Gedrags-en bewegingsapparaat metingen met behulp van een open veld Activity Monitoring Systeem voor Skeletal Muscle Ziekten
29 september 2014
Open veld activiteit niveaus worden gebruikt om de locomotief en gedragsmatige activiteit beoordelen. Dit protocol voorziet in een goed ontworpen, gestandaardiseerd protocol te gebruiken in preklinische studies voor neuromusculaire aandoeningen.
Het algemene doel van deze procedure is om de voortbeweging en gedragsactiviteit van muizen in een open veld-omgeving te meten. De eerste stap is om de muizen gedurende vier opeenvolgende dagen te laten wennen aan de open veldkamer. Na de acclimatisatie wordt de gedragsactiviteit geregistreerd met behulp van gespecialiseerde software.
Elke dag worden de gegevens geëxporteerd en beoordeeld voor kwaliteitscontroledoeleinden. Na het testen worden de gegevens geanalyseerd op meerdere gedragsparameters. Uiteindelijk wordt open veldactiviteit gebruikt om verschillen tussen controle- en testdieren op een niet-invasieve manier te tonen.
Het voordeel van deze niet-invasieve methode is dat het een algemene beoordeling van de algemene levenskwaliteit op longitudinale wijze biedt. Dit bootst de zes minuten durende looptest na die als klinische uitkomstmaat wordt gebruikt en biedt inzicht in mogelijke neveneffecten van geneesmiddelen Voor de beste resultaten. Zorg ervoor dat alle dieren goed zijn geacclimatiseerd en dat de testen op hetzelfde tijdstip elke dag worden uitgevoerd, en een rustige temperatuur en luchtvochtigheid gecontroleerde kamer met gelijkmatige verlichting.
Om te beginnen, breng de muizen in de testkamer en laat ze ongeveer 10 minuten wennen. Verlaat de kamer gedurende deze tijd. Ga vervolgens terug naar de kamer en zet de activiteitskamers aan.
Hoewel er op dit moment geen gegevens worden verzameld, zal dit het testomgeving nabootsen. De activiteitskamer die in dit protocol wordt gebruikt, bevat een centrale verdeler die de kamer in kwadranten verdeelt. Zorg ervoor dat de verdeler goed is uitgelijnd in de kamer.
Vervolgens verwijdert u voorzichtig elke muis uit hun kooicage en plaatst u ze onmiddellijk in een lege kwadrant. Zodra alle dieren zijn geladen, plaatst u het deksel erop en verlaat u de kamer. Laat de dieren 60 minuten wennen aan de testkamer na de acclimatisatieperiode.
Keer terug naar de kamer en verwijder het deksel. Breng voorzichtig elke muis terug naar hun kooicage. Reinig elke kamer grondig met desinfecterend middel en papieren handdoeken tussen elke sessie.
Herhaal deze stappen gedurende vier opeenvolgende dagen, één week voorafgaand aan de eerste gegevensverzameling. Zorg ervoor dat de dieren willekeurig aan een nieuwe box worden toegewezen bij elke sessie om habituatie te voorkomen en volg de boxtoewijzingen gedurende de duur van het onderzoek. Om de open veldactiviteit te meten, brengt u muizen in de testkamer om gedurende 10 tot 30 minuten te wennen.
Verlaat de kamer gedurende deze tijd. Keer na deze tijd terug naar de kamer en zet de activiteitskamers aan. Open vervolgens de bijbehorende computersoftware die de beweging van het dier zal registreren.
Stel de primaire gegevensverzamelparameters in de computersoftware in om zes blokken van 10 minuten gegevens te verzamelen en voer vervolgens de juiste datum, bestandsnaam en muis-ID-nummers in. Zodra alle parameters zijn ingesteld, voert u een pre-beam-controle uit om te verifiëren dat alle infraroodstralen goed functioneren. Als de kamer niet slaagt voor de pre-beam-controle, is dit meestal te wijten aan een slechte uitlijning van de centrale verdeler.
Als dit gebeurt, richt de verdeler opnieuw uit totdat de sensoren zijn ontgrendeld en het systeem klaar is. Wanneer alle testkamers klaar zijn, verwijdert u voorzichtig de muis uit zijn kooicage en plaatst u deze in de testkamer. Tijdens de gegevensverzameling kunnen twee dieren tegelijkertijd in de testkamer worden geplaatst.
Bijvoorbeeld, een dier kan in de voorste linkerkwadrant worden geplaatst en een in de achterste rechterkwadrant. Plaats het deksel op de bovenkant van de kamers zodra alle dieren zijn geladen en start vervolgens het programma om de gegevensverzameling te starten. Het programma begint met het registreren van activiteitsniveaus volgens de eerder ingestelde gegevensverzamelparameters.
