Поведенческие и опорно-двигательного аппарата Измерения с использованием открытой системы мониторинга активности поля для скелетных мышц болезней
29 сентября 2014 г.
Открытые уровни поле деятельности используются для оценки локомотивов и поведенческие уровни активности. Этот протокол обеспечивает хорошо спланированную, стандартизированный протокол, используемый в доклинических испытаний для нервно-мышечных заболеваний.
Общая цель этой процедуры — измерить локомоцию и поведенческую активность мышей в условиях открытого поля. Первым шагом является акклиматизация мышей к камере открытого поля в течение четырех дней подряд. После акклиматизации поведенческая активность регистрируется с помощью специализированного программного обеспечения.
Каждый день данные экспортируются и проверяются в целях контроля качества. После тестирования данные анализируются по нескольким поведенческим параметрам. В конечном счете, работа в открытом поле используется для демонстрации различий между контрольными и тестовыми животными неинвазивным способом.
Преимущество этого неинвазивного метода заключается в том, что он обеспечивает общую оценку общего качества жизни в продольном направлении. Это имитирует тест шестиминутной ходьбы, используемый в качестве критерии клинического исхода, и дает представление о потенциальных побочных эффектах препарата для достижения наилучших результатов. Убедитесь, что все животные правильно акклиматизированы и что тестирование проводится в одно и то же время каждый день, а также в тихом помещении с контролируемой температурой и влажностью с равномерным освещением.
Для начала приведите мышей в комнату для тестирования и дайте им акклиматизироваться в течение примерно 10 минут. За это время выйдите из комнаты. Далее вернитесь в комнату и включите игровые камеры.
Несмотря на то, что в настоящее время данные не собираются, это будет имитировать тестовую среду. Камера активности, используемая в этом протоколе, содержит центральный разделитель, который делит камеру на квадранты. Убедитесь, что разделитель правильно выровнен внутри камеры.
Затем аккуратно выньте каждую мышь из домашней клетки и сразу же поместите их в пустой квадрант. Как только все животные будут загружены, накройте крышкой и выйдите из комнаты. Дайте животным акклиматизироваться в испытательной камере в течение 60 минут после периода акклиматизации.
Вернитесь в комнату и снимите крышку. Аккуратно верните каждую мышь в домашнюю клетку. Тщательно очищайте каждую камеру дезинфицирующим средством и бумажными полотенцами между каждым сеансом.
Повторяйте эти шаги в течение четырех дней подряд за неделю до первоначального сбора данных. Позаботьтесь о том, чтобы случайным образом распределить животных по новым боксам на каждом сеансе, чтобы избежать привыкания, и отслеживайте распределение боксов на протяжении всего исследования. Чтобы измерить активность в открытом поле, приведите мышей в тестовую комнату для акклиматизации в течение 10–30 минут.
За это время выйдите из комнаты. По истечении этого времени вернитесь в комнату и включите игровые камеры. Далее откройте прилагаемую компьютерную программу, которая будет записывать движения животного.
Установите основные параметры сбора данных в компьютерном программном обеспечении для сбора шести 10-минутных блоков данных, а затем введите соответствующую дату, имя файла и номера идентификатора мыши. После того, как все параметры установлены, запустите предварительную проверку луча, чтобы убедиться, что все инфракрасные лучи функционируют правильно. Если камера не проходит предварительную проверку луча, это, скорее всего, связано с плохой юстировкой центрального делителя.
Если это произошло, выровняйте разделитель до тех пор, пока датчики не разблокируются и система не будет готова. Когда все тестовые камеры будут готовы, аккуратно извлеките мышь из домашней клетки и поместите ее в тестовую камеру. Во время сбора данных в испытательную камеру можно одновременно поместить двух животных.
Например, одно животное может быть помещено в передний левый квадрант, а другое — в задний правый. Как только все животные будут загружены, поместите крышку на верхнюю часть камер, а затем запустите программу, чтобы начать сбор данных. Программа начнет записывать уровни активности в соответствии с заданными ранее параметрами сбора данных.
