Name: using a microfluidics device for mechanical stimulation and high resolution imaging of c. elegans
Uploaded: 2018-02-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans at JoVE.com

Nous remercions Sandra N. Manosalvas-Kjono, Pourim Ladpli, Farah Memon, Divya Gopisetty et Veronica Sanchez pour soutiennent dans la conception de l’appareil et la génération des animaux mutants. Cette recherche a été financée par les NIH subventions R01EB006745 (BLP), R01NS092099 (à MBG), K99NS089942 (à MK), F31NS100318 (à l’ALN) et bénéficié d’un financement du Conseil européen de recherche (CER) au titre de la recherche Horizon 2020 de l’Union européenne et de l’innovation program () Convention de subvention no 715243 à MK).

1. Fabrication de dispositifs
<ol><li>Télécharger le fichier ci-joint masque (Supplemental fichier 1) et générer un masque de chrome à l’aide d’un service commercial ou une installation interne. Comme la plus petite dimension de l’appareil est de 10 µm (épaisseur de la membrane actionneur), assurez-vous que le masque a suffisamment haute résolution, au sein de ± 0,25 µm, pour produire avec fiabilité les caractéristiques.</li>
	<li>
Suivez les méthodes standard de photolithogr...

<ol>
	<li>Eastwood, A. L., 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=Tissue+mechanics+govern+the+rapidly+adapting+and+symmetrical+response+to+touch.">Tissue mechanics govern the rapidly adapting and symmetrical response to touch.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 15 (50), E6955-E6963 (2015).</li><li>Katta, S., Krieg, M., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feeling+Force:+Physical+and+Physiological+Principles+Enabling+Sensory+Mechanotransduction.">Feeling Force: Physical and Physiological Principles Enabling Sensory Mechanotransduction.</a> Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 31, 347-371 (2015).</li><li>Krieg, M., Dunn, A. R., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+systems+biology+of+C.+elegans+touch+sensation.">Mechanical systems biology of C. elegans touch sensation.</a> BioEssays. 37 (3), 335-344 (2015).</li><li>Krieg, M., Dunn, A. R., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+control+of+the+sense+of+touch+by+&#946;-spectrin.">Mechanical control of the sense of touch by &#946;-spectrin.</a> Nat. Cell Biol. 16 (3), 224-233 (2014).</li><li>Krieg, M., 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=Tensile+forces+govern+germ-layer+organization+in+zebrafish.">Tensile forces govern germ-layer organization in zebrafish.</a> Nat Cell Biol. 10 (4), 429-436 (2008).</li><li>Gaub, B. M., M&#252;ller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+stimulation+of+Piezo1+receptors+depends+on+extracellular+matrix+proteins+and+directionality+of+force.">Mechanical stimulation of Piezo1 receptors depends on extracellular matrix proteins and directionality of force.</a> Nano Lett. 17 (3), 2064-2072 (2017).</li><li>Geffeney, S. L., 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=DEG/ENaC+but+not+TRP+channels+are+the+major+mechanoelectrical+transduction+channels+in+a+c.+Elegans+nociceptor.">DEG/ENaC but not TRP channels are the major mechanoelectrical transduction channels in a c. Elegans nociceptor.</a> Neuron. 71 (5), 845-857 (2011).</li><li>O'Hagan, R., Chalfie, M., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+MEC-4+DEG/ENaC+channel+of+Caenorhabditis+elegans+touch+receptor+neurons+transduces+mechanical+signals.">The MEC-4 DEG/ENaC channel of Caenorhabditis elegans touch receptor neurons transduces mechanical signals.</a> Nat. Neurosci. 8 (1), 43-50 (2005).</li><li>Suzuki, H., 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=In+Vivo+Imaging+of+C.+elegans+Mechanosensory+Neurons+Demonstrates+a+Specific+Role+for+the+MEC-4+Channel+in+the+Process+of+Gentle+Touch+Sensation.">In Vivo Imaging of C. elegans Mechanosensory Neurons Demonstrates a Specific Role for the MEC-4 Channel in the Process of Gentle Touch Sensation.</a> Neuron. 39 (6), 1005-1017 (2003).</li><li>Kopito, R. B., Levine, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Durable+spatiotemporal+surveillance+of+Caenorhabditis+elegans+response+to+environmental+cues.">Durable spatiotemporal surveillance of Caenorhabditis elegans response to environmental cues.</a> Lab Chip. 14 (4), 764-770 (2014).</li><li>Chokshi, T. V., Ben-Yakar, A., Chronis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+and+compressive+immobilization+of+C.+elegans+on-chip.">CO2 and compressive immobilization of C. elegans on-chip.</a> Lab Chip. 9 (1), 151 (2009).</li><li>Hulme, S. E., Shevkoplyas, S. S., McGuigan, A. P., Apfeld, J., Fontana, W., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lifespan-on-a-chip:+microfluidic+chambers+for+performing+lifelong+observation+of+C.+elegans.">Lifespan-on-a-chip: microfluidic chambers for performing lifelong observation of C. elegans.</a> Lab Chip. 10 (5), 589-597 (2010).</li><li>Li, S., Stone, H. a., Murphy, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+and+automatic+counting+system+for+the+study+of+C.+elegans+reproductive+aging.">A microfluidic device and automatic counting system for the study of C. elegans reproductive aging.</a> Lab Chip. 15 (2), 524-531 (2015).</li><li>Chokshi, T. V., Bazopoulou, D., Chronis, N. <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+microfluidic+platform+for+calcium+imaging+of+chemosensory+neurons+in+Caenorhabditis+elegans.">An automated microfluidic platform for calcium imaging of chemosensory neurons in Caenorhabditis elegans.</a> Lab Chip. 10 (20), 2758-2763 (2010).</li><li>Mishra, B., 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=Using+microfluidics+chips+for+live+imaging+and+study+of+injury+responses+in+Drosophila+larvae.">Using microfluidics chips for live imaging and study of injury responses in Drosophila larvae.</a> J. Vis. Exp. , e50998 (2014).</li><li>Chronis, N., Zimmer, M., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+for+in+vivo+imaging+of+neuronal+and+behavioral+activity+in+Caenorhabditis+elegans.">Microfluidics for in vivo imaging of neuronal and behavioral activity in Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 4 (9), 727-731 (2007).</li><li>Krajniak, J., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+high-resolution+imaging+and+culture+of+C.+elegans+in+chip-gel+hybrid+microfluidic+device+for+developmental+studies.">Long-term high-resolution imaging and culture of C. elegans in chip-gel hybrid microfluidic device for developmental studies.</a> Lab Chip. 10 (14), 1862-1868 (2010).