Marble Burying 및 Nestlet Shredding as Tests of Repetitive, Comobive-like behaviors in Mice(쥐의 반복적이고 강박적인 행동 테스트로서의 Marble Burying and Nestlet shredding as Marble Burying and Nestlet shredding as testitive, compulsive-like behaviors in mice)
2013년 12월 24일
질병, 머리 부상, 유전자 변형 및 약물 투여 쥐의 치료는 행동에 깊은 영향을 미칠 수 있습니다. 대리석 매몰 및 둥지 파쇄와 같은 잘 특성화되고 검증된 접근 방식을 사용하여 인간 강박 장애 및 자폐 스펙트럼 장애의 모델로 생쥐에서 강박과 유사한 행동을 정확하게 문서화할 수 있습니다.
이 절차의 전반적인 목표는 반복적이고 강박적인 행동과 같은 행동을 평가하고 입증하기 위한 신뢰할 수 있는 패러다임으로 대리석 매립 및 네슬레 파쇄의 단순성을 보여주는 것입니다. 대리석 매몰 테스트를 위한 설치류의 경우, 침구 표면에 균일한 간격으로 20개의 대리석이 있는 케이지가 준비됩니다. 그런 다음 쥐를 케이지에 넣고 30 분 동안 구슬과 함께 방해받지 않고 방치합니다.
이 시간이 지나면 마우스를 제거하고 묻힌 구슬을 Nestle 테스트를 위해 계산합니다. 온전한 Nestle은 마우스가 도입되기 전에 케이지에 배치됩니다. 30분 후 마우스를 제거하고 Nestle를 하룻밤 동안 건조시킨 후 파쇄된 Nestle의 비율을 계산합니다.
궁극적으로, 대리석, 매몰 및 네슬레 파쇄 거동의 차이는 녹아웃형 마우스와 야생형 마우스 사이에서 나타날 수 있습니다. 대학원생인 Denise Briggs, 박사후 연구원인 Mariana Ango Perez, 그리고 제 연구실의 연구원인 Francescutti의 학장이 절차를 시연할 것입니다. 모든 동물은 12시간 동안 밝고 어두운 주기로 유지되며 음식과 물을 자유롭게 이용할 수 있습니다.
최상의 결과를 위해. 각 마우스는 하루에 한 번씩 테스트 전 3-5일 동안 부드럽게 다루십시오. 동물을 테스트할 준비가 되면 첫 번째 테스트를 시작하기 60분 전에 케이지를 실험실로 운반합니다.
대리석 베어링 테스트의 경우 필터 상단이 장착된 표준 폴리카보네이트 랫 케이지를 사용하십시오. 각 케이지에 무향의 신선한 쥐 침구 재료를 5cm 깊이로 추가하고 같은 크기의 다른 케이지를 삽입하여 침구 표면을 평평하게 만듭니다. 이것은 침구 표면에 평행선의 템플릿을 인상 깊게 만드는 추가 이점이 있습니다.
표준 유리 장난감 구슬은 중성 실험실 세제에 넣어 철저히 헹구고 이온수를 증류하여 매번 사용하기 전에 건조시킵니다. 준비가되면 구슬을 침구 표면에 부드럽게 누릅니다. 4개의 구슬로 구성된 5개의 행에서 각각 세션 시간을 측정하기 위한 스톱워치 또는 타이머를 준비합니다.
테스트를 시작하려면 구슬에서 가능한 한 멀리 떨어진 케이지 모서리를 향해 마우스를 향하게 합니다. 필터 상단을 케이지에 놓고 30 분 동안 구슬과 함께 마우스를 방해하지 마십시오. 테스트 기간이 끝나면 마우스를 제거하고 홈 케이지로 되돌립니다.
케이지에서 피험자를 제거하는 과정에서 구슬을 움직이거나 빼내지 않도록 각별히 주의하십시오. 치료 조건에 대해 잘 모르는 2-3명의 연구자는 묻힌 구슬의 수에 점수를 매겨야 합니다. 대리석은 묻힌 것으로 점수가 매겨집니다.
