Het meten van progressieve neurologische Disability in een muismodel van Multiple Sclerose
November 14th, 2016
In dit artikel wordt een geoptimaliseerd testprotocol gepresenteerd voor de Rotarod-prestatietest, die wordt gebruikt voor het meten van progressieve neurologische handicaps bij met TMEV geïnfecteerde muizen.
Het algemene doel van deze procedure is om de progressieve neurologische stoornis te beoordelen bij muizen met chronische demyeliniserende ziekten. We bereiken dit door aanbevelingen te doen voor testparameters die geschikt zijn voor het bestuderen van langdurige neurologische handicap in het Theilers virusmodel van progressieve multiple sclerose, met behulp van de Rotarod-test. Deze procedure biedt een basis waarmee de relevantie van het muismodel voor progressieve demyelinisatie en de bruikbaarheid ervan voor het testen van therapieën gericht op het behandelen van progressieve neurologische aandoeningen zoals multiple sclerose kan worden beoordeeld.
Het voordeel van deze geoptimaliseerde test ten opzichte van het traditionele visuele scoresysteem is dat het een objectieve variabele genereert om het langetermijneffect van therapieën en experimentele procedures op motorische functies te kwantificeren. Deze procedure zal worden gedemonstreerd door Darlene Royce, een technicus van het laboratorium voor neuro-immunologie in Dartmouth. Om de basislijn voor balanscoördinatie en motorische controle te beoordelen, start u het aanpassingsprotocol vijf dagen voorafgaand aan TMEV-infectie door de muizen eerst minimaal 30 minuten te laten wennen aan de testkamer.
Terwijl de muizen acclimatiseren, stelt u de Rotarod in met de trainingsparameters van minuus vijf DPI. Neem vervolgens een muis op met de staart en plaats hem op de staaf met de rug naar de operator toe. Als de muis valt of springt, plaats hem dan terug in zijn baan op de Rotarod totdat alle muizen op hun plaats staan.
Nadat alle vier de muizen zijn gevallen, drukt u op de enter-toets om het experiment te starten. Zorg ervoor dat de timers automatisch starten en observeer de rotaties per minuut op het display voor elke baan. Noteer vervolgens, zodra elk dier van de staaf valt, de snelheid van de staaf op het moment van de val, evenals de duur waarin het dier op de staaf bleef.
Nadat alle muizen zijn gevallen, gebruikt u een zakdoek om eventuele fecale bolletjes en urine van de staaf te verwijderen, aangezien de aanwezigheid van urine en feces de greep van de muizen op de staaf kan beïnvloeden. Geef de muizen na een rustpauze van drie minuten een tweede en vervolgens een derde poging, waarbij de maximale tijd per poging 240 seconden is. Voer in totaal drie proeven uit tijdens elke testdag.
Breng de muizen tenslotte terug naar hun kooi. Stel op negen vier, negen drie, negen twee en negen een PI de Rotarod in met de juiste trainingsprotocolparameters en herhaal de Rotarod-experiment. Begin met het verplaatsen van kooien met vier tot zes weken oude vrouwelijke SJL-muizen van de rek naar een comfortabele werkruimte.
Gebruik oorstekers om de muizen te markeren om individuele evaluatie van klinische en histologische ziekten mogelijk te maken. Trek vervolgens 30 microliters van TMEV-infecterend stam in PBS in een insulinesyringe van 29 gauge. Bereid de anesthesiegasmachine voor door ervoor te zorgen dat er voldoende hoeveelheden zuurstof en isofluraan aanwezig zijn gedurende de duur van de procedure.
Plaats het dier in de inductiekamer en verzegel de bovenkant. Verwijder na een paar minuten het dier uit de kamer en test de muis door het voetkussen te knijpen om te zorgen voor voldoende anesthesie. Reinig vervolgens de injectieplaats met 70% isopropylalcohol en injecteer de 30 microliters van TMEV-infecterend stam in de rechter hersenhelft door middel van een vrijhandige injectie.
Breng de muis tenslotte terug naar zijn kooi zodra deze volledig alert en mobiel is. Stel op dag zeven na infectie de Rotarod in met de juiste experimentele parameters en herhaal de volledige Rotarod-trainingsoefening met de juiste experimentele protocolparameters. Na de derde proef op elke dag, weegt u elke muis en noteert u het lichaamsgewicht op de gegevensblad.
