マウスで無快感を誘導するため予測不可能な慢性的な軽度ストレス プロトコル
2018年10月24日
ここでマウスで予測不可能な慢性的な軽度ストレス プロトコルを提案する.このプロトコルは、長期のうつ病のような表現型を引き起こすし、行動と脳分子の抑うつ症状のような赤字を逆転させることで推定される抗うつ薬の有効性を評価することができます。
この技術の主な利点は、うつ病の病因、病因、および治療に関係する主要な神経生物学的および行動特徴を適切に翻訳することです。この方法は、不安やうつ病の病態生理学を理解する上で重要な質問に答え、新しい薬理学的治療の開発を促進するのに役立ちます。この技術の意味は、うつ病の治療にも及び、ヒト患者に明らかな長引く寛解の経過に似た潜在的な抗うつ薬のスクリーニングを可能にするためである。
新鮮なおがくずで家のケージを充填し、豊かさのために綿毛を追加することで始めます。1週間の非難期間のために家のケージに動物を収容し、一貫した12時間の明暗サイクルを保ちます。げっ歯類のチョウと水へのアドリビタムアクセスを許可します。
7つのストレッサーのそれぞれが週に1回、毎週異なる日に利用される4週間のストレッサーレジメンを設計します。1週間の非難の後、UCMS室の4週齢のマウスにストレッサーの適用を開始する。最初のストレータの場合は、マウスをホームケージの相手と一緒に空のケージに入れます。
空のケージに24プラスマイナス1度の水を1センチメートルの深さまで満たし、マウスを濡れたケージに4時間入れておきます。その後、各マウスを、その上にヒートランプ、その下の暖房パッド、ペーパータオル寝具を備えた別々の個々の一時的な乾燥ケージに移します。温度計を過渡ケージに入れ、温度が摂氏37度を超えていないかどうかを確認します。
乾燥して活性化しそうになるまで一過性ケージに各マウスを保管し、マウスを同じ相手と一緒にホームケージに戻します。湿ったおがくずの場合、おがくずが適度に湿るまで、貧しい水は24プラスマイナス1度で家庭のケージに入れ続けました。4時間後、マウスを一過性ケージで乾燥させます。
その後、ホームケージの対応するマウスを新鮮なおがくずと一緒に滅菌ケージに入れます。次のストレータの場合は、ケージを壁に対して45度傾けます。空のケージの場合は、5匹のマウスと特定のホームケージの対応するマウスをすべてホームケージから空のケージに4時間移します。
5番目のストレータの場合、マウスをホームケージから、ストレータ適用の少なくとも3日前に別のマウスグループによって収容されたケージに特定のホームケージと一緒に移動させる。マウスを不慣れなケージに4時間保管してください。6番目のストリッサーの場合は、各マウスを別々に清潔なマウスの抑制剤に4時間置きます。
その後、マウスを同じ相手と一緒にホームケージに戻します。最後のストレータの場合は、ホームケージ内のマウスを特定の相手と共にUCMS室に移します。24時間連続してライトを点灯してください。
最後に、ストリッサー塗布後、UCMSグループのケージをUCMS室からハウジングルームに戻す。ストレス暴露の4週間の間に、住宅室に位置する彼らのホームケージにナイーブグループを保ちます。UCMSプロトコルの停止後の日に、推定治療薬理学的薬剤の投与を開始する。
処理段階の後、ホームケージから各マウスを取り出し、新鮮なおがくずと綿毛で満たされたケージに個別に入れて濃縮します。その後、蒸留水で1本、2%スクロース溶液で2本を調製します。2本のボトルの重さを量り、ケージの蓋の両端にセットし、2つのボトルの間にげっ歯類のチャウを置き、マウスが24時間、48本、72本、または144時間の間、溶液と食品の両方にアクセスできるようにします。
12時間後、または試験期間が24時間を超える場合は1日1回、ボトルの重量を量って各ボトルからの消費量を推定し、ノズルの位置を切り替えて、結果が位置の好みによって混乱した可能性を相殺する。最後に、ボトルの重量を毎日測定して、各ボトルの消費量を見積もります。UCMSグループは、ナイーブ群と比較してショ糖の好みが減少したことを示し、UCMSプロトコルがアンヘドニアを誘導するのに有効であることを示唆した。