</li><li>Vasquez, V., Krieg, M., Lockhead, D., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phospholipids+that+Contain+Polyunsaturated+Fatty+Acids+Enhance+Neuronal+Cell+Mechanics+and+Touch+Sensation.">Phospholipids that Contain Polyunsaturated Fatty Acids Enhance Neuronal Cell Mechanics and Touch Sensation.</a> CellReports. 6 (1), 70-80 (2013).</li><li>Krieg, M., 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=Genetic+defects+in+&#946;-spectrin+and+tau+sensitize+C.+elegans+axons+to+movement-induced+damage+via+torque-tension+coupling.">Genetic defects in &#946;-spectrin and tau sensitize C. elegans axons to movement-induced damage via torque-tension coupling.</a> Elife. 6 (2010), e20172 (2017).</li><li>Arnad&#243;ttir, J., O'Hagan, R., Chen, Y., Goodman, M. B., Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+DEG/ENaC+protein+MEC-10+regulates+the+transduction+channel+complex+in+Caenorhabditis+elegans+touch+receptor+neurons.">The DEG/ENaC protein MEC-10 regulates the transduction channel complex in Caenorhabditis elegans touch receptor neurons.</a> J. Neurosci. 31 (35), 12695-12704 (2011).</li><li>Lockhead, D., 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=The+tubulin+repertoire+of+Caenorhabditis+elegans+sensory+neurons+and+its+context-dependent+role+in+process+outgrowth.">The tubulin repertoire of Caenorhabditis elegans sensory neurons and its context-dependent role in process outgrowth.</a> Mol. Biol. Cell. 27 (23), 3717-3728 (2016).</li><li>Goodman, M. B., Ernstrom, G. G., Chelur, D. S., O'hagan, R., Yao, C. A., Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MEC-2+regulates+C.+elegans+DEG/ENaC+channels+needed+for+mechanosensation.">MEC-2 regulates C. elegans DEG/ENaC channels needed for mechanosensation.</a> Nature. 415 (6875), 1039-1042 (2002).</li><li>Nekimken, A., Fehlauer, H., Kim, A., Goodman, M., Pruitt, B. L., Krieg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pneumatic+stimulation+of+C.+elegans+mechanoreceptor+neurons+in+a+microfluidic+trap.">Pneumatic stimulation of C. elegans mechanoreceptor neurons in a microfluidic trap.</a> Lab Chip. , (2017).</li><li>Brower, K., White, A. K., Fordyce, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-step+Variable+Height+Photolithography+for+Valved+Multilayer+Microfluidic+Devices.">Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices.</a> J. Vis. Exp. (119), e55276 (2017).</li><li>Jenkins, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+PDMS+devices+using+SU-8+lithography.">Rapid prototyping of PDMS devices using SU-8 lithography.</a> Methods Mol. Biol. 949 (1), 153-168 (2013).</li><li>Faustino, V., Catarino, S. O., Lima, R., Minas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+microfluidic+devices+by+using+low-cost+fabrication+techniques:+A+review.">Biomedical microfluidic devices by using low-cost fabrication techniques: A review.</a> J. Biomech. 49 (11), 2280-2292 (2016).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SOFT+LITHOGRAPHY.">SOFT LITHOGRAPHY.</a> Annu. Rev. Mater. Sci. 28 (1), 153-184 (1998).</li><li>Chen, T. -. W., 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=Ultrasensitive+fluorescent+proteins+for+imaging+neuronal+activity.">Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity.</a> Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).</li><li>Cho, Y., Porto, D., Hwang, H., Grundy, L., Schafer, W. R., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+and+controlled+mechanical+stimulation+and+functional+imaging+in+vivo+in+C.+elegans.">Automated and controlled mechanical stimulation and functional imaging in vivo in C. elegans.</a> Lab Chip. , (2017).</li><li>Edwards, S. L., 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+novel+molecular+solution+for+ultraviolet+light+detection+in+Caenorhabditis+elegans.">A novel molecular solution for ultraviolet light detection in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS Biol. 6 (8), 1715-1729 (2008).</li><li>Porta-de-la-Riva, M., Fontrodona, L., Villanueva, A., Cer&#243;n, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+Caenorhabditis+elegans+methods:+synchronization+and+observation.">Basic Caenorhabditis elegans methods: synchronization and observation.</a> J. Vis. Exp. (64), e4019 (2012).</li><li>Schindelin, J., 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=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat. Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Cho, Y., Porto, D. A., Hwang, H., Grundy, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Throughput+Controlled+Mechanical+Stimulation+and+Functional+Imaging+In+Vivo.">High-Throughput Controlled Mechanical Stimulation and Functional Imaging In Vivo.</a> BiorXiv. , (2017).</li><li>Petzold, B. C., Park, S. -. J., Mazzochette, E. A., Goodman, M. B., Pruitt, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MEMS-based+force-clamp+analysis+of+the+role+of+body+stiffness+in+C.+elegans+touch+sensation.">MEMS-based force-clamp analysis of the role of body stiffness in C. elegans touch sensation.</a> Integr. Biol. (Camb). 5 (6), 853-864 (2013).</li><li>Nekimken, A. L., Mazzochette, E. A., Goodman, M. B., Pruitt, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forces+applied+during+classical+touch+assays+for+Caenorhabditis+elegans.">Forces applied during classical touch assays for Caenorhabditis elegans.</a> PLoS One. 12 (5), e0178080 (2017).</li><li>Chronis, N., Zimmer, M., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+for+in+vivo+imaging+of+neuronal+and+behavioral+activity+in+Caenorhabditis+elegans.">Microfluidics for in vivo imaging of neuronal and behavioral activity in Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 4 (9), 727-731 (2007).</li><li>Gilleland, C. L., Rohde, C. B., Zeng, F., Yanik, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+immobilization+of+physiologically+active+Caenorhabditis+elegans.">Microfluidic immobilization of physiologically active Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Protoc. 5 (12), 1888-1902 (2010).</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 (2011).</li><li>Christensen, A. M., Chang-Yen, D. A., Gale, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+interconnects+used+in+PDMS+microfluidic+systems.">Characterization of interconnects used in PDMS microfluidic systems.</a> J. Micromechanics Microengineering. 15 (5), 928-934 (2005).</li><li>Gilpin, W., Uppaluri, S., Brangwynne, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Worms+under+Pressure:+Bulk+Mechanical+Properties+of+C.+elegans+Are+Independent+of+the+Cuticle.">Worms under Pressure: Bulk Mechanical Properties of C. elegans Are Independent of the Cuticle.</a> Biophys. J. 108 (8), 1887-1898 (2015).</li></ol>

