تقدم هذه المخطوطة مجموعة من الاختبارات السلوكية القابلة للتكرار للتحقق من صحة نموذج فأر متلازمة أنجلمان.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
تقدم هذه المخطوطة مجموعة من الاختبارات السلوكية القابلة للتكرار للتحقق من صحة نموذج فأر متلازمة أنجلمان.
تصف هذه المخطوطة مجموعة من الاختبارات السلوكية المتاحة لتوصيف الأنماط الظاهرية الشبيهة بمتلازمة أنجلمان (AS) في نموذج الفئران الراسخ ل AS. نحن نستخدم نموذج التعلم الروتارودي ، وتحليل مفصل للمشي ، واختبار بناء العش لاكتشاف وتوصيف الإعاقات الحركية الحيوانية. نقوم باختبار عاطفة الحيوان في الحقل المفتوح واختبارات المتاهة المرتفعة بالإضافة إلى ، بالإضافة إلى التأثير في اختبار تعليق الذيل. عندما يتم اختبار الفئران AS في اختبار المجال المفتوح ، يجب تفسير النتائج بعناية ، لأن الاختلالات الحركية تؤثر على سلوك الماوس في المتاهة وتغير درجات النشاط.
تم بالفعل التحقق من صحة استنساخ وفعالية الاختبارات السلوكية المقدمة في العديد من خطوط الماوس Uba3a المستقلة مع متغيرات خروج المغلوب المختلفة ، مما أدى إلى إنشاء هذه المجموعة من الاختبارات كأداة تحقق ممتازة في أبحاث AS. ستضمن النماذج ذات البنية ذات الصلة وصحة الوجه مزيدا من التحقيقات لتوضيح الفيزيولوجيا المرضية للمرض ومنح تطوير العلاجات السببية.
متلازمة أنجلمان (AS) هي مرض نمو عصبي نادر. الأصل الجيني الأكثر شيوعا ل AS هو حذف كبير لمنطقة 15q11-q13 من الكروموسوم المشتق من الأم ، والذي يوجد في ما يقرب من 74٪ من المرضى1. يؤدي حذف هذه المنطقة إلى فقدان UBE3A ، الجين المسبب الرئيسي ل AS الذي يشفر E3 ubiquitin ligase. يتم إسكات الأليل الأبوي لجين UBE3A في الخلايا العصبية في عملية تعرف باسم البصمة. ونتيجة لذلك، فإن البصمة الأبوية للجين تسمح فقط بالتعبير الأمومي في الجهاز العصبي المركزي (CNS)2. لذلك ، يؤدي حذف جين UBE3A من الكروموسوم المشتق من الأم إلى ظهور أعراض AS. في البشر ، يظهر AS في حوالي 6 أشهر من العمر ، مع تأخر النمو الذي يستمر في جميع مراحل النمو ويؤدي إلى أعراض موهنة شديدة لدى الأفراد المصابين 3,4. تشمل الأعراض الأساسية للاضطراب عجز المهارات الحركية الدقيقة والجسيمة ، بما في ذلك المشية الرنحية المتشنجة ، وضعف الكلام الخطير ، والإعاقة الذهنية. ما يقرب من 80 ٪ من مرضى AS يعانون أيضا من اضطرابات النوم والصرع. حتى الآن ، العلاج الوحيد المتاح هو الأدوية العرضية ، والتي تقلل من نوبات الصرع وتحسن نوعية النوم1. لذلك ، فإن تطوير نماذج حيوانية قوية ذات أنماط ظاهرية سلوكية قابلة للتكرار جنبا إلى جنب مع تحليل النمط الظاهري المكرر سيكون ضروريا لتوضيح الآليات الفيزيولوجية المرضية للاضطراب واكتشاف الأدوية والعلاجات الفعالة.
