评估在功能性能 MDX小鼠模型
March 27th, 2014
在对神经肌肉疾病的临床试验的主要终点是普遍改善肌肉功能。因此，评估潜在的治疗化合物对肌肉性能在小鼠模型中的临床前的效果是非常重要的。我们在这里介绍几种功能测试，以解决这一问题。
这些程序的总体目标是通过几项无害的功能测试来确定肌肉功能。可以通过握力测试来评估四肢的力量，平衡协调，肌肉状况可以在两肢和四肢悬吊测试中进行评估。转子杆也用于评估平衡、协调和状态。
强制跑步机跑步可用于加剧疾病进展，或在功能测试之前使用以使小鼠筋疲力尽。这些功能测试可用于可靠地评估遗传学的作用和潜在治疗化合物对肌肉性能的影响。首先要展示的测试是四肢握力测试。
确保力传感器设置处于拉动的峰值张力模式，并使用克作为单位，在每次记录开始时重置仪表。让每只鼠标连续拉动 3 次。抓住鼠标的尾巴并将其水平移向网格。
检查鼠标是否用两只爪子紧紧抓住网格，然后拉动以打破它的抓握。施加在网格上的最大力将显示在传感器显示屏上，可以手动或自动记录。拒绝任何小鼠仅使用一个四个 PA 或后肢或在杆子期间转动或明显没有表现出对杆子的抵抗的试验。
鼠标拉动 3 次后，将其放回笼子中至少休息一分钟。然后让鼠标执行四个系列的轮询，每个系列的轮询后跟一个短暂的休息时间。这样，鼠标总共拉动 15 次。
用于双肢悬挂测试的设备是一个 2 毫米厚的金属衣架，用胶带紧紧固定在架子上。将机库保持在一层被褥上方 37 厘米处，通过尾巴握住鼠标。将其靠近电线。
让老鼠只用两个四只爪子抓住铁丝，放下后肢，使老鼠只用两个四只爪子挂在铁丝上。松开鼠标后，立即启动计时器。被释放后，强壮的老鼠会尝试用四肢和尾巴抓住电线，这是允许的。
当鼠标表现出不当行为（例如在电线上保持平衡或故意跳出电线）时，请立即将鼠标更换在电线上，而无需停止计时器。当老鼠能够悬挂 600 秒时，将它们从电线上取下并放回笼子。当鼠标掉线时，停止计时器并直接记录挂起时间。
重新测试这些小鼠最多再测试两次。对于四肢悬挂试验，将鼠笼的盖子置于 25 厘米以上的柔软被褥上，以防止小鼠跌落时伤害自己，同时也要阻止小鼠故意跳出网格。接下来，将鼠标放在网格上，使其用四个爪子抓住网格。
然后反转网格，使鼠标挂起并立即启动计时器。如果鼠标能够挂起 600 秒，请直接将其放回笼子中。重新测试任何在 600 秒前脱落的小鼠，转子杆最多再测试两次。
测试，将初始速度设置为 5 RPM。然后在管子缓慢旋转时将最多五只小鼠放在管子上。定位所有小鼠后，在 15 秒内将试管的速度从 5 RPM 增加到 45 RPM。
然后将其保持在 45 RPM 以完成剩余的运行。在整个测试过程中继续监视运行。运行时间由软件连续记录，并在鼠标从管上掉下来时自动停止。
因为这会激活位于管下方的时间条。重新定位在运行时转动而不停止旋转管的鼠标。结束任何能够运行 500 秒的小鼠的测试会话，并将这些小鼠放回笼子。
给早跌倒的老鼠。最多再尝试两次，让他们提高跑步时间。对于跑步机运动测试，将小鼠放在水平跑步机上。
以每分钟 12 米的跑步速度启动跑步机。在第一次训练中，当老鼠接近皮带末端时轻轻推动它们，鼓励它们奔跑。小鼠运行 30 分钟后，立即进行双肢悬吊测试或将它们放回笼子中。
与野生型小鼠相比，9 周龄雌性 MDX 小鼠的四肢握力受损，如图所示。然而，平均疲劳度低于 10%，并且在每周进行一次的两次肢体悬吊试验中，拉伤之间没有变化。雄性 MDX 和野生型小鼠在测试的最初几周都显示出学习曲线。
然而，与野生型小鼠相比，MDX 小鼠在所有时间点的表现都更差。允许的最长挂起时间为 600 秒，由虚线表示。四。每周一次评估雄性 MDX 和野生型小鼠的肢体悬挂性能。
随着时间的推移，MDX 小鼠的悬挂时间比野生型小鼠短。在跑步机上跑步 30 分钟后，年轻雄性 MDX 和野生型小鼠的转子杆跑步时间没有差异。雌性小鼠用双肢悬挂试验进行测试，而所有野生型小鼠保持悬挂直到最大允许时间。
所有 MDX 鼠标都较早地从电线上掉下来。通过评估通过膜撕裂从肌纤维中渗出的血清肌酸激酶水平来确定膜损伤的存在。与野生型小鼠相比，MDX 小鼠在运动前的肌酸激酶水平升高，而跑步机运动在 MDX 小鼠中的肌酸激酶水平升高，而野生型小鼠的肌酸激酶水平仍然较低。
MDX 小鼠的肌肉非常容易受到跑步机运动的影响。在运行 16 周龄非运动和跑步机运动的股四头肌的这些 h 和 e 染色几周后，疾病病理广泛恶化。MDX 小鼠显示，接受相同跑步方案的野生型小鼠的肌肉发生广泛的纤维化和坏死未受到影响。
遗传背景的差异影响功能表现，两种 MDX 小鼠品系的双肢悬试验性能差异显著。在混合背景下，四肢悬吊测试结果略高。MDX 小鼠。
应变之间的转子杆运行时间也略有不同。在尝试此过程时，重要的是要记住始终使用具有相应遗传背景的足够功率的年龄和性别匹配的小鼠组。还要尽可能保持实验条件标准化。
例如，使用一天和工作日的相同时间、相同的房间和相同的实验者。
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概述
本文讨论了在神经肌肉疾病的小鼠模型中评估肌肉功能的重要性。描述了几种非有害的功能测试，用于评估肌肉性能和治疗化合物的影响。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经肌肉疾病
- 肌肉功能评估
- 小鼠模型的临床前测试
背景
- 改善肌肉功能是神经肌肉疾病临床试验的主要结果。
- 临床前评估对评估潜在治疗方法至关重要。
- 功能测试可以提供关于肌肉性能的洞察。
- 小鼠模型常用于这些评估。
研究目的
- 通过各种测试确定肌肉功能。
- 评估遗传学和治疗化合物对肌肉性能的影响。
- 建立可靠的方法来评估肌肉力量和协调性。
使用的方法
- 用于评估肢体力量的握力测试。
- 用于评估肌肉状况的双肢和四肢悬挂测试。
- 用于平衡和协调性评估的转杆测试。
- 用于评估疾病进展和肌肉性能的强制跑步机运行。
主要结果
- 功能测试可靠地评估肌肉性能。
- 握力测试被强调为关键的评估工具。
- 测试可以表明治疗干预的效果。
- 方法可以适应用于评估不同的遗传背景。
结论
- 功能测试对治疗的临床前评估至关重要。
- 这些评估可以指导未来的临床试验。
- 小鼠模型为神经肌肉疾病提供了宝贵的洞察。
常见问题
Executive Industry Relevance
