[发明专利]用于线虫培养和/或观察的微流芯片和设备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术和实验设备领域。具体而言，本发明涉及一种廉价、易于制备、能自动洗除幼虫和卵的线虫培养微流芯片、包含该微流芯片的设备以及该微流芯片和设备的应用。

背景技术

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是现代发育生物学、遗传学和基因组学研究的重要模式材料。它是一种很小的蠕虫，其成体长仅1mm，全身透明，以细菌为食，居住在土壤中，生活史短，由一个受精卵发育成为成熟的成体只要二天多一点(25℃时需52小时，最快可达到48小时)。野生型线虫胚胎发育中细胞分裂和细胞系的形成具有高度的程序性，这样就便于对其发育进行遗传学分析。

获得准确的线虫生命周期数据是研究线虫衰老的重要基础。同时获得衰老进程中各个时期的衰老相关表型数据(运动活力、体型大小、脂肪储备以及各种衰老基因融合荧光蛋白信号等)对探明衰老的机制更有重要的意义。

传统的线虫寿命分析实验一般在固体培养板或液体环境中进行。这两种方法均存在一定的局限性。固体培养时，必须在培养板中加入5-氟脱氧尿苷(2'-Deoxy-5-fluorouridine，Floxuridine，FuDR)来抑制线虫后代的生长。最近研究表明，FuDR能够引起突变体tub-1寿命显著延长，表明FuDR对成虫的影响不能被完全忽略，否则有可能导致对衰老基因的误判。液体培养时，因为无法更换培养液以及食物，加上容易污染，很难做到线虫仅15天左右的整个衰老过程的跟踪观察。而且这些大规模实验均需要添加FuDR来抑制线虫后代的发育。

目前，分选流式细胞仪是最为常见的进行高通量、自动化样品分选以及数据采集的技术平台，但是它的局限性较大。很多研究者感兴趣的样品(例如线虫等)，由于太大或过于脆弱不能应用该仪器进行采集分析。

当今市面上唯一能应用于线虫等小型活体样本分选以及采集表型数据的设备是美国Union Biometrica公司研发的COPAS(Complex Object Parametric Analyzer and Sorter)系统，其利用比流式细胞仪更大孔径的流动室，分析、分选直径大小在20-1500微米范围内的样本。该设备利用了流式细胞仪的原理，形成液流让物体挨个通过分析口，分析口有激光照射，通过测量物体在激光束中的飞行时间可以得到物体的大小参数；通过测量被物体挡住而衰减的光强可以得到物体的颜色深度和透明度的参数；仪器带有三个不同波长的激光器和三组滤光片，可以通过测定荧光强度得到物体轴线上荧光标记(荧光蛋白或荧光抗体)丰度情况的信息(参数)。但是COPAS系统存在明显的缺陷：其只能提供单位横切面的总荧光值和样本的整体荧光值，不能达到细胞或者亚细胞水平的分辨率；更重要的是该系统不能提供实时可见的图片数据；此外，该系统设备价格昂贵，使用成本相对较高。

综上所述，本领域中迫切需要开发出能够兼顾高通量和高分辨率、并且避免使用额外的化学试剂抑制幼虫生长的大规模实验平台。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种能够兼顾高通量和高分辨率、并且避免使用额外的化学试剂抑制幼虫生长的大规模实验平台。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)培养、观察和/或研究的微流芯片1，所述微流芯片1包括微流层2和基片20，所述微流层2中包括：

至少一个用于培养线虫的培养室3，所述培养室3是一个封闭在微流层中的空腔，仅通过微流管道与外界相通，所述培养室3在垂直于微流芯片方向上的尺寸大于线虫成虫的直径；

与培养室3相连的至少一条输入微流管道4和与培养室3相连的至少一条筛选管道30，所述输入微流管道4用于向培养室3中输入液体，所述筛选管道30与用于收集和排出从培养室3经筛选管道30流出的液体及线虫的幼虫和卵的至少一条输出微流管道5相连，所述筛选管道30在培养室内壁的开口面积小于或等于线虫成虫的平均横截面积的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵的平均横截面积1/2。

在一个优选例中，所述筛选管道30在培养室内壁的开口面积小于或等于线虫成虫的平均横截面积的1/2且大于或等于线虫幼虫和卵的平均横截面积2/3。

在另一个优选例中，所述筛选管道30在培养室内壁的最大内径小于或等于线虫成虫平均直径的2/3且大于或等于线虫幼虫和卵平均直径的1/2。

在另一个优选例中，所述筛选管道30在培养室内壁的最大内径小于或等于线虫成虫的平均直径的1/2且大于或等于线虫幼虫和卵的平均直径2/3。