يتطلب تعقيد الاضطراب البشري الذي يؤثر على الجهاز العصبي المركزي كائنات نموذجية لامتلاك جينوم وعلم وظائف الأعضاء والسلوك المماثل. تحظى الفئران بشعبية ككائن نموذجي بسبب دورة التكاثر القصيرة وصغر حجمها والسهولة النسبية لتعديل الحمض النووي. في عام 1984 ، اقترح بول ويلنر ثلاثة معايير أساسية للتحقق من صحة نموذج المرض: البناء والوجه والصلاحية التنبؤية ، والتي تستخدم لتحديد قيمة النموذج5. ببساطة ، تعكس صلاحية البناء الآليات البيولوجية المسؤولة عن تطور الاضطراب ، وتلخص صلاحية الوجه أعراضه ، وتصف الصلاحية التنبؤية استجابة النموذج للأدوية العلاجية.
للالتزام بالمبادئ المذكورة أعلاه ، اخترنا المسببات الجينية الأكثر شيوعا ، وهي حذف كبير لموضع الأم 15q11.2-13q بما في ذلك جين UBE3A ، لإنشاء فئران نموذجية AS. استخدمنا تقنية CRISPR / Cas9 لحذف منطقة طولها 76,225 نقطة أساس تمتد عبر جين UBE3A بأكمله ، وتشمل كلا من العناصر المشفرة وغير المشفرة للجين ، في الفئران من خلفية C57BL / 6N6. ثم قمنا بتربية الحيوانات للحصول على UBE3A +/- الفئران غير المتجانسة. للتحقق من صحة الوجه للنموذج ، استخدمنا من تهجين UBE3A + / - إناث وذكور من النوع البري للحصول على ذرية UBE3A +/- (سلالة تسمى C57BL / 6NCrl-UBE3A / Ph وتم تعيينها لاحقا على أنها UBE3A mGenedel / +) والتحكم في القمامة. اختبرنا مهاراتهم الحركية الدقيقة والجسيمة ، والعاطفية ، والتأثير لتلخيص أعراض AS الأساسية. في مقال سابق ، قمنا أيضا بتقييم الوظائف المعرفية للحيوانات ، حيث يعاني مرضى AS أيضا من إعاقة ذهنية6. ومع ذلك ، لم نجد أي إعاقات إدراكية في الفئران UBE3AmGenedel / + ، ربما بسبب صغر سن الحيوانات في وقت الاختبار7. كشف الفحص اللاحق للحيوانات الأكبر سنا ، التي يبلغ عمرها حوالي 18 أسبوعا ، عن عجز في المرونة السلوكية أثناء التعلم العكسي في نموذج تفضيل المكان. ومع ذلك ، فإن تعقيد المعدات المستخدمة لهذا التحليل يتطلب وحدة منهجية منفصلة ولا يتم تضمينها هنا.
تنتمي الاختبارات السلوكية المعروضة هنا إلى أدوات التنميط الظاهري الشائعة في البحث الجيني ، وذلك بفضل قيمتها التنبؤية العالية وصلاحية البناء الكافية8،9،10. استخدمنا هذه الاختبارات للتحقق من صحة نموذج الفئران من AS من خلال تلخيص الأعراض الأساسية للمرض البشري بطريقة قابلة للتكرار ومستقلة عن العمر. تم تقييم عاطفية الحيوان في اختبارات المتاهة المرتفعة والاختبارات الميدانية المفتوحة. يعتمد كلا الاختبارين على صراع الاقتراب وتجنب ، حيث تستكشف الحيوانات بيئة جديدة بحثا عن الطعام أو المأوى أو فرص التزاوج مع تجنب المقصورات المسببة للقلق في نفس الوقت11. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام اختبار المجال المفتوح لاختبار النشاط الحركي للفأر8. يستخدم اختبار تعليق الذيل على نطاق واسع في أبحاث الاكتئاب للكشف عن أدوية جديدة مضادة للاكتئاب أو أنماط ظاهرية شبيهة بالاكتئاب في نماذج خروج المغلوبللفأر 12. يقيم هذا الاختبار اليأس الذي تتطور به الحيوانات بمرور الوقت في موقف لا مفر منه. تم تحديد التعلم الحركي وخصائص المشي التفصيلية على الروتارود وفي DigiGait ، على التوالي. يميز تحمل الحيوان على قضيب التسارع مهاراته في التوازن وتنسيق الحركة ، في حين أن التحليل التفصيلي لأنماط خطوات الفأر هو تقييم حساس للإعاقات العصبية العضلية المرتبطة بالعديد من اضطرابات الحركة العصبية13،14،15. يعد اختبار تمزيق نستله جزءا من المنهجية القياسية للكشف عن السلوك الاندفاعي في القوارض ، ولأنه يستخدم سلوك بناء القوارض الطبيعي ، فإنه يشير إلى رفاهية الحيوان16,17.