さらに、UCMSグループは、ナイーブ群と比較して海馬BDNFレベルの低下を示し、UCMSプロトコルがヒトうつ病に明らかな海馬BDNFレベルの減少につながったことを示唆した。結果は、UCMS生理食糸群がナイーブ生理食肉群と比較してスクロースの好みが有意に減少したことを示し、UCMSエスシタロプラム群およびUCMSNHT群の両方と比較して、エスシタロプラムとNHTの両方がUCMS誘導アンヘドニアを正常化したことを示唆した。さらに、UCMS生理食糸群は、ナイーブ生理食肉群と比較して海馬BDNFレベルの低下を示し、UCMSエスシタロプラム群およびUCMS NHT群の両方と比較して、エスシタロプラムおよびNHTの両方が海馬におけるBDNFレベルのUCMS誘導減少を正常化したことを示唆した。
この手順に従って、尾の懸濁液試験、強制水泳テスト、および上昇プラス迷路のような他の方法を行うことができる。これらのテストは、行動の絶望だけでなく、行動のような探索的および不安を評価するために使用されます。
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概要
本記事では、うつ病の発症機序を模倣するために設計された前臨床モデルである、マウスにおける予測不能慢性軽度ストレス（UCMS）法の詳細なプロトコルを提示します。このプロトコルでは、若齢マウスを一連の予測不能な軽度ストレス因子にさらすことで、成体期にうつ様表現型を誘導します。本手法は、快感消失を評価するショ糖嗜好性試験（SPT）や海馬のBDNFレベルの測定を含む、行動学的および神経分子生物学的評価によって検証されています。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 行動薬理学
- 前臨床うつ病研究
背景
- うつ病は一般的であり、多くの患者にとって治療効果が限定的な、心身を消耗させる疾患である。
- 現在のうつ病動物モデルは、トランスレーショナルな妥当性に欠けることが多い。
- UCMSモデルは、人間のうつ病の慢性的な性質および多因子的な性質をより正確に再現することを目的としている。
- アンヘドニア（快感消失）やBDNFレベルなどの行動学的および分子生物学的マーカーは、げっ歯類におけるうつ様状態を評価するために不可欠である。
研究目的
- UCMSを用いて、マウスにうつ様行動を誘発させるための再現可能なプロトコルを提供すること。
- 翻訳的妥当性の高いモデルにおいて、潜在的な抗うつ化合物のスクリーニングを可能にすること。
- 慢性的ストレスおよび薬理学的介入後の行動学的および神経分子的な結果を評価すること。
使用された手法
- エンリッチメントを施したホームケージ内で、光周期を制御し、若齢マウスを順化させる。
- 7種類の異なる軽度ストレス（濡れた敷材、ケージの傾斜、拘束、不慣れなケージへの曝露、長時間光曝露など）を、それぞれ週1回、ランダムな順序で4週間にわたり適用する。
- 治療効果を評価するため、ストレス適用後に薬理学的薬剤（エシタロプラム、NHTなど）を投与する。
- アンヘドニアを測定するためのショ糖嗜好性試験（SPT）を用いて行動評価を行い、さらに尾懸垂試験、強制水泳試験、高架式十字迷路などの追加試験により詳細な行動分析を行う。
- 神経分子マーカーとして、海馬のBDNFレベルを測定する。
主な結果
- UCMSにさらされたマウスは、ナイーブコントロールと比較してショ糖嗜好性の低下を示し、アンヘドニア（快感消失）が認められた。
- UCMSにより海馬のBDNFレベルが低下しており、これはヒトのうつ病における所見と一致していた。
- エスシタロプラムまたはNHTによる慢性的投与は、UCMS誘発性のアンヘドニアを改善し、BDNFレベルを正常化した。
- 急性投与ではこれらの欠損を改善できず、慢性うつ病研究における本モデルの妥当性が裏付けられた。
結論
- UCMSプロトコルは、マウスにおいて抑うつ様行動および神経生物学的な変化を確実に誘導します。
- このモデルは、抗うつ薬の有効性のスクリーニングや、抑うつの中にあるメカニズムの研究に適しています。
- UCMSは、他のげっ歯類抑うつモデルと比較して、翻訳的な妥当性が向上しています。
よくある質問
産業界への適用性と意義
予測不能慢性軽度ストレス（UCMS）プロトコルは、若年マウスにアンヘドニア（快感消失）および行動学的欠損を誘発させることでうつ病の発症機序をモデル化し、抗うつ薬スクリーニングにおけるトランスレーショナルな妥当性を提供します。これにより、行動学的および神経分子的なエンドポイントの両面から治療候補物質の評価が可能となり、前臨床研究における標的検証およびメカニズム上のリスク低減を支援します。また、急性的ではなく慢性的な治療によって表現型を回復させることができる本プロトコルの特性は、臨床へのトランスレーションに対する予測の信頼性を高めています。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期発見およびターゲット検証
