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Georgia Tech scientifiques Développer dispositif microfluidique à des centaines d'Orient des embryons de mouches

Published on December 27, 2010 at 3:49 AM

Les chercheurs ont développé un dispositif microfluidique qui oriente automatiquement des centaines de mouches des fruits et d'autres embryons pour les préparer à la recherche.

Le dispositif pourrait faciliter l'étude des questions telles que comment les organismes à développer leurs structures complexes à partir de cellules uniques - un des aspects les plus fascinants de la biologie.

Les scientifiques savent que parmi les premiers développements d'un embryon majeur est la création de son axe dorso-ventral, qui fonctionne à partir de son retour à son ventre. Déterminer comment ce développement se déroule axes - plus précisément la présence et la localisation des protéines au cours du processus - exige la capacité de surveiller simultanément un grand nombre d'embryons à différents fonds génétiques à différents moments.

«Collecte et analyse de la signalisation et les schémas de transcription de l'axe dorso-ventral requiert généralement la manipulation manuelle des embryons individuels pour les tenir sur leurs extrémités, ce qui rend difficile de mener des expériences à haut débit qui peut atteindre des résultats statistiquement significatifs», a déclaré Hang Lu, un associé professeur à l'École Technique de Géorgie génie chimique et biomoléculaire.

Pour permettre à grande échelle des analyses quantitatives de l'information positionnelle protéines long de l'axe dorso-ventrale, Lu a conçu un dispositif microfluidique qui oriente de manière fiable et robuste de plusieurs centaines d'embryons en seulement quelques minutes.

Les détails de la conception de périphérique et les résultats de la preuve de concept des expériences avec des embryons mouche des fruits ont été publiés dans l'édition de décembre avant 26 en ligne de la revue Nature Methods. Ce projet a été soutenu par la National Science Foundation, le National Institutes of Health, la Fondation Alfred P. Sloan et le programme de DuPont professeur Young.

Lu a conçu et fabriqué l'appareil avec l'aide de Kwanghun Chung et le Falun Emily, qui a travaillé sur le projet de Georgia Tech diplômés et étudiants de premier cycle, respectivement. Fabriqué à partir polydiméthylsiloxane (PDMS), cet appareil compact de la taille d'une lame de microscope et contient environ 700 pièges pour les embryons, qui sont en forme de grains de riz mais de plus petite taille.

En fonctionnement, les flux de fluide à travers un "S" en forme de canal assez large pour les embryons de n'importe quelle orientation de se déplacer facilement à travers elle. Le fluide dirige efficacement les embryons vers les pièges, tout en balayant les embryons surnuméraires et mal pris au piège.

"Le modèle d'écoulement sensiblement augmenté la fréquence à laquelle les embryons contacté les pièges et ont été chargés dans eux», explique Lu. "Expérimentalement, nous avons trouvé en moyenne 90 pour cent des embryons ont été piégés dans l'appareil, qui sera précieux pour les études qui ont seulement un petit nombre d'embryons disponibles."

Quand un embryon d'approches d'un piège vide, il les expériences non-uniforme de pression et de cisaillement du fluide environnant. La force résultante flips l'embryon à la verticale et l'insère dans le piège cylindrique en position verticale, avec son axe parallèle dorsoventral au sol. L'embryon est ensuite fixé à l'intérieur du piège, sans aucune intervention de l'utilisateur ou le contrôle. Le lock-in fonction permet au dispositif d'être déconnecté du reste du matériel et des transportés pour l'imagerie ou de stockage des embryons clos.

"A un moment, nous avons posté un dispositif microfluidique embryon piège gamme complète de piégée embryons mouche des fruits à nos collaborateurs à l'Université Princeton, et à l'arrivée, les embryons étaient encore debout dans leurs pièges verrouillée", a déclaré Lu.

Pour démontrer les capacités de l'appareil, Lu a collaboré avec Stanislav Shvartsman, professeur agrégé au Département de génie chimique et biologique à l'Université Princeton, et son étudiant diplômé Yoosik Kim. Les chercheurs de Princeton a utilisé le dispositif de quantifier les gradients de molécules de signalisation appelée morphogènes des embryons fixes et également utilisé pour surveiller les divisions nucléaires en embryons vivants.

Dans une expérience, les chercheurs de Princeton déterminé l'étendue spatiale de la distribution de Dorsal, un facteur de transcription qui initie la structuration dorsale à ventrale de l'embryon de drosophile. Ils ont également démontré que ce gradient pourrait être une comparaison quantitative entre les embryons de type sauvage et mutant.

«Le dispositif de gamme piège a fourni une augmentation significative du nombre d'embryons fixes et de vivre que nous pourrions l'image simultanément et nous a permis de régler avec précision les questions d'intérêt pour les biologistes du développement aujourd'hui», a expliqué Lu.

Dans l'avenir, les scientifiques devraient être en mesure d'adapter le dispositif microfluidique pour les études de formation de structures et de la morphogenèse dans des organismes modèles, tels que des embryons de poisson zèbre ou un ver. Les résultats de ces études seront importantes pour la communauté scientifique, car de nombreux gènes contrôlant le développement sont similaires dans les vers, les mouches des fruits et des mammifères.

Source: http://www.gatech.edu/

Last Update: 7. October 2011 05:37

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