كان حجم المجموعات التجريبية نتيجة لحل وسط لتلبية متطلبات قاعدة 3R والاستخدام الفعال لأداء تربية المستعمرات. ومع ذلك ، للحصول على قوة إحصائية ، كان لدى المجموعات ما لا يقل عن 10 أفراد ، بسبب إنشاء كمية كافية من أزواج التكاثر. لسوء الحظ ، لم ينتج عن أداء التكاثر دائما عدد كاف من الحيوانات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
خضعت جميع الحيوانات والتجارب المستخدمة في هذه الدراسة لمراجعة أخلاقية وأجريت وفقا للتوجيه الأوروبي 2010/63 / EU. تمت الموافقة على الدراسة من قبل اللجنة المركزية التشيكية لرعاية الحيوان. تم إيواء الفئران في أقفاص جيدة التهوية وتم الحفاظ عليها عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 22 ± 2 درجة مئوية مع دورة ضوء / مظلمة لمدة 12 ساعة. تم تزويد الفئران بالفأر تشاو والماء الإعلاني. تم إيواء الفئران في مجموعات من ثلاثة إلى ستة لكل قفص. لم يتم إجراء أي مناولة بخلاف الوزن قبل الاختبار. انظر جدول المواد للحصول على تفاصيل بشأن جميع المواد والمعدات المستخدمة في هذا البروتوكول.
1. اعتبارات عامة قبل وأثناء الاختبار
ملاحظة: توخيا للوضوح والشمولية، تعرض التعليقات العامة قبل وصف الاختبارات الفردية. ينطبق هذا على كل اختبار ، باستثناء واضح لاختبار تمزيق نستله ، والذي يتم إجراؤه في غرفة سكنية ولا يتطلب استخدام أي معدات تجريبية.
2. الاختبارات السلوكية
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مرتفع بالإضافة إلى متاهة واختبارات ميدانية مفتوحة
تستخدم اختبارات EPM و OF الميل الطبيعي للقوارض لاستكشاف بيئات جديدة18,19. يخضع الاستكشاف لصراع تجنب النهج ، حيث تختار القوارض بين استكشاف بيئة جديدة وتجنب الخطر المحتمل. تستكشف الحيوانات أماكن غير معروفة بحثا عن مأوى أو اتصال اجتماعي أو البحث عن الطعام. ومع ذلك ، قد تنطوي الأماكن الجديدة على عوامل خطر مثل الحيوانات المفترسة أو المنافسين. يتكون كل من اختبار OF و EPM من مقصورات آمنة ومحفوفة بالمخ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
عادة ما يتم التحقق من صحة نماذج AS التي تم إنشاؤها في سلالات الفئران المختلفة من خلال اختبارات الحالة العاطفية للحيوان والوظائف الحركية والقدرات المعرفية لتسهيل المقارنة مع الأعراض البشرية31,32. العجز الحركي في نماذج AS هو النتيجة الأكثر اتساقا عبر المختبرات ، تليها حالة عاطفية غير متغيرة من الطفرات وصعوبات بناء الأعشاش31،32،33. في المقابل ، يكون الضعف الإدراكي إما خفيفا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.