Ce protocole présente une méthode pour fournir une stimulation mécanique précise à la peau d’un ver rond, pris au piège dans une puce microfluidique. Il est destiné à faciliter l’intégration des stimuli physiques pour répondre aux questions biologiques et vise à rationaliser la mécanobiologie recherche dans les laboratoires biologiques. Cette méthode s’étend des analyses précédentes afin d’évaluer la fonction des neurones mécanosensoriels chez c. elegans. Techniques quantitatives et sem...

Le sens du toucher fournit des animaux avec des informations cruciales sur leur environnement. Selon la force appliquée, touch est perçue comme anodine, agréable ou douloureux. La déformation du tissu pendant touch est détectée par des cellules spécialisées mécanorécepteur incorporés dans la peau qui expriment des protéines réceptrices, plus couramment des canaux ioniques. Les étapes reliant la perception de la force à l’activation de canal ionique lors de toucher et de la douleur ne sont pas totalement comprises. Encore moins sait comment le tissu cutané filtres déformation mécanique et si les mécanorécepteurs détecter des changements dans la souche ou souligner1,2,3. Cette lacune dans la compréhension découle, en partie, d’un manque d’outils appropriés pour appliquer les stimulations mécaniques précises à la surface de la peau d’un animal vivant tout en observant les réponses au niveau cellulaire. Considérant que la microscopie à force atomique a été largement utilisée pour appliquer et mesurer les forces dans des cellules isolées4,5 et aussi à activer les récepteurs Piezo1 la vie des cellules6, des expériences similaires à l’aide d’animaux vivants, en particulier C. elegans, ont été notoirement difficile en raison de la mobilité intrinsèque du sujet. Traditionnellement, ce défi est contourné à l’aide de colle cyanoacrylate vétérinaire - ou -qualité chirurgicale pour immobiliser les animaux individuels sur gélose tampons1,7,8,9. Cette approche a été productive, mais a des limites liées à la compétence requise pour l’immobilisation par collage et la surface de la gélose molle sur conformité mécanique. Une stratégie de microfluidique est une alternative gratuite qui permet d’éviter certaines des complications liées au collage.
Le nématode c. elegans est un organisme modèle génétique avec un système nerveux complètement mappé qui, en raison de la taille de l’animal, est un bon choix pour la technologie microfluidique. Dispositifs microfluidiques offre l’avantage que les animaux autrement extrêmement mobiles peuvent être immobilisés lors des opérations d’imagerie à haute résolution et livraison des stimuli neuro-modulateur pertinentes. Avec l’aide de microfluidique technologies, animaux vivants peuvent être immobilisés sans préjudice10,11, permettant la surveillance de l’activité comportementale sur la vie entière12,13 et haute résolution imagerie de l’activité neuronale14,15,16,17. En outre, plusieurs neurones mécanorécepteur nécessaires pour le sens du toucher et de la douleur peut être caractérisé sur leur physiologique1,8, mécanique4,18,19et moléculaire niveau20,21,22.
C. elegans détecte des stimuli mécaniques douces à son mur de corps à l’aide de six TRNs, dont trois innervent l’animal antérieur (ALML/R et AVM) et trois qui innervent postérieur de l’animal (PLML/R et PVM). Les molécules de canal d’ion nécessaires pour faire une force appliquée en un signal biochimique ont été largement étudiées dans son TRNs8. Cet article présente une plate-forme de microfluidique23 qui permet aux chercheurs d’appliquer des forces mécaniques précis sur la peau d’un immobilisé c. elegans ascaris, lors de la lecture sur la déformation de ses tissus internes par imagerie optique. En plus de présenter des stimuli mécaniques bien définis, transitoires de calcium peuvent être enregistrés dans les neurones des mécanorécepteurs avec résolution subcellulaire et en corrélation avec les caractéristiques morphologiques et anatomiques. Le dispositif se compose d’un canal central de piégeage qui détient un seul animal et présente sa peau à côté de six canaux d’actionnement pneumatique (Figure 1 et Figure 2). Les six chaînes sont positionnés le long du canal de piégeage pour livrer des stimuli mécaniques à chacun de six TRNs du ver. Ces chaînes sont séparées de la chambre de piégeage par des diaphragmes PDMS minces, qui peuvent être actionnés par une source de pression de l’air extérieur (Figure 1). Nous avons calibré la déviation par rapport à la pression et fournissent les mesures obtenues dans cet article. Chaque actionneur peut être adressée individuellement et utilisée pour stimuler un mécanorécepteur de choix. La pression est livrée à l’aide d’une pompe à pression pilotée par piezo mais n’importe quel autre dispositif peut être utilisé. Nous montrons que le protocole de pression peut être utilisé pour activer TRNs in vivo et de démontrer le fonctionnement des appareils adaptés pour fournir des stimuli mécaniques aux adultes de c. elegans, chargement des animaux adultes dans des dispositifs, exécution d’imagerie calcique expériences et analyser les résultats. Fabrication de dispositifs consistant en deux étapes principales : 1) photolithographie pour faire un moule de SU-8 ; et 2) PDMS pour faire un dispositif de moulage. Par souci de concision et de clarté, le lecteur est prié de précédemment publié articles et protocoles24,25 pour obtenir des instructions sur la façon de produire les moules et les périphériques.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chrome mask</td>
