Name: microfluidic-based electrotaxis for on-demand quantitative analysis of caenorhabditis elegans' locomotion
Uploaded: 2013-05-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion at JoVE.com

Die Autoren bedanken sich bei den Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Canada Research Chairs Programm, Canadian Institutes of Health Research und Ontario Ministerium für Forschung und Innovation durch ihre frühe Forscher Award Programm für die finanzielle Unterstützung bedanken.

1. Photolithographie für Master Mold Fabrication <ol><li> Bathe eine 3 Zoll Siliziumwafer in Aceton 30 sec und dann mit Methanol für 30 sek. Spülen Sie mit dH 2 0 Wasser für 5 min. </li><li> Trocknen Sie die Oberfläche des Wafers mit einem N2 Blaspistole. Erhitzen des Wafers auf einer heißen Platte bei 140 ° C für 2 min. </li><li> Plasma die Oxidation der Oberfläche des Silizium-Wafers (1 min, 50 W). </li><li> Spin-Mantel der Oberfläche des Wafers mit 3 ml SU-8 Fotolack 100 (40 sec; 1.750 rpm). </...

<ol>
	<li>Kuwahara, T., Koyama, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Familial+Parkinson+mutant+&#945;-synuclein+causes+dopamine+neuron+dysfunction+in+transgenic+Caenorhabditis+elegans.">Familial Parkinson mutant &#945;-synuclein causes dopamine neuron dysfunction in transgenic Caenorhabditis elegans.</a> J. Biol. Chem. 281 (1), 334-340 (2006).</li><li>Kuwahara, T., Koyama, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+RNAi+screen+reveals+involvement+of+endocytic+pathway+in+neuronal+dysfunction+in+a-synuclein+transgenic.">A systematic RNAi screen reveals involvement of endocytic pathway in neuronal dysfunction in a-synuclein transgenic.</a> 17 (19), 2997-3009 (2008).</li><li>Su, L. J., Auluck, P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compounds+from+an+unbiased+chemical+screen+reverse+both+ER-to-Golgi+trafficking+defects+and+mitochondrial+dysfunction+in+Parkinson's+disease+models.">Compounds from an unbiased chemical screen reverse both ER-to-Golgi trafficking defects and mitochondrial dysfunction in Parkinson's disease models.</a> Dis. Model Mech. 3 (3-4), 194-208 (2010).</li><li>Rezai, P., Siddiqui, A., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrotaxis+of+Caenorhabditis+elegans+in+a+microfluidic+environment.">Electrotaxis of Caenorhabditis elegans in a microfluidic environment.</a> Lab Chip. 10 (2), 220-226 (2010).</li><li>Salam, S., Ansari, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidics+set+up+to+study+neuronal+degeneration+and+identification+of+neuroprotective+compounds+in+C.+elegans.">A microfluidics set up to study neuronal degeneration and identification of neuroprotective compounds in C. elegans.</a> , (2013).</li><li>Rezai, P., Salam, S., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+sorting+of+Caenorhabditis+elegans.">Electrical sorting of Caenorhabditis elegans.</a> Lab Chip. 12 (10), 1831-1840 (2012).</li><li>Rezai, P., Salam, S., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pulse+direct+current+signals+on+electrotactic+movement+of+nematodes+Caenorhabditis+elegans+and+Caenorhabditis+briggsae.">Effect of pulse direct current signals on electrotactic movement of nematodes Caenorhabditis elegans and Caenorhabditis briggsae.</a> Biomicrofluidics. 5 (4), 044116 (2011).</li><li>Rezai, P., Siddiqui, A., Selvaganapathy, P. R., Gupta, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior+of+Caenorhabditis+elegans+in+alternating+electric+field+and+its+application+to+their+localization+and+control.">Behavior of Caenorhabditis elegans in alternating electric field and its application to their localization and control.</a> Appl. Phys. Lett. 96 (15), 153702 (2010).</li><li>van Ham, T. J., Thijssen, K. L., Breitling, R., Hofstra, R. M., Plasterk, R. H., Nollen, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=C.+elegans+model+identifies+genetic+modifiers+of+alpha-synuclein+inclusion+formation+during+aging.">C. elegans model identifies genetic modifiers of alpha-synuclein inclusion formation during aging.</a> PLoS Genet. 4, e1000027 (2008).</li><li>Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetics+of+Caenorhabditis+elegans.">The genetics of Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 77 (1), 71-94 (1974).</li><li>Gabel, C. V., Gabel, H., Pavlichin, D., Kao, A., Clark, D. A., Samuel, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+circuits+mediate+electrosensory+behavior+in+Caenorhabditis+elegans.">Neural circuits mediate electrosensory behavior in Caenorhabditis elegans.</a> J. Neurosci. 27 (28), 7586-7596 (2007).</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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoresis+of+Caenorhabditis+elegans.">Dielectrophoresis of Caenorhabditis elegans.</a> Lab Chip. 11 (4), 599-604 (2011).</li><li>Cronin, C. J., Mendel, J. E., Mukhtar, S., Kim, Y. -. M., Stirbl, R. C., Bruck, J., Sternberg, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+system+for+measuring+parameters+of+nematode+sinusoidal+movement.">An automated system for measuring parameters of nematode sinusoidal movement.</a> BMC Genet. 6, 5 (2005).</li><li>Mani&#232;re, X., Lebois, F., Matic, I., Ladoux, B., Meglio, J. -. M. D. i., Hersen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Running+worms:+C.+elegans+self-sorting+by+electrotaxis.">Running worms: C. elegans self-sorting by electrotaxis.</a> PLoS One. 6 (2), e16637 (2011).</li></ol>

