قياس التقدمي العصبية الإعاقة في نموذج الفأر من مرض التصلب العصبي المتعدد
November 14th, 2016
يتم تقديم بروتوكول اختبار محسن في هذه الورقة لاختبار أداء Rotarod ، المستخدم لقياس الإعاقة العصبية التقدمية في الفئران المصابة ب TMEV.
الهدف العام من هذا الإجراء هو تقييم الضعف العصبي التدريجي في الفئران المصابة بأمراض مزيلة للميالين المزمنة. نحقق ذلك من خلال تقديم توصيات لمعايير الاختبار المناسبة لدراسة الإعاقة العصبية طويلة الأمد في نموذج فيروس ثيلرز للتصلب المتعدد التدريجي ، باستخدام اختبار روتارود. يوفر هذا الإجراء خط أساس لتقييم أهمية نموذج الفأر لإزالة الميالين التدريجي وفائدته لاختبار العلاجات التي تهدف إلى علاج الحالة العصبية التقدمية مثل التصلب المتعدد.
تتمثل ميزة هذا الاختبار المحسن على نظام التسجيل المرئي التقليدي في أنه يولد متغيرا موضوعيا لتحديد التأثير طويل المدى للعلاجات والإجراءات التجريبية على الوظائف الحركية. ستظهر هذا الإجراء دارلين رويس ، فنية من مختبر المناعة العصبية في دارتموث. من أجل تقييم تنسيق التوازن الأساسي والتحكم الحركي ، ابدأ بروتوكول التكيف قبل خمسة أيام من الإصابة ب TMEV عن طريق السماح للفئران بالتأقلم أولا مع غرفة الاختبار لمدة 30 دقيقة على الأقل.
أثناء تأقلم الفئران ، قم بضبط Rotarod مسبقا بمعلمات تدريب DPI تحت الصفر الخمسة. ثم التقط فأرا من الذيل وضعه على القضيب المواجه بعيدا عن المشغل. إذا سقط الفأر أو قفز ، ضعه مرة أخرى في مساره على Rotarod حتى تصبح جميع الفئران في موضعها.
بعد تحميل جميع الفئران الأربعة ، اضغط على زر Enter لبدء التجربة. تأكد من أن المؤقتات تبدأ تلقائيا، وراقب الدورات في الدقيقة المعروضة لكل حارة. بعد ذلك ، عندما يسقط كل من القضيب ، سجل سرعة القضيب في وقت السقوط ، وكذلك المدة الزمنية التي بقي فيها على القضيب.
بعد سقوط كل الفئران ، استخدم منديلا لإزالة أي بولي براز وبول من القضيب لأن وجود البول والمواد البرازية قد يؤثر على قدرة الفئران على الإمساك بالقضيب بشكل صحيح. بعد ثلاث دقائق من الراحة ، امنح الفئران تجربة ثانية ثم تجربة ثالثة يكون فيها الحد الأقصى للوقت لكل تجربة واحدة 240 ثانية. قم بإدارة ما مجموعه ثلاث تجارب خلال كل يوم اختبار.
أخيرا ، أعد الفئران إلى قفص منزلها. في الأيام سالبة أربعة ، وسالب ثلاثة ، وسالب اثنين ، وسالب واحد PI ، قم بضبط Rotarod مسبقا بمعلمات بروتوكول التدريب المناسبة وكرر تجربة Rotarod. ابدأ بنقل الأقفاص التي تحتوي على فئران SJL من أربعة إلى ستة أسابيع من الرف إلى مساحة عمل مريحة.
استخدم لكمات الأذن لتمييز الفئران للسماح بالتقييم الفردي للأمراض السريرية والنسيجية. بعد ذلك ، اسحب 30 ميكرولترا من مخزون TMEV المصاب في PBS في إبرة حقنة الأنسولين قياس 29. تحضير آلة غاز التخدير من خلال التأكد من وجود كميات كافية من الأكسجين والأيزوفلوران طوال مدة العملية.
