Name: tobacco hornworm as an insect model system for cannabinoid pre-clinical studies
Uploaded: 2021-12-29T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tobacco Hornworm as an Insect Model System for Cannabinoid Pre-clinical Studies at JoVE.com

이 연구는 콜로라도 주립 대학 - 푸에블로와 과학 ICT부 (2021-DD-UP-0379)와 춘천시 (대마 R&D 및 산업화, 2020-2021)의 대마초 연구 연구소에 의해 지원되었다.

1. 혼웜 제제 및 칸나비디올 치료
<ol><li>150-200 실행 가능한 M을 가져옵니다. sexta 계란과 밀 배아 기반 인공 식단 ( 재료의 표 참조).</li>
	<li>혼웜 알을 밀 배아 기반 인공 식단(AD) 층으로 폴리스티렌 페트리 접시에 넣고 달걀을 40%-60%의 상대 습도로 25°C에서 유지한 곤충 사육챔버( 재료표 참조)로 옮긴다.</li>
	<li>담배 뿔벌레 알을 1-3일 동안 허용하...

<ol>
	<li>Kaplan, J. S., Stella, N., Catterall, W. A., Westenbroek, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+attenuates+seizures+and+social+deficits+in+a+mouse+model+of+Dravet+syndrome.">Cannabidiol attenuates seizures and social deficits in a mouse model of Dravet syndrome.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (42), 11229-11234 (2017).</li><li>Leehey, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+and+tolerability+of+cannabidiol+in+Parkinson+Disease:+An+open+label,+dose-escalation+study.">Safety and tolerability of cannabidiol in Parkinson Disease: An open label, dose-escalation study.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 5 (4), 326-336 (2020).</li><li>Al-Ghezi, Z. Z., Miranda, K., Nagarkatti, M., Nagarkatti, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combination+of+cannabinoids,+delta+9-+tetrahydrocannabinol+and+cannabidiol,+ameliorates+experimental+multiple+sclerosis+by+suppressing+neuroinflammation+through+regulation+of+miRNA-mediated+signaling+pathways.">Combination of cannabinoids, delta 9- tetrahydrocannabinol and cannabidiol, ameliorates experimental multiple sclerosis by suppressing neuroinflammation through regulation of miRNA-mediated signaling pathways.</a> Frontiers in Immunology. 10, 1921 (2019).</li><li>Seltzer, E. S., Watters, A. K., MacKenzie, D., Granat, L. M., Zhang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+(CBD)+as+a+promising+anti-cancer+drug.">Cannabidiol (CBD) as a promising anti-cancer drug.</a> Cancers (Basel). 12 (11), 3203 (2020).</li><li>Garcia-Morales, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CBD+reverts+the+mesenchymal+invasive+phenotype+of+breast+cancer+cells+induced+by+the+inflammatory+cytokine+IL-1beta).">CBD reverts the mesenchymal invasive phenotype of breast cancer cells induced by the inflammatory cytokine IL-1beta).</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (7), 2429 (2020).</li><li>Jeong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+promotes+apoptosis+via+regulation+of+XIAP/Smac+in+gastric+cancer.">Cannabidiol promotes apoptosis via regulation of XIAP/Smac in gastric cancer.</a> Cell Death and Disease. 10 (11), 846 (2019).</li><li>Devinsky, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open-label+use+of+highly+purified+CBD+(Epidiolex&#174;)+in+patients+with+CDKL5+deficiency+disorder+and+Aicardi,+Dup15q,+and+Doose+syndromes.">Open-label use of highly purified CBD (Epidiolex&#174;) in patients with CDKL5 deficiency disorder and Aicardi, Dup15q, and Doose syndromes.</a> Epilepsy &amp; Behavior. 86, 131-137 (2018).</li><li>de la Harpe, A., Beukes, N., Frost, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CBD+activation+of+TRPV1+induces+oxidative+signaling+and+subsequent+ER+stress+in+breast+cancer+cell+lines.">CBD activation of TRPV1 induces oxidative signaling and subsequent ER stress in breast cancer cell lines.</a> Biotechnology and Applied Biochemistry. , (2021).</li><li>Gasparyan, A., Navarrete, F., Manzanares, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+and+sertraline+regulate+behavioral+and+brain+gene+expression+alterations+in+an+animal+model+of+PTSD.">Cannabidiol and sertraline regulate behavioral and brain gene expression alterations in an animal model of PTSD.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 694510 (2021).