Drosophila melanogaster является мощным генетическим модельным организмом, который десятилетиями использовался для выяснения молекулярных сигнальных путей и клеточного поведения. Многие из эволюционно консервативных сигнальных путей, которые необходимы для многоклеточного развития, были впервые идентифицированы, а механизм их действия определен у дрозофилы. Около 65-75% всех генов, ассоциированных с заболеванием человека, имеют ортологи у дрозофил 1,2. Глаз взрослой дрозофилы является важной моделью, которая позволила провести беспристрастный генетический скрининг, способствовавший открытию важных консервативных генов, вовлеченных в заболевания человека, включая рак 3,4,нейродегенерацию 5 и метаболическиерасстройства.
Глаз дрозофилы состоит из ~800 единичных глаз, называемых омматидиями, которые точно расположены в гексагональном узоре по всейповерхности глаза взрослого человека. Каждый омматидий состоит из восьми фоторецепторных нейронов, которые занимают определенное место в асимметричной трапеции. Они поддерживаются четырьмя ненейральными колбочками и двумя первичными пигментными клетками, которые выделяют хрусталик и псевдоколбочку для фокусировки света на светочувствительные рабдомеры фоторецепторных нейронов. Соседние омматидии разделены одним рядом интеромматидиальных решетчатых клеток, состоящих из вторичных пигментных клеток, третичных пигментных клеток и механосенсорных щетинных комплексов 8,9,10.
Нарушения в развитии глаз у взрослых людей проявляются в виде увеличения или уменьшения размера глаз, аномального количества или структуры хрусталиков или щетины, или в виде «шершавого глаза», при котором обычно инвариантный гексагональный узор нарушается таким образом, что ряд омматидий больше не может быть прослежен по поверхности глаза. Эти фенотипы могут быть оценены на уровне валовой ткани с помощью препарирующих микроскопов. Детальный анализ фенотипов традиционно включает в себя сканирующую электронную микроскопию с последующим количественным анализом изображений11. Тем не менее, сканирующая электронная микроскопия требует дорогостоящих инструментов, дорогостоящих реагентов, подготовки образцов, которая занимает несколько дней, и часто для обслуживания штатного персонала.

Рисунок 1: Рабочий процесс визуализации структур взрослой дрозофилы . (А) Соберите и закрепите взрослых дрозофил в 70% этаноле. (B) Подготовьте образцы для визуализации путем точечного монтажа и крепления к штифтам. (C) Получение изображений с высоким разрешением с помощью фокус-стекинга и интеграции. (D) Количественная оценка изображений с использованием ФИДЖИ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
В этой статье представлен рабочий процесс, который относительно недорогой, имеет короткое время подготовки образца, может быть легко установлен на 3-футовом лабораторном столе, не требует опасных материалов и может стать долгоживущим дополнением к исследовательским лабораториям дрозофил (Рисунок 1). Точечный монтаж — это энтомологический метод, используемый для сушки на воздухе и сохранения мелких мягкотелых насекомых, таких как дрозофила12. Этот метод основан на сочетании объективов микроскопа с цифровыми зеркальными камерами высокого разрешения для эффективного увеличения от 10x до 1000x. Ограниченная глубина резкости, присущая макрофотографии, преодолевается с помощью фокусного стекинга: сшивания серии изображений с фокальной плоскостью, проходящей через интересующий образец13. Этот метод дает изображения с высоким разрешением, пригодные для количественной оценки фенотипов, и может быть легко адаптирован для других представляющих интерес структур, таких как крыло, нога, грудная клетка и брюшная полость. Для анализа изображений используется бесплатная программа анализа изображений FIJI (NIH ImageJ). Эта методология делает подготовку образцов, визуализацию и анализ с высоким разрешением доступными для студентов бакалавриата и ученых в учреждениях с ограниченными ресурсами.