization+of+physiologically+active+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Microfluidic immobilization of physiologically active Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Protoc. 5 (12), 1888-1902 (2010).</li>
<li>Chuang, H. -S., Raizen, D. M., Lamb, A., Dabbish, N., Bau, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoresis+of+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoresis of Caenorhabditis elegans.</a> Lab Chip. 11 (4), 599(2011).</li>
<li>Christensen, A. M., Chang-Yen, D. A., Gale, B. K. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/15/5/005">Characterization of interconnects used in PDMS microfluidic systems.</a> J. Micromechanics Microengineering. 15 (5), 928-934 (2005).</li>
<li>Gilpin, W., Uppaluri, S., Brangwynne, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Worms+under+Pressure%3A+Bulk+Mechanical+Properties+of+C.+elegans+Are+Independent+of+the+Cuticle%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Worms under Pressure: Bulk Mechanical Properties of C. elegans Are Independent of the Cuticle.</a> Biophys. J. 108 (8), 1887-1898 (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dit protocol wordt een methode voor het leveren van nauwkeurige mechanische stimulatie aan de huid van een rondworm gevangen in een microfluidic chip gedemonstreerd. Het is bedoeld ter vergemakkelijking van de integratie van fysieke stimuli voor het beantwoorden van de vragen van de biologische en wil stroomlijnen mechanobiology onderzoek in biologische laboratoria. Deze methode breidt vorige tests om te beoordelen van de functie van de mechanosensory neuronen in C. elegans. Vorige kwantitatieve en semi-kwantita...

