Het aanpassen van de Mens Videofluoroscopisch Swallow Studie Methoden voor het opsporen en karakteriseren Dysphagia in Muizen Disease Models
1 maart 2015
Deze studie succesvol menselijk Videofluoroscopisch slikken studie (VFSS) methoden voor gebruik met murine ziektemodellen behoeve van translationeel dysfagie onderzoek vergemakkelijken aangepast.
Het algemene doel van deze procedure is om de slikfunctie te bestuderen bij vrij bewegende knaagdieren, ook wel een videofluoroscopisch doorslikonderzoek of VFSS genoemd. Eerst wordt een voedingskamer gebouwd om knaagdieren tijdens het testen in een kleine ruimte te beperken. De tweede stap is het uitvoeren van gedragsconditionering met een testoplossing om maximale deelname te garanderen.
De volgende stap is het uitvoeren van VFSS-testen met de vooraf getrainde muizen. Ten slotte worden video's frame per frame geanalyseerd om doorslikparameters te kwantificeren. Uiteindelijk kan deze nieuwe beoordelingstool worden gebruikt om dysfagie te detecteren en te karakteriseren in modellen die ziektes nabootsen en functionele biomarkers te leveren voor gebruik in preklinische onderzoeken.
We kwamen eerst op het idee om observatiekamers te gebruiken omdat VFSS-testen van mensen vrijwillig en onbeperkt zijn, en we de menselijke klinische procedure nauw wilden nabootsen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van vergelijkbare bestaande methoden is dat het snel vrijwillige voedingsgedrag bij knaagdieren oproept om snel alle fasen van doorslikken te testen. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode worstelen met video-analyse omdat de kleine en snelle bewegingen van het doorslikken en muizen moeilijk te onderscheiden zijn.
Begin met het samenstellen van de observatiekamers en assembleer vervolgens een spuitleveringssysteem om oplossing af te geven aan de peg-kommen tijdens het testen. Eenmaal geassembleerd, plaats de observatiekamer op een gemotoriseerde schaarlift voor bediening op afstand. Het belangrijkste voordeel van de op afstand bestuurbare schaarlifttafel is de verbeterde stralingsveiligheid voor onderzoekers, terwijl vrij bewegende knaagdieren in het fluoroscopie-beeldveld worden gehouden.
Bereid de muizen voor door ze aan de observatiekamer te wennen en ze te onderwerpen aan een overnacht waterregulatieperiode. Wanneer u klaar bent voor het testen, verwijdert u de kamer uit de kooi en maakt u deze grondig schoon. Gebruik een droogwisser om elke schoongemaakte buis te labelen voordat u deze terug in de kooigeplaats.
Bereid vervolgens de iohexol-oplossing met chocoladesmaak voor om de fluoroscopie-omgeving in te stellen. Gebruik een reserveobservatiekamer en peg-kom om de optimale hoogte en positie binnen de fluoroscoopbundel te bepalen die visualisatie van drinken in het laterale vlak mogelijk maakt. Stel de fluoroscopie-framesnelheid in op 30 frames per seconde.
Hogere framesnelheden kunnen worden gebruikt indien beschikbaar. Zorg ervoor dat een radiopaque kalibratiemarkering op de juiste plaats op de fluoroscoopcamera wordt geplaatst, zodat deze tijdens het hele testen op het displaymonitor zichtbaar is. Deze stap is noodzakelijk om kalibratie van lengtemetingen mogelijk te maken om stress door hantering te verminderen.
Observeer de kooi totdat een muis vrijwillig de observatiekamer binnenkomt. Eenmaal binnen, tilt u de kamer uit de kooi en bevestigt u voorzichtig de tweede eindkappe. Met herhaalde testen kunnen muizen gemakkelijk worden overgehaald om de kamer binnen te gaan wanneer deze voor hen in de kooi wordt geplaatst of wanneer ze door de staart boven de kameropening worden opgehangen.
Plaats de observatiekamer in de fluoroscopiemachine om VFSS-testen in het laterale vlak te beginnen. Gebruik vervolgens een spuitleveringssysteem om de peg-kom te vullen met iohexol-oplossing met chocoladesmaak. Start de videofluoroscopie-opname.
