Name: אפיון התנהגותי של מודל עכבר תסמונת אנגלמן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-20T12:10:00.000+00:00
Duration: 11 min 5 s
Description: למד אפיון התנהגותי של מודל עכבר תסמונת אנג'למן באמצעות בדיקות נוירו-התנהגותיות שמאומתות בבינה מלאכותית. שיטה זו מאפשרת חקר מנגנוני מחלה ופיתוח טיפולים יעילים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

מחקר זה נתמך על ידי האקדמיה הצ'כית למדעים RVO 68378050, LM2018126 המרכז הצ'כי לפנוגנומיקה שסופק על ידי MEYS CR, OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001789 (שדרוג המרכז הצ'כי לפנוגנומיה: פיתוח לקראת מחקר תרגום על ידי MEYS ו- ESIF), OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/18_046/0015861 (CCP Infrastructure Upgrade II by MEYS ו- ESIF), ו- OP RDI CZ.1.05/2.1.00/19.0395 (איכות וקיבולת גבוהות יותר למודלים טרנסגניים על ידי MEYS ו- ERDF). בנוסף, מחקר זה קיבל מימון מהארגון הלא ממשלתי "האגודה לריפוי גנטי (ASGENT)", צ'כיה (https://asgent.org/) והמרכז הצ'כי LM2023036 לפנוגנומיקה המסופקים על ידי משרד החינוך, הנוער והספורט של הרפובליקה הצ'כית.

אימות מודל מורין של תסמונת אנג'למן באמצעות מבחנים התנהגותיים

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

מודלים שנוצרו בזני מורין שונים מאומתים בדרך כלל עם בדיקות של מצב רגשי של בעלי חיים, תפקודים מוטוריים ויכולות קוגניטיביות כדי להקל על השוואה לסימפטומים אנושיים31,32. ליקוי מוטורי במודלים של AS הוא הממצא העקבי ביותר במעבדות, ואחריו מצב רגשי ללא שינוי של מוטנטים וקשיים בבניית קנים31,32,33. לעומת זאת, ליקוי קוגניטיבי הוא קל או נעדר 7,31,33....