</li><li>Aso, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol-enriched+extract+reduced+the+cognitive+impairment+but+not+the+epileptic+seizures+in+a+Lafora+disease+animal+model.">Cannabidiol-enriched extract reduced the cognitive impairment but not the epileptic seizures in a Lafora disease animal model.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 5 (2), 150-163 (2020).</li><li>Kadam, R. A., Borde, S. U., Madas, S. A., Salvi, S. S., Limaye, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+recruitment+and+retention+of+clinical+trial+subjects.">Challenges in recruitment and retention of clinical trial subjects.</a> Perspectives in Clinical Research. 7 (3), 137-143 (2016).</li><li>Kaur, G., Dufour, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+lines:+Valuable+tools+or+useless+artifacts.">Cell lines: Valuable tools or useless artifacts.</a> Spermatogenesis. 2 (1), 1-5 (2012).</li><li>Alves, P., Amaral, C., Teixeira, N., Correia-da-Silva, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+disrupts+apoptosis,+autophagy+and+invasion+processes+of+placental+trophoblasts.">Cannabidiol disrupts apoptosis, autophagy and invasion processes of placental trophoblasts.</a> Archives of Toxicology. , (2021).</li><li>. Trophoblast Available from: <a target="_blank" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Trophoblast">https://en.wikipedia.org/wiki/Trophoblast</a> (2021)</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabinoids+inhibited+pancreatic+cancer+via+P-21+activated+kinase+1+mediated+pathway.">Cannabinoids inhibited pancreatic cancer via P-21 activated kinase 1 mediated pathway.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (21), 8035 (2020).</li><li>Jeong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol-induced+apoptosis+is+mediated+by+activation+of+Noxa+in+human+colorectal+cancer+cells.">Cannabidiol-induced apoptosis is mediated by activation of Noxa in human colorectal cancer cells.</a> Cancer Letters. 447, 12-23 (2019).</li><li>Capes-Davis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+lines+as+biological+models:+Practical+steps+for+more+reliable+research.">Cell lines as biological models: Practical steps for more reliable research.</a> Chemical Research in Toxicology. 32 (9), 1733-1736 (2019).</li><li>Chuang, S. H., Westenbroek, R. E., Stella, N., Catterall, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+antiseizure+efficacy+of+cannabidiol+and+clonazepam+in+a+conditional+mouse+model+of+Dravet+syndrome.">Combined antiseizure efficacy of cannabidiol and clonazepam in a conditional mouse model of Dravet syndrome.</a> Journal of Experimental Neurology. 2 (2), 81-85 (2021).</li><li>Orvos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrophysiological+effect+of+cannabidiol+on+hERG+current+and+in+guinea-pig+and+rabbit+cardiac+preparations.">The electrophysiological effect of cannabidiol on hERG current and in guinea-pig and rabbit cardiac preparations.</a> Scientific Reports. 10 (1), 16079 (2020).</li><li>Verrico, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+randomized,+double-blind,+placebo-controlled+study+of+daily+cannabidiol+for+the+treatment+of+canine+osteoarthritis.">A randomized, double-blind, placebo-controlled study of daily cannabidiol for the treatment of canine osteoarthritis.</a> Pain. 161 (9), 2191-2202 (2020).</li><li>Barata, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroprotection+by+cannabidiol+and+hypothermia+in+a+piglet+model+of+newborn+hypoxic-ischemic+brain+damage.">Neuroprotection by cannabidiol and hypothermia in a piglet model of newborn hypoxic-ischemic brain damage.</a> Neuropharmacology. 146, 1-11 (2019).</li><li>Beardsley, P. M., Scimeca, J. A., Martin, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+the+agonistic+activity+of+delta+9-11-tetrahydrocannabinol+in+mice,+dogs+and+rhesus+monkeys+and+its+interactions+with+delta+9-tetrahydrocannabinol.">Studies on the agonistic activity of delta 9-11-tetrahydrocannabinol in mice, dogs and rhesus monkeys and its interactions with delta 9-tetrahydrocannabinol.