Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Electrotaxis of Caenorhabditis elegans in a microfluidic environment. med./bio.

[Elektrotaxis von Caenorhabditis elegans in einer mikrofluidischen Umgebung].

Veröffentlicht in: Lab Chip 2010; 10 (2): 220-226

Ziel der Studie (lt. Redakteur)

Um ein neuartiges Mikroflüssigkeitsgerät zu entwickeln, was einen Reiz verwendet, um die Bewegung der Nematode Caenorhabditis elegans zu manipulieren, wollten die Autoren zeigen, dass ein elektrisches Signal als leistungsstarker Reiz wirkt, um präzise die Bewegung der Nematode in Mikrokanälen zu kontrollieren und lenken.

Hintergrund/weitere Details

20 synchronisierte Caenorhabditis elegans verschiedener Altersgruppen und Größen, vom Larven-Stadium L1 (ca. 250 µm lang) bis zum jungen Adulten (ca. 1 mm lang), wurden individuell in Puffer-gefüllte Mikrokanäle geladen und mit Hilfe einer Spritzenpumpe in den mittleren Abschnitt positioniert (2,5 cm von jeder Elektrode entfernt).
Um den Einfluss elektrokinetischer Flüsse (Elektrophorese und Elektroosmose) auszuschließen, wurden zusätzliche Experimente mit toten Würmern durchgeführt.
Zusätzlich wurden 11 Würmer auf die Wirkungen nach der Exposition untersucht (Verhalten, Fertilität, Lebensfähigkeit; 10 Würmer bei 2-4 V/cm und ein Wurm bei 12 V/cm).

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1:
Expositionsdauer: im Artikel nicht angegeben
Exposition 2:
Expositionsdauer: 10 min
Exposition 3:
Expositionsdauer: 10 min

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer im Artikel nicht angegeben
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau 5 cm long microchannel, 300 µm wide and 80 µm deep was used to study the worm movement; inlet, connected to a syringe pump and one electrode on one end, and outlet and the second electrode on the other end of the channel; with the help of the syringe pump a single worm was driven through the outlet into the channel and to the middle of it; then the pump was turned off and the electric field was turned on, either in one or the other direction; speed and direction of worm movement was measured
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 12 V/cm Maximum - - von +/- 2 V/cm bis +/- 12 V/cm

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer 10 min
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau worm was placed in the channel and the electric field was switched on; field polarity reversed every min
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 2 V/cm Minimum - - -
elektrische Feldstärke 4 V/cm Maximum - - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer 10 min
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau worm was placed in the channel and the electric field was switched on; field polarity reversed every min
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 12 V/cm - - - -

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Ergebeniss zeigten, dass die Reaktion (Elektrotaxis) der älteren Larven und jungen adulten Tiere, gerichtet (in Richtung Kathode) und hoch-sensitiv war. Die Charakterisierung der Elektrotaxis deckte auf, dass sie durch neuronale Aktivität vermittelt wurde (wurde mit Hilfe von transgenen Mutanten untersucht), die mit Alter und Größe der Tiere variiert (wahrscheinlich aufgrund des reiferen Zentralnervensystems und ebenfalls untersucht mit längeren und kürzen transgenen Würmern). Nicht alle Entwicklungsstadien der Tiere reagierten gleich gut innerhalb der Schwellenwert-Bereiche. Während der effektive Bereich für L4-Larven bei 4-10 V/cm lag, schienen die Adulten signifikant empfindlicher zu sein und hatten geringere Reaktions-Schwellenwerte (2-4 V/cm).
Obwohl die Schwimmgeschwindigkeit durch die Änderungen der elektrischen Feldstärken und die Richtung unbeeinflusst blieb, zeigten die Ergebnisse, dass jedes Entwicklungsstadium auf einen spezifischen elektrischen Feld-Bereich mit einer spezifischen Geschwindigkeit reagierte. Schließlich lieferten die Ergebnisse die Evidenz, dass die elektrische Feld-Exposition keine erkennbare Wirkung auf die Fähigkeit der Tiere hatte, zu überleben und sich zu reproduzieren.
Die Methode hat das Potenzial, in effizienter und automatisierter Art und Weise Würmer präzise zu kontrollieren, zu lenken und transportieren. Dies eröffnet signifikante Möglichkeiten für das Hochdurchsatz-Screening von Caenorhabditis elegans in der Arzneimittel-Forschung und anderen Anwendungen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch