이 논문은 초기 임신 염증이 신경발달에 미치는 영향을 연구하기 위한 모체 면역 활성화(MIA) 마우스 모델을 생성하는 포괄적인 프로토콜을 제공하며, 신뢰성과 재현성을 보장하는 주요 지표를 포함합니다.
방법 논문
이 논문은 초기 임신 염증이 신경발달에 미치는 영향을 연구하기 위한 모체 면역 활성화(MIA) 마우스 모델을 생성하는 포괄적인 프로토콜을 제공하며, 신뢰성과 재현성을 보장하는 주요 지표를 포함합니다.
신경발달장애(NDD)는 유전적 위험 인자와 환경적 위험 요인 간의 복잡한 상호작용, 특히 태아 면역 활성화에서 발생합니다. 쥐의 모체 면역 활성화(MIA)는 NDD에 대한 환경적 기여를 연구하는 데 널리 사용되는 모델입니다; 실험 결과의 변동성은 재현성을 제한합니다. 여기서는 생쥐의 배아 9.5일(E9.5) 초기 임신 중 MIA를 유도하는 표준화된 프로토콜을 제시하며, 면역 반응을 평가하고 임신 결과를 예측하기 위한 다중 품질 관리 지표를 포함합니다. 폴리이노시닉:다시티딜산(poly(I:C)) 투여 후, 모체 혈청 사이토카인을 정량하여 강력한 면역 활성화를 확인하여 저반응자에 대한 배제 지표를 가능하게 합니다. 어미의 체중 궤적은 E0.5에서 E12.5까지의 상태가 새끼 생존 가능성을 예측하며, 새끼를 낳은 암양은 새끼를 잃은 암몰과 구별되는 특징적인 체중 증가 패턴을 보입니다. 또한 동물 판매자가 모체 면역 반응과 새끼 생존성에 유의미한 영향을 미치는 반면, poly(I:C) 제형은 유의미한 요인이 아니었다. 전체적으로 이 프로토콜은 모체 면역 반응과 체중 변화를 모니터링하고 동물 공급업체를 통제함으로써 조기 임신 MIA 모델의 재현성을 높이고 자손의 생존 가능성을 높이기 위한 전략을 제공하여 궁극적으로 태아 전 면역 활성화가 신경 발달에 미치는 영향을 연구합니다.
현재의 전유전체 연관 연구에서는 신경발달장애(NDD) 감수성 1,2,3,4,5에 기여하는 수백 개의 위험 대립유전자, 염색체 재배열, 복사수 변이가 확인되었습니다. 그러나 유전적 변형은 위험 증가를 최소화하며, 질병 연관성이 강한 복제 수 변이들은 사례6의 극소수만을 영향을 미친다. 더불어, 인간 역학 연구에 따르면 태전 염증과 같은 초기 스트레스 요인이 NDD 진단 위험을 높인다는 것이 밝혀졌습니다 7,8,9. 따라서 환경적 요인이 유전적 위험 요인과 함께 작용하여 신경성 질환의 원인에 영향을 미친다는 점이 잘 입증되었으며, 마우스 모델은 뇌 발달과 질병 위험에 대한 유전적 및 환경적 위험 요인의 기여를 해소하는 중요한 도구입니다. NDD의 유전적 위험 요인을 평가하는 동물 모델은 견고하고 재현 가능한 결과로 널리 인정받고 있지만, 환경 위험을 평가하는 모델은 MIA 자손 10,11,12,13,14,15,16의 행동 또는 신경해부학적 차이와 같은 결과적 표현형의 일관된 표준화 및 변이성 때문에 어려움을 겪고 있습니다.17. 예를 들어, 면역 도전의 임신 시기, 면역 자극의 유형 및 용량 변이, 모체 사이토카인 반응, 그리고 회복력 있고 감수성 자손과 같은 새끼 변이와 같은 주요 실험 매개변수들은 실험 결과에 상당한 영향을 미치지만, 방법론적 설명에서 항상 다루지는 않는다. 여기서는 쥐에서 조기 임신 모체 면역 활성화(MIA)를 생성하는 표준화된 프로토콜을 제시하며, 초기 면역 스트레스가 신경발달과 건강 결과에 미치는 영향을 연구할 때 엄격성과 재현성을 보장하기 위한 다중 품질 관리 검사를 포함합니다.
