测量个体果蝇黑色素气器酒精镇分时间的高通量方法
2020年4月20日
目前测量果蝇酒精敏感性的方法旨在测试苍蝇群。我们提出了一种简单、低成本、高通量的测定，用于评估大量单蝇的酒精镇镇敏感性。该方法不需要专用工具，可在任何实验室使用常用材料进行。
果蝇提供了一个很好的模型来研究酒精敏感性的遗传基础，因为你可以在受控的遗传背景和环境条件下精确量化酒精敏感性。目前测量苍蝇嗜蝇试验组酒精敏感性的方法。我们提出了一种简单、低成本、高通量的方法，用于评估大量单蝇的酒精敏感性。
果蝇酒精敏感性的变化可以转化为人类类似的表型，因为苍蝇与人类矫形学共享大约75%的基因。我们开发的测定方法还可用于测量挥发性物质的急性毒性对其他昆虫（包括其他苍蝇物种或病媒）的影响。首先创建一个24井细胞培养板的纸板模板。
在盘子周围追踪，并切出指定的区域。然后使用纸板模板创建一块小昆虫网网的板的大小。在 24 孔培养板的周长周围放置一小排热胶，并在井顶部粘贴屏幕网格。
然后用热胶枪将木工艺棒固定到文化板的三面。准备尽可能多的板，可以适合在拍摄室。要创建拍摄室，请将摄像机镜头大小的孔切在聚苯乙烯盒的一侧，并在另一侧的照明板尺寸上切割一个附加缝隙。
将照明板插入狭缝中，并将摄像机放在照明板上方的镜头孔中。将所有测试材料放在受控环境中，最好是湿度约为 30%，温度为 25 摄氏度、气流均匀且噪音水平小于 65 分贝的行为室。使用先前制作的纸板模板切割两块奶酪布。
然后移液器一毫升100%乙醇通过屏幕网进入每个井。擦干网状物，把两块奶酪布放在上面。使用纸板模板作为指南，在其中一个短边上将区域扩大一到两厘米，切割一小块薄而灵活的塑料切割板。
切割后，确保塑料仍然适合测试装置上的三根木制工艺棒，但挂在一端。根据手稿指示准备一个吸气器，并用它来将每口一只苍蝇转移到24孔细胞培养板中，用柔性塑料覆盖任何先前吸气的苍蝇的井。记录每个苍蝇的井位和任何相关的基因型或表型信息。
用含有苍蝇的细胞培养板顶部保持柔性塑料冲洗，用乙醇将板倒置到改性细胞培养板的顶部。使用工艺棒对齐倒置细胞培养板，确保每一个井与乙醇对齐与每一个井包含一个苍蝇。确保照明板以全亮度亮起，并开始使用摄像机进行录制。
小心地将两个盘子之间的塑料取出，确保不将奶酪布拆下，从而将苍蝇暴露在乙醇中。当怀疑所有苍蝇都失去了姿势控制时，在板的中心用力轻拍。如果有移动，请继续录制，每一到两分钟点击一次，直到没有移动发生。
一旦没有移动，就终止录制。要回收苍蝇，请从测试设备中卸下顶部板，然后将单个苍蝇吸入所选容器。每小时至少更换一次改性细胞培养板中的乙醇，在整个检测过程中保持一致的乙醇暴露，并根据需要对尽可能多的样品重复实验。
观看视频录制以确定苍蝇的适应时间，这被定义为苍蝇失去姿势控制和运动能力的瞬间。为确保准确性，请反向观看影片，并记录苍蝇开始移动的时间。此方法可用于在 10 分钟内生成大量苍蝇的数据。
两个24孔板用于同时测量两个DGRP线48只个体苍蝇的乙醇镇镇时间，对酒精具有不同的敏感性。较大的样品量可提高精度并减少环境变化的误差。RAL_555比RAL-177苍蝇敏感。
男性和女性的RAL_177没有性畸形作用，而线RAL_555对乙醇接触的敏感度低于男性。在尝试此协议时，精确执行苍蝇的吸气和细胞培养板的反转，以达到预期效果至关重要。由于评估单个苍蝇的能力避免了由于群体相互作用而产生混淆效应，因此此检测增强了果蝇模型对酒精暴露急性影响的高通量研究的效用。
概述
本研究提出了一种简单且经济高效的高通量测定方法，用于评估个体果蝇对酒精镇静的敏感性。该方法允许在受控条件下精确量化酒精敏感性，增强了果蝇作为研究与酒精敏感性相关的遗传因素模型的实用性。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为生物学
- 遗传学
背景
- 由于果蝇与人类在基因上的相似性，它是研究酒精敏感性的宝贵模型生物。
- 目前的方法通常评估蝇群，这可能掩盖个体差异。
- 新的测定法允许评估单个果蝇，减少了来自群体互动的混淆效应。
- 了解果蝇的酒精敏感性可以提供对人类类似表型的见解。
研究目的
- 开发一种高通量方法来测量个体果蝇的酒精镇静敏感性。
- 为了获得更高的结果准确性，促进大样本量的使用。
- 使用不同的果蝇系探索酒精敏感性的遗传基础。
使用的方法
- 制作一个用于24孔培养板的纸板模板。
- 使用昆虫屏网和热熔胶来准备测定设置。
- 测试时的受控环境条件，包括湿度和温度。
- 记录果蝇对乙醇暴露的反应以确定镇静时间。
主要结果
- 该测定法成功测量了来自两个不同DGRP系的48只个体果蝇的乙醇镇静时间。
- RAL_555果蝇对乙醇的敏感性比RAL-177果蝇低。
- 在RAL_177中未观察到性别二态性效应，而RAL_555雌性比雄性不敏感。
- 该方法允许对大量果蝇快速收集数据。
结论
- 该测定法增强了在高通量水平上研究果蝇酒精敏感性的能力。
- 它提供了一种可靠的方法来评估酒精敏感性的个体差异。
- 研究结果有助于理解影响酒精敏感性的遗传因素。
常见问题
Executive Industry Relevance
High-throughput quantification of alcohol sedation in individual Drosophila melanogaster enables precise genetic dissection of alcohol sensitivity under rigorously controlled conditions. This scalable assay supports early-stage target validation and mechanistic de-risking for neurobehavioral phenotypes relevant to human alcohol response. The method's throughput and reproducibility position it as a foundational tool for portfolio triage and hypothesis-driven discovery in neurogenetics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of genetic determinants underlying alcohol sensitivity in a controlled model system.