Wanneer de muis tijdens het testen begint te drinken, gebruikt u de op afstand bestuurbare lifttafel om de positie van de observatiekamer aan te passen, zodat het doorslikmechanisme in het beeldveld zichtbaar is. Pauzeer het opnemen elke keer dat de muis zich van de peg-kom afkeert om de duur van blootstelling aan straling te minimaliseren. Hervat het opnemen wanneer de muis terugkeert naar de peg-kom, vul de peg-kom indien nodig bij.
Het doel is om meerdere lange perioden van continu drinken op te nemen, wat typisch is voor de meeste muizen. Binnen de eerste twee minuten van het testen, stopt u met testen als de muis binnen vijf minuten niet drinkt, brengt u niet-compatibele muizen terug naar de kooigeplaats voor hertesten op een later tijdstip op dezelfde dag. Overschrijd een waterregulatie van 24 uur niet.
Wanneer u meerdere muizen uit dezelfde kooigeplaats test. Maak de peg-kom en de buis schoon met een droog papieren handdoek tussen de muizen. Knip het uiteinde van de PE-buis indien nodig bij.
Indien het tijdens het testen wordt gekauwd, maakt u de observatiekamer schoon indien nodig om eventueel gespetterd iohexol van de kamerwanden te verwijderen. Spoel de kamer af met kraanwater en droog met een papieren handdoek. Gebruik een videobewerkingssoftwareprogramma dat frame per frame analyse van de videofluoroscopie-opnamen mogelijk maakt.
Om de doorslikparameters van belang te kwantificeren, moeten ten minste twee getrainde recensenten elke video op een blinde manier analyseren. De primaire recensent bekijkt elke video om drie tot vijf lange drinkbeurten te identificeren en te analyseren. Dit criterium is gebaseerd op gepubliceerde niet-radiografische doorslikstudies die aantonen dat deze parameter voldoende is voor statistische analyse.
De secundaire recensent analyseert vervolgens onafhankelijk de drie tot vijf maatregelen per doorslikparameter voor elke muis die aanvankelijk werden geïdentificeerd en geanalyseerd door de primaire recensent. Discrepanties van de recensent worden vervolgens voor elke muis geïdentificeerd en opnieuw geanalyseerd totdat 100% consensus is bereikt. De onbetwiste waarden voor elke doorslikparameter worden vervolgens gemiddeld om de gemiddelde waarde voor elke muis te verkrijgen.
Wanneer er minder dan drie metingen worden verkregen voor een doorslikparameter, voert u een ontbrekende waarde in in de statistische database voor die maatregel. Deze voorbeelden zijn verkregen met behulp van een lage energie fluoroscopiesysteempositie. Een maakt visualisatie van het hele hoofd en de proximale thoracale regio mogelijk.
Het doorsliktriggerpunt is gecentreerd in het beeldveld. Positie twee maakt visualisatie mogelijk vanaf het doorsliktriggerpunt tot
Overzicht
Deze studie paste met succes methoden voor humane videofluoroscopische slikstudies (VFSS) aan voor gebruik met muizenmodellen van ziekten, waardoor translationeel onderzoek naar dysfagie mogelijk werd. De procedure is bedoeld om de slikfunctie bij vrij bewegende knaagdieren te beoordelen, waarbij de klinische praktijk bij mensen nauw wordt nagebootst.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Gedragsanalyse
- Translationeel onderzoek
Achtergrond
- VFSS is een standaardmethode voor het beoordelen van het slikken bij mensen.
- Deze studie heeft tot doel VFSS-technieken in knaagdierenmodellen te repliceren.
- De methode maakt het mogelijk vrijwillige voedingsgedragingen te observeren.
- Het biedt een platform voor het detecteren van dysfagie in ziektemodellen.
Doel van de studie
- Om een betrouwbare methode te ontwikkelen voor het bestuderen van slikken bij knaagdieren.
- Om functionele biomarkers te creëren voor preklinische onderzoeken.
- Om het begrip van dysfagie-mechanismen in ziektemodellen te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Constructie van een voedingskamer voor het beperken van knaagdieren tijdens het testen.
- Gedragsconditionering met een testoplossing om deelname te garanderen.
- Frame-by-frame analyse van VFSS-video's om slikparameters te kwantificeren.
- Gebruik van een op afstand bestuurbare schaarlift voor verbeterde stralingsveiligheid.
Belangrijkste resultaten
- De methode lokte met succes vrijwillige voedingsgedragingen bij knaagdieren uit.
