Misure comportamentali e locomotore Utilizzo di un campo aperto Sistema di Monitoraggio Attività per le Malattie muscolo scheletrico
29 settembre 2014
Aprire i livelli di attività di campo sono utilizzati per valutare i livelli di attività locomotive e comportamentali. Questo protocollo fornisce un ben progettato, protocollo standardizzato da utilizzare in studi preclinici per le malattie neuromuscolari.
L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la locomozione e l'attività comportamentale dei topi in un ambiente di campo aperto. Il primo passo è acclimatare i topi alla camera in campo aperto per quattro giorni consecutivi. Dopo l'acclimatazione, l'attività comportamentale viene registrata utilizzando un software specializzato.
Ogni giorno, i dati vengono esportati e rivisti a scopo di controllo della qualità. Dopo il test, i dati vengono analizzati per più parametri comportamentali. In definitiva, l'attività in campo aperto viene utilizzata per mostrare le differenze tra gli animali di controllo e quelli da esperimento in modo non invasivo.
Il vantaggio di questo metodo non invasivo è che fornisce una valutazione complessiva della qualità generale della vita in modo longitudinale. Questo imita il test del cammino di sei minuti utilizzato come misura dell'esito clinico e fornisce informazioni sui potenziali effetti dei farmaci fuori bersaglio per ottenere i migliori risultati. Assicurati che tutti gli animali siano adeguatamente acclimatati e che i test vengano eseguiti ogni giorno alla stessa ora e che la temperatura e l'umidità siano controllate in una stanza tranquilla con un'illuminazione uniforme.
Per iniziare, porta i topi nella sala prove e lasciali acclimatare per circa 10 minuti. Lasciare la stanza durante questo periodo. Quindi, torna nella stanza e accendi le camere delle attività.
Anche se i dati non vengono raccolti in questo momento, ciò imiterà l'ambiente di test. La camera di attività utilizzata in questo protocollo contiene un divisore centrale che divide la camera in quadranti. Assicurarsi che il divisore sia correttamente allineato all'interno della camera.
Quindi, rimuovi delicatamente ogni topo dalla gabbia di casa e posizionalo immediatamente in un quadrante vuoto. Una volta caricati tutti gli animali, posiziona il coperchio sopra e lascia la stanza. Lasciare che gli animali si acclimatino alla camera di prova per 60 minuti dopo il periodo di acclimatazione.
Ritorna nella stanza e rimuovi il coperchio. Rimetti delicatamente ogni topo nella gabbia di casa. Pulisci accuratamente ogni camera con disinfettante e carta assorbente tra una sessione e l'altra.
Ripetere questi passaggi per quattro giorni consecutivi una settimana prima della raccolta iniziale dei dati. Fai attenzione ad assegnare casualmente gli animali a una nuova scatola ogni sessione per evitare l'assuefazione e tieni traccia delle assegnazioni delle scatole per tutta la durata dello studio. Per misurare l'attività in campo aperto, portare i topi nella sala prove per acclimatarsi per 10-30 minuti.
Lasciare la stanza durante questo periodo. Trascorso questo tempo, torna nella stanza e accendi le camere delle attività. Quindi, apri il software del computer di accompagnamento che registrerà il movimento dell'animale.
Impostare i parametri primari di raccolta dati nel software del computer per raccogliere blocchi di dati di sei, 10 minuti, quindi inserire la data, il nome del file e i numeri ID del mouse appropriati. Una volta impostati tutti i parametri, eseguire un controllo pre-raggio per verificare che tutti i raggi infrarossi funzionino correttamente. Se la camera non supera il controllo del pre-raggio, è molto probabile che sia dovuto a uno scarso allineamento del divisore centrale.
In questo caso, riallineare il divisore fino a quando i sensori non sono sbloccati e il sistema è pronto. Quando tutte le camere di prova sono pronte, rimuovere delicatamente il topo dalla sua gabbia di casa e posizionarlo nella camera di prova. Due animali possono essere collocati contemporaneamente nella camera di prova durante la raccolta dei dati.
Ad esempio, un animale può essere posizionato nel quadrante anteriore sinistro e uno nel quadrante posteriore destro. Posizionare il coperchio sopra le camere una volta caricati tutti gli animali, quindi avviare il programma per iniziare la raccolta dei dati. Il programma inizierà a registrare i livelli di attività in base ai parametri di raccolta dati impostati in precedenza.