Unter Ausnutzung der Verhaltens-Phänomen erstmals von Gabel und Kollegen und Gebäude auf dem dielektrophoretischen Manipulation Arbeit von Chuang und Kollegen 11,12 beschrieben, stellt unsere Mikrofluidik-basierten electrotaxis Assay eine einfache, robuste und sensitive Methode, um neuronale Aktivität in Worms mit Bewegung als Sonde einen Ausgang. Die Analyse der Parameter der Bewegung ermöglicht quantitative Vergleich zwischen verschiedenen Genotypen. Die Präzision der Fertigung und Mikrokanalstruktur e...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>CALEDON Labs</td>
			<td>1200-1-30</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>CALEDON Labs</td>
			<td>6700-1-30</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>CALEDON Labs</td>
			<td>8600-1-40</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8</td>
			<td>Microchem Corp.</td>
			<td>Y131273</td>
			<td>SU-8 100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 Developer</td>
			<td>Microchem Corp.</td>
			<td>Y020100</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>92x16 mm Petri dish</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>82.1473.001</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Contains elastomer base and curing agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>Tektronix Inc.</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Model AFG3022B</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier</td>
			<td>Trek Inc.</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Model 2210-CE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>70-4506</td>
			<td>Model 11 ELITE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11675916Q</td>
			<td>Model HP131725Q</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic-based electrotaxis for on-demand quantitative analysis of caenorhabditis elegans' locomotion

Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans ist ein vielseitiges Modell für biomedizinische Forschung wegen seiner Erhaltung der krankheitsbedingten Gene und Signalwege sowie seiner einfachen Anbau. Mehrere C. elegans Erkrankungsmodellen berichtet worden, wie neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit (PD), welche die Degeneration dopaminerger (DA) Neuronen 1 umfasst. Beide Transgene und neurotoxische Chemikalien verwendet worden, um DA Neurodegeneration und damit verbundene Bewegung Defekte in Würmern zu induzieren, so dass für Untersuchungen der Grundlage der Neurodegeneration und Bildschirme für neuroprotektive Gene und Verbindungen 2,3. Screens in niederen Eukaryoten wie C. elegans stellen ein effizientes und wirtschaftliches Mittel, um Verbindungen und Gene, die neuronale Signalübertragung identifizieren. Herkömmliche Bildschirme sind in der Regel manuell durchgeführt und erzielte durch visuelle Inspektion, folglich sind sie Zeit-consuming und anfällig für menschliche Fehler. Zusätzlich sind die meisten konzentrieren sich auf zellulärer Ebene Analyse unter Ignorierung Fortbewegung, ist das ein besonders wichtiger Parameter für Bewegungsstörungen. Wir haben einen neuen mikrofluidischen Screening-System (Abbildung 1), die quantifiziert und steuert C entwickelt elegans &#39;Fortbewegung mit elektrischen Feldes innerhalb Mikrokanäle Reize. Wir haben gezeigt, dass ein Gleichstrom (DC)-Feld kann robust on-demand Fortbewegung in Richtung der Kathode (&quot;electrotaxis&quot;) 4 induzieren. Umkehrung des Feldes Polarität der Wurm schnell seine Richtung umzukehren als gut. Wir haben auch gezeigt, dass Defekte in dopaminergen und anderen sensorischen Neuronen den Swimming Antwort 5 ändern. Daher kann Anomalien in neuronalen Signalübertragung ermittelt Fortbewegung als read-out werden. Die Bewegung Antwort kann genau quantifiziert werden mit einer Reihe von Parametern wie Geschwindigkeit Schwimmen, Körper Biegeeigenfrequenz und Wendezeit. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Unsere Arbeit hat gezeigt, dass die Reaktion mit electrotactic Alter variiert. Insbesondere junge Erwachsene zu einem niedrigeren Bereich von elektrischen Feldern zu reagieren und bewegen sich schneller im Vergleich zu 4 Larven. Diese Erkenntnisse führten wir eine neue Mikrofluidikvorrichtung passiv sortieren Würmer nach Alter und Phänotyp 6 entwerfen. Wir haben auch die Reaktion der Würmer gepulsten DC getestet und Wechselstrom (AC) elektrische Felder. Pulsed DC Felder der verschiedenen Arbeitszyklen effektiv erzeugt electrotaxis sowohl in C. elegans und seinen Cousin C. briggsae 7. In einem anderen Experiment immobilisiert symmetrisch Wechselfelder mit einer Frequenz von 1 Hz bis 3 KHz Würmer in den Kanal 8. Umsetzung des elektrischen Feldes in einem mikrofluidischen Umgebung ermöglicht eine schnelle und automatisierte Ausführung des electrotaxis Assay. Dieser Ansatz verspricht hohen Durchsatz genetischen und chemischen Faktoren für Bildschirme erleichternbeeinflussen neuronale Funktion und Lebensfähigkeit.

