Een chronisch slaapfragmentatiemodel met trillende orbitale rotor om cognitieve tekorten en angstachtig gedrag op te wekken bij jonge wilde muizen
22 september 2020
Hier gepresenteerd is een protocol voor chronische slaapfragmentatie (CSF) model bereikt door een elektrisch bestuurde orbitale rotor, die bevestigde cognitieve tekorten en angst-achtig gedrag bij jonge wilde muizen zou kunnen induceren. Dit model kan worden toegepast om de pathogenese van chronische slaapstoornissen en gerelateerde aandoeningen te onderzoeken.
Chronische slaapstoornissen leiden tot de pathogenese van neurodegeneratieve ziekten. We willen een eenvoudig, stabiel en langdurig protocol bieden om frequente onderbrekingen tijdens de menselijke slaap te modelleren om deze vraag aan te pakken. Deze muizen minimaliseren de omgang met arbeid en de kunstmatige kopers.
Het kan gestandaardiseerde interventies tussen muizen binnen dezelfde experimentele groep en tussen verschillende experimenten standaardiseren om herhaalbare gedrags- en pathologische resultaten te produceren. Dit model kan worden toegepast op een verscheidenheid aan ziektemodellen zoals depressie en de ziekte van Alzheimer om de impact van chronische slaapstoornissen in aanwezigheid van een onderliggende ziekte te bestuderen. Begin door willekeurig drie tot vijf 20 tot 28 gram 8 tot 10 weken oude volwassen wild-type mannelijke muizen toe te wijzen aan CSF-modellering en controlekooitjes om stress door sociale isolatie te vermijden.
Huis beide groepen kooitjes in dezelfde 21 tot 23 graden Celsius en 35 tot 60% vochtigheid modelkamer met een 12-urige licht/donkercyclus om een identieke omgevingssituatie te behouden. Zorg vervolgens voor voldoende voedsel en water voor de muizen met lange spuitmonden met kogelkleppen op de waterflessen om waterlekkage bij platformbewegingen te voorkomen en bevestig de waterflessen aan de bovenkant van elke kooi met een veer om dislocatie van de flessen tijdens rotatie te voorkomen. Voor chronische slaapfragmentatiemodellering, programmeer een elektrisch bestuurde orbitale rotor met een 67 bij 110 centimeter platform om te draaien tijdens de 8:00 a.m.
tot 8:00 p.m. lichtfase en gebruik een solid-state timer om de rotorsnelheid in te stellen op 110 omwentelingen per minuut voor een herhalende 10 seconden aan, 110 seconden uit cyclus. Gebruik dikke veren om de CSF-kooitjes op de rotorplatform te bevestigen om dislocatie van de kooitjes bij platformrotatie te voorkomen en bevestig dat de toegang tot voedsel en water tijdens de orbitale rotaties wordt gehandhaafd.
Na het opzetten van het modelsysteem, observeer de kooitjes gedurende ten minste een uur om er zeker van te zijn dat de orbitale rotor correct werkt. Tijdens de modelperiode, weeg de muizen wekelijks om 8:00 uur bij het vervangen van het strooisel en verwijder eventuele agressors uit de kooitjes indien nodig.
Aan het einde van de modelperiode, blijf de muizen huisvesten en voeren in de modelkamer. Om een Morris Water Maze-test uit te voeren, tussen 8:00 en 12:00 uur.
elke dag gedurende vijf dagen, laat een muis per keer los in een rond tank gevuld met 20 tot 23 graden Celsius water in een van de vier kwadranten voor elke proef. Gedurende de proef, gebruik een videovolgsysteem om de ontsnappingslatentie van elke muis te registreren terwijl deze probeert naar het platform te zwemmen. Als de muis niet in staat is om het platform binnen 60 seconden te lokaliseren, leid het dier naar het platform.
Laat het 15 seconden op het platform blijven voordat het terugkeert naar zijn kooi. Op de zesde dag na het trainen, verwijder het platform uit de watertank en laat de muis vrij vanuit het noordoostelijke kwadrant voor één laatste 60-seconden zwempoging per dier. Na CSF-modellering worden er geen verschillen in de gewichten van muizen tussen de controle- en experimentele groepen waargenomen.
