2月《Nature Methods》特別介紹了一位華人女科學(xué)家——呂航，這位早年畢業(yè)于伊利諾斯大學(xué)，曾在加州大學(xué)，洛克菲勒大學(xué)霍德華休斯醫(yī)學(xué)院進(jìn)修的華裔學(xué)者在利用微流體分析生物學(xué)的研究方面獲得了頗多成果。呂航zui初的專業(yè)是計(jì)算機(jī)半導(dǎo)體芯片，但當(dāng)她的導(dǎo)師開(kāi)始微流體技術(shù)研究的時(shí)候，呂航對(duì)這種技術(shù)在生物學(xué)上的應(yīng)用產(chǎn)生了極大的興趣，她從一種局外人的角度思考，解開(kāi)了生物學(xué)的難題，本期Nature Methods就接連公布了其兩項(xiàng)成果。

這兩項(xiàng)成果將微流體技術(shù)用到了截然不同的兩個(gè)方面，卻都為生物學(xué)提供了新型定量技術(shù)。其中一個(gè)是與法蘭克福大學(xué)的Alexander Gottschalk研究組合作完成的，他們將模式生物秀麗隱桿線蟲進(jìn)行基因工程改造，使其能對(duì)光作出某些神經(jīng)應(yīng)答，從而能通過(guò)刺激線蟲的興奮與抑制機(jī)械感知神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，追蹤神經(jīng)應(yīng)答和對(duì)于的信號(hào)功能

這種方法能在非侵入的情況下檢測(cè)神經(jīng)行為，觀察在不同的刺激，或者干擾下這些神經(jīng)元的活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了在限定的時(shí)間和位置上，明確調(diào)控一個(gè)完整的生物體系統(tǒng)的行為，到位的分析動(dòng)物的神經(jīng)功能路線。

這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的一位問(wèn)題就是設(shè)計(jì)硬件，軟件和濕件的整體工作體系，比如說(shuō)實(shí)驗(yàn)中研究人員用到的光學(xué)設(shè)備并不是一些專業(yè)設(shè)備，而是一臺(tái)彩色LCD投影儀，呂航認(rèn)為，“你可以將實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備都升級(jí)到zui快，但是這個(gè)成本不劃算”，“我們正在考慮能讓每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都能買得起的合理方案。”

第二篇文章則主要圍繞的是果蠅胚胎，研究人員希望能大規(guī)模定量分析背腹軸的蛋白定位信息——背腹軸的形成過(guò)程是胚胎發(fā)育過(guò)程中*個(gè)重要階段，但是目前科學(xué)家們還不是很清楚背腹軸的發(fā)育機(jī)制。因此呂航研究組與普林斯頓大學(xué)Stanislav Shvartsman研究組的研究人員一道，開(kāi)發(fā)出了一種新型成像設(shè)備，這種設(shè)備上的微流體芯片能在短短幾分鐘時(shí)間內(nèi)，地定位數(shù)百個(gè)胚胎，從而能幫助科學(xué)家們收集并分析大量的背腹軸信號(hào)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

這種設(shè)備是利用聚二甲基硅氧烷（PMDS）為材料，大小和一個(gè)載玻片差不多，形似米粒（如下圖），其中包含有大約有700個(gè)胚胎捕獲芯片，當(dāng)樣品通過(guò)設(shè)備上一個(gè)“S”型的槽道時(shí)，流體模型可以篩選合適的胚胎，并提高胚胎與捕獲芯片的接觸頻率，研究證明90%的胚胎都能被芯片捕獲，這對(duì)于那些過(guò)去只能針對(duì)少量胚胎進(jìn)行的研究將是價(jià)值的。

（成像設(shè)備示意圖）

這種設(shè)備還可以用于到其它模式生物上去，比如斑馬魚等，這對(duì)于研究分析胚胎發(fā)育過(guò)程中的調(diào)控機(jī)制具有積極的意義。

將工程學(xué)與生物學(xué)相結(jié)合，確實(shí)能解決許多生物學(xué)的難題，與呂杭合作的Stanislav Shvartsman研究組現(xiàn)在一個(gè)下午完成的工作量是過(guò)去三年的工作量之和，這就像是在迷宮外看迷宮，從不同的角度分析問(wèn)題也許就是*不一樣的一片光景。

原文摘要：

A microfluidic array for large-scale ordering and orientation of embryos

Quantitative studies of embryogenesis require the ability to monitor pattern formation and morphogenesis in large numbers of embryos, at multiple time points and in diverse genetic backgrounds. We describe a simple approach that greatly facilitates these tasks for Drosophila melanogaster embryos, one of the most advanced models of developmental genetics. Based on passive hydrodynamics, we developed a microfluidic embryo-trap array that can be used to rapidly order and vertically orient hundreds of embryos. We describe the physical principles of the design and used this platform to quantitatively analyze multiple morphogen gradients in the dorsoventral patterning system. Our approach can also be used for live imaging and, with slight modifications, could be adapted for studies of pattern formation and morphogenesis in other model organisms.

 來(lái)源：生物通