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 241 (2), 521-526 (1987).</li><li>Ryan, D., McKemie, D. S., Kass, P. H., Puschner, B., Knych, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacokinetics+and+effects+on+arachidonic+acid+metabolism+of+low+doses+of+cannabidiol+following+oral+administration+to+horses.">Pharmacokinetics and effects on arachidonic acid metabolism of low doses of cannabidiol following oral administration to horses.</a> Drug Testing and Analysis. 13 (7), 1305-1317 (2021).</li><li>Bryda, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Mighty+Mouse:+The+impact+of+rodents+on+advances+in+biomedical+research.">The Mighty Mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).</li><li>Qi, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CBD+promotes+oral+ulcer+healing+via+inhibiting+CMPK2-mediated+inflammasome.">CBD promotes oral ulcer healing via inhibiting CMPK2-mediated inflammasome.</a> Journal of Dental Research. , (2021).</li><li>Mastinu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prosocial+effects+of+nonpsychotropic+Cannabis+sativa+in+mice.">Prosocial effects of nonpsychotropic Cannabis sativa in mice.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. , (2021).</li><li>Justice, M. J., Dhillon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+the+mouse+to+model+human+disease:+increasing+validity+and+reproducibility.">Using the mouse to model human disease: increasing validity and reproducibility.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 9 (2), 101-103 (2016).</li><li>Andre, R. G., Wirtz, R. A., Das, Y. T., An, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Insect Models for Biomedical Research. , 61-72 (1989).</li><li>He, J., Tan, A. M. X., Ng, S. Y., Rui, M., Yu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabinoids+modulate+food+preference+and+consumption+in+Drosophila+melanogaster.">Cannabinoids modulate food preference and consumption in Drosophila melanogaster.</a> Scientific Reports. 11 (1), 4709 (2021).</li><li>Kanost, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifaceted+biological+insights+from+a+draft+genome+sequence+of+the+tobacco+hornworm+moth,+Manduca+sexta.">Multifaceted biological insights from a draft genome sequence of the tobacco hornworm moth, Manduca sexta.</a> Insect Biochemistry and Molecular Biology. 76, 118-147 (2016).</li><li>Park, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrasting+roles+of+cannabidiol+as+an+insecticide+and+rescuing+agent+for+ethanol-induced+death+in+the+tobacco+hornworm+Manduca+sexta.">Contrasting roles of cannabidiol as an insecticide and rescuing agent for ethanol-induced death in the tobacco hornworm Manduca sexta.</a> Scientific Reports. 9 (1), 10481 (2019).</li><li>Tukey, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+individual+means+in+the+analysis+of+variance.">Comparing individual means in the analysis of variance.</a> Biometrics. 5 (2), 99-114 (1949).</li><li>Mantel, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+survival+data+and+two+new+rank+order+statistics+arising+in+its+consideration.">Evaluation of survival data and two new rank order statistics arising in its consideration.</a> Cancer Chemotherapy Reports. 50 (3), 163-170 (1966).</li><li>Watts, S., Kariyat, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picking+sides:+Feeding+on+the+abaxial+leaf+surface+is+costly+for+caterpillars.">Picking sides: Feeding on the abaxial leaf surface is costly for caterpillars.</a> Planta. 253 (4), 77 (2021).</li><li>McPartland, J. M., Agraval, J., Gleeson, D., Heasman, K., Glass, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabinoid+receptors+in+invertebrates.">Cannabinoid receptors in invertebrates.</a> Journal of Evolutionary Biology. 19 (2), 366-373 (2006).</li></ol>