Het gevoel van aanraking biedt dieren met cruciale informatie over hun omgeving. Afhankelijk van de toegepaste kracht, wordt aanraking waargenomen als onschuldig, plezierig of pijnlijk. De vervorming van de weefsel tijdens aanraking wordt gedetecteerd door gespecialiseerde mechanoreceptor cellen ingebed in de huid die uitdrukken van receptor eiwitten, meestal ionenkanalen. De stappen die kracht perceptie koppelen tot activering van het kanaal van de ion tijdens touch en pijn zijn niet volledig begrepen. Nog minder is bekend over hoe het huidweefsel filters mechanische vervorming en of mechanoreceptors opsporing van wijzigingen in spanning of stress1,2,3. Deze kloof in begrip ontstaat, gedeeltelijk uit een gebrek aan geschikte instrumenten nauwkeurige mechanische stimulaties worden toegepast op het oppervlak van de huid van een levend dier tijdens het observeren van de reacties op cellulair niveau. Overwegende dat de atomaire kracht microscopie is uitvoerig gebruikt toe te passen en meten van krachten in geïsoleerde cellen4,5 , en ook om te activeren Piezo1 receptoren in levende cellen6, soortgelijke experimenten met behulp van levende dieren, met name C. elegans, zijn notoir uitdagend vanwege de intrinsieke mobiliteit van het onderwerp. Deze uitdaging is traditioneel omzeild door het gebruik van veterinaire - of chirurgische grade Cyanoacrylaat lijm te immobiliseren van individuele dieren op agar pads1,7,8,9. Deze aanpak is productief, maar heeft beperkingen met betrekking tot de vaardigheid die nodig is voor immobilisatie door lijmen en de oppervlakte van de zachte agar op mechanische naleving. Een microfluidics strategie is een gratis alternatief, dat enkele van de complicaties die verband houden vermijdt met het lijmen.
De nematode C. elegans is een genetisch modelorganisme met een volledig toegewezen zenuwstelsel dat, vanwege de grootte van het dier, een goed geschikt voor microfluidics technologie is. Microfluidics-gebaseerde apparaten bieden het voordeel dat het anders zeer mobiele dieren kunnen worden gefixeerd tijdens het uitvoeren van high-resolution beeldvorming en levering van relevante neuro-f stimuli. Met de hulp van microfluidic kunnen technologieën, leven dieren zonder schade10,11, waardoor controle van gedrags bedrijvigheid gedurende de gehele levensduur12,13 en met hoge resolutie worden geïmmobiliseerd Imaging van neuronale activiteit14,15,16,17. Verder veel mechanoreceptor neuronen die nodig is voor het gevoel van aanraking en pijn kan gekarakteriseerd worden op hun fysiologische1,8, mechanische4,18,19, en moleculaire niveau20,21,22.
C. elegans zintuigen zachte mechanische prikkels aan de muur van haar lichaam met behulp van zes TRNs, waarvan er drie innervate van het dier anterior (ALML/R en AVM) en drie van die innervate van het dier posterior (PLML/R en PVM). De ion kanaal moleculen die nodig zijn voor het transducing een toegepaste kracht in een biochemische signaal zijn uitvoerig bestudeerd in haar TRNs8. Dit artikel presenteert een microfluidic platform23 waarmee onderzoekers toe te passen nauwkeurige mechanische krachten op de huid van een geïmmobiliseerdet C. elegans rondworm, terwijl het uitlezen van de vervorming van zijn interne weefsels door optische beeldvorming. Naast de presentatie van welomschreven mechanische stimuli, kunnen calcium transiënten worden opgenomen in de mechanoreceptor neuronen met subcellular resolutie en gecorreleerd met morfologische en anatomische kenmerken. Het apparaat bestaat uit een centrale overlapping-kanaal dat een enkel dier houdt en presenteert haar huid naast Pneumatische bediening kanalen (Figuur 1 en Figuur 2). De zes kanalen staan langs het kanaal van de overlapping voor mechanische prikkels naar elk van de zes TRNs van de worm. Deze kanalen zijn gescheiden van de kamer van de overlapping door dunne PDMS pessarium, die kunnen worden aangedreven door een externe lucht druk bron (Figuur 1). Wij gekalibreerd de uitwijking ten opzichte van de druk en de metingen in dit artikel bieden. Elke actuator kan worden individueel gericht en gebruikt ter stimulering van een mechanoreceptor van keuze. De druk wordt geleverd met een piëzo-gedreven drukpomp maar alternatieve apparaat kan worden gebruikt. We laten zien dat de druk-protocol kan worden gebruikt om te activeren TRNs in vivo en demonstreren van huishoudelijke apparaten geschikt voor het leveren van mechanische stimuli aan volwassen C. elegans, laden van volwassen dieren in apparaten, uitvoeren van calcium imaging experimenten, en analyseren van de resultaten. Apparaat fabricage bestaat uit twee hoofdstappen: 1) fotolithografie te maken van een mal van SU-8; en 2) molding PDMS om een apparaat te maken. Ter wille van de beknoptheid en duidelijkheid, worden lezers verwezen naar eerder gepubliceerde artikelen en protocollen24,25 voor instructies over hoe de mallen en de apparaten te produceren.