			<td>Compugraphics (http://www.compugraphics-photomasks.com/)</td>
			<td></td>
			<td>5&#39;&#39;, designed in AutoCAD (Autodesk, Inc.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chrome mask</td>
			<td>Mitani-Micronics (http://www.mitani-micro.co.jp/en/)</td>
			<td></td>
			<td>5&#39;&#39;, designed in AutoCAD (Autodesk, Inc.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chrome mask</td>
			<td>Kuroda-Electric (http://www.kuroda-electric.eu/</td>
			<td></td>
			<td>5&#39;&#39;, designed in AutoCAD (Autodesk, Inc.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#39;&#39; Silicon wafer (B-test)</td>
			<td>Stanford Nanofabrication Facility</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 2002</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 2050</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin-coater</td>
			<td>Laurell Technologies</td>
			<td>WS-400BZ-6NPP/LITE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Exposure timer</td>
			<td>Optical Associates, Inc</td>
			<td>OAI 150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illumination controller</td>
			<td>Optical Associates, Inc</td>
			<td>2105C2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 developer</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A426F-1GAL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A18-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloromethylsilane (TCMS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>92361-500ML</td>
			<td>Caution: TCMS is toxic and water-reactive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard 184 Elastomer Kit</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>PDMS prepolymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy punch, 1 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>95039-090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Plasma Asher</td>
			<td>Branson/IPC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small metal tubing (0.635 mm OD, 0.4318 mm ID, 12.7 mm long); gage size 23TW</td>
			<td>New England Small Tube Corporation</td>
			<td>NE-1300-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nalgene syringe filter, 0.22 &#956;m</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>725-2520</td>
			<td>to filter all solution, small particles would clog the chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene tubing; 0.9652 mm OD, 0.5842 mm ID</td>
			<td>Solomon Scientific</td>
			<td>BPE-T50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe, 1 ml</td>
			<td>BD Scientific</td>
			<td>309628</td>
			<td>for worm trapping and release</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe, 20 ml</td>
			<td>BD Scientific</td>
			<td>309661</td>
			<td>for gravity-based flow</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gilson Minipuls 3, Peristaltic pump</td>
			<td>Gilson</td>
			<td></td>
			<td>to suck solutions and worms out of the chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microfluidic flow controller, equipped with 0&#8211;800 kPa pressure channel</td>
			<td>Elveflow</td>
			<td>OB1 MK3</td>
			<td>pressure delivery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water-Resistant Clear Poly- urethane Tubing, 4 mm ID and 6 mm OD</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5195 T52</td>
			<td>connection from house air to pressure pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water-Resistant Clear Polyurethane Tubing, 2.6mm ID and 4mm OD</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5195 T51</td>
			<td>connect pressure pump to small tubng</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Push-to-Connect Tube Fitting for Air</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5111K468</td>
			<td>metric - imperial converter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight Connector for 6 mm &#215; 1/4&#8243; Tube OD</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5779 K258</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica DMI 4000 B microscopy system</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>63&#215;/1.32 NA HCX PL APO oil objective</td>
			<td>Leica</td>
			<td>506081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamamatsu Orca-Flash 4.0LT digital CMOS camera</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>C11440-42U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lumencor Spectra X light engine</td>
			<td>Lumencor</td>
			<td></td>
			<td>With cyan and green/yellow light source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excitation beam splitter</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>59022bs</td>
			<td>in the microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamamatsu W-view Gemini Image splitting optics</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>A12801-01</td>
			<td>to split green and red emission and project them on different areas on the camera chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emission beam splitter</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>T570lpxr</td>
			<td>in the image splitter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emission filters GCamp6s</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>ET525/50m</td>
			<td>in the image splitter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emission filters mCherry</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>ET632/60m</td>
			<td>in the image splitter</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using a microfluidics device for mechanical stimulation and high resolution imaging of c. elegans

