Screening farmacologico di piccole molecole ad alto rendimento per i disturbi del sonno legati all'età utilizzando Drosophila melanogaster

Riepilogo

Viene presentato un protocollo per lo screening farmacologico ad alto rendimento per migliorare il sonno monitorando il comportamento del sonno dei moscerini della frutta in un modello di Drosophila anziana.

Abstract

Il sonno, una componente essenziale della salute e del benessere generale, presenta spesso sfide per le persone anziane che spesso soffrono di disturbi del sonno caratterizzati da una durata del sonno ridotta e schemi frammentati. Queste interruzioni del sonno sono anche correlate a un aumento del rischio di varie malattie negli anziani, tra cui diabete, malattie cardiovascolari e disturbi psicologici. Sfortunatamente, i farmaci esistenti per i disturbi del sonno sono associati a effetti collaterali significativi come il deterioramento cognitivo e la dipendenza. Di conseguenza, è urgentemente necessario lo sviluppo di nuovi, più sicuri e più efficaci farmaci per i disturbi del sonno. Tuttavia, l'alto costo e la lunga durata sperimentale degli attuali metodi di screening dei farmaci rimangono fattori limitanti.

Questo protocollo descrive un metodo di screening economico e ad alto rendimento che utilizza la Drosophila melanogaster, una specie con un meccanismo di regolazione del sonno altamente conservato rispetto ai mammiferi, rendendola un modello ideale per lo studio dei disturbi del sonno negli anziani. Somministrando vari piccoli composti ai moscerini anziani, possiamo valutare i loro effetti sui disturbi del sonno. I comportamenti del sonno di questi moscerini vengono registrati utilizzando un dispositivo di monitoraggio a infrarossi e analizzati con il pacchetto di dati open source Sleep and Circadian Analysis MATLAB Program 2020 (SCAMP2020). Questo protocollo offre un approccio di screening a basso costo, riproducibile ed efficiente per la regolazione del sonno. I moscerini della frutta, grazie al loro breve ciclo di vita, ai bassi costi di allevamento e alla facilità di manipolazione, sono soggetti eccellenti per questo metodo. A titolo di esempio, la Reserpina, uno dei farmaci testati, ha dimostrato la capacità di favorire la durata del sonno nei moscerini anziani, evidenziando l'efficacia di questo protocollo.

Introduzione

Il sonno, uno dei comportamenti essenziali necessari per la sopravvivenza umana, è caratterizzato da due stati principali: il sonno REM (Rapid Eye Movement) e il sonno NREM (Non-Rapid Eye Movement)¹. Il sonno NREM comprende tre fasi: N1 (la transizione tra veglia e sonno), N2 (sonno leggero) e N3 (sonno profondo, sonno a onde lente), che rappresentano la progressione dalla veglia al sonno profondo¹. Il sonno svolge un ruolo cruciale sia per la salute fisica che per quella mentale². Tuttavia, l'invecchiamento riduce la durata totale del sonno, l'efficienza del sonno, la percentuale di sonno a onde ....

Protocollo

Questo protocollo utilizza le mosche w¹¹¹⁸ di 30 giorni del Bloomington Drosophila Stock Center (BDSC_3605, vedi Tabella dei materiali).

1. Preparazione dei moscerini della frutta invecchiati

1. Preparazione del cibo
   1. Preparare il terreno di coltura standard per amido di mais mescolando 50 g/L di cornflakes, 110 g/L di zucchero, 5 g/L di agar e 25 g/L di lievito. Scaldare i cornflakes e il lievito con acqua per gelatinizzare, quindi sciogliere completamente tutte le sostanze.
   2. Quando il terreno si raffredda a 50-60 °C, aggiungere 6 mL/L di acido propionico....

Discussione

Il metodo descritto è adatto per lo screening rapido di farmaci per il sonno di piccole e medie dimensioni. Attualmente, la maggior parte dei principali metodi di screening dei farmaci ad alto rendimento si basa su livelli biochimici e cellulari. Ad esempio, vengono esaminate la struttura e le proprietà del recettore per cercare ligandi specifici che possano legarsi ad esso²². Un altro approccio prevede l'analisi della modalità di legame e della forza dei frammenti molecolari di farmaci selezio.......

Materiali

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/