Studiare il comportamento simile all'emicrania usando l'avversione alla luce nei topi
11 agosto 2021
I roditori non sono in grado di segnalare sintomi di emicrania. Qui, descriviamo un paradigma di test gestibile (test luce / buio e campo aperto) per misurare l'avversione alla luce, uno dei sintomi più comuni e fastidiosi nei pazienti con emicrania.
Questo metodo fornisce un surrogato comportamentale preclinico per la fotofobia, che è una lamentela principale dei pazienti con emicrania. Il vantaggio principale di questa tecnica è che il rilevamento è automatico, quindi molto conveniente. Inoltre, l'avversione alla luce e l'ansia possono essere distinte conducendo questi test.
Il primo giorno, accendere l'apparato di analisi chiaro/scuro. Impostare l'intensità della luce su 27.000 lux. Mettere l'inserto scuro nella camera chiara / scura.
Aprire il software di tracciamento e impostare un nuovo protocollo. Nella nuova impostazione del protocollo, impostare la durata su 30 minuti. Nella nuova impostazione di analisi, impostare i raccoglitori di dati per durata su 300 secondi.
Nell'impostazione Nuova zona, scegliere zone predefinite. Sceglietene due, quindi orizzontale. Controllare se la camera è divisa in due zone di uguali dimensioni orizzontalmente per la registrazione.
Prima del test, abituare i topi alla sala di test per un'ora, mantenendo la luce della stanza accesa in modo da non disturbare il ritmo circadiano dei topi. Assicurarsi che tutte le apparecchiature per il test chiaro/scuro siano accese consentendo ai topi di acclimatarsi completamente all'ambiente della sala prove. Selezionare acquisisci dati, inserire gli ID del mouse e avviare il protocollo.
Tirare il cassetto all'esterno del cubicolo di attenuazione del suono per accedere alla camera chiara/scura e all'inserto scuro. Posizionare delicatamente un mouse nella zona luminosa della camera e spingere il cassetto all'interno del cubicolo. Assicurarsi che il software rilevi immediatamente il mouse e inizi a registrare l'attività.
Attendi che la registrazione si interrompa automaticamente dopo 30 minuti. Riporta il mouse nella sua gabbia di casa. Pulire la camera e l'inserto scuro utilizzando salviette monouso germicide con odore di alcol per sradicare eventuali segnali olfattivi lasciati dal topo precedente.
Il quarto giorno, ripeti tutti i passaggi eseguiti il primo giorno. Il settimo giorno, ripetere i passaggi eseguiti il primo giorno, ma solo fino all'assuefazione dei topi. Dopo l'assuefazione, somministrare ai topi CGRP intraperitoneale.
Quindi riporta i topi nelle loro gabbie di casa. Dopo 30 minuti, riprendere il protocollo ed eseguire il mouse nella camera chiaro/scuro come accennato in precedenza. Pulire la camera e l'inserto scuro come descritto in precedenza.
Il giorno 10, ripeti tutti i passaggi eseguiti il primo giorno. Accendere l'apparecchio e impostare l'intensità della luce su 27.000 lux. Aprire il software di tracciamento e impostare un nuovo protocollo come dimostrato in precedenza.
Nelle nuove impostazioni della zona, scegline una seguita da centro. Impostare la periferia come 3,97 centimetri e il centro come 19,05 per 19,05 centimetri. Abituare i topi alla sala prove come dimostrato in precedenza.
Somministrare i topi con CGRP intraperitoneale. Riporta i topi alle loro gabbie di casa. Dopo 30 minuti, avviare il protocollo.
Tirare il cassetto estraibile all'esterno del cubicolo di attenuazione del suono e posizionare delicatamente un mouse al centro della camera a campo aperto. Spingere il cassetto all'interno del cubicolo. Tieni traccia del comportamento del mouse per 30 minuti, quindi riporta i topi nelle loro gabbie di casa.
Pulire l'apparecchio come dimostrato in precedenza. I risultati hanno rivelato che l'iniezione intraperitoneale di CGRP ha ridotto significativamente la durata del tempo trascorso nella zona di luce nel test luce / buio nei topi 6J neri CD1 e C57, ma non ha influenzato il tempo trascorso dai topi al centro nel test in campo aperto nei topi CD1 e C57 black 6J. Il trattamento con CGRP ha anche aumentato la quantità di tempo in cui i topi hanno riposato nella zona scura, ma non nella zona chiara in entrambi i topi 6J neri CD1 e C57.
La stimolazione ottica dei neuroni nei nuclei talamici posteriori, ha portato ad una corrispondente diminuzione della durata dei topi trascorsi nella zona di luce nel saggio luce/buio nei topi iniettati di channelrhodopsin-2 rispetto ai topi iniettati con virus di controllo. Un aumento del tempo di riposo nella zona scura ma non nella zona chiara è stato osservato anche nel caso dei topi iniettati con channelrhodopsin-2, rispetto ai topi iniettati dal virus di controllo. È importante ricordare che quando si mette il mouse nella camera chiara / scura, il mouse deve essere maneggiato delicatamente per evitare il maggior stress possibile.
Questa tecnica aprirà la strada per esplorare i meccanismi alla base dell'emicrania e di altri disturbi correlati alla fotofobia e testare l'efficacia preclinica per potenziali terapie.
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Panoramica
Questo studio presenta un paradigma di test gestibile per valutare l'avversione alla luce nei roditori, un sintomo comune delle emicranie. Il metodo distingue tra avversione alla luce e ansia, fornendo un surrogato comportamentale preclinico per la fotofobia.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Saggi comportamentali
- Modelli preclinici
Sfondo
- I roditori non possono riferire direttamente i sintomi dell'emicrania.
