Ein chronisches Schlaffragmentierungsmodell mit vibrierendem Orbitalrotor, um kognitives Defizit und Angst-ähnliches Verhalten bei jungen Wild-Typ-Mäusen zu induzieren
22. September 2020
Hier wird ein Protokoll für das Modell der chronischen Schlaffragmentierung (CSF) vorgestellt, das durch einen elektrisch gesteuerten Orbitalrotor erreicht wird, der bei jungen Wildtypmäusen bestätigtes kognitives Defizit und angstähnliches Verhalten auslösen könnte. Dieses Modell kann angewendet werden, um die Pathogenese chronischer Schlafstörungen und damit verbundener Störungen zu erforschen.
Chronische Schlafstörungen führen zur Pathogenese neurodegenerativer Erkrankungen. Wir möchten ein einfaches, stabiles und langfristiges Protokoll zur Verfügung stellen, um häufige Unterbrechungen während des menschlichen Schlafs zu modellieren, um diese Frage zu beantworten. Diese Mäuse minimieren den Handhabungsaufwand und die künstlichen Käufer.
Es kann Interventionen zwischen Mäusen innerhalb derselben Versuchsgruppe und zwischen verschiedenen Experimenten standardisieren, um wiederholbare Verhaltens- und pathologische Ergebnisse zu erzielen. Dieses Modell kann auf eine Vielzahl von Krankheitsmodellen wie Depressionen und Alzheimer angewendet werden, um die Auswirkungen chronischer Schlafstörungen bei Vorliegen einer Grunderkrankung zu untersuchen. Beginnen Sie mit der zufälligen Zuweisung von drei bis fünf 20 bis 28 Gramm schweren, 8 bis 10 Wochen alten adulten männlichen Wildtyp-Mäusen in CSF-Modellierungs- und Kontrollkäfige, um Stress bei sozialer Isolation zu vermeiden.
Halten Sie beide Gruppen von Käfigen im selben Raum mit einer Luftfeuchtigkeit von 21 bis 23 Grad Celsius und einer Luftfeuchtigkeit von 35 bis 60 % mit einem 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus, um eine identische Umgebung zu erhalten. Versorgen Sie die Mäuse dann mit ausreichend Futter und Wasser, indem Sie lange Düsen mit Kugelhahnspitzen an den Wasserflaschen verwenden, um ein Austreten von Wasser bei den Bewegungen der Plattform zu verhindern, und die Wasserflaschen mit einer Feder auf jedem Käfig befestigen, um ein Verrutschen der Flaschen während der Drehung zu vermeiden. Programmieren Sie für die Modellierung der chronischen Schlaffragmentierung einen elektrisch gesteuerten Orbitalrotor mit einer 67 x 110 Zentimeter großen Plattform, der während der 8:00 Uhr morgens läuft.
bis 20:00 Uhr Lichtphase und stellen Sie mit einem Halbleiter-Timer die Rotordrehzahl auf 110 Umdrehungen pro Minute ein, um einen sich wiederholenden Zyklus von 10 Sekunden ein- und 110 Sekunden aus zu erreichen. Verwenden Sie dicke Federn, um die CSF-Käfige auf der Rotorplattform zu befestigen, um eine Verschiebung der Käfige bei der Drehung der Plattform zu verhindern und sicherzustellen, dass der Zugang zu Futter und Wasser während der Orbitaldrehungen aufrechterhalten wird.
Beobachten Sie nach dem Aufbau des Modellsystems die Käfige mindestens eine Stunde lang, um sicherzustellen, dass der Orbitalrotor ordnungsgemäß funktioniert. Wiegen Sie die Mäuse während der Modellierungsphase wöchentlich um 8:00 Uhr, wenn Sie die Einstreu wechseln, und entfernen Sie bei Bedarf alle Aggressoren aus den Käfigen.
