Name: Angelman 증후군 마우스 모델의 행동 특성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-10-20T12:10:00.000+00:00
Duration: 11 min 5 s
Description: 학습하세요 Angelman 증후군 마우스 모델의 행동 특성을 검증하는 재현 가능한 행동 실험 방법을 통해. 이 연구는 신경유전학 질환의 병인 규명과 치료법 개발에 활용됩니다.

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이 연구는 체코 과학 아카데미 RVO 68378050, MEYS CR LM2018126, OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001789(체코 표현유전체학 센터의 업그레이드: MEYS 및 ESIF의 번역 연구를 위한 개발), OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/18_046/0015861(MEYS 및 ESIF에 의한 CCP 인프라 업그레이드 II) 및 OP RDI CZ.1.05/2.1.00/19.0395(MEYS 및 ERDF에 의한 형질전환 모델의 고품질 및 용량). 또한, 이 연구는 체코 교육청소년체육부에서 제공하는 NGO "유전자 치료 협회(ASGENT)", 체코(https://asgent.org/) 및 체코 표현유전체학 센터로부터 자금을 지원LM2023036.

행동 테스트를 사용하여 Angelman Syndrome의 Murine 모델 검증

저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.

다른 쥐 균주에서 생성된 AS 모델은 일반적으로 동물의 감정 상태, 운동 기능 및 인지 능력에 대한 테스트를 통해 검증되어 인간 증상과의 비교를 용이하게 합니다31,32. AS 모델의 운동 결핍은 실험실 전체에서 가장 일관된 발견이며, 돌연변이의 변하지 않은 감정 상태와 둥지 짓기 어려움이 그 뒤를 잇습니다31,32,33. 대조적으로, 인지 장애는 경미하거나 결석합니다 7,31,33. 인지 표현형의 불일치는 Huang et al.7에서 볼 수 있듯이 테...