- 科学的価値：感受性の高い発達期間中に持続的なストレス曝露を行うことで、うつ病様表現型をモデル化し、治療仮説を検証します。
- 運用上の価値：翻訳バイオマーカーとしてショ糖嗜好性と海馬のBDNFレベルを用いることで、標的結合を評価するための再現性のあるシステムを提供します。
- 予測的価値：急性および慢性の抗うつ効果の区別を可能にし、持続的な標的変調に基づくgo/no-go決定を支援します。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- アッセイの準備：抗うつ薬候補物質のハイスループットスクリーニングに向け、検証済みの行動学的および分子的なリードアウト（ショ糖嗜好性、BDNF）を確立する。
- 定量的出力：ショ糖摂取量およびタンパク質発現における測定可能な双方向の変化を提供し、用量反応およびターゲットエンゲージメントの解析を可能にする。
- スクリーニングの再現性：標準化されたストレス要因のローテーションと環境制御を用い、コホート全体で一貫したフェノタイプ誘導を確実にする。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- 疾患への関連性：長期的なアンヘドニア（快感消失）および慢性抗うつ薬治療に反応する神経化学的変化を誘導することで、ヒトのうつ病の病態を模倣する。
- トランスレーショナルな連続性：ショ糖嗜好性やBDNFの正常化といった臨床的に関連のあるエンドポイントを用いることで、ターゲットの検証から前臨床での有効性試験への移行を支援する。
- リスク調整後の進展：行動学的および分子的な欠損の両方が回復することを確認することで、メカニズムに基づくリスク低減を促進し、偽陽性による開発進展を抑制する。
パイプラインおよびワークフローの統合
UCMSプロトコルは、ターゲットのバリデーションからリード化合物の同定、さらに前臨床での有効性評価に至るまでの創薬コンティニュアムに適合しており、抗うつ薬候補物質について行動学的および神経分子的な表現型の反復的な評価を可能にします。
- 探索生物学： 抑うつ状態の病因および治療反応に関連するストレス誘発性の神経適応をモデル化し、仮説検証を支援します。
- スクリーニング： 標準化され定量可能なアウトプット（スクロース嗜好性、BDNF）を提供し、信頼性の高い化合物評価およびヒットからリードへの展開を可能にします。
- 分析： ストレッサー投与前後の測定および薬理学的反転による治療群の統計的比較を可能にし、客観的な有効性ランキングを支援します。
- トランスレーショナルリサーチ： 慢性的抗うつ薬投与による誘発表現型の反転を実証することで、臨床的な治療パラダイムに沿った前臨床検証へと繋げます。
- エンタープライズ再利用： 抗うつ薬探索プログラムにおいて、多様な化学シリーズやメカニズムクラスをスクリーニングするための再利用可能なプラットフォームとして機能します。
運用および企業への影響
- 科学的価値： 主要な抑うつ症状およびその分子相関をモデル化することで、ターゲットのバリデーションと予測の信頼性を向上させます。
- 運用的価値： 標準化されたストレッサープロトコルと制御された飼育環境により再現性を確保し、表現型スクリーニングにおけるばらつきを低減します。
- 戦略的価値： 持続的なターゲットエンゲージメントを示す化合物を早期に特定することを可能にし、後期の失敗リスクを低減させることで資本効率を向上させます。
- ポートフォリオへの影響： 行動面と分子面の両方の欠損を回復させる化合物と、一過性の効果しか持たない化合物を区別することで、リスク調整後の優先順位付けを支援します。
実施上の検討事項
- 一貫した表現型の誘導を確実にするため、行動神経科学およびストレスプロトコルの実施に関する専門知識が必要です。
- 正確なストレッサーの適用（例：水温、ケージの傾斜、明暗サイクル）は、環境制御システムに依存します。
- 再現性のある結果を得るためには、動物飼育、行動試験、および分子解析ユニット間でのチーム横断的な標準化が必要です。
- マウスの系統、週齢、または飼育施設間でプロトコルを適用する際は、適応に関する検討が必要となります。
- プロトコルの期間が4週間であること、および回復を観察するために慢性的な投与が必要であるため、スクリーニングのスループットが制限されます。
