モリス水迷路試験：マウス系統およびテスト環境の最適化
June 22nd, 2015
この原稿は、一般的に使用されるアルツハイマー病のマウスモデルで使用するためのモリス水迷路(MWM)プロトコルについて説明しています。MWMは、トランスジェニックマウスモデルに広く使用されています。マウスモデルの背景ひずみに敏感な手順の実装は、グループの違いを検出するために不可欠です。
この手順の目標は、1 2 9 6 FBBバックグラウンド株で使用するために調整されたMorris Water迷路プロトコルを使用して、アルツハイマー病のマウスモデルにおける認知障害を特定することです。これは、まずマウスをストレスによるパフォーマンスの低下を軽減するタスクに順応させることによって達成されます。2番目のステップは、プラットフォームを喫水線から1インチ上に上げるビジュアルプラットフォームタスクを使用して、視覚的および運動機能を評価することです。
次に、プラットフォームを水面下5mmに沈める隠れプラットフォームの試験を行います。最後のステップは、プラットフォームを取り外したプローブ試行を使用して、空間参照メモリを評価し、使用される検索戦略のタイプを決定することです。最終的に、このカスタマイズされた水MA手順により、一般的に使用されるアルツハイマー病のマウスモデルにおける空間学習と記憶の評価が可能になります。
一般に、この方法に不慣れな個人は、マウス系統の背景系統やマウスが試験される環境に基づいて使用されるトレーニング試行やプローブの数など、試験手順を最適化する必要があるため、苦労します。手順のこの部分は、マウスがプルエントリーと取り外しに順応します。まず、箱を快適な高さまで持ち上げるように置き、摂氏21度、約1センチメートルの高さで2リットルの水を入れます。
マウスを試験室に持ち込んだ後、被験者をケージから取り出し、被験者の識別を確認し、その後、尾部に無毒の油性マーカーで印を付けて、手順を経ていないマウスと区別します。マウスをトランスファービーカーに約5秒間置きます。次に、マウスをビーカーからプールにそっと注ぎ、マウスをプールに20秒間
入れます。時間が経過したら、マウスを傾けずにマウスの前にスコップをそっと置きます。マウスがスクープに入って探索するのを許可する 必要に応じて、ゆっくりと持ち上げながらスコップをマウスの下にそっとスライドさせて、マウスがスコップに乗るように促します。スコップでネズミを怖がらせないように注意してください。
ケージ内の各マウスについて、1日1回、10日間、これらの手順を繰り返します。各動物の後、ケージ間の移動ビーカーであるネットを使用して、プールから糞便ボリと寝具を拾います。テストの1日目、2日目、3日目に、毎日6回の試行を行い、各試行の間に約10分間、目に見えるトレーニングを実施します。
まず、マウスパフォーマンス追跡ソフトウェアをセットアップし、プロトコルのテキスト部分の指示に従ってランシートを作成します。ソフトウェアを構成したら、最初にカーテンを吊るして部屋をセットアップし、空間の手がかりが不明瞭になるようにします。次に、21°Cの水道水を入れて浴槽を設置します。
温度計を使用して、水温がこの温度の1度以内に保たれるようにします。テスト全体を通して。高さ13センチメートルに達し、4.5 x 4.5センチメートルの旗が取り付けられ、太字のS字型の文字がエンボス加工されたプラットフォームを、水面から約1インチ上昇するように浴槽の最初の所定の位置に配置します。
次に、ケージから最初のマウスを取ります。被験者の識別を確認し、正しい色の油性マーカーを使用して尾部に印を付け、転写ビーカーに入れます。マウスをそっと浴槽に置きます。
タイマーを開始し、追跡ソフトウェアが動物を追跡していることを確認します。マウスがプラットフォームを見つけるのに最大2分かかります。マウスがプラットフォームを見つけたら、マウスをプラットフォーム上で20秒間待ちます。
動物が2分以内にプラットフォームを見つけられなかった場合は、マウスをすくい取り、プラットフォームに20秒間置きます。プラットフォームで20秒後、順応トレーニングで行ったようにマウスをプラットフォームから取り外し、ペーパータオルで裏打ちされた加熱ケージに入れ、加熱パッドとヒートランプで摂氏約31度に30秒間温めます。次に、マウスを加熱パッドのみで保持ケージに移し、試行間で回復するためのヒートランプはありません。
ネットで破片の浴槽を掃除した後、グループ内のマウスごとにこれらの手順を繰り返します。各マウスが完成したら、第1の試行として、プラットホームを第2の所定の位置に移動する。カーテンを吊るした後、4日目から10日目まで隠れたプラットフォームトレーニングを行います。
前回と同様に、キューを戦略的にカーテンに配置します。キューが大きく、視認性を高めるために対照的な色が含まれていることを確認し、浴槽内からマウスから見える距離と高さに設定されていることを確認します。プロトコルの書かれた部分の指示に従ってソフトウェアを設定します。
次に、最初に浴槽に水を入れて、プラットフォームが水面から約5ミリメートル下になるように設置します。プラットフォームを所定の場所に置きます。プラットフォームの場所は、すべての日と試用期間でほぼテストされるため、同じままです。
動物が非空間的、非海馬的な運動戦略を発達させないように、開始位置を変える It.It ことが不可欠です。迷路を解くには、無毒の白い温帯塗料を使用して水を不透明にします。これは、水泳中にプラットフォームの上部が動物の目の高さから見えないようにするために行います。
前にマウスを特定してマークした後、マウスを迷路にそっと注ぎ、耳鼻咽喉科が壁に面するようにします。各マウスは、独自の試用版のために同じ開始位置に配置されます。マウスを最初に離したら、タイマーを開始し、マウスがテスターが見えにくい場所に立ちます。
動物がプラットフォームに到着したら、15秒間プラットフォームに留まって、部屋の中での空間位置を向きます。マウスが60秒以内にプラットフォームを見つけない場合は、マウスをそっとすくい取り、プラットフォームに置きます。プラットフォームで15秒後、マウスを迷路から取り外し、加熱されたケージに戻します。
以前に迷路のような破片を掃除した後、グループ内の残りのマウスに対してこれらの手順を繰り返します。したがって、テストの 4 日目から 9 日目までは、1 日あたり 4 回の隠れプラットフォーム トレーニングの試行を行い、各試行の間に約 20 分を挟みます。6 日目、7 日目、8 日目のプラットフォーム トレーニングの前にプローブ試験を実施し、最終的なプローブ試験を実施します。
