Misurazione dei livelli di esercizio in Drosophila melanogaster utilizzando il sistema di quantificazione esercizio rotanti (Rich)
May 27th, 2018
La rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich) può indurre esercizio in Drosophila melanogaster attraverso rotazione misurando contemporaneamente la quantità di attività svolta dagli animali. Qui, presentiamo un protocollo punto-per-punto dettagliare come misurare i livelli di attività degli animali vivendo rotazionale esercizio trattamenti utilizzando il reqs
Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della biologia dell'esercizio, ad esempio in che modo la risposta all'esercizio differisce per animali di età diverse e quali percorsi genetici controllano la risposta all'esercizio. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente ai ricercatori, per la prima volta, di misurare l'attività nei moscerini che eseguono esercizi indotti dalla rotazione in tempo reale. A dimostrare la procedura sarà Louis Patrick Watanabe, uno studente laureato del mio laboratorio.
Prima dell'esperimento pianificato, impostare incroci di mosche maschi e femmine in modo che ogni progenie controllata possa essere raccolta per l'esperimento. Per iniziare, caricare otto provette di vetro con 10 mosche di prova anestetizzate per fiala. Un gruppo sperimentale standard è costituito da 10 fiale di 10 mosche di ciascun sesso.
Per caricare le fiale nel REQS, inserire la fiala in una fessura del monitor di attività dalla parte anteriore. Quindi, mettere il secondo tappo sulla fiala e centrare la fiala, spostando l'O-ring secondo necessità. Alloggiare i REQS in un incubatore per condizioni ambientali controllate.
Lasciare che gli animali si riprendano dall'anestesia per un'ora in questa incubatrice prima di procedere. Per saggi di durata superiore a otto ore, possono essere utilizzati flaconi contenenti alimenti fissati in modo molto sicuro a un'estremità della provetta. Dopo il periodo di acclimatazione, accendere il dispositivo per avviare le rotazioni.
Regolare la velocità alla velocità desiderata, ad esempio quattro giri/min. Nessun tubo deve entrare in contatto con la superficie inferiore se è posizionato correttamente. Per un test tipico, è sufficiente avviare il software e registrare l'attività per il tempo desiderato, ad esempio per due ore quando si utilizzano fiale senza cibo.
All'avvio, il software salva automaticamente i dati in un file di testo. Nel software, una spia di connessione verde indica che il software sta raccogliendo dati. La frequenza di registrazione può essere regolata nella scheda Preferenze.
In genere, vengono utilizzati intervalli di cinque minuti. Durante il test, non aprire l'incubatrice, poiché gli animali sono molto sensibili a qualsiasi disturbo e possono rispondere con un aumento dell'attività. Al termine del test, terminare la raccolta dei dati chiudendo il software, quindi spegnere il REQS e ispezionare le provette.
Prendere nota di eventuali decessi avvenuti durante il regime di esercizio. In generale, quattro giri/min per due ore non sono letali per le varietà sane. Infine, scaricare le fiale anestetizzando le mosche con anidride carbonica.
Il file di dati può essere analizzato con qualsiasi pacchetto statistico. Se ci sono punti temporali in cui viene registrato un punteggio di attività pari a zero per tutte le posizioni, allora c'è stato un taglio nella connessione durante questi punti temporali. Se si verificano interruzioni, stabilizzare i collegamenti che portano alla presa telefonica rotante utilizzando del nastro adesivo.
Quattro linee di drosofila geneticamente distinte sono state analizzate con il REQS utilizzando il protocollo descritto. Ogni gruppo era composto da 100 mosche suddivise in 10 fiale. L'attività media è stata calcolata in contenitori di cinque minuti nell'arco del saggio di due ore, condotto a quattro RPM.
L'attività media di esercizio fisico tra tutti e quattro i genotipi era significativamente diversa, tuttavia, non è stata riscontrata alcuna differenza significativa tra i moscerini vergini maschi e femmine vergini, quindi i loro dati sono presentati insieme in questa analisi. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della genetica dell'esercizio per esplorare varie risposte all'esercizio in drosophila melanogaster e hanno studiato l'impatto dell'esercizio sul comportamento e sulla fisiologia animale. Seguendo questa procedura, altri metodi, come l'analisi della composizione corporea, i test da sforzo e i test di forma fisica, possono essere utilizzati per rispondere a ulteriori domande riguardanti l'impatto dei trattamenti di esercizio sugli animali.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Panoramica
Il Rotating Exercise Quantification System (REQS) consente l'induzione dell'esercizio in Drosophila melanogaster mediante rotazione, misurando contemporaneamente i loro livelli di attività. Questo protocollo fornisce un approccio dettagliato per valutare l'attività delle mosche sottoposte a trattamenti di esercizio rotazionale.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Biologia dell'esercizio
- Analisi comportamentale
- Percorsi genetici
Sfondo
- Comprendere la risposta all'esercizio in diverse fasce d'età.
- Investigare i percorsi genetici che influenzano la risposta all'esercizio.
- Misurazione in tempo reale dell'attività nelle mosche durante l'esercizio.
- Utilizzo del REQS per configurazioni sperimentali.
Obiettivo dello studio
- Misurare i livelli di attività in Drosophila durante l'esercizio rotazionale.
- Esplorare come la risposta all'esercizio varia con l'età e la genetica.
- Fornire un protocollo per i ricercatori per replicare lo studio.
Metodi utilizzati
- Configurazione di incroci tra Drosophila maschili e femminili.
- Caricamento di tubi campione di vetro con mosche di prova anestetizzate.
- Gruppo sperimentale standard costituito da più vasetti di mosche.
- Monitoraggio in tempo reale dell'attività durante l'esercizio rotazionale.
Risultati principali
- Induzione con successo dell'esercizio in Drosophila utilizzando REQS.
- Raccolta dati in tempo reale sui livelli di attività delle mosche.
- Approfondimenti sulle differenze legate all'età nella risposta all'esercizio.
- Identificazione di percorsi genetici che influenzano il comportamento dell'esercizio.
Conclusioni
- Il REQS è uno strumento prezioso per studiare la biologia dell'esercizio in Drosophila.
- La misurazione in tempo reale migliora la comprensione delle risposte all'esercizio.
- Le ricerche future possono basarsi su questa metodologia per esplorare le influenze genetiche.
Domande frequenti
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.
