이 프로토콜은 튜브 테스트를 사용하여 설치류의 사회적 우세를 평가하기 위한 행동 분석을 설명합니다. 사회적 우위는 시간이 지남에 따라 안정적으로 유지되며, 발달 및 신경 장애의 여러 모델은 강력한 사회적 지배 이상을 나타냅니다. 따라서 튜브 검사는 기계론적 연구 또는 전임상 치료 스크리닝을 위한 편리한 결과 측정 역할을 합니다.
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이 프로토콜은 튜브 테스트를 사용하여 설치류의 사회적 우세를 평가하기 위한 행동 분석을 설명합니다. 사회적 우위는 시간이 지남에 따라 안정적으로 유지되며, 발달 및 신경 장애의 여러 모델은 강력한 사회적 지배 이상을 나타냅니다. 따라서 튜브 검사는 기계론적 연구 또는 전임상 치료 스크리닝을 위한 편리한 결과 측정 역할을 합니다.
사회적 우위는 신경 발달 및 신경 퇴행성 질환에서 변경되며 이러한 장애에 대한 전임상 연구에서 유용한 결과 측정 역할을 합니다. 튜브 테스트는 고가의 장비가 필요하지 않은 사회적 지배력을 평가하기 위한 간단한 행동 분석법입니다. 이 테스트에서는 두 마리의 생쥐가 투명한 플라스틱 튜브의 반대쪽 끝으로 들어가고 중간에서 만난 후 한 마리(덜 우세한 마우스)가 뒤로 물러나야 합니다. 튜브 테스트는 수컷 및 암컷 마우스 모두에 사용할 수 있으며 연구자의 필요에 맞게 조정 가능한 여러 매개 변수를 포함합니다. 생쥐는 사회적 지배력의 지표를 제공하기 위해 여러 개의 고유한 상대에 대해 테스트될 수 있습니다. 튜브 검사에서 사회적 우위는 반복 검사에서 안정적으로 유지되며 다른 사회적 분석의 성과와 상관관계가 있습니다. 또한, 이 테스트는 케이지 내부의 사회적 지배 계층을 평가하기 위해 케이지 동료 간에 수행될 수 있습니다. 튜브 검사는 실험적 개입 전후에 종단 검사를 가능하게 하기 때문에 전임상 치료 연구에서 특히 유용합니다. 따라서 기계론적 연구 및 전임상 치료 스크리닝을 위한 편리한 결과 측정 역할을 합니다.
사회적 행동의 붕괴는 발달 장애, 정신 장애, 신경 퇴행성 장애를 포함한 많은 인간 장애의 특징이다 1,2. 마우스 모델은 이러한 질환의 발병 기전에 대한 통찰력을 얻고 치료제의 전임상 테스트를 위한 플랫폼을 제공하는 데 사용됩니다. 그러나 생쥐의 사회적 행동에 대한 많은 분석은 수행하는 데 시간이 많이 걸리거나, 분석을 위해 고가의 장비 및/또는 비디오 추적 소프트웨어가 필요하거나, 주관적인 채점 알고리즘을 가지고 있습니다. 대조적으로, 사회적 지배력에 대한 튜브 테스트는 빠르고 간단하게 수행할 수 있으며 특수 장비나 비디오 추적이 필요하지 않습니다. 이 분석은 이분법적인 승/패 결과를 가지고 있어 결과를 쉽게 해석할 수 있습니다.
사회적 우위에 대한 튜브 테스트는 Lindzey와 동료들이 생쥐의 사회적 우세를 평가하기 위한 노력의 일환으로 개발했습니다3. 튜브 테스트는 개발 이후 케이지 내부의 사회적 지배 계층 구조4를 평가하는 방법으로 확립되었습니다. 튜브 검사 표현형은 수컷 마우스의 이발, 보상 경쟁, 소변 만들기와 같은 사회적 지배력의 다른 측정과 상관관계가 있습니다5. 그러나 튜브 테스트의 결과와 음식 및 물 접근성 경쟁 및 공격성과의 상관 관계는 엇갈리고 있습니다 3,6,7. 중요한 것은 튜브 테스트 표현형이 3-챔버 사회성 8,9와 같은 다른 사회적 표현형과 상관관계가 있다는 것입니다.
