ショウジョウバエによる加齢性睡眠障害のハイスループット低分子薬物スクリーニング(英語)

要約

提示されているのは、高齢のショウジョウバエモデルにおける ショウジョウバエ の睡眠行動をモニタリングすることにより、睡眠を改善するためのハイスループット薬物スクリーニングのプロトコルです。

要約

睡眠は、健康と全体的な幸福に不可欠な要素であり、睡眠時間の短縮と断片的なパターンを特徴とする睡眠障害を頻繁に経験する高齢者にとって、しばしば課題となります。これらの睡眠障害は、糖尿病、心血管疾患、精神障害など、高齢者のさまざまな病気のリスクの増加とも相関しています。残念ながら、睡眠障害に対する既存の薬は、認知障害や依存症などの重大な副作用と関連しています。そのため、より安全で効果的な睡眠障害治療薬の開発が急務となっています。しかし、現在の薬物スクリーニング法では、コストが高く、実験期間が長いため、依然として制限要因となっています。

このプロトコルは、哺乳類と比較して高度に保存された睡眠調節メカニズムを持つ種である ショウジョウバエのメラノガスターを利用する費用対効果の高いハイスループットスクリーニング方法を記述しており、高齢者の睡眠障害を研究するための理想的なモデルとなっています。老化したハエに様々な微量化合物を投与することで、睡眠障害に対する効果を評価することができます。これらのハエの睡眠行動は、赤外線モニタリングデバイスを使用して記録され、オープンソースのデータパッケージであるSleep and Circadian Analysis MATLAB Program 2020(SCAMP2020)で分析されます。このプロトコルは、睡眠調節のための低コストで再現性のある効率的なスクリーニングアプローチを提供します。ショウジョウバエは、ライフサイクルが短く、飼育コストが低く、取り扱いが容易なため、この方法の優れた被験者として機能します。一例として、試験薬の1つであるレセルピンは、高齢のハエの睡眠時間を促進する能力を実証し、このプロトコルの有効性を強調しています。

概要

睡眠は、人間の生存に必要な必須行動の1つであり、急速眼球運動(REM)睡眠と非急速眼球運動(ノンレム^)睡眠の2つの主要な状態によって特徴付けられます1。ノンレム睡眠は、N1(覚醒から睡眠への移行)、N2(浅い睡眠)、N3(深い睡眠、徐波睡眠)の3段階からなり、覚醒から^{深い睡眠への}進行を表しています1。睡眠は心身の健康に重要な役割を果たします².しかし、加齢により、成人の総睡眠時間、睡眠効率、徐波睡眠率、レム睡眠率が低下します³。高齢者は、徐波睡眠に比べて浅い睡眠により多くの時間を費やす傾向があり、夜間の覚醒に敏感になります。覚醒回数が増えると、平均睡眠時間が短くなり、その結果、高齢者の睡眠パターンが断片化され、マウスのHcrtニューロンの過度の興奮と関連している^{可能性があります4。}さらに、加齢に伴う概日リズムのメカニズムの低下は、睡眠時間の早期シフトに寄与します^5,6。これらの要因は、身体的疾患、心理的ストレス、環境要因、および薬物使用と組み合わさって、不眠症、レム睡眠行動障害、ナルコレプシー、周期的な脚の動き、むずむず脚症候群、睡眠呼吸障害などの睡眠障害の影響を受けやすくなりま....

プロトコル

このプロトコルは、ブルーミントンショウジョウバエストックセンター(BDSC_3605、材料表を参照)から30日齢のw¹¹¹⁸ハエを使用します。

1.熟成したショウジョウバエの準備

1. 食品の準備
   1. 50 g/Lのコーンフレーク、110 g/Lの砂糖、5 g/Lの寒天、および25 g/Lの酵母を混合して、標準的なコーンスターチ培地を調製します。コーンフレークと酵母を水で加熱して糊化し、すべての物質を完全に溶かします。
   2. 培地が50〜60°Cに冷えたら、6 mL/Lのプロピオン酸を加え、速やかに培養ボトルに詰めます。
2. ハエの飼育と老化したハエの準備
   1. 標準的なコーンスターチ培地を含むボトルでハエ株 w¹¹¹⁸を繁殖させ、ボトルを25°C、相対湿度68%、照明条件500〜1000ルクス、および12時間:12時間の明暗サイクルの恒温インキュベーターに入れます。
   2. ハエの成長サイクルに応じて7日ごとにハエを新しいボトルに移し、同じボトル内の個体の年齢を一定に保ちます。
   3. 元のボトルから孵化したハエを移してから3日後に集め、新しいボトルに入れます。7日ごとにボトルを交換するという原則....

ディスカッション

記載された方法は、中小規模の睡眠薬を迅速にスクリーニングするのに適している。現在、主流のハイスループット薬物スクリーニング法のほとんどは、生化学的および細胞レベルに基づいています。例えば、受容体の構造および特性は、それに結合することができる特異的リガンドを探索するために検査される²²。別のアプローチでは、質量分析による核磁気共鳴(NMR)を用.......

資料

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/