Lasciare la sala di prova per tutta la durata del periodo di prova. Tornare alla stanza al termine della raccolta dei dati. Salva i dati e poi riporta ogni animale nella rispettiva gabbia di casa.
Pulisci tutte le unità con un disinfettante e tovaglioli di carta prima di testare un altro gruppo di animali. Dopo il test, esporta i dati in un foglio di calcolo. Il software del computer calcola più parametri durante il periodo di raccolta dei dati.
Per ogni mouse, esaminare tutti i dati a scopo di controllo della qualità. Ripeti questi passaggi per quattro giorni consecutivi. Fai attenzione ad assegnare in modo casuale gli animali a una nuova scatola ogni sessione e tieni traccia delle assegnazioni delle scatole per tutta la durata dello studio.
Infine, calcola l'attività orizzontale media. Attività verticale, distanza totale percorsa, tempo totale di movimento e tempo totale di riposo dai quattro giorni di raccolta dati. Questi risultati mostrano livelli di attività tipici in campo aperto di maschi e femmine ddy due laminato J alfa due distrofia muscolare congenita deficiente, topi e topi di controllo nel tempo, l'attività orizzontale era più alta nei topi di controllo così come l'attività verticale e la distanza totale percorsa.
I topi DY due J hanno anche mostrato una completa perdita di attività verticale entro le 19 settimane di età, che riflette la loro paralisi degli arti posteriori e, a sua volta, l'incapacità di riprodursi a sei settimane di età durante la fase necrotica di picco. Nel modello animale di distrofia muscolare di Duchenne, i topi MDX mostrano livelli più bassi di attività orizzontale, attività verticale e distanza totale percorsa. Sono state dimostrate anche differenze nell'attività in campo aperto tra topi di ceppi diversi.
I topi BL 10 avevano un'attività orizzontale, un'attività verticale e una distanza totale percorsa più elevate rispetto ai topi L sei. Poiché l'attività comportamentale è soggetta a grandi variazioni, l'attività in campo aperto potrebbe non essere una misura dell'endpoint primario adatta. Tuttavia, può essere una misura di esito secondario molto preziosa negli studi preclinici se condotta con ulteriori saggi istologici e molecolari funzionali.
Panoramica
Questo articolo descrive un protocollo standardizzato per la misurazione dell'attività locomotoria e comportamentale nei topi mediante il sistema di monitoraggio dell'attività nel campo aperto. Il metodo è particolarmente utile per valutare il deficit locomotorio in modelli animali di malattie neuromuscolari e per analizzare l'efficacia di interventi terapeutici. Il protocollo pone l'accento sulle procedure di ambientamento, raccolta dei dati e analisi, al fine di garantire risultati affidabili e riproducibili.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze comportamentali
- Ricerca preclinica sulle malattie neuromuscolari
- Caratterizzazione fenotipica di modelli animali
Sfondo
- Il monitoraggio dell'attività nel campo aperto valuta l'attività locomotoria e comportamentale generale nei topi.
- Fornisce una misura non invasiva della qualità complessiva della vita e del deficit funzionale.
- Questo metodo integra altre valutazioni come la forza di presa e rispecchia test clinici come il test del cammino dei sei minuti.
- I risultati possono essere influenzati dalla ceppa animale, dall'età, dal sesso, dal ritmo circadiano e da fattori ambientali.
Scopo dello studio
- Fornire un protocollo standardizzato per la misurazione dell'attività nel campo aperto nei test preclinici.
- Discutere le considerazioni chiave, l'analisi dei dati e l'interpretazione dei risultati del test del campo aperto.
- Evidenziare punti di forza, limitazioni e raccomandazioni per una progettazione ottimale dello studio.
Metodi Utilizzati
- Adattamento dei topi alla camera del campo aperto per quattro giorni consecutivi.
- Registrazione dell'attività comportamentale mediante software specializzato e camere dotate di raggi infrarossi.
- Assegnazione casuale degli animali a diverse camere per evitare abituazione.
- Raccolta dei dati in sei blocchi di 10 minuti ciascuno, seguita da esportazione e revisione del controllo qualità.
- Calcolo di parametri come attività orizzontale, attività verticale, distanza totale percorsa, tempo di movimento e tempo di riposo.