Angelman 증후군 (AS)은 드문 신경 발달 질환입니다. AS의 가장 흔한 유전적 기원은 모계 유래 염색체의 15q11-q13 영역의 큰 결실이며, 이는 환자의 거의 74%에서 발견된다1. 이 영역의 결실은 E3 유비퀴틴 리가제를 암호화하는 AS의 주요 원인 유전자인 UBE3A의 손실을 유발합니다. 뉴런에서 UBE3A 유전자의 부계 대립 유전자는 각인으로 알려진 과정에서 침묵합니다. 결과적으로, 유전자의 부계 각인은 중추 신경계 (CNS)에서 모계 발현 만 허용합니다 2. 따라서 모계 유래 염색체에서 UBE3A 유전자가 결실되면 AS 증상이 발생합니다. 인간의 경우, AS는 생후 6개월경에 나타나며, 발달 지연은 모든 발달 단계에 걸쳐 지속되며, 영향을 받은 개인에게 심각한 쇠약 증상을 초래한다 3,4. 이 장애의 핵심 증상에는 갑작스러운 운동 실조 보행, 심각한 언어 장애 및 지적 장애를 포함한 미세 및 대근육 운동 능력의 결핍이 포함됩니다. AS 환자의 약 80%는 또한 수면 장애 및 간질을 앓고 있습니다. 현재까지 유일하게 이용 가능한 치료법은 간질 발작을 줄이고 수면의 질을 향상시키는 증상 약물입니다1. 따라서 정제된 표현형 분석과 함께 재현 가능한 행동 표현형을 가진 강력한 동물 모델의 개발은 장애의 병태생리학적 메커니즘을 밝히고 효과적인 약물 및 치료법을 발견하는 데 필수적입니다.
CNS에 영향을 미치는 인간 장애의 복잡성은 모델 유기체가 유사한 게놈, 생리학 및 행동을 소유할 것을 요구합니다. 마우스는 짧은 생식 주기, 작은 크기 및 DNA 변형의 상대적 용이성으로 인해 모델 유기체로 인기가 있습니다. 1984년, 폴 윌너(Paul Willner)는 모델의 값을 결정하는 데 사용되는 세 가지 기본 질병 모델 검증 기준, 구성, 얼굴 및 예측 타당도를 제안했다5. 간단히 말해서, 작제물 타당도는 장애 발생을 담당하는 생물학적 메카니즘을 반영하고, 얼굴 타당성은 그 증상을 요약하고, 예측 타당도는 치료 약물에 대한 모델 반응을 설명한다.
위의 원칙을 고수하기 위해 우리는 AS 모델 마우스를 만들기 위해 가장 일반적인 유전적 병인인 UBE3A 유전자를 포함한 모계 15q11.2-13q 유전자좌의 대규모 결실을 선택했습니다. 우리는 CRISPR/Cas9 기술을 사용하여 C57BL/6N 배경의 마우스에서 유전자의 코딩 요소와 비코딩 요소를 모두 포함하는 전체 UBE3A 유전자에 걸쳐 있는 76,225bp 길이의 영역을 삭제했습니다6. 그런 다음 동물을 사육하여 UBE3A+/- 이형접합체 마우스를 얻었습니다. 모델의 얼굴 검증을 위해 UBE3A+/- 암컷과 야생형 수컷의 교배된 동물을 사용하여 UBE3A+/- 자손(C57BL/6NCrl-UBE3A<em1(IMPC)Ccpcz>/Ph로 명명되고 나중에 UBE3A mGenedel/+로 할당됨) 및 대조군 새끼를 얻었습니다. 우리는 그들의 미세하고 총체적인 운동 능력, 감정 및 영향을 테스트하여 핵심 AS 증상을 요약했습니다. 이전 논문에서는 동물의 인지 기능도 평가했는데, AS 환자도 지적 장애를 앓고 있기 때문이다6. 그러나 UBE3AmGenedel/+ 마우스에서 인지 장애는 발견되지 않았는데, 이는 아마도 실험 당시 동물의 나이가 어렸기 때문일 것입니다7. 나중에 18 주 된 나이 든 동물을 조사한 결과, 장소 선호 패러다임에서 반전 학습 동안 행동 유연성이 부족한 것으로 나타났습니다. 그러나 이 분석에 사용된 장비의 복잡성으로 인해 별도의 방법론 모듈이 필요하며 여기에는 포함되지 않습니다.
여기에 제시된 행동 테스트는 높은 예측 가치와 충분한 구성 타당도 8,9,10 덕분에 유전 연구에서 일반적인 표현형 도구에 속합니다. 우리는 이러한 테스트를 사용하여 재현 가능하고 연령에 구애받지 않는 방식으로 인간 질병의 핵심 증상을 요약하여 AS의 마우스 모델을 검증했습니다. 동물의 감정은 상승 플러스 미로 및 오픈 필드 테스트에서 평가되었습니다. 이 두 가지 테스트는 동물이 음식, 피난처 또는 짝짓기 기회를 찾기 위해 새로운 환경을 탐색하는 동시에 불안을 유발하는 구획을 피하는 접근 회피 갈등을 기반으로 합니다11. 또한, 개방 필드 테스트는 마우스의 운동 활동을 테스트하기 위해 사용된다8. 꼬리 서스펜션 테스트는 마우스 녹아웃 모델12에서 새로운 항우울제 또는 우울 유사 표현형을 선별하기 위해 우울증 연구에서 널리 사용됩니다. 이 테스트는 피할 수 없는 상황에서 시간이 지남에 따라 동물이 발전하는 절망을 평가합니다. 운동 학습과 상세한 보행 특성은 각각 rotarod와 DigiGait에서 결정되었습니다. 가속 막대에 대한 동물의 지구력은 균형 및 운동 조정 기술을 특징 짓는 반면, 마우스의 단계 패턴에 대한 상세한 분석은 많은 신경 생성 운동 장애13,14,15와 관련된 신경근 장애에 대한 민감한 평가입니다. 네슬렛 파쇄 테스트는 설치류의 충동적인 행동을 감지하기 위한 표준 방법론의 일부이며, 자연적인 설치류 형성 행동을 이용하기 때문에 동물의 웰빙을 나타냅니다16,17.
실험군의 규모는 3R 규칙 요구 사항을 충족하기 위한 타협과 군체 육종 성능의 효율적인 사용의 결과였습니다. 그러나 통계적 검정력을 얻기 위해 그룹은 충분한 양의 번식 쌍을 확립했기 때문에 10 명 이상의 개체를 가졌습니다. 불행하게도, 번식 성과가 항상 충분한 수의 동물을 낳는 것은 아닙니다.