수유 연구는 CBD (2 mM)의 고용량이 곤충의 성장을 억제하고 사망률을 증가시켰다는 것을 보여 주었다31. 곤충 모델은 또한 에탄올에 대한 민감성을 보였다; 그러나 CBD는 에탄올 독성을 효과적으로 취화하여 생존율, 식이 소비 및 식품 검색 행동을 대조군과 유사한 수준으로 증가시켰습니다(그림 3A, B)31. 설명된 곤충 모델 시스템...

지난 몇 년 동안, 대중의 관심은 간질 1, 파킨슨 병2, 다발성 경화증 및 칸 나비 디올 (CBD)을 가진 다양한 형태의 암4,5,6의 치료를 포함하여 치료 잠재력으로 인해 카나비노이드에 중점을 두었습니다. 대마초는 2018 년 농업 개선법에서 농업 상품으로 합법화되기 때문에, 공법 115-334 (2018 농장 법안), 대마초와 식품, 화장품 및 제약 산업의 카나비노이드 유도체는 기하 급수적으로 증가했습니다. 또한, 단일 카나비노이드 및 카나비노이드 혼합물의 임상 등급 분리는 인간 과목7, 세포주 5,8 및 다양한 동물 모델 시스템에서 성공적으로 테스트되었습니다9,10.
임상 시험은 특정 질병에 카나비노이드의 효능과 부작용을 검증하는 데 이상적입니다. 그러나, 임상 시험에 있는 수많은 도전이 있습니다, 윤리적/IRB 승인, 모집 및 과목의 보유를 포함하여 11. 이러한 장애물을 극복하기 위해, 인간 유래 세포주는 비용 효율적이고, 다루기 쉽고, 윤리적 문제를 우회할 수 있고, 세포주로서 일관되고 재현 가능한 결과를 제공하기 때문에 다양한 인간 세포주를 사용하였다.12 다른 세포 및 화학 물질의 교차 오염이 없는 세포의 순수한 집단이다.
Alves et al. (2021)13 은 태반의 특수 세포인 태반 트로포블라스트에서 투여 의존형 방식으로 CBD를 테스트했는데, 이는 태아 이식 및 열화된 모성 자궁과의 상호 작용에 필수적인 역할을 하는 태반의 전문 세포입니다14. 그들의 결과는 CBD가 세포 생존 가능성 손실, 세포 주기 진행 중단 및 세포 세포 흡입 유도를 일으키는 원인이 되었다는 것을 보여주었습니다. 이러한 관측은 임산부에 의해 대마초 사용의 잠재적 인 부정적인 영향을 보여줍니다13. 마찬가지로, 일련의 세포주들은 또한 인간 질병, 특히 다양한 형태의 암에서 CBD의 약리학적 효과를 검사하는 데 사용되었습니다. 시험관 내 연구는 성공적으로 췌장15, 유방8 및 대장암 세포16에서 항암 효과를 입증했습니다. 그러나, 널리 이용 가능하고 취급하기 쉬운 동안, HeLa와 같은 특정 세포주, HEK293는 그들의 성장 조건 또는 취급17에 있는 변경 때문에 유전및 표현적인 변경에 경향이 있습니다.
대마초 연구에서는 마우스18, 기니 피그19 및 rabbit19와 같은 작은 동물에서 개20, piglet21, monkey22, horse23과 같은 큰 동물에 이르기까지 다양한 동물 모델 시스템이 알려지지 않은 치료 효과를 탐구하는 데 사용되었습니다. 마우스는 인간에 대한 해부학적, 생리적, 유전적 유사성으로 인해 카나비노이드 연구를 가장 선호하는 동물 모델 시스템이었습니다24. 가장 유의하게, 마우스는 인간에 있는 그들의 신경계에 있는 CB1/2 수용체가 있습니다. 그(것)들은 또한 더 쉬운 유지 보수 및 풍부한 유전 자원을 가진 인간 적인 과목 보다는 더 짧은 수명 주기가, 따라서 전체 수명 주기 내내 칸 나비 노이드의 효력을 감시하는 것이 훨씬 쉽게 만듭니다. 포유류 시스템은 널리 사용되며 CBD가 발작 장애1, 외상 후 스트레스 장애9, 구강 궤양 25 및 치매와 같은 증상을 완화한다는 것을 성공적으로 입증했습니다10. 마우스 모델은 또한 큰 동물과 인간26에서 매우 어려운 지역 사회 내에서 개인의 사회적 상호 작용 연구를 가능하게했다26.
동물 모델 시스템의 모든 장점에도 불구하고 여전히 비용이 많이 들며 약물 투여 및 데이터 수집 중에 집중 치료가 필요합니다. 추가적으로, 실험 디자인 및 엄격27에 있는 한계 때문에 불변성 및 인간 조건의 가난한 회수 때문에 연구에서 마우스를 사용하는 감시가 있습니다.
카나비노이드의 의료/전임상 연구에 대한 수요가 증가함에 따라 비 포유류 모델 시스템이 필요합니다. 무척추 동물 모델은 전통적으로 척추 동물 모델에 비해 독특한 이점을 부여했습니다. 중요한 이득은 많은 견본을 양육하고 연구원이 유전적으로 균일한 인구의 다세대 를 감시하는 가능하게 하는 용이하고 낮은 비용을 포함합니다28. 최근 연구는 과일 비행을 입증, Drosophila 멜라노가스터, 공급 행동을 변조에 칸 나비 노이드의 약리적 기능을 조사하는 효과적인 곤충 모델 시스템으로29. 곤충 모델 시스템 중, 저자는 담배 뿔벌레에 초점을 맞추고, 만두카 sexta, 또한 캐롤라이나 스핑크스 나방 또는 매 나방으로 알려진, 칸 나비 노이드 연구를위한 새로운 곤충 모델 시스템으로.
만두카 섹스타는 스핑기다의 가족에 속한다. 곤충은 미국 남부에서 가장 흔한 식물 해충으로, 그들은 천체 식물을 먹입니다. 곤충 모델은 곤충 생리학, 생화학, 신경 생물학 및 약물 상호 작용 연구에 오랜 역사를 가지고 있습니다. Manduca sexta의 연구 포트폴리오에는 필수 세포 프로세스의 분자 수준 이해를 허용하는 초안 게놈 서열이 포함되어 있습니다30. 이 모델 시스템의 또 다른 중요한 이점은 18-25일 동안 의 길이가 100mm 이상, 무게는 10g에 달하는 큰 크기입니다. 큰 크기는 연구원이 CBD 치료에 대한 응답으로 실시간으로 형태학적 및 행동 변화를 쉽게 모니터링 할 수 있습니다. 또한, 크기 때문에, 전기 생리학적 반응은 고해상도 현미경 설정 없이 애벌레에서 해부된 신경을 포함하여 복부 신경계로 검토되었다. 독특한 기능을 통해 연구자들은 투여된 카나비노이드(들)에 대한 급성 및 장기 반응을 쉽게 조사할 수 있습니다.
