Name: Author Spotlight: Overcoming Challenges in Drosophila Sleep Measurement Using DAM System
Uploaded: 2023-10-20T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Overcoming Challenges in Drosophila Sleep Measurement Using DAM System at JoVE.com

Prof. Junhai Han'ın laboratuvar üyelerine tartışmaları ve yorumları için teşekkür ederiz. Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından 32170970 YT'ye ve Jiangsu Eyaletinin "Siyanin Mavisi Projesi" tarafından ZCZ'ye desteklenmiştir.

Bu protokol, Bloomington Drosophila Stok Merkezi'nden 30 günlük w1118 sineğini kullanır (BDSC_3605, bkz.
1. Yaşlı meyve sineklerinin hazırlanması
<ol><li>Yemek hazırlama<ol><li>50 g/L mısır gevreği, 110 g/L şeker, 5 g/L agar ve 25 g/L mayayı karıştırarak standart mısır nişastası kültür ortamını hazırlayın. Mısır gevreğini ve mayayı jelatinleştirmek için suyla ısıtın ve ardından tüm maddeleri ...

Advancing Sleep Disorder Treatments: A Drosophila-Based Screening Approach

<ol>
	<li>Le Bon, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+REM+and+NREM+in+the+NREM-REM+sleep+cycle:+a+review+on+competing+concepts.">Relationships between REM and NREM in the NREM-REM sleep cycle: a review on competing concepts.</a> Sleep Medicine. 70, 6-16 (2020).</li><li>Krueger, J. M., Frank, M. G., Wisor, J. P., Roy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+function:+Toward+elucidating+an+enigma.">Sleep function: Toward elucidating an enigma.</a> Sleep Medicine Reviews. 28, 46-54 (2016).</li><li>Ohayon, M. M., Carskadon, M. A., Guilleminault, C., Vitiello, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meta-analysis+of+quantitative+sleep+parameters+from+childhood+to+old+age+in+healthy+individuals:+developing+normative+sleep+values+across+the+human+lifespan.">Meta-analysis of quantitative sleep parameters from childhood to old age in healthy individuals: developing normative sleep values across the human lifespan.</a> Sleep. 27 (7), 1255-1273 (2004).</li><li>Li, S. B., 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=Hyperexcitable+arousal+circuits+drive+sleep+instability+during+aging.">Hyperexcitable arousal circuits drive sleep instability during aging.</a> Science. 375 (6583), eabh3021 (2022).</li><li>Rodriguez, J. C., Dzierzewski, J. M., Alessi, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+problems+in+the+elderly.">Sleep problems in the elderly.</a> Medical Clinics of North America. 99 (2), 431-439 (2015).</li><li>Gulia, K. K., Kumar, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+disorders+in+the+elderly:+a+growing+challenge.">Sleep disorders in the elderly: a growing challenge.</a> Psychogeriatrics. 18 (3), 155-165 (2018).</li><li>Wolkove, N., Elkholy, O., Baltzan, M., Palayew, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+and+aging:+1.+Sleep+disorders+commonly+found+in+older+people.">Sleep and aging: 1. Sleep disorders commonly found in older people.</a> Canadian Medical Association Journal. 176 (9), 1299-1304 (2007).</li><li>Suzuki, K., Miyamoto, M., Hirata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+disorders+in+the+elderly:+Diagnosis+and+management.">Sleep disorders in the elderly: Diagnosis and management.</a> Journal of General and Family Medicine. 18 (2), 61-71 (2017).</li><li>Foley, D. J., 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=Sleep+complaints+among+elderly+persons+-+an+epidemiologic-study+of+3+communities.">Sleep complaints among elderly persons - an epidemiologic-study of 3 communities.</a> Sleep. 18 (6), 425-432 (1995).</li><li>Yu, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insomnia+Severity+Index:+psychometric+properties+with+Chinese+community-dwelling+older+people.">Insomnia Severity Index: psychometric properties with Chinese community-dwelling older people.</a> Journal of Advanced Nursing. 66 (10), 2350-2359 (2010).</li><li>Hoevenaar-Blom, M. P., Spijkerman, A. M., Kromhout, D., van den Berg, J. F., Verschuren, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+duration+and+sleep+quality+in+relation+to+12-year+cardiovascular+disease+incidence:+the+MORGEN+study.">Sleep duration and sleep quality in relation to 12-year cardiovascular disease incidence: the MORGEN study.</a> Sleep. 34 (11), 1487-1492 (2011).</li><li>Rebok, G. W., Rovner, B. W., Folstein, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+disturbance+and+Alzheimer's+disease:+relationship+to+behavioral+problems.">Sleep disturbance and Alzheimer's disease: relationship to behavioral problems.</a> Aging (Milano). 3 (2), 193-196 (1991).</li><li>Schroeck, J. 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=Review+of+safety+and+efficacy+of+sleep+medicines+in+older+adults.">Review of safety and efficacy of sleep medicines in older adults.</a> Clinical Therapeutics. 38 (11), 2340-2372 (2016).