다발성 경화증의 마우스 모델에서 진보적 인 신경 학적 장애를 측정
November 14th, 2016
이 백서에서는 TMEV에 감염된 마우스의 진행성 신경 장애를 측정하는 데 사용되는 Rotarod 성능 테스트에 대한 최적화된 테스트 프로토콜을 제시합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 만성 탈수초성 질환이 있는 마우스의 진행성 신경학적 손상을 평가하는 것입니다. 우리는 Rotarod 테스트를 사용하여 진행성 다발성 경화증의 Theilers 바이러스 모델에서 장기 신경 장애를 연구하는 데 적합한 테스트 매개변수에 대한 권장 사항을 제공함으로써 이를 달성합니다. 이 절차는 진행성 탈수초화에 대한 마우스 모델의 관련성을 평가하기 위한 기준선을 제공하며 다발성 경화증과 같은 진행성 신경학적 상태를 치료하기 위한 테스트 요법에 유용성을 제공합니다.
기존의 시각적 채점 시스템에 비해 이 최적화된 테스트의 장점은 운동 기능에 대한 치료 및 실험 절차의 장기적인 효과를 정량화하기 위해 객관적인 변수를 생성한다는 것입니다. 이 절차를 시연하는 사람은 다트머스 신경면역학 연구소의 기술자인 Darlene Royce입니다. 기준선 균형 조정과 운동 조절을 평가하기 위해, TMEV 감염 5일 전에 먼저 생쥐가 최소 30분 동안 시험장에 적응할 수 있도록 하여 적응 프로토콜을 시작합니다.
마우스가 적응하는 동안 마이너스 5개의 DPI 훈련 매개변수로 Rotarod를 사전 설정합니다. 그런 다음 꼬리를 잡고 작업자와 반대쪽을 향하는 막대에 놓습니다. 마우스가 떨어지거나 점프하면 모든 마우스가 제자리에 올 때까지 Rotarod의 레인에 다시 놓습니다.
4개의 마우스를 모두 로드한 후 Enter 버튼을 눌러 실험을 시작합니다. 타이머가 자동으로 시작되는지 확인하고 각 레인에 대해 표시되는 분당 회전수를 관찰합니다. 그런 다음 각 동물이 막대에서 떨어질 때 막대의 속도와 동물이 막대에 머물렀던 시간을 기록합니다.
모든 쥐가 쓰러진 후에는 소변과 배설물이 있으면 쥐가 막대를 제대로 잡는 능력에 영향을 미칠 수 있으므로 티슈를 사용하여 막대에서 대변과 소변을 제거하십시오. 3분 동안 휴식을 취한 후 마우스에게 두 번째 시도를 한 다음 세 번째 시도를 한 다음 한 번의 시도당 최대 시간이 240초인 세 번째 시도를 합니다. 각 시험일 동안 총 3번의 시험을 시행합니다.
마지막으로 쥐를 집 우리로 되돌립니다. 음수 4일, 음수 3일, 음수 2일, 음수 1 PI에 적절한 훈련 프로토콜 매개변수로 로타로드를 미리 설정하고 로타로드 실험을 반복합니다. 4주에서 6주 된 암컷 SJL 마우스가 들어 있는 케이지를 랙에서 편안한 작업 공간으로 옮기는 것으로 시작합니다.
귀 펀치를 사용하여 마우스에 표시하여 임상 및 조직학적 질병을 개별적으로 평가할 수 있습니다. 다음으로, PBS의 TMEV 감염 재고 30마이크로리터를 29게이지 인슐린 주사기 바늘에 넣습니다. 시술 기간 동안 적절한 양의 산소와 이소플루란이 존재하는지 확인하여 마취 가스 기계를 준비합니다.
동물을 유도실에 넣고 상단을 밀봉합니다. 몇 분 후 챔버에서 동물을 꺼내고 발 패드를 꼬집어 마우스를 테스트하여 적절한 마취를 확인합니다. 다음으로, 70% 이소프로필 알코올로 주사 부위를 청소하고 30마이크로리터의 TMEV 감염 스톡을 자유 주사로 오른쪽 대뇌 반구에 주사합니다.
마지막으로, 마우스가 완전히 경보를 발동하고 움직일 수 있게 되면 마우스를 보관 케이지로 되돌립니다. 감염 후 7일째에 적절한 실험 매개변수로 로타로드를 사전 설정하고 적절한 실험 프로토콜 매개변수로 전체 로타로드 훈련 연습을 반복합니다. 매일 세 번째 실험을 한 후 각 마우스의 무게를 측정하고 데이터 시트에 체중을 기록하십시오.
