多発性硬化症のマウスモデルで進行性の神経障害を測定します
November 14th, 2016
この論文では、TMEVに感染したマウスの進行性神経障害を測定するために使用されるRotarod性能試験のための最適化された試験プロトコルが提示されています。
この手順の全体的な目標は、慢性脱髄疾患を持つマウスの進行性神経障害を評価することです。これは、進行性多発性硬化症のTheilersウイルスモデルにおける長期的な神経障害の研究に適したテストパラメータの推奨事項を提供することにより、ロタロッドテストを使用して達成します。この手順は、マウスモデルと進行性脱髄との関連性を評価するためのベースラインを提供し、多発性硬化症などの進行性神経疾患の治療を目的とした治療法の試験に有用です。
この最適化されたテストが従来のビジュアルスコアリングシステムよりも優れている点は、治療や実験手順が運動機能に及ぼす長期的な影響を定量化するための客観的な変数を生成することです。この手順を実証するのは、ダートマスの神経免疫学研究所の技術者であるダーリーン・ロイスです。ベースラインのバランス調整と運動制御を評価するために、TMEV 感染の 5 日前に適応プロトコルを開始し、まずマウスを少なくとも 30 分間試験室に順応させます。
マウスが順応している間に、Rotarodをマイナス5のDPIトレーニングパラメータでプリセットします。次に、マウスの尾をつかみ、オペレーターの反対側を向いてロッドに置きます。マウスが落ちたりジャンプしたりした場合は、すべてのマウスが所定の位置に収まるまで、マウスをロタロッドのレーンに戻します。
4匹のマウスをすべてロードした後、Enterボタンを押して実験を開始します。タイマーが自動的に開始されることを確認し、各レーンのディスプレイに表示される分あたりの回転数を観察します。次に、各動物がロッドから落ちるとき、落下時のロッドの速度と、動物がロッドに留まった時間を記録します。
すべてのマウスが落下した後、尿や糞便物質の存在がマウスがロッドを適切に握る能力に影響を与える可能性があるため、ティッシュを使用してロッドから糞便と尿を取り除きます。3分間の休憩の後、マウスに2回目の試行を与え、次に3回目の試行を行い、1回の試行あたりの最大時間が240秒です。各テスト日に合計3回の試行を実施します。
最後に、マウスを自宅のケージに戻します。ネガティブ 4、ネガティブ 3、ネガティブ 2、およびネガティブ 1 の PI 日目に、適切なトレーニング プロトコル パラメーターでロタロッドをプリセットし、ロタロッド実験を繰り返します。まず、生後4〜6週齢の雌SJLマウスが入ったケージをラックから快適な作業スペースに移動します。
耳のパンチを使用してマウスをマークし、臨床疾患および組織学的疾患の個々の評価を可能にします。次に、PBSのTMEV感染株30マイクロリットルを29ゲージのインスリン注射針に引き込みます。処置期間中、適切な量の酸素とイソフルランの存在を確認して、麻酔ガスマシンを準備します。
動物を誘導チャンバーに入れ、上部を密封します。数分後、動物をチャンバーから取り出し、フットパッドをつまんでマウスをテストし、適切な麻酔を確認します。次に、注射部位を70%イソプロピルアルコールで洗浄し、30マイクロリットルのTMEV感染ストックをフリーハンド注射で右大脳半球に注入します。
最後に、マウスが完全に警戒して可動性になったら、マウスを保持ケージに戻します。感染後7日目に、ロタロッドに適切な実験パラメータをプリセットし、適切な実験プロトコルパラメータを使用して完全なロタロッドトレーニング演習を繰り返します。毎日3回目の試行後、各マウスの体重を量り、データシートに体重をメモします。
マウスを週に2回、次の6週間も同じ方法でテストします。6週間後、マウスを週に1回、同じ実験プロトコルで平均150日間の実験を行います。次に、生データを分析し、神経学的機能指標(NFI)として表します。
個々のNFI値を決定するには、感染後15日から45日までのすべての実行時間の平均として、各マウスのベースラインパフォーマンスしきい値を計算します。進行性の脱髄の結果としての運動能力の評価を可能にし、早期脳炎による寄与する欠損を除外するため。次に、NFI 値を、最新の 3 つの平均実行時間の平均をマウスのベースライン パフォーマンスしきい値で割った値として計算します。
最後に、NFI値をその特定の日に偽の治療を受けたグループによって得られた平均NFI値で割ることにより、調整されたNFIを計算します。この図は、TMEVに感染したマウスが、対照マウスと比較して、時間の経過とともに神経学的欠損が有意に増加したことを示しています。2つの異なるTMEV株による慢性感染は、マウスの走行時間に悪影響を及ぼしました。
TMEV感染マウスの両群は、偽マウスのNFI値よりも有意に低かった。さらに、BeAn系統に感染したマウスとDA系統に感染したマウスの障害進行の比較に、すべての時点で差はありませんでした。この手順に続いて、マウスの一般的な健康状態を迅速に評価するために、立ち直り反射テストなどの従来の視覚的採点方法を実行できます。
その開発後、この技術は、多発性硬化症および神経変性疾患の分野の研究者が、進行性障害を遅らせるための治療やその他の介入の有効性をテストするための道を開きました。このビデオを見た後、マウスの長期的な進行性障害を評価する方法についてよく理解しているはずです。この手順は、Theilerウイルスモデルにおける進行性神経障害の検出に役立つだけでなく、神経変性疾患の他のマウスモデルにおける障害の発見にも有用です。
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概要
この論文は、TMEV感染マウスの進行性神経学的障害を測定することを目的とした、ロータロッド性能テストの最適化されたテストプロトコルを提示します。この手順は、慢性的な脱髄性疾患に関連する長期的な神経学的障害を評価するために設計されています。
主要な研究要素
科学の分野
- 神経科学
- 神経学
- 神経免疫学
背景
- ロータロッドテストは、マウスの運動機能を評価するために使用されます。
- 多発性硬化症などの慢性脱髄性疾患は、運動協調性に影響を与えます。
- Theilersウイルスモデルは、進行性神経学的状態の研究に関連しています。
- 従来のスコアリングシステムは、運動機能の測定において客観性を欠いています。
研究の目的
- マウスの神経学的障害を評価するための標準化されたプロトコルを提供すること。
- 治療法の有効性を評価するためのベースラインを確立すること。
- 運動機能評価の客観性を向上させること。
使用された方法
- 最適化されたロータロッド性能テストプロトコル。
- TMEV感染前のマウスのテスト環境への順応。
- バランス、協調性、運動制御の評価。
- 従来の視覚的スコアリング方法との比較。
主な結果
- 最適化されたプロトコルは、運動機能の信頼できる測定を提供します。
- 治療の長期的影響の客観的な定量化を可能にします。
- 進行性神経学的障害の評価における有効性を示しました。
- 運動機能に対する治療の影響をより良く理解することを促進します。
結論
- 最適化されたロータロッドテストは、神経学的障害を研究するための貴重なツールです。
- 従来の方法と比較してより客観的なアプローチを提供します。
- このプロトコルは、多発性硬化症の治療法の開発に役立つ可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Objective quantification of progressive neurological disability is critical for de-risking therapeutic candidates in preclinical MS models. The Rotarod test provides a continuous, measurable endpoint that enhances predictive confidence in target validation and supports go/no-go decisions in discovery pipelines. Standardized parameters improve cross-laboratory reproducibility, enabling reliable translational biomarker alignment and portfolio triage.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying motor function decline as a functional readout of demyelination.