</li><li>Pericic, D., Strac, D. S., Jembrek, M. J., Vlainic, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Allosteric+uncoupling+and+up-regulation+of+benzodiazepine+and+GABA+recognition+sites+following+chronic+diazepam+treatment+of+HEK+293+cells+stably+transfected+with+alpha1beta2gamma2S+subunits+of+GABA+(A)+receptors.">Allosteric uncoupling and up-regulation of benzodiazepine and GABA recognition sites following chronic diazepam treatment of HEK 293 cells stably transfected with alpha1beta2gamma2S subunits of GABA (A) receptors.</a> Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. 375 (3), 177-187 (2007).</li><li>Lader, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+of+benzodiazepine+dependence.">History of benzodiazepine dependence.</a> Journal of Substance Abuse Treatment. 8 (1-2), 53-59 (1991).</li><li>Chen, P. L., Lee, W. J., Sun, W. Z., Oyang, Y. J., Fuh, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+of+dementia+in+patients+with+insomnia+and+long-term+use+of+hypnotics:+a+population-based+retrospective+cohort+study.">Risk of dementia in patients with insomnia and long-term use of hypnotics: a population-based retrospective cohort study.</a> Plos One. 7 (11), e49113 (2012).</li><li>Kang, D. 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=Zolpidem+use+and+risk+of+fracture+in+elderly+insomnia+patients.">Zolpidem use and risk of fracture in elderly insomnia patients.</a> Journal of Preventive Medicine and Public Health. 45 (4), 219-226 (2012).</li><li>Kao, C. 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=Relationship+of+zolpidem+and+cancer+risk:+a+Taiwanese+population-based+cohort+study.">Relationship of zolpidem and cancer risk: a Taiwanese population-based cohort study.</a> Mayo Clinic Protocols. 87 (5), 430-436 (2012).</li><li>Sateia, M. J., Kirby-Long, P., Taylor, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficacy+and+clinical+safety+of+ramelteon:+an+evidence-based+review.">Efficacy and clinical safety of ramelteon: an evidence-based review.</a> Sleep Medicine Reviews. 12 (4), 319-332 (2008).</li><li>Friedrich, M. 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=Drug-induced+liver+injury+during+antidepressant+treatment:+results+of+amsp,+a+drug+surveillance+program.">Drug-induced liver injury during antidepressant treatment: results of amsp, a drug surveillance program.</a> The International Journal of Neuropsychopharmacology. 19 (4), pyv126 (2016).</li><li>Entzeroth, M., Flotow, H., Condron, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+high-throughput+screening.">Overview of high-throughput screening.</a> Current Protocols in Pharmacology. Chapter 9, (2009).</li><li>Ferreira, L. G., Dos Santos, R. N., Oliva, G., Andricopulo, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+docking+and+structure-based+drug+design+strategies.">Molecular docking and structure-based drug design strategies.</a> Molecules. 20 (7), 13384-13421 (2015).</li><li>Campbell, S. S., Tobler, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+sleep+-+a+review+of+sleep+duration+across+phylogeny.">Animal sleep - a review of sleep duration across phylogeny.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 8 (3), 269-300 (1984).</li><li>Hendricks, J. C., Sehgal, A., Pack, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+need+for+a+simple+animal+model+to+understand+sleep.">The need for a simple animal model to understand sleep.</a> Progress in Neurobiology. 61 (4), 339-351 (2000).</li><li>Hendricks, J. C., 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=Rest+in+Drosophila+is+a+sleep-like+state.">Rest in Drosophila is a sleep-like state.</a> Neuron. 25 (1), 129-138 (2000).</li><li>Shaw, P. J., Cirelli, C., Greenspan, R. J., Tononi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlates+of+sleep+and+waking+in+Drosophila+melanogaster.">Correlates of sleep and waking in Drosophila melanogaster.</a> Science. 287 (5459), 1834-1837 (2000).</li><li>Ly, S., Pack, A. I., Naidoo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neurobiological+basis+of+sleep:+Insights+from+Drosophila.">The neurobiological basis of sleep: Insights from Drosophila.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 87, 67-86 (2018).</li><li>Jeibmann, A., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+melanogaster+as+a+model+organism+of+brain+diseases.">Drosophila melanogaster as a model organism of brain diseases.</a> International Journal of Molecular Sciences. 10 (2), 407-440 (2009).</li><li>Morse, D., Sassone-Corsi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+after+time:+inputs+to+and+outputs+from+the+mammalian+circadian+oscillators.">Time after time: inputs to and outputs from the mammalian circadian oscillators.</a> Trends in Neuroscience. 25 (12), 632-637 (2002).</li><li>De Nobrega, A. K., Lyons, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila:+an+emergent+model+for+delineating+interactions+between+the+circadian+clock+and+drugs+of+abuse.">Drosophila: an emergent model for delineating interactions between the circadian clock and drugs of abuse.