<table><tbody><tr><td>케이지, 개별 환기</td><td>Techniplast</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DigiGait</td><td>Mouse Specifics, Inc., 2 Central Street Level Unit 110 Framingham, MA 01701, USA</td><td>장비는 입찰되었으나 카탈로그 번호는 제공되지 않았으며, 회사 웹 사이트에서도 찾을 수 없었습니다</td><td>. 제공된 마우스 보행, 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 자세한 분석이 제공되었습니다.</td></tr><tr><td>FDA Nestlet</td><td>squares Datesand Ltd., 7 Horsfield Way, Bredbury, Stockport SK6, UK</td><td>재료는 직접 이메일 요청을 통해 Velaz 공급 업체로부터 구입했습니다. Velaz는 카탈로그 번호를 제공하지 않습니다.</td><td>둥지 건물 테스트를 위한 면 nestlets. Nestlet discription : 각각 2-3g, 지름은 약 5 x 5 x 0.5cm입니다.</td></tr><tr><td>Mouse chow</td><td>Altramion</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotarod</td><td>TSE Systems GmbH, Barbara-McClintock-Str.4 12489 Berlin, Germany</td><td>장비는 입찰되었으나 카탈로그 번호는 제공되지 않았으며, 회사 웹 사이트</td><td>Rotarod에서 5 마우스, 하드웨어 및 소프트웨어를 찾을 수 없었습니다. 드럼 치수: 직경: 30mm, 레인당 너비: 50mm, 낙하 거리 147mm.</td></tr><tr><td>꼬리 현탁액 테스트</td><td>Bioseb, In Vivo Research Instruments, 13845 Vitrolles FRANCE</td><td>참고: BIO-TST5</td><td>꼬리에 매달린 3마리의 마우스의 부동성 시간 평가를 위한 완전 자동화 장비, 하드웨어 및 소프트웨어 제공</td></tr><tr><td>Transpore medical</td><td>tape Medical M, Ltd.</td><td>P-AIRO1291</td><td>동물의 꼬리를 갈고리에 매달아 넣는 데 사용되는 테이프입니다.</td></tr><tr><td>뷰어 - 비디오 추적 시스템</td><td>Biobserve GmbH, Wilhelmstr. 23 A 53111 Bonn, Germany</td><td>소프트웨어가 포함된 장비는 입찰되었으나 카탈로그 번호는 제공되지 않았으며 회사 웹 사이트에서도 찾을 수 없었습니다</td><td>. 맞춤형 하드웨어가 있는 소프트웨어: 미로, IR 베이스, IR 민감성 카메라. 주문품 차원: 42 x 42 cm 지역, 49 cm 높은 벽, 중앙 지역 지역: 39 cm2. 맞춤형 EPM은 바닥에서 50cm 높이로 올라갔고 팔을 벌린 길이는 79cm였습니다. 너비 9cm, 닫힌 팔 길이 77cm, 너비 7.6cm.</td></tr></tbody></table>

angelman 증후군 마우스 모델의 행동 특성

Behavioral Characterization of an Angelman Syndrome Mouse Model

이 원고는 확립된 쥐 모델의 AS에서 Angelman 증후군(AS) 유사 표현형을 특성화하는 데 사용할 수 있는 일련의 행동 테스트를 설명합니다. 우리는 로타로드 학습 패러다임, 상세한 보행 분석 및 둥지 짓기 테스트를 사용하여 동물의 운동 장애를 감지하고 특성화합니다. 우리는 오픈 필드와 상승 플러스 미로 테스트에서 동물의 감정을 테스트하고 꼬리 서스펜션 테스트의 영향을 테스트합니다. AS 마우스를 오픈 필드 테스트에서 테스트할 때 운동 기능 장애가 미로에서 마우스 행동에 영향을 미치고 활동 점수를 변경하기 때문에 결과를 신중하게 해석해야 합니다.
제시된 행동 테스트의 재현성과 효과는 다양한 녹아웃 변형이 있는 여러 독립적인 Uba3a 마우스 라인에서 이미 검증되었으며, 이 테스트 세트는 AS 연구에서 우수한 검증 도구로 자리 잡았습니다. 관련 구조와 얼굴 타당성을 가진 모델은 질병의 병태생리학을 밝히고 인과적 치료법의 개발을 승인하기 위한 추가 조사가 필요합니다.

