Medição de níveis de exercício em Drosophila melanogaster , usando o sistema de quantificação de exercício de giro (REQS)
27 de maio de 2018
O giro exercer quantificação sistema (REQS) pode induzir o exercício em Drosophila melanogaster através de rotação enquanto simultaneamente, medindo a quantidade de atividade realizada pelos animais. Aqui, apresentamos um protocolo ponto-a-ponto, detalhando como medir os níveis de atividade dos animais experimentando tratamentos rotacionais exercício usando o REQS.
Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da biologia do exercício, como a diferença da resposta ao exercício para animais de diferentes idades e quais vias genéticas controlam a resposta ao exercício. A principal vantagem dessa técnica é que ela permite aos pesquisadores, pela primeira vez, medir a atividade em moscas realizando exercícios induzidos rotacionalmente em tempo real. Demonstrando o procedimento estará Louis Patrick Watanabe, um estudante de pós-graduação do meu laboratório.
Antes do experimento planejado, estabeleça cruzamentos de moscas machos e fêmeas para que cada progênie controlada possa ser coletada para o experimento. Para começar, carregue oito tubos de amostra de vidro com 10 moscas de teste anestesiadas por frasco. Um grupo experimental padrão consiste em 10 frascos de 10 moscas de cada sexo.
Para carregar os frascos para injetáveis nos REQS, insira o frasco para injetáveis numa ranhura do monitor de atividade pela frente. Em seguida, coloque a segunda tampa no frasco e centralize o frasco, movendo o O-ring conforme necessário. Alojar os REQS em uma incubadora para condições ambientais controladas.
Deixe os animais se recuperarem da anestesia por uma hora nesta incubadora antes de prosseguir. Para ensaios com duração superior a oito horas, podem ser usados frascos contendo alimentos fixados com muita segurança a uma extremidade do tubo. Após o período de aclimatação, ligue o dispositivo para iniciar as rotações.
Ajuste a velocidade para a velocidade desejada, como quatro RPM. Nenhum tubo deve fazer contato com a superfície inferior se estiver posicionado corretamente. Para um ensaio típico, basta iniciar o software e registrar a atividade pelo tempo desejado, como por duas horas ao usar frascos sem comida.
Após a inicialização, o software salva automaticamente os dados em um arquivo de texto. No software, uma luz de conexão verde indica que o software está coletando dados. A frequência de gravação pode ser ajustada na guia Preferências.
Normalmente, intervalos de cinco minutos são usados. Durante o ensaio, não abra a incubadora, pois os animais são muito sensíveis a qualquer perturbação e provavelmente responderão com maior atividade. No final do ensaio, encerre a coleta de dados fechando o software, desligue os REQS e inspecione os tubos.
Anote todas as mortes ocorridas durante o regime de exercícios. Geralmente, quatro RPM por duas horas não são letais para cepas saudáveis. Por fim, descarregue os frascos anestesiando as moscas com dióxido de carbono.
O arquivo de dados pode ser analisado com qualquer pacote estatístico. Se houver pontos de tempo em que uma pontuação de atividade de zero é registrada para todas as posições, houve um corte na conexão durante esses pontos de tempo. Se ocorrerem cortes, estabilize as conexões que levam à tomada telefônica rotativa usando fita adesiva.
Quatro linhagens de drosófilas geneticamente distintas foram testadas com o REQS usando o protocolo descrito. Cada grupo foi composto por 100 moscas divididas em 10 frascos. A atividade média foi calculada em caixas de cinco minutos durante o ensaio de duas horas, realizado a quatro RPM.
A atividade média de exercício entre os quatro genótipos foi significativamente diferente, no entanto, nenhuma diferença significativa foi encontrada entre moscas virgens machos e fêmeas virgens, portanto, seus dados são apresentados em conjunto nesta análise. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo da genética do exercício explorarem várias respostas ao exercício em drosophila melanogaster e estudaram o impacto do exercício no comportamento e fisiologia animal. Após esse procedimento, outros métodos, como análise de composição corporal, testes de estresse e testes de condicionamento físico, podem ser usados para responder a perguntas adicionais sobre os impactos dos tratamentos de exercícios nos animais.
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Visão Geral
O Sistema de Quantificação de Exercício Rotativo (REQS) permite a indução de exercício em Drosophila melanogaster através da rotação, medindo simultaneamente seus níveis de atividade. Este protocolo fornece uma abordagem detalhada para avaliar a atividade de moscas submetidas a tratamentos de exercício rotativo.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Biologia do exercício
- Análise comportamental
- Vias genéticas
Fundamentos
- Compreender a resposta ao exercício em diferentes faixas etárias.
- Investigar vias genéticas que influenciam a resposta ao exercício.
- Medição em tempo real da atividade em moscas durante o exercício.
- Utilização do REQS para configurações experimentais.
Objetivo do Estudo
- Medir níveis de atividade em Drosophila durante exercício rotativo.
- Explorar como a resposta ao exercício varia com a idade e a genética.
- Fornecer um protocolo para pesquisadores replicarem o estudo.
Métodos Utilizados
- Configuração de cruzamentos entre Drosophila machos e fêmeas.
- Carregamento de tubos de espécimes de vidro com moscas teste anestesiadas.
- Grupo experimental padrão consistindo em múltiplos frascos de moscas.
- Monitoramento em tempo real da atividade durante o exercício rotativo.
Principais Resultados
- Indução bem-sucedida de exercício em Drosophila usando o REQS.
- Coletar dados em tempo real sobre níveis de atividade das moscas.
- Insights sobre diferenças relacionadas à idade na resposta ao exercício.
- Identificação de vias genéticas que afetam o comportamento de exercício.
Conclusões
- O REQS é uma ferramenta valiosa para estudar a biologia do exercício em Drosophila.
- A medição em tempo real melhora a compreensão das respostas ao exercício.
- Pesquisas futuras podem se basear nesta metodologia para explorar influências genéticas.
Perguntas Frequentes
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.