</a> Neural Plasticity. 2017, 4723836 (2017).</li><li>Reppert, S. M., Weaver, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordination+of+circadian+timing+in+mammals.">Coordination of circadian timing in mammals.</a> Nature. 418 (6901), 935-941 (2002).</li><li>Koudounas, S., Green, E. W., Clancy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+and+variability+of+sleep+and+activity+as+biomarkers+of+ageing+in+Drosophila.">Reliability and variability of sleep and activity as biomarkers of ageing in Drosophila.</a> Biogerontology. 13 (5), 489-499 (2012).</li><li>Nall, A. H., Sehgal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-molecule+screen+in+adult+Drosophila+identifies+VMAT+as+a+regulator+of+sleep.">Small-molecule screen in adult Drosophila identifies VMAT as a regulator of sleep.</a> Journal of Neuroscience. 33 (19), 8534-8464 (2013).</li><li>Jin, X., Gu, P., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protocol+for+Drosophila+sleep+deprivation+using+single-chip+board.">Protocol for Drosophila sleep deprivation using single-chip board.</a> STAR Protocols. 2 (4), 100827 (2021).</li><li>Kashyap, A., Singh, P. K., Silakari, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Counting+on+fragment+based+drug+design+approach+for+drug+discovery.">Counting on fragment based drug design approach for drug discovery.</a> Current Topics in Medicinal Chemistry. 18 (27), 2284-2293 (2018).</li><li>Qi, W., Ding, D., Salvi, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytotoxic+effects+of+dimethyl+sulphoxide+(DMSO)+on+cochlear+organotypic+cultures.">Cytotoxic effects of dimethyl sulphoxide (DMSO) on cochlear organotypic cultures.</a> Hearing Research. 236 (1-2), 52-60 (2008).</li><li>Nishimura, M., Ueda, N., Naito, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+dimethyl+sulfoxide+on+the+gene+induction+of+cytochrome+P450+isoforms,+UGT-dependent+glucuronosyl+transferase+isoforms,+and+ABCB1+in+primary+culture+of+human+hepatocytes.">Effects of dimethyl sulfoxide on the gene induction of cytochrome P450 isoforms, UGT-dependent glucuronosyl transferase isoforms, and ABCB1 in primary culture of human hepatocytes.</a> Biological and Pharmaceutical Bulletin. 26 (7), 1052-1056 (2003).</li><li>Solovev, I. A., Shaposhnikov, M. V., Moskalev, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronobiotics+KL001+and+KS15+extend+lifespan+and+modify+circadian+rhythms+of+Drosophila+melanogaster.">Chronobiotics KL001 and KS15 extend lifespan and modify circadian rhythms of Drosophila melanogaster.</a> Clocks Sleep. 3 (3), 429-441 (2021).</li><li>Cavas, M., Beltran, D., Navarro, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioural+effects+of+dimethyl+sulfoxide+(DMSO):+changes+in+sleep+architecture+in+rats.">Behavioural effects of dimethyl sulfoxide (DMSO): changes in sleep architecture in rats.</a> Toxicology Letters. 157 (3), 221-232 (2005).</li><li>Pfeiffenberger, C., Lear, B. C., Keegan, K. P., Allada, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locomotor+activity+level+monitoring+using+the+Drosophila+Activity+Monitoring+(DAM)+System.">Locomotor activity level monitoring using the Drosophila Activity Monitoring (DAM) System.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2010 (11), 5518 (2010).</li><li>Gilestro, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Video+tracking+and+analysis+of+sleep+in+Drosophila+melanogaster.">Video tracking and analysis of sleep in Drosophila melanogaster.</a> Nature Protocols. 7 (5), 995-1007 (2012).</li><li>Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+ethomics+in+large+groups+of+Drosophila.">High-throughput ethomics in large groups of Drosophila.</a> Nature Methods. 6 (6), 451-457 (2009).</li><li>Kabra, M., Robie, A. A., Rivera-Alba, M., Branson, S., Branson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=JAABA:+interactive+machine+learning+for+automatic+annotation+of+animal+behavior.">JAABA: interactive machine learning for automatic annotation of animal behavior.</a> Nature Methods. 10 (1), 64-67 (2013).</li><li>Donelson, N. C., 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=High-resolution+positional+tracking+for+long-term+analysis+of+Drosophila+sleep+and+locomotion+using+the+&amp;#34;tracker&amp;#34;+program.">High-resolution positional tracking for long-term analysis of Drosophila sleep and locomotion using the &amp;#34;tracker&amp;#34; program.</a> Plos One. 7 (5), e37250 (2012).</li><li>Cichewicz, K., Hirsh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ShinyR-DAM:+a+program+analyzing+Drosophila+activity,+sleep+and+circadian+rhythms.">ShinyR-DAM: a program analyzing Drosophila activity, sleep and circadian rhythms.</a> Communications Biology. 1, 25 (2018).</li></ol>

