مقايسة بسيطة ومنخفضة التكلفة لقياس أمبوليشن في نماذج الماوس من ضمور العضلات
ديسمبر 29, 2017
ويصف هذا البروتوكول نظام مرن، ومنخفضة التكلفة لقياس أمبوليشن الفأرة في مقايسة نشاط حقل مفتوح. نظهر أن مقايسة أمبولاتيون 6 دقائق استناداً إلى هذا النظام يكشف عن انخفاض في الحركة الطوعية في الفئران mdx ، ويميز بدقة التحسين في إنقاذ الخاصة بالعضلات لهذه الحيوانات.
الهدف العام من هذا الاختبار هو قياس التنزه الطوعي في نماذج الفئران من الحثل العضلي. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الحثل العضلي حول تطور ضعف العضلات في نماذج الفئران من الحثل العضلي ، وفعالية العلاجات المحتملة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها توفر قياسا غير جراحي وقابل للتكرار لنشاط يمكن تكييفه بسهولة مع العديد من إعدادات البحث المختلفة.
في غرفة هادئة يتم التحكم في درجة حرارتها في وقت ثابت من اليوم ، ضع الكاميرا على شبكة سلكية فوق غرفة النشاط للسماح بالتسجيل عبر الساحة بأكملها وتنظيف الغرفة بالمطهر. قبل تسجيل النشاط مباشرة ، اسمح للماوس بإمساك شريط العمود لمقياس القوة الرقمي والسحب برفق للخلف حتى يتم تحرير شريط القطب. سجل ذروة التوتر في نيوتن لكل تجربة.
مع دقيقة راحة واحدة بين التجارب. مباشرة بعد اختبار قوة القبضة ، ضع الماوس في الغرفة وابدأ تسجيل الفيديو ، مما يسمح للماوس بالاستكشاف بحرية. بعد ست دقائق ، أوقف التسجيل ، وأعد الماوس إلى قفص المنزل.
لتتبع تحليل بيانات الفيديو ، افتح التسجيل أولا في برنامج تحرير الفيديو المناسب ، واضبط السرعة على مرتين. قم بتصدير الفيديو الذي تم التخلص منه بتنسيق ملف mp4 لتتبع التحليل ، وافتح الفيديو في برنامج تحليل الفيديو المناسب. لضبط معايرة تسجيل الفيديو ، استخدم أداة الخط لرسم خط على طول جانب واحد من الغرفة.
انقر بزر الماوس الأيمن على الخط ، وحدد معايرة القياس ، وأدخل الحجم الفعلي لجانب الغرفة بالسنتيمتر. لبدء التتبع شبه الآلي لموضع الماوس ، انقر فوق مؤشر الحركة. بدءا من الإطار الأولي في الفيديو ، انقر بزر الماوس الأيمن على النقطة المراد تتبعها.
سيتم تمييز نقطة التتبع بدائرة زرقاء. استخدم السهم الأيمن على لوحة المفاتيح لتقدم الإطار. يجب أن تتحرك نقطة التتبع تلقائيا بناء على موضع قاعدة الذيل.
إذا لم يكن موضع التعقب محاذاة مع نقطة الاهتمام في إطار معين، فقم بمحاذاة الدائرة الزرقاء يدويا مع موضع التتبع. عند تتبع الفيديو بأكمله، احفظ الفيديو وتراكب التتبع وحدد تصدير إلى جدول بيانات لتصدير البيانات الموضعية للتتبع. تمشيا مع النتائج المبلغ عنها من فحوصات مماثلة ، تظهر الفئران الديستروفين الفارغة mdx التي تم تحديها ببروتوكول تمرين مباشرة قبل الاختبار ، حركة إرادية أقل بكثير في اختبار المجال المفتوح لمدة ست دقائق ، مقارنة بالحيوانات البرية.
في الواقع ، بعد المجهود الخفيف لتحدي قوة القبضة ، ظلت الفئران mdx عادة ثابتة في الدقائق القليلة الأولى من بروتوكول الإسعاف ، مع زيادة متواضعة في الحركة بمقدار الدقائق الرابعة إلى الخامسة. عند مقارنة البرية و mdx دون تحدي التمرين ، لا يتم اكتشاف أي اختلافات في المسافة المقطوعة. لا يمكن تمييز الفئران المعدل وراثيا Mdx للتعبير عن اليوتروفين عن البرية مع عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية في المسافة الإجمالية المقطوعة ، أو في أي من النقاط الزمنية التراكمية التي لوحظت.
