Name: a microfluidic platform for longitudinal imaging in caenorhabditis elegans
Uploaded: 2018-05-02T13:30:00
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इस शोध को नेशनल साइंस फाउंडेशन द्वारा अनुदान PHY-१२०५४९४ और म्क्ब-१४१३१३४ (एल) के माध्यम से और नेशनल रिसर्च फाउंडेशन ऑफ कोरिया ग्रांट 2017R1D1A1B03035671 (KSL) द्वारा समर्थित किया गया ।

नीचे दिए गए प्रोटोकॉल का उपयोग करता है WormSpa5, वर्म के अनुदैर्ध्य इमेजिंग के लिए पहले से वर्णित microfluidic डिवाइस । WormSpa के निर्माण (सीएडी फ़ाइलों है कि अनुरोध पर लेखकों से प्राप्त किया जा सकता है के साथ श?...

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	<li>Lopez-Maury, L., Marguerat, S., Bahler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+gene+expression+to+changing+environments:+from+rapid+responses+to+evolutionary+adaptation.">Tuning gene expression to changing environments: from rapid responses to evolutionary adaptation.</a> Nat Rev Genet. 9 (8), 583-593 (2008).</li><li>de Nadal, E., Ammerer, G., Posas, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+gene+expression+in+response+to+stress.">Controlling gene expression in response to stress.</a> Nat Rev Genet. 12 (12), 833-845 (2011).</li><li>Hulme, S. E., Shevkoplyas, S. S., Samuel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+Streamlining+discovery+in+worm+biology.">Microfluidics: Streamlining discovery in worm biology.</a> Nat Methods. 5 (7), 589-590 (2008).</li><li>San-Miguel, A., 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=Microfluidics+as+a+tool+for+C.+elegans+research.">Microfluidics as a tool for C. elegans research.</a> WormBook. , (2013).</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>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. (84), e50998 (2014).</li><li>Grisi, 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=NMR+spectroscopy+of+single+sub-nL+ova+with+inductive+ultra-compact+single-chip+probes.">NMR spectroscopy of single sub-nL ova with inductive ultra-compact single-chip probes.</a> Sci Rep. 7, 44670 (2017).</li><li>Crane, M. M., Chung, K., Stirman, 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=Microfluidics-enabled+phenotyping,+imaging,+and+screening+of+multicellular+organisms.">Microfluidics-enabled phenotyping, imaging, and screening of multicellular organisms.</a> Lab Chip. 10 (12), 1509-1517 (2010).</li><li>Leifer, A. M., Fang-Yen, C., Gershow, M., Alkema, M. J., Samuel, A. D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+manipulation+of+neural+activity+in+freely+moving+Caenorhabditis+elegans.">Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans.</a> Nat Meth. 8 (2), 147-152 (2011).</li><li>Lee, K. S., Lee, L. E., 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=HandKAchip+-+Hands-free+killing+assay+on+a+chip.">HandKAchip - Hands-free killing assay on a chip.</a> Sci Rep. 6, 35862 (2016).</li><li>Lee, K. S., 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=Serotonin-dependent+kinetics+of+feeding+bursts+underlie+a+graded+response+to+food+availability+in+C.+elegans.">Serotonin-dependent kinetics of feeding bursts underlie a graded response to food availability in C. elegans.</a> Nat Commun. 8, 14221 (2017).</li><li>Stiernagle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintenance+of+C.+elegans.">Maintenance of C. elegans.</a> WormBook. , (2006).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> NE-1000 Series of Programmable Syringe Pumps. , (2017).</li><li>Tan, M. W., Mahajan-Miklos, S., Ausubel, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Killing+of+Caenorhabditis+elegans+by+Pseudomonas+aeruginosa+used+to+model+mammalian+bacterial+pathogenesis.">Killing of Caenorhabditis elegans by Pseudomonas aeruginosa used to model mammalian bacterial pathogenesis.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 96 (2), 715-720 (1999).</li><li>Kim, D. 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=A+conserved+p38+MAP+kinase+pathway+in+Caenorhabditis+elegans+innate+immunity.">A conserved p38 MAP kinase pathway in Caenorhabditis elegans innate immunity.</a> Science. 297 (5581), 623-626 (2002).