ショウジョウバエ成人行動研究のための調整可能な高精細画像化システム
2021年6月8日
このプロトコルは、単純な成人 ショウジョウバエ 行動観察室を作る方法、および比較的簡単で手頃な方法を通じて観察室で異なる種類のフルーツハエの形態または行動の高精細写真/ビデオを撮る方法を説明する。
そのぎこちないサイズのために、ショウジョウバエはイメージするのが難しいです。この方法は、ステレオ顕微鏡を用いたハエの挙動と形態のイメージングを実証する。このプロトコルは、科学研究と教育の両方に使用することができます。
この手順を実証するのは、私の指導の下で研究訓練を行っている学部生のトンとウェン・ユジアさん Ms.Li です。まず、約17×22ミリメートルの半透明のペットボトルキャップを使用するか、5ミリリットルピペットチップの厚い端から17ミリメートルのセクションを切断することによって、フライ挙動観察室、またはFBOCを作ります。1%寒天をFBOCに注ぎ、深さを調整します。
食品をFBOCに入れる必要がある場合は、寒天を注ぎ、12ミリメートルの深さを得ます。食べ物をFBOCに入れる必要がない場合は、寒天を5ミリメートルの深さまで注ぎ、フルーツフライの行方をより簡単に追跡します。FBOCを作るためにピペットチップを使用する場合は、カットオフピペットチップセクションを35または60ミリメートルのペトリ皿に入れます。
1%寒天ゲルをペトリ皿に約5ミリメートルの厚さに注ぎ、寒天が固まり、FBOCの底を密封するのを待ちます。その後、所望の厚さにFBOCに寒天ゲルを注ぎます。FBOCと同じ直径のエチルアミンフォームシートの中央に10ミリメートルの深い穴をボーリングして、FBOCベースを作ります。
穴に FBOC を挿入します。観察の目的に応じて、必要に応じて、酵母培地、人工食餌、または純粋なスクロースまたはグルコースでフライフードを作ります。ハエが餌を与えているかどうかを視覚的に判断するには、食品に食品染料を加え、100ミリリットル当たり12.5ミリグラムの最終濃度にします。
準備した食べ物をペトリ皿に8ミリメートルの高さに注ぎます。固化後、紙の上に描かれた長方形の上に食べ物を置き、それに応じて食べ物をカットし、プラスチックの上に置き、ハエが食べ物に着陸する時に異なる角度からのフライの行動を記録できるように四角形のピラミッドまたは四角形の錐体ピラミッドにカットします。プラスチック片をカットし、ピンセットを使用して、FBOCの中央にプラスチックと食品を配置します。
1%寒天ゲルを清潔な空のボトルに1〜2センチメートルの厚さに注ぎ、室温で1〜2時間置きます。ボトルにハエを移し、36時間以上摂氏25度に置きます。砕いた氷の中でハエを冷やして不活性化し、アイスパックでソートし、前述のようにFBOCに移します。
ハエをFBOCに移した後、30〜40ミリメートルのUVまたはクリアフィルタでカバーし、カメラがFBOC複合体を形成します。FBOC複合体をステレオ顕微鏡の下に置き、観察します。FBOC を照らします。
ミニLEDビデオライトを取り付けて、ホットシューマウントスタンドをフラッシュし、FBOCの左右にライトを置きます。ライトを点灯し、色温度を5,000~5、600ケルビン、明るさを100%に設定し、LEDビデオライトをオンにして、FBOCの端が肉眼ではっきりと見えるまでステレオズーム顕微鏡を調整します。FBOC を視野の中心に移動します。
ユニバーサル望遠鏡デジタルカメラアダプタのクランプを、ステレオ顕微鏡の接眼部に取り付けます。次に、カメラ取り付けネジとカメラ固定ネジを交互に回して、コンパクトなデジタルカメラをアダプターにしっかりと取り付けます。デジタルカメラをオンにし、カメラの液晶画面の明るい円形の視野の中央にFBOCエッジがはっきりと表示されるまで、水平/垂直微調整ノブをオンにします。
モードダイヤルをアパーチャ優先自動モードに回転させます。マルチセレクターでフォーカスモードを押し、マクロクローズアップを選択してOKボタンを押します。ズームスイッチを広角端から望遠端に移動し、中央部がLCD画面全体に表示されるまで円形の画像にズームします。
ムービー録音ボタンを押して、フライの動作の記録を開始します。FBOCのハエがはっきりと見えるまで顕微鏡のフォーカスノブを回します。観察やビデオ録画に関心のあるフライの動作を選択します。
ズームノブを回してズームイン/ズームアウトし、観察やビデオ録画に必要な倍率を達成します。UVフィルターを通して撮影した代表的な写真は、透明でシャープであり、培養バイアルが覆われなかったときに撮影された写真と非常によく似ています。ペトリ皿のガラスを通して撮影された写真の品質は非常に貧弱で、部分的にぼやけています。
ここでは、ハエの身体の各部の詳細を示すビデオ録画から撮影した写真を示します。カメラはズームステレオ顕微鏡に接続されているため、ズームシステムを使用してパノラマからクローズアップショットまで撮影するのは非常に簡単です。このプロトコルを使用すると、フライの動作を観察し、複数の視野角について文書化することができます。
例えば、メスのハエは、卵を産む過程で、常に後ろ足でオビポジターをこすっています。この産卵行動の詳細は、横からはっきりとは見えません。このシンプルで経済的な方法を使用して、ハエの挙動や形態のパノラマまたはクローズアップを取り、良質のビデオや写真を得ることができます。
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概要
このプロトコルは、単純な成体ショウジョウバエの行動観察チャンバー（FBOC）の構築と、ショウジョウバエの行動と形態の高精細画像と映像を捉えるための技術を概説しています。記述された方法は、研究と教育の両方の目的に適しており、アクセスしやすく費用対効果が高いです。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動生物学
- イメージング技術
背景
- ショウジョウバエは遺伝学的および行動学的研究で一般的に使用されています。
- ショウジョウバエのイメージングは、その小さなサイズのため課題となることがあります。
- 高精細イメージングは、行動と形態の微細な詳細を観察するために重要です。
- このプロトコルは、効果的な観察と記録のための解決策を提供します。
研究の目的
- ショウジョウバエの機能的な観察チャンバーを作成すること。
- ショウジョウバエの行動の高品質なイメージングを可能にすること。
- 行動生物学の分野での研究と教育を促進すること。
使用された方法
- プラスチック製のボトルキャップまたはピペットチップを使用してフライ行動観察チャンバーを構築すること。
- 観察チャンバー用の1%アガー培地の準備。
- イメージングにステレオ顕微鏡の利用。
- 学部生研究者によるプロトコルのデモンストレーション。
主な結果
- ショウジョウバエ観察用のFBOCの成功的な構築。
- 記述された方法を使用して高精細な画像と映像を捉えた。
- 研究と教育の両方の目的に効果があることを示した。
- 将来の研究のための再現可能なプロトコルを提供した。
結論
- このプロトコルは、ショウジョウバエを観察するためのシンプルで効果的な方法を提供します。
- 高品質のイメージングは、ショウジョウバエの行動の理解を向上させます。
