における機能のパフォーマンスを評価する MDXマウスモデル
March 27th, 2014
神経筋疾患のための臨床試験における主要評価項目は、通常、筋肉の機能を向上させることができる。従って、マウスモデルにおいて、臨床的にあらかじめ筋性能に対する潜在的な治療化合物の効果を評価することは非常に重要である。ここでは、この問題に対処するためのいくつかの機能テストを記述します。
これらの手順の全体的な目標は、いくつかの有害ではない機能テストによって筋肉の機能を決定することです。握力テスト、バランス調整テスト、四肢吊り下げテストで四肢の筋力を評価でき、四肢の筋力は握力テストで評価できます。ローターロッドは、バランス、調整、および状態を評価するためにも使用されます。
トレッドミルでの強制走行は、疾患の進行を悪化させるため、またはマウスを消耗させるための機能テストの前に使用することができます。これらの機能試験は、遺伝学の役割と、潜在的な治療用化合物が筋肉のパフォーマンスに及ぼす影響を確実に評価するために使用できます。示される最初のテストは、四肢グリップ強度テストです。
力変換器の設定が引っ張るためのピークテンションモードになっていることを確認し、ユニットが各録音の開始時にメーターをリセットするときにグラムを使用します。各マウスを3回連続して引っ張ります。マウスの尾をつかみ、グリッドに向かって水平に動かします。
マウスが両方の4本の足でグリッドをしっかりとつかんでいることを確認し、引っ張ってつかむのをやめます。グリッドに加えられる最大力はトランスデューサーのディスプレイに表示され、手動または自動で記録できます。マウスがポール中に1つの4つのPAまたは後肢のみを使用するか、ポールに対して明らかに抵抗を示さなかったトライアルを拒否します。
マウスを3回引っ張った後、ケージに戻して少なくとも1分間休ませます。次に、マウスに4つの一連のポーリングを実行させ、それぞれに短い休息時間を設けます。このように、マウスは合計15回引っ張ります。
両肢吊り下げ試験用の装置は、厚さ2ミリメートルの金属製のハンガーをテープで棚にしっかりと固定したものです。格納庫を寝具の層の37センチメートル上に維持し、尾を介してマウスを保持します。ワイヤーの近くに持っていきます。
マウスに2本の4本の足だけでワイヤーをつかませ、マウスがワイヤーに2本の4本の足だけをぶら下げるように後肢を下げます。マウスを離したらすぐにタイマーを開始します。放された後、強いネズミは4本の手足すべてと尻尾でワイヤーを捕まえようとしますが、これは許可されています。
マウスがワイヤーでバランスを取ったり、故意にワイヤーから飛び降りたりするなどの不適切な動作を示した場合は、タイマーを停止せずにすぐにワイヤー上のマウスを交換してください。マウスが600秒間ぶら下がることができるようになったら、ワイヤーからマウスを取り外してケージに戻します。マウスがワイヤーから落ちたら、タイマーを停止し、吊り下げ時間を直接記録します。
これらのマウスを最大 2 回再テストします。4本足の吊り下げ試験では、ラットケージの蓋を柔らかい寝具の25センチメートル上に設置して、マウスが落下したときに自分自身を傷つけるのを防ぐだけでなく、マウスが意図的にグリッドから飛び降りるのを防ぎます。次に、マウスをグリッドに置き、4本の足でグリッドをつかむようにします。
次に、グリッドを反転してマウスがハングするようにし、すぐにタイマーを開始します。マウスが600秒間ハングアップできる場合は、マウスを直接ケージに戻します。600秒前にグリッドから外れたマウスを、ローターロッドで最大2回再テストします。
テスト、初期速度を5RPMに設定します。次に、チューブがゆっくりと回転するように、最大5匹のマウスをチューブに置きます。すべてのマウスを配置したら、チューブの速度を15秒間で5RPMから45RPMに上げます。
その後、残りの実行では45RPMのままにします。テスト全体を通して、実行を引き続き監視します。実行時間はソフトウェアによって連続的に記録され、マウスがチューブから落ちると自動的に停止します。
これにより、チューブの下に配置されたタイムバーがアクティブになります。回転チューブを止めずに走りながら向きを変えるマウスを再配置します。500 秒間実行できるマウスのテスト セッションを終了し、これらのマウスをケージに戻します。
早く落ちるネズミを与えます。さらに最大2回の試行で、実行時間を改善できます。トレッドミル運動テストでは、マウスを水平トレッドミルに置きます。