Tarif edilen yöntem, küçük ve orta ölçekli uyku ilaçlarını hızlı bir şekilde taramak için uygundur. Şu anda, çoğu ana akım yüksek verimli ilaç tarama yöntemi biyokimyasal ve hücresel seviyelere dayanmaktadır. Örneğin, reseptörün yapısı ve özellikleri, ona bağlanabilen spesifik ligandları aramak için incelenir22. Başka bir yaklaşım, kütle spektrometresi35 ile Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) kullanılarak seçilen ilaçların moleküler fr...

İnsanın hayatta kalması için gerekli olan temel davranışlardan biri olan uyku, iki ana durumla karakterize edilir: hızlı göz hareketi (REM) uykusu ve hızlı olmayan göz hareketi (NREM) uykusu1. NREM uykusu üç aşamadan oluşur: N1 (uyanıklık ve uyku arasındaki geçiş), N2 (hafif uyku) ve N3 (derin uyku, yavaş dalga uykusu), uyanıklıktan derin uykuyailerlemeyi temsil eder 1. Uyku hem fiziksel hem de zihinsel sağlıkta çok önemli bir rol oynar2. Bununla birlikte, yaşlanma yetişkinlerde toplam uyku süresini, uyku verimliliğini, yavaş dalga uyku yüzdesini ve REM uyku yüzdesini azaltır3. Yaşlı bireyler, yavaş dalga uykusuna kıyasla hafif uykuda daha fazla zaman geçirme eğilimindedir ve bu da onları gece uyanmalarına karşı daha duyarlı hale getirir. Uyanma sayısı arttıkça, ortalama uyku süresi azalır, bu da yaşlılarda parçalanmış bir uyku düzenine neden olur, bu da farelerdeHcrt nöronlarının aşırı uyarılmasıyla ilişkili olabilir 4. Ek olarak, sirkadiyen mekanizmalarda yaşa bağlı düşüşler, uyku süresinde daha erken bir kaymaya katkıda bulunur 5,6. Fiziksel hastalık, psikolojik stres, çevresel faktörler ve ilaç kullanımı ile birlikte, bu faktörler yaşlı yetişkinleri uykusuzluk, REM uykusu davranış bozukluğu, narkolepsi, periyodik bacak hareketleri, huzursuz bacak sendromu ve uykuda solunum bozukluğu gibi uyku bozukluklarına karşı daha duyarlı hale getirir 7,8.
Epidemiyolojik çalışmalar, uyku bozukluklarının yaşlılardadepresyon 10, kardiyovasküler hastalık11 ve demans12 dahil olmak üzere kronik hastalıklarla 9 yakından bağlantılı olduğunu göstermiştir. Uyku bozukluklarının ele alınması, kronik hastalıkların iyileştirilmesinde ve tedavi edilmesinde ve yaşlı yetişkinler için yaşam kalitesinin artırılmasında çok önemli bir rol oynar. Şu anda, hastalar uyku kalitesini artırmak için öncelikle benzodiazepinler, benzodiazepin olmayanlar ve melatonin reseptör agonistleri gibi ilaçlara güvenmektedir13. Bununla birlikte, benzodiazepinler, uzun süreli kullanımdan sonra reseptörlerin aşağı regülasyonuna ve bağımlılığa yol açabilir ve kesilme üzerine ciddi yoksunluk semptomlarına neden olabilir14,15. Benzodiazepin olmayan ilaçlar da demans16, kırıklar17 ve kanser18 dahil olmak üzere riskler taşır. Yaygın olarak kullanılan melatonin reseptörü agonisti ramelteon, uyku gecikmesini azaltır, ancak uyku süresini artırmaz ve kapsamlı ilk geçiş eliminasyonu nedeniyle karaciğer fonksiyonuyla ilgili endişeleri vardır19. Bir melatonin reseptörü agonisti ve serotonin reseptör antagonisti olan Agomelatin, depresyona bağlı uykusuzluğu iyileştirir, ancak aynı zamanda karaciğer hasarı riski taşır20. Sonuç olarak, uyku bozukluklarını tedavi etmek veya hafifletmek için daha güvenli ilaçlara acil ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, otomatik sistemler ve bilgisayar analizi ile birleştirilmiş moleküler ve hücresel deneylere dayanan mevcut ilaç tarama stratejileri pahalı ve zaman alıcıdır21. Reseptör yapısına ve özelliklerine dayanan yapıya dayalı ilaç tasarım stratejileri, reseptör üç boyutlu yapısının net bir şekilde anlaşılmasını gerektirir ve ilaç etkileri için öngörü yeteneklerinden yoksundur22.
2000 yılında, Campbell ve Tobler tarafından 1984'te önerilen uyku kriterlerine dayanarak 23, araştırmacılar, uyku benzeri durumlar sergileyen Drosophila melanogaster de dahil olmak üzere uyku24'ü incelemek için basit hayvan modelleri oluşturdular25,26. Drosophila ve insanlar arasındaki anatomik farklılıklara rağmen, Drosophila'da uykuyu düzenleyen birçok nörokimyasal bileşen ve sinyal yolu memeli uykusunda korunur ve insan nörolojik hastalıklarının incelenmesini kolaylaştırır27,28. Drosophila, sinekler ve memeliler arasındaki çekirdek osilatörlerindeki farklılıklara rağmen, sirkadiyen ritim çalışmalarında da yaygın olarak kullanılmaktadır 29,30,31. Bu nedenle Drosophila, uyku davranışını incelemek ve uyku ile ilgili ilaç taraması yapmak için değerli bir model organizma olarak hizmet eder.
