蠕虫已经转向：DIY实验室平台在几分钟内评估新分子

植物是分子制造的动力源泉。经过亿万年的进化，它们已经进化出大量的小分子——有些对人类有益和有价值，而另一些则可能致命。多年来，科学家们寻找新药来区分有益的植物来源分子和有害的分子的一个好方法是通过科学的嗅觉测试——在培养皿的一端轻轻擦拭一点分子，然后在另一端滴下微小的线虫（秀丽隐杆线虫），然后等待，看看化学敏感的蠕虫是否会靠近或远离所述化合物，这一过程被称为趋化性

这种“手工”方法非常缓慢。分析一个新分子可能需要两个小时。但现在，斯坦福大学吴蔡神经科学研究所的一个团队，由分子和细胞生物学教授米里亚姆·古德曼领导，开发了硬件和软件，将现成的平板扫描仪变成了一个实验室平台，可以在几分钟内评估数十个趋化性样本。该平台可以一次准备20个平板，并将四个平板安装在扫描仪上，在大约一小时内进行80次化学分析

古德曼说：“在手工时代，如果有人真的很熟练，完成了所有的准备工作，掌握了所有的材料，那么可能需要两周的时间来进行这么多的分析。”。该团队在《公共科学图书馆生物学》杂志上的一篇新论文中描述了他们的DIY平台的组件，并提供了开源代码

这个大想法听起来很简单，但开发该平台对团队来说绝非易事，其中包括密歇根州立大学植物复原研究所（前斯坦福大学卡内基科学研究所）所长Seung“Sue”Y.Rhee的联合研究人员；以及斯坦福大学神经生物学教授Thomas R.Clandinin。三人组和他们的实验室花了五年多的时间来设计、创建、测试和评估他们的方法，从开始到发表

该项目被称为“神经植物倡议”，需要神经科学、动植物生物学、实验室科学、机械工程和计算机科学方面的专家。该团队现在希望该平台将变得无处不在，并迅速发现有前景的新分子，用于目前陷入手工方法困境的医学、生物学、农业和神经科学实验室

古德曼指出：“在线虫研究界，全世界大约有1200个实验室。”。她解释说，该平台可能有助于发现其他种类的化学物质，或识别哪些细菌能吸引或排斥以细菌为食的线虫

无数种可能性

合著者Sue Rhee是密歇根州立大学生物化学与分子生物学系、植物生物学系和植物、土壤与微生物学系的基金会教授，她研究植物如何制造无数化合物并利用它们与环境交流。Rhee说，在植物产生的数十万种化合物中，我们对它们是如何在自然界中制造或使用的知之甚少

Rhee说：“一个长期以来的教条是，它们被用来抵御害虫或吸引传粉昆虫，但只有极少数这些化合物具有已知的作用。”。“通过这种巧妙的高通量趋化性测定，我希望我们能够开始大规模解开这些化学谜团。”

合著者Thomas Clandinin是一位神经生物学家，研究动物如何使用特定的感觉输入来选择适当的行为行为。他的实验室为开发一种悬浮在液体中稳定蠕虫的方法做出了贡献，促进了以摆脱手工方法所需的规模分配蠕虫的自动化方法

Clandinin说：“开发这种自动方法来大规模检测趋化性行为，将为探索气味与其受体之间的丰富联系开辟一系列新的可能性。”

接下来的步骤

接下来，古德曼希望将他们的发明应用于她自己的神经科学实验室，以了解线虫区分好分子和坏分子能力的神经和化学基础。她正在寻求与哈佛大学的研究人员合作，使用钙成像来记录蠕虫所有嗅觉或嗅觉敏感神经元在靠近或远离分子时的活动。在这项工作中，古德曼计划利用她的检测平台进行更大规模的行为研究，操纵蠕虫神经系统中的单个神经元，并最终将化合物与受体匹配

古德曼指出，线虫的嗅觉测试是包括人类在内的许多动物的共同技能。她希望将神经科学中的这些知识应用于这个有趣的主题，她确信这个新平台将加速这项工作。她说，无论是在蠕虫身上还是在人类身上，嗅觉系统中与这些分子结合的化学受体都保持着完全相同的化学物质

古德曼说：“这些捆绑口袋的形状在两个人身上都应该相似。即使它们不一样，知道这一点也会很有帮助。”。“这是我非常兴奋的研究。”