Badanie zachowań podobnych do migreny przy użyciu awersji do światła u myszy
11 sierpnia 2021
Gryzonie nie są w stanie zgłaszać objawów migreny. W tym miejscu opisujemy możliwy do opanowania paradygmat testowy (testy jasne/ciemne i otwartego pola) w celu zmierzenia awersji do światła, jednego z najczęstszych i najbardziej uciążliwych objawów u pacjentów z migrenami.
Metoda ta stanowi przedkliniczny substytut behawioralny światłowstrętu, który jest główną dolegliwością pacjentów z migreną. Główną zaletą tej techniki jest to, że wykrywanie odbywa się automatycznie, a więc jest bardzo wygodne. Również awersję do światła i niepokój można odróżnić, przeprowadzając te testy.
Pierwszego dnia włącz aparat do oznaczania światła/ciemności. Ustaw natężenie światła na 27 000 luksów. Umieść ciemną wkładkę w jasno/ciemnej komorze.
Otwórz oprogramowanie śledzące i skonfiguruj nowy protokół. W nowym ustawieniu protokołu ustaw czas trwania na 30 minut. W nowym ustawieniu analizy ustaw pojemniki danych według czasu trwania na 300 sekund.
W nowym ustawieniu strefy wybierz wstępnie zdefiniowane strefy. Wybierz dwa, a następnie poziomo. Sprawdź, czy komora jest podzielona poziomo na dwie równe strefy do nagrywania.
Przed badaniem przyzwyczaj myszy do pokoju testowego na godzinę, utrzymując w pomieszczeniu włączone światło, aby nie zakłócać rytmu dobowego myszy. Upewnij się, że wszystkie urządzenia do testu jasnego/ciemnego są włączone, aby myszy mogły w pełni zaaklimatyzować się w środowisku pomieszczenia testowego. Wybierz opcję pobierz dane, wprowadź identyfikatory myszy i uruchom protokół.
Wyciągnij szufladę na zewnątrz kabiny tłumiącej dźwięk, aby uzyskać dostęp do jasnej/ciemnej komory i ciemnego wkładu. Delikatnie umieść mysz w strefie światła komory i wsuń szufladę do wnętrza kabiny. Upewnij się, że oprogramowanie natychmiast wykryje mysz i zacznie rejestrować aktywność.
Poczekaj, aż nagrywanie zostanie automatycznie zatrzymane po 30 minutach. Umieść mysz z powrotem w klatce domowej. Wyczyść komorę i ciemną wkładkę za pomocą jednorazowych chusteczek bakteriobójczych o zapachu alkoholu, aby wyeliminować wszelkie sygnały węchowe pozostawione przez poprzednią mysz.
Czwartego dnia powtórz wszystkie kroki, które zostały wykonane pierwszego dnia. Siódmego dnia powtórz kroki wykonane pierwszego dnia, ale tylko do momentu przyzwyczajenia się myszy. Po habituacji podawać myszom CGRP dootrzewnowo.
Następnie wróć myszy do ich domowych klatek. Po 30 minutach wznów protokół i uruchom mysz w komorze jasnej/ciemnej, jak wspomniano wcześniej. Wyczyść komorę i ciemny wkład zgodnie z wcześniejszym opisem.
W dniu 10 powtórz wszystkie kroki wykonane w dniu pierwszym. Włącz urządzenie i ustaw natężenie światła na 27 000 luksów. Otwórz oprogramowanie śledzące i skonfiguruj nowy protokół, jak pokazano wcześniej.
W nowych ustawieniach strefy wybierz jedną, a następnie środek. Ustaw obwód na 3,97 centymetra, a środek na 19,05 na 19,05 centymetra. Przyzwyczaj myszy do pomieszczenia testowego, jak pokazano wcześniej.
Podawaj myszom CGRP dootrzewnowo. Wróć myszy do ich domowych klatek. Po 30 minutach uruchom protokół.
Wyciągnij wysuwaną szufladę na zewnątrz kabiny wyciszającej i delikatnie umieść mysz na środku komory na otwartym polu. Wsuń szufladę do wnętrza kabiny. Śledź zachowanie myszy przez 30 minut, a następnie przywróć myszy do ich domowych klatek.