ضع في غرفة الحث وأغلق الجزء العلوي. بعد بضع دقائق ، أخرج من الغرفة ، واختبر الماوس عن طريق الضغط على وسادة القدم لضمان التخدير الكافي. بعد ذلك ، قم بتنظيف موقع الحقن بكحول الأيزوبروبيل بنسبة 70٪ وحقن 30 ميكرولترا من مخزون TMEV المصاب في نصف الكرة الدماغي الأيمن عن طريق الحقن اليدوي.
أخيرا ، أعد الماوس إلى قفص الاحتجاز الخاص به بمجرد أن يصبح في حالة تأهب وحركة كاملة. في اليوم السابع بعد الإصابة ، قم بتعيين Rotarod مسبقا بالمعلمات التجريبية المناسبة ، وكرر تمرين تدريب Rotarod الكامل مع معلمات البروتوكول التجريبي المناسبة. بعد التجربة الثالثة في كل يوم ، قم بوزن كل فأر وقم بتدوين وزن الجسم في ورقة البيانات.
اختبر الفئران مرتين في الأسبوع للأسابيع الستة التالية بنفس الطريقة. بعد ستة أسابيع ، اختبر الفئران مرة واحدة في الأسبوع بنفس البروتوكول التجريبي لمدة 150 يوما تجريبيا في المتوسط. بعد ذلك ، قم بتحليل البيانات الأولية ، والتعبير عنها كمؤشر وظيفي عصبي ، أو NFI.
لتحديد قيمة NFI الفردية، احسب عتبة الأداء الأساسية لكل فأرة كمتوسط لجميع أوقات التشغيل من 15 إلى 45 يوما بعد الإصابة. من أجل السماح بتقييم الأداء الحركي نتيجة إزالة الميالين التدريجي واستبعاد أي عجز مساهم بسبب التهاب الدماغ المبكر. بعد ذلك، احسب قيمة NFI كمتوسط لأحدث ثلاثة متوسط أوقات تشغيل مقسومة على عتبة الأداء الأساسية للماوس.
أخيرا ، احسب NFI المعدل بقسمة قيمة NFI على متوسط قيمة NFI التي حصلت عليها المجموعة المعالجة الوهمية في ذلك اليوم المحدد. يوضح هذا الشكل أن الفئران المصابة ب TMEV تظهر عجزا عصبيا متزايدا بشكل كبير بمرور الوقت عند مقارنتها بالفئران الضابطة. أثرت العدوى المزمنة بسلالتين مختلفتين من TMEV سلبا على أوقات تشغيل الفئران.
كلتا المجموعتين من الفئران المصابة ب TMEV لديها قيم NFI أقل بكثير من تلك الموجودة في الفئران الوهمية. علاوة على ذلك ، لم يكن هناك فرق مقارنة تطور الإعاقة في الفئران المصابة بسلالة BeAn ، وتلك المصابة بسلالة DA في جميع النقاط الزمنية. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق التسجيل البصري التقليدية ، مثل اختبار الانعكاس الصحيح ، من أجل تقييم الصحة العامة للفئران بسرعة.
بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال التصلب المتعدد والأمراض التنكسية العصبية لاختبار فعالية العلاجات والتدخلات الأخرى في تأخير الإعاقة التدريجية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تقييم الإعاقة التقدمية طويلة المدى في الفئران. هذا الإجراء ليس مفيدا فقط في الكشف عن الإعاقة العصبية التدريجية في نموذج فيروس ثيلر ، ولكنه مفيد أيضا في الكشف عن الضعف في نماذج الفئران الأخرى للأمراض التنكسية العصبية.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقدم هذه الورقة بروتوكول اختبار مُحسّن لاختبار أداء الروتارود، ويهدف إلى قياس الإعاقة العصبية التدريجية في الفئران المصابة بـ TMEV. تم تصميم الإجراء لتقييم الإعاقة العصبية طويلة الأمد المرتبطة بالأمراض المزمنة المزيلّة للميالين.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- علم الأعصاب
- علم المناعة العصبية
الخلفية
- يُستخدم اختبار الروتارود لتقييم الوظائف الحركية في الفئران.
- الأمراض المزمنة المزيلّة للميالين، مثل التصلّب العصبي المتعدد، تؤثر على التنسيق الحركي.