10日目には、迷路にプラットフォームがないという点を除いて、隠れたプラットフォームのトレーニングと同様の方法でプローブトライアルを実施します。所定のリリースポイントからマウスを離し、マウスが迷路内で60秒間泳ぐのを許す 10日目のプローブ試行に続いて、プローブ試行中に行われる追加の試行はありません。動物追跡ソフトウェアを使用して、動物の経路の長さ、動物が迷路の各象限で費やした時間の割合、および動物が以前にプラットフォーム化されたエリアを泳いだ回数を追跡します。
[実験リスト]タブを開き、[データ解析]タブと[水の迷路]タブから測定値を取得し、Excelスプレッドシートに直接エクスポートします。次に、プロトコルの書かれた部分の指示に従ってデータを分析します。
ヒトP 3 0 1LTL遺伝子を含む41匹のTP3 0 1Lマウスおよび46人の対照を、このプロトコルを用いて約6.5ヶ月齢で試験した。これは、トランスジェニックにおけるTau P 3 0 1 Lの発現の3か月に相当します。各グループには、ほぼ同数のオスとメスのパス長が含まれていました。
インビジブル・プラットフォーム・トレーニングは、対照群とTP 3 0 1 Lマウスの間で差はなかった。この差の欠如は、対照群とタウP 3 0 1 LMは視覚能力または自発運動能力に差がなく、したがって、隠れた試行試験におけるパフォーマンスの欠陥は記憶障害に起因する可能性があることを示しています。しかし、隠れプラットフォームの学習では、TP 3 0 1 LM はすべての学習ブロックで大幅に長い経路長を示しました。
最後に、4回のプローブ試験でコントロールが改善されました。一方、Tau P 3 0 1 Lマウスは制御しなかったマウスは、空間戦略を使用してタスクを解決でき、プラットフォームをターゲットゾーンにローカライズすることをよりよく学習しました。この手順を他のマウス系統と併用する場合は、コントロールの学習率を評価し、必要な打撃トレーニング試行の数を特定し、最初のプローブ試行をいつ挿入するかを決定することが重要です。
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概要
この原稿は、アルツハイマー病の一般的なマウスモデルで使用するためのモリス水迷路（MWM）プロトコルについて説明しています。MWMは、認知機能障害を評価するためにトランスジェニックマウスモデルで広く使用されています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 行動評価
- アルツハイマー病研究
背景
- モリス水迷路は、空間学習と記憶を評価するための広く受け入れられた方法です。
- マウスモデル、特にトランスジェニック系統は、アルツハイマー病の研究に不可欠です。
- 背景系統の感度は、認知の違いを検出するために重要です。
- ストレスはパフォーマンスに影響を与える可能性があるため、順応手順が必要です。
研究目的
- アルツハイマー病のマウスモデルにおける認知機能障害を特定すること。
- 1296 FBB背景系統のためのカスタマイズされたMWMプロトコルを実装すること。
- 特定のタスク設計を通じて視覚および運動機能を評価すること。
使用した方法
- ストレス誘発性のパフォーマンス低下を減らすためのマウスの順応。
- 視覚および運動機能を評価するための視覚プラットフォームタスク。
- 空間学習と記憶を評価するための隠蔽プラットフォーム試行。
- 検索戦略と空間参照記憶を決定するためのプローブ試行。
主要な結果
- 成功した順応により、タスクパフォーマンスが向上しました。
- 視覚プラットフォームタスクの結果は、ベースライン機能を示しました。
- 隠蔽プラットフォーム試行は、重要な空間学習能力を明らかにしました。
- プローブ試行は、マウスモデルにおける効果的な検索戦略を示しました。
結論
- カスタマイズされたMWMプロトコルは、認知機能障害を効果的に評価します。
- 背景系統の考慮は、正確な結果のために重要です。
- この方法は、アルツハイマー病の病理学的理解を深めることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Accurate assessment of spatial learning and memory in transgenic mouse models is critical for evaluating therapeutic hypotheses in neurodegenerative disease research. Strain-specific protocol optimization ensures detection of true cognitive phenotypes by minimizing background noise and reducing false-negative outcomes. This approach supports target validation and mechanistic de-risking in Alzheimer's disease programs by improving predictive confidence in preclinical efficacy data.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by assessing hippocampal-dependent memory in disease-relevant models.
- Operational Value: Reduces variability from genetic background, increasing assay sensitivity to detect transgene-induced deficits.
- Predictive Value: Supports go/no-go decisions by distinguishing memory impairments from motor or visual confounds via platform task controls.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides quantitative, spatially resolved behavioral readouts such as path length and quadrant occupancy for compound screening.