תסמונת אנג'למן (AS) היא מחלה נוירו-התפתחותית נדירה. המקור הגנטי הנפוץ ביותר של AS הוא מחיקה גדולה של אזור 15q11-q13 של הכרומוזום שמקורו באם, שנמצא בכמעט 74% מהחולים1. מחיקה של אזור זה גורמת לאובדן של UBE3A, הגן הסיבתי העיקרי של AS המקודד E3 ubiquitin ligase. האלל האבהי של הגן UBE3A בתאי עצב מושתק בתהליך המכונה הטבעה. כתוצאה מכך, הטבעה אבהית של הגן מאפשרת ביטוי אימהי בלבד במערכת העצבים המרכזית (CNS)2. לכן, מחיקת גן UBE3A מכרומוזום שמקורו באם מובילה להתפתחות תסמיני AS. בבני אדם, AS מתבטא בסביבות גיל 6 חודשים, עם פיגור התפתחותי שנמשך לאורך כל שלבי ההתפתחות וגורם לתסמינים מתישים חמורים אצל אנשים מושפעים 3,4. תסמיני הליבה של ההפרעה כוללים את הגירעון של מיומנויות מוטוריות עדינות וגסות, כולל הליכה אטקסית קופצנית, ליקוי דיבור חמור ונכות אינטלקטואלית. כ-80% מחולי AS סובלים גם מהפרעות שינה ואפילפסיה. נכון להיום, הטיפול הזמין היחיד הוא תרופות סימפטומטיות, המפחיתות התקפים אפילפטיים ומשפרות את איכות השינה1. לכן, פיתוח מודלים חזקים של בעלי חיים עם פנוטיפים התנהגותיים הניתנים לשחזור לצד ניתוח פנוטיפ מעודן יהיה חיוני כדי להבהיר את המנגנונים הפתופיזיולוגיים של ההפרעה ולגלות תרופות וטיפולים יעילים.
המורכבות של ההפרעה האנושית המשפיעה על מערכת העצבים המרכזית דורשת מאורגניזמי המודל להיות בעלי גנום, פיזיולוגיה והתנהגות דומים. עכברים פופולריים כאורגניזם מודל בשל מחזור הרבייה הקצר שלהם, גודלם הקטן והקלות היחסית של שינוי DNA. בשנת 1984 הציע פול וילנר שלושה קריטריונים בסיסיים לאימות מודל המחלה: מבנה, פנים ותוקף ניבוי, המשמשים לקביעת ערךהמודל 5. בפשטות, תוקף המבנה משקף את המנגנונים הביולוגיים האחראים להתפתחות ההפרעה, תוקף הפנים משחזר את הסימפטומים שלה, ותוקף הניבוי מתאר את תגובת המודל לתרופות טיפוליות.
כדי לדבוק בעקרונות לעיל, בחרנו באטיולוגיה הגנטית הנפוצה ביותר, מחיקה גדולה של מוקד 15q11.2-13q האימהי כולל הגן UBE3A, כדי ליצור עכברי מודל AS. השתמשנו בטכניקת CRISPR/Cas9 כדי למחוק אזור באורך 76,225 bp המשתרע על פני כל הגן UBE3A, ומקיף הן את רכיבי הקידוד והן את האלמנטים שאינם מקודדים של הגן, בעכברים מרקע C57BL/6N6. לאחר מכן גידלנו את החיות כדי להשיג עכברים הטרוזיגוטיים מסוג UBE3A+/−. לצורך אימות פנים של המודל, השתמשנו בבעלי חיים מצלבים של נקבות UBE3A+/− וזכרים מסוג בר כדי להשיג צאצאי UBE3A+/- (זן בשם C57BL/6NCrl-UBE3A<em1(IMPC)Ccpcz>/Ph ומאוחר יותר הוקצה כ-UBE3A mGenedel/+) ולשלוט בהמלטות. בדקנו את המוטוריקה העדינה והגסה שלהם, את הרגשנות ואת ההשפעה שלהם כדי לשחזר את תסמיני הליבה AS. במאמר קודם הערכנו גם את התפקודים הקוגניטיביים של בעלי החיים, שכן חולי AS סובלים גם מלקות אינטלקטואלית6. עם זאת, לא מצאנו ליקויים קוגניטיביים בעכברי UBE3AmGenedel/+, אולי בגלל גילם הצעיר של בעלי החיים בזמן הבדיקה7. בחינה מאוחרת יותר של בעלי החיים המבוגרים יותר, בסביבות גיל 18 שבועות, גילתה ליקוי בגמישות התנהגותית במהלך למידה היפוכה בפרדיגמת העדפת המקום. עם זאת, המורכבות של הציוד המועסק לניתוח זה דורשת מודול מתודולוגי נפרד והוא אינו נכלל כאן.
המבחנים ההתנהגותיים המוצגים כאן שייכים לכלי הפנוטיפ הנפוצים במחקר גנטי, הודות לערך הניבוי הגבוה שלהם ותוקף המבנה המספיק 8,9,10. השתמשנו בבדיקות אלה כדי לאמת מודל עכברי של AS על ידי סיכום תסמיני הליבה של המחלה האנושית באופן שניתן לשחזר ואינו תלוי בגיל. הרגשנות של החיה הוערכה במבוך פלוס מוגבה ובמבחני שדה פתוחים. שני הניסויים הללו מבוססים על קונפליקט גישה-הימנעות, שבו בעלי חיים חוקרים סביבה חדשה בחיפוש אחר מזון, מחסה או הזדמנויות הזדווגות, ובו בזמן נמנעים ממדורים חרדתיים11. בנוסף, מבחן השדה הפתוח משמש לבדיקת פעילות לוקומוטוריתשל עכבר 8. מבחן מתלה הזנב נמצא בשימוש נרחב במחקר דיכאון כדי לסנן תרופות נוגדות דיכאון חדשות או פנוטיפים דמויי דיכאון במודלים נוקאאוט עכבר12. מבחן זה מעריך את הייאוש שבעלי חיים מפתחים לאורך זמן במצב שאין מנוס ממנו. למידה מוטורית ומאפייני הליכה מפורטים נקבעו על הרוטרוד וב- DigiGait, בהתאמה. סיבולת בעלי חיים על המוט המאיץ מאפיינת את כישורי שיווי המשקל ותיאום התנועה שלו, בעוד ניתוח מפורט של דפוסי הצעדים של העכבר הוא הערכה רגישה של ליקויים עצביים-שריריים הקשורים להפרעות תנועה נוירוגנרטיביות רבות13,14,15. בדיקת גריסת הקן היא חלק מהמתודולוגיה הסטנדרטית לאיתור התנהגות אימפולסיבית במכרסמים, ומכיוון שהיא משתמשת בהתנהגות טבעית של בניית מכרסמים, היא מעידה על רווחת בעל החיים16,17.
גודלן של קבוצות הניסוי היה תוצאה של פשרה כדי לעמוד בדרישות חוק 3R ושימוש יעיל בביצועי הרבייה של המושבות. עם זאת, כדי להשיג כוח סטטיסטי, היו לקבוצות לא פחות מ -10 פרטים, בשל הקמת כמות מספקת של זוגות רבייה. למרבה הצער, ביצועי הרבייה לא תמיד הביאו למספר מספיק של בעלי חיים.