Покиньте комнату для тестирования на время периода тестирования. Вернитесь в комнату после завершения сбора данных. Сохраните данные, а затем верните каждое животное в соответствующую домашнюю клетку.
Очистите все блоки дезинфицирующим средством и бумажными полотенцами перед тестированием другой группы животных. После тестирования экспортируйте данные в таблицу. Компьютерное программное обеспечение рассчитывает множество параметров за период сбора данных.
Для каждой мыши просмотрите все данные в целях контроля качества. Повторяйте эти действия в течение четырех дней подряд. Позаботьтесь о том, чтобы случайным образом распределять животных по новым боксам на каждом сеансе и отслеживайте распределение боксов на протяжении всего исследования.
Наконец, рассчитайте среднюю горизонтальную активность. Вертикальная активность, общее пройденное расстояние, общее время движения и общее время отдыха за четыре дня сбора данных. Эти результаты показывают типичные уровни активности в открытом поле самцов и самок с дефицитом врожденной мышечной дистрофии у мышей и мышей с дефицитом двойного J ламината альфа и контрольных мышей, горизонтальная активность была выше у контрольных мышей, как и вертикальная активность и общее пройденное расстояние.
Мыши DY two J также показали полную потерю вертикальной активности к 19-недельному возрасту, что отражает паралич их задних конечностей и, в свою очередь, неспособность вставать на дыбы в возрасте шести недель во время пиковой фазы некрота. В животной модели мышечной дистрофии Дюшенна мыши MDX демонстрируют более низкие уровни горизонтальной активности, вертикальной активности и общего пройденного расстояния. Также были продемонстрированы различия в активности в открытом поле между мышами разных линий.
Мыши BL 10 имели более высокую горизонтальную активность, вертикальную активность и общее пройденное расстояние по сравнению с мышами L six. Поскольку поведенческая активность подвержена большим вариациям, активность в открытом поле может не быть подходящей первичной конечной мерой. Тем не менее, он может быть очень ценным показателем вторичного исхода в доклинических исследованиях, если он проводится с дополнительными функциональными гистологическими и молекулярными анализами.
Обзор
В данной статье подробно описан стандартизированный протокол измерения локомоторной и поведенческой активности мышей с использованием системы мониторинга активности в открытом поле. Этот метод особенно ценен для оценки нарушений локомоции на животных моделях нервно-мышечных заболеваний и анализа эффективности терапевтических вмешательств. В протоколе особое внимание уделяется процедурам акклиматизации, сбору данных и методам анализа для обеспечения надежных и воспроизводимых результатов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Поведенческая нейронаука
- Доклинические исследования нервно-мышечных заболеваний
- Фенотипирование животных моделей
Теоретические сведения
- Мониторинг активности в открытом поле позволяет оценить общую локомоторную и поведенческую активность мышей.
- Этот метод обеспечивает неинвазивную оценку общего качества жизни и функциональных нарушений.
- Данный метод дополняет другие виды оценки, такие как сила хвата, и является аналогом клинических тестов, например, теста шестиминутной ходьбы.
- На результаты могут влиять линия животного, возраст, пол, циркадный ритм и факторы окружающей среды.
Цель исследования
- Предоставить стандартизированный протокол измерения активности в открытом поле в доклинических исследованиях.
- Обсудить ключевые аспекты, анализ данных и интерпретацию результатов теста «открытое поле».
- Осветить сильные и слабые стороны, а также рекомендации по оптимальному дизайну исследования.
Используемые методы
- Акклиматизация мышей к камере открытого поля в течение четырех последовательных дней.
- Регистрация поведенческой активности с помощью специализированного программного обеспечения и камер, оснащенных инфракрасными лучами.
- Случайное распределение животных по разным камерам для предотвращения привыкания.
- Сбор данных в шести 10-минутных блоках с последующим экспортом и проверкой качества.
- Расчет таких параметров, как горизонтальная активность, вертикальная активность, общее пройденное расстояние, время движения и время покоя.
Основные результаты
- Контрольные мыши демонстрировали более высокую горизонтальную и вертикальную активность, а также большее общее пройденное расстояние по сравнению с моделями нервно-мышечных заболеваний.