Un des objectifs centraux de mécanobiologie sont de comprendre l’effet réciproque de contraintes mécaniques sur les protéines et les cellules. Malgré son importance, l’influence des contraintes mécaniques sur la fonction cellulaire est encore mal compris. En partie, cette lacune existe parce que peu d’outils permettre une déformation simultanée de tissus et de cellules, imagerie de l’activité cellulaire chez les animaux vivants et restriction efficace de motilité dans les organismes modèle autrement très mobiles, tels que le nématode Caenorhabditis elegans. La petite taille de c. elegans rend un excellent match pour les dispositifs de recherche axée sur la microfluidique et des solutions pour l’immobilisation ont été présentées à l’aide de dispositifs microfluidiques. Bien que ces dispositifs permettent d’imagerie à haute résolution, l’animal est entièrement enfermée dans polydiméthylsiloxane (PDMS) et verre, limitant l’accès physique pour la livraison de force mécanique ou enregistrements électrophysiologiques. Récemment, nous avons créé un dispositif qui intègre des actionneurs pneumatiques avec un design de piégeage qui est compatible avec la microscopie de fluorescence à haute résolution. Le canal de commande est séparé du canal ver-piégeage par une fine membrane PDMS. Ce diaphragme est dévié dans le côté d’un ver en appliquant une pression d’une source externe. L’appareil peut cibler les neurones individuels mécanosensibles. L’activation de ces neurones est photographiée à haute résolution avec indicateurs de calcium codé génétiquement. Cet article présente la méthode générale en utilisant des souches de c. elegans exprimant l’indicateur d’activité sensible au calcium (GCaMP6s) dans les neurones de récepteur tactile (TRNs). La méthode, cependant, n’est pas limitée aux TRNs ni aux capteurs de calcium comme une sonde, mais peut être étendue à d’autres cellules sensibles à la mécanique ou les capteurs.