- Kwantitatieve analyse van slikparameters werd bereikt door video-analyse.
- Consensus onder reviewers zorgde voor een nauwkeurige meting van slikparameters.
- De techniek toonde potentieel voor het identificeren van dysfagie in muizenmodellen.
Conclusies
- Deze nieuwe VFSS-aanpassing is effectief voor het bestuderen van dysfagie bij knaagdieren.
- De methode biedt een waardevol hulpmiddel voor preklinisch dysfagie-onderzoek.
- Toekomstige studies kunnen op dit raamwerk voortbouwen om dysfagie in verschillende ziektecontexten te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Adapting human videofluoroscopic swallow study (VFSS) methods to murine models enables early detection of dysphagia phenotypes in preclinical disease models, supporting target validation and mechanistic de-risking in neurodegenerative and neuromuscular drug development. This approach provides functional biomarkers that bridge behavioral assays with clinical endpoints, improving predictive confidence in lead identification and preclinical progression decisions. By quantifying swallow physiology in freely behaving rodents, the method enhances translational continuity from discovery through preclinical stages.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by quantifying swallow physiology as a functional readout of brainstem and neuromuscular circuit integrity.
- Operational Value: Enables behavioral conditioning and voluntary feeding in confined spaces, reducing stress-induced variability in murine phenotyping.
- Scientific Value: Supports biological de-risking of targets involved in swallowing control, such as SOD1 in ALS models, by linking genetic manipulation to measurable dysphagia phenotypes.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by standardizing swallow parameter quantification via frame-by-frame video analysis.
- Operational Value: Addresses assay standardization and reproducibility through blinded dual-reviewer consensus and defined drinking bout criteria.
- Scientific Value: Highlights screening readiness and scalability by enabling rapid testing of multiple mice per session with remote-controlled chamber positioning.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Discusses disease relevance and translational biomarker alignment by detecting genotype-specific differences in swallow rate and inter-swallow interval in SOD1 mice versus controls.
- Operational Value: Describes continuity from discovery through preclinical validation by providing quantifiable VFSS parameters that correlate with disease progression.
- Scientific Value: Focuses on predictive de-risking value by identifying 13 consistently quantifiable swallow parameters using low-energy fluoroscopy, nearly doubling the detection sensitivity compared to high-energy systems.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from Early Discovery to Lead Identification and Preclinical work, supporting hypothesis testing, pathway clarification, and biological de-risking of targets affecting bulbar function.
- Discovery Biology: Explains how the method supports hypothesis testing, pathway clarification, or biological de-risking by quantifying swallow mechanics as a proxy for neural circuit function in disease models.
- Screening: Describes assay readiness, reproducibility, or quantitative outputs when supported by the article through standardized protocols, blinded analysis, and consensus-driven parameter measurement.
- Analytics: Highlights measurements, readouts, or statistical outputs that help teams compare conditions, including swallow rate, inter-swallow interval, and bolus transit timing derived from frame-by-frame VFSS video analysis.
- Translational Research: Connects the method to preclinical continuity or biomarker alignment only when the source supports it by demonstrating genotype-dependent differences in swallow physiology that mirror clinical dysphagia endpoints.
- Enterprise Reuse: Frames the method as a reusable capability rather than a single-use technique through standardized chamber design, flavored contrast agent protocols, and remote-operated imaging setup.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, reduction of mechanistic ambiguity in brainstem-mediated phenotypes.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability of swallow phenotyping across murine cohorts and laboratories.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk by identifying dysphagia early in preclinical pipelines.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on functional biomarker data from VFSS in disease models.
Implementation Considerations
- Required scientific expertise in neurobehavioral testing, video fluoroscopy operation, and frame-by-frame video analysis.
- Instrumentation and analytical infrastructure needs include fluoroscopy systems (preferably low-energy for high-resolution murine imaging), remote-controlled positioning tables, and video editing software for blinded review.
- Cross-team standardization requirements involve harmonizing chamber design, contrast agent preparation (e.g., chocolate-flavored iohexol), and drinking bout selection criteria across sites.
- Adaptation considerations across model systems include adjusting chamber size, contrast agent palatability, and positional protocols for different rodent strains and disease severities.
- Practical limitations supported by source material include dependency on fluoroscope energy level for parameter detectability, with high-energy systems limiting quantification to seven parameters versus thirteen with low-energy systems.