상승 플러스 미로 및 오픈 필드 테스트 EPM 및 OF 테스트는 설치류가 새로운 환경을 탐색하는 자연적 경향을 사용합니다18,19. 탐사는 설치류가 새로운 환경의 탐사와 가능한 위험 회피 중에서 선택하는 접근 회피 충돌에 의해 지배됩니다. 동물들은 피난처, 사회적 접촉 또는 먹이를 찾기 위해 알려지지 않은 장소를 탐험합니다. 그러나 새로운 장소에는 포식자나 경쟁자와 같은 위험 요소가 포함될 수 있습니다. OF 테스트와 EPM은 모두 안전하고 위험한 구획, 즉 OF 테스트의 주변부와 중앙, EPM의 폐쇄형 및 개방형 암으로 구성됩니다. 설치류는 자연스럽게 개방되고 높으며 밝은 조명 영역에 비해 어둡고 밀폐 된 구획을 선호합니다. 따라서, 방문 횟수 및 방문 기간의 감소로 표현되거나 첫 번째 방문까지의 대기 시간 증가로 표현되는 위험한/불안을 유발하는 부분의 감소된 탐색은 동물의 불안과 유사한...

이 원고는 Angelman 증후군 마우스 모델을 검증하기 위해 재현 가능한 행동 테스트 세트를 제공합니다.

Angelman 증후군 마우스 모델의 행동 특성

This manuscript describes a battery of behavioral tests available to characterize Angelman syndrome (AS)-like phenotypes in an established murine model of ...

우리의 목표는 마우스를 실험 모델로 사용하여 유전자의 생리적 역할을 밝히는 것입니다. 우리는 또한 과학자들이 질병의 원인을 조사하고 효과적인 치료법을 개발하는 데 사용할 수 있는 특정 질병의 마우스 모델을 개발하는 데 중점을 둡니다. 이러한 활동의 예는 Angelman 증후군의 마우스 모델입니다.틀림없이 잠재력을 가진 가장 유망한 신기술은 동물 연구에서 딥 러닝 기술을 기반으로 인공 지능을 통합하는 것입니다. 이 접근법은 실험자가 동물을 방해 할 필요없이 홈 케이지에서 동물의 행동을 직접 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 현재 행동 연구에서 가장 큰 과제는 재현성입니다.따라서 우리는 모델의 나이 또는 종에 의존하지 않는 방식으로 모델의 Angelman 증후군을 검증하는 일련의 테스트를 소개합니다. 우리는 AS 모델을 검증하기 위해 확립된 행동 테스트를 사용합니다. 그러나, 모델 개발을 위한 새로운 접근 방식은 큰 결실과 함께 인간의 상태와 매우 유사하다.CRISPR 기술을 사용하여 마우스 게놈에서 전체 UBE3A 유전자를 삭제했습니다. 삭제가 3KB로 제한되는 다른 모델과 달리. 우리는 마우스 모델에서 증상을 회복시킬 수 있는 유전자 치료법을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

behavioral-characterization-of-an-angelman-syndrome-mouse-model

Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

Inchworming 충분한 톱밥 침구 테스트 케이지에 배치 할 때 BTBR T + Itpr 3TF / J (BTBR) 마우스에 표시되는 고도의 반복적 인 동기 파는 움직임이다. 절차는 청소년의 사회적 상호 작용 프로토콜의 변형이며, 자폐증 스펙트럼 장애와 관련된 반복적 인 모터 stereotypies을 평가하기 위해 여기에 사용됩니다.

Inchworming : BTBR의 소설 모터 상동증 (stereotypy)을<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; TF</sup</em자폐증의&gt; / J 마우스 모델

여기에서는 암컷 청소년기 마우스에서 활동 기반 거식증(ABA)을 유도하는 프로토콜을 제시합니다. ABA는 달리는 바퀴에 접근할 수 있는 설치류에게 음식 제한을 가함으로써 유발되는 과잉 행동 상태입니다. 이 현상은 신경성 식욕 부진증의 근본적인 신경생물학을 연구하기 위한 모델로 사용되고 있습니다.