Lithographie de SU-8 et Chip Bonding Le protocole de la lithographie et la moulure de PDMS conformément aux procédures standard. Détails peuvent être trouvés ailleurs23,24,25,26. Le PDMS devrait décoller de la plaquette sans problèmes après durcissement. Si les caractéristiques de SU-8 arnaquer au cours de l’épluchage de PDMS, soi...

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Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

Nouveaux outils pour la recherche de mécanobiologie sont nécessaires pour comprendre les contraintes mécaniques comment active des voies biochimiques et suscite des réactions biologiques. Ici, nous présentons une nouvelle méthode de stimulation mécanique sélective des animaux immobilisée avec un piège de microfluidique permettant l’imagerie à haute résolution des réponses cellulaires.

En utilisant un dispositif microfluidique pour une Stimulation mécanique et l’imagerie haute résolution de c. elegans

One central goal of mechanobiology is to understand the reciprocal effect of mechanical stress on proteins and cells. Despite its importance, the ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

Assaying &beta;-amyloid Toxicity using a Transgenic C. elegans Model

Assaying ÃƒÅ½Ã‚Â²-amyloid Toxicity using a Transgenic C. elegans Model

Dosage β-amyloïde toxicité utilisant un transgéniques C. elegans</emModèle>

Accumulation of the &beta;-amyloid peptide (A&beta;) is generally believed to be central to the induction of Alzheimer's disease, but the relevant ...

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