다음 6주 동안 같은 방식으로 일주일에 두 번씩 마우스를 테스트합니다. 6주 후, 일주일에 한 번 동일한 실험 프로토콜로 평균 150일 동안 실험 기간 동안 마우스를 테스트합니다. 다음으로, 원시 데이터를 분석하고 신경학적 기능 지수(NFI)로 표현합니다.
개별 NFI 값을 확인하려면 각 마우스의 기준 성능 임계값을 감염 후 15일에서 45일까지의 모든 실행 시간의 평균으로 계산합니다. 진행성 탈수초의 결과로 인한 운동 성능을 평가할 수 있도록 하고 조기 뇌염으로 인한 기여 결손을 배제하기 위해. 그런 다음 NFI 값을 가장 최근의 평균 실행 시간 3개를 마우스의 기준 성능 임계값으로 나눈 평균으로 계산합니다.
마지막으로, NFI 값을 해당 특정 날짜에 가짜 처리 그룹이 얻은 평균 NFI 값으로 나누어 조정된 NFI를 계산합니다. 이 그림은 TMEV에 감염된 마우스가 대조군 마우스와 비교할 때 시간이 지남에 따라 신경학적 결손이 크게 증가했음을 보여줍니다. TMEV의 두 가지 다른 균주에 의한 만성 감염은 마우스의 실행 시간에 부정적인 영향을 미쳤습니다.
TMEV에 감염된 마우스의 두 그룹 모두 가짜 마우스보다 NFI 값이 현저히 낮았습니다. 또한, BeAn 균주에 감염된 마우스와 DA 균주에 감염된 마우스의 장애 진행을 모든 시점에서 비교하는 데는 차이가 없었다. 이 절차에 따라 마우스의 일반적인 건강을 신속하게 평가하기 위해 오른쪽 반사 테스트와 같은 전통적인 시각적 채점 방법을 수행할 수 있습니다.
개발 후, 이 기술은 다발성 경화증 및 신경퇴행성 질환 분야의 연구자들이 진행성 장애를 지연시키는 데 있어 치료 및 기타 개입의 효과를 테스트할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 마우스의 장기적인 진행성 장애를 평가하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이 절차는 Theiler 바이러스 모델에서 진행성 신경 장애를 검출하는 데 유용할 뿐만 아니라 신경퇴행성 질환의 다른 마우스 모델에서 장애를 발견하는 데에도 유용합니다.
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개요
이 논문은 TMEV 감염된 마우스에서 점진적인 신경학적 장애를 측정하기 위한 Rotarod 성능 테스트의 최적화된 테스트 프로토콜을 제시합니다. 이 절차는 만성 탈수초화 질환과 관련된 장기간의 신경학적 손상을 평가하기 위해 고안되었습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 신경학
- 신경면역학
배경
- Rotarod 테스트는 마우스의 운동 기능을 평가하는 데 사용됩니다.
- 다발성 경화증과 같은 만성 탈수초화 질환은 운동 조정에 영향을 미칩니다.
- Theilers 바이러스 모델은 점진적인 신경학적 상태를 연구하는 데 관련이 있습니다.
- 전통적인 점수 시스템은 운동 기능을 측정하는 데 객관성이 부족합니다.
연구 목적
- 마우스의 신경학적 손상을 평가하기 위한 표준화된 프로토콜을 제공합니다.
- 치료의 효과를 평가하기 위한 기준을 확립합니다.
- 운동 기능 평가의 객관성을 향상시킵니다.
사용된 방법
- 최적화된 Rotarod 성능 테스트 프로토콜.
- TMEV 감염 전에 마우스를 테스트 환경에 적응시킵니다.
- 균형, 조정 및 운동 제어의 평가.
- 전통적인 시각적 점수 매기기 방법과의 결과 비교.
주요 결과
- 최적화된 프로토콜은 운동 기능의 신뢰할 수 있는 측정을 제공합니다.
- 치료의 장기적인 영향을 객관적으로 정량화할 수 있습니다.
- 점진적인 신경학적 손상 평가에 효과적임을 입증했습니다.
- 운동 기능에 대한 치료 효과에 대한 이해를 촉진합니다.
결론
- 최적화된 Rotarod 테스트는 신경학적 장애를 연구하는 데 귀중한 도구입니다.
- 전통적인 방법에 비해 더 객관적인 접근법을 제공합니다.
- 이 프로토콜은 다발성 경화증 치료법 개발에 도움을 줄 수 있습니다.
자주 묻는 질문
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.
