27 במאי 2018
סיבוב תרגיל כימות מערכת (REQS) יכול לגרום תרגיל דרוזופילה melanogaster באמצעות סיבוב בעוד בו-זמנית מדידת כמות הפעילות המבוצעת על ידי בעלי החיים. כאן, אנו מציגים את פרוטוקול נקודה-מאת-נקודת המפרט כיצד למדוד רמות הפעילות של חיות חווה תרגיל סיבובי טיפולים באמצעות את REQS.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הביולוגיה של המאמץ, כגון כיצד תגובת הפעילות הגופנית שונה עבור בעלי חיים בגילאים שונים ואילו מסלולים גנטיים שולטים בתגובה לפעילות גופנית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת לחוקרים, בפעם הראשונה, למדוד פעילות בזבובים המבצעים פעילות גופנית המושרה על ידי סיבוב בזמן אמת. מי שידגים את ההליך יהיה לואיס פטריק ווטאנבה, סטודנט לתואר שני מהמעבדה שלי.
לפני הניסוי המתוכנן, הקימו הכלאות של זבובים זכרים ונקבות כך שניתן יהיה לאסוף כל צאצא מבוקר לניסוי. כדי להתחיל, טען שמונה צינורות דגימת זכוכית עם 10 זבובי בדיקה מורדמים לכל בקבוקון. קבוצת ניסוי סטנדרטית מורכבת מ-10 בקבוקונים של 10 זבובים מכל מין.
כדי להעמיס את הבקבוקונים לתוך ה-REQS, הכנס את הבקבוקון לחריץ של צג הפעילות מלפנים. לאחר מכן, הניחו את המכסה השני על הבקבוקון ומרכזו את הבקבוקון, והזיזו את טבעת ה-O לפי הצורך. שכן את ה-REQS בחממה לתנאי סביבה מבוקרים.
אפשר לבעלי החיים להתאושש מההרדמה למשך שעה בחממה זו לפני שתמשיך. עבור בדיקות של יותר משמונה שעות, ניתן להשתמש בבקבוקונים המכילים מזון המחובר היטב לקצה אחד של הצינור. לאחר תקופת ההתאקלמות, הפעל את המכשיר כדי להתחיל את הסיבובים.
התאם את המהירות למהירות הרצויה, כגון ארבעה סל"ד. אף צינור לא אמור ליצור מגע עם המשטח התחתון אם הם ממוקמים כראוי. לבדיקה טיפוסית, פשוט הפעל את התוכנה והקלט את הפעילות למשך הזמן הרצוי, כגון במשך שעתיים בעת שימוש בבקבוקונים ללא אוכל.
עם ההפעלה, התוכנה שומרת אוטומטית את הנתונים בקובץ טקסט. בתוכנה, נורית חיבור ירוקה מציינת שהתוכנה אוספת נתונים. ניתן לכוונן את תדירות ההקלטה תחת העדפות הכרטיסייה.
בדרך כלל, משתמשים במרווחים של חמש דקות. במהלך הבדיקה, אל תפתח את האינקובטור, מכיוון שבעלי החיים רגישים מאוד לכל הפרעה ועשויים להגיב בפעילות מוגברת. בסיום הבדיקה, סיים את איסוף הנתונים על ידי סגירת התוכנה, ולאחר מכן כבה את ה-REQS ובדוק את הצינורות.
שימו לב לכל מקרי המוות שהתרחשו במהלך משטר התרגילים. בדרך כלל, ארבעה סל"ד למשך שעתיים אינם קטלניים לזנים בריאים. לבסוף, פרקו את הבקבוקונים על ידי הרדמת הזבובים בפחמן דו חמצני.
ניתן לנתח את קובץ הנתונים בכל חבילה סטטיסטית. אם יש נקודות זמן שבהן נרשם ציון פעילות של אפס עבור כל העמדות, אז היה ניתוק בחיבור במהלך נקודות הזמן הללו. אם מתרחשים חתכים, ייצב את החיבורים המובילים לשקע הטלפון המסתובב באמצעות סרט.
ארבעה קווי דרוזופילה נבדלים גנטית נבדקו עם ה-REQS באמצעות הפרוטוקול המתואר. כל קבוצה הורכבה מ-100 זבובים שחולקו ל-10 בקבוקונים. הפעילות הממוצעת חושבה בפחים של חמש דקות במהלך הבדיקה בת השעתיים, שנערכה בארבעה סל"ד.
פעילות הפעילות הגופנית הממוצעת בין כל ארבעת הגנוטיפים הייתה שונה באופן משמעותי, עם זאת, לא נמצא הבדל משמעותי בין זבובים זכרים בתולים לנקבות בתולות, ולכן הנתונים שלהם מוצגים יחד בניתוח זה. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הגנטיקה של פעילות גופנית לחקור תגובות פעילות גופנית שונות בדרוזופילה מלנוגסטר וחקרו את השפעת הפעילות הגופנית על התנהגות ופיזיולוגיה של בעלי חיים. בעקבות הליך זה, ניתן להשתמש בשיטות אחרות, כגון ניתוח הרכב הגוף, מבחני מאמץ ומבחני כושר כדי לענות על שאלות נוספות לגבי ההשפעות של טיפולי פעילות גופנית על בעלי החיים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
המערכת לכימות פעילות גופנית מסתובבת (REQS) מאפשרת גרימת פעילות גופנית ב-Drosophila melanogaster באמצעות סיבוב תוך מדידת רמות הפעילות שלהם. פרוטוקול זה מספק גישה מפורטת להערכת פעילות של זבובים העוברת טיפולים בפעילות גופנית מסתובבת.
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.
The REQS method integrates into the early discovery continuum, bridging genetic manipulation, behavioral phenotyping, and preclinical model development in exercise biology and related fields.