تم دعم هذا البحث من قبل الأكاديمية التشيكية للعلوم RVO 68378050 ، LM2018126 المركز التشيكي لعلم الظواهر المقدم من MEYS CR ، OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001789 (ترقية المركز التشيكي لعلم الفينوجينوم: التطوير نحو أبحاث الترجمة من قبل MEYS و ESIF) ، OP RDE CZ.02.1.01 / 0.0 / 0.0 / 18_046 / 0015861 (ترقية البنية التحتية CCP II بواسطة MEYS و ESIF) ، و OP RDI CZ.1.05 / 2.1.00 / 19.0395 (جودة وقدرة أعلى للنماذج المعدلة وراثيا بواسطة MEYS و ERDF). وبالإضافة إلى ذلك، تلقت هذه الدراسة تمويلا من المنظمة غير الحكومية "رابطة العلاج الجيني" والتشيك (https://asgent.org/) والمركز التشيكي LM2023036 علم الظواهر المقدم من وزارة التعليم والشباب والرياضة في الجمهورية التشيكية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أقفاص ، تهوية فردية | Techniplast | ||
| DigiGait | Mouse Detailss, Inc. ، 2 Central Street Level Unit 110 Framingham ، MA 01701 ، الولايات المتحدة الأمريكية | تم تقديم المعدات ، ولم يتم تقديم أي كتالوج ؛ تم تقديم رقم ، ولا يمكن العثور عليها على موقع الويب الخاص بالشركة | تحليل مفصل لمشية الماوس والأجهزة والبرامج المقدمة. |
| تم شراء FDA Nestlet squares | Datesand Ltd. ، 7 Horsfield Way ، Bredbury ، Stockport SK6 ، UK | Material من بائع Velaz عبر طلب بريد إلكتروني مباشر. لا تقدم Velaz أي كتالوج رقم. | nestlets القطن لاختبار بناء العش. وصف نستلت: 2-3 جم لكل منهما ، بقطر حوالي 5 × 5 × 0.5 سم. |
| Mouse chow | Altramion | ||
| Rotarod | TSE Systems GmbH, Barbara-McClintock-Str.4 12489 برلين, ألمانيا | تم تقديم أي كتالوج تم تقديم رقم, ولا يمكن العثور عليها على موقع الشركة على شبكة الإنترنت | Rotarod ل 5 فئران, الأجهزة والبرامج المقدمة. أبعاد الأسطوانة: القطر: 30 مم ، العرض لكل حارة: 50 مم ، مسافة السقوط 147 مم. |
| اختبار تعليق الذيل | Bioseb ، في Vivo Research Instruments ، 13845 Vitrolles فرنسا | المرجع: BIO-TST5 | معدات مؤتمتة بالكامل لتقييم وقت الجمود ل 3 فئران معلقة بالذيل والأجهزة والبرامج المقدمة |
| Transpore Medical | M ، Ltd. | P-AIRO1291 | الشريط المستخدم لربط بالخطاف من ذيله. |
| Viewer - Video Tracking System | Biobserv GmbH, Wilhelmstr. 23 A 53111 Bonn, Germany | تم طرح المعدات مع البرمجيات, لم يتم تقديم أي كتالوج الرقم, ولا يمكن العثور عليها على موقع الشركة | على شبكة الإنترنت البرمجيات مع الأجهزة المخصصة: متاهة, قاعدة الأشعة تحت الحمراء, الكاميرات الحساسة الأشعة تحت الحمراء. حسب الطلب من الأبعاد: 42 × 42 [كم] منطقة, 49 [كم] جدار عال, منطقة مركزية منطقة: 39 [كم] <[سوب>2. تم رفع EPM المصنوع حسب الطلب 50 سم فوق الأرض ، بذراع مفتوح بطول 79 سم ، ؛ عرض 9 سم ، وذراع مغلق بطول 77 سم وعرض 7.6 سم. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.