Bu çalışma, yaşlı sinekler kullanılarak uyku bozukluklarını tedavi etmek için küçük moleküllü ilaçların taranması için uygun maliyetli ve basit fenotipe dayalı bir yaklaşım önermektedir. Drosophila'da uyku regülasyonu yüksek oranda korunur25 ve yaşla birlikte gözlenen uykudaki düşüş ilaç uygulaması ile geri dönüşümlü olabilir. Bu nedenle, bu uyku fenotipine dayalı tarama yöntemi, ilaç etkinliğini sezgisel olarak yansıtabilir. Sinekleri incelenen ilaç ve yiyecek karışımı ile besliyoruz, Drosophila Activity Monitor (DAM)32 kullanarak uyku davranışını izliyor ve kaydediyoruz ve elde edilen verileri MATLAB'daki açık kaynaklı SCAMP2020 veri paketini kullanarak analiz ediyoruz (Şekil 1). İstatistiksel analiz, istatistik ve grafik yazılımı kullanılarak gerçekleştirilir (bkz. Örnek olarak, uykuyu arttırdığı bildirilen veziküler monoamin taşıyıcının küçük moleküllü bir inhibitörü olan Reserpin hakkında deneysel veriler sunarak bu protokolün etkinliğini gösteriyoruz33. Bu protokol, yaşa bağlı uyku problemlerini tedavi etmek için ilaçları tanımlamak için değerli bir yaklaşım sağlar.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ager</td>
			<td>BIOFROXX</td>
			<td>8211KG001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artificial Climate Box</td>
			<td>PRANDT</td>
			<td>PRX-1000A</td>
			<td>official website:https://www.nbplt17.com/PLTXBS-Products-20643427/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAM2 Drosophila Activity Monitor</td>
			<td>TriKineics</td>
			<td>DAM2</td>
			<td>official website:https://www.trikinetics.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAM2system</td>
			<td>TriKineics</td>
			<td>version:v3.03</td>
			<td>official website:https://www.trikinetics.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAMFileScan</td>
			<td>TriKineics</td>
			<td>version:1.0.7.0</td>
			<td>official website:https://www.trikinetics.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>276855</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drosophila Activity Monitoring Incubator</td>
			<td>Tritech Research</td>
			<td>DT2-CIRC-TK</td>
			<td>official website:https://www.tritechresearch.com/DT2-CIRC-TK.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drosophila Bottles</td>
			<td>Biologix</td>
			<td>51-17720</td>
			<td>official website:http://biologixgroup.com/goods.php?id=48</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drosophila: w1118</td>
			<td>Bloomington Drosophila Stock Center&#160;</td>
			<td>BDSC_3605</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>version:Excel 2016</td>
			<td>official website:https://www.microsoftstore.com.cn/software/office/excel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass tubes</td>
			<td>TriKinetics</td>
			<td>PPT5x65</td>
			<td>official website:https://www.trikinetics.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLABR2022b</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>version:9.13.0.2049777</td>
			<td>official website:https://ww2.mathworks.cn/products/matlab.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism</td>
			<td>GraphPad</td>
			<td>Version:Prism 8.0.1</td>
			<td>official website:https://www.graphpad.com/features</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reserpine</td>
			<td>MACKLIN</td>
			<td>R817202-1g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saccharose</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>1245GR500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SCAMP</td>
			<td>Vecsey Lab</td>
			<td>N/A</td>
			<td>official website:https://academics.skidmore.edu/blogs/cvecsey/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-throughput small molecule drug screening for age-related sleep disorders using drosophila melanogaster