튜브 검사의 장점은 해부학적 구조가 잘 정의되어 있어 자폐 스펙트럼 장애 및 전두측두엽 치매와 같은 사회적 결핍을 특징으로 하는 기타 질병 모델을 포함한 다양한 마우스 모델에 특히 유용하다는 것입니다 8,9,10,11,12,13,14,15,16 . 내측 전전두엽 피질(mPFC)은 마우스 튜브 검사 행동의 핵심 매개체입니다6. Wang과 동료들은 mPFC의 활동이 생쥐의 사회적 지배를 주도한다는 것을 보여주었으며6 보다 최근의 데이터는 전대뇌 변연계 및 전방 대상피질에 대한 중측 시상 입력이 사회적 지배를 주도한다는 것을 보여줌으로써 이러한 통찰력을 개선했습니다17. 튜브 검사에서 mPFC가 사회적 우세, 수지상 가시, 글루타메이트 수용체 및/또는 신경 흥분성의 이상과 일치하는 mPFC는 자폐 스펙트럼 장애 15,18, 전두측두엽 치매 8,19, 만성 스트레스 20 및 사회적 고립 21의 설치류 모델에서 튜브 검사 이상과 관련이 있습니다.
튜브 검사의 또 다른 주요 장점은 튜브 검사에서 마우스의 사회적 우위가 시간이 지남에 따라 안정적이기 때문에 실험적 개입 전후에 반복적인 검사가 가능하기 때문에 치료 개입 전후에 사회적 우위를 테스트할 수 있다는 것입니다 6,8,22,23. 이에 대한 한 가지 예는 반수부전 질환인 프로그래눌린(GRN) 돌연변이에 의해 유발되는 전두측두엽 치매의 프로그래뉼린 이형접합적(grn+/-) 마우스 모델에서 비롯됩니다. 프로그래뉼린 이형접합 마우스는 사회적 지배력 결핍이 있습니다8. 이러한 튜브 검사 결핍은 AAV-프로그래눌린 유전자 요법22 또는 프로그래눌린 분해를 줄이기 위해 고안된 항 소르틸린 항체 투여로 프로그래눌린을 회복시킴으로써 되돌릴 수 있습니다23. 이러한 사례는 치매 관련 연구를 위한 전임상 시험을 설계하는 데 튜브 검사의 유용성을 보여줍니다.
이 프로토콜은 실험 그룹 간의 차이를 평가하기 위해 케이지메이트가 아닌 사람들 간의 튜브 테스트를 실행하고, 케이지 내 사회적 지배 계층을 평가하기 위해 케이지메이트 간의 튜브 테스트를 실행하는 기본 방법을 제공합니다.
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모든 실험 절차는 버밍엄에 있는 앨라배마 대학교의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았으며 실험실 동물 관리 평가 및 인증 협회(AAALAC)에 따라 수행되었습니다. 프로그래눌린 이형접합 마우스를 생성하고, 앞서 설명한 바와 같이 C57BL/6J 배경에 교차시켰다9. 이 연구에 사용된 마우스는 최소 12세대에 걸쳐 C57BL/6J 배경으로 역교배되었습니다. 생후 9-16개월의 마우스가 표본 데이터에 사용되었습니다. 이 연구에서는 수컷과 암컷이 모두 사용되었습니다. 마우스는 06:00시에 조명이 켜진 상태에서 12:12시간의 라이트/다크 사이클을 유지했으며 모든 테스트는 라이트 단계에서 수행되었습니다. 쥐는 모든 실험에서 음식과 물에 대한 자유 의 접근을 받았습니다. 시약과 사용된 장비에 대한 자세한 내용은 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 튜브 테스트 매치 디자인
2. 튜브 선택
참고: 일반적으로 튜브 테스트는 PVC로 만든 시중에서 판매되는 투명 플라스틱 튜브를 사용하여 수행됩니다( 재료 표 참조). 이 프로토콜은 생쥐에 최적화되어 있지만 쥐, 들쥐 및 햄스터와 같은 다른 설치류 모델에도 적용될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다2.
3. 테스트 위치
4. 습관화
5. 표준 튜브 테스트
참고: (선택 사항) 튜브 테스트를 처음 접하는 조사자는 별도의 비실험 마우스 그룹을 사용하여 튜브에 마우스를 배치하는 연습을 할 수 있습니다. 조사관은 종종 튜브에 쥐를 넣는 연습을 해야 합니다. 경험 많은 조사관은 테스트를 받는 쥐에게 스트레스를 덜 유발할 것입니다. 튜브에 마우스를 넣는 방법에 대한 자세한 내용은 5.3단계에 나와 있습니다.
6. 사회적 지배 계층 구조를 평가하기 위한 케이지 내 튜브 테스트
참고: 마우스는 안정적인 사회적 지배 계층을 형성하며, 이는 케이지 내의 모든 마우스에 대한 라운드 로빈 튜브 테스트에 의해 밝혀질 수 있습니다 4,6. 수컷 마우스와 암컷 마우스 모두 이러한 계층 구조를 형성합니다8. 사회적 지배 계층은 최소 5마리의 쥐가 있는 우리에서 가장 잘 평가됩니다.
