Измерение уровня осуществления в Drosophila melanogaster , с использованием системы количественной оценки вращающихся упражнения (REQS)
27 мая 2018 г.
Вращающиеся осуществлять количественную оценку системы (REQS) может вызвать упражнения в Drosophila melanogaster путем вращения при одновременно измерять количество деятельности животных. Здесь мы представляем протокол точка за точкой, детализируя как измерить уровни активности животных испытывают вращательные упражнения процедуры с использованием REQS.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области биологии упражнений, например, как отличается реакция на физическую нагрузку у животных разного возраста и какие генетические пути контролируют реакцию на физическую нагрузку. Основное преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет исследователям впервые измерить активность мух, выполняющих вращательные упражнения в режиме реального времени. Демонстрировать процедуру будет Луис Патрик Ватанабе, аспирант моей лаборатории.
Перед запланированным экспериментом установите скрещивание самцов и самок мух, чтобы можно было собрать каждое контролируемое потомство для эксперимента. Для начала загрузите восемь стеклянных пробирок для образцов по 10 обезболенных подопытных мух в каждой пробирке. Стандартная экспериментальная группа состоит из 10 флаконов по 10 мух каждого пола.
Чтобы загрузить флаконы в REQS, вставьте флакон в слот монитора активности спереди. Затем наденьте вторую крышку на флакон и отцентрируйте флакон, перемещая уплотнительное кольцо по мере необходимости. Разместите REQS в инкубаторе для контролируемых условий окружающей среды.
Дайте животным восстановиться после анестезии в течение часа в этом инкубаторе, прежде чем продолжить. Для анализов продолжительностью более восьми часов можно использовать флаконы, содержащие пищу, которая очень надежно прикреплена к одному концу пробирки. После периода акклиматизации включите устройство, чтобы начать вращения.
Отрегулируйте скорость до желаемой скорости, например, четыре оборота в минуту. Ни одна трубка не должна соприкасаться с нижней поверхностью, если они расположены правильно. Для типичного анализа просто запустите программное обеспечение и запишите активность в течение желаемого времени, например, в течение двух часов при использовании флаконов без еды.
После запуска программное обеспечение автоматически сохраняет данные в текстовый файл. В программном обеспечении зеленый индикатор подключения указывает на то, что программное обеспечение собирает данные. Частоту записи можно настроить на вкладке «Настройки».
Как правило, используются пятиминутные интервалы. Во время проведения анализа не открывайте инкубатор, так как животные очень чувствительны к любому беспокойству и, скорее всего, отреагируют повышенной активностью. По окончании анализа завершите сбор данных, закрыв программное обеспечение, затем выключите REQS и осмотрите пробирки.
Обратите внимание на любые случаи смерти, произошедшие во время режима тренировок. Как правило, четыре оборота в минуту в течение двух часов не смертельны для здоровых штаммов. Наконец, разгрузите флаконы, обезболив мух углекислым газом.
Файл данных может быть проанализирован с помощью любого статистического пакета. Если есть временные точки, в которых для всех позиций записывается нулевая оценка активности, то в эти временные точки произошел разрыв в соединении. При возникновении вырезов стабилизируйте соединения, ведущие к вращающейся телефонной розетке, с помощью ленты.
Четыре генетически различные линии дрозофил были проанализированы с помощью REQS с использованием описанного протокола. Каждая группа состояла из 100 мух, разделенных на 10 флаконов. Средняя активность рассчитывалась в пятиминутных интервалах в течение двухчасового анализа, проводимого при четырех оборотах в минуту.
Средняя физическая активность между всеми четырьмя генотипами существенно различалась, однако существенной разницы между девственными самцами и самками мух обнаружено не было, поэтому их данные представлены вместе в данном анализе. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области генетики физических упражнений к изучению различных реакций на физические упражнения у дрозофилы melanogaster и изучению влияния физических упражнений на поведение и физиологию животных. После этой процедуры можно использовать другие методы, такие как анализ состава тела, стресс-тесты и фитнес-тесты, чтобы ответить на дополнительные вопросы о влиянии физических упражнений на животных.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
Система количественной оценки вращательных упражнений (Rotating Exercise Quantification System, REQS) позволяет индуцировать физическую активность у Drosophila melanogaster посредством вращения с одновременным измерением уровней их активности. В данном протоколе представлен подробный подход к оценке активности мух, подвергающихся воздействию вращательных упражнений.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Биология физических упражнений
- Поведенческий анализ
- Генетические пути
Теоретическая база
- Изучение реакции на физическую нагрузку в разных возрастных группах.
- Исследование генетических путей, влияющих на реакцию на физическую нагрузку.
- Измерение активности мух во время выполнения упражнений в режиме реального времени.
- Использование REQS для экспериментальных установок.
Цель исследования
- Для измерения уровней активности Drosophila во время ротационного упражнения.