<table><tbody><tr><td>כלובים, מאווררים בנפרד</td><td>Techniplast</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DigiGait</td><td>Mouse Specifics, Inc., 2 Central Street Level Unit 110 Framingham, MA 01701, USA</td><td>הציוד הוצע למכרז, לא סופק קטלוג&nbsp; מספר, ולא ניתן היה למצוא אותו באתר האינטרנט של החברה</td><td>ניתוח מפורט של הליכת העכבר, החומרה והתוכנה שסופקו.</td></tr><tr><td>ה-FDA Nestlet squares</td><td>Datesand Ltd., 7 Horsfield Way, Bredbury, Stockport SK6, UK</td><td>Material נרכש מספק Velaz באמצעות בקשת דוא"ל ישירה. Velaz לא מספקים שום קטלוג לא.</td><td>קיני כותנה לבדיקת בניית קן. תיאור נסטלט: 2-3 גרם כל אחד, בקוטר של כ-5 x 5 x 0.5 ס"מ.</td></tr><tr><td>עכבר צ'או</td><td>Altramion</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotarod</td><td>TSE Systems GmbH, Barbara-McClintock-Str.4 12489 ברלין, גרמניה</td><td>הוצא מכרז ציוד, לא נמסר קטלוג&nbsp; מספר, ולא ניתן היה למצוא באתר האינטרנט של החברה</td><td>Rotarod עבור 5 עכברים, חומרה ותוכנה שסופקו. מידות התוף: קוטר: 30 מ"מ, רוחב לנתיב: 50 מ"מ, מרחק נפילה 147 מ"מ.</td></tr><tr><td>מבחן השעיית זנב</td><td>Bioseb, In Vivo Research Instruments, 13845 Vitrolles צרפת</td><td>התייחסות: BIO-TST5</td><td>ציוד אוטומטי לחלוטין להערכת זמן חוסר תנועה של 3 עכברים תלויים בזנב, חומרה ותוכנה מסופקים קלטת</td></tr><tr><td>רפואית Transpore</td><td>Medical M, Ltd.</td><td>P-AIRO1291</td><td>הסרט המשמש להצמדת בעל חיים לקרס בזנבו.</td></tr><tr><td>Viewer - Video Tracking System</td><td>Biobserve GmbH, Wilhelmstr. 23 A 53111 Bonn, Germany</td><td>הוצע ציוד עם תוכנה, לא סופק מספר, ולא ניתן היה למצוא אותו באתר האינטרנט של החברה</td><td>תוכנה עם חומרה מותאמת אישית: מבוך, בסיס IR, מצלמות רגישות IR. מידות OF בהתאמה אישית: שטח 42 על 42 ס"מ, קיר בגובה 49 ס"מ, שטח אזור מרכזי: 39 ס"מ 2. EPM בהתאמה אישית הוגבה 50 ס"מ מעל הרצפה, עם זרוע פתוחה באורך 79 ס"מ,&nbsp; רוחב 9 ס"מ, זרוע סגורה באורך 77 ס"מ, רוחב 7.6 ס"מ.</td></tr></tbody></table>

אפיון התנהגותי של מודל עכבר תסמונת אנג'למן

Behavioral Characterization of an Angelman Syndrome Mouse Model

כתב יד זה מתאר סוללה של מבחנים התנהגותיים הזמינים כדי לאפיין פנוטיפים דמויי תסמונת אנג'למן (AS) במודל מוריני מבוסס של AS. אנו משתמשים בפרדיגמת הלמידה של רוטרוד, ניתוח הליכה מפורט ומבחן בניית קן כדי לזהות ולאפיין ליקויים מוטוריים של בעלי חיים. אנו בודקים רגשנות של בעלי חיים בשדה הפתוח ובמבחני מבוך מוגבהים פלוס, כמו גם את ההשפעה במבחן מתלה הזנב. כאשר עכברי AS נבדקים במבחן השדה הפתוח, יש לפרש את התוצאות בזהירות, שכן תפקוד מוטורי לקוי משפיע על התנהגות העכבר במבוך ומשנה את ציוני הפעילות.
יכולת השחזור והיעילות של המבחנים ההתנהגותיים המוצגים כבר אומתו במספר קווי עכבר עצמאיים של Uba3a עם גרסאות נוקאאוט שונות, וביססו קבוצה זו של בדיקות ככלי אימות מצוין במחקר AS. מודלים עם המבנה הרלוונטי ותוקף הפנים יצדיקו חקירות נוספות כדי להבהיר את הפתופיזיולוגיה של המחלה ולהעניק פיתוח של טיפולים סיבתיים.