Sağlığın ve genel refahın önemli bir bileşeni olan uyku, genellikle kısa uyku süresi ve parçalanmış kalıplarla karakterize uyku bozuklukları yaşayan yaşlı bireyler için zorluklar sunar. Bu uyku bozuklukları ayrıca yaşlılarda diyabet, kardiyovasküler hastalıklar ve psikolojik bozukluklar dahil olmak üzere çeşitli hastalık riskinin artmasıyla da ilişkilidir. Ne yazık ki, uyku bozuklukları için mevcut ilaçlar, bilişsel bozukluk ve bağımlılık gibi önemli yan etkilerle ilişkilidir. Sonuç olarak, yeni, daha güvenli ve daha etkili uyku bozukluğu ilaçlarının geliştirilmesine acilen ihtiyaç duyulmaktadır. Bununla birlikte, mevcut ilaç tarama yöntemlerinin yüksek maliyeti ve uzun deneysel süresi sınırlayıcı faktörler olmaya devam etmektedir.
Bu protokol, memelilere kıyasla yüksek oranda korunmuş bir uyku düzenleme mekanizmasına sahip bir tür olan Drosophila melanogaster'ı kullanan ve onu yaşlılarda uyku bozukluklarını incelemek için ideal bir model haline getiren uygun maliyetli ve yüksek verimli bir tarama yöntemini tanımlar. Yaşlı sineklere çeşitli küçük bileşikler uygulayarak, uyku bozuklukları üzerindeki etkilerini değerlendirebiliriz. Bu sineklerin uyku davranışları kızılötesi izleme cihazı kullanılarak kayıt altına alınmakta ve açık kaynak kodlu veri paketi Uyku ve Sirkadiyen Analiz MATLAB Programı 2020 (SCAMP2020) ile analiz edilmektedir. Bu protokol, uyku regülasyonu için düşük maliyetli, tekrarlanabilir ve verimli bir tarama yaklaşımı sunar. Meyve sinekleri, kısa yaşam döngüleri, düşük yetiştirme maliyetleri ve kullanım kolaylıkları nedeniyle bu yöntem için mükemmel konular olarak hizmet eder. Örnek olarak, test edilen ilaçlardan biri olan Reserpine, yaşlı sineklerde uyku süresini artırma yeteneğini gösterdi ve bu protokolün etkinliğini vurguladı.

