我々の研究室では、7日齢のゼブラフィッシュの幼虫で、いくつかの異なる挙動の検出に有用な新規なハイスループット自動化されたイメージングシステムを開発しました。幼虫は、環境毒素又は薬剤に曝露された後にシステムが動作の微妙な変化を検出するために用いることができる。
私たちは、マルチレーンプレートに7日齢ゼブラフィッシュの幼虫の行動を分析するための新規ハイスループットイメージングシステムを作成しました。このシステムは、PowerPointプレゼンテーションを経由して幼虫に表示される自発的な行動や嫌悪刺激に対する応答を測定します。記録された画像を自動的にカラーチャンネルを分割ImageJのマクロで分析され、バックグラウンドを減算し、車線内の個々の幼虫の配置を特定するためにしきい値を適用する。我々はその後、泳ぐ速度、車線の端または側面のための好み、休息行動、接触走性、幼虫の間の距離、および回避行動を定量化するためのExcelシートに座標をインポートすることができます。行動の微妙な変化を簡単に環境毒物や医薬品への曝露後の行動分析のための、それが有用なもの、我々のシステムを使用して検出される。
ゼブラフィッシュは、遺伝、発達や行動科学1-4のための普及したモデルになってきています。彼らは、2〜3日後に受精(DPF)で彼らのchorionsから孵化4-5 DPFで完全に機能する臓器を開発し、7 DPF 5,6によって行動を多数展示。ゼブラフィッシュの幼虫は、理想的にはサイズが小さいため7,8のハイスループット解析に適しています。ソフトウェアは、幼虫と成虫ゼブラフィッシュ9-14における行動の自動分析のために市販されている。しかしながら、このソフトウェアは高価であり、マルチウェルプレート中のゼブラフィッシュの幼虫の複雑な挙動を測定するための限られた選択肢を有することができる。
我々はセットアップが安価であり、7 DPFのゼブラフィッシュの幼虫15,16で異なる行動の数を定量化できる新規なハイスループットイメージングシステムを作成しました。システムは、数に胚の暴露後、私たちは迅速かつ効率的に微妙な行動異常をテストすることができます医薬品や環境毒物16-18。
システムは、キャビネットの上部にある家は、デジタルカメラの木製キャビネットを使用して構築されました。カメラは、ラップトップは15を上向きに画面が置かれるキャビネットの下部に下向き。タイムラプス撮影が車線内の幼虫の配置をキャプチャするために使用される。幼虫はノートパソコンの画面の上部に配置された4つのマルチウェルまたはマルチレーンプレートに中に収容することができる。私たちは、幼虫が遠ざかって(回避)とエッジ(接触走性)15,17に向かって泳いで応答するに嫌悪刺激としてPowerPointプレゼンテーションを使用しています。画像は、自動化されたマクロは、カラーチャンネルを分割バックグラウンドを引き算し、個々の幼虫を識別するためのしきい値を適用するために使用されるImageJのにインポートされる。座標は、各画像の各幼虫のために記載されています、我々は回避とthigmotaを定量化するために使用してExcelファイルに挿入することができます軸ロボットP行動、魚の距離に魚、泳ぐ速度、残り16の量。
我々は継続的に我々の小説の行動アッセイを改善しているが、それは常にゼブラフィッシュ幼生15で回避と接触走性行動の検出に有用であった。多くの試験はそのような使用刺激の色として、アッセイの結果を最適化するために行われてきた、レーンあたりの幼虫、行動アッセイの長さの理想的な数。以前、我々は、マルチウェルプレート(6または12ウェルを有する)15,17,18を使用していました。しかし、最近我々は我々は、単一のアッセイ16( 図5)における行動の措置の多くを収集できるようにする幼虫のための大きい水泳スペースを作成するための新しいレーン型を作成しました。その他の変更は、PowerPoint示す(アッセイの改変動きや長さ)と(我々はまた、より狭い車線のための金型を持っている)を使用レーンの大きさのバリエーションが含まれています。