Verlaat de testkamer gedurende de duur van de testperiode. Keer terug naar de kamer wanneer de gegevensverzameling is voltooid. Bewaar de gegevens en plaats vervolgens elk dier terug in hun respectieve kooicage.
Reinig alle eenheden met een desinfecterend middel en papieren handdoeken voordat u een andere groep dieren test. Exporteer de gegevens na het testen naar een spreadsheet. De computersoftware berekent meerdere parameters over de gegevensverzamelperiode.
Bekijk voor elke muis alle gegevens voor kwaliteitscontroledoeleinden. Herhaal deze stappen gedurende vier opeenvolgende dagen. Zorg ervoor dat de dieren willekeurig aan een nieuwe box worden toegewezen bij elke sessie en volg de boxtoewijzingen gedurende de duur van het onderzoek.
Bereken ten slotte de gemiddelde horizontale activiteit. Verticale activiteit, totale afgelegde afstand, totale bewegingstijd en totale rusttijd van de vier dagen gegevensverzameling. Deze resultaten tonen typische open veldactiviteitsniveaus van mannelijke en vrouwelijke ddy twee J laminaat alfa twee deficient congenitale musculaire dystrofie, muizen en controlemuizen in de loop van de tijd, horizontale activiteit was hoger bij controlemuizen, net als verticale activiteit en totale afgelegde afstand.
DY twee J muizen vertoonden ook een volledige verlies van verticale activiteit bij 19 weken van leeftijd, wat hun achterpootverlamming en op zijn beurt, onvermogen om omhoog te gaan bij zes weken van leeftijd tijdens de piek necrotische fase weerspiegelt. In het diermodel van Duchenne musculaire dystrofie, tonen MDX muizen lagere niveaus van horizontale activiteit, verticale activiteit en totale afgelegde afstand. Verschillen in open veldactiviteit werden ook aangetoond tussen muizen van verschillende stammen.
BL 10 muizen hadden hogere horizontale activiteit, verticale activiteit en totale afgelegde afstand vergeleken met L zes muizen. Omdat gedragsactiviteit vatbaar is voor grote variaties, is open veldactiviteit mogelijk geen geschikte primaire eindpuntmaat. Het kan echter een zeer waardevolle secundaire uitkomstmaat zijn in preklinische studies wanneer uitgevoerd met
Overzicht
Dit artikel beschrijft een gestandaardiseerd protocol voor het meten van de locomotorische en gedragsmatige activiteit bij muizen met behulp van een open-field activiteitsmonitoringsysteem. De methode is bijzonder waardevol voor het beoordelen van locomotorische beperkingen in diermodellen voor neuromusculaire ziekten en voor het evalueren van de effectiviteit van therapeutische interventies. Het protocol legt de nadruk op acclimatisatie, gegevensverzameling en analyseprocedures om betrouwbare en reproduceerbare resultaten te garanderen.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschapsgebied
- Behaviorale neurowetenschappen
- Preklinisch onderzoek naar neuromusculaire ziekten
- Fenotypering van diermodellen
Achtergrond
- Activiteitsmonitoring in een open veld beoordeelt de algemene locomotieve en gedragsmatige activiteit bij muizen.
- Het biedt een niet-invasieve maatstaf voor de algehele kwaliteit van leven en functionele beperkingen.
- Deze methode vult andere beoordelingen aan, zoals gripkracht, en weerspiegelt klinische tests zoals de zes-minuten-wandeltest.
- Resultaten kunnen worden beïnvloed door dierstam, leeftijd, geslacht, circadiane ritmes en omgevingsfactoren.
Doel van de studie
- Om een gestandaardiseerd protocol te bieden voor het meten van de activiteit in een open veld bij preklinische studies.
- Om belangrijke overwegingen, data-analyse en de interpretatie van resultaten uit de open veldtest te bespreken.
- Om sterke punten, beperkingen en aanbevelingen voor een optimaal studieontwerp te belichten.
Gebruikte methoden
- Acclimatisatie van muizen aan de open field-kamer gedurende vier opeenvolgende dagen.
- Registratie van gedragsactiviteit met behulp van gespecialiseerde software en kamers uitgerust met infraroodstralen.
- Willekeurige toewijzing van dieren aan verschillende kamers om habituatie te voorkomen.
- Gegevensverzameling in zes blokken van 10 minuten, gevolgd door export en kwaliteitscontrole.
- Berekening van parameters zoals horizontale activiteit, verticale activiteit, totale afgelegde afstand, bewegingstijd en rusttijd.