Sleep, one of the essential behaviors necessary for human survival, is characterized by two main states: rapid eye movement (REM) sleep and non-rapid eye movement (NREM) sleep1. NREM sleep comprises three stages: N1 (the transition between wakefulness and sleep), N2 (light sleep), and N3 (deep sleep, slow wave sleep), representing the progression from wakefulness to deep sleep1. Sleep plays a crucial role in both physical and mental health2. However, aging reduces total sleep duration, sleep efficiency, slow-wave sleep percentage, and REM sleep percentage in adults3. Older individuals tend to spend more time in light sleep compared to slow-wave sleep, making them more sensitive to nocturnal awakenings. As the number of awakenings increases, average sleep time decreases, resulting in a fragmented sleep pattern in the elderly, which may be associated with excessive excitation of Hcrt neurons in mice4. Additionally, age-related declines in circadian mechanisms contribute to an earlier shift in sleep duration5,6. In combination with physical illness, psychological stress, environmental factors, and medication use, these factors make older adults more susceptible to sleep disorders, such as insomnia, REM sleep behavior disorder, narcolepsy, periodic leg movements, restless legs syndrome, and sleep-disordered breathing7,8.
Epidemiological studies have shown that sleep disorders are closely linked to chronic diseases in the elderly9, including depression10, cardiovascular disease11, and dementia12. Addressing sleep disorders plays a crucial role in improving and treating chronic diseases and enhancing the quality of life for older adults. Currently, patients primarily rely on drugs such as benzodiazepines, non-benzodiazepines, and melatonin receptor agonists to enhance sleep quality13. However, benzodiazepines can lead to downregulation of receptors and dependence after long-term use, causing severe withdrawal symptoms upon discontinuation14,15. Non-benzodiazepine drugs also carry risks, including dementia16, fractures17, and cancer18. The commonly used melatonin receptor agonist, ramelteon, reduces sleep latency but does not increase sleep duration and has hepatic function-related concerns due to extensive first-pass elimination19. Agomelatine, a melatonin receptor agonist and serotonin receptor antagonist, improves depression-related insomnia but also poses a risk of liver damage20. Consequently, there is an urgent need for safer drugs to treat or alleviate sleep disorders. However, current drug screening strategies, based on molecular and cellular experiments combined with automated systems and computer analysis, are expensive and time-consuming21. Structure-based drug design strategies, relying on receptor structure and properties, require a clear understanding of receptor three-dimensional structure and lack predictive capabilities for drug effects22.
In 2000, based on the sleep criteria proposed by Campbell and Tobler in 198423, researchers established simple animal models to study sleep24, including Drosophila melanogaster, which exhibited sleep-like states25,26. Despite anatomical differences between Drosophila and humans, many neurochemical components and signaling pathways regulating sleep in Drosophila are conserved in mammalian sleep, facilitating the study of human neurological diseases27,28. Drosophila is also extensively used in circadian rhythm studies, despite differences in core oscillators between flies and mammals29,30,31. Therefore, Drosophila serves as a valuable model organism for studying sleep behavior and conducting sleep-related drug screening.
This study proposes a cost-effective and simple phenotype-based approach for screening small-molecule drugs to treat sleep disorders using aged flies. Sleep regulation in Drosophila is highly conserved25, and the decline in sleep observed with age may be reversible through drug administration. Thus, this sleep phenotype-based screening method can intuitively reflect drug efficacy. We feed the flies with a mixture of the drug under investigation and food, monitor and record sleep behavior using the Drosophila Activity Monitor (DAM)32, and analyze the acquired data using the open-source SCAMP2020 data package in MATLAB (Figure1). Statistical analysis is performed using statistics and graphing software (see Table of Materials). As an example, we demonstrate the effectiveness of this protocol by presenting experimental data on Reserpine, a small-molecule inhibitor of the vesicular monoamine transporter reported to increase sleep33. This protocol provides a valuable approach to identify drugs for treating age-related sleep problems.

