药理学研究相关之果蝇幼虫喂养药物小分子

 

一般来说,果蝇是一个很好的模型系统。它们不仅体积小,在实验室里只占很小的空间,而且成年后的寿命只有40-60天,因此,可以跟踪年龄相关的变化,而无需等待数月。果蝇也表现出复杂的行为,超过75%的人类疾病相关蛋白在果蝇中具有功能同源性。此外,它们经历了一些变形,每个生命阶段都可以作为一个离散的模型系统来使用。这些和其他特性支持了利用果蝇进行各种生理和药理研究。

 

药理学研究通常集中于小分子对机体系统的作用机制和活性。小分子是一种合成的或孤立的分子,当摄入或注入生物系统时,会引起某种变化,无论是生理的、分子的、细胞的还是系统的。大多数药品和药物被归类为小分子。为了研究小分子对生物体系统的影响,研究人员通常将果蝇作为他们的第一个模型系统。有几种方法可以给成虫喂食含有药物的食物。本来将分享一个喂养果蝇幼虫小分子的通用协议。

 

为什么要关注果蝇幼虫?

 

幼虫,或蛆虫,是果蝇发育的不成熟阶段。一旦成虫在食物上产卵,卵就会孵化成幼虫。这些幼虫会四处爬来爬去,吃掉食物,发育到第一、第二、第三龄期,直到它们形成蛹,最后蜕皮成虫。幼虫是一个有用的生命阶段,可用于喂养试验,因为它们是进食机器:它们的主要驱动力之一是摄取足够的能量,以便在蛹化过程中蜕变。因此,果蝇幼虫对含有药物的食物有很强的进食欲望。

 

果蝇幼虫

 

应该使用什么食物?

 

假设你想要描述摄入你感兴趣的药物对总幼虫爬行行为的系统性影响,或者你可能想描述药物对神经突触模型的生理作用,比如果蝇的神经肌肉连接。在这两种情况下,目标都是引诱幼虫食用含有药物的食物。可以使用干粮或流质食品,使用液体食物会产生更一致的剂量依赖效应。

 

三龄幼虫是吞食机器,尤其喜欢糖。因此,建议在去离子水中使用20%蔗糖和6%葡萄糖的液体食物混合物。为了证实幼虫确实在进食,每500ul液体食物中加入两滴食用色素(蓝色、绿色或红色效果最好)。然后将200ul的液体食品放入一个2mL的锥形瓶中,并为您要测试的每种药物浓度设置两个食品瓶:一个对照瓶和一个测试瓶。在测试瓶中加入所需的药量,以获得所需的测试浓度。

 

喂食时间如何确定?

 

这是这些测试中比较棘手的部分,因为它取决于药物的药代动力学。药物真的被吸收了吗?药物正在代谢吗?有脱靶效应吗? 如果药物在文献中有很好的特征,你可以利用这些信息来提供一些答案。如果这个小分子是全新的,而且它的药代动力学从未被描述过,你将不得不执行一个试错方案。

本质上,检查5-10个小时的喂养后药物诱导的效果(对于mM范围内的大多数药物)。使用特定的药物和剂量,可能会早一点或晚一点发现效果。一般来说,建议在超过10个小时的喂养每小时进行分析。如果在10个小时后仍然没有看到想要的效果,可以尝试在夜间或连续几天喂食,或者喂食更高剂量的药物。不幸的是,这将需要一些故障排除和优化您的具体情况和小分子。

 

这些测试的另一个重要警告是,虽然你知道食物中药物的剂量,但实际上并不知道有多少药物被动物摄入或吸收。因此,根据测试条件进行无药物管制总是很重要的。此外,虽然你不能直接测量药物的摄入量,但是可以用分光光度计来测量每只幼虫的染料摄入量,这将允许解释测试条件之间是否存在喂养差异。

 

总结

 

在过去的十年中,果蝇幼虫的小分子喂养试验变得越来越普遍。原因之一是人类和果蝇之间有大量与疾病相关的基因。另一个原因是可以快速检测药物对动物的影响。果蝇遗传学的力量,加上其足够复杂的行为和低成本,使其成为一个伟大的第一次初步模型系统,在其中测试小分子的大的,系统的效应。

 

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