Am Ende der Modellierungszeit fahren Sie mit der Unterbringung und Fütterung der Mäuse im Modellierungsraum fort. Um zwischen 8:00 Uhr und 12:00 Uhr einen Morris Water Maze-Test durchzuführen.
Lassen Sie fünf Tage lang jeden Tag eine Maus nach der anderen in einen kreisförmigen Tank frei, der mit 20 bis 23 Grad Celsius heißem Wasser in einem von vier Quadranten für jeden Versuch gefüllt ist. Verwenden Sie während der Testphase ein Video-Tracking-System, um die Fluchtlatenz jeder Maus aufzuzeichnen, wenn sie versucht, zur Plattform zu schwimmen. Wenn die Maus die Plattform nicht innerhalb von 60 Sekunden finden kann, führe das Tier zur Plattform.
Lass ihn 15 Sekunden lang auf der Plattform bleiben, bevor du ihn in seinen Käfig zurückbringst. Entfernen Sie am sechsten Tag nach dem Training die Plattform aus dem Wassertank und lassen Sie die Maus aus dem nordöstlichen Quadranten für eine letzte Schwimmperiode von 60 Sekunden pro Tier frei. Nach der CSF-Modellierung wurden keine Unterschiede in den Gewichten der Mäuse zwischen der Kontroll- und der Versuchsgruppe beobachtet.
Die CSF-Gruppe zeigt im Vergleich zu den Kontrolltieren über einen Zeitraum von fünf Trainingstagen im Morris Water Maze eine geringere Lokalisierung der Plattform. Im Sondentest verbrachten die Liquormäuse proportional signifikant weniger Zeit im Zielquadranten und überquerten den vorherigen Plattformstandort seltener ohne beobachtbaren Schwimmgeschwindigkeitsunterschied. In der bekannten Phase des neuartigen Objekterkennungstests gibt es keinen signifikanten Unterschied in der Gesamtexplorationszeit zwischen der CSF- und der Kontrollgruppe oder in der Explorationszeit zwischen den Objekten A1 und A2 in einer der beiden Gruppen.
In der Testphase ist der Diskriminationsindex der CSF-Mäuse im Vergleich zu dem der Kontrolltiere deutlich reduziert. Bei diesen repräsentativen Auswertungen im Freilandtest und im erzwungenen Schwimmtest verbrachte die Liquorgruppe während des Tests weniger Zeit in der zentralen Zone als die Kontrollgruppe. Liquormäuse zeigten auch eine längere Gesamtbewegungsstrecke innerhalb des Tanks, was auf eine erhöhte spontane Aktivität nach der Modellierung hindeutet.
Nichtsdestotrotz induzierte die Liquormodellierung kein depressionsähnliches Verhalten, wie durch nicht signifikante Unterschiede in der Immobilitätszeit zwischen den beiden Gruppen, die einem erzwungenen Schwimmtest unterzogen wurden, bestätigt wurde. Die Auswahl eines geeigneten Vibrationszyklus und der Modellierungsdauer sowie eines geeigneten Zeitplans für die Liquorbehandlung und die Identifizierung des Phänotyps sind wichtig für den Erfolg dieses Experiments. Traditionelle Schlafentzugsprotokolle erfordern viel Arbeit und die meist für akute oder kurzfristige Modellierungen.
Dieses Protokoll ermöglicht die Untersuchung eines pathologischen Mechanismus der leichten, aber lang anhaltenden Schlafstörung
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Übersicht
Dieser Artikel stellt ein Protokoll für ein Modell der chronischen Schlaffragmentierung (CSF) unter Verwendung eines elektrisch gesteuerten Rotationssystems vor. Dieses Modell induziert kognitive Defizite und angstähnliches Verhalten bei jungen Wildtyp-Mäusen und ermöglicht die Erforschung chronischer Schlafstörungen und verwandter Erkrankungen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltensstudien
- Schlafforschung
Hintergrund
- Chronische Schlafstörungen sind mit neurodegenerativen Erkrankungen verknüpft.