מבוך מוגבה פלוס ומבחני שדה פתוח בדיקות EPM ו- OF משתמשות בנטייה הטבעית של מכרסמים לחקור סביבות חדשות18,19. החקירה נשלטת על ידי קונפליקט גישה-הימנעות, שבו מכרסמים בוחרים בין חקר סביבה חדשה לבין הימנעות מסכנה אפשרית. בעלי חיים חוקרים מקומות לא ידועים בחיפוש אחר מחסה, קשר חברתי או ליקוט מזון. עם זאת, מקומות חדשים עשויים לכלול גורמי סיכון כגון טורפים או מתחרים. הן ה-OF Test והן ה-EPM מורכבים מתאים בטוחים ומסוכנים - הפריפריה והמרכז ב-OF Test וזרועו...

כתב יד זה מציג סדרה של מבחנים התנהגותיים הניתנים לשחזור כדי לאמת מודל עכבר של תסמונת אנג'למן.

This manuscript describes a battery of behavioral tests available to characterize Angelman syndrome (AS)-like phenotypes in an established murine model of ...

מטרתנו היא להבהיר את התפקידים הפיזיולוגיים של גנים באמצעות עכברים כמודל ניסויי. אנו מתמקדים גם בפיתוח מודלים עכבריים של מחלות ספציפיות שמדענים יכולים להשתמש בהם כדי לחקור סיבתיות למחלות ולפתח טיפולים יעילים. דוגמה לפעילות כזו היא מודל העכבר של תסמונת אנג'למן.ניתן לטעון כי הטכנולוגיה החדשה והמבטיחה ביותר בעלת הפוטנציאל היא שילוב בינה מלאכותית המבוססת על טכניקות למידה עמוקה במחקר בבעלי חיים. גישה זו יכולה לשמש לניטור ישיר של התנהגות בעלי החיים בכלוב הביתי ללא צורך שהנסיין יפריע לבעלי החיים. האתגר הגדול ביותר במחקרים התנהגותיים כיום הוא יכולת השחזור.לכן, אנו מציגים סוללה של בדיקות המאמתות את תסמונת אנג'למן של המודל באופן שאינו תלוי בגיל המודל או במין. אנו משתמשים במבחנים התנהגותיים מבוססים כדי לאמת את מודל AS שלנו. עם זאת, עם הגישה החדשנית לפיתוח המודל דומה מאוד למצב האנושי עם מחיקה גדולה.באמצעות טכנולוגיית CRISPR מחקנו את כל הגן UBE3A מהגנום של העכבר. בניגוד לדגמים אחרים שבהם המחיקה מוגבלת ל-3KB. אנחנו עובדים על פיתוח טיפול גנטי שיוכל לשחזר סימפטומים במודל עכבר.

behavioral-characterization-of-an-angelman-syndrome-mouse-model

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

Inchworming היא תנועת חפירת סינכרוני חוזרת מאוד מוצגת על ידי עכברי BTBR T + Itpr 3tf / J (BTBR) כאשר הניחו בכלוב בדיקות עם מצעי נסורת מספיקים. ההליך הוא שינוי של פרוטוקול האינטראקציה חברתית לנוער ומשמש כאן על מנת להעריך stereotypies המוטורי חוזר על עצמו רלוונטי להפרעת ספקטרום האוטיזם.

Inchworming: מוטורי סטריאוטיפי רומן בBTBR<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; TF</sup</em&gt; / J מודל עכבר של אוטיזם

כאן אנו מציגים פרוטוקול להשראת אנורקסיה מבוססת פעילות (ABA) בעכברים מתבגרים. ABA הוא מצב של היפראקטיביות המתעורר על ידי הטלת הגבלת מזון על מכרסמים עם גישה לגלגל ריצה. תופעה זו משמשת כמודל לחקר הנוירוביולוגיה הבסיסית של אנורקסיה נרבוזה.