Belangrijkste resultaten
- Controlemuizen vertoonden een hogere horizontale en verticale activiteit en een grotere totale afgelegde afstand in vergelijking met neuromusculaire ziektemodellen.
- DY2J-muizen vertoonden tegen 19 weken een volledig verlies van verticale activiteit, wat duidt op verlamming van de achterpoten.
- MDX-muizen (model voor Duchenne spierdystrofie) vertoonden lagere activiteitsniveaus vergeleken met de controles.
- Er werden significante stamafhankelijke verschillen in de open-field-activiteit waargenomen (bijv. BL10 versus L6-muizen).
Conclusies
- Monitoring van de activiteit in een open veld is een waardevolle secundaire uitkomstmaat in preklinische neuromusculaire studies.
- Het is gevoelig voor zowel ziekteprogressie als de effecten van therapeutische interventies.
- Vanwege de variabiliteit moet het worden gebruikt in combinatie met andere functionele, histologische en moleculaire assays voor een uitgebreide beoordeling.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Monitoring van de activiteit in een open veld biedt een gestandaardiseerde, niet-invasieve methode voor het kwantificeren van locomotorische en gedragsmatige tekortkomingen in preklinische modellen van neuromusculaire ziekten. Deze benadering maakt een objectieve beoordeling van de therapeutische effectiviteit en off-target effecten mogelijk, wat de translationele continuïteit tussen dierstudies en klinische eindpunten ondersteunt. De integratie hiervan als secundaire uitkomstmaat vergroot het voorspellend vertrouwen en informeert risico-gecorrigeerde portfoliobeslissingen in de vroege fase van geneesmiddelenontwikkeling.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Target Validatie
- Maakt functionele beoordeling van ziekterelateerde fenotypes in genetische en farmacologische modellen mogelijk.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door het kwantificeren van locomotiebeperkingen en gedragsveranderingen.
- Faciliteert vergelijkende evaluatie van kandidaat-targets via gestandaardiseerde gedragsmetrieken.
Screening & Assayontwikkeling
- Bereidt gevalideerde diermodellen voor voor daaropvolgende werkzaamheids- en veiligheidsstudies.
- Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten, zoals de totale afgelegde afstand en activiteitspatronen.
- Maakt assay-standaardisatie en vergelijkbaarheid tussen studies mogelijk voor de evaluatie van verbindingen.
Translationeel & preklinisch onderzoek
- Lijnt preklinische gedragseindpunten uit met klinische maten, zoals de zes-minuten-wandeltest.
- Zorgt voor continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door het volgen van de ziekteprogressie en de therapeutische respons.
- Ondersteunt integratie met histologische en moleculaire assays voor een uitgebreide translationele beoordeling.
Integratie van Pipeline & Workflow
Monitoring van de activiteit in een open veld past binnen het continuüm van vroege ontdekking tot preklinische validatie en vormt een brug tussen functionele fenotypering en de ontwikkeling van translationele biomarkers.
- Discovery Biology: Kwantificeert gedragsmatige en locomotorische fenotypes om therapeutische hypothesen te testen en ziektemechanismen te verduidelijken.
- Screening: Biedt reproduceerbare, kwantitatieve gedragsmatige resultaten voor het evalueren van interventie-effecten.
- Analytics: Levert multiparametrische gegevens (bijv. horizontale/verticale activiteit, bewegings-/rusttijd) voor robuuste statistische vergelijking.
- Translationeel Onderzoek: Weerspiegelt klinische uitkomstmaten, waardoor de voorspellende waarde voor menselijke studies wordt vergroot.
- Enterprise Hergebruik: Een gestandaardiseerde SOP maakt brede toepassing mogelijk in neuromusculaire ziekte-modellen en therapeutische programma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij targetvalidatie.
- Operationele waarde: Bevordert reproduceerbaarheid, standaardisatie en schaalbaarheid in gedragsfenotypering.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen en optimaliseert de toewijzing van middelen door vroege signalen van werkzaamheid te verschaffen.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van therapeutische kandidaten.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in gedragsneurowetenschappen en het werken met diermodellen.
- Necessiteert gespecialiseerde kamers voor activiteitsmonitoring, software en omgevingscontroles.
- Vereist een strikte standaardisatie van protocollen en data-analyse tussen teams.
- Moet rekening houden met stam, leeftijd, geslacht en omgevingsvariabelen om de integriteit van de gegevens te waarborgen.
- Bij voorkeur te gebruiken als secundaire uitkomstmaat naast functionele, histologische en moleculaire assays.
