여기에는 β- 아밀로이드증 및 타우 병증 유전자 변형 마우스 모델에서인지 및 기능 운동 행동에 대한 생체 내 효능을 나타내는 화합물을 스크리닝하는데 사용될 수있는 단계적 행동 스크리닝 방법이 기재되어있다. 이 방법은 단기 및 작업 메모리 작업에서 활동을 위해 화합물을 스크리닝하기 위해 최적화됩니다.
여기에서는 β- 아밀로이드증 및 타우 병증 유전자 변형 마우스 모델에서인지 및 기능 운동 행동에 생체 내 효능을 나타내는 화합물을 스크리닝하는 데 사용할 수있는 단계별 행동 검사 방법에 대해 설명합니다. 이 패러다임은 Y-maze에서의 자발적 교대, 새로운 물체 인식 및 사지 걸쇠를위한 테스트를 포함합니다. 이 테스트는 1)인지 또는 운동 영역 및 인간 질병 상태와 관련된 상관 신경 회로의 기능을 조사하고, 2) 명확하게 정의 된 엔드 포인트를 가지고 있으며, 3) 쉽게 구현 가능한 품질 관리 검사를 수행하고, 4) 보통 처리량 형식, 5) 조사관의 개입이 거의 필요하지 않습니다. 이 방법은 알츠하이머 병 마우스 모델과 관련된 단기 및 작업 기억 과제 또는 기능성 운동 행동에서 화합물을 스크리닝하려는 조사자를 위해 고안되었습니다. 여기에 설명 된 방법은 eng해마와 다양한 피질 영역을 포함한 다양한 뇌 영역의 나이. 단일 뇌 영역에 의해 중재 된인지 능력을 구체적으로 평가하는인지 검사를 원하는 조사자는이 기술을 사용하여 다른 행동 검사를 보완 할 수 있습니다.
알츠하이머 병 (Alzheimer 's disease, AD)은 전 세계적으로 약 4,400 만 명의 사람들이 쇠약 해지는인지 기능 저하를 초래하는 진행성 신경 퇴행성 질환입니다. 현재이 질병에 대한 새로운 치료 전략의 전임상 발견에 대한 시급한 필요성을 강조하면서 질병을 수정하는 AD 치료법이 없습니다. AD 1 , 2 의 다양한 양상을 되풀이하는 다양한 형질 전환 마우스 모델이 만들어졌으며, 환자 3 에서 장애를 일으키는인지 영역의 결손을 포함한다. 이 마우스 모델 은 생체 내에서 효율적인 스크리닝을 용이하게하는 유용한 도구입니다.
잠재적 인 생체 내 효능 에 대한 화합물을 평가할 때 적절한인지 영역 에서 유효성을 스크리닝하는 단계적 접근법이 취해 져야하며 또한 적절한인지 적 영역에서 효력을 발휘하는 특정 종말점에 영향을 미칠 수있는 행동을 모니터링해야합니다.ssess인지. AD의 많은 형질 전환 마우스 모델은 과잉 행동과 특정인지 검사를 방해 할 수있는 행동을 보이며 약물 스크리닝에서의 사용을 금지합니다 4 . 더욱이, 약물 스크리닝 환경에서 실행되는 접근법의 경우, 사용 된 특정 시험은 적어도 적당한 처리량을 유지해야하고, 명확하게 정의 된 종점을 가지고 있어야하며, 조사자가 최소한의 개입을 필요로하는 절차가 있어야합니다. 이러한 기준을 사용하여 화합물 스크리닝에 필요한 재현성, 낮은 내부 및 내부 분석 편차 및 효과 크기를 나타내는 행동 화면을 구현할 수 있습니다. 여기 β- 아밀로이드증 및 타우 병증 유전자 변형 마우스 모델에 존재하는인지 및 운동 표현형을 완화하는데 효과적인 화합물을 스크리닝하기 위해 사용 된 방법이 여기에 상세히 설명되어있다. 설명 된 방법은 l에서보고 된 일반적으로 사용되는 행동 패러다임iterature 7 , 특정 최적화 및 품질 관리 검사를 사용하여 AD와 관련된 유전자 변형 마우스 모델에서 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜은 다양한 데이터 수집 및 분석 시스템과 함께 사용할 수 있으며 조사자는 관련 소프트웨어에 대한 실무 지식이 있다고 가정합니다.