- Для изучения того, как ответ на физическую нагрузку меняется в зависимости от возраста и генетики.
- Для предоставления протокола, позволяющего исследователям воспроизвести данное исследование.
Используемые методы
- Организация скрещиваний между самцами и самками Drosophila.
- Помещение анестезированных подопытных мух в стеклянные пробирки для образцов.
- Стандартная экспериментальная группа, состоящая из нескольких пробирок с мухами.
- Мониторинг активности в режиме реального времени во время ротационных упражнений.
Основные результаты
- Успешная индукция физической нагрузки у Drosophila с использованием REQS.
- Сбор данных об уровнях активности мух в режиме реального времени.
- Понимание возрастных различий в реакции на физическую нагрузку.
- Идентификация генетических путей, влияющих на двигательное поведение при нагрузках.
Выводы
- REQS является ценным инструментом для изучения биологии физической нагрузки у Drosophila.
- Измерения в режиме реального времени позволяют лучше понять реакции организма на физические упражнения.
- Будущие исследования могут опираться на данную методологию для изучения генетических факторов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Количественная оценка активности, вызванной физическими упражнениями у Drosophila melanogaster с использованием системы количественного анализа упражнений (Rotating Exercise Quantification System, REQS), позволяет точно измерять поведенческие фенотипы, имеющие значение для генетических и физиологических исследований. Эта возможность поддерживает валидацию мишеней на ранних этапах и снижение механистических рисков в исследовательских проектах, сосредоточенных на биологии упражнений, метаболической регуляции и поведенческой генетике. Стандартизированные количественные данные REQS облегчают сравнение различных линий и условий, повышая прогностическую достоверность трансляционных исследований.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать генетические и физиологические пути, лежащие в основе реакции на физическую нагрузку, на доступной модели.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней путем количественной оценки изменений активности в зависимости от генотипа, пола и экспериментальных переменных.
- Способствует снижению механистических рисков, предоставляя количественные поведенческие данные в режиме реального времени.
- Повышает прогностическую достоверность последующих исследований за счет стандартизации физической нагрузки для всех групп.
Скрининг и разработка анализа
- Позволяет подготавливать валидированные, воспроизводимые поведенческие тесты для скрининга соединений или генетических модификаций у Drosophila.
- Предоставляет количественные данные об активности с временным разрешением, подходящие для высокопроизводительного анализа.
- Обеспечивает стандартизацию и воспроизводимость тестов между отдельными экспериментальными сериями и исследовательскими группами.
- Поддерживает масштабируемый скрининг модификаторов активности, индуцированной физическими упражнениями.
Трансляционные и доклинические исследования
- Согласуется с релевантными для заболевания фенотипами, такими как метаболическая регуляция и стрессовый ответ, при подтверждении результатами последующих анализов.
- Обеспечивает преемственность от этапа генетических открытий до доклинической валидации на модельных организмах.
- Позволяет принимать решения о продвижении проекта с учетом рисков за счет уточнения взаимосвязей между генотипом и фенотипом.
- Поддерживает прогнозное снижение рисков при разработке трансляционных биомаркеров при интеграции с дополнительными конечными точками.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Метод REQS интегрируется в начальный этап процесса открытий, связывая генетические манипуляции, поведенческое фенотипирование и разработку доклинических моделей в биологии физических упражнений и смежных областях.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез и уточнению сигнальных путей путем количественной оценки активности, индуцированной физическими нагрузками, на различных генетических фонах.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые поведенческие результаты, готовые для анализа, с целью оценки соединений или генетических модификаторов.
- Аналитика: генерирует количественные данные об активности, разделенные по временным интервалам, для надежного статистического сравнения экспериментальных групп.
- Трансляционные исследования: позволяет сопоставлять данные с конечными точками, значимыми для конкретных заболеваний, при сочетании с физиологическими тестами или анализом биомаркеров.
- Корпоративное повторное использование: создает стандартизированную, многократно используемую платформу для поведенческого фенотипирования в рамках исследовательских портфелей по Drosophila.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации мишеней на ранних стадиях.
- Операционная ценность: Обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые и масштабируемые поведенческие тесты для использования различными исследовательскими группами.
- Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет уточнения взаимосвязей между генотипом и фенотипом.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритизацию и продвижение генетических или фармакологических мишеней с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с Drosophila, разработки поведенческих тестов и статистического анализа.
- Необходим доступ к прибору REQS, совместимому программному обеспечению для мониторинга активности и контролируемым условиям окружающей среды.
- Требуется межкомандная стандартизация параметров анализа и рабочих процессов обработки данных.
- Может потребоваться адаптация для различных штаммов мух, разных возрастов или экспериментальных переменных.
- Потенциальные ограничения включают чувствительность к внешним помехам и необходимость обеспечения стабильного и надежного соединения данных.