표면적의 2/3가 침구로 덮여 있는 경우 각 쥐에 대해 묻힌 구슬의 수에 대한 점수의 평균을 구합니다. 마지막으로 구슬 20개를 모두 회수하고 침구를 처분합니다. 필터 상판이 장착된 표준 폴리카보네이트 마우스 케이지를 사용하십시오.
네슬레 파쇄 테스트를 위해 각 케이지에 무향의 신선한 쥐 침구 재료를 0.5cm 깊이까지 추가하고 앞서 그림과 같이 침구를 포장합니다. 다음으로, 시중에서 판매되는 면 섬유 nestlets의 무게를 측정하고 침구 위에 Nestle 하나를 놓습니다. 각 테스트 케이지에서 세션 타이밍을 위한 스톱워치 또는 타이머를 준비합니다.
준비가 되면 벽을 향한 케이지의 한쪽 모서리에 마우스를 놓습니다. 필터 상단을 케이지에 놓고 30분 동안 Nestle와 함께 마우스를 방해하지 않고 그대로 두십시오. 이 시간이 지나면 마우스를 제거하고 홈 케이지로 되돌립니다.
케이지에서 남아 있는 손상되지 않은 둥지 조명 물질을 제거하고 밤새 건조시킵니다. 다음 날. 불이 켜진 파쇄되지 않은 둥지의 무게를 측정하고 이 무게를 시작 무게로 나누어 둥지 불이 켜진 파쇄의 백분율을 계산합니다.
마지막으로, 남은 파쇄된 둥지 조명 재료와 침구는 버립니다. 여기에 보이는 것은 대리석 매몰 시험 전후의 대표적인 케이지입니다. 야생형 마우스를 테스트할 때 묻히거나 초기 위치에서 옮겨진 구슬은 거의 없었습니다.
그러나 TPH 2 녹아웃 마우스는 20개의 구슬 중 17개를 묻었습니다. 묻히지 않은 나머지 구슬은 화살표로 표시됩니다. 이 측면도는 침구 표면의 변화를 보여줍니다.
테스트 후, 야생형 케이지의 상대적으로 방해받지 않는 표면과 녹아웃 동물의 큰 골과 봉우리를 포함하는 고르지 않은 표면을 비교합니다. 대리석 매립 테스트의 일반적인 성능이 여기에 요약되어 있습니다. TPH 2 녹아웃 마우스는 야생형 마우스와 비교할 때 훨씬 더 많은 구슬을 묻었습니다.
이 사진들은 파쇄 후의 대표적인 둥지를 보여줍니다. 여기서 야생형 마우스의 둥지는 TPH 두 녹아웃 마우스의 케이지에서 나온 둥지와 비교하여 약간의 파쇄를 보여줍니다. 이 그래프는 Nestle 파쇄 테스트에서 야생형 및 TPH 2 녹아웃 마우스의 일반적인 성능을 보여줍니다.
TPH 2 녹아웃 마우스는 야생형 마우스보다 훨씬 더 많은 Nestle 재료를 파쇄했습니다. 일단 숙달되면 이러한 기술을 제대로 수행하면 두 시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 대리석이 묻혀 있음을 정의하는 기준과 일관성을 유지하고 건조되고 파쇄되지 않은 나머지에서 Nestle의 파쇄된 조각을 제거하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.
이 절차에 따라, SSRI와 같은 인간의 강박 장애를 치료하는 데 사용되는 약물을 마우스에 주입하여 이러한 약물이 마우스의 강박 행동을 감소시키는지 확인할 수 있습니다.
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개요
본 논문은 생쥐의 강박 유사 행동을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 패러다임으로서 대리석 묻기(marble burying)와 네스트렛 파쇄(nestlet shredding)의 활용법을 보여줍니다. 이러한 행동은 인간의 강박 장애 및 자폐 스펙트럼 장애를 이해하기 위한 적절한 모델이 됩니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 행동과학
- 동물 모델
배경
- 질병 및 유전자 변형은 행동에 영향을 줄 수 있습니다.
- 생쥐의 두부 손상 및 약물 치료에 따른 행동 변화를 연구합니다.
- 강박성 유사 행동은 인간의 정신 질환 모델링에 중요합니다.
