퇴행성 신경 질환의 초파리 모델에서 등반 결함의 정량 분석
Summary
We present an optimized inexpensive and reliable negative geotaxis assay in Drosophila melanogaster as a model for neurodegenerative disorders. Being more sensitive to mild locomotor defects, this assay will help screen for potential genetic interactions and drug targets.
Abstract
신경 퇴행성 질환으로 인한 기관차 결함은 무증상 변성 년 다음, 질병의 늦은 발병 증상이 될 수 있으며, 따라서 현재의 치료 치료 전략은 치료되지 않습니다. 전체 엑솜 서열의 사용을 통해 유전자의 증가는 인간의 보행에 역할을하는 것으로 확인되었다. 이 유전자를 식별에도 불구하고,이 유전자가 정상 기관차의 기능에 매우 중요 얼마나 알려져 있지 않다. 따라서, 새로운 치료 적 관심의 대상을 식별하기 위해 이들 유전자의 역할을 규명하기위한 모형 유기체를 이용하는 신뢰성있는 분석은, 어느 때보 다 필요하다. 우리는 이전 온화한 결함의 검출이 가능하며 시간이 지남에 따라 이들 결함을 평가하는 능력을 가지고 음극 geotaxis 에세이 민감화 버전을 설계했다. 유리에서 수행되는 분석은 왁스 배리어 막에 의해 밀봉되는 실린더를 졸업. 임계 거리를 증가시킴으로써, 17.5 ℃로 상승 될m은 우리가 가벼운 이동성 장애를 감지하는 민감도를 관찰 한 2 분에 실험 기간을 증가시키고. 분석은 효과적인 비용과 높은 재현성 결과를 얻기 위해 광범위한 훈련을 필요로하지 않습니다. 이것은 운동의 결함 초파리 돌연변이 체에서 후보 약물 스크리닝을위한 우수한 기술한다.
Introduction
파킨슨 병, 근 위축성 측삭 경화증, 및 유전성 강직성하지 마비와 같은 신경 퇴행성 장애 통렬한 점점 인식된다. 불행하게도, 이러한 신경 퇴행성 질환의 대부분은 치료없이 여전히. 이러한 유전자의 수가 증가하게되었다 전체 엑솜 시퀀싱으로 게놈 전체의, 편견 유전자 검사의 광범위한 임상 적 사용은 인간 기관차 장애에 연루된다. 이 진행에도 불구하고, 초기 말기에의 병리학 적 진행은, 이러한 장애의 어려운 남아있다. 초파리는 제어 된 공간 및 시간 방식으로 유전자 요구 사항을 공부에 대한 유전 적 도구를 하나 제공합니다. 또한, 초파리는 파킨슨 1, 알츠하이머 2, 지적 장애 3,4 및 다른 사람의 사이에서 간질 5,6 등의 신경 학적 상태에 대한 약물 스크리닝에 유용 입증되었습니다. 우리의 목표는 효과적인 비용을 개발하는 것이 었습니다및 신뢰성 분석 여전히 모터 성능의 작은 변화를 검출 할 정도로 민감 할 것이다 높은 처리량 분석을 허용 할 것이다.
초파리 등반 행동에 유전 적 변이 및 / 또는 환경 조건의 영향을 정량화하는 데 사용되는 여러 가지 분석이있다. 분석의 대부분은 부정적인 geotaxis, 또는 등반 분석으로 알려진 등반 파리의 자연적인 경향에 투자. Benzer 7 phototaxis의 연구에 사용되는 역류 장치도 gravitaxis을 연구하는데 사용될 수 있다고 1967 년 제안했다. 그 이후로, Ganetsky 8 및 많은 다른 사람 (9) -12은 초기 분석에 구축했다. 원리는 유리 병에 파리의 알려진 숫자를 배치하고 파리는 유리 병의 바닥에 떨어질 원인, 하드 표면에 강하게 유리 병을 활용할 수있다. 그것은 타고난 행동이기 때문에, 파리는 중력에 반대 유리 병의 정상에 오르려고 시도합니다. 이 분석은 정량적이다 measu얼마나 많은 파리 입술은 할당 된 시간 동안 유리 병에 마커 과거 올랐다. 속도 대신 파리 등반의 총 수의 측정은 신뢰할 수있는 매개 변수가되고 파리 기준의 수는 13으로 유의하지 않았다 경우에 결함을 보여 주었다.
등반 분석은 파킨슨 병 (14)를 포함하여 많은 신경 퇴행성 질환의 연구에 도움이 입증되었습니다. 그러나, 우리는 신경 퇴행이 이미 병리학 적 연구 (14)에서 볼 경우 기관차 결함이 시간에 감지하지 못할 수 있다고 지적했다. 따라서, 전통적인 분석의 사용은 질환의 발병 초기 단계를 연구 할 수있는 능력을 제한 할 수있다. 병리의 나중 단계 동안 기관차 결함의 모양은 그 진행 완전한 구조가 너무 고급입니다 질병을 반영 할 수있다.
이것은 기존의 등반 분석의 감도와 잠재적 인 문제를 제기한다. tradi의 잠재적 인 무능력가벼운 기관차의 결함을 검출하는 분석을 등반적인는 파리가 상승해야되는 높이에 기인 할 수있다. 전통적인 분석 15,16 대책 파리의 수가 성공적으로 20 초에 10 2-5cm의 높이를 넘어야한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
초파리는 이미 파킨슨 병 (14) 및 다른 신경 퇴행성 조건 1, 2에 훌륭한 모델이 될 입증되었습니다. 초파리 가능한 유전 도구 외에도, 게놈이 높은 신경 질환 (19)에 관여하는 유전자를 위해 보존된다. (전체 엑솜 시퀀싱을 포함) 전체 게놈 유전자 스크리닝 방법의 출현은 인간의 운동 장애와 연관된 후보 유전자의 큰 목록을 계속 제공 할 가능성이있다. 이러한 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is supported by a Canadian Health Research Institute (CIHR) Team Grant to Dr. Bolduc (co-PI) and Dr. Guy Rouleau (PI). We would like to thank Dr. Oksana Suchowersky, Dr. Kathryn Todd, the members of the University of Alberta fly club and Dr. Clayton Dickson for help in development of the method and statistical analysis.
Materials
| Drosophila stocks | The stocks are selected depending on the experiments. The temperature and humidity in the room and in the incubator must be controled and consistent to avoid flies being too staticky or too wet. | ||
| Video camera | Any digital camcorder will do. Make sure they can focus on close object. | ||
| Graduated cylinder | Kimble | 20028W | Different models of graduated cylinder may have different diameter. It is therefore imporant to measure the height. |
| computer | Any model will do. We used the computer to monitor the climbing of the flies and record the number of flies at each time point |
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