英國南安普頓大學的科學家們研發了一種新型的設備,利用該設備可以記錄線蟲的腦活動情況,從而用于藥效測試。
這個被命名為NeuroChip的設備實際上是一種微流體電生理學裝置,將只有在顯微鏡下才可詳細觀察的蠕蟲——秀麗隱桿線蟲放入其中,可以記錄這種生物學研究中常用模式生物的“大腦”中的神經回路的活動情況,相當于是線蟲的腦電圖。
秀麗隱桿線蟲是多細胞無脊椎動物,其中神經細胞占到體細胞的三分之一以上。雖然其解剖結構十分簡單,但是神經遞質、突出蛋白、離子通道等基本組成與人類具有高度的相似性。由于其全基因組遺傳信息已知,基因操作便捷,秀麗隱桿線蟲已經在高級神經功能活動、神經系統疾病等研究領域中發揮重要作用,是一種非常重要的研究神經系統基本信號途徑的模式生物。
這種新型的設備讓秀麗隱桿線蟲的這種重要性得到了新的應用。在此研究之前,利用電生理學記錄進行線蟲神經系統神經細胞內的興奮與抑制活動研究需要很高的專業技術:需要將1mm左右長的線蟲置于微電極的一端進行記錄。由于線蟲的運動性,且形體微小,因而這一操作十分困難。
新發明的這種微流體裝置中有一個容器,通過該容器,線蟲可以相繼被投放至一條狹窄的、充滿液體的通道。這條通道按線蟲前進的方向逐漸變細,從而保證該設備可以記錄到線蟲頭部內的神經系統的活動。設備中的金屬電極與一個信號放大器相連,以便對信號進行記錄。
這種新型微流體設備被用于檢測藥物的效果,非常適于神經毒理學中的高通量篩選(研究者可以快速實施數百萬次化學、遺傳學或藥物檢測)以及神經活性藥物的遺傳篩選。在研究刺激、抑制或調解傳遞的離散效應方面,該設備也比以前的行為學篩選方法更有效。
領導這項研究的Lindy Holden-Dye教授表示,“我們對把這個設備當做一種靈敏的神經毒素化合物篩選工具特別感興趣。它讓我們可以對神經網絡活動的亞致死劑量進行精確定量。”
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