Hochdurchsatz-Screening von niedermolekularen Medikamenten für altersbedingte Schlafstörungen mit Drosophila melanogaster

Zusammenfassung

Vorgestellt wird ein Protokoll für das Hochdurchsatz-Wirkstoff-Screening zur Verbesserung des Schlafes durch Überwachung des Schlafverhaltens von Fruchtfliegen in einem älteren Drosophila-Modell .

Zusammenfassung

Schlaf, ein wesentlicher Bestandteil der Gesundheit und des allgemeinen Wohlbefindens, stellt ältere Menschen, die häufig unter Schlafstörungen leiden, die durch eine verkürzte Schlafdauer und fragmentierte Muster gekennzeichnet sind, oft vor Herausforderungen. Diese Schlafstörungen korrelieren auch mit einem erhöhten Risiko für verschiedene Krankheiten bei älteren Menschen, darunter Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und psychische Störungen. Leider sind bestehende Medikamente gegen Schlafstörungen mit erheblichen Nebenwirkungen wie kognitiven Beeinträchtigungen und Sucht verbunden. Folglich ist die Entwicklung neuer, sichererer und wirksamerer Medikamente gegen Schlafstörungen dringend erforderlich. Die hohen Kosten und die lange Versuchsdauer der derzeitigen Drogenscreening-Methoden bleiben jedoch limitierende Faktoren.

Dieses Protokoll beschreibt eine kostengünstige und durchsatzfähige Screening-Methode, die Drosophila melanogaster verwendet, eine Spezies mit einem im Vergleich zu Säugetieren hochkonservierten Schlafregulationsmechanismus, was sie zu einem idealen Modell für die Untersuchung von Schlafstörungen bei älteren Menschen macht. Durch die Verabreichung verschiedener kleiner Substanzen an gealterte Fliegen können wir deren Auswirkungen auf Schlafstörungen beurteilen. Das Schlafverhalten dieser Fliegen wird mit einem Infrarot-Monitoring-Gerät aufgezeichnet und mit dem Open-Source-Datenpaket Sleep and Circadian Analysis MATLAB Program 2020 (SCAMP2020) analysiert. Dieses Protokoll bietet einen kostengünstigen, reproduzierbaren und effizienten Screening-Ansatz für die Schlafregulation. Fruchtfliegen eignen sich aufgrund ihres kurzen Lebenszyklus, ihrer geringen Haltungskosten und ihrer einfachen Handhabung hervorragend für diese Methode. Zur Veranschaulichung zeigte Reserpin, eines der getesteten Medikamente, die Fähigkeit, die Schlafdauer bei älteren Fliegen zu verlängern, was die Wirksamkeit dieses Protokolls unterstreicht.

Einleitung

Schlaf, eines der wesentlichen Verhaltensweisen, die für das menschliche Überleben notwendig sind, ist durch zwei Hauptzustände gekennzeichnet: REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) und NREM-Schlaf (Non-Rapid Eye Movement)¹. Der NREM-Schlaf besteht aus drei Phasen: N1 (der Übergang zwischen Wachheit und Schlaf), N2 (leichter Schlaf) und N3 (Tiefschlaf, langsamer Wellenschlaf), die den Übergang vom Wachschlaf zum Tiefschlaf darstellen¹. Schlaf spielt eine entscheidende Rolle für die körperliche und geistige Gesundheit². Das Altern reduziert jedoch die Gesamtschlafdauer, die Schlafeffizienz, den Prozentsa....

Protokoll

Dieses Protokoll verwendet die 30 Tage alten w¹¹¹⁸ Fliegen aus dem Bloomington Drosophila Stock Center (BDSC_3605, siehe Materialtabelle).

1. Zubereitung der gereiften Fruchtfliegen

1. Zubereitung von Speisen
   1. Bereiten Sie Standard-Maisstärke-Nährmedium vor, indem Sie 50 g/l Cornflakes, 110 g/l Zucker, 5 g/l Agar und 25 g/l Hefe mischen. Die Cornflakes und die Hefe mit Wasser erhitzen, um sie zu verkleistern, und dann alle Substanzen vollständig auflösen.
   2. Wenn das Medium auf 50-60 °C abgekühlt ist, fügen Sie 6 ml/l Propionsäure hinzu und verpacken Sie sie....

Diskussion

Die beschriebene Methode eignet sich für ein schnelles Screening von kleinen und mittelgroßen Schlafmitteln. Derzeit basieren die meisten gängigen Hochdurchsatz-Wirkstoff-Screening-Methoden auf biochemischer und zellulärer Ebene. So werden beispielsweise die Struktur und die Eigenschaften des Rezeptors untersucht, um nach spezifischen Liganden zu suchen, die an ihn binden können²². Ein weiterer Ansatz besteht darin, den Bindungsmodus und die Stärke molekularer Fragmente ausgewählter Wirksto.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ager	BIOFROXX	8211KG001
Artificial Climate Box	PRANDT	PRX-1000A	official website:https://www.nbplt17.com/PLTXBS-Products-20643427/
DAM2 Drosophila Activity Monitor	TriKineics	DAM2	official website:https://www.trikinetics.com/
DAM2system	TriKineics	version:v3.03	official website:https://www.trikinetics.com/
DAMFileScan	TriKineics	version:1.0.7.0	official website:https://www.trikinetics.com/
Dimethyl Sulfoxide	SIGMA	276855
Drosophila Activity Monitoring Incubator	Tritech Research	DT2-CIRC-TK	official website:https://www.tritechresearch.com/DT2-CIRC-TK.html
Drosophila Bottles	Biologix	51-17720	official website:http://biologixgroup.com/goods.php?id=48
Drosophila: w1118	Bloomington Drosophila Stock Center	BDSC_3605
Excel	Microsoft	version:Excel 2016	official website:https://www.microsoftstore.com.cn/software/office/excel
Glass tubes	TriKinetics	PPT5x65	official website:https://www.trikinetics.com/
MATLABR2022b	MathWorks	version:9.13.0.2049777	official website:https://ww2.mathworks.cn/products/matlab.html
Prism	GraphPad	Version:Prism 8.0.1	official website:https://www.graphpad.com/features
Reserpine	MACKLIN	R817202-1g
Saccharose	SIGMA	1245GR500
SCAMP	Vecsey Lab	N/A	official website:https://academics.skidmore.edu/blogs/cvecsey/