</li><li>Troemel, E. R., 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=p38+MAPK+regulates+expression+of+immune+response+genes+and+contributes+to+longevity+in+C.+elegans.">p38 MAPK regulates expression of immune response genes and contributes to longevity in C. elegans.</a> PLoS Genet. 2 (11), 183 (2006).</li><li>Estes, K. A., Dunbar, T. L., Powell, J. R., Ausubel, F. M., Troemel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=bZIP+transcription+factor+zip-2+mediates+an+early+response+to+Pseudomonas+aeruginosa+infection+in+Caenorhabditis+elegans.">bZIP transcription factor zip-2 mediates an early response to Pseudomonas aeruginosa infection in Caenorhabditis elegans.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (5), 2153-2158 (2010).</li><li>Byerly, L., Cassada, R. C., Russell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+life+cycle+of+the+nematode+Caenorhabditis+elegans:+I.+Wild-type+growth+and+reproduction.">The life cycle of the nematode Caenorhabditis elegans: I. Wild-type growth and reproduction.</a> Dev Biol. 51 (1), 23-33 (1976).</li><li>Chalancon, G., 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=Interplay+between+gene+expression+noise+and+regulatory+network+architecture.">Interplay between gene expression noise and regulatory network architecture.</a> Trends Genet. 28 (5), 221-232 (2012).</li><li>Sanchez, A., Choubey, S., Kondev, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+noise+in+gene+expression.">Regulation of noise in gene expression.</a> Annu Rev Biophys. 42, 469-491 (2013).</li><li>Norman, T. M., Lord, N. D., Paulsson, J., Losick, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stochastic+Switching+of+Cell+Fate+in+Microbes.">Stochastic Switching of Cell Fate in Microbes.</a> Annu Rev Microbiol. 69, 381-403 (2015).</li><li>Gardner, T. S., di Bernardo, D., Lorenz, D., Collins, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inferring+genetic+networks+and+identifying+compound+mode+of+action+via+expression+profiling.">Inferring genetic networks and identifying compound mode of action via expression profiling.</a> Science. 301 (5629), 102-105 (2003).</li><li>Samuelson, A. V., Carr, C. E., Ruvkun, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+activities+that+mediate+increased+life+span+of+C.+elegans+insulin-like+signaling+mutants.">Gene activities that mediate increased life span of C. elegans insulin-like signaling mutants.</a> Genes Dev. 21 (22), 2976-2994 (2007).</li><li>Edwards, C. B., Copes, N., Brito, A. G., Canfield, J., Bradshaw, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Malate+and+Fumarate+Extend+Lifespan+in+Caenorhabditis+elegans.">Malate and Fumarate Extend Lifespan in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS ONE. 8 (3), 58345 (2013).</li><li>Riddle, D. L., Blumenthal, T., Meyer, B. J., Priess, J. R., Riddle, D. L., Blumenthal, T., Meyer, B. J., Priess, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> C. elegans II. , (1997).</li><li>Churgin, M. 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=Longitudinal+imaging+of+Caenorhabditis+elegans+in+a+microfabricated+device+reveals+variation+in+behavioral+decline+during+aging.">Longitudinal imaging of Caenorhabditis elegans in a microfabricated device reveals variation in behavioral decline during aging.</a> eLife. 6, 26652 (2017).</li><li>Scholz, M., Lynch, D. J., Lee, K. S., Levine, E., Biron, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+scalable+method+for+automatically+measuring+pharyngeal+pumping+in+C.+elegans.">A scalable method for automatically measuring pharyngeal pumping in C. elegans.</a> J Neurosci Methods. 274, 172-178 (2016).</li><li>Scholz, M., Dinner, A. R., Levine, E., Biron, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stochastic+feeding+dynamics+arise+from+the+need+for+information+and+energy.">Stochastic feeding dynamics arise from the need for information and energy.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 114 (35), 9261-9266 (2017).</li></ol>

Microfluidic उपकरण कीड़े का अध्ययन करने में कई लाभ प्रदान करते हैं । एक PDMS डिवाइस में इमेजिंग एक मानक NGM आगार प्लेट के साथ तुलना में उच्च इमेजिंग गुणवत्ता प्रदान करता है । एकाधिक छवियों को एक एकल कीड़ा से लिया जा ?...