Test de muizen twee keer per week gedurende de volgende zes weken op dezelfde manier. Test de muizen na zes weken een keer per week met hetzelfde experimentele protocol gedurende gemiddeld 150 experimentele dagen. Analyseer vervolgens de ruwe gegevens en druk ze uit als een neurologisch functionele index, of NFI.
Om de individuele NFI-waarde te bepalen, berekent u de basislijnprestatiegrens van elke muis als het gemiddelde van alle looptijden van 15 tot 45 dagen na infectie. Om de evaluatie van motorische prestaties als gevolg van progressieve demyelinisatie mogelijk te maken en eventuele bijdragende tekortkomingen als gevolg van vroege encefalitis uit te sluiten. Bereken vervolgens de NFI-waarde als het gemiddelde van de drie meest recente gemiddelde looptijden gedeeld door de basislijnprestatiegrens van de muis.
Bereken tenslotte een aangepaste NFI door de NFI-waarde te delen door de gemiddelde NFI-waarde verkregen door de sham-behandelde groep op die specifieke dag. Deze figuur toont dat TMEV-geïnfecteerde muizen significant verhoogde neurologische tekortkomingen vertonen in de loop van de tijd in vergelijking met controlemuizen. Chronische infectie met twee verschillende stammen van TMEV had een negatief effect op de looptijden van de muizen.
Beide groepen TMEV-geïnfecteerde muizen hadden significant lagere NFI-waarden dan die van sham-muizen. Bovendien was er geen verschil in het vergelijken van de progressie van handicap bij muizen geïnfecteerd met de BeAn-stam en die geïnfecteerd met de DA-stam op alle tijdstippen. Na deze procedure kunnen de traditionele visuele scoremethoden, zoals de rechtingreflextest, worden uitgevoerd om de algemene gezondheid van muizen snel te beoordelen.
Na de ontwikkeling van deze techniek, heeft het de weg geëffend voor onderzoekers op het gebied van multiple sclerose en neurodegeneratieve ziekten om de effectiviteit van therapieën en andere interventies te testen bij het vertragen van progressieve handicap. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u de langdurige progressieve handicap bij muizen kunt evalueren. Deze procedure is niet alleen nuttig voor het detecteren van de progressieve neurologische handicap in het Theiler-virusmodel, maar ook voor het onthullen van beperkingen in andere muismodellen van neurodegeneratieve ziekten.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Dit document presenteert een geoptimaliseerd testprotocol voor de Rotarod prestatietest, gericht op het meten van progressieve neurologische beperkingen bij met TMEV geïnfecteerde muizen. De procedure is ontworpen om langdurige neurologische beperkingen geassocieerd met chronische demyeliniserende ziekten te beoordelen.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Neurologie
- Neuroimmunologie
Achtergrond
- De Rotarod test wordt gebruikt om motorische functies bij muizen te evalueren.
- Chronische demyeliniserende ziekten, zoals multiple sclerose, hebben invloed op motorische coördinatie.
- Het Theilers virusmodel is relevant voor het bestuderen van progressieve neurologische aandoeningen.
- Traditionele scoresystemen ontbreken aan objectiviteit bij het meten van motorische functie.
Doel van het onderzoek
- Om een gestandaardiseerd protocol te bieden voor het beoordelen van neurologische beperkingen bij muizen.
- Om een basislijn te vestigen voor het evalueren van de effectiviteit van therapieën.
- Om de objectiviteit van motorische functiebeoordelingen te verbeteren.
Gebruikte methoden
- Geoptimaliseerd Rotarod prestatietest protocol.
- Acclimatisatie van muizen aan de testomgeving vóór TMEV infectie.
- Beoordeling van balans, coördinatie en motorische controle.
- Vergelijking van resultaten met traditionele visuele scoremethoden.
Belangrijkste resultaten
- Het geoptimaliseerde protocol biedt een betrouwbare maatstaf voor motorische functie.
- Het maakt objectieve kwantificering van langdurige effecten van behandelingen mogelijk.
- Aantoont effectiviteit bij het beoordelen van progressieve neurologische beperkingen.
- Bevordert een beter begrip van therapeutische effecten op motorische functies.
Conclusies
- De geoptimaliseerde Rotarod test is een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van neurologische beperkingen.
- Het biedt een objectievere benadering in vergelijking met traditionele methoden.
- Dit protocol kan helpen bij de ontwikkeling van therapieën voor multiple sclerose.
Veelgestelde vragen
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.