Wyczyść urządzenie, jak pokazano wcześniej. Wyniki wykazały, że dootrzewnowe wstrzyknięcie CGRP znacznie skróciło czas spędzony w jasnej strefie w teście jasnym / ciemnym u czarnych myszy 6J CD1 i C57, ale nie wpłynęło na czas spędzony przez myszy w centrum w teście otwartym w otwartym polu u czarnych myszy 6J CD1 i C57. Leczenie CGRP zwiększyło również ilość czasu, w którym myszy odpoczywały w ciemnej strefie, ale nie w jasnej strefie zarówno u czarnych myszy 6J CD1, jak i C57.
Optyczna stymulacja neuronów w tylnych jądrach wzgórza doprowadziła do odpowiedniego skrócenia czasu spędzonego przez myszy w strefie jasnej w teście światła / ciemności u myszy, którym wstrzyknięto rodopsynę kanałową-2 w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto wirusa kontrolnego. Wydłużenie czasu odpoczynku w strefie ciemnej, ale nie w strefie jasnej, zaobserwowano również w przypadku myszy, którym wstrzyknięto rodopsynę kanałową-2, w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto wirusa kontrolnego. Należy pamiętać, że wkładając mysz do jasnej/ciemnej komory, należy obchodzić się z nią delikatnie, aby uniknąć jak największego stresu.
Technika ta utoruje drogę do zbadania mechanizmów leżących u podstaw migreny i innych zaburzeń związanych ze światłowstrętem oraz przetestowania przedklinicznej skuteczności potencjalnych środków terapeutycznych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia przystępny paradygmat testowy służący do oceny awersji do światła u gryzoni, która jest częstym objawem migreny. Metoda ta pozwala rozróżnić awersję do światła od lęku, stanowiąc przedklinikalny behawioralny zamiennik dla fotofobii.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Testy behawioralne
- Modele przedkliniczne
Wstęp
- Gryzonie nie mogą bezpośrednio zgłaszać objawów migreny.
- Fotofobia jest istotną dolegliwością u pacjentów z migreną.
- Istniejące metody oceny awersji do światła są ograniczone.
- Celem niniejszego badania jest usprawnienie oceny awersji do światła w modelach zwierzęcych.
Cel badania
- Opracowanie wiarygodnej metody pomiaru awersji do światła u gryzoni.
- Różnicowanie awersji do światła i lęku w testach behawioralnych.
- Zapewnienie wygodnej i automatycznej techniki detekcji.
Zastosowane Metody
- Aparat do testów jasna/ciemna ustawiony na 27 000 luksów.
- W komorze jasna/ciemna zastosowano ciemną wkładkę.
- Testy w otwartym polu przeprowadzono równolegle z testami jasna/ciemna.
- Obserwacje behawioralne rejestrowano automatycznie.
Główne wyniki
- Metoda ta skutecznie mierzy światłowstręt u gryzoni.
- Światłowstręt można odróżnić od reakcji lękowych.
- Automatyczna detekcja upraszcza proces oceny.
- Wyniki są zgodne z typowymi objawami migreny zgłaszanymi przez pacjentów.
Wnioski
- Niniejsze badanie przedstawia nowatorskie podejście do analizy objawów migreny w modelach przedklinicznych.
- Technika ta może pogłębić zrozumienie fotofobii występującej w przebiegu migreny.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tej metodzie w celu zgłębienia mechanizmów migreny.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Metoda ta dostarcza przedklinicznego behawioralnego odpowiednika fotofobii, kluczowego objawu migreny, co umożliwia walidację celu w procesie opracowywania terapii przeciwmigrenowych. Poprzez odróżnienie awersji do światła od lęku, usprawnia ona analizę ryzyka mechanistycznego i zwiększa pewność prognostyczną we wczesnej fazie odkrywania leków. Podejście to wspiera ciągłość translacyjną – od angażowania celu po screening fenotypowy w systemach istotnych dla migreny.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie szlaków zależnych od CGRP jako hipotezy terapeutycznej w modelach migreny.