באמצעות מודל אנורקסיה מכרסמים מבוסס פעילות לחקר הבסיס הנוירוביולוגי של אנורקסיה נרבוזה

עכברים שוכנים בנפרד עם גלגל ריצה בזמן נתון גישה מוגבלת לאוכל לפתח הפחתות צריכת מזון ולהגדיל את פעילות על גלגל ריצה. התופעה הניסיונית נקרא אנורקסיה מבוססי פעילות. פרדיגמה זו מספקת כלי ניסיוני לומד נוירוביולוגיה והתנהגויות שבבסיס היבטים של אנורקסיה נרבוזה.

הערכת מבוססי פעילות אנורקסיה בעכברים

ניתוח טביעת רגל הוא חלופה בעלות נמוכה לניתוח הילוך ההילוך הדיגיטלי עבור החוקרים הפרעות בתנועה של עכברים. בשל המהירות שלה, פשטות, ופוטנציאל האורך, הוא אידיאלי עבור פנוטיפים התנהגותיים של מודלים של העכבר.

בעלות נמוכה ניתוח הילוך עבור פנוטיפים התנהגותיים של מודלים של עכבר של מחלות נוירוסקולריות

הפרעת הספקטרום האוטיסטי (ASD) קשורה להתנהגות חברתית ותקשורתית לקויה ולהופעתה של התנהגות חזרתית. לצורך חקר הקשר בין גנים אוטסיים וליקויים התנהגותיים במודל דרוזופילה , מתוארות במאמר זה חמש פרדיגמות התנהגותיות להערכת ריווח חברתי, תוקפנות, חיזור, טיפוח והתנהגות הרגלה.

פרדיגמות להערכה התנהגותית במודל דרוזופילה של הפרעת הספקטרום האוטיסטי

מודלים של מכרסמים הם כלים רבי ערך לחקר התנהגויות ליבה הקשורות להפרעת הספקטרום האוטיסטי (ASD). במאמר זה, אנו מסבירים על שני מבחנים התנהגותיים למידול מאפייני הליבה של ASD בעכברים: טיפוח עצמי, המעריך התנהגות חוזרת, ומבחן אינטראקציה חברתית בן שלושה חדרים, המתעד ליקויים חברתיים.

אסטרטגיות להערכת התנהגויות דמויות אוטיסטיות בעכברים

אנו מדגימים את התועלת של התנהגות בניית קן בעכברי מעבדה כאינדיקטור לרווחה. ניקוד קן הוא טכניקה רגישה המשתנה על ידי טמפרטורה, מחלה ותוקפנות. הזמן להשתלב במבחן קן (TINT) הוא הערכה פשוטה בצד הכלוב שיכולה לזהות כאב לאחר הניתוח.

בניית קן כאינדיקטור לבריאות ורווחה בעכברי מעבדה

ניטור ממושך והמקיף של עכברים בסביבת כלוב-הבית מספק הבנה עמוקה יותר של התנהגות חריגה במודלים עכבריים של מחלות מוח. מאמר זה מתאר את ההתנהגות המשולבת התחנה (INBEST) כמרכיב המרכזי בניתוח התנהגות עכשווי.

ההתנהגות phenotyping של מודלי Murine מחלות עם ההתנהגות המשולבת התחנה (INBEST)

מודלים של עכברים הפכו פופולריים יותר ויותר במחקרים של מדעי המוח ההתנהגותיים.  ככל שהמודלים מתקדמים, חשוב לפתח מדדים התנהגותיים רגישים ספציפיים לעכבר.  פרוטוקול זה מתאר את משימת הגעה למטריצת הפסטה, שהיא משימה מוטורית מיומנת לשימוש במודלים של שבץ מוחי.

ימב שימוש מפצה והתנהגות הערכה של למידה מיומנות מוטורית בעקבות הסנסורית Cortex פגיעה במודל של עכברים של שבץ איסכמי

שליטה מוטורית וביצועי איזון ידועים להידרדר עם גיל. מאמר זה מציג מספר המבחנים סטנדרטיים פולשנית התנהגותיות עם התוספת של גירוי סיבובי פשוט לאתגר את שיווי המשקל במערכת ולהראות שינויים בביצועי איזון במודל עכברי של הזדקנות.

התנהגות הערכה של מערכת שיווי המשקל עכבר ההזדקנות

למד אפיון התנהגותי של מודל עכבר תסמונת אנג'למן באמצעות בדיקות נוירו-התנהגותיות שמאומתות בבינה מלאכותית. שיטה זו מאפשרת חקר מנגנוני מחלה ופיתוח טיפולים יעילים.

אפיון התנהגותי של מודל עכבר תסמונת אנג'למן

גלה סרטונים נוספים