Risultati principali
- I topi di controllo hanno mostrato un'attività orizzontale e verticale maggiore e una distanza totale percorsa più elevata rispetto ai modelli di malattie neuromuscolari.
- I topi DY2J hanno mostrato una perdita completa dell'attività verticale entro le 19 settimane, indicativa di paralisi degli arti posteriori.
- I topi MDX (modello di distrofia muscolare di Duchenne) hanno dimostrato livelli di attività ridotti rispetto ai controlli.
- Sono state osservate differenze significative dipendenti dal ceppo nell'attività nel campo aperto (ad esempio, topi BL10 vs. L6).
Conclusioni
- Il monitoraggio dell'attività in campo aperto è una misura secondaria di valore negli studi preclinici neuromuscolari.
- È sensibile sia alla progressione della malattia sia agli effetti degli interventi terapeutici.
- A causa della variabilità, dovrebbe essere utilizzato insieme ad altri saggi funzionali, istologici e molecolari per una valutazione completa.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Il monitoraggio dell'attività in campo aperto fornisce un metodo standardizzato e non invasivo per quantificare i deficit motori e comportamentali nei modelli preclinici di malattie neuromuscolari. Questo approccio consente una valutazione oggettiva dell'efficacia terapeutica e degli effetti fuori bersaglio, sostenendo la continuità traslazionale tra studi sugli animali e endpoint clinici. L'inclusione come misura secondaria dell'esito migliora la fiducia predittiva e orienta le decisioni di portafoglio corrette rispetto al rischio nella fase iniziale della scoperta di farmaci.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Consente la valutazione funzionale di fenotipi rilevanti per la malattia in modelli genetici e farmacologici.
- Supporta la riduzione del rischio biologico quantificando l'impairment locomotorio e i cambiamenti comportamentali.
- Facilita la valutazione comparativa di bersagli candidati attraverso metriche comportamentali standardizzate.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara modelli animali validati per studi successivi di efficacia e sicurezza.
- Fornisce risultati quantitativi riproducibili, come la distanza totale percorsa e i modelli di attività.
- Consente la standardizzazione dei saggi e la confrontabilità tra studi per la valutazione dei composti.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea endpoint comportamentali preclinici a misure cliniche come il test del cammino dei sei minuti.
- Garantisce continuità dalla fase di scoperta alla validazione preclinica, monitorando la progressione della malattia e la risposta terapeutica.
- Permette l'integrazione con saggi istologici e molecolari per una valutazione traslazionale completa.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il monitoraggio dell'attività nel campo aperto si inserisce nel continuum dalla scoperta precoce alla validazione preclinica, fungendo da ponte tra fenotipizzazione funzionale e sviluppo di biomarcatori traslazionali.
- Biologia della scoperta: Quantifica fenotipi comportamentali e locomotori per testare ipotesi terapeutiche e chiarire i meccanismi delle malattie.
- Screening: Offre letture comportamentali quantitative e riproducibili per valutare gli effetti degli interventi.
- Analisi: Fornisce dati multiparametrici (ad esempio, attività orizzontale/verticale, tempo di movimento/riposo) per confronti statistici solidi.
- Ricerca traslazionale: Riflette le misure di esito clinico, migliorando il valore predittivo per gli studi sull'uomo.
- Riutilizzo aziendale: Un'OPS standardizzata consente un'ampia applicazione attraverso modelli di malattie neuromuscolari e programmi terapeutici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella validazione delle target.
- Valore operativo: Favorisce la riproducibilità, la standardizzazione e la scalabilità nel fenotipaggio comportamentale.
- Valore strategico: Guida le decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo e ottimizza l'allocazione delle risorse fornendo segnali precoci di efficacia.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e la progressione dei candidati terapeutici con un approccio calibrato sul rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in neuroscienze comportamentali e gestione di modelli animali.
- Necessita di camere specializzate per il monitoraggio dell'attività, software e controlli ambientali dedicati.
- Richiede una rigorosa standardizzazione interdisciplinare dei protocolli e dell'analisi dei dati.
- Deve tenere conto di variabili come ceppo, età, sesso e fattori ambientali per garantire l'integrità dei dati.
- È più efficace come misura secondaria di esito, in combinazione con saggi funzionali, istologici e molecolari.
