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

Författarna vill tacka för naturvetenskap och teknisk forskning Council of Canada, Kanada Research Chairs Program, Canadian Institutes of Health Research, och Ontario ministeriet för forskning och innovation genom sin tidiga Forskare Award Program för ekonomiskt stöd.

Ett. Fotolitografi för Mästare Mögel Fabrication <ol><li> Bada en 3 i. kiselskiva i aceton under 30 sekunder och därefter metanol i 30 sek. Skölj med dH 2 0 vatten i 5 min. </li><li> Torka skivan yta med en N2 luftblåspistol. Värm skivan på en varm platta vid 140 ° C under 2 min. </li><li> Plasma oxidera ytan av kiselskivan (1 min, 50 W). </li><li> Spin-coat rånet yta med 3 ml SU-8 100 fotoresist (40 sek; 1.750 rpm). </li><li> Pre-baka det belagda wafern på en het platta vid 65 ° C under 10 min,...

<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>

Dra nytta av den beteendemässiga fenomen som först beskrevs av Gabel och kolleger och bygga på dielektroforetiska manipulation arbete Chuang och kollegor 11,12, erbjuder vår mikroflödesbaserade electrotaxis analys en enkel, robust och känslig metod för att undersöka neuronal aktivitet i maskar med rörelse som en utgång. Analysen av rörelseparametrar möjliggör kvantitativ jämförelse mellan olika genotyper. Precisionen i microchannel tillverkning och elektriska fält ansökan tillsammans ger båd...

<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

Nematoden Caenorhabditis elegans är en mångsidig modell organism för biomedicinsk forskning på grund av dess bevarande av sjukdomsrelaterade gener och vägar samt dess enkla odling. Flera C. elegans sjukdomsmodeller har rapporterats, inklusive neurodegenerativa sjukdomar såsom Parkinsons sjukdom (PD), vilket innebär degeneration av dopaminerga (DA) nervceller 1. Både transgener och neurotoxiska kemikalier har använts för att inducera DA neurodegeneration och därav defekter rörelse i Worms, vilket möjliggör undersökningar utifrån neurodegeneration och skärmar för nervskyddande gener och föreningar 2,3. Skärmar i lägre eukaryoter som C. elegans tillhandahålla ett effektivt och ekonomiskt sätt att identifiera föreningar och gener som påverkar neuronal signalering. Konventionella skärmar är vanligen utförs manuellt och görs genom visuell inspektion, varför de är tids-consuming och benägna att mänskliga fel. Dessutom, de flesta fokuserar på cellnivå analys och bortser locomotion, vilket är en särskilt viktig parameter för rörelsestörningar. Vi har utvecklat en ny mikroflödessystem screening systemet (Figur 1) som styr och kvantifierar C. elegans &#39;locomotion användning av elektriska fält stimuli inuti mikrokanaler. Vi har visat att en likström (DC) fält klart kan inducera on-demand locomotion mot katoden (&quot;electrotaxis&quot;) 4. Reversering fältets polaritet bringar masken för att snabbt ändra sin riktning. Vi har också visat att brister i dopaminerga och andra sensoriska neuroner förändrar simning svar 5. Därför kan avvikelser i neuronal signalering bestämmas med användning av förflyttning som en utlästa. Rörelsen svaret exakt kan kvantifieras med hjälp av en rad parametrar såsom simning hastighet, kropp böjning frekvens och återföring tid. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Vårt arbete har visat att det electrotactic svaret varierar med åldern. Specifikt, unga vuxna svara på ett lägre utbud av elektriska fält och gå snabbare än larver 4. Dessa fynd ledde oss att utforma en ny mikrofluidikanordning att passivt sortera maskar efter ålder och fenotyp 6. Vi har även testat svaret av maskar till pulsad DC och växelström (AC) elektriska fält. Pulsade DC fält av olika arbetscykler effektivt genererade electrotaxis i både C. elegans och dess kusin C. briggsae 7. I ett annat experiment, immobiliserade symmetriska AC fält med frekvenser mellan 1 Hz till 3 kHz maskar inuti kanalen 8. Genomförande av det elektriska fältet i en mikroflödessystem miljö möjliggör snabb och automatisk exekvering av electrotaxis analysen. Detta tillvägagångssätt lovar att underlätta hög genomströmning genetiska och kemiska skärmar för faktorerpåverkar neuronal funktion och lönsamhet.

En representativ video av en vild-typ unga vuxna nematod s electrotaxis och dess ställning och utgångar hastighet från masken spårningsprogram visas i kompletterande Video 1 och Figur 3. Rörelsen analysprogram själv erkänner inte riktningen på fältet polaritet och tiden för polvändning, utan måste denna information erhållas från källan video. Detta skulle kunna göras med hjälp av en ljud-eller visuell på video eller skriva ner experimentella förhållanden och manipula...

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 halvautomatisk micro-electro-fluidic metod för att inducera on-demand locomotion i<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Beskrivs. Denna metod är baserad på den neurophysiologic fenomenet maskar som svarar på milda elektriska fält (&quot;electrotaxis&quot;) inuti mikroflödessystem kanaler. Microfluidic electrotaxis fungerar som en snabb, känslig, låg kostnad, och skalbar teknik för att screena för faktorer som påverkar neuronal hälsa.

Mikroflödesbaserade Electrotaxis för On-demand kvantitativ analys av<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; &quot;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

Förbättrad visualisering och kvantitativ analys av läkemedelseffekter Använda Micropatterned celler

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

En mikroflödessystem-baserad Hydrodynamisk fälla för enstaka partiklar

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 Studie av fritt Simning Mikroorganismer Använda laserdiffraktion

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) Analys för SENP1 Proteas Kinetik Fastställande

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

Läkemedelsinducerad Sensibilisering av adenylylcyklas: Assay Renodling och miniatyrisering för småmolekylära och siRNA Screening Program

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 mikroflödesbaserad Elektro Biochip för Label-fritt DNA hybridisering Analys

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 lungcancerceller med användning av en Multichannel dubbla elektriskt fält mikroflödes 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

Multifluorescensdetektion för dropp Mikrofluidik Använda optiska fibrer

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 och reproducerbara protokoll för distraktion Osteogenesis i en råtta modell leder till en funktionell regenererad lårbenet

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 mikroflödessystem plattform för längsgående 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 ...