- 이러한 행동을 정확하게 기록하기 위해서는 검증된 접근 방식이 필수적입니다.
연구 목적
- 대리석 매립 및 둥지 재료 파쇄 테스트의 간편함을 보여주기 위함입니다.
- 설치류의 반복 행동을 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 방법을 제공하기 위함입니다.
- 인간의 질환과 관련된 강박 행동의 이해에 기여하기 위함입니다.
사용된 방법
- 구슬 매몰 검사를 위해 구슬이 들어있는 케이지 준비하기.
- 30분 동안 마우스가 구슬과 상호작용하는 모습 관찰하기.
- 검사 후 매몰된 구슬의 수 측정하기.
- 유사한 관찰 기간 후, 네슬렛(nestlet)을 사용하여 찢기 행동 평가하기.
주요 결과
- 묻힌 구슬의 수는 강박 행동의 정량적 측정치를 제공합니다.
- 파쇄된 네슬렛(nestlet)의 비율은 반복 행동의 수준을 나타냅니다.
- 두 테스트 모두 생쥐에서 강박 유사 행동을 입증하는 데 효과적입니다.
- 결과는 인간의 정신 질환 모델링에 활용될 수 있습니다.
결론
- 구슬 묻기와 네슬렛 파쇄는 강박 행동을 평가하기 위해 검증된 방법입니다.
- 이러한 패러다임은 인간 장애의 기저 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 추후 연구를 통해 이러한 발견을 확장하여 치료 효과를 탐구할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업 관련 요약
대리석 묻기(Marble burying) 및 네슬렛 파쇄(nestlet shredding) 테스트는 마우스의 강박적 유사 행동에 대해 정량적이고 행동학적으로 유의미한 분석 결과를 제공하여, 신경정신약물 발견 과정에서 표적 검증을 지원합니다. 이러한 분석법은 유전적 또는 약리학적 조작을 반복 행동의 측정 가능한 변화와 연결함으로써 기전적 리스크 제거를 가능하게 하며, 초기 발견 단계에서의 진행 여부(go/no-go) 결정에 정보를 제공합니다. 이 방법들은 단순성, 재현성 및 미세한 행동 변화에 대한 민감도를 갖추고 있어, 포트폴리오 분류와 표적 식별부터 전임상 검증까지의 중개 연구 연속성을 확보하는 데 가치 있는 도구가 됩니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 유전적 또는 질환 모델에서 표적 결합의 판독값으로서 강박 유사 행동을 정량화함으로써 치료 가설을 검증합니다.
- 운영적 가치: 표적 조절로 인한 행동 변화를 민감하게 감지하여 생물학적 리스크 제거를 가능하게 하며, 표적 신뢰도 평가를 지원합니다.
- 예측적 가치: OCD 및 ASD 병태생리와 관련된 전이 가능한 표현형 판독값을 제공함으로써 예측 신뢰도와 포트폴리오 우선순위 선정을 지원합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 강박 유사 행동 분석에서 기선 및 화합물 반응 표현형을 설정함으로써 다운스트림 스크리닝을 위한 검증된 행동 시스템을 구축합니다.
- 운영적 가치: 맹검 점수 산정, 고정된 시험 시간 및 명확한 운영 정의(예: 구슬 매립 임계값의 3분의 2)를 통해 분석의 표준화와 재현성을 확보합니다.
- 예측적 가치: 최소한의 장비 요구 사항, 짧은 테스트 시간 및 실험실 간의 고처리량 호환성으로 인해 스크리닝 준비도와 확장성을 강조합니다.
중개 및 전임상 연구
- 과학적 가치: OCD 및 ASD에서 나타나는 강박 증상을 모델링하여 질환과의 관련성을 논의하며, 행동 정량화를 통해 중개 바이오마커 정렬을 가능하게 함.
- 운용적 가치: 유전적, 환경적, 약리학적 중재 전반에 걸쳐 표적 조절을 평가하기 위해 동일한 분석법을 사용하여, 발견 단계부터 전임상 검증까지의 연속성을 기술함.