ولتحديد أثر خفض معدل أخذ العينات، تم قياس المسافة الإجمالية المقطوعة من دقيقة واحدة من فيديو معدل الأطر الكامل، ومقارنتها بقياسات المسافة المشتقة من النسخ المأخوذة من مجموعة البيانات التي تم أخذ عينات منها. أدى تقليل معدل الإطارات بمقدار النصف إلى تقليل المسافة المقاسة بنسبة 5٪ من المسافة الأصلية المحسوبة. تنخفض دقة المسافة المقاسة بشكل حاد بعد هذه النقطة ، على الرغم من أن مجموعات البيانات شديدة التدمير لا تزال تقترب بشكل وثيق من مسار ، مما يسلط الضوء على أهمية مراعاة معدل الإطارات ومعالجة الإشارة في تقييم نشاط ، وإثبات أنه يمكن الاحتفاظ بالدقة المكانية العالية في بيانات الفيديو التي تم أخذ عينات منها.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تسجيل وتحليل تنقل الماوس في إعداد حقل مفتوح. بمجرد إتقانها ، يمكن إكمال هذا التحليل في غضون 15 إلى 30 دقيقة إذا تم إجراؤه بشكل صحيح. يسمح هذا الاختبار منخفض التكلفة وغير الغازية للباحثين بفحص النشاط الحركي في نماذج الفئران من الحثل العضلي ، ويمكن أن يكون بمثابة خطوة أولى مفيدة لمزيد من القياسات الوظيفية.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
يصف هذا البروتوكول نظاماً مرناً ومنخفض التكلفة لقياس حركة الفأر في اختبار النشاط في الحقل المفتوح. توفر هذه الطريقة قياساً غير باضع وقابلاً للتكرار لنشاط الحيوان، ويمكن تكييفها مع مختلف إعدادات البحث.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- أبحاث الحثل العضلي
- التحليل السلوكي
خلفية علمية
- يقيس هذا الاختبار المشي الطوعي في نماذج الفئران المصابة بضمور العضلات.
- ويتناول الأسئلة الرئيسية المتعلقة بتطور ضعف العضلات.
- صُممت هذه التقنية لتقييم فعالية العلاجات المحتملة.
- يتم التسجيل في بيئة خاضعة للرقابة لضمان الاتساق.
الغرض من الدراسة
- لقياس الحركة الإرادية في فئران mdx.
- لتقييم تأثير التدخلات الخاصة بالعضلات.
- لتوفير رؤى حول تطور الحثل العضلي.
الطرق المستخدمة
- استخدام كاميرا مثبتة فوق غرفة النشاط لأغراض التسجيل.
- تنظيف الغرفة بمطهر قبل البدء بالتجارب.
- السماح للفأر بالإمساك بقضيب عمودي لقياس ذروة الشد.
- تسجيل النشاط خلال اختبار حركة يستمر لمدة 6 دقائق.
النتائج الرئيسية
- يكتشف النظام انخفاضات في الحركة التطوعية لدى فئران mdx.
- يميز النظام بدقة التحسنات الناتجة عن الإنقاذ النوعي للعضلات.
- النتائج قابلة للتكرار عبر تجارب مختلفة.
- تتميز هذه الطريقة بقابليتها للتكيف مع مختلف إعدادات البحث.
الاستنتاجات
- تُعد هذه المقايسة فعالة لدراسة الحثل العضلي في الفئران.
- توفر هذه الطريقة بيانات قيمة حول فعالية العلاجات المحتملة.
- يتميز هذا النهج بالمرونة ويمكن استخدامه في بيئات بحثية متنوعة.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في الصناعة
يوفر قياس المشي التطوعي في نماذج الفئران قراءة ترجمية للوظيفة الحركية في الحثل العضلي، وهو ما يماثل مباشرةً النقاط النهائية السريرية مثل اختبار المشي لمدة 6 دقائق. يتيح هذا المقايسة القائمة على الفيديو ومنخفضة التكلفة تقييماً غير باضع وقابلاً للتكرار لتطور المرض والاستجابة العلاجية في الدراسات قبل السريرية. ومن خلال الكشف عن عجز النشاط في فئران mdx التي تفتقر إلى dystrophin والإنقاذ عبر تعبير utrophin، تدعم هذه الطريقة التحقق من الهدف وتقليل المخاطر الآلية في اكتشاف أدوية الأمراض العصبية العضلية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من صحة الهدف
- القيمة العلمية: اختبار الفرضيات العلاجية عن طريق قياس المشي الطوعي كقراءة وظيفية لقوة العضلات في النماذج الضمورية.