활동 기반 식욕 부진 설치류 모델을 사용하면 거식증의 신경 생물학적 기초 연구에

개별적으로 음식에 제한 된 액세스 주어진 실행 바퀴와 함께 지 내게 쥐 음식 소비에 있는 감소를 개발 하 고 실행 바퀴에 활동. 이 실험적인 현상 활동 기반 거식 증을 이라고 합니다. 이 패러다임 신경 생물학 분야를 연구 하 고 거식 증 nervosa의 기본 동작에 대 한 실험 도구를 제공 합니다.

쥐의 활동 기반 거식 증을 평가

발자국 분석은 쥐의 운동 이상을 정량화하는 연구자들을 위한 디지털화된 걸음걸이 분석 프로그램에 대한 저비용 대안입니다. 속도, 단순성 및 세로 전위로 인해 마우스 모델의 행동 자형화에 이상적입니다.

신경 근육 질환의 마우스 모델의 행동 현상형에 대한 저렴한 걸음걸이 분석

자폐 스펙트럼 장애(ASD)는 사회적 및 의사소통 행동의 장애 및 반복적 행동의 출현과 관련이 있습니다. 초파리 모델에서 ASD 유전자와 행동 결핍 사이의 상관 관계를 연구하기 위해 이 논문에서는 사회적 간격, 공격성, 구애, 그루밍 및 습관화 행동을 분석하기 위한 5가지 행동 패러다임을 설명합니다.

자폐 스펙트럼 장애의 초파리 모델에서 행동 평가를 위한 패러다임

설치류 모델은 자폐 스펙트럼 장애(ASD)와 관련된 핵심 행동을 연구하는 데 유용한 도구입니다. 이 기사에서는 생쥐에서 ASD의 핵심 기능을 모델링하기 위한 두 가지 행동 테스트, 즉 반복적인 행동을 평가하는 셀프 그루밍(self-grooming)과 사회적 장애를 문서화하는 3개의 챔버 사회적 상호 작용 테스트(three-chamber social interaction test)에 대해 설명합니다.

생쥐의 자폐증과 유사한 행동을 평가하기 위한 전략

우리는 실험실 쥐에서 둥지 짓기 행동의 유용성을 복지의 지표로 보여줍니다. 둥지 채점은 온도, 질병 및 공격성에 의해 변경되는 민감한 기술입니다. 둥지 테스트에 통합하는 시간(TINT)은 수술 후 통증을 감지할 수 있는 간단한 케이지 측 평가입니다.

실험실 쥐의 건강과 복지의 지표로 둥지 건물

가정 케이지 환경에서 마우스의 장기간 포괄적 인 모니터링은 뇌 질환의 쥐 모델에서 벗어난 행동의 깊은 이해를 제공한다. 이 논문은 현대 행동 분석의 핵심 구성 요소로 통합 행동 역 (INBEST)에 대해 설명합니다.

통합 행동 역으로 설치류 질병 모델의 행동 표현형 (INBEST)

마우스 모델은 행동 신경 과학 연구에서 점점 인기를 얻고 있습니다.  모델이 발전함에 따라 마우스에 특정한 민감한 행동 조치를 개발하는 것이 중요합니다.  이 프로토콜은 뇌졸중의 마우스 모델에 사용하기 위한 숙련된 운동 작업인 Pasta Matrix Reaching Task를 설명합니다.

허혈성 뇌졸중의 마우스 모델에서 감각 운동 피질 손상 후 보상 사지 사용과 운동 기능의 학습 행동 평가

모터 제어 및 균형 성과는 나이와 함께 저하하는 것으로 알려져있다. 이 논문은 노화의 쥐 모델에서 균형 성능 전정 시스템 및 표시 변경에 도전 할 수있는 간단한 회전 자극의 추가와 함께 표준 비 침습적 행동 검사의 번호를 제공합니다.

노화 마우스 전정 시스템의 행동 평가

학습하세요 Angelman 증후군 마우스 모델의 행동 특성을 검증하는 재현 가능한 행동 실험 방법을 통해. 이 연구는 신경유전학 질환의 병인 규명과 치료법 개발에 활용됩니다.

Angelman 증후군 마우스 모델의 행동 특성

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