社会回避での定量化のための簡単なアッセイキイロショウジョウバエ
2014年12月13日
ここでは、ストレスを受けた個人の回避を定量化するためのプロトコルを提示します。このパラダイムは強力でありながらユーザーフレンドリーであり、Drosophila melanogasterの1種類の社会的相互作用に対する遺伝子と環境の影響を評価するために使用できます。
この手順の目標は、ストレスを受けた個人が発する社会的シグナルに対するハエの反応を定量化することです。これは、実験の2日前までにハエの収集、レスポンダー、およびエミッターフライを最初に行うことによって達成されます。2番目のステップは、実験の2時間前にエミッターとレスポンダーの両方のフライを新鮮なバイアルに移し、アッセイが実行される環境制御された部屋に慣れさせることです。
次に、レスポンダーフライをTMAに入れ、ハエが以前にストレスを受けたバイアル、したがってショウジョウバエストレス臭物質を含むバイアルと新鮮なバイアルとの間の選択を与えられる、最後のステップは、DSOバイアル内の新鮮なバイアルおよびエレベータ内のレスポンダーフライの数をカウントして、DSOに対するそれらの応答を定量化することである。最終的に、T迷路は、ハエによる社会的ストレス信号、特にギロストレス臭物質の回避を測定するために使用されます。この方法を最初に思いついたのは、カリフォルニア工科大学のポスドクだったときです。
当時、グレッグ・スーと彼のポスドク指導教官であるデビッド・アンダーソンは、フィラの恐怖や社会的回避の研究に関わっていましたが、それに対する既存の分析法はありませんでした。彼らが私に近づいてきたのは、私がSブランドの研究室で多くの行動アッセイを行っていたこと、フォトタクシーや嗅覚学習実験を行っているときに、他のハエが邪魔されずに過ごしたバイアルにハエが引き寄せられ、その時にハエが電気ショックでストレスを受けていたバイアルを避けていることに気づいたからです。ビショップ。社会的回避アッセイの実験プロセスでは、ハエやDSLを失うことなくバイオを迅速かつ効率的に転送するための練習が必要であるため、この方法のデモンストレーションは非常に重要です。
この手法の主な利点は、コンピューター支援ビデオトラッキングなどの既存の方法よりも社会的相互作用を調べることであり、これは習得と実装が容易なアッセイであるだけでなく、ストレスを受けた個人の社会的回避を定量化するのに非常に強力であることです。実験を開始するには、多孔質ポリエチレンシートを12.7センチメートル×10.2センチメートルの箱を覆うようにカットします。箱に砕いた氷を入れ、シートで覆うと、ショウジョウバエの冷え麻酔装置が完成します。
白いベンチカバーと正面にホワイトボードで覆われたベンチで実験を行い、均一な照明条件を確保します。次に、ボルテックスフライアスピレーターのチームメイトの装置、温度計、タイマーを準備します。実験の1〜2日前にハエに大腸麻酔をかけます。
漏斗付きのハエを50ミリリットルのチューブに移し、チューブを氷面下の断熱アイスバケツに入れます。ハエが寒冷昏睡状態に入るまで5分待ちます。次に、ハエを室温で多孔質ポリエチレンシートに移し、実体顕微鏡でレスポンダーハエを選別します。
3〜7日齢のオスのハエをメスのハエから分離し、これらのハエを40のグループで維持し、混合性のカントンのエミッターハエを穏やかに収集します。口内吸引器を使用すると、ハエが許可されます。コレクションが行動に及ぼす交絡的な影響を最小限に抑えるための一晩の回復。
次に、テストバイアルの袋を開けて、袋内の古いプラスチックの臭いがする空気を新鮮な空気に置き換えます。実験の前に、試験室の温度が摂氏25度であること、部屋が明るく、湿度が30%を超えていることを確認してください実験の2時間前にレスポンダーとエミッターフライを生鮮食品のバイアルに移し、実験が行われるベンチの環境にハエが適応するのを待ちます。ティーメイズをドキドキパッドに置き、エレベーターが安定するようにスクリュークリップを締めます。
次に、レスポンダーフライを新しいテストバイアルに移し、レスポンダーフライが入ったバイアルを茶迷路の上にスナップします。次に、茶道装置を傾けてドキドキするマットに軽くたたいて、フルーツフライがエレベーターに落ちるようにします。エレベータの上部を下に動かして、TMAの上部と下部の間にハエを配置し、レスポンダーハエが新しい環境に順応している間にハエが逃げないように、エレベータが選択ポイントより上にあることを確認します。
エミッターフライを新しいテストバイアルに入れ、綿をトッピングします。この方法でバイアルをミニボルテックスで攪拌します。ハエはDSOを放出し、ハエを食品バイアルに移し、DSOで満たされたバイアルをチームの両側のいずれかにすばやく配置します。
DSO 充填バイアルの配置の側面を代替します。新しい実行ごとに、チームAの反対側に新しいテストバイアルを置き、エレベーターを完全に下げて、ショウジョウバエが新しいテストバイアルとDSO充填バイアルのどちらかを選択できるようにします。すぐにタイマーを開始します。
1分後、エレベーターを上に動かして、エレベーターに詰まったハエから新鮮なバイアルとDSOバイアルのハエを分離します。各バイアルとエレベーター内のハエの数を数えます。これを繰り返します。
各遺伝子型および/または条件グループについて、レスポンダーフライのサイズは、DSOの回避に影響を与えません。10〜80匹のハエの範囲で実験を行った後、T検定では、レスポンダーハエのパフォーマンスインデックスまたはPIの間に統計的有意性は示されませんでした。エミッタ フライの数は、このグラフで示されているように、さまざまな試行を表しているように、DSO のハエ回避に影響を与えます。
それぞれ10〜160個のエミッターフライを使用します。ストレスを受けたハエはわずか10匹で、依然として大幅な回避が検出されました。ショウジョウバエの選択、時間、遺伝的背景は、カントン株とエルウッド株の応答を示すこのグラフで示されているように、DSOへの応答に影響を与えます。
どちらの遺伝子型も、オレゴン州や一部のマルキン株よりもDSOの回避が強いことを示しています その開発後。この技術は、神経科学の分野の研究者が、DSO の構成要素の 1 つである CO2 の知覚と回避の根底にある神経回路を特定する道を開きました。また、自閉症候補遺伝子が社会的行動に影響を与える役割を研究するためにも使用されています。
ジョセフ・アノ・ガスターで。一度習得すれば、この手法は反復ごとに5分以内に実行できます。このビデオを見た後、エミッターとレスポンダーフライをテストする前の準備から、DSLフィールドバイオの生成、およびレスポンダーに二者択一を提供するためのチームメイトの操作まで、社会的回避アッセイの実施方法を十分に理解しているはずです。
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概要
このプロトコルは、ストレスを受けた個体からの社会的シグナルに対するショウジョウバエの回避行動を定量化します。これは遺伝的および環境的要因が社会的相互作用に与える影響を効果的に評価します。
主要な研究構成要素
科学分野
- 神経科学
- 行動生物学
- 遺伝学
背景
- ショウジョウバエの社会的相互作用を理解することは、行動反応を研究する上で重要です。
- ストレスシグナルは、送信者と受信者の双方のハエの行動に影響を与える可能性があります。
- この方法により、研究者は社会的行動に対する遺伝的および環境的影響を探ることができます。
- T迷路のセットアップは、回避行動を測定する新しいアプローチです。
研究目的
- 社会的ストレスシグナルに対するハエの反応を定量化する。
- ショウジョウバエにおける社会的相互作用へのストレスの影響を調査する。
- 行動アッセイ用のユーザーフレンドリーなプロトコルを開発する。
使用した方法
- 実験前に受信者と送信者のハエを収集する。
- テスト前に制御された環境でハエを順応させる。
- ストレス臭に対する回避を評価するためにT迷路を使用する。
- 異なるバイアル内の受信者ハエを数えて反応を定量化する。
主な結果
- 受信者ハエはストレスシグナルを含むバイアルを測定可能な回避を示しました。
- このプロトコルは、ストレスを受けたハエとそうでないハエへの反応を効果的に区別します。
- 結果は社会的ストレスシグナルに対する重要な行動変化を示しています。
結論
- このプロトコルは、ショウジョウバエの社会的相互作用を研究するための信頼できる方法を提供します。
- 結果は行動に影響を与える遺伝的および環境的要因の理解に貢献します。
