Мощный инструмент визуализации, который автоматически определяет переходы жизненного цикла у плодовых мушек, был разработан биологами развития RIKEN1. Высокоточная система может быть использована для таких разнообразных применений, как скрининг химических веществ для открытия лекарств и изучение факторов, влияющих на развитие организмов.

Развитие животных происходит на различных стадиях от оплодотворения яйцеклетки до зрелого возраста. У обыкновенной плодовой мухи развитие проходит четыре стадии: эмбрион, личинка, куколка и взрослая особь. Генетические и экологические факторы, как известно, влияют на сроки и продолжительность этих фаз роста, но определить границы между переходами было непросто.

До сих пор исследователи полагались на ручной подсчет мух во флаконах через регулярные промежутки времени для измерения поворотных точек роста. Видеокамеры также использовались для отслеживания изменений в развитии, но этот подход слишком трудоемкий для крупномасштабного анализа.

"Определить точку индивидуального роста очень сложно. Существует компромисс между временным разрешением и усилием",-говорит Ки Хен Сон из Лаборатории клеточной памяти RIKEN. "Мы думали, что если бы мы могли создать систему, которая могла бы точно и автоматически измерять время прохождения нескольких точек роста нескольких людей, мы могли бы внести значительный вклад в различные исследования."

Сонг и его команда использовали простой планшетный сканер с камерой с зарядовой связью для захвата замедленных изображений отдельных плодовых мух, растущих в пластинах, содержащих 96 или 384 лунки. Исследователи обучили алгоритм автоматической идентификации переходов жизненных стадий мух на захваченных изображениях.

Команда сканировала мух на разных стадиях жизни в различных химических, экологических и генетических условиях. В течение десяти кадров система смогла правильно идентифицировать до 85% заходов в фазу куколки и когда взрослые мухи выходили из куколки, и около 92% смертей, что указывает на то, что она может быть использована как в крупномасштабных скринингах, так и в предварительных экспериментах.

Используя эту систему, исследователи наблюдали, что в среднем самки мух выходили из своих куколок на четыре часа раньше, чем самцы. Они также обнаружили, что диета с высоким содержанием сахара может задерживать развитие личинок, но не влияет на фазу куколки.

В дополнение к ускорению фундаментальных исследований плодовых мух, система визуализации может быть использована в медицинских и сельскохозяйственных целях, таких как скрининг соединений для поиска новых лекарств и пестицидов, объясняет Сон. "Далее мы планируем использовать систему для изучения проблем, которые еще предстоит решить", - говорит он. "Мы считаем, что можем внести значительный вклад в развитие общества."

ИСТОЧНИК