- Wartość operacyjna: Zapewnia mierzalny, zautomatyzowany odczyt służący do oceny stopnia oddziaływania związków istotnych w kontekście migreny.
- Wartość prognostyczna: Wspiera selekcję projektów w portfolio poprzez odróżnienie rzeczywistych efektów fotofobii od nieswoistych zakłóceń wynikających z lęku.
Przesiewy i opracowanie testu
- Wartość naukowa: Dostarcza standaryzowanych, powtarzalnych wskaźników behawioralnych do przesiewowych badań związków w kierunku wskazań związanych z fotofobią.
- Wartość operacyjna: Umożliwia kompatybilność z wysokoprzepustowością dzięki automatycznemu śledzeniu i zdefiniowanym przedziałom czasowym (interwały 300-sekundowe).
- Gotowość analizy: Wspiera skalowalność kampanii przesiewowych poprzez habituację przed ekspozycją oraz regulowaną intensywność światła (55–27 000 lux).
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość translacyjna: Jest zgodna z klinicznymi punktami końcowymi fotofobii, co umożliwia translację zwrotną z zachowania gryzoni na symptomatologię migreny u ludzi.
- Ciągłość przedkliniczna: Wspiera decyzje o rozwoju projektu z uwzględnieniem ryzyka poprzez potwierdzenie efektów celowanych, niezależnych od modulacji lęku.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Potwierdza, że tylne jądra wzgórza stanowią punkt uchwytu dla leków w szlakach fotofobii poprzez stymulację optogenetyczną.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w proces badawczy obejmujący etapy od walidacji celu, przez identyfikację wiodących związków, aż po przedkliniczne testy skuteczności w modelach istotnych dla migreny.
- Biologia odkrywcza: Testowanie hipotez terapeutycznych dotyczących sygnalizacji CGRP i modulacji obwodów neuronalnych w szlakach fotofobii.
- Przesiewanie: Dostarczanie zautomatyzowanych, ilościowych danych dotyczących preferencji światła/ciemności, umożliwiających wiarygodną ocenę związków w różnych szczepach.
- Analityka: Generowanie wskaźników czasu przebywania na świetle względem czasu spędzonego w ciemności oraz odczytów zachowań spoczynkowych do analizy porównawczej stanów.
- Badania translacyjne: Powiązanie reakcji gryzoni na fotofobię z klinicznymi objawami migreny, co wspiera decyzje go/no-go zgodne z biomarkerami.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanowienie wielokrotnego wykorzystania platformy przesiewowej pod kątem fotofobii, mającej zastosowanie w programach dotyczących migreny, bólów głowy po urazach oraz zaburzeń sensorycznych.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność walidacji celu poprzez oddzielenie odpowiedzi specyficznych dla fotofobii od zachowań związanych z lękiem.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność testu dzięki standaryzowanej habituacji, kontroli oświetlenia i zautomatyzowanemu pozyskiwaniu danych.
- Wartość strategiczna: Redukuje odsetek wyników fałszywie dodatnich w badaniach przesiewowych migreny, poprawiając efektywność kapitałową w identyfikacji głównych kandydatów.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację związków z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o rozdzielne efekty w zakresie awersji do światła w porównaniu z lękiem.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w dziedzinie neuronauki behawioralnej gryzoni oraz interpretacji testów fotofobii.
- Zależność od aparatury z komorami jasna/ciemna oraz otwartego pola z regulowaną luminancją i oprogramowaniem do śledzenia ruchu.
- Konieczność standaryzacji protokołów habituacji i ustawień natężenia światła pomiędzy zespołami badawczymi.
- Konieczność uwzględnienia adaptacji przy przeniesieniu badania na inne szczepy myszy (np. CD1 vs. C57BL/6J) lub modele chorób.
- Ograniczenie do pomiaru awersji do światła jako wskaźnika zastępczego; nie obejmuje innych objawów migreny, takich jak allodynia czy rozprzestrzeniająca się depresja korowa.