우리의 목표는 1) MIA 모델의 신뢰성을 향상시키고 2) 실험적 이질성에 기여할 수 있는 변수를 특성화하는 프로토콜을 제시하는 것입니다. 설치류에서 MIA는 일반적으로 바이러스 모방체인 폴리이노시닉(polycytidylic acid, poly(I:C)) 또는 박테리아 모방제인 지포다당류(LPS) 등 다양한 임신 시점(배아 9.5일, E12.5, E15.5, E17.5 등 다양한 임신 시점)에 면역 자극제를 전신적으로 투여하여 유도됩니다. 이러한 조작은 강력한 모체 사이토카인 반응을 유도하여 태아 신경 발달을 변화시키고, NDDs(20,21,22,23)를 나타내는 행동 및 분자 표현형을 유발합니다. 그러나 많은 연구가 모체 면역 반응을 일상적으로 평가하지 않아 실험12, 14, 24 간 MIA 유도의 강도나 일관성을 확인하기 어렵다. 이를 해결하기 위해 여러 품질 관리 지표를 설정하고, 폴리(I:C) 면역 자극 후 모체 혈청에서 측정된 사이토카인 수치를 바탕으로 E9.5 MIA 모체 반응의 임계값을 설정하였습니다. 우리의 접근법은 면역자극제의 투여량을 보다 정밀하게 조절하고, 저반응 또는 비반응자를 식별 및 배제할 수 있게 하여 궁극적으로 모델의 신뢰성과 견고성을 향상시킵니다. 현장에서는 거의 논의되지 않지만, 낮은 쓰레기 생존성은 MIA 모델의 알려진 한계이며, 특히 E9.5 유도 시 그렇습니다. 임신 중기(E12.5) 유도 분배는 새끼 생존율을 향상시킬 수 있지만, 초기 임신 MIA 유도 시 새끼 생존 가능성을 예측하고 번식 성공률을 높이는 변수를 식별할 수 있는 체크포인트를 설정하는 것을 목표로 합니다.
MIA는 신경발달에 미치는 환경 영향을 연구하는 데 매우 유용한 모델입니다. 시험관 내에서 세포를 환경으로부터 분리하는 모델과 달리, MIA는 자손 신경 발달에 미치는 영향을 자궁 내 환경에서 연구합니다. MIA는 종종 NDD를 모델링하는 데 단독으로 사용되지만, 유전적 모델이나 추가적인 초기 생애 스트레스 요인과 결합하여 유전자와 환경, 또는 반복되는 환경 스트레스 요인 간의 복잡한 상호작용에 대한 통찰을 제공합니다. 연구들은 MIA를 DISC1, CNTNAP2, SHANK3와 같은 유전적 NDD 위험 변이를 가진 설치류와 결합하여 환경과 유전적 상호작용 25,26,27,28,29를 입증하였습니다. 또한, 환경 스트레스의 '두 번 타격' 모델은 MIA와 심리적 스트레스나 청소년 약물 노출 같은 두 번째 초기 스트레스 요인을 결합하여 출생 후 표현형30,31,32의 발현 또는 악화를 초래했습니다. 이러한 접근법들은 MIA 모델의 다재다능함을 강조하며, 이 모델은 단독으로 또는 다른 환경 또는 유전적 위험 요인과 함께 사용할 수 있습니다.
이 글은 생쥐에서 MIA를 유도하는 단계별 방법을 제공하여 태전 염증이 신경 발달에 미치는 영향을 연구합니다. 재현성을 높이고 MIA 효율성에 영향을 미치는 다양한 요인에 대한 통찰을 높이기 위한 체크포인트가 포함되어 있습니다(그림 1).

그림 1: MIA 생성 타임라인. 임신 중 타이밍 댐은 E9.5에서 폴리(I:C) 또는 식염수를 투여한 후 3시간 후에 혈액 채취를 합니다. 임신 진행 상황을 모니터링하기 위해 E0.5, E9.5, E10.5, E11.5, E12.5에서 산모 체중을 수집합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
모든 동물 실험은 오클라호마 대학교의 윤리 지침에 따라 수행되었으며, 기관 동물 관리 및 이용 위원회(IACUC)의 승인을 받았습니다. 동물들은 1/8인치 셀룰로오스 침구에 개별적으로 환기되는 우리에 수용되었으며, 음식과 물을 자유롭게 섭취할 수 있었으며, 둥지와 오두막 등 우리 시설도 마련되어 있었습니다. 이 동물 번식 시설은 잭슨 연구소에 따라 늦봄의 광주기를 반영하여 14시간 켜고 10시간 꺼지는 조명 주기로 유지됩니다.
프로토콜 전반에 걸쳐 수집해야 할 특정 데이터 필드는 표 1 을 참조하십시오. 자세한 통계 분석은 보조 통계표(보충표 1)와 GitHub(https://hayes-lab.github.io/2026_Camfield_JoVE/)를 참조하십시오.
표 1: 예제 데이터 수집 시트. MIA 모델 생성 시 수집해야 할 중요한 데이터 템플릿. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭해 주세요.