- У мышей DY2J к 19 неделе наблюдалась полная потеря вертикальной активности, что отражает паралич задних конечностей.
- Мыши MDX (модель мышечной дистрофии Дюшенна) демонстрировали более низкий уровень активности по сравнению с контрольной группой.
- Были отмечены значительные зависимые от линии различия в активности в открытом поле (например, мыши BL10 по сравнению с L6).
Выводы
- Мониторинг активности в открытом поле является ценным вторичным показателем исхода в доклинических исследованиях нервно-мышечных заболеваний.
- Он чувствителен как к прогрессированию заболевания, так и к эффектам терапевтического вмешательства.
- Из-за вариабельности его следует использовать наряду с другими функциональными, гистологическими и молекулярными анализами для комплексной оценки.
Часто задаваемые вопросы
Практическое значение для отрасли
Мониторинг активности в открытом поле представляет собой стандартизированный неинвазивный метод количественной оценки локомоторного и поведенческого дефицита в доклинических моделях нервно-мышечных заболеваний. Данный подход позволяет объективно оценивать терапевтическую эффективность и побочные эффекты, обеспечивая трансляционную преемственность между исследованиями на животных и клиническими конечными точками. Его интеграция в качестве вторичного показателя исхода повышает прогностическую достоверность и обосновывает принятие решений по портфелю препаратов с учетом рисков на ранних этапах разработки лекарственных средств.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет проводить функциональную оценку фенотипов, имеющих значение для заболевания, в генетических и фармакологических моделях.
- Способствует снижению биологических рисков путем количественного определения нарушений локомоции и поведенческих изменений.
- Облегчает сравнительную оценку потенциальных мишеней с помощью стандартизированных поведенческих показателей.
Скрининг и разработка анализа
- Позволяет подготавливать валидированные модели животных для последующих исследований эффективности и безопасности.
- Обеспечивает воспроизводимые количественные показатели, такие как общее пройденное расстояние и паттерны активности.
- Обеспечивает стандартизацию анализа и сопоставимость результатов различных исследований при оценке соединений.
Трансляционные и доклинические исследования
- Согласует доклинические поведенческие конечные точки с клиническими показателями, такими как тест шестиминутной ходьбы.
- Обеспечивает преемственность от этапа открытия до доклинической валидации путем отслеживания прогрессирования заболевания и терапевтического ответа.
- Поддерживает интеграцию с гистологическим и молекулярным анализами для комплексной трансляционной оценки.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Мониторинг активности в открытом поле занимает свое место в континууме от раннего поиска до доклинической валидации, связывая функциональное фенотипирование и разработку трансляционных биомаркеров.
- Открывающая биология: количественная оценка поведенческих и локомоторных фенотипов для проверки терапевтических гипотез и выяснения механизмов заболеваний.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные показатели поведения для оценки эффектов вмешательства.
- Аналитика: предоставляет многопараметрические данные (например, горизонтальная/вертикальная активность, время движения/покоя) для надежного статистического сравнения.
- Трансляционные исследования: отражает показатели клинических исходов, повышая прогностическую ценность для исследований на людях.
- Корпоративное использование: стандартизированный СОП обеспечивает широкое применение в моделях нервно-мышечных заболеваний и терапевтических программах.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации мишеней.
- Операционная ценность: способствует воспроизводимости, стандартизации и масштабируемости поведенческого фенотипирования.
- Стратегическая ценность: помогает в принятии решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и оптимизирует распределение ресурсов, обеспечивая ранние сигналы об эффективности.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритизацию с учетом рисков и продвижение терапевтических кандидатов.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области поведенческой нейробиологии и работы с животными моделями.
- Необходимы специализированные камеры для мониторинга активности, соответствующее программное обеспечение и средства контроля условий окружающей среды.
- Требуется строгая стандартизация протоколов и анализа данных между исследовательскими группами.
- Для обеспечения достоверности данных необходимо учитывать линию, возраст, пол и влияние факторов окружающей среды.
- Наиболее эффективно использовать в качестве вторичного показателя результата наряду с функциональными, гистологическими и молекулярными методами анализа.