Reliable functional assessment in the mdx mouse model is critical for preclinical evaluation of candidate therapies targeting Duchenne muscular dystrophy. Standardized, reproducible muscle performance tests enable robust comparison of therapeutic effects and genetic influences across studies. These validated endpoints support predictive confidence and risk-adjusted advancement in neuromuscular drug discovery pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of muscle function to clarify therapeutic hypotheses.
- Supports biological de-risking by distinguishing genetic and treatment effects on muscle performance.
- Facilitates functional target validation through standardized, reproducible endpoints.
Screening & Assay Development
- Prepares validated in vivo systems for downstream compound screening workflows.
- Ensures assay reproducibility and comparability across laboratories via standard operating procedures.
- Delivers quantitative outputs for reliable evaluation of candidate interventions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical endpoints with clinically relevant measures of muscle function.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by tracking disease progression and intervention effects.
- Supports risk-adjusted decisions for advancing therapeutic candidates based on functional outcomes.
Pipeline & Workflow Integration
These functional tests position within the preclinical continuum, bridging early discovery, lead identification, and translational research for neuromuscular disorders.
- Discovery Biology: Provides hypothesis-driven assessment of muscle strength, coordination, and disease progression.
- Screening: Offers reproducible, quantitative readouts for evaluating intervention efficacy.
- Analytics: Enables statistical comparison of functional performance across genotypes and treatments.
- Translational Research: Connects preclinical muscle function data to clinical trial endpoints.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized platform for ongoing neuromuscular research and therapeutic evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in target validation.
- Operational Value: Promotes standardization, reproducibility, and scalability of functional assessments.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by prioritizing candidates with robust functional benefit.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of neuromuscular therapeutic programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in animal handling and functional test execution.
- Needs calibrated instrumentation for grip strength, rotarod, and treadmill assays.
- Demands rigorous cross-team standardization of protocols and data collection.
- Must account for genetic background, age, and gender in experimental design.
- Dependent on consistent environmental and procedural conditions to minimize variability.