- Operational Value: Provides objective, continuous data reducing inter-rater variability and supporting mechanistic de-risking of targets.
- Predictive Value: Supports preclinical model selection by demonstrating disease-relevant motor impairment progression over time.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Defined training and testing parameters ensure reproducible baseline establishment prior to compound evaluation.
- Quantitative Output: Generates neurological functional index (NFI) enabling dose-response analysis and therapeutic effect measurement.
- Scalability: Protocol supports longitudinal testing over 150+ days, facilitating chronic dosing studies and therapeutic window assessment.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models chronic-progressive demyelination similar to human MS, supporting translational biomarker alignment.
- Preclinical Continuity: Enables longitudinal tracking of disability from early infection through advanced disease stages.
- Risk-Adjusted Advancement: NFI normalization against sham controls allows for standardized comparison across studies and therapeutic interventions.
Pipeline & Workflow Integration
The Rotarod assay fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, providing a functional bridge between molecular mechanisms and phenotypic outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by linking genetic or pharmacological interventions to measurable motor performance changes.
- Screening: Enables standardized, reproducible compound screening with defined temporal windows for acute and chronic effect assessment.
- Analytics: NFI calculation provides a normalized, quantitative readout for comparing therapeutic efficacy across time points and study groups.
- Translational Research: Connects motor function outcomes to disease progression modeling, supporting biomarker qualification efforts.
- Enterprise Reuse: Standardized SOP enables reuse across multiple therapeutic areas involving motor dysfunction, including ALS and spinal cord injury models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by providing objective, quantifiable motor function data in progressive disease models.
- Operational Value: Standardized parameters enhance reproducibility across sites and reduce variability in longitudinal studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision confidence by enabling early detection of therapeutic effects on functional decline.
- Portfolio Impact: Facilitates risk-adjusted prioritization through standardized disability metrics that inform preclinical advancement criteria.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, behavioral testing, and neuroimmunological disease models.
- Dependent on calibrated Rotarod instrumentation with precise speed and acceleration control.
- Necessitates cross-team standardization of training protocols, trial numbers, and data processing procedures.
- Adaptation considerations include adjusting rod diameter and speed for different mouse strains or age cohorts.
- Practical limitations include potential confounding effects from non-motor deficits such as fatigue or motivation, necessitating complementary assays.
