模式生物研究 | 秀丽线虫高通量、高分辨率成像系统

2023-11-22 14:55:54, 玉研仪器上海玉研科学仪器有限公司

秀丽隐杆线虫作为目前唯一所有体细胞发育谱系均被研究清楚的多细胞模式生物，加之其生活周期短、结构简单，已成为基因功能研究的新宠，尤其在细胞命运决定、器官发生发育、衰老与寿命、体外化学筛选、药效评估和毒理学等研究领域具有众多优势。

然而，在药物筛选、毒理学、遗传筛选等众多高通量实验中，由于对其高分辨率图像采集的速度难以跟上大型文库筛选分析的速度，秀丽线虫应用潜力已经开始放缓。如何能够高通量、高分辨率且可重复性采集秀丽隐杆线虫图像成为相关科研人员亟待解决的难题。

传统秀丽线虫成像技术无法同时满足高分辨率及高通量成像实验需求

市面上目前针对秀丽线虫成像方案主要有多孔板读取技术（Plate Reader）和高分辨率荧光显微镜观察两种。多孔板读取技术可对线虫表型进行粗糙分析，在高通量成像的过程中图像分辨率较低，且秀丽线虫形态各异，随意弯曲、折叠，成像可重复性较差；高分辨荧光显微镜虽能够对线虫进行高分辨率成像，但需使用者手动调整，难以完成高通量实验，且亦无法解决线虫形态问题，两种方式均无法同时满足高分辨率及高通量成像实验的需求。

vivoChip——秀丽隐杆线虫“三高”（高通量、高分辨率、高含量数据）在体成像和筛选设备

vivoVerse为此提供了解决方案——vivoChip，一种设计简单、优雅的微流体装置，具有精确定义的几何通道形状，允许多达40个秀丽隐杆线虫或其他线虫的横向对齐和无麻醉固定，搭配各种类型显微镜实现线虫高通量及高分辨率成像。

性能及优势

微流体技术，刺激温和，动物无需麻醉

vivoChip采用设计简单、优雅的微流体装置，通过微压力将动物放置于已精确定义的几何芯片中，处理方式温和，有效保持样品活性。实验过程中，样品始终处于生理活性状态，筛选实验结果可靠性更高；

高通量平台，单芯片可同时进行多达80（2*40）及960（24*40）个

vivoVerse具有vivoChip 2x和vivoChip 24x（vivoScreen）两种高通量平台，前者可对多达80条线虫进行有序摆位，搭配高分辨率显微镜进行成像；后者为集成式一体化平台，自带高分辨率显微镜和软件，在对多达960个样品进行摆位的同时可控制显微镜全自动有序成像及分析；

全年龄段应用，成像快速高效率

针对线虫不同成长阶段样品，vivoChip有不同规格芯片与之适配，适合L1-D5全年龄段线虫应用；高精度微压力泵精确控制样品，能够在数分钟内完成样品线性摆位，搭配显微镜完成高速成像操作；

芯片可重复使用，性价比高

vivoChip微流体芯片可通过冲洗反复使用，每枚芯片可反复使用不低于5次，且冲洗过程不会对样本造成额外伤害，设备使用耗材成本较低，性价比高；

兼容性强，设备可用于其他多种微流体实验

除微流体芯片外，设备其余各组件（微压力泵、样品槽、显微镜等）均可用于常规微流体实验，如血栓生成、动脉粥样硬化、炎症研究等多种研究，一套设备，多种应用！

应用领域

发育与生殖毒性研究（DART）
发育神经毒性（DNT）
生殖系研究
高分辨率神经元成像
突变体筛选
发育/细胞分裂时间延时成像
RNAi及化合物筛选

应用示例

秀丽线虫生殖系统成像——胚胎发育、生殖毒性等相关研究

发育和生殖毒性（DART）测试是食品药品安全评估的重要组成部分，着眼于它们对人类和动物发育以及生殖系统的潜在影响。秀丽隐杆线虫具有完整的生殖系统和发育时间表，通过使用多种剂量及目标样品处理年龄同步化的线虫，并通过高分辨率成像观察其生殖系发育情况，从而用于DART研究。如下图所示，用两种不同的标记物分别标记线虫细胞膜和细胞核结构，应用vivoChip平台对线虫进行线性排列并高分辨率成像，观察诸如蠕虫大小、胚胎总数、胚胎发育情况、胚胎活力、染色质缺陷等相关表征。

Images of AUM1039 animals using 20×, 0.75NA objective in the Lionheart BioTek. The animals express a membrane-bound GFP (pie-1::gfp::PH) and a nuclear mCherry (pie-1::mCherry::his-58 )

年龄相关性蛋白质聚集——衰老/神经退行性疾病相关研究

病理性蛋白质聚集是部分神经退行性疾病（例如阿尔茨海默症）的典型病理学表征，量化动物体内聚集物分布的能力可以促进蛋白质稳态机制的研究，并确定蛋白质稳态的分子和遗传相互作用因子，从而促进相关疾病机制阐明和治疗研究。多聚谷氨酸修饰线虫（Q35）可出现年龄相关性蛋白质聚集现象，通过vivoChip线性排序后，在高分辨率显微镜下可观察到3-5μm大小的蛋白质聚集（白色箭头）。

关于 vivoVerse

vivoVerse Inc.，前身为Newormics LLC，是一家致力于发展制造新兴技术用于快速、自动、道德地测试化学品毒性和安全性的公司，其基于秀丽隐杆线虫和微流体科技，发明制造了一系列新型仪器、软件和服务，目标是减少动物试验，同时为行业客户提供快速和具有成本效益的服务，辅助他们将新产品快速推向市场。2023年，玉研仪器与vivoVerse正式达成战略合作协议，旨在打造完整秀丽线虫科研产品线，为中国地区秀丽线虫科研人员提供全面的产品和完善的服务！