Author Spotlight: Overcoming Challenges in Drosophila Sleep Measurement Using DAM System 

Drosophila melanogaster Kullanarak Yaşa Bağlı Uyku Bozuklukları İçin Yüksek Verimli Küçük Moleküllü İlaç Taraması

Drug screening techniques include high-throughput screening, which uses automation for drug discovery, structure-based designs, and find receptor binding molecules based on the structure, and a fragment-based design, which uses nuclear magnetic resonance and mass spectrometry to optimize molecular fragments and identify the compounds. The DAM system measures fly sleep by detecting infrared beam bricks. However, this method can overestimate sleep if the flies remain static at one end of the tube, or if the fly is not highly mobile.Furthermore, the order of any tested drug may impact the fly fruit intake, potentially skewing experimental results. Therefore, our experiment will incorporate various stretches to mitigate these factors and enhance accuracy. Compared with video analysis based methods, our method offers high-throughput capabilities, reduce the cost, and simplify operation.So process of experimental data is also relatively straightforward, where the resulting graph visually represents the drug's effects.

Reserpin, monoaminlerin presinaptik veziküllere geri alımını inhibe eden ve uykunun artmasına neden olan veziküler monoamin taşıyıcısının (VMAT) küçük moleküllü bir inhibitörüdür33. Reserpin'in uykuyu teşvik edici etkileri 30 günlük sineklerde incelendi ve kontrol grubu sadece çözücü dimetil sülfoksit (DMSO) ile beslendi. Reserpin grubunda, yaşlı sinekler, DMSO grubuna kıyasla hem gündüz hem de gece boyunca önemli ölçüde artmış uyku sergiledi. Şekil 5A, <str...

Watch this Scientific Journal Video about Overcoming Challenges in Drosophila Sleep Measurement Using DAM System at JoVE.com

Sunulan, yaşlı bir Drosophila modelinde meyve sineklerinin uyku davranışını izleyerek uykuyu iyileştirmek için yüksek verimli ilaç taraması için bir protokoldür.

Sleep, an essential component of health and overall well-being, often presents challenges for older individuals who frequently experience sleep disorders ...

İlaç tarama teknikleri, ilaç keşfi için otomasyon kullanan yüksek verimli taramayı, yapı tabanlı tasarımları ve yapıya dayalı reseptör bağlayıcı molekülleri bulmayı ve moleküler fragmanları optimize etmek ve bileşikleri tanımlamak için nükleer manyetik rezonans ve kütle spektrometrisi kullanan parça tabanlı bir tasarımı içerir. DAM sistemi, kızılötesi ışın tuğlalarını algılayarak sinek uykusunu ölçer. Bununla birlikte, sinekler tüpün bir ucunda sabit kalırsa veya sinek çok hareketli değilse, bu yöntem uykuyu abartabilir.Ayrıca, test edilen herhangi bir ilacın sırası, sinek meyvesi alımını etkileyebilir ve potansiyel olarak deneysel sonuçları çarpıtabilir. Bu nedenle, deneyimiz, bu faktörleri azaltmak ve doğruluğu artırmak için çeşitli esnemeler içerecektir. Video analizi tabanlı yöntemlerle karşılaştırıldığında, yöntemimiz yüksek verim yetenekleri sunar, maliyeti düşürür ve işlemi basitleştirir.Bu nedenle, deneysel verilerin süreci de nispeten basittir, burada ortaya çıkan grafik ilacın etkilerini görsel olarak temsil eder.