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

Forfatterne ønsker å takke Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Canada Research Stoler Program, kanadiske Institutes of Health Research, og Ontario Ministry of Research and Innovation gjennom sin Tidlig Forskere Award Program for økonomisk støtte.

En. Photolithography for Master Mold Fabrication <ol><li> Bade en 3 i. silisiumskive i aceton i 30 sekunder og deretter metanol i 30 sek. Rens med dH 2 0 vann i 5 min. </li><li> Tørk wafer overflate med en N2 blåserør. Varm opp skiven på en varm plate ved 140 ° C i 2 min. </li><li> Plasma oksidere overflaten av silisiumskiven (1 minutt, 50 W). </li><li> Spin-coat wafer overflate med 3 ml SU-8 100 fotoresist (40 sekunder; 1750 rpm). </li><li> Pre-bake den belagte skive på en kokeplate ved 65 ° C i 10 ...

<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>

Å dra nytte av atferdsmessige fenomen først beskrevet av Gabel og kolleger og bygge på dielectrophoretic manipulasjon arbeidet med Chuang og kolleger 11,12, gir vår mikrofluidteknisk-baserte electrotaxis analysen en enkel, robust og sensitiv metode for å sondere neuronal aktivitet i ormer som bruker bevegelse som en utgang. Analysen av bevegelse parametere tillater kvantitativ sammenligning mellom forskjellige genotyper. Presisjonen av microchannel fabrikasjon og elektrisk felt anvendelse sammen tilveieb...

<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

De nematode Caenorhabditis elegans er en allsidig modell organisme for biomedisinsk forskning på grunn av sin bevaring av sykdomsrelaterte gener og gangstier samt sin enkle dyrking. Flere C. elegans sykdomsmodeller har blitt rapportert, inkludert neurodegenerative lidelser så som Parkinsons sykdom (PD), som innebærer degenerasjon av dopaminerge (DA) neuroner 1. Begge transgener og nevrotoksiske kjemikalier har blitt brukt til å indusere DA nevrodegenerasjon og påfølgende bevegelse defekter i ormer, noe som åpner for undersøkelser av grunnlaget for nevrodegenerasjon og skjermer for nervecellene gener og forbindelser 2,3. Skjermer i lavere eukaryoter som C. elegans gi en effektiv og økonomisk måte å identifisere forbindelser og gener som påvirker nevrale signalering. Konvensjonelle skjermer er vanligvis utføres manuelt og scoret ved visuell inspeksjon, derfor de er tid-consuming og utsatt for menneskelige feil. I tillegg, mest fokus på cellenivå analyse og overser bevegelse, som er en spesielt viktig parameter for bevegelsesforstyrrelser. Vi har utviklet en ny microfluidic screening system (Figur 1) som kontrollerer og kvantifiserer C. elegans &#39;bevegelse ved hjelp av elektriske feltet stimuli inne microchannels. Vi har vist at en likespenning (DC)-feltet kan robustly indusere on-demand bevegelse mot katoden (&quot;electrotaxis&quot;) 4. Reversere feltets polaritet fører til at ormen å raskt snu retningen også. Vi har også vist at defekter i dopaminerge og andre sensoriske nerveceller endre svømming respons fem. Derfor kan unormalt i nevrale signalering bestemmes ved hjelp av bevegelse som en skrivebeskyttet ut. Bevegelsen respons kan være nøyaktig kvantifiseres ved hjelp av en rekke parametere som svømming hastighet, kroppen bøyd frekvens og reversering tid. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Vårt arbeid har avdekket at electrotactic responsen varierer med alderen. Spesielt unge voksne svare på et lavere spekter av elektriske felt og bevege seg raskere i forhold til larver fire. Disse funnene førte oss til å designe en ny microfluidic enhet til passivt sorterer ormer etter alder og fenotype seks. Vi har også testet responsen av ormer på pulserende DC og vekselstrøm (AC) elektriske felt. Taktet felt av ulike avgifter sykluser effektivt genererte electrotaxis både C. elegans og sin fetter C. briggsae 7. I et annet eksperiment, immobilisert symmetriske AC felt med frekvenser fra 1 Hz til 3 kHz ormer inne i kanalen 8. Gjennomføring av det elektriske felt i et mikrofluidteknisk miljø muliggjør rask og automatisert utførelse av electrotaxis analysen. Denne tilnærmingen lover å legge til rette for høy gjennomstrømming genetiske og kjemiske skjermer for faktorerpåvirker nevronal funksjon og levedyktighet.

En representant video av en vill-type ung voksen nematode er electrotaxis og sin posisjon og hastighet utganger fra ormen sporing er vist i Supplementary Video 1 og figur 3. Bevegelsen analyse selve programvaren ikke gjenkjenner retning av feltet polaritet og tidspunktet for polaritet reversering, heller, må denne informasjonen innhentes fra kilden video. Dette kan gjøres ved hjelp av en lyd-eller visuell indikator på video eller skrive ned eksperimentelle forhold og manipulasjoner. ...

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion at JoVE.com

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

En semi-automatisert mikro-elektro-fluidic metode for å indusere on-demand bevegelse i<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Er beskrevet. Denne metoden er basert på nevrofysiologisk fenomen av ormer reagerer på milde elektriske felt (&quot;electrotaxis&quot;) inne microfluidic kanaler. Microfluidic electrotaxis fungerer som en rask, følsom, lave kostnader, og skalerbar teknikk til skjermen for faktorer som påvirker nevronal helse.

Microfluidic-baserte Electrotaxis for On-demand Kvantitativ analyse av<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

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

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science.  Methods for ...

Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction

Kvantitativ Locomotion Study of frittsvømmende Micro-organismer ved hjelp av laser diffraksjon

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

Kvantitativ FRET (Förster Resonance Energy Transfer) Analyse for SENP1 Protease Kinetics Bestemmelse

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

Drug-induced Sensitization of Adenylyl Cyclase: Assay Streamlining and Miniaturization for Small Molecule and siRNA Screening Applications

Drug-induced Sensibilisering av adenylyl cyclase: Analyse Effektivisering og miniatyrisering for lite molekyl og siRNA screening programmer

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

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

En microfluidic basert Elektrokjemisk biochip for Label-free DNA Hybridisering Analyse

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

Electrotaxis Studies of Lung Cancer Cells using a Multichannel Dual-electric-field Microfluidic Chip

Electrotaxis Studier av lungekreft celler ved hjelp av en Multichannel Dual-elektrisk-felt microfluidic Chip

The behavior of directional cell migration under a direct current electric-field (dcEF) is referred to as electrotaxis. The significant role of ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Bruke optiske fibre

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

An Efficient and Reproducible Protocol for Distraction Osteogenesis in a Rat Model Leading to a Functional Regenerated Femur

En effektiv og reproduserbar protokoll for distraksjon Osteogenesis i en rotte modell fører til en funksjonell Spartments Femur

This protocol describes the use of a newly developed external fixator for distraction osteogenesis in a rat femoral model. Distraction osteogenesis (DO) ...

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

En Microfluidic plattform for langsgående Imaging i Caenorhabditis elegans

In the last decade, microfluidic techniques have been applied to study small animals, including the nematode Caenorhabditis elegans, and have proved ...