Drosophila melanogaster ist ein leistungsfähiger genetischer Modellorganismus, der seit Jahrzehnten zur Aufklärung molekularer Signalwege und zellulärer Verhaltensweisen eingesetzt wird. Viele der evolutionär konservierten Signalwege, die für die multizelluläre Entwicklung essentiell sind, wurden erstmals in Drosophila identifiziert und ihr Wirkmechanismus definiert. Etwa 65-75% aller humanen krankheitsassoziierten Gene haben Orthologe in Drosophila 1,2. Das erwachsene Drosophila-Auge ist ein wichtiges Modell, das unvoreingenommene genetische Screenings ermöglicht hat, die die Entdeckung wichtiger konservierter Gene erleichtern, die an menschlichen Krankheiten beteiligt sind, einschließlich Krebs 3,4, Neurodegeneration5 und Stoffwechselstörungen6.
Das Drosophila-Auge besteht aus ~800 Augeneinheiten, die als Ommatidien bezeichnet werden und präzise in einem sechseckigen Muster über die Oberfläche des erwachsenen Auges angeordnet sind7. Jedes Ommatidium besteht aus acht Photorezeptorneuronen, die eine unterschiedliche Position innerhalb eines asymmetrischen Trapezes einnehmen. Diese werden von vier nicht-neuralen Zapfenzellen und zwei primären Pigmentzellen unterstützt, die Linsen und Pseudokegel sezernieren, um Licht auf die lichtempfindlichen Rhabdomeren der Photorezeptorneuronen zu fokussieren. Benachbarte Ommatidien sind durch eine einzige Reihe interommatidialer Gitterzellen getrennt, die aus sekundären Pigmentzellen, tertiären Pigmentzellen und mechanosensorischen Borstenkomplexen bestehen 8,9,10.
Störungen in der Augenentwicklung sind bei erwachsenen Augen als Zunahme oder Verminderung der Augengröße, abnormale Häufigkeit oder Struktur von Linsen oder Borsten oder als "raues Auge" sichtbar, bei dem die normalerweise invariante sechseckige Musterung gestört ist, so dass eine Reihe von Ommatidien nicht mehr über die Oberfläche des Auges verfolgt werden kann. Diese Phänotypen können mit Hilfe von Präpariermikroskopen auf der Ebene des groben Gewebes bewertet werden. Die detaillierte Analyse von Phänotypen umfasst traditionell die Rasterelektronenmikroskopie, gefolgt von einer quantitativen Bildanalyse11. Die Rasterelektronenmikroskopie erfordert jedoch teure Instrumente, teure Reagenzien, eine tagelange Probenvorbereitung und oft Vollzeitpersonal für die Wartung.

Abbildung 1: Arbeitsablauf für die Bildgebung adulter Drosophila-Strukturen . (A) Adulte Drosophila in 70 % Ethanol sammeln und fixieren. (B) Bereiten Sie die Proben für die Bildgebung vor, indem Sie sie punktuell montieren und an Stiften befestigen. (C) Erfassen Sie hochauflösende Bilder durch Fokus-Stacking und Integration. (D) Quantifizieren Sie Bilder mit FIJI. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
In diesem Artikel wird ein Arbeitsablauf vorgestellt, der relativ kostengünstig ist, eine kurze Probenvorbereitungszeit hat, leicht auf einem 3-Fuß-Labortisch eingerichtet werden kann, keine gefährlichen Materialien erfordert und eine langlebige Ergänzung für Drosophila-Forschungslabore sein könnte (Abbildung 1). Die Punktbefestigung ist eine entomologische Technik, die zur Lufttrocknung und Konservierung von kleinen, weichen Insekten wie Drosophila12 verwendet wird. Bei dieser Methode werden Mikroskopobjektive mit hochauflösenden DSLR-Kameras kombiniert, um effektive Vergrößerungen von 10x bis 1.000x zu erzielen. Die begrenzte Schärfentiefe, die der Makrofotografie eigen ist, wird durch Focus Stacking überwunden: Das Zusammenfügen einer Reihe von Bildern, wobei sich die Brennebene durch das interessierende Exemplar bewegt13. Diese Methode liefert hochauflösende Bilder, die sich für die Quantifizierung von Phänotypen eignen und leicht für andere interessante Strukturen wie Flügel, Bein, Thorax und Abdomen angepasst werden könnten. Für den Bildanalyse-Workflow wird das kostenlose Bildanalyseprogramm FIJI (NIH ImageJ) verwendet. Diese Methodik macht die Probenvorbereitung, hochauflösende Bildgebung und Analyse für Studenten und Wissenschaftler an unterversorgten Institutionen zugänglich.