現在、このハイスループット自動化されたシステムは、zebrにおける行動の大規模な範囲を測定する独自の機能です。例えば、速度、回避、他の幼虫に近接し、マルチレーンプレート中の接触走性と同時にafish幼虫。結果を迅速に得ることができ、幼虫多数の撮影時に分析することができる。システムは、セットアップが構築する、安価で迅速かつ簡単なの両方です。このシステムの制約は、3次元運動がゼブラフィッシュ幼虫で評価することができないことである。大人のゼブラフィッシュを追跡する自動化システムは,3-D能力を有し、水柱10,19内で上下に移動などの動作の広い範囲を識別することができる。別の制限は、我々の撮像システムは、現在のビデオ速度でのハイスループット分析のために最適化されていないことである。低い解像度15にカメラを設定するときに、ビデオ速度撮像が可能であるが、これは単一のプレートに分析を制限する。
新しく作成された "レーン"メソッドを使用して、アッセイのいくつかの部分は、正確な方法で実行する必要があった。 Tにおける幼虫を配置するとき彼レーン、それはプレートがノートパソコンの画面の上に配置されるまで、液体のレベルが非常に浅いあることを確認することが重要です。レーンが液体のいっぱいである場合、幼虫は、プレートの外周にエスケープします。また、アガロースに金型を挿入する際に、注意が非常にゆっくりと金を下げるように注意する必要があります。金型が早すぎる挿入されている場合、気泡がアガロース中に形成され、追加の幼虫のようにイメージJマクロによって識別される。これは、アガロースレーンも少ない泡を持っている場合、それは新しいものを作るのがベストであることをお勧めします。
今後は、このようなゼブラフィッシュ幼生での学習など、他の複雑な挙動を分析し、学習を早期開発における毒性物質や医薬品への曝露によって影響を受ける可能性がある方法を調べるために私たちの行動のアッセイを最適化したいと思います。我々は現在の行動の結果は脳領域であるかを決定する容易のできる学習行動を分析するのに有用であり得るアッセイに取り組んでいます開発中に特定毒物または医薬品の影響を受ける。自動化されたアッセイは、ゼブラフィッシュの幼虫20と、これらのアッセイでの学習挙動を測定するために開発されているマルチレーンプレートで堅牢な回避反応を用いてハイスループットスクリーニングのために修正可能であってもよい。
我々は、この行動アッセイは、医薬品や毒物が多数発生への影響を試験するための今後の研究に用いることができることを提案する。このような研究は、特定のリスク要因に豊富な情報を提供し、妊娠中の女性と子供のためのよりよい健康と安全のガイドラインを設定に寄与する。
The authors have nothing to disclose.
我々は行動アッセイの最適化の支援のためにショーンPelkowskiに感謝します。この作品は、母子保健と人間開発研究所、R01 HD060647と国立環境健康科学研究所、F32 ES021342とR03 ES017755によってサポートされていました。
Reagent | |||
Instant Ocean | That Pet Place | 198262 | |
Agarose | Fisher | BP1356-100 | |
Methylene Blue | That Pet Place | 214325 | |
Equipment | |||
One well plates | Fisher | 12-565-493 | |
Digital camera | Canon | EOS Rebel T1i | |
Imaging Cabinets | WoodCraft Towers | ||
Laptops | Acer Aspire | Any is good as long as it has a 15.6 in. LCD screen with 1366 x 768 pixel resolution and a brightness of 220 cd/m2. | |
Camera Lens | Canon | EF-S 55 – 250 mm f/4.0 – 5.6 IS zoom lens | |
Plastic diffuser | Pendaflex | 52345 | |
Software | |||
PowerPoint 2010 | Microsoft | ||
ImageJ | NIH | http://rsb.info.nih.gov/ij/ | |
Excel 2010 | Microsoft | ||
Statistical software | SPSS 20 |