पर्यावरण की स्थिति में परिवर्तन आनुवंशिक कार्यक्रम के सक्रियकरण के लिए प्रेरण और विशिष्ट जीन1,2की अभिव्यक्ति के दमन के साथ नेतृत्व कर सकते हैं । ये काइनेटिक परिवर्तन एक ही जानवरों में और विभिन्न जानवरों के बीच ऊतकों के बीच चर सकता है । इस तरह के आनुवंशिक कार्यक्रमों का अध्ययन इसलिए तरीकों कि व्यक्तिगत पशुओं के अनुदैर्ध्य इमेजिंग अनुमति देते है और पर्यावरण की स्थिति के सटीक गतिशील नियंत्रण प्रदान करने के लिए कहते हैं ।
हाल के वर्षों में, microfabricated द्रव उपकरणों के कीड़े, मक्खियों, पानी भालू और अधिक3,4,5,6, सहित छोटे जानवरों में प्रतिक्रिया और व्यवहार के कई पहलुओं का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, 7. अनुप्रयोगों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, गहरी phenotyping, रासायनिक उत्तेजनाओं के जवाब में ंयूरॉन गतिविधि के optogenetic रिकॉर्डिंग, और गतिवान और पम्पिंग के रूप में मोटर व्यवहार की ट्रैकिंग8,9,10 , 11.
Microfluidic-आधारित कई गुण है कि लंबे समय तक लाभ सकता है अवधि अनुदैर्ध्य पर्यावरण cues के लिए प्रतिक्रिया के इमेजिंग, स्थानीय microenvironment, लचीला डिजाइन है कि रखरखाव की अनुमति देता है की सटीक गतिशील नियंत्रण सहित व्यक्तिगत पशुओं अलग तिमाहियों में, और इमेजिंग के लिए अनुकूल विशेषताओं । हालांकि, एक लंबे समय के लिए एक microfluidic चैंबर में पशुओं को बनाए रखने के उनके अच्छे प्राणियों पर ंयूनतम प्रतिकूल प्रभाव के साथ एक चुनौती है, जो microfluidic डिवाइस के डिजाइन में विशेष रूप से देखभाल के रूप में अच्छी तरह के रूप में प्रयोग के निष्पादन की आवश्यकता है ।
यहाँ हम WormSpa के उपयोग का प्रदर्शन, Caenorhabditis एलिगेंसके अनुदैर्ध्य इमेजिंग के लिए एक microfluidic डिवाइस. 5 व्यक्तिगत कीड़े कक्षों में सिमटे हुए हैं । तरल और बैक्टीरियल सस्पेंशन की एक निरंतर कम प्रवाह की गारंटी देता है कि कीड़े अच्छी तरह से खिलाया और पर्याप्त रूप से अच्छे स्वास्थ्य को बनाए रखने और तनाव को कम करने के लिए सक्रिय हैं, और कक्षों की संरचना कीड़े अंडे देना करने के लिए अनुमति देता है । डिजाइन और WormSpa के आपरेशन की सादगी microfluidics में कोई पिछले अनुभव के साथ शोधकर्ताओं को अपने स्वयं के अनुसंधान की योजना में इस उपकरण को शामिल करने की अनुमति चाहिए ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1012px;" width="1011">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">WormSpa</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:344px;">N/A</td>
			<td style="width:329px;">The CAD file for WormSpa is available from the Levine lab.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Compound Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>AxioObserver Z1</td>
			<td>An inverted fluorescence microscope with a motorized stage</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Syringe Pump</td>
			<td>New Era Pump Systems</td>
			<td>NE-501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Tubing</td>
			<td>SCI Scientific Commodities Inc.</td>
			<td>BB31695-PE/5</td>
			<td>0.034&#8221; (0.86 mm) I.D. x 0.052&#8221; (1.32 mm) O.D</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Syringe Tip</td>
			<td>CMLsupply</td>
			<td>901-20-050</td>
			<td>20 Gauge x 1/2&#8221; blunt tip stainless steel canula</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Syringe Filter</td>
			<td>PALL</td>
			<td>4650</td>
			<td>Acrodisc 32 mm Syringe Filter with 5 um Supor Membrane</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Syringe</td>
			<td>Qosina</td>
			<td>C3307</td>
			<td>10 mL Male Luer Lock Syringe</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">3 Way Valve</td>
			<td>ColeParmer</td>
			<td>FF-30600-23</td>
			<td>Large-bore 3-way, male-lock, stopcocks, 10/pack, Non-sterile</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Dowel Pin</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90145A317</td>
			<td>18-8 Stainless Steel Dowel Pins (1/32&#34; Dia. x 1/2&#34; Lg.)</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Low Binding Microcentrifuge Tube</td>
			<td style="width:123px;">Corning</td>
			<td>CL S3206</td>
			<td>0.65 mL low binding snap cap microcentrifuge tube</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a microfluidic platform for longitudinal imaging in caenorhabditis elegans