- La fotofobia è una lamentela significativa tra i pazienti emicranici.
- I metodi esistenti per la valutazione dell'avversione alla luce sono limitati.
- Questo studio mira a migliorare la valutazione dell'avversione alla luce nei modelli animali.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo affidabile per misurare l'avversione alla luce nei roditori.
- Differenziare tra avversione alla luce e ansia nei test comportamentali.
- Fornire una tecnica di rilevamento pratica e automatica.
Metodi Utilizzati
- Apparato per il test chiaro/scuro impostato a 27.000 lux.
- Inserto scuro utilizzato nella camera chiaro/scuro.
- Test del campo aperto eseguiti in parallelo ai test chiaro/scuro.
- Osservazioni comportamentali registrate automaticamente.
Risultati principali
- Il metodo misura efficacemente l'avversione alla luce nei roditori.
- L'avversione alla luce può essere distinta dalle risposte di ansia.
- Il rilevamento automatico semplifica il processo di valutazione.
- I risultati sono in linea con i sintomi comuni dell'emicrania riportati dai pazienti.
Conclusioni
- Questo studio fornisce un approccio innovativo allo studio dei sintomi dell'emicrania in modelli preclinici.
- La tecnica può migliorare la comprensione della fotofobia nelle emicranie.
- La ricerca futura potrà basarsi su questo metodo per esplorare i meccanismi dell'emicrania.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo metodo fornisce un surrogato comportamentale preclinico per la fotofobia, un sintomo chiave dell'emicrania, consentendo la validazione del bersaglio nello sviluppo di terapie per l'emicrania. Distinguendo l'avversione alla luce dall'ansia, migliora la riduzione dei rischi meccanicistici e la fiducia predittiva nelle fasi iniziali della scoperta. L'approccio favorisce una continuità traslazionale dall'interazione con il bersaglio allo screening fenotipico in sistemi rilevanti per l'emicrania.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi dei percorsi mediati dal CGRP come ipotesi terapeutica nei modelli di emicrania.
- Valore operativo: Fornisce un'uscita quantificabile e automatizzata per valutare il legame al bersaglio di composti rilevanti per l'emicrania.
- Valore predittivo: Supporta la selezione del portafoglio differenziando gli effetti veri di fotofobia da confondenti di ansia aspecifici.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Fornisce metriche comportamentali standardizzate e riproducibili per lo screening di composti in indicazioni correlate alla fotofobia.
- Valore operativo: Permette la compatibilità con schermate ad alto rendimento grazie al tracciamento automatizzato e a intervalli temporali definiti (intervalli di 300 secondi).
- Prontezza del saggio: Supporta la scalabilità delle campagne di screening mediante abituazione pre-esposizione e intensità luminosa regolabile (55–27.000 lux).
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore traslazionale: Si allinea agli endpoint clinici della fotofobia, consentendo una traduzione inversa dal comportamento nei roditori alla sintomatologia umana dell'emicrania.
- Continuità preclinica: Supporta decisioni di avanzamento aggiustate per il rischio confermando effetti mirati indipendenti dalla modulazione dell'ansia.
- De-risking meccanicistico: Convalida i nuclei talamici posteriori come nodo farmacologicamente trattabile nei percorsi della fotofobia mediante stimolazione optogenetica.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla validazione del bersaglio all'identificazione del capostipite, fino ai test di efficacia preclinica in modelli pertinenti all'emicrania.
- Biologia della Scoperta: Verifica ipotesi terapeutiche relative alla segnalazione del CGRP e alla modulazione dei circuiti neurali nei percorsi coinvolti nella fotofobia.
- Screening: Fornisce dati quantitativi automatizzati sulle preferenze luce/buio, consentendo una valutazione affidabile dei composti in diverse linee genetiche.
- Analisi: Genera parametri come il tempo trascorso nella luce rispetto al tempo nel buio e indicatori del comportamento di riposo, per l’analisi comparativa tra condizioni diverse.
- Ricerca Translazionale: Collega le risposte alla fotofobia nei roditori ai sintomi clinici dell’emicrania, supportando decisioni di sviluppo terapeutico basate su biomarcatori.
- Riutilizzo Aziendale: Stabilisce una piattaforma di screening sulla fotofobia riutilizzabile in programmi dedicati a emicrania, cefalea post-traumatica e disturbi sensoriali.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia nella validazione dell'obiettivo isolando le risposte specifiche alla fotofobia dai comportamenti legati all'ansia.
- Valore operativo: Garantisce la riproducibilità del saggio attraverso un'abituazione standardizzata, controlli dell'illuminazione e acquisizione automatica dei dati.
- Valore strategico: Riduce i tassi di falsi positivi nello screening delle emicranie, migliorando l'efficienza del capitale nell'identificazione dei composti promettenti.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione dei composti aggiustata per il rischio, basata su effetti distinguibili sull'avversione alla luce rispetto all'ansia.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specialistiche in neuroscienze comportamentali dei roditori e nell'interpretazione dei test di fotofobia.
- Richiede l'uso di un apparato luce/buio e di un campo aperto dotato di luminanza regolabile e software di tracciamento.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i protocolli di abituazione e le impostazioni dell'intensità luminosa.
- Comporta considerazioni di adattamento nella trasposizione tra ceppi murini diversi (ad esempio, CD1 rispetto a C57BL/6J) o modelli di malattia.
- Limitato alla misurazione dell'avversione alla luce come parametro surrogato; non coglie altri sintomi dell'emicrania come l'allodinia o la depressione corticale progressiva.
