液滴微流控技术用于模式生物线虫神经生物学研究

秀丽隐杆线虫是一种重要的模式生物，从２０世纪６０年代开始被广泛用于发育学、遗传学和神经生物学等研究。传统线虫研究通常采用手工操作，通量低，耗时长，难以实现对单个线虫的精确操控。微流控芯片的通道及液滴尺寸与线虫匹配，其微型化、规模集成和快速运行的特点为线虫生物学研究提供了一种新的技术平台。大连化学物理研究所Ｓｈｉ等以芯片上纳升级高通量液滴作为平台，以模式生物线虫帕金森病药理学模型为对象，建立了一种基于液滴微流控技术的模式生物药物筛选系统，用于研究神经毒素诱导线虫产生的运动、神经元变性和氧化应激等多种行为。该研究设计了一种多层微流控芯片，集成有液滴生成器、液滴捕获阵列和楔形通道阵列等结构，可以把单一线虫从群体中隔离出来，并逐一实现单个线虫液滴包裹、运动行为监测、线虫固定以及荧光成像等多个操作步骤。该工作首次利用微流控平台实现了对线虫帕金森病模型的运动缺陷、神经元变性及氧化应激水平等３个指标的单个线虫水平的同时检测。这极有可能使人们能够准确记录单个线虫在接受药物刺激后行为的瞬间变化，为研究神经退行性变疾病病因和模式生物高通量药物筛选提供了一个重要的平台。