- القيمة التشغيلية: تمكين تقليل المخاطر البيولوجية من خلال ارتباط قابل للتكرار بين النمط الجيني والنمط الظاهري في فئران mdx مقارنة بمجموعات النوع البري والمجموعات التي تم إنقاذها.
- القيمة التنبؤية: دعم فرز محفظة المشاريع من خلال تمييز التدخلات الفعالة (مثل transgene utrophin) التي تعيد مستويات النشاط إلى طبيعتها كما في النوع البري.
الفحص وتطوير المقايسة
- جاهزية المقايسة: تجهيز أنظمة بيولوجية مصادق عليها لفحص المركبات في المراحل اللاحقة باستخدام مقاييس قياسية للمشي في مجال مفتوح.
- القابلية للتكرار: تقديم مخرجات كمية تعتمد على المسافة والزمن، مما يسهل توحيد المقايسة عبر المختبرات المختلفة.
- القابلية للتوسع: الاستفادة من برمجيات مجانية ومفتوحة المصدر وأجهزة ميسورة التكلفة لتمكين إعادة استخدام المنصة في بيئات بحثية متنوعة دون الحاجة إلى معدات متخصصة.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- الصلة بالمرض: يحاكي قصور القدرة على المشي ذو الصلة بالمريض، مما يوفر استمرارية ترجمية من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري.
- تقليل المخاطر الميكانيكية: يوضح ما إذا كانت التأثيرات الملحوظة ناتجة عن إنقاذ خاص بالعضلات مقابل تغيرات غير محددة في النشاط.
- قرارات معدلة حسب المخاطر: يوجه معايير اتخاذ قرار الاستمرار أو التوقف من خلال ربط استعادة القدرة على المشي بالارتباط بالهدف وتعديل المسار.
تكامل خطوط المعالجة وسير العمل
يندرج هذا المقايسة ضمن سلسلة الاكتشاف الممتدة من التحقق من الهدف إلى تحديد المركبات الرائدة، مما يوفر جسراً وظيفياً يربط بين الآليات الجزيئية والنتائج المظهرية في نماذج الحثل العضلي.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات من خلال ربط التدخلات الجينية أو الدوائية بالتغيرات القابلة للقياس في الحركة الإرادية.
- المسح: تتيح جاهزية المقايسة من خلال تتبع قائم على الفيديو وقابل للتكرار، مما يولد نقاط نهاية كمية للمشي لتقييم المركبات.
- التحليلات: تولد تدفقات من البيانات الموضعية والزمنية التي تسمح للفرق بمقارنة النشاط الحركي عبر الأنماط الجينية، والمعالجات، والنقاط الزمنية.
- الأبحاث الانتقالية: ترتبط بالاستمرارية قبل السريرية من خلال محاكاة تقييمات المشي السريرية، مما يسهل مواءمة المؤشرات الحيوية والنمذجة التنبؤية.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تؤسس قدرة منخفضة التكلفة وقابلة لإعادة الاستخدام لاختبار المشي، مما يقلل الاعتماد على المرافق المركزية المتخصصة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية في التحقق من صحة الهدف من خلال تقليل الغموض الميكانيكي في فحوصات الوظيفة الحركية.
- القيمة التشغيلية: تعزز التوحيد القياسي وقابلية التكرار من خلال التتبع مفتوح المصدر والظروف البيئية المضبطة.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن كفاءة رأس المال عن طريق إلغاء الحاجة إلى أنظمة تتبع الحركة الباهظة مع الحفاظ على جودة البيانات.
- التأثير على المحفظة: تتيح اتخاذ قرارات تقدم مدروسة بناءً على المخاطر استناداً إلى الإنقاذ الوظيفي للنماذج المظهرية للمشي في النماذج قبل السريرية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة أساسية في تسجيل الفيديو وبرمجيات التتبع مفتوحة المصدر (على سبيل المثال، المحاذاة اليدوية إطاراً بإطار).
- يعتمد على معدات تصوير قياسية وضوابط بيئية ثابتة (الإضاءة، ودرجة الحرارة، ووقت اليوم).
- يستلزم الالتزام بالبروتوكول من قبل جميع الفرق لضمان قابلية تكرار النتائج عبر المواقع والمشغلين المختلفين.
- يتضمن اعتبارات التكيف مع أحجام الغرف المختلفة، وسلالات الفئران، ومستويات النشاط.
- يتضمن مفاضلات بين معدل الإطارات ودقة القياس، حيث يقلل خفض عينات البيانات من الدقة في حساب المسافة.
