使用旋转运动量化系统测量果蝇中的运动水平 (满足要求)
2018年5月27日
旋转运动定量系统 (满足要求) 可以通过旋转来诱导果蝇运动, 同时测量动物的活动量. 在这里, 我们提出一个点对点协议, 详细说明如何测量动物的活动水平, 使用满足要求的旋转运动治疗。
这种方法可以帮助回答运动生物学领域的关键问题，例如不同年龄的动物的运动反应有何不同，以及哪些遗传途径控制运动反应。这项技术的主要优点是，它允许研究人员首次实时测量进行旋转诱导运动的果蝇的活动。演示该程序的是我实验室的研究生 Louis Patrick Watanabe。
在计划的实验之前，设置雄性和雌性果蝇的杂交，以便可以收集每个对照后代进行实验。首先，每瓶装入 8 个玻璃标本管，每个小瓶装有 10 个麻醉试蝇。一个标准的实验组由 10 瓶每种性别的 10 只果蝇组成。
要将样品瓶装入 REQS，请将样品瓶从正面插入活动监视器的插槽中。然后，将第二个瓶盖盖在样品瓶上，将样品瓶居中，根据需要移动 O 形圈。将 REQS 存放在培养箱中，以控制环境条件。
在继续之前，让动物在这个培养箱中从麻醉中恢复一小时。对于超过 8 小时的分析，可以使用非常牢固地连接到试管一端的装有食物的小瓶。在适应期之后，启动设备以开始旋转。
将速度调整为所需的速度，例如 4 RPM。如果管子位置正确，则不应与底面接触。对于典型的分析，只需启动软件并记录所需时间的活性，例如，使用不含食物的样品瓶时为 2 小时。
启动后，软件会自动将数据保存到文本文件中。在软件中，绿色连接指示灯表示软件正在收集数据。可以在 Preferences 选项卡。
通常使用 5 分钟的间隔。在检测过程中，不要打开培养箱，因为动物对任何干扰都非常敏感，并且可能会以增加活动来做出反应。在检测结束时，通过关闭软件终止数据收集，然后关闭 REQS 并检查试管。
记下在锻炼期间发生的任何死亡。一般来说，两小时 4 RPM 对健康菌株来说并不致命。最后，用二氧化碳麻醉果蝇，卸载小瓶。
可以使用任何统计包对数据文件进行分析。如果存在所有位置的活动得分为零的时间点，则在这些时间点期间，连接存在中断。如果发生切口，请使用胶带稳定通向旋转电话插孔的连接。
使用所描述的方案用 REQS 测定四个遗传不同的果蝇系。每组由 100 只果蝇组成，分成 10 个小瓶。在 2 小时的测定中，以 4 RPM 的速度计算平均活性。
所有四种基因型之间的平均运动活动均存在显著差异，但是，处女雄性和处女苍蝇之间没有发现显著差异，因此在本分析中将它们的数据放在一起呈现。开发后，这项技术为运动遗传学领域的研究人员探索黑腹果蝇的各种运动反应铺平了道路，并研究了运动对动物行为和生理学的影响。在此程序之后，可以使用其他方法，例如身体成分分析、压力测试和体能测试来回答有关运动治疗对动物影响的其他问题。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
旋转运动量化系统（REQS）通过旋转来在黑腹果蝇中诱导运动，同时测量它们的活动水平。该协议提供了一种详细的方法来评估经历旋转运动处理的果蝇的活动性。
关键研究组成部分
科学领域
- 运动生物学
- 行为分析
- 遗传通路
背景
- 了解不同年龄组对运动的反应。
- 研究影响运动反应的遗传通路。
- 实时测量果蝇在运动过程中的活动。
- REQS在实验设置中的应用。
研究目的
- 测量黑腹果蝇在旋转运动中的活动水平。
- 探索运动反应如何随年龄和遗传而变化。
- 为研究人员提供复制研究的协议。
使用的方法
- 设置雄性和雌性黑腹果蝇之间的交配。
- 用麻醉的测试果蝇装载玻璃试管。
- 标准实验组由多个瓶子的果蝇组成。
- 实时监测旋转运动期间的活动。
主要结果
- 成功使用REQS在黑腹果蝇中诱导运动。
- 实时收集果蝇活动水平的数据。
- 洞察与年龄相关的运动反应差异。
- 识别影响运动行为的遗传通路。
结论
- REQS是研究黑腹果蝇运动生物学的有价值工具。
- 实时测量增强了对运动反应的理解。
- 未来的研究可以在此方法基础上探索遗传影响。
常见问题
Executive Industry Relevance
Quantifying exercise-induced activity in Drosophila melanogaster using the Rotating Exercise Quantification System (REQS) enables precise measurement of behavioral phenotypes relevant to genetic and physiological studies. This capability supports early-stage target validation and mechanistic de-risking in discovery pipelines focused on exercise biology, metabolic regulation, and behavioral genetics. Standardized, quantitative outputs from REQS facilitate cross-strain and cross-condition comparisons, enhancing predictive confidence for translational research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of genetic and physiological pathways underlying exercise response in a tractable model.
- Supports functional target validation by quantifying activity changes across genotypes, sexes, and experimental variables.
- Facilitates mechanistic de-risking by providing real-time, quantitative behavioral data.
- Improves predictive confidence for downstream studies by standardizing exercise exposure across groups.
Screening & Assay Development
- Prepares validated, reproducible behavioral assays for compound or genetic screening in Drosophila.
- Delivers quantitative, time-resolved activity data suitable for high-throughput analysis.
- Enables assay standardization and reproducibility across experimental runs and research teams.
- Supports scalable screening of modifiers of exercise-induced activity.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant phenotypes such as metabolic regulation and stress response when supported by downstream assays.
- Provides continuity from genetic discovery to preclinical validation in model organisms.
- Enables risk-adjusted advancement decisions by clarifying genotype-phenotype relationships.
- Supports predictive de-risking for translational biomarker development when integrated with additional endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
The REQS method integrates into the early discovery continuum, bridging genetic manipulation, behavioral phenotyping, and preclinical model development in exercise biology and related fields.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying exercise-induced activity across genetic backgrounds.
- Screening: Provides assay-ready, reproducible behavioral outputs for compound or genetic modifier evaluation.
- Analytics: Generates quantitative, time-binned activity data for robust statistical comparison of experimental groups.
- Translational Research: Enables alignment with disease-relevant endpoints when combined with physiological or biomarker assays.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized, reusable platform for behavioral phenotyping in Drosophila research portfolios.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in early-stage target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable behavioral assays for cross-team use.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by clarifying genotype-phenotype relationships.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of genetic or pharmacological targets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in Drosophila handling, behavioral assay design, and statistical analysis.
- Needs access to the REQS instrument, compatible activity monitoring software, and controlled environmental conditions.
- Demands cross-team standardization of assay parameters and data analysis workflows.
- May require adaptation for different fly strains, ages, or experimental variables.
- Potential limitations include sensitivity to environmental disturbance and the need for robust data connection stability.
