Procédé de micro-électro-fluidique semi-automatisé pour induire à la demande dans la locomotion<em> Caenorhabditis elegans</em> Est décrite. Cette méthode est basée sur le phénomène neurophysiologique de vers répondant à des champs électriques légers («électrotaxie") à l'intérieur des canaux microfluidiques. Microfluidique électrotaxie sert d'une technique rapide, sensible, faible coût, et évolutive pour dépister les facteurs affectant la santé neuronale.
Les Caenorhabditis elegans nématode est un modèle polyvalent organisme pour la recherche biomédicale en raison de sa conservation de gènes et les voies liées à la maladie ainsi que sa facilité de culture. Plusieurs C. modèles de maladies elegans ont été signalés, y compris les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson (PD), ce qui implique la dégénérescence des dopaminergiques (DA) des neurones 1. Les deux transgènes et des produits chimiques neurotoxiques ont été utilisés pour induire DA neurodégénérescence et les anomalies de mouvement conséquente vers, permettant des enquêtes sur la base de la neurodégénérescence et les écrans des gènes et des composés 2,3 neuroprotecteurs.
Écrans chez les eucaryotes inférieurs comme C. elegans fournir un moyen efficace et économique pour identifier les composés et les gènes affectant la signalisation neuronale. Écrans classiques sont généralement effectuées manuellement et marqués par inspection visuelle, par conséquent, ils sont contre-tempsuming et sujettes à des erreurs humaines. En outre, la plupart se concentrent sur l'analyse du niveau cellulaire tout en ignorant locomotion, qui est un paramètre particulièrement important pour les troubles du mouvement.
Nous avons développé un système de criblage microfluidique roman (Figure 1) qui contrôle et quantifie C. La locomotion elegans de l'aide stimuli de champ électrique à l'intérieur de microcanaux. Nous avons montré qu'un champ courant continu (CC) peut induire robuste sur demande locomotion vers la cathode ("électrotaxie") 4. Inversion de polarité du champ entraîne le ver à inverser rapidement la direction ainsi. Nous avons également montré que les défauts dans les neurones sensoriels et d'autres dopaminergiques modifier la réponse de natation 5. Par conséquent, des anomalies dans la signalisation neuronale peuvent être déterminées en utilisant locomotion comme une lecture. La réponse du mouvement peut être quantifiée avec précision en utilisant une gamme de paramètres tels que la vitesse de nage, le corps fréquence de flexion et temps d'inversion.
<p class = "jove_content"> Notre travail a révélé que la réponse electrotactic varie avec l'âge. Plus précisément, les jeunes adultes répondent à une gamme inférieure des champs électriques et se déplacent plus rapidement par rapport aux larves 4. Ces résultats nous ont amenés à concevoir un nouveau dispositif microfluidique pour trier passivement vers l'âge et le phénotype 6.Nous avons également testé la réponse des vers à impulsions DC et courant alternatif champs électriques (AC). Champs continus pulsés de différents cycles efficacement électrotaxie générés à la fois C. elegans et sa cousine C. briggsae 7. Dans une autre expérience, symétriques champs AC avec des fréquences allant de 1 Hz à 3 kHz immobilisés vers l'intérieur du canal 8.
Mise en oeuvre du champ électrique dans un environnement microfluidique permet une exécution rapide et automatique du dosage électrotaxie. Cette approche promet de faciliter les écrans génétiques et chimiques à haut débit pour les facteursaffectant la fonction neuronale et la viabilité.
Profitant du phénomène comportemental d'abord décrit par Gabel et ses collègues et en s'appuyant sur le travail de manipulation diélectrophorétique de Chuang et ses collègues 11,12, notre test de électrotaxie microfluidique à base offre une méthode simple, robuste et sensible pour sonder l'activité neuronale dans les vers utilisant le mouvement comme une sortie. L'analyse des paramètres de mouvement permet une comparaison quantitative entre les différents génotypes. La pré…
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs tiennent à remercier les sciences naturelles et en génie de recherches du Canada, Programme des chaires de recherche du Canada, Instituts de recherche en santé du Canada et le ministère de la Recherche et de l'Innovation de l'Ontario par l'entremise de leur Programme de bourses des chercheurs pour un soutien financier.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Acetone | CALEDON Labs | 1200-1-30 | |
Methanol | CALEDON Labs | 6700-1-30 | |
Isopropanol | CALEDON Labs | 8600-1-40 | |
SU-8 | Microchem Corp. | Y131273 | SU-8 100 |
SU-8 Developer | Microchem Corp. | Y020100 | |
92×16 mm Petri dish | Sarstedt | 82.1473.001 | |
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | Contains elastomer base and curing agent | |
Function generator | Tektronix Inc. | Model AFG3022B | |
Amplifier | Trek Inc. | Model 2210-CE | |
Syringe pump | Harvard Apparatus | 70-4506 | Model 11 ELITE |
Hot plate | Fisher Scientific | 11675916Q | Model HP131725Q |