De CSF-groep vertoont een verminderde mogelijkheid om het platform te lokaliseren gedurende een periode van vijf trainingsdagen in de Morris Water Maze gedragsproef in vergelijking met de controledieren. In de sondevergelijking bracht de CSF-muis significant minder tijd proportioneel door in het doelkwadrant, waarbij de vorige platformlocatie minder vaak werd overgestoken zonder een waarneembaar verschil in zwemsnelheid. In de vertrouwde fase van de nieuwe objectherkenningstest is er geen significant verschil in de totale verkenningstijd tussen de CSF- en controlegroep of in de verkenningstijd tussen objecten A1 en A2 in beide groepen.
In de testfase is de discriminatie-index van de CSF-muizen significant verminderd in vergelijking met die van de controledieren. In deze representatieve open veldtest en gedwongen zwemtest evaluaties, besteedde de CSF-groep minder tijd in de centrale zone tijdens de test dan de controlegroep. CSF-muizen vertoonden ook een langere totale bewegingsafstand binnen de tank, wat wijst op verhoogde spontane activiteit na het modelleren.
Niettemin induceerde de CSF-modellering geen depressief gedrag, zoals bevestigd door niet-significante verschillen in de immobiliteitstijd tussen de twee groepen die aan de gedwongen zwemtest werden onderworpen. Het selecteren van een geschikte trillingscyclus en modelleerduur evenals een juiste tijdlijn voor de CSF-behandeling en fenotype-identificatie zijn belangrijk voor het succes van dit experiment. Traditionele slaapdeprivatieprotocollen vereisen veel werk en meestal voor acute of kortetermijnmodellering.
Dit protocol maakt het mogelijk om een pathologisch mechanisme van milde maar langdurige slaapstoornis te bestuderen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presente laagt een protocol voor een model van chronische slaapfragmentatie (CSF) met behulp van een elektrisch aangestuurde orbitale rotor. Dit model induceert cognitieve tekortkomingen en angstachtig gedrag bij jonge wild-type muizen, waardoor onderzoek naar chronische slaapstoornissen en aanverwante aandoeningen mogelijk wordt.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Gedragsstudies
- Slaaponderzoek
Achtergrond
- Chronische slaapstoornissen zijn gekoppeld aan neurodegeneratieve ziekten.
- De studie heeft tot doel een stabiel protocol te bieden voor het modelleren van slaaponderbrekingen.
- Dit model minimaliseert de hanteerbaarheid en standaardiseert interventies tussen experimentele groepen.
- Het kan worden toegepast op diverse ziektemodellen, waaronder depressie en de ziekte van Alzheimer.
Doel van de studie
- Om frequente interrupties tijdens de slaap bij muizen te modelleren.
- Om de effecten van chronische slaapverstoring op gedrag en pathologie te onderzoeken.
- Om reproduceerbare resultaten in verschillende experimenten te faciliteren.
Gebruikte methoden
- Willekeurige toewijzing van 20 tot 28 gram zware, 8 tot 10 weken oude wild-type mannelijke muizen.
- Gebruik van CSF-modellering en controlekooien om stress door sociale isolatie te voorkomen.
- Toepassing van een elektrisch aangestuurde orbitale rotor voor slaapfragmentatie.
- Gedragsbeoordelingen om cognitieve tekorten en angstachtig gedrag te evalueren.
Belangrijkste resultaten
- Bevestigde cognitieve tekorten bij muizen die waren onderworpen aan chronische slaapfragmentatie.
- Inductie van angstachtig gedrag in de experimentele groep.
- Gestandaardiseerde uitkomsten over verschillende experimentele opstellingen.
- Potentiële toepassingen bij het bestuderen van chronische slaapstoornissen in diverse ziektecontexten.
Conclusies
- Het CSF-model is effectief voor het bestuderen van de effecten van chronische slaapstoornissen.
- Dit protocol kan helpen bij het begrijpen van de pathogenese van aanverwante aandoeningen.
- Toekomstig onderzoek kan dit model benutten voor diverse neurodegeneratieve ziekten.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Modellen voor chronische slaapfragmentatie maken mechanische risicoreductie van hypothesen over neurodegeneratieve ziekten mogelijk door menselijke fenotypes van slaapverstoringen te repliceren in gecontroleerde preklinische systemen. Deze aanpak ondersteunt de validatie van targets en de ontdekking van biomarkers voor de ziekte van Alzheimer en aanverwante aandoeningen door causale verbanden vast te stellen tussen slaapstoornissen en cognitieve achteruitgang. Het gestandaardiseerde protocol vergroot het voorspellend vertrouwen in de vroege ontdekkingsfase door biologische variabiliteit te verminderen en de translationele continuïteit te verbeteren.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt therapeutische hypothesen die slaapfragmentatie koppelen aan de pathogenese van de ziekte van Alzheimer via gedragsfenotypering.