- 예측적 가치: 구슬 묻기 또는 네슬렛 찢기 행동의 변화를 표적 기전과 연결함으로써 위험 조정된 진전 결정을 다루며, 행동적 위험 제거(de-risking)에 기반한 go/no-go 기준을 지원함.
파이프라인 및 워크플로 통합
대리석 매몰 및 둥지 재료 파쇄 테스트는 가설 검증, 경로 규명 및 초기 신경과학 연구에서의 생물학적 리스크 감소를 지원하는 발견 단계의 표현형 분석법으로 활용되며, 리드 물질 발굴 및 표적 조절제의 전임상 평가에 직접적으로 유용합니다.
- 발견 생물학(Discovery Biology): 유전적 모델에서 세로토닌성, 도파민성 또는 글루타메이트성 표적 활성의 기능적 판독값으로 강박 유사 행동을 정량화함으로써, 본 방법이 가설 검증, 경로 규명 또는 생물학적 리스크 감소를 어떻게 지원하는지 설명합니다.
- 스크리닝(Screening): 표준화된 30분 시험, 맹검 점수 산정, 그리고 백분율 기반의 네슬렛(nestlet) 파쇄 또는 구슬 매립 횟수를 통해 논문에서 뒷받침되는 분석 준비도, 재현성 또는 정량적 결과물을 기술합니다.
- 분석(Analytics): 그룹 간 비교를 위한 연속 변수로서의 구슬 매립 빈도 및 네슬렛 파쇄 백분율을 포함하여, 연구 팀이 조건을 비교하는 데 도움이 되는 측정값, 판독값 또는 통계적 결과물을 강조합니다.
- 중개 연구(Translational Research): 분석 결과가 OCD 및 ASD 모델에서 증상 관련 표현형을 어떻게 반영하여 종간 유효성을 뒷받침하는지 입증함으로써, 소스에서 지원하는 경우에 한해 본 방법을 전임상 연속성 또는 바이오마커 정렬과 연결합니다.
- 기업적 재사용(Enterprise Reuse): 낮은 비용, 최소한의 교육 요구 사항, 그리고 화합물 스크리닝, 표적 검증 연구 및 작용 기전 연구 전반에 걸친 적용 가능성으로 인해, 본 방법을 단회성 기술이 아닌 재사용 가능한 역량으로 구성합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 예측 신뢰도 향상, 타겟 검증, 신경정신질환 타겟 결합의 기전적 모호성 감소.
- 운영적 가치: 고정된 프로토콜과 눈가림 종점 평가를 통한 여러 사이트 및 연구 간의 표준화, 재현성 및 확장성 확보.
- 전략적 가치: 발굴 초기 단계에서 효과 없는 타겟 조절 인자를 식별함으로써 더 나은 go/no-go 결정, 자본 효율성 제고 및 후기 단계의 생물학적 리스크 감소.
- 포트폴리오 영향: 타겟 매개 강박 유사 행동 표현형의 변화에 기반한 리스크 조정 우선순위 선정 및 개발 추진 결정.
구현 시 고려 사항
- 편향을 최소화하고 데이터 무결성을 보장하기 위해 설치류 핸들링, 행동 관찰 및 블라인드 평가에 관한 과학적 전문 지식이 필요합니다.
- 계측 및 분석 인프라 요구 사항에는 표준 케이지, 베딩, 구슬 또는 네슬렛(nestlet), 타이머, 그리고 네슬렛 분석을 위한 무게 측정 장비가 포함됩니다.
- 팀 간 표준화 요구 사항에는 구슬 매립(표면의 2/3 덮임)의 일관된 정의, 다수 관찰자에 의한 블라인드 평가, 환경 제어(명/암 주기, 적응 기간)가 포함됩니다.
- 모델 시스템 간 적응 고려 사항에는 다양한 계통의 기저 행동 검증과 베딩 깊이 및 구슬/네슬렛 제시 방식의 표준화 보장이 포함됩니다.
- 소스 자료에 근거한 실질적 제한 사항으로는 순화 핸들링의 필요성, 자발적 행동의 잠재적 가변성, 무게 측정 전 네슬렛의 하룻밤 건조 필요성 등이 있습니다.