<table><tbody><tr><td>Chrome mask</td><td>Compugraphics (http://www.compugraphics-photomasks.com/)</td><td></td><td>5'', ontworpen in AutoCAD (Autodesk, Inc.)</td></tr><tr><td>Chrome mask</td><td>Mitani-Micronics (http://www.mitani-micro.co.jp/en/)</td><td></td><td>5'', ontworpen in AutoCAD (Autodesk, Inc.)</td></tr><tr><td>Chrome mask</td><td>Kuroda-Electric (http://www.kuroda-electric.eu/</td><td></td><td>5'', ontworpen in AutoCAD (Autodesk, Inc.)</td></tr><tr><td>4'' Silicon wafer (B-test)</td><td>Stanford Nanofabrication Facility</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2002</td><td>MicroChem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050</td><td>MicroChem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spin-coater</td><td>Laurell Technologies</td><td>WS-400BZ-6NPP/LITE</td><td></td></tr><tr><td>Exposure timer</td><td>Optical Associates, Inc</td><td>OAI 150</td><td></td></tr><tr><td>Illumination controller</td><td>Optical Associates, Inc</td><td>2105C2</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 developer</td><td>MicroChem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-Propanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A426F-1GAL</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-4</td><td></td></tr><tr><td>Trichloromethylsilane (TCMS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>92361-500ML</td><td>Let op: TCMS is giftig en reageert met water</td></tr><tr><td>Sylgard 184 Elastomer Kit</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>PDMS-prepolymer</td></tr><tr><td>Biopsy punch, 1 mm</td><td>VWR</td><td>95039-090</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen Plasma Asher</td><td>Branson/IPC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kleine metalen buis (0,635 mm OD, 0,4318 mm ID, 12,7 mm lang); maat 23TW</td><td>New England Small Tube Corporation</td><td>NE-1300-01</td><td></td></tr><tr><td>Nalgene-slangfilter, 0,22 &mu;m</td><td>Thermo Scientific</td><td>725-2520</td><td>om alle oplossing te filteren, kleine deeltjes zouden de chip verstoppen</td></tr><tr><td>Polyethyleenbuis; 0,9652 mm OD, 0,5842 mm ID</td><td>Solomon Scientific</td><td>BPE-T50</td><td></td></tr><tr><td>Spuit, 1 ml</td><td>BD Scientific</td><td>309628</td><td>voor wormen vastzetten en loslaten</td></tr><tr><td>Spuit, 20 ml</td><td>BD Scientific</td><td>309661</td><td>voor zwaartekrachtgebaseerde flow</td></tr><tr><td>Gilson Minipuls 3, peristaltiekpomp</td><td>Gilson</td><td></td><td>om oplossingen en wormen uit de chip te zuigen</td></tr><tr><td>Microfluïdische flowregelaar, uitgerust met 0&ndash;800 kPa drukkanaal</td><td>Elveflow</td><td>OB1 MK3</td><td>druklevering</td></tr><tr><td>Waterbestendige heldere poly-urethaan buis, 4 mm ID en 6 mm OD</td><td>McMaster-Carr</td><td>5195 T52</td><td>verbinding van huislucht naar drukpomp</td></tr><tr><td>Waterbestendige heldere polyurethaan buis, 2,6 mm ID en 4 mm OD</td><td>McMaster-Carr</td><td>5195 T51</td><td>verbind de drukpomp met de kleine buis</td></tr><tr><td>Push-to-Connect buisfitting voor lucht</td><td>McMaster-Carr</td><td>5111K468</td><td>metriek - imperiaal converter</td></tr><tr><td>Rechte connector voor 6 mm &times; 1/4&Prime; Buis OD</td><td>McMaster-Carr</td><td>5779 K258</td><td></td></tr><tr><td>Leica DMI 4000 B microscoopsysteem</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>63&times;/1.32 NA HCX PL APO olie-objectief</td><td>Leica</td><td>506081</td><td></td></tr><tr><td>Hamamatsu Orca-Flash 4.0LT digitale CMOS-camera</td><td>Hamamatsu</td><td>C11440-42U</td><td></td></tr><tr><td>Lumencor Spectra X lichtmotor</td><td>Lumencor</td><td></td><td>Met cyaan en groen/geel lichtbron</td></tr><tr><td>Excitatie-straksplitser</td><td>Chroma</td><td>59022bs</td><td>in de microscoop</td></tr><tr><td>Hamamatsu W-view Gemini Image-splitsingsoptiek</td><td>Hamamatsu</td><td>A12801-01</td><td>om groene en rode emissie te splitsen en deze op verschillende gebieden op het camerachip te projecteren</td></tr><tr><td>Emissiestraksplitser</td><td>Chroma</td><td>T570lpxr</td><td>in de beeldsplitser</td></tr><tr><td>Emissiefilters GCamp6s</td><td>Chroma</td><td>ET525/50m</td><td>in de beeldsplitser</td></tr><tr><td>Emissiefilters mCherry</td><td>Chroma</td><td>ET632/60m</td><td>in de beeldsplitser</td></tr></tbody></table>

met behulp van een microfluidics apparaat voor mechanische stimulatie en hoge resolutie imaging van c. elegans

Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

Een centrale doelstelling van mechanobiology is te begrijpen van de wederzijdse invloed van mechanische belasting op eiwitten en cellen. Ondanks het belang ervan, is de invloed van mechanische belasting op cellulaire functie nog slecht begrepen. Gedeeltelijk bestaat deze kenniskloof omdat enkele hulpmiddelen gelijktijdige vervorming van weefsels en cellen, beeldvorming van cellulaire activiteit in levende dieren en efficiënte beperking van de beweeglijkheid in anders zeer mobiele modelorganismen, zoals de nematode kunt Caenorhabditis elegans. De kleine grootte van C. elegans maakt ze een uitstekende match op microfluidics gebaseerde onderzoek apparaten, en oplossingen voor immobilisatie zijn aangebracht met behulp van microfluidic-apparaten. Hoewel deze apparaten toestaan voor hoge resolutie beeldvorming, is het dier volledig ingekapseld in Polydimethylsiloxaan (PDMS) en glas, het beperken van fysieke toegang voor de levering van de mechanische kracht of elektrofysiologische opnames. Onlangs, we hebben een apparaat dat integreert pneumatische aandrijvingen met een overlapping design die compatibel is met hoge-resolutie fluorescentie microscopie. Het kanaal van de bediening wordt gescheiden van de worm-overlapping kanaal door een dunne PDMS diafragma. Dit membraan wordt afgebogen in de zijkant van een worm door druk uit te oefenen vanuit een externe bron. Het apparaat kan richten op individuele mechanosensitive neuronen. De activering van deze neuronen is beeld op hoge resolutie met genetisch-gecodeerde calcium indicatoren. Dit artikel presenteert de algemene methode met behulp van C. elegans spanningen uiten calcium-gevoelige activiteitsindicator (GCaMP6s) in hun aanraking receptor neuronen (TRNs). De methode is niet beperkt tot TRNs noch tot calcium sensoren als een sonde, maar kan worden uitgebreid tot andere mechanisch-gevoelige cellen of sensoren.

SU-8 lithografie en Chip binding Het protocol van de lithografie en PDMS molding Volg standaardprocedures. Details kunnen worden gevonden elders23,24,25,26. De PDMS moeten afschilferen van de wafer zonder problemen na het uitharden. Als de SU-8 functies tijdens PDMS peeling bestelen, was de SU-8 hechting laag of de silanization ontoereikend. ...

Nieuwe hulpmiddelen voor het mechanobiology onderzoek nodig zijn om te begrijpen hoe mechanische spanning activeert biochemische paden en lokt biologische reacties. Hier presenteren we een nieuwe methode voor selectief mechanische stimulatie van geïmmobiliseerdet dieren met een val van de microfluidic waardoor hoge resolutie beeldvorming van cellulaire reacties.

Met behulp van een Microfluidics apparaat voor mechanische stimulatie en hoge resolutie Imaging van C. elegans

One central goal of mechanobiology is to understand the reciprocal effect of mechanical stress on proteins and cells. Despite its importance, the ...

Het algemene doel van deze techniek is om te meten hoe nematoden en hun neuronen reageren op externe mechanische stimuli met behulp van een microfluïdische chipopstelling met drukactuators. Deze methode kan belangrijke vragen beantwoorden op het gebied van mechanobiologie en sensorische biologie, zoals hoe cellen, weefsels en dieren reageren op mechanische stimulatie. Het grote voordeel van deze techniek is dat het de mobiliteit van de worm op een niet-invasieve manier voldoende vermindert om beeldvorming met hoge resolutie mogelijk te maken, terwijl nog steeds toegang tot de cuticula van de worm is voor mechanische stimulatie.Deze methode kan ook worden gebruikt om de invloed van mechanische signalen op de ontwikkeling te bestuderen. Het kan zelfs worden toegepast op andere systemen zoals ex vivo orgaanexpons of andere dieren van vergelijkbare grootte als C.Elegans. Stel een microscoopsysteem in voor gelijktijdige excitatie van GCaMP en RFP.Een optie is een discrete lichtbron die alleen cyaan en geel licht overbrengt. Gebruik voor het bekijken een 10-voudige objectief en een objectief met hoge vergroting. Stuur ook de afbeelding naar een computer via een digitale camera.Voeg vervo

using-microfluidics-device-for-mechanical-stimulation-high-resolution

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Een eenvoudige microfluïdische apparaat is ontwikkeld om verdoving gratis uit te...