Eine repräsentative Video von einem Wildtyp-young adult Nematoden electrotaxis und ihre Position und Geschwindigkeit Ausgänge von der Schnecke Tracking-Software sind in Ergänzende Video 1 und Abbildung 3 dargestellt. Die Bewegungsanalyse-Software selbst nicht erkennt die Richtung des Feldes Polarität und die Zeit der Umpolung, sondern müssen diese Informationen von der Quelle Video erhalten werden. Dies könnte mit Hilfe eines Audio-oder visuellen Hinweis in der Video-oder aufzusch...

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Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

Eine halbautomatische mikroelektromechanischen fluidischen Verfahren zur On-Demand-Fortbewegung in induzieren<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Beschrieben. Diese Methode basiert auf dem Phänomen der neurophysiologischen Reaktion auf Würmer milden elektrischen Feldern (&quot;electrotaxis&quot;) in mikrofluidischen Kanälen basiert. Microfluidic electrotaxis dient als schnelle, empfindliche, kostengünstige und skalierbare Technik zum Screening auf Faktoren, die neuronalen Gesundheit.

Mikrofluidik-basierten electrotaxis für On-Demand-Quantitative Analyse von<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; &#39;Locomotion

The nematode Caenorhabditis elegans is a versatile model organism for biomedical research because of its conservation of disease-related genes and ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

Improved Visualization and Quantitative Analysis of Drug Effects Using Micropatterned Cells

Verbesserte Visualisierung und quantitative Analyse von Arzneimittelwirkungen mit mikrostrukturierten Cells

To date, most HCA (High Content Analysis) studies are carried out with adherent cell lines grown on a homogenous substrate in tissue-culture treated ...

Forschung

Biotechnik

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Einem mikrofluidischen-basierte Hydrodynamische Trap für einzelne Teilchen

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Quantitative Locomotion Study of Frei Schwimmen Mikroorganismen mittels Laserbeugung

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in ...

Quantitative FRET (F&#246;rster Resonance Energy Transfer) Analysis for SENP1 Protease Kinetics Determination

Quantitative FRET FÃƒÆ’Ã‚Â¶rster Resonance Energy Transfer Analysis for SENP1 Protease Kinetics Determination

Quantitative FRET (Förster Resonance Energy Transfer) Analyse für SENP1 Protease Kinetics Bestimmung

Reversible posttranslational modifications of proteins with ubiquitin or ubiquitin-like proteins (Ubls) are widely used to dynamically regulate protein ...

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Drug-induzierte Sensibilisierung der Adenylatzyklase: Assay Straffung und Miniaturisierung für Small Molecule-und siRNA-Screening-Anwendungen

Sensitization of adenylyl cyclase (AC) signaling has been implicated in a variety of neuropsychiatric and neurologic disorders including substance abuse ...

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