- Die Studie zielt darauf ab, ein stabiles Protokoll zur Modellierung von Schlafunterbrechungen bereitzustellen.
- Dieses Modell minimiert den Umgang mit den Versuchstieren und standardisiert die Interventionen zwischen den experimentellen Gruppen.
- Es kann auf verschiedene Krankheitsmodelle angewendet werden, einschließlich Depression und Alzheimer-Krankheit.
Zweck der Studie
- Um häufige Unterbrechungen während des Schlafs bei Mäusen zu modellieren.
- Um die Auswirkungen chronischer Schlafstörungen auf Verhalten und Pathologie zu untersuchen.
- Um wiederholbare Ergebnisse über verschiedene Experimente hinweg zu ermöglichen.
Verwendete Methoden
- Zufällige Zuweisung von 20 bis 28 Gramm schweren, 8 bis 10 Wochen alten männlichen Wildtyp-Mäusen.
- Verwendung von CSF-Modellierungs- und Kontrollkäfigen zur Vermeidung von sozialem Isolationsstress.
- Anwendung eines elektrisch gesteuerten Orbitalschüttlagers zur Schlaffragmentierung.
- Verhaltensprüfungen zur Beurteilung kognitiver Defizite und angstähnlichen Verhaltens.
Hauptergebnisse
- Nachgewiesene kognitive Defizite bei Mäusen, die einer chronischen Schlafunterbrechung ausgesetzt waren.
- Induktion von angstähnlichem Verhalten in der experimentellen Gruppe.
- Standardisierte Ergebnisse über verschiedene experimentelle Aufbauten hinweg.
- Mögliche Anwendungen bei der Untersuchung chronischer Schlafstörungen in verschiedenen Krankheitskontexten.
Schlussfolgerungen
- Das CSF-Modell eignet sich zur Untersuchung der Auswirkungen chronischer Schlafstörungen.
- Dieses Protokoll kann zum Verständnis der Pathogenese verwandter Erkrankungen beitragen.
- Zukünftige Forschungsarbeiten können dieses Modell für verschiedene neurodegenerative Erkrankungen nutzen.
Häufig gestellte Fragen
Exemplarische Branchenrelevanz
Modelle der chronischen Schlaffragmentierung ermöglichen die mechanistische Absicherung von Hypothesen zu neurodegenerativen Erkrankungen, indem menschliche Schlafstörungsphänotypen in kontrollierten präklinischen Systemen nachgebildet werden. Dieser Ansatz unterstützt die Zielvalidierung und die Entdeckung von Biomarkern für die Alzheimer-Krankheit und verwandte Störungen, indem kausale Zusammenhänge zwischen Schlafstörungen und kognitivem Verfall hergestellt werden. Der standardisierte Protokollablauf erhöht die Vorhersagesicherheit in der frühen Entdeckungsphase, indem biologische Variabilität verringert und die translationale Kohärenz verbessert wird.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Untersucht therapeutische Hypothesen, die eine Verbindung zwischen Schlafstörungen und der Pathogenese der Alzheimer-Krankheit über die Verhaltenscharakterisierung herstellen.
- Operativer Wert: Ermöglicht die funktionelle Validierung von Zielstrukturen durch die Induktion stabiler kognitiver Defizite und angstähnlicher Phänotypen bei jungen Wildtyp-Mäusen.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die Priorisierung von Forschungsprojekten, indem ein mechanistisch relevanter Risikofaktor für den Fortschritt neurodegenerativer Erkrankungen modelliert wird.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet krankheitsrelevante Systeme für die Wirkstoff-Screening vor, indem konsistente Basisphänotypen über experimentelle Gruppen hinweg etabliert werden.
- Operativer Wert: Standardisiert Testbedingungen durch automatisierte Steuerung des Orbitalkolbens, reduziert manuelle Handhabungsaufwände und maximiert die Reproduzierbarkeit.