毎分12メートルの走行速度でトレッドミルを始動します。最初のセッションでは、マウスがベルトの端に近づいたときにマウスをそっと押して走るように促します。マウスを30分間走らせた後、すぐに両肢吊り下げテストでマウスをテストするか、ケージに戻します。
9週齢の雌MDXマウスの4肢握力は、ここに示すように野生型マウスと比較して損なわれていました。しかし、平均疲労は10%未満であり、週1回実施された2肢吊り下げテストでは、緊張間で変動しませんでした。雄のMDXマウスと野生型マウスは、どちらもテストの最初の数週間で学習曲線を示しました。
しかし、MDXマウスの性能は、野生型マウスと比較して、すべての時点で劣っていました。最大許容ハング時間 600 秒は点線で示されています。4。四肢の吊り下げ性能は、雄のMDXマウスと野生型マウスで週1回評価されました。
時間の経過とともに、MDXマウスは野生型マウスよりも短い時間ハングしました。ローターロッドの走行時間は、トレッドミルで30分間走った直後の若い雄のMDXマウスと野生型マウスの間で差がありませんでした。雌マウスは2肢吊り下げ試験で試験されましたが、すべての野生型マウスは最大許容時間まで吊り下げられたままでした。
すべてのMDXマウスは、以前にワイヤーから落ちました。膜損傷の存在は、膜の裂傷を通じて筋繊維から漏れる血清クレアチンキナーゼレベルを評価することによって決定されました。クレアチンキナーゼレベルは、運動前に野生型マウスと比較してMDXマウスで上昇し、トレッドミル運動ではMDXマウスでレベルが上昇しましたが、野生型マウスでは低いままです。
MDXマウスの筋肉は、トレッドミルでの運動に非常に弱いです。16週齢の非運動および運動したトレッドミルの大腿四頭筋のこれらのhおよびe染色を数週間実行した後、疾患の病理が広範囲に悪化します。MDXマウスは、広範囲の線維症および壊死が、同じランニングプロトコルを受けた野生型マウスの筋肉が影響を受けなかったことを示しています。
遺伝的背景の違いは機能的パフォーマンスに影響を与え、2つの手足のぶら下がりテストのパフォーマンスは、MDXマウスの2つの系統間で有意に異なりました。4本の手足をぶら下げるテストの結果は、混合背景でわずかに高かった。MDXマウス。
ローターロッドの稼働時間も、ひずみ間でわずかに異なりました。この手順を試みる際には、対応する遺伝的背景を持つ年齢と性別が一致したマウスの十分な検出力を持つグループを常に使用することを覚えておくことが重要です。また、実験条件はできるだけ標準化してください。
たとえば、同じ時刻と同じ曜日、同じ部屋、同じ実験者を使用します。
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概要
この記事では、神経筋疾患のマウスモデルにおける筋機能性の評価の重要性について論じています。筋機能と治療化合物の効果を評価するための、いくつかの無害な機能テストが説明されています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経筋疾患
- 筋機能性の評価
- マウスモデルにおける前臨床試験
背景
- 改善された筋機能は、神経筋疾患の臨床試験における主要な結果です。
- 前臨床評価は、潜在的な治療法を評価するために重要です。
- 機能テストは、筋機能への洞察を提供できます。
- マウスモデルは、これらの評価に一般的に使用されています。
研究の目的
- 様々なテストを用いて筋機能性を決定すること。
- 遺伝学と治療化合物が筋機能に与える影響を評価すること。
- 筋力と協調性を評価するための信頼できる方法を確立すること。
使用した方法
- 四肢の強度を評価するための握力テスト。
- 筋状態の評価のための二肢および四肢吊り上げテスト。
- バランスと協調性を評価するための回転棒テスト。
- 疾患の進行と筋機能を評価するための強制トレッドミル走行。
主要な結果
- 機能テストは筋機能を信頼して評価します。
- 握力テストは主要な評価ツールとして強調されています。
- テストは治療介入の効果を示すことができます。
- これらの方法は様々な遺伝的背景を評価するために適応できます。
結論
- 機能テストは治療法の前臨床評価に不可欠です。
- これらの評価は将来の臨床試験を導くことができます。
- マウスモデルは神経筋疾患に関する貴重な洞察を提供します。
よくある質問
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.