기존 방법에 대한 기술의 중요성
이 절차는 β- 아밀로이드증 및 타우 병증의 형질 전환 마우스 모델에서 화합물의 생체 내 활성을 스크리닝하도록 설계되었다. 여기에 사용 된 단계적 접근법은 AD 3과 관련된인지 영역에서 효과적인 화합물의 검출을 보장합니다. 또한 여기에 설명 된 접근법은 명확하게 정의 된 끝점, 쉽게 구현 가능한 품질 제어 검사, 중간 처리량 형식으로 실행될 수있는 행동 테스트 및 조사자의 개입이 거의 필요하지 않습니다. 이러한 특성은 동물 내 및 코호트에서 우수한 재현성을 나타내는 분석 결과를 가져 오며 약물 내 환경에서의 행동 프로파일 링을 지원하기에 충분할 정도로 견고한 내부 및 내부 분석 편차와 효과 크기 (2 ≤ f ≤6)를 가져옵니다.
Pr 내의 중요한 단계안경
AD 약물 발견에 사용되는 많은 마우스 모델은 불안과 공격성이 높아진 행동과 일치합니다. 이것은 여기에 설명 된 행동 테스트를 수행하기 위해 습관 조절을 필수적으로 수행합니다. 이 검사는 운동을하지 않는 행동에 의존하기 때문에 지나치게 활동적이고 불안하거나 공격적인 마우스로 인해 조사자가 거친 취급을하면 성능에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 불안감이 높아지면 테스트를 수행하지 않아 테스트의 전반적인 성능이 저하 될 수 있습니다. 또한, 경기장의 가벼운 수준은 각 테스트에 필요한 자발적인 운동을 촉진하는 데 필수적입니다. 밝은 빛은 불안감을 증가시키고 설치류의 이동을 억제하는 경향이 있으므로 경기장에서 주변 광 레벨을 30-35lux로 조정해야합니다.
절차의 또 다른 중요한 측면은 작업을 수행하는 동물의 능력을 방해하는 강력한 환경 단서를 최소화하는 것입니다. 청소마우스가 환경의 새로운 향기에 매료 될 때 실행 사이의 경기장 및 사물이 필수적입니다. 경기장 및 사물을 철저히 청소하지 않으면 마우스의 자발적 활동을 왜곡하고 진정한인지 능력을 숨길 수 있습니다. 수사관은 또한 이러한 절차를 수행 할 때 개인 위생 제품 및 코 인식 / 향수의 사용을 최소화해야합니다. 마지막으로, 설치류는 학습과 기억을 포함한 많은 명백한 행동 20 에서 튼튼한 주간 및 일주 변화를 나타낸다. 그러므로 기초 행동과인지 능력의 주간 리듬으로 인한 편차를 최소화하기 위해 모든 검사는 코호트와 연구를 통해 같은 시간대에 이루어져야합니다.
또한, 새로운 물체 인식과 관련하여, 샘플과 테스트 단계 사이의 지연 간격, 그리고 환경에서의 물체의 선택 및 배치가 중요한 파라미터이다. 기억은 3 가지 형태로 존재합니다 : 단기 기억(STM), 중기 메모리 (ITM) 및 장기 메모리 (LTM) (22 , 23)를 포함 한다. 샘플 및 테스트 단계 간 간격을 분 (STM)에서시 (ITM) 또는 일 (LTM)로 변경하면 절차에 따라 테스트 된 메모리 유형이 변경됩니다 12 . 또한 새로운 물체 인식 테스트를 실행하기 전에 탐사시 잠재적 인 편향을 유발할 수있는 많은 개체를 마우스 테스트 집단에서 선별해야합니다. 테스트 코호트에 과도하게 매력적이거나 불쾌한 대상은 새로운 대상 인식을 평가할 때 사용할 수 없습니다. 이상적으로 시험장에 배치 될 때 시험에 사용되는 모든 물체는 순수한 생쥐 집단과 동일한 탐사 시간을 이끌어 낼 것입니다. 객체의 테스트 및 최적화