- Skalierbarkeit: Erleichtert die Wiederverwendung der Plattform in mehreren Studien, indem ein stabiles, langfristiges Modell bereitgestellt wird, das mit verschiedenen verhaltensbezogenen Endpunkten kompatibel ist.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Bindet an translationsorientierte Biomarker-Forschung an, indem räumliche Lerndefizite und angstähnliche Reaktionen als messbare Endpunkte quantifiziert werden.
- Operativer Wert: Stellt die Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung sicher, indem identische Umweltbedingungen für Kontroll- und Versuchsgruppen beibehalten werden.
- Risikominderung: Unterstützt risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung, indem dosisabhängige Verhaltensänderungen aufgezeigt werden, ohne depressionsähnliche Störfaktoren hervorzurufen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell der chronischen Schlaffragmentierung ist in die Entdeckungskette von der Hypothesenprüfung über die Identifizierung von Leitstrukturen bis hin zur präklinischen Validierung integriert und unterstützt die iterative Optimierung therapeutischer Kandidaten, die auf schlafbezogene pathophysiologische Signalwege abzielen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung, indem sie die Untersuchung von Schlafstörungen als modifizierbaren Risikofaktor in Modellen neurodegenerativer Erkrankungen ermöglicht.
- Screening: Verbessert die Bereitschaft für Assays, indem stabile, quantifizierbare Verhaltensphänotypen erzeugt werden, die sich für die zuverlässige Bewertung von Wirkstoffen eignen.
- Analytik: Erzeugt quantitative Messungen abhängiger Variablen, darunter Fluchtlatenz im Morris-Wasserlabyrinth, Diskriminierungsindex beim Erkennen neuer Objekte und Aufenthaltsdauer in der zentralen Zone beim Offenfeldtest.
- Translationale Forschung: Schafft Anschluss an die präklinische Kontinuität, indem chronische Schlafwirkungen modelliert werden, die für den menschlichen Krankheitsverlauf relevant sind, ohne dabei akute Stressartefakte zu erzeugen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Funktioniert aufgrund ihres standardisierten, arbeitsminimierten Designs als wiederverwendbare Kapazität in verschiedenen Programmen der Neurowissenschaften und Schlafforschung.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Bietet eine vorhersagbare Sicherheit bei der Zielvalidierung, indem mechanistische Unklarheiten in den Beziehungen zwischen Schlaf und Neurodegeneration reduziert werden.
- Operationaler Wert: Gewährleistet Standardisierung und Reproduzierbarkeit durch automatisierte Vibrationszyklen und Umweltkontrollen.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch, indem eine frühe Erkennung kognitiver und angstähnlicher Phänotypen ermöglicht wird, die auf ein pathologisches Risiko hinweisen.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung, indem Verbindungen identifiziert werden, die durch Schlafunterbrechungen verursachte Verhaltensdefizite abschwächen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in Verhaltensneurowissenschaften und Schlafphysiologie, um die Spezifität des Phänotyps zu interpretieren.
- Benötigt Instrumentierung, einschließlich eines elektrisch gesteuerten Rotationsschüttlagers mit programmierbarer Zeitsteuerung und Schwingungsisolierung.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über verschiedene Arbeitsgruppen hinweg hinsichtlich Haltungsbedingungen, Fütterungsprotokolle und Zeitpläne für Verhaltensuntersuchungen.
- Schließt Anpassungsüberlegungen ein, wenn das Modell auf verschiedene Stämme, Geschlechter oder komorbide Krankheitsmodelle angewendet wird.
- Beinhaltet praktische Einschränkungen, wie beispielsweise die Notwendigkeit einer Langzeitüberwachung, um chronische Effekte von akuten Stressreaktionen zu unterscheiden.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Mouse Screening Preparation
1:58
Chronic Sleep Fragmentation (CSF) Modeling
3:04
Morris Water Maze (MWM) Test
4:00
Results: Representative Effects of CSF Modeling on Young Wild-Type Mouse Cognitive Abilities and Anxiety-Like Behaviors
5:34
Conclusion