- T迷路アプローチは様々な行動研究に適応させることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
This assay enables high-throughput quantification of social avoidance behavior in Drosophila, providing a genetically tractable model for de-risking target validation in neuropsychiatric drug discovery. By linking genetic and environmental modulation to measurable behavioral outputs, it supports early-stage mechanistic screening for compounds affecting social cognition pathways. The low-cost, robust design facilitates scalable screening of mutant libraries or environmental conditions relevant to social deficit phenotypes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of genetic contributions to social behavior phenotypes through strain-specific avoidance responses.
- Operational Value: Supports functional validation of candidate genes by quantifying avoidance as a phenotypic readout.
- Predictive Value: Facilitates target de-risking by establishing dose- and genotype-dependent behavioral responses to social stress signals.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a quantitative, binary-choice readout suitable for screening genetic or pharmacological modulators of social avoidance.
- Operational Value: Enables assay standardization through controlled emitter/responder ratios and environmental habituation.
- Scalability: Compatible with multi-genotype screening due to short duration (<5 min/replicate) and minimal equipment needs.
Translational & Preclinical Research
- Translational Relevance: Connects Drosophila social avoidance mechanisms to conserved pathways relevant to human social cognition disorders.
- Preclinical Continuity: Supports cross-species validation by measuring conserved behavioral responses to stress-induced chemical signals.
- Biomarker Alignment: Enables correlation of genetic background with avoidance phenotypes for target prioritization.
Pipeline & Workflow Integration
The assay fits within early discovery workflows, supporting hypothesis testing in target validation and enabling scalable screening prior to lead identification efforts.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by quantifying avoidance behavior as a function of genetic and environmental variables.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for comparing responder performance across conditions.
- Analytics: Generates performance indices (PIs) enabling statistical comparison of avoidance strength between genotypes.
- Translational Research: Aligns with phenotypic screening for social deficit models via conserved stress-response pathways.
- Enterprise Reuse: Reusable across projects studying social behavior, stress reactivity, or neuropsychiatric target validation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in social behavior studies through quantifiable, genetically modifiable avoidance responses.
- Operational Value: Ensures reproducibility via standardized habituation, emitter titration, and blind counting procedures.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing early phenotypic evidence of target engagement in social circuits.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement by identifying modifiers of social avoidance with high predictive confidence.
Implementation Considerations
- Requires expertise in Drosophila handling, sex separation, and behavioral assay execution.
- Depends on controlled environmental conditions (25°C, >30% humidity, uniform lighting) for reproducible results.
- Necessitates standardization of emitter fly numbers and stress induction protocols across runs.
- Adaptation to alternative genotypes requires validation of baseline avoidance performance.
- Limited to measuring avoidance; does not capture approach or other social interaction dimensions.
