基于模式生物线虫的微流控芯片抗衰老药物分析评价新体系

The Caenorhabditis elegans (C. elegans) has been widely used for aging mechanism study and anti-aging drug evaluation because of its genome is surprisingly similar to that of humans (40% homologous), as well as relatively short life span and lifecycle..Polydatin, the crystal component extracted from the root stem of perennial herbage, protects cerebral cells from ischemic damages via improvement of microcirculation and inhibition of platelet aggregation as well as strong anti-oxidative activity.But up to now its anti-aging activity and mechanism is not clear, more study need to be carry out to reveal that. .On the basis of our previous work, in this project, we aim to develop a versatile microfluidic platform that can realize multifunctions including worm lifelong culture, mobility monitoring, immobilization and imaging. We will also use it for evaluation for anti-aging drug evaluation. Polydatin will be tested and its mechanism will be studied in the phenotype and genetic level. The developed method will provide a powerful platform for anti-aging drug evaluation/screening in high throughput format and important experimental basis for study the activity and mechanism of polydatin.

模式生物秀丽隐杆线虫生命周期短，其基因组与人类具有40%同源性，是衰老研究中的经典模型，被广泛应用于衰老机制研究和抗衰老药物分析评价和筛查。白藜芦醇苷是一种植物提取物，具有改善微循环、抗血小板凝集、抗氧化性等作用，但是否具有抗衰老的作用尚不明确，需要进行更为深入的研究。. 本课题拟在前期工作的基础上，以秀丽隐杆线虫为模型，以白藜芦醇苷为对象，以微流控芯片为核心技术，围绕微流控芯片线虫培养、药物刺激、线虫成像和行为分析等关键技术研究，构建微流控芯片线虫衰老研究新体系。并通过对特定转基因线虫株氧化应激、寿命分析以及衰老基因相关研究，评价白藜芦醇苷的药效学和机制，以期为抗衰老药物分析评价提供一个重要的技术平台，也为白藜芦醇苷药效学评价和抗衰老作用及其机制提供重要的实验依据。

秀丽隐杆线虫是发育生物学、衰老和遗传学等研究中的重要模式生物，微流控芯片技术因其灵活组合、规模集成的特点成为线虫研究的重要工具。本项目以模式生物秀丽隐杆线虫为对象，以微流控芯片前沿技术为核心，针对高通量单线虫研究和操控难的瓶颈问题，建立了基于微流控芯片的线虫分析新体系、新方法，并将其用于不同生长期线虫的相关研究，为单线虫水平高通量药物评价提供重要平台。分述如下： .一、建立了一种基于连续流的微流控芯片线虫分析新体系，通过集成微阀，灵活实现多个 L4 期线虫平行进样、固定及成像，并以连续流贯穿，实现营养物质交换以及代谢废物排出，有利于线虫长期培养及行为监测。 .二、在微流控芯片上构建了线虫抗衰老模型，并开展了天然提取物白藜芦醇苷（PD）对线虫寿命的影响及机制研究，发现 PD 显著延长线虫寿命，并呈现剂量效应关系。 .三、建立了一种基于液滴的微流控芯片的线虫分析新体系，集成了常关型微阀，可自动实现对任一生长期的单线虫连续包裹，并且通过简单液滴融合、分裂的方式实现液滴内部物质交换，亦可进行线虫的长期培养。在该系统中实现了线虫从 L1 期到成虫期的培养以及生理活动实时监测。 .四、在微流控芯片平台上构建高糖诱导线虫糖尿病模型，研究了高糖诱导的线虫类糖尿病模型的寿命、氧化应激和脂肪代谢，分析糖尿病的症状表现、病理表现与寿命和氧化应激之间的关系。.我们在微流控芯片上构建的线虫疾病模型并将其应用研究， 显示了微流控芯片用于整体动物水平高通量/高内涵药物评价和基因调控机理探索的潜力，并为相关疾病发生机理研究和药物开发提供了一种新的平台，具有广泛的应用潜力。 .本项目共发表SCI论文8篇，申请发明专利6项，培养博士生两名，硕士生一名。