2015年4月15日
测量乙醇敏感性与快速耐受性的简便实验方法 果蝇 促进利用该模式生物研究这些重要的酒精相关行为。本文描述了一种相对简单、可扩展的检测果蝇酒精敏感性和快速耐受性的实验方法。
以下实验的总体目标是评估果蝇对乙醇麻醉的敏感性。该目标通过将果蝇放入试管中并使其暴露于乙醇蒸气来实现。第二步是确定在每个试管中随时间重复观察直至所有果蝇均被麻醉时,处于麻醉状态的果蝇数量。
接下来,对时间点进行插值。当每个瓶中 50% 的果蝇被麻醉时,结果显示出乙醇麻醉果蝇所需时间的指数。今天演示该实验的是我实验室的学生 Simran Sindu。开始实验时,将果蝇按单一性别每 11 只一组收集到装有新鲜食物的瓶子中,用 CO₂ 处理不超过五分钟,随后将果蝇置于环境可控的空间中,在食物瓶内过夜恢复。
通过将纯100%乙醇用纯化水稀释,配制终浓度为85%的乙醇溶液。在检测前,将该溶液于室温下静置过夜。准备一个洁净的空食物小瓶,作为测试用小瓶。为每瓶待测果蝇准备一个新的醋酸纤维素塞、一个硅胶塞以及一毫升乙醇溶液。将室温调节至20至25摄氏度,相对湿度调节至55%至65%。指定另一名实验人员为每组小瓶分配唯一的编码,并记录该编码以备后续使用。将带有果蝇的编码小瓶放入测试房间,使其适应环境数分钟。接着,标记空的测试小瓶,使其编码与果蝇小瓶上的编码相对应。
通过将代码输入电子表格中,每个小瓶占一列,建立一份纸质测试记录。以测试记录为指导,在测试室内将装有果蝇的带编码食物小瓶和空的测试小瓶排列成对应的阵列,然后逐个将果蝇从食物小瓶转移到相匹配且已标记的测试小瓶中。
然后立即将醋酸纤维素塞插入测试瓶中,直至醋酸纤维素塞位于瓶口下方两厘米处,用于零时点评估。用拇指和食指分别夹住每个试管。
轻敲桌面三次,使果蝇落入瓶底。等待30秒后,统计无法移动和/或死亡的果蝇数量。记录每个瓶中在指定时间点无法移动或死亡的果蝇数目。
纸质测试记录中时间为零分钟。在时间零点启动计时器,并立即向醋酸纤维素中加入一毫升乙醇。按照顺序,对前四支小瓶每五秒以环形方式搅拌一次。
当乙醇已加入该组全部四个测试小瓶后,开始进行检测。分别在第1、2、3、4和5分钟时,向每个小瓶中插入一个硅胶塞以密封。依次向第二、第三、第四、第五和第六组的四支小瓶中各加入一毫升乙醇。
在向每组四个 LS 小瓶中加入乙醇后的六分钟时,继续插入硅胶塞。通过用拇指和食指捏住每个小瓶,并在桌面上轻轻敲击三次,使果蝇震落到小瓶底部,以此检测第一组四个小瓶。等待 30 秒后,计数并记录处于麻醉状态的果蝇总数。
若果蝇处于麻醉状态,则记为“麻醉”:其表现为(1)停留在瓶底,不走动;或(2)仰面躺倒,无论是否伴有翅膀扑动。每组试管按以下时间点,以5秒间隔依次操作:7、8、9、10和11分钟。
在12分钟时,分别对第二、第三、第四、第五和第六组小瓶进行与第一组相同的测试。在13、14、15、16和17分钟时,再次测试第一组的四个小瓶,并依次继续测试第二、第三、第四、第五和第六组小瓶。持续测试果蝇,直至全部果蝇被麻醉。
在纸质版测试中输入每个小瓶内的果蝇总数。在时间零点,从果蝇总数中记录传感器显示为静止或死亡的果蝇。乙醇镇静实验的原始数据被转换为随时间变化的活动果蝇百分比。
根据原始数据,对乙醇镇静的敏感性被量化为镇静时间50(ST 50),即50%的果蝇进入镇静状态所需的时间,或曲线下面积(AUC)。该检测可反映在神经系统中针对钙联蛋白14D(calnexin 14D)的RNA干扰作用,其结果相对于对照组降低了乙醇敏感性;而scab和rouser基因突变则增强了乙醇镇静敏感性,happy hour基因突变则使乙醇镇静敏感性较对照组减弱。一旦掌握该方法,即可稳定重复上述结果。
如果操作得当,该技术可在一个半小时内完成。
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本文介绍了一种用于测量果蝇对乙醇的敏感性及快速耐受性的简便检测方法。该方法有助于研究这一模式生物中与乙醇相关的行为。
该实验为果蝇中乙醇敏感性和快速耐受性提供了一种可扩展、低成本的行为检测方法,能够实现高通量遗传筛选,从而降低酒精使用障碍研究中靶点验证的风险。通过量化镇静反应动力学,该方法有助于对遗传筛选获得的靶点进行机制层面的风险评估,并提高早期发现流程中的预测可信度。该方法操作简便且可重复性强,有利于遗传学、神经科学和转化研究团队之间的协同合作。
该检测方法适用于从靶点假设验证到先导化合物鉴定的整个发现过程,通过行为学验证,在神经药理学中将遗传学发现与功能结果联系起来。