- Operationele waarde: Maakt functionele target-validatie mogelijk door het induceren van stabiele cognitieve tekorten en angstachtige fenotypes in jonge wildtype muizen.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt portfolio-triage door het modelleren van een mechanistisch relevante risicofactor voor de progressie van neurodegeneratieve ziekten.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt ziekterelevante systemen voor op compound-screening door consistente baseline-fenotypes vast te stellen over de experimentele groepen heen.
- Operationele waarde: Standaardiseert assay-condities via geautomatiseerde orbitale rotorbesturing, waardoor de handmatige arbeid wordt geminimaliseerd en de reproduceerbaarheid wordt gemaximaliseerd.
- Schaalbaarheid: Faciliteert hergebruik van het platform in meerdere studies door een stabiel langetermijnmodel te bieden dat compatibel is met diverse gedragsmatige eindpunten.
Translationeel en preklinisch onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Sluit aan bij translationeel biomarkeronderzoek door ruimtelijke leertekorten en angstachtige reacties te kwantificeren als meetbare uitkomsten.
- Operationele waarde: Waarborgt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door identieke omgevingsfactoren te handhaven voor zowel de controle- als de experimentele groepen.
- Risicobeperking: Ondersteunt risicogebaseerde beslissingen over verdere ontwikkeling door dosisafhankelijke gedragsveranderingen aan te tonen zonder depressie-achtige confounders op te wekken.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het model voor chronische slaapfragmentatie is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van hypothesetoetsing via lead-identificatie tot preklinische validatie, ter ondersteuning van de iteratieve verfijning van therapeutische kandidaten die gericht zijn op slaapgerelateerde pathofysiologische routes.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothese-testen door het mogelijk maken van onderzoek naar slaapstoornissen als een aanpasbare risicofactor in modellen voor neurodegeneratieve ziekten.
- Screening: Verbetert de assay-gereedheid door stabiele, kwantificeerbare gedragstypen te produceren die geschikt zijn voor hoogwaardige evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Genereert kwantitatieve metingen van afhankelijke variabelen, waaronder de ontsnappingslatentie in het Morris water maze, de discriminatie-index bij herkenning van nieuwe objecten en de bezetting van de centrale zone in de open veldtest.
- Translationeel onderzoek: Sluit aan bij preklinische continuïteit door chronische slaapeffecten te modelleren die relevant zijn voor de progressie van menselijke ziekten, zonder artefacten door acute stress.
- Enterprise Reuse: Fungeert als een herbruikbare capaciteit binnen neurowetenschappelijke en slaaponderzoeksprogramma's dankzij het gestandaardiseerde ontwerp met een lage arbeidsintensiteit.
Operationele impact en impact op de onderneming
- Wetenschappelijke waarde: Biedt voorspellend vertrouwen bij target-validatie door mechanistische ambiguïteit in de relaties tussen slaap en neurodegeneratie te verminderen.
- Operationele waarde: Zorgt voor standaardisatie en reproduceerbaarheid via geautomatiseerde vibratiecycli en omgevingscontroles.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege detectie mogelijk te maken van cognitieve en angstachtige fenotypes die duiden op pathologisch risico.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering door verbindingen te identificeren die gedragstekorten als gevolg van slaapfragmentatie beperken.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in gedragsneurowetenschappen en slaapfysiologie om fenotype-specificiteit te interpreteren.
- Vereist instrumentatie, waaronder een elektrisch gestuurde orbitale rotor met programmeerbare timing en trillingsisolatie.
- Vereist standaardisatie tussen teams van de huisvestingscondities, voedingsprotocollen en schema's voor gedragstesten.
- Betreft aanpassingen bij het toepassen van het model op verschillende stammen, geslachten of comorbide ziektemodellen.
- Omvat praktische beperkingen, zoals de noodzaak voor langetermijnmonitoring om chronische effecten te onderscheiden van acute stressreacties.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Mouse Screening Preparation
1:58
Chronic Sleep Fragmentation (CSF) Modeling
3:04
Morris Water Maze (MWM) Test
4:00
Results: Representative Effects of CSF Modeling on Young Wild-Type Mouse Cognitive Abilities and Anxiety-Like Behaviors
5:34
Conclusion