पिछले दशक में, microfluidic तकनीक निमेटोड Caenorhabditis एलिगेंससहित छोटे जानवरों का अध्ययन करने के लिए लागू किया गया है, और एक सुविधाजनक लाइव इमेजिंग मंच के सटीक नियंत्रण के लिए क्षमताओं को उपलब्ध कराने के रूप में उपयोगी साबित कर दिया है वास्तविक समय में प्रयोगात्मक शर्तों । इस अनुच्छेद में, हम व्यक्तिगत कीड़े के लाइव इमेजिंग WormSpa, एक पहले से प्रकाशित कस्टम microfluidic डिवाइस को रोजगार का प्रदर्शन । उपकरण में, एकाधिक कीड़े अलग अलग कक्षों तक ही सीमित हैं, विभिंन जैविक प्रक्रियाओं के मल्टीप्लेक्स अनुदैर्ध्य निगरानी की अनुमति । क्षमता को समझाने के लिए, हम सबूत के सिद्धांत का प्रयोग किया है जिसमें कीड़े रोगजनक बैक्टीरिया के साथ डिवाइस में संक्रमित थे, और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया जीन और अंडा बिछाने की अभिव्यक्ति की गतिशीलता व्यक्ति में लगातार निगरानी की गई जानवरों. इस डिवाइस के सरल डिजाइन और आपरेशन microfluidic आधारित प्रयोगों के साथ कोई पिछले अनुभव के साथ उपयोगकर्ताओं के लिए यह उपयुक्त बनाते हैं । हम प्रस्ताव है कि इस दृष्टिकोण कई अच्छी तरह से परिभाषित शर्तों के तहत जैविक प्रक्रियाओं के अनुदैर्ध्य टिप्पणियों में रुचि शोधकर्ताओं के लिए उपयोगी हो जाएगा ।

उम्र सिंक्रनाइज़ युवा वयस्क कीड़े (४६ घंटे 25 डिग्री सेल्सियस पर पोस्ट L1 लार्वा गिरफ्तारी)12 डिवाइस में लोड किए गए थे, जैसा कि प्रोटोकॉल में वर्णित है । कीड़े व्यक्तिगत रूप से अलग चैन?...

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A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis एलिगेंस में अनुदैर्ध्य इमेजिंग के लिए एक Microfluidic प्लेटफार्म

इस अनुच्छेद में, हम व्यक्तिगत कीड़े के लाइव इमेजिंग एक कस्टम microfluidic डिवाइस को रोजगार का प्रदर्शन । उपकरण में, एकाधिक कीड़े अलग अलग कक्षों तक ही सीमित हैं, विभिंन जैविक प्रक्रियाओं के मल्टीप्लेक्स अनुदैर्ध्य निगरानी की अनुमति ।

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

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के लिए सरल microfluidic उपकरणों<em&gt; Vivo में</em&gt; इमेजिंग<em&gt; सी. एलिगेंस</em&gt;<em&gt; ड्रोसोफिला</em&gt; और Zebrafish

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