1. 시간 제한 임신 생성
2. 폴리이노시닉: polycytidylic acid (poly(I:C)) 제조
3. 폴리(I:C) 주입
4. 혈액 채취
5. 주입댐 모니터링
6. 면역 반응의 검증
7. 통계 분석
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
E9.5에서 폴리(I:C) 또는 식염수 투여 후, 모체 혈청 사이토카인을 평가하여 MIA 유도의 효율성과 견고성을 평가하였다(그림 2). MIA 댐은 CON 댐에 비해 인터루킨-6(IL-6) 수치가 유의미하게 증가한 것으로 나타났다(그림 2A). 또한 IL-6 농도 평가를 통해 미리 정의된 1,000 pg/mL 임계값을 충족하지 못한 MIA 댐은 제외할 수 있었습니다. 따라서 IL-6 정량은 비최적화 면역 활성화를 식별하는 데 유용한 바이오마커가 됩니다. 우리는 약 31%의 MIA 댐에서 최적의 면역 반응이 부족한 것으로 나타났습니다. 종양 괴사 인자 알파(TNF-α)와 같은 다른 염증성 사이토카인 분석도 MIA 유도 평가에 사용될 수 있는데, 이는 모체의 IL-6 사이토카인 반응과 강한 상관관계를 보였기 때문입니다(그림 2B...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 프로토콜에서는 임신 초기 임신 모체 면역 활성화(MIA) 모델의 효율성, 견고성, 재현성을 높이기 위한 체크포인트를 설정했으며, 이는 모체 사이토카인 반응, 체중 궤적, 임신 결과에 영향을 미치는 실험 변수에 중점을 두었습니다. 우리의 결과는 MIA가 다양한 모체 면역 반응을 유도하며, IL-6는 면역 활성화가 최적이 적지 않은 댐을 식별하는 신뢰할 수 있는 바이오마커 역할을 함을 보여줍니다. 약 31%의 MIA 처리된 저동은 미리 정의된 IL-6 임계값을 충족하지 못해 실험적 일관성을 보장하기 위한 사이토카인 모니터링의 필요성을 강조했습니다. TNF-α과 같은 다른 염증성 사이토카인이 IL-6와 상관관계가 있었지만, IL-6 정량은 여전히 모체 면역 반응의 강도를 평가하는 민감하고 예측 가능한 지표로 남아 있습니다. 이 데이터는 MIA 생성을 표준화하고 변동성을 최소화하며 염증이 핵심 실험 변수로 남도록 하기 위해 사이토카인 모니터링을 MIA 프로토콜에 통합하는 ...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자들은 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 NIH의 K01(K01AG087810), 버로스 웰컴 펀드 차세대 임신 이니셔티브 보조금(1266845), COBRE 파일럿 지원금(P20GM134973)으로 후하게 지원받았습니다. 그림 1은 BioRender.com 로 제작되었습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
```html
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 동물 체중 측정 스케일 | Kent Scientific | SCL-4000 | 쥐 체중 측정용 |
| BD 로-도스 U-100 인슐린 주사바늘 - 28G | Fisher Scientific | 14-826-79 | PIC, 복강 주사용 |
| C57BL/6J 암컷 마우스 | The Jackson Laboratory | 000664 | 10-12주령, 처녀 암컷 |
| C57BL/6J 수컷 마우스 | The Jackson Laboratory | 000664 | 번식용 수컷 |
| C57BL/6NCrl 암컷 마우스 | Charles River Laboratories | 027 | 10-12주령, 처녀 암컷 |
| 원심분리기 (24자리 표준 실험실용) | Eppendorf | 5425 R | 혈액을 회전하여 혈청 수집 |
| 데이터 문서 플랫폼 | Airtable, Microsoft Excel 등 | 체중, 주사 시간 등 중요한 데이터를 기록(표 1) | |
| 디지털 건조 배스 - 1블록 | Medicus Health | 5277M1 | PIC 주사 전 가열용 |
| Eppendorf 튜브 - 1.5 mL | Eppendorf | 30123611 | PIC을 기본 및 작업 농도로 희석할 때 사용 |
| Fisherbrand 거즈 스펀지 | Fisher Scientific | MSD-1400250 | 혈액 수집 후 꼬리 출혈 정지용 |
| Fisherbrand 말 프로브 6인치 | Fisher Scientific | 13-820-026 | 검사 플러그 용 |
| 하이드로젤 | Clear H20 | 70-01-5022 | 주사 후 보충 |
| Mouse IL-6 비코팅 ELISA 키트 | Thermo Fisher Scientific | 88-7064-88 | 모체 혈청에서 IL-6 수준 정량 |
| Nalgene 폴리프로필렌 Griffin 저형 플라스틱 비커 | Thermo Fisher Scientific | 1201-1000PK | 체중 측정 시 마우스를 비커에 넣음 |
| Poly(I:C) (저분자량) | Invivogen | tlrl-picw | MIA 주사용 PIC (저분자량) |
| Polyinosinic–polycytidylic acid 나트륨염 | Sigma | P9582 | MIA 주사용 PIC (Sigma) |
| 메스날이, #22, 10팩 | Home Science Tools | DE-SC22BLD | 혈액 수집을 위해 꼬리 끝을 자르는 데 사용 |
| 소듐 클로라이드 0.9% (정상 식염수), USP, 무균 등급, Cytiva Hyclone | Cytiva | Z1376 | 대조군 마우스 생성을 위해 주사 |
| 꼬리 절단 플랫폼 | Braintree Scientific, Inc. | IL-200 | 꼬리 혈액 채취 시 마우스를 제대로 고정 |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries, Inc. | SI-0236 | PIC을 희석 후 보텍스 |
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청