Les sondes Microscopiques simplifient le procédé de mesurer les signes électriques chez de petits animaux

Les sondes Microscopiques développées chez Rice University ont simplifié le procédé de mesurer l'activité électrique en différentes cellules de petits animaux vivants. La technique permet à un animal unique comme un ver de terre d'être examiné à plusieurs reprises et pourrait révolutionner la donnée-collecte pour la caractérisation et les interactions médicamenteuses de la maladie.

Le laboratoire de Riz de l'ingénieur informaticien Jacob Robinson électrique et a inventé « des alignements d'électrode suspendus par nanoscale » -- aka nano-Lances -- pour donner les chercheurs atteignent aux signes électrophysiologiques des cellules de petits animaux sans les blesser. Les Nano-Lances remontent les électrodes en verre de pipette qui doivent être aligné à la main chaque fois elles sont utilisées. »

Un des goulots d'étranglement expérimentaux en étudiant le comportement et les maladies dégénératives synaptiques qui affectent la synapse exécute des mesures électriques à ces synapses, » Robinson a dit. « Nous nous mettons à étudier de grands groupes d'animaux sous un bon nombre de différentes conditions pour examiner des médicaments ou pour examiner les différents facteurs génétiques qui rapportent aux erreurs dans la signalisation à ces synapses. »

La recherche est cette semaine détaillée en Nanotechnologie de Nature.

Les premiers travaux de Robinson au Riz concentré sur la haute qualité, caractérisation électrique de haut-débit de différentes cellules. La plate-forme neuve adapte le concept pour sonder les cellules extérieures des nématodes, les vers de terre qui composent 80 pour cent de tous les animaux sur Terre.

Les La Plupart de ce qui est connue au sujet de l'activité musculaire et la boîte de vitesses synaptique dans les vers de terre vient des quelques études qui ont avec succès utilisé les pipettes en verre manuellement alignées pour mesurer l'activité électrique de différentes cellules, Robinson a dit. Cependant, cette technique de bride de correction exige la chirurgie longue et invasive qui pourrait négativement affecter les données qui sont recueillies de petits animaux de recherches.

La plate-forme développée par l'équipe de Robinson fonctionne quelque chose comme une cabine de péage pour les vers de terre de déplacement. Pendant Que chaque animal traverse un tunnel étroit, il est temporairement immobilisé et appuyé contre une ou plusieurs nano-LANCES qui pénètrent son activité électrique de muscle et de dossier de fuselage-paroi des cellules avoisinantes. Que l'animal est alors relâché, le prochain est capturé et mesuré, et ainsi de suite. Robinson a dit le dispositif prouvé beaucoup plus rapidement pour utiliser que des techniques de mesure électrophysiologiques traditionnelles de cellules.

Les nano-Lances sont produites suivant les procédures de dépôt et l'électron-poutre ou la photolithographie en couche mince normale et peuvent être effectuées à partir de moins de 200 nanomètres à plus de 5 microns d'épaisseur, selon la taille de l'animal à tester. Puisque les nano-Lances peuvent être fabriquées sur le silicium ou la glace, la technique combine facilement avec la microscopie à fluorescence, Robinson a dit.

Les animaux adaptés pour sonder avec une nano-LANCE peuvent être aussi grands que plusieurs mm, comme l'hydre, les cousins des méduses et le sujet d'une étude prochaine. Mais les nématodes connus sous le nom de Caenorhabditis elegans étaient pratiques pour plusieurs raisons : D'abord, Robinson a dit, ils sont assez petits pour être compatibles avec les dispositifs et les électrodes microfluidic de nanowire. En Second Lieu, il y avait beaucoup d'ils en bas du hall au laboratoire du collègue Weiwei Zhong, qui de Riz étudie des nématodes comme transparents, les modèles facilement manipulés pour la signalisation des voies qui sont communes à tous les animaux.

« J'avais l'habitude de broncher à partir de l'électrophysiologie de mesure parce que la méthode conventionnelle de serrage de correction est tellement techniquement provocante, » ai dit Zhong, un professeur adjoint des biochimies et de la biologie cellulaire et le co-auteur du papier. « Seulement quelques étudiants de troisième cycle ou postdocs peuvent le faire. Avec le dispositif de Jacob, même un étudiant de premier cycle peut mesurer l'électrophysiologie. »

« Ceci maille bien avec le haut-débit phenotyping qu'il fait, » Robinson a dit. « Il peut maintenant marquer des phénotypes locomotifs avec l'activité aux cellules musculaires. Nous croyons qui seront utiles pour étudier des maladies dégénératives concentrées sur les jonctions neuromusculaires. »

En fait, les laboratoires ont commencé faire ainsi. « Nous employons maintenant cette installation pour profiler des vers de terre avec les modèles neurodegenerative de la maladie tels que Parkinson et écran pour les médicaments qui réduisent les symptômes, » Zhong a dit. « Ce ne serait pas possible suivre la méthode conventionnelle. »

Le Premier test sur des modèles d'elegans de C. pour la sclérose latérale amyotrophique et la Maladie de Parkinson a indiqué pour la première fois des différences dégagées dans des réactions électrophysiologiques entre les deux, les chercheurs enregistrés. Le Test de l'efficacité des médicaments sera aidé par la capacité neuve d'étudier de petits animaux pendant de longues périodes. « Ce Qui nous pouvons faire, pour la première fois, est le regard à l'activité électrique sur une longue période de temps et découvre les modes du comportement intéressants, » Robinson a dit.

Quelques vers de terre ont été étudiés pendant jusqu'à une heure, et d'autres ont été testés des jours multiples, ont dit l'auteur important Daniel Gonzales, un étudiant de troisième cycle de Riz en laboratoire de Robinson qui a pris la charge de vivre en troupe des nématodes par les dispositifs microfluidic.

« Il était d'une certaine façon plus facile que fonctionnant avec les cellules d'isolement parce que les vers de terre sont plus grands et assez robustes, » Gonzales a dit. « Avec des cellules, s'il y a excessive pression, elles meurent. Si elles heurtent une paroi, elles meurent. Mais les vers de terre sont réellement robustes, ainsi c'était juste une question de les y arriver contre les électrodes et de les maintenir. »

L'équipe a construit des alignements microfluidic avec les tunnels multiples qui ont permis le test de beaucoup de nématodes immédiatement. En comparaison des techniques de correction-serrage qui limitent des laboratoires d'étudier environ un animal par heure, Robinson a dit que son équipe a mesuré l'autant d'en tant que 16 nématodes par heure.

« Puisque c'est une technologie silicium-basée, effectuant des alignements et produisant des cavités d'enregistrement dans des nombres élevés devient une possibilité réelle, » il a dit.

Source : http://news.rice.edu/2017/04/17/nano-spears-gently-measure-electrical-signals-in-small-animals/