이러한 다양성에도 불구하고, M. sexta는 최근에 대마초와 카나비노이드 연구에 대한 실험 모델로의 적합성에 대한 탐구되었습니다. 2019년, 저자는 대마초가 곤충 초식 동물30,31로부터 자신을 보호하기 위해 Cannabidiol을 생산하기 위해 진화했다는 가설을 해결하기 위해 처음으로 곤충 모델 시스템을 사용했다. 그 결과 식물이 CBD를 먹이 억제책으로 악용하고 해충 곤충 M. sexta 애벌레의 성장을 억제하고 사망률 증가를 유발하는 것으로 나타났습니다31. 이 연구는 또한 CBD의 캐리어로서 에탄올의 잠재적 인 차량 효과를 식별하는 술에 취한 에탄올 애벌레에 CBD의 구출 효과를 입증했습니다. 도시된 바와 같이, 곤충 모델 시스템은 다른 동물 시스템에 보다 적은 인건비와 비용으로 3-4 주 이내에 칸 나비 노이드의 치료 효과를 효과적으로 조사했다. 곤충 모델은 카나비노이드 수용체 (즉, CB1/2 수용체 없음)가 부족하지만, 모델 시스템은 카나비노이드 수용체 독립적 인 방식을 통해 칸 나비 노이드의 약리적 역할을 이해하는 귀중한 도구를 제공합니다.
이 연구의 저자는 이전에 카나비노이드 연구를위한 모델 시스템으로 담배 hornworm와 함께 일했습니다31. M. sexta를 사용하는 이점과 위험을 신중하게 고려한 후, 우리는 미래의 전임상 실험실 사용을 위한 기회를 허용하는 전임상 시험을 위한 식단의 적절한 관리 및 준비와 관련된 방법을 제공했습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Analytic balance</td>
			<td>Mettler Instrument Corp.</td>
			<td>AE100S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabidiol isolate (&#62;99.4%)</td>
			<td>Lilu&#39;s Garden</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cheesecloth</td>
			<td>VWR INTERNATIONAL</td>
			<td>470150-438</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning 50mL clear polypropylene (PP) centrifuge tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89093-192</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Alcohol, 200 Proof</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>EX0276-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fear conditioning chamber</td>
			<td>Coulbourn Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insect rearing chamber</td>
			<td>Darwin Chambers</td>
			<td>INR034</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medium chain triglycerides (MCT) oil</td>
			<td>Walmart</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion detection software (Actimetrics)</td>
			<td>Coulbourn Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene petri dish (120 mm x 120 mm x 17mm)</td>
			<td>VWR INTERNATIONAL</td>
			<td>688161</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tobacco hormworm artificial diet</td>
			<td>Carolina Biological Supply Company</td>
			<td>Item # 143908</td>
			<td>Ready-To-Use-Hornworm-Diet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tobacco hormworm eggs</td>
			<td>Carolina Biological Supply Company</td>
			<td>Item # 143880</td>
			<td>Unit of 30-50</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tobacco hornworm as an insect model system for cannabinoid pre-clinical studies

의학에서 카나비노이드에 대한 관심이 증가함에 따라 여러 포유류 모델 유기체가 알려지지 않은 제약 기능을 해명하는 데 사용되었습니다. 그러나, 많은 어려움은 카나비노이드 연구를 위한 비 포유류 모형 유기체의 발달을 필요로 하는 포유류 연구에 남아 있습니다. 저자는 담배 뿔벌레 만두카 sexta 새로운 곤충 모델 시스템으로 제안한다. 이 프로토콜은 다양한 양의 칸 나비 디올 (CBD)으로 인공 식단을 준비하고, 재배 환경을 설정하고, CBD 치료에 대한 응답으로 생리적 및 행동 적 변화를 모니터링하는 방법에 대한 정보를 제공합니다. 간략하게, 뿔벌레 알을 수신하는 즉시, 계란은 12:12 광어두운 주기에 25°C에서 1-3 일을 허용하였고, 무작위로 제어에 분배되기 전에 부화하였다(밀 배아 계 인공 식단; AD), 차량(AD + 0.1% 중형 체인 트리글리세라이드 오일; MCT 오일) 및 치료 그룹 (AD + 0.1 % MCT + 1 mM 또는 CBD2 mM). 미디어가 준비되면, 1 번째 인스타 애벌레는 나무 꼬치 스틱이있는 50 mL 테스트 튜브에 개별적으로 배치 된 다음 시험관은 치즈 천으로 덮여있었습니다. 측정은 CBD 관리에 대한 생리적 및 행동 적 반응을 위해 2 일 간격으로 수행되었습니다. 이 간단한 재배 절차는 연구원이 주어진 실험에서 큰 표본을 시험할 수 있게 합니다. 또한, 상대적으로 짧은 수명 주기는 연구원이 더 높은 포유류 모형 유기체에 있는 실험적인 디자인을 지원하는 데이터를 허용하는 동질적인 인구의 다세대에 칸 나비노이드 처리의 충격을 연구하는 것을 가능하게 합니다.