- Operational Value: Standardized training and probe trial designs improve reproducibility across laboratories and testing sites.
- Scalability: Protocol adaptations for different strains and environments enable platform reuse across diverse preclinical models.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Aligns with clinical endpoints by measuring spatial reference memory, a domain affected in Alzheimer's disease.
- Mechanistic De-risking: Differentiates learning deficits from performance artifacts through visible platform and acclimation controls.
- Preclinical Validation: Supports longitudinal assessment of cognitive decline in tauopathy models, aiding biomarker and target engagement studies.
Pipeline & Workflow Integration
The Morris water maze fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical candidate selection, particularly when cognitive endpoints inform mechanism of action and dose-response relationships.
- Discovery Biology: Tests hippocampal-dependent learning to validate targets implicated in memory pathways.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs (e.g., escape latency, path length) for evaluating pharmacological interventions.
- Analytics: Enables statistical comparison of search strategies and spatial bias via quadrant analysis and platform crossings.
- Translational Research: Bridges to clinical cognition by modeling spatial memory impairment relevant to Alzheimer's symptomatology.
- Enterprise Reuse: Establishes a adaptable behavioral platform for repeated use across multiple strains, interventions, and timepoints.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases target validation confidence by isolating cognitive effects from strain-specific learning variability.
- Operational Value: Enhances reproducibility through environment-specific optimization and standardized acclimation procedures.
- Strategic Value: Improves portfolio triage by reducing late-stage attrition due to unidentified cognitive liabilities.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement decisions based on robust, strain-sensitive preclinical efficacy data.
Implementation Considerations
- Expertise in rodent behavioral neuroscience and water maze apparatus operation.
- Instrumentation including water maze tank, tracking software, temperature control, and opaque water preparation.
- Standardization of environmental cues, lighting, and water temperature across testing sessions.
- Adaptation considerations for different mouse strains, ages, and genetic backgrounds.
- Practical limitations include throughput constraints and sensitivity to experimenter bias during trial administration.
