植物是分子制造的强大力量。经过漫长的岁月，它们已经进化出了大量小分子——有些对人类有益且有价值，而有些则可能是致命的。多年来，科学家们在寻找新药时，通过科学嗅探测试来区分有益的植物衍生分子和有害分子，这是一种很好的方法——在培养皿的一端沾上一点分子，在另一端放入微小的线虫(C.elegans)，然后等待观察对化学敏感的蠕虫是否会靠近或远离所讨论的化合物，这一过程称为趋化性。

这种“手工”方法非常缓慢。检测一个新分子可能需要两个小时。但现在，斯坦福大学吴仔神经科学研究所的一个团队在分子和细胞生物学教授米里亚姆·古德曼的带领下，开发出了硬件和软件，可以将现成的平板扫描仪变成一个实验室平台，可以在几分钟内评估数十个趋化性样本。该平台一次可以准备20个板，并将4个板放在扫描仪上，在大约一小时内进行80次化学检测。

古德曼说：“在手工时代，如果有人真的技术娴熟，做好了所有的准备工作，拥有了所有的材料，那么做这么多的检测可能只需要两周的时间。”该团队在《PLOSBiology》杂志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。

伟大的想法

这听起来很简单，但开发这个平台对于团队来说却并非易事，团队成员包括密歇根州立大学植物恢复力研究所所长Seung“Sue”Y.Rhee(前斯坦福大学卡内基科学研究所所长);以及斯坦福大学神经生物学教授ThomasR.Clandinin。这三人及其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。

该项目名为“神经植物计划”，需要神经科学、动物和植物生物学、实验室科学、机械工程和计算机科学领域的专家。该团队现在希望该平台能够普及，并迅速发现有前景的新分子，用于目前陷入手工方法的医学、生物学、农业和神经科学实验室。

Goodman指出：“在线虫研究界，全球大约有1,200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，或确定哪些细菌种类会吸引或排斥以细菌为食的线虫。

无限可能

合著者SueRhee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预科教授，她研究植物如何制造无数化合物并利用它们与周围环境进行交流。Rhee表示，植物产生的数十万种化合物中，我们对它们在自然界中是如何制造或使用的知之甚少。

“长期以来人们一直认为这些化合物可以用于抵御害虫或吸引传粉者，但只有极少数化合物具有已知的作用，”Rhee说道。“通过这项巧妙的高通量趋化性检测，我希望我们能够开始大规模揭开这些化学之谜。”

合著者托马斯·克兰迪宁是一位神经生物学家，他研究动物如何利用特定的感官输入来选择适当的行为动作。他的实验室为开发一种在液体中悬浮时稳定蠕虫的方法做出了贡献，促进了以需要的规模分配蠕虫的自动化方法，从而摆脱了手工方法。

克兰迪宁说：“开发这种自动化方法来大规模检查趋化行为将为探索气味与其受体之间的丰富联系开辟大量新的可能性。”

下一步

下一步，古德曼希望将他们的发明应用到她自己的神经科学实验室中，以了解线虫区分好分子和坏分子的神经和化学基础。她正在与哈佛大学的研究人员合作，利用钙成像技术记录线虫所有嗅觉神经元(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分析平台进行更大规模的行为研究，操纵线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，线虫的嗅觉测试是许多动物(包括人类)都具备的技能。她希望将这些神经科学方面的知识应用于这一有趣的课题，她确信这个新平台将加速这项工作。她说，无论是在线虫还是人类中，嗅觉系统中与这些分子结合的化学受体都与完全相同的化学物质有关。

“这些结合口袋的形状在两种生物中应该相似。即使它们不相似，了解这一点也会很有帮助，”古德曼说。“这是我真正兴奋的研究。”

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