- نموذج فيروس ثيلر مهم لدراسة الحالات العصبية التدريجية.
- تفتقر أنظمة التسجيل التقليدية إلى الموضوعية في قياس الوظيفة الحركية.
غرض الدراسة
- توفير بروتوكول موحد لتقييم الإعاقة العصبية في الفئران.
- إنشاء خط أساس لتقييم فعالية العلاجات.
- تعزيز الموضوعية في تقييمات الوظيفة الحركية.
الطرق المستخدمة
- بروتوكول اختبار أداء الروتارود المُحسّن.
- تأقلم الفئران مع بيئة الاختبار قبل الإصابة بـ TMEV.
- تقييم التوازن والتنسيق والتحكم الحركي.
- مقارنة النتائج مع طرق التسجيل البصري التقليدية.
النتائج الرئيسية
- يوفر البروتوكول المُحسّن مقياسًا موثوقًا للوظيفة الحركية.
- يسمح بتحديد كمّي موضوعي للتأثيرات طويلة الأمد للعلاجات.
- يُظهر فعالية في تقييم الإعاقة العصبية التدريجية.
- يسهل فهمًا أفضل للتأثيرات العلاجية على الوظائف الحركية.
الاستنتاجات
- يُعتبر اختبار الروتارود المُحسّن أداة قيّمة لدراسة الإعاقات العصبية.
- يوفر نهجًا أكثر موضوعية مقارنةً بالطرق التقليدية.
- يمكن لهذا البروتوكول أن يساعد في تطوير علاجات التصلّب العصبي المتعدد.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Objective quantification of progressive neurological disability is critical for de-risking therapeutic candidates in preclinical MS models. The Rotarod test provides a continuous, measurable endpoint that enhances predictive confidence in target validation and supports go/no-go decisions in discovery pipelines. Standardized parameters improve cross-laboratory reproducibility, enabling reliable translational biomarker alignment and portfolio triage.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying motor function decline as a functional readout of demyelination.
- Operational Value: Provides objective, continuous data reducing inter-rater variability and supporting mechanistic de-risking of targets.
- Predictive Value: Supports preclinical model selection by demonstrating disease-relevant motor impairment progression over time.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Defined training and testing parameters ensure reproducible baseline establishment prior to compound evaluation.
- Quantitative Output: Generates neurological functional index (NFI) enabling dose-response analysis and therapeutic effect measurement.
- Scalability: Protocol supports longitudinal testing over 150+ days, facilitating chronic dosing studies and therapeutic window assessment.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models chronic-progressive demyelination similar to human MS, supporting translational biomarker alignment.
- Preclinical Continuity: Enables longitudinal tracking of disability from early infection through advanced disease stages.
- Risk-Adjusted Advancement: NFI normalization against sham controls allows for standardized comparison across studies and therapeutic interventions.
Pipeline & Workflow Integration
The Rotarod assay fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, providing a functional bridge between molecular mechanisms and phenotypic outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by linking genetic or pharmacological interventions to measurable motor performance changes.
- Screening: Enables standardized, reproducible compound screening with defined temporal windows for acute and chronic effect assessment.
- Analytics: NFI calculation provides a normalized, quantitative readout for comparing therapeutic efficacy across time points and study groups.
- Translational Research: Connects motor function outcomes to disease progression modeling, supporting biomarker qualification efforts.
- Enterprise Reuse: Standardized SOP enables reuse across multiple therapeutic areas involving motor dysfunction, including ALS and spinal cord injury models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by providing objective, quantifiable motor function data in progressive disease models.
- Operational Value: Standardized parameters enhance reproducibility across sites and reduce variability in longitudinal studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by enabling early detection of therapeutic effects on functional decline.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization through standardized disability metrics that inform preclinical advancement criteria.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, behavioral testing, and neuroimmunological disease models.
- Dependent on calibrated Rotarod instrumentation with precise speed and acceleration control.
- Necessitates cross-team standardization of training protocols, trial numbers, and data processing procedures.
- Adaptation considerations include adjusting rod diameter and speed for different mouse strains or age cohorts.
- Practical limitations include potential confounding effects from non-motor deficits such as fatigue or motivation, necessitating complementary assays.