7. 전임상 치료 스크리닝을 위한 튜브 테스트 사용
참고: 많은 마우스 모델에서 사회적 지배 표현형의 견고성과 안정성, 그리고 튜브 테스트 수행의 용이성으로 인해 튜브 테스트는 치료 전략의 전임상 테스트에 유용한 패러다임이 되었습니다. 이를 위해 튜브 테스트는 순차적으로 수행할 수 있으므로 동물 내 설계를 사용하여 수행할 수 있습니다. 약물과 크로스 오버 디자인을 수행 한 다음 제어 또는 그 반대의 경우도 가능합니다. 튜브 테스트는 이전에 Grn+/-마우스22,23에서 프로그래눌린 부스팅 요법을 평가하는 데 사용되었으며, 이는 이 마우스 모델에서 사회적 우성 표현형이 가역적임을 보여주었습니다. 아래 논의의 명확성을 위해 마우스는 "대조군"(야생형, 비형질전환 등) 또는 "모델"(녹아웃, 형질전환 등)으로 설명되며, 실험적 개입은 "비히클" 또는 "치료"(치료적 개입)로 설명됩니다. 마우스는 아래에서 "대조군" 및 "모델"이라고 하지만 이러한 각 그룹에 대해 리터메이트를 사용하는 것이 이상적입니다.
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튜브 검사는 프로그래눌린 돌연변이로 인한 전두측두엽 치매의 마우스 모델인 Grn+/- 마우스 8,9,22,23,25에 광범위하게 사용되었습니다. 이 마우스는 생후 9개월까지 낮은 사회적 지배력을 보입니다(그림 2A-D)8. 구형 Grn+/− 마우스의 낮은 사회적 우성 표현형은 반복 테스트를 통해 안정적이며(그림 2A
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사회적 우위에 대한 튜브 테스트는 연구자가 1차 결과 측정 또는 마우스 모델에서 일련의 행동 테스트의 일부로 유용할 수 있는 쉽게 채택되고 신속하게 수행되는 분석을 제공합니다. 이 기사는 낯선 사람 사이 또는 케이지메이트 사이에서 튜브 테스트를 수행하기 위한 기본 프로토콜을 제공합니다.
조사관은 튜브 테스트 동작에 영향을 줄 수 있는 몇 가지 매개변수를 알고 있어야 합니다. 이러한 모든 매개변수에 대해 파일럿 연구는 특정 마우스 모델에 대한 영향을 결정하는 것이 좋습니다. 수컷과 암컷 마우스 모두 튜브 테스트를 수행할 수 있지만, 일부 마우스 모델은 사회적 우성 표현형26에서 성별 차이를 보이는 반면 다른 모델은 그렇지 않으므로 각 성별의 마우스는 별도로 분석해야 합니다 8,15,27,28
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Erik D. Roberson은 AGTC 및 Lilly의 컨설턴트로 재직했으며 Genentech로부터 로열티를 받았습니다.
마우스 번식 및 군집 유지 관리에 도움을 준 James Black과 Miriam Roberson, 튜브 테스트 파일럿 분석을 지원해 준 Anthony Filiano와 Alicia Hall, 프로그래눌린 녹아웃 마우스를 제공한 Robert Farese, Jr.에게 감사드립니다. 이 연구는 FTD 연구 컨소시엄 및 FTD 치료를 위한 블루필드 프로젝트, 국립 신경 장애 및 뇌졸중 연구소(R01NS075487, P30NS047466 및 F32NS090678) 및 국립 노화 연구소(P30AG086401, R00AG056597 및 K00AG068428)의 지원을 받았습니다. 행동 실험은 버밍엄에 있는 앨라배마 대학교의 동물 행동 평가 핵심 시설에서 수행되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 동물 식단 | 엔비고 | NIH-31 다이어트 #7917 | 동물 차우 |
| 클로르헥시딘 2% 용액 1GAL | 패터슨 수의학 공급 INC | 78924243 | 튜브 및 표면 청소용 |
| 에탄올 70% | 비온 바이오사이언스 | VNEE0069CS/4 | 튜브 및 표면 청소용 |
| 생후 9개월 > 수컷 마우스를 위한 대형 튜브 | 홈디포 | 스토어 SKU # 1000017942 | 1-7/8인치 외경 x 1-1/2인치 ID x 24인치 투명 PVC 비닐 튜브 |
| 수컷 마우스용 중간 튜브 6– 생후 9개월, 암컷 마우스 > 생후 9개월 | 홈디포 | 스토어 SKU # 1000017945 | 1-5/8인치 외경 x 1-1/4인치 ID x 24인치 투명 PVC 비닐 튜브 |
| 수컷 마우스용 소형 튜브 < 생후 6개월, 암컷 마우스 < 생후 9개월 | 홈디포 | 스토어 SKU # 1000017938 | 1-3/8인치 외경 x 1인치 ID x 24인치 투명 PVC 꼰 비닐 튜브 |
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