[發明專利]用于線蟲培養和/或觀察的微流芯片和設備及其應用

有效

• 申請號: 201210189484.X
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103461279A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 韓敬東;黃巖誼;申潔;鮮波
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院;北京大學
• 主分類號: A01K67/033
• 分類號: A01K67/033;B01L3/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 楊昀

技術領域

本發明涉及生物技術和實驗設備領域。具體而言，本發明涉及一種廉價、易于制備、能自動洗除幼蟲和卵的線蟲培養微流芯片、包含該微流芯片的設備以及該微流芯片和設備的應用。

背景技術

秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis?elegans)是現代發育生物學、遺傳學和基因組學研究的重要模式材料。它是一種很小的蠕蟲，其成體長僅1mm，全身透明，以細菌為食，居住在土壤中，生活史短，由一個受精卵發育成為成熟的成體只要二天多一點(25℃時需52小時，最快可達到48小時)。野生型線蟲胚胎發育中細胞分裂和細胞系的形成具有高度的程序性，這樣就便于對其發育進行遺傳學分析。

獲得準確的線蟲生命周期數據是研究線蟲衰老的重要基礎。同時獲得衰老進程中各個時期的衰老相關表型數據(運動活力、體型大小、脂肪儲備以及各種衰老基因融合熒光蛋白信號等)對探明衰老的機制更有重要的意義。

傳統的線蟲壽命分析實驗一般在固體培養板或液體環境中進行。這兩種方法均存在一定的局限性。固體培養時，必須在培養板中加入5-氟脫氧尿苷(2'-Deoxy-5-fluorouridine，Floxuridine，FuDR)來抑制線蟲后代的生長。最近研究表明，FuDR能夠引起突變體tub-1壽命顯著延長，表明FuDR對成蟲的影響不能被完全忽略，否則有可能導致對衰老基因的誤判。液體培養時，因為無法更換培養液以及食物，加上容易污染，很難做到線蟲僅15天左右的整個衰老過程的跟蹤觀察。而且這些大規模實驗均需要添加FuDR來抑制線蟲后代的發育。

目前，分選流式細胞儀是最為常見的進行高通量、自動化樣品分選以及數據采集的技術平臺，但是它的局限性較大。很多研究者感興趣的樣品(例如線蟲等)，由于太大或過于脆弱不能應用該儀器進行采集分析。

當今市面上唯一能應用于線蟲等小型活體樣本分選以及采集表型數據的設備是美國Union?Biometrica公司研發的COPAS(Complex?Object?Parametric?Analyzer?and?Sorter)系統，其利用比流式細胞儀更大孔徑的流動室，分析、分選直徑大小在20-1500微米范圍內的樣本。該設備利用了流式細胞儀的原理，形成液流讓物體挨個通過分析口，分析口有激光照射，通過測量物體在激光束中的飛行時間可以得到物體的大小參數；通過測量被物體擋住而衰減的光強可以得到物體的顏色深度和透明度的參數；儀器帶有三個不同波長的激光器和三組濾光片，可以通過測定熒光強度得到物體軸線上熒光標記(熒光蛋白或熒光抗體)豐度情況的信息(參數)。但是COPAS系統存在明顯的缺陷：其只能提供單位橫切面的總熒光值和樣本的整體熒光值，不能達到細胞或者亞細胞水平的分辨率；更重要的是該系統不能提供實時可見的圖片數據；此外，該系統設備價格昂貴，使用成本相對較高。

綜上所述，本領域中迫切需要開發出能夠兼顧高通量和高分辨率、并且避免使用額外的化學試劑抑制幼蟲生長的大規模實驗平臺。

發明內容

本發明的主要目的是為了提供一種能夠兼顧高通量和高分辨率、并且避免使用額外的化學試劑抑制幼蟲生長的大規模實驗平臺。

在本發明的第一方面中，提供了一種用于秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis?elegans)培養、觀察和/或研究的微流芯片1，所述微流芯片1包括微流層2和基片20，所述微流層2中包括：

至少一個用于培養線蟲的培養室3，所述培養室3是一個封閉在微流層中的空腔，僅通過微流管道與外界相通，所述培養室3在垂直于微流芯片方向上的尺寸大于線蟲成蟲的直徑；

與培養室3相連的至少一條輸入微流管道4和與培養室3相連的至少一條篩選管道30，所述輸入微流管道4用于向培養室3中輸入液體，所述篩選管道30與用于收集和排出從培養室3經篩選管道30流出的液體及線蟲的幼蟲和卵的至少一條輸出微流管道5相連，所述篩選管道30在培養室內壁的開口面積小于或等于線蟲成蟲的平均橫截面積的2/3且大于或等于線蟲幼蟲和卵的平均橫截面積1/2。

在一個優選例中，所述篩選管道30在培養室內壁的開口面積小于或等于線蟲成蟲的平均橫截面積的1/2且大于或等于線蟲幼蟲和卵的平均橫截面積2/3。

在另一個優選例中，所述篩選管道30在培養室內壁的最大內徑小于或等于線蟲成蟲平均直徑的2/3且大于或等于線蟲幼蟲和卵平均直徑的1/2。

在另一個優選例中，所述篩選管道30在培養室內壁的最大內徑小于或等于線蟲成蟲的平均直徑的1/2且大于或等于線蟲幼蟲和卵的平均直徑2/3。