칸 나비 노이드 독성을 검사하는 모델 시스템으로 만두카 sexta 그림 1 은 담배 혼벌레 만두카 sexta를 사용하여 CBD 실험의 주요 구성 요소를 묘사한다. 곤충의 큰 숫자 (>20)는 개별적으로 12 시간 :12 h = 빛 : 어두운 주기에 25 ° C에서 사육되었다. 곤충의 크기, 무게 및 사망률은 고용량 CBD (2 mM) 치료 후 단기 및 장기 응답을 모니터링하기 ?...

Watch this Scientific Journal Video about Tobacco Hornworm as an Insect Model System for Cannabinoid Pre-clinical Studies at JoVE.com

Tobacco Hornworm as an Insect Model System for Cannabinoid Pre-clinical Studies

본 프로토콜은 카나비노이드 연구에서 담배 혼웜 만두카 sexta 를 사용하기위한 교육 정보를 제공합니다. 여기에 설명된 방법은 칸 나비 디올 (CBD) 치료에 대한 응답으로 곤충 모델의 생리적 및 행동 변화를 모니터링하는 모든 필요한 공급 및 프로토콜을 포함한다.

카나비노이드 전임상 연구를 위한 곤충 모델 시스템으로 담배 혼웜

With increased attention on cannabinoids in medicine, several mammalian model organisms have been used to elucidate their unknown pharmaceutical ...

이 프로토콜은 카나비노이드 전임상 연구를 위한 곤충 모델 시스템으로 담배 뿔웜을 사용하는 것을 제안합니다. 이 시스템은 연구원이 쉽게 카나비노이드에 대한 급성 및 장기 반응을 조사 할 수 있습니다. 곤충 모델 시스템은 연구원이 다른 동물 시스템보다 인건비와 비용이 적은 3 ~4 주 이내에 큰 인구에서 카나비노이드 치료 효과를 조사 할 수 있습니다.150에서 200의 실행 가능한 M.sexta 계란과 밀 배아 기반인공 식단을 얻습니다. 혼웜 알을 밀 배아 기반 인공 식단 층으로 폴리스티렌 페트리 접시에 넣고 달걀을 섭씨 40~60%의 습도로 유지되는 곤충 사육실로 옮긴다. 계란이 곤충 사육 실 내부에서 1 ~3 일 동안 부화하도록 허용합니다.200 밀리머 칸나비디올 스톡 솔루션을 준비하려면 에탄올 20 밀리리터 또는 100% 중간 사슬 트리글리세라이드 오일에 98% 이상의 순도 칸나비디올 이소레이트 1.26 그램을 추가하십시오. 5 밀리리터와 10 밀리리터의 200 밀리머 칸나비디올 스톡 솔루션1, 000 그램의 인공 식단을 1 밀리머와 칸나비디올 2밀리머에 각각 추가합니다. 제어 차량 20그램과 칸나비디올 함유 미디어를 50밀리리터 튜브 의 바닥에 분배합니다.50밀리리터 테스트 튜브에 약 2밀리미터 길이의 첫 번째 인스타 애벌레를 개별적으로 배포하고 천공 된 뚜껑이나 치즈 클로로 덮습니다. 12 시간 밝은 어두운 주기와 함께 25섭씨에서 유지되는 곤충 사육 챔버 내부에서 성장하십시오. 애벌레의 성장을 측정하기 위해 각 그룹의 초기 질량과 크기를 분석 균형과 통치자로 기록하고 각 식단에 애벌레를 소개합니다.애벌레 발달 단계 사이의 질량 이득을 결정하기 위해 초기 질량으로부터 2 일 간격으로 각 측정에서 애벌레의 질량을 빼는다. 또한, 인스타 발달 단계 사이의 일 수를 기록하여 새끼까지 발달 기간의 차이를 이해합니다. 다이어트 소비를 측정하려면, 실험에서 처음에 다이어트의 초기 그램을 기록하고 애벌레가 완전한 새끼 단계에 들어갔을 때 다이어트의 나머지 양에서 빼.애벌레 이동성 측정을 위해, 복종된 곤충이 적어도 5분 동안 공포 컨디셔닝 챔버에 적응하고 5분 동안 이동한 다섯 번째 인스타 곤충의 세 그룹의 거리를 추적하도록 한다. 그런 다음 모션 감지 소프트웨어를 실행하여 이동성 반응을 분석합니다. 인공 식단에서 자란 곤충은 최고의 성장 성과를 보였습니다.CBD 분리용 용해제로서 0.1%의 중형 사슬 트리글리세라이드 오일을 사용한 차량 제어도 해로운 영향 없이 정상적인 성장을 보였다. 그러나, 2 밀리미터의 CBD의 높은 복용량은 체중 감소를 유도하고 제어 및 차량 그룹보다 높은 사망률을 주도. M.sexta 애벌레는 1 밀리미터 CBD와 AD에 양육 에탄올 추가 다이어트에 양육 보다 적어도 3.1 배 더 큰 다이어트를 소비.그러나, 두 밀리머 CBD 추가 미디어에 사육 곤충의 다이어트 소비는 에탄올 전용 식단에 양육 애벌레와 크게 다르지 않았다. 다른 조건에서 자란 M.sexta 애벌레의 모바일 지수는 1 %에탄올과 1 밀리모어 CBD 처리 애벌레가 이동성에 영향을 미치지 않았다는 것을 보여줍니다. 2%에탄올 치료는 치명적인 것으로 밝혀졌습니다.2 %에탄올을 포함하는 AD에 CBD의 높은 복용량을 추가 낮은 이동성을 복원. CBD가 다이어트에 추가되면, 완전히 다이어트 CBD 혼합물을 균질화하고 곰팡이 발생을 피하기 위해 40 ~ 60 %의 습도와 섭씨 25도에서 유지 곤충 사육 챔버에서 곤충을 성장. 전기 생리학적 반응은 CBD가 담배 혼벌레의 중추 신경계에 영향을 미치는지 여부를 결정하기 위해 Manduca sexta에서 해부 된 복부 사슬 신경망으로 모니터링 할 수 있습니다.곤충 모델 시스템은 연구원이 여러 세대에 걸쳐 테스트하여 다른 주요 및 사소한 카나비노이드의 제약 역할을 탐구 할 수 있게하여 더 높은 포유류에서 실험 설계를 가능하게합니다.