- Supports functional target validation by isolating genotype-phenotype relationships at the individual level.
- Facilitates predictive confidence in translational research by modeling conserved behavioral responses.
Screening & Assay Development
- Prepares validated, reproducible behavioral assays for downstream compound screening or genetic perturbation studies.
- Standardizes quantitative measurement of sedation time, supporting robust assay reproducibility.
- Enables scalable, high-throughput data collection for reliable phenotype evaluation across large cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant behavioral endpoints for translational biomarker exploration.
- Provides continuity from genetic discovery to preclinical validation of neuroactive compounds or interventions.
- Reduces mechanistic ambiguity by isolating individual-level responses, supporting risk-adjusted advancement.
Pipeline & Workflow Integration
This assay integrates into the early discovery-to-lead identification continuum, enabling hypothesis testing and mechanistic de-risking prior to preclinical model selection.
- Discovery Biology: Supports null hypothesis testing and pathway clarification for alcohol sensitivity genes.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative sedation time outputs for assay readiness and scalability.
- Analytics: Provides precise, video-based measurements for statistical comparison of genotypes and conditions.
- Translational Research: Bridges genetic findings to behavioral phenotypes relevant for preclinical exploration.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, adaptable platform for volatile compound testing across insect models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces biological ambiguity in target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and reproducible behavioral phenotyping.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and efficient resource allocation in early discovery.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of genetic targets and phenotypic endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral genetics and video-based phenotyping.
- Needs controlled environmental chambers and video recording infrastructure.
- Demands cross-team standardization for data collection and analysis protocols.
- Adaptable to other insect models and volatile exposures with protocol modifications.
- Precision in fly handling and plate alignment is critical for assay reliability.