- このアプローチは、様々な研究と教育の場面で広く採用できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
High-definition behavioral imaging of Drosophila adults addresses a critical gap in early discovery by enabling precise, reproducible observation of phenotypic outcomes. This capability enhances predictive confidence in target validation and supports robust assay development for neurobiology, genetics, and behavioral pharmacology pipelines. The method's accessibility and image quality facilitate cross-functional data sharing and portfolio-wide standardization.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables detailed documentation of behavioral phenotypes for hypothesis-driven target interrogation.
- Supports functional validation of genetic or pharmacological manipulations in a model organism.
- Improves mechanistic de-risking by capturing subtle morphological and behavioral endpoints.
- Facilitates portfolio triage by providing high-quality visual evidence for go/no-go decisions.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging conditions for quantitative behavioral assays.
- Enables scalable preparation of observation chambers for parallelized screening workflows.
- Delivers high-resolution video and photo outputs suitable for automated or manual scoring.
- Supports assay transferability and platform reuse across research teams.
Translational & Preclinical Research
- Aligns behavioral endpoints with disease-relevant phenotypes in preclinical models when applicable.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by enabling consistent documentation.
- Reduces translational risk by supporting robust, reproducible phenotypic readouts.
Pipeline & Workflow Integration
This imaging system integrates into the discovery continuum from early hypothesis testing through lead identification and preclinical model validation.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification via direct behavioral observation.
- Screening: Provides reproducible, quantitative imaging outputs for assay development and compound evaluation.
- Analytics: Enables extraction of measurable behavioral and morphological endpoints for statistical comparison.
- Translational Research: Supports alignment of model organism phenotypes with translational biomarkers when relevant.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, adaptable imaging platform for diverse R&D applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in behavioral studies.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and reproducible imaging workflows.
- Strategic Value: Improves decision-making efficiency and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of discovery programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microscopy and behavioral analysis for optimal setup and interpretation.
- Needs access to stereo microscopes, digital cameras, and controlled lighting infrastructure.
- Demands cross-team standardization of imaging protocols for reproducibility.
- Adaptable to various chamber designs and model systems with minor modifications.
- Image quality may be affected by chamber material and filter selection, as supported by source data.