Research

JoVE Journal

Biology

Genetic Studies of Human DNA Repair Proteins Using Yeast as a Model System 

인간의 DNA 수리 단백질의 유전자 연구는 모델 시스템으로 효모를 사용하여

Understanding the roles of human DNA repair proteins in genetic pathways is a formidable challenge to many researchers.  Genetic studies in mammalian ...

연구

생물학

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

특성화 Herbivore 저항 메커니즘 : Spittlebugs에 Brachiaria 종. 예로

Plants can resist herbivore damage through three broad mechanisms: antixenosis, antibiosis and tolerance1. Antixenosis is the degree to which the plant is ...

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

사용<em&gt; 예쁜 꼬마 선충</em&gt; 다세포 생물의 단백질 항상성을 연구하는 모델 시스템으로

The folding and assembly of proteins is essential for protein function, the long-term health of the cell, and longevity of the organism. Historically, the ...

Efficient Production and Purification of Recombinant Murine Kindlin-3 from Insect Cells for Biophysical Studies

의 효율적인 생산 및 정제 재조합 쥐과 Kindlin-3 생물 물리학 연구 곤충 세포에서

Kindlins are essential coactivators, with talin, of the cell surface receptors&#160;integrins and also participate in integrin outside-in signalling, and ...

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

아시아 타이거 모기에 Photoperiodic 휴면의 RNA-서열 분석을위한 실험 및 생물 정보학 프로토콜,<em&gt; Aedes albopictus</em

Photoperiodic diapause is an important adaptation that allows individuals to escape harsh seasonal environments via a series of physiological changes, ...

Imaging Spatial Reorganization of a MAPK Signaling Pathway Using the Tobacco Transient Expression System

담배 과도 식 시스템을 사용하여 MAPK 신호 전달 통로의 공간 개편 이미징

Visualization of dynamic signaling events in live cells has been a challenge. We expanded an established transient expression system, the biomolecular ...

Establishment of an Extracellular Acidic pH Culture System

세포 외 산 성 pH 문화 체계의 설립

Conditions of the tumor microenvironment, such as hypoxia or nutrient starvation, play critical roles in cancer progression and malignancy. However, the ...

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

무척 추 동물 모델 시스템으로 독성 테스트 실험실에서 초파리 를 사용 하 여 실험 프로토콜

Emergent properties and external factors (population-level and ecosystem-level interactions, in particular) play important roles in mediating ...

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A)

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A EYFP-CENP-A

Studying the structure and the dynamics of kinetochores and centromeres is important in understanding chromosomal instability (CIN) and cancer ...

Preparing and Injecting Embryos of Culex Mosquitoes to Generate Null Mutations using CRISPR/Cas9

Preparing and Injecting Embryos of Culex Mosquitoes to Generate Null Mutations using CRISPR/Cas9

CRISPR/Cas9를 사용하여 Null 돌연변이를 생성하기 위해 컬렉스 모기의 배아를 준비하고 주입합니다.

Culex mosquitoes are the major vectors of several diseases that negatively impact human and animal health including West Nile virus and diseases caused by ...