Eenvoudige Microfluïdische Inrichtingen voor<em&gt; In vivo</em&gt; Beeldvorming van<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; En zebravis

Onderzoekers kunnen on-demand beweging in C. elegans activeren door een elektrisch veld toe te passen dat wormen voelen en erop reageren.  Deze video introduceert elektrotactisch gedrag en toont een voorbeeldprotocol dat wordt uitgevoerd in een microfluïdisch apparaat.

Electrotaxis Assay: een methode om voortbeweging te observeren in C. elegans

Een semi-automatische micro-electro-fluidisch methode om on-demand motoriek induceren...

Microfluïdische-based Electrotaxis voor On-demand Kwantitatieve analyse van<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; &#39;Locomotion

Het gebruik van een aangepast "olfactorische chip" voor de efficiënte calcium beeldvorming van C. elegans mannetjes wordt hier beschreven. Studies van mannelijke Gasbedwelming met behulp van glycerol en een feromoon worden ook weergegeven.

Met behulp van een aangepast Microfluidic olfactorische Chip voor de beeldvorming van neuronale activiteit in reactie op de feromonen in mannelijke C. Elegans hoofd neuronen

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.

Een Microfluidic Platform voor het longitudinale beeldvorming in Caenorhabditis elegans

Een reeks van immobilisatie methoden is vastgesteld dat de gerichte bestraling van levende Caenorhabditis elegans individuen met behulp van een onlangs ontwikkelde ultradunne Polydimethylsiloxaan microfluidic chip met waterretentie. Deze roman op de chip immobilisatie is ook geschikt voor imaging opmerkingen. De gedetailleerde behandeling en toepassingsvoorbeelden van de chip worden toegelicht.

Immobilisatie van levende Caenorhabditis elegans personen een Ultra-thin Polydimethylsiloxaan Microfluidic Chip met waterretentie

Het protocol beschrijft een eenvoudig microfluïdisch chipontwerp en microfabricagemethodologie die wordt gebruikt om C. elegans te laten groeien in aanwezigheid van een continue voedselvoorziening gedurende maximaal 36 uur. Het groei- en beeldvormingsapparaat maakt ook intermitterende langetermijnbeeldvorming met hoge resolutie van cellulaire en subcellulaire processen mogelijk tijdens de ontwikkeling gedurende meerdere dagen.

Een eenvoudige microfluïdische chip voor groei op lange termijn en beeldvorming van Caenorhabditis elegans

Het huidige protocol beschrijft het ontwerp, de fabricage en de karakterisering van een microfluïdisch systeem dat in staat is om honderden Drosophila melanogaster-embryo's uit te lijnen, te immobiliseren en nauwkeurig te comprimeren met minimale tussenkomst van de gebruiker. Dit systeem maakt beeldvorming met hoge resolutie en herstel van monsters mogelijk voor poststimulatieanalyse en kan worden geschaald om plaats te bieden aan andere meercellige biologische systemen.

Mechanostimulatie van meercellige organismen via een microfluïdisch compressiesysteem met hoge doorvoer

We presenteren een methode voor de flexibele chemische en multimodale stimulatie en registratie van gelijktijdige neurale activiteit van veel Caenorhabditis elegans-wormen . Deze methode maakt gebruik van microfluïdica, open-source hardware en software en gecontroleerde geautomatiseerde gegevensanalyse om de meting van neuronale verschijnselen zoals aanpassing, temporele remming en stimulusoverspraak mogelijk te maken.

Geautomatiseerde multimodale stimulatie en gelijktijdige neuronale opname van meerdere kleine organismen

Dit protocol beschrijft op microfluïdische wijze gebaseerde C. elegans time-lapse-beeldvorming gedurende de gehele post-embryonale ontwikkeling.

Beeldvorming van C. elegans met hoge resolutie in alle larvale stadia

Leer hoe C. elegans neuronen reageren op mechanische stimuli met een microfluidische chip en drukactuatoren. Deze niet-invasieve methode maakt hoge-resolutiebeeldvorming mogelijk voor mechanobiologisch onderzoek.

Met behulp van een Microfluidics apparaat voor mechanische stimulatie en hoge resolutie Imaging van C. elegans

Meer video's verkennen