$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Нематода Caenorhabditis elegans является универсальным модельным организмом для биомедицинских исследований из-за его сохранения генов и путей, связанных с болезнями, а также простоты выращивания. Сообщалось о нескольких моделях болезни C. elegans, включая нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Паркинсона (БП), которая включает в себя дегенерацию дофаминергических (DA) нейронов 1. Как трансгены, так и нейротоксические химические вещества были использованы для индукции нейродегенерации DA и последующих двигательных дефектов у червей, что позволило исследовать основы нейродегенерации и проводить скрининг нейропротекторных генов и соединений 2,3.
Скрининги у низших эукариот, таких как C. elegans, обеспечивают эффективные и экономичные средства для идентификации соединений и генов, влияющих на нейронную сигнализацию. Обычные сита обычно выполняются вручную и оцениваются путем визуального осмотра; Следовательно, они отнимают много времени и подвержены человеческим ошибкам. Кроме того, большинство из них сосредотачиваются на анализе клеточного уровня, игнорируя локомоцию, которая является особенно важным параметром для двигательных расстройств.
Мы разработали новую микрофлюидную систему скрининга (рис. 1), которая контролирует и количественно оценивает локомоцию C. elegans с помощью стимулов электрического поля внутри микроканалов. Мы показали, что поле постоянного тока (DC) может устойчиво индуцировать локомоцию по требованию к катоду («электротаксис») 4. Изменение полярности поля приводит к тому, что червь также быстро меняет направление своего движения. Мы также показали, что дефекты дофаминергических и других сенсорных нейронов изменяют реакцию на плавание 5. Таким образом, аномалии в нейронной сигнализации могут быть определены с помощью локомоции в качестве считывания. Реакция на движение может быть точно количественно определена с помощью ряда параметров, таких как скорость плавания, частота изгибов тела и время разворота.
Наша работа показала, что электротаксическая реакция меняется с возрастом. В частности, молодые особи реагируют на меньший диапазон электрических полей и двигаются быстрее по сравнению с личинками 4. Эти результаты привели нас к разработке нового микрофлюидного устройства для пассивной сортировки червей по возрасту и фенотипу 6.
Мы также проверили реакцию червей на импульсные электрические поля постоянного тока и переменного тока (AC). Импульсные поля постоянного тока различных рабочих циклов эффективно генерировали электротаксис как у C. elegans, так и у его двоюродного брата C. briggsae 7. В другом эксперименте симметричные поля переменного тока с частотами от 1 Гц до 3 кГц обездвижили червей внутри канала 8.
Реализация электрического поля в микрофлюидной среде позволяет быстро и автоматически выполнять анализ электротакси. Этот подход обещает облегчить высокопроизводительный генетический и химический скрининг факторов, влияющих на функцию и жизнеспособность нейронов.