نماذج للتقييم السلوكي في نموذج ذبابة الفاكهة لاضطراب طيف التوحد

Summary

يرتبط اضطراب طيف التوحد (ASD) بضعف السلوك الاجتماعي والتواصلي وظهور السلوك المتكرر. لدراسة العلاقة المتبادلة بين جينات ASD والعجز السلوكي في نموذج ذبابة الفاكهة ، تم وصف خمسة نماذج سلوكية في هذه الورقة لفحص التباعد الاجتماعي ، والعدوان ، والمغازلة ، والاستمالة ، وسلوك التعود.

Abstract

يشمل اضطراب طيف التوحد (ASD) مجموعة غير متجانسة من اضطرابات النمو العصبي مع أعراض سلوكية شائعة بما في ذلك العجز في التفاعل الاجتماعي والقدرة على التواصل ، وتعزيز السلوكيات المقيدة أو المتكررة ، وأيضا ، في بعض الحالات ، صعوبات التعلم والعجز الحركي. كانت ذبابة الفاكهة بمثابة كائن نموذجي لا مثيل له لنمذجة عدد كبير من الأمراض البشرية. نظرا لأن العديد من الجينات متورطة في ASD ، فقد ظهر ذباب الفاكهة كطريقة قوية وفعالة لاختبار الجينات التي يفترض أنها متورطة في الاضطراب. نظرا لأن مئات الجينات ، ذات الأدوار الوظيفية المتنوعة ، متورطة في ASD ، فإن نموذج ذبابة جيني واحد من ASD غير ممكن. بدلا من ذلك ، فإن الطفرات الجينية الفردية ، أو ضربات قاضية للجينات ، أو الدراسات القائمة على الإفراط في التعبير لمتماثلات الذباب للجينات المرتبطة باضطراب طيف التوحد هي الوسيلة الشائعة لاكتساب نظرة ثاقبة فيما يتعلق بالمسارات الجزيئية الكامنة وراء هذه المنتجات الجينية. تتوفر مجموعة من التقنيات السلوكية في ذبابة الفاكهة والتي توفر قراءة سهلة للعجز في مكونات سلوكية محددة. ثبت أن مقايسة الفضاء الاجتماعي ومقايسات العدوان والتودد في الذباب مفيدة في تقييم العيوب في التفاعل الاجتماعي أو التواصل. سلوك الاستمالة في الذباب هو قراءة ممتازة للسلوك المتكرر. يستخدم مقايسة التعود في الذباب لتقدير القدرة على تعلم التعود ، والذي وجد أنه يتأثر في بعض مرضى ASD. يمكن استخدام مزيج من هذه النماذج السلوكية لإجراء تقييم شامل لحالة المرض البشري الشبيه بالتوحد في الذباب. باستخدام الذباب الطافر Fmr1 ، وتلخيص متلازمة Fragile-X في البشر ، وضربة قاضية لصف POGZ-homolog في الخلايا العصبية الذبابة ، أظهرنا عجزا قابلا للقياس الكمي في التباعد الاجتماعي ، والعدوان ، وسلوك المغازلة ، وسلوك الاستمالة ، والتعود. يتم عرض هذه النماذج السلوكية هنا في أبسط أشكالها المباشرة مع افتراض أنها ستسهل استخدامها على نطاق واسع للبحث في ASD واضطرابات النمو العصبي الأخرى في نماذج الذباب.

Introduction

يشمل اضطراب طيف التوحد (ASD) مجموعة غير متجانسة من الاضطرابات العصبية. ويشمل مجموعة من اضطرابات النمو العصبي المعقدة التي تتميز بعجز متعدد السياقات ومستمر في التواصل الاجتماعي والتفاعل الاجتماعي ووجود أنماط واهتمامات سلوكية وأنشطة مقيدة ومتكررة¹. وفقا لمنظمة الصحة العالمية (WHO) ، يتم تشخيص 1 من كل 100 طفل مصاب بالتوحد في جميع أنحاء العالم بنسبة ذكور إلى إناث تبلغ 4.2². يصبح المرض واضحا في السنة الثانية أو الثالثة من العمر. يظهر أطفال ASD عدم الاهتمام بالمعاملة بالمثل الاجتماعية والعاطفية والتواصل غير اللفظي ومهارات العلاقات. يظهرون سلوكيات متكررة مثل الحركة الحركية النمطية ، واتباع روتين غير مرن وطقوسي ، وتركيز مكثف على....

Protocol

انظر جدول المواد للحصول على التفاصيل المتعلقة بجميع المواد والكواشف المستخدمة في هذا البروتوكول.

1. مقايسة العدوان

1. إعداد ساحة فحص العدوان
   1. خذ صفيحة قياسية من 24 بئرا (الشكل 1 أ) واستخدم كل بئر من اللوحة ك "ساحة" واحدة (الشكل 1 ب) لعدوان الذباب. املأ نصف كل بئر بطعام ذبابة منتظم واتركه يجف طوال الليل.
      ملاحظة: اختياريا ، قد يتم تضمين نقطة محورية للعدوان في الساحة ، مثل نقطة من معجون الخميرة أو أنثى مقطوعة الرأس لضمان عدوان الذكور.
   2. خذ أي ورقة بلاستيكية / أكريليك شفافة ، تكفي لتغطية سطح حوالي ثلاثة إلى أربعة آبار. قم بتثقي....

النتائج

مقايسة العدوان
كنموذج ذبابة ASD ، تم استخدام الذباب الطافر Fmr1 ^63,64. تم استخدام¹¹¹⁸ من الذكور كمجموعة تحكم و Fmr1 عبر الزيجوت غير المتجانس Fmr1Δ113M / Fmr1Δ50M⁵⁷ ذباب ذكر كذباب تجريبي ؛ تم إيواء الذكور البالغين في أنابيب الع?.......

Discussion

يستخدم ذبابة الفاكهة ككائن نموذجي جيد للبحث في الاضطرابات العصبية البشرية بسبب درجة عالية من الحفاظ على تسلسل الجينات بين جينات الذبابة والأمراض البشرية⁹. العديد من النماذج السلوكية القوية تجعله نموذجا جذابا لدراسة الأنماط الظاهرية التي تتجلى في الطفرات التي تلخص الأم.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aggression arena:
Standard 24-well plate made of transparent polystyrene			12 cm x 8 cm x 2 cm. Diameter of a single well= 18 cm. Sigma-aldrich #Z707791; depth = 1 cm
Transparent plastic/acrylic sheet			Alternative: a perforated lid of a cell culture plate
Social Space Assay:
Binder clips			19 mm
Glass sheets and acrylic sheets of customized sizes			Thickness = 5 mm
Courtship assay:
Nut and bolt with threading
Perspex sheets of customized shapes			i) Lid: A custom-made round transparent Perspex disk (2-3 mm thickness, 70 mm diameter) with one loading hole at the peripheral region and another screw hole at the center (diameter ~ 3 mm for each); ii) A second transparent thicker Perspex disk (3-4 mm thickness, 70 mm diameter), with 6-8 perforations of diameter 15 mm, equidistant from the center; iii) Base: Same as lid except without the loading hole
Grooming assay:
Diffused glass-covered LED panel			10–15-Watt ceiling mountable LED panel
Habituation and Y-maze assay
Climbing chambers			x2, Borosilicate glass
Adapter for connecting Y-maze with entry vial			Perspex, custom made, measurements in Figure 5A
Clear reagent bottles			Borosil #1500017
Gas washing stopper			Borosil #1761021
Glass vial			OD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass
Odorant (Ethyl Butyrate)			Merck #E15701
Paraffin wax (liquid) light			SRL #18211
Roller clamps			Polymed #14098
Silicone tubes			OD = 0.6 cm, ID = 0.3 cm; roller clamps for flow control
Vacuum pump			Hana #HN-648 (Any aquarium pump with flow direction reversed manually)
Y-maze			Borosilicate glass
Y-shaped glass tube (borosilicate glass)			Custom made, measurements in Figure 5A
Common items:
Any software for video playback (eg.- VLC media player)			https://www.videolan.org/vlc/
Computer for video data analysis
Fly bottles			OD= 60 mm x Height= 140 mm; glass/polypropylene
Fly vials			OD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass
Graph-pad Prism software			https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/www.graphpad.com/scientific-software/prism/
ImageJ software			https://imagej.net/downloads
Timer
Video camera with video recording set up			Camcorder or a mobile phone camera will work
For Fly Aspirator:
Cotton			Absorbent, autoclaved
Parafilm			Sigma-aldrich #P7793
Pipette tips			200 µL or 1000 µL, choose depeding on outer diameter of the silicone tube
Silicone/rubber tube			length= 30-50 cm. The tube should be odorless
Composition of Fly food:
Ingredients (amount for 1 L of food)
Agar (8 g)			SRL # 19661 (CAS : 9002-18-0)
Cornflour (80 g)			Organic, locally procured
D-Glucose (20 g)			SRL # 51758 (CAS: 50-99-7)
Propionic acid (4 g)			SRL # 43883 (CAS: 79-09-4)
Sucrose (40 g)			SRL # 90701 (CAS: 57-50-1)
Tego (Methyl para hydroxy benzoate) (1.25 g)			SRL # 60905 (CAS: 5026-62-0)
Yeast Powder (10 g)			HIMEDIA # RM027
Fly lines used in the experiments in this study:
Wild type (Canton S or CS)			BDSC # 64349
w1118			BDSC # 3605
w[1118]; Fmr1[Δ50M]/TM6B, Tb[+]			BDSC # 6930
w[*]; Fmr1[Δ113M]/TM6B, Tb[1]			BDSC # 67403
MB247-GAL4 (Gaurav Das, NCCS Pune, India)			BDSC # 50742
LN1-GAL4			NP1227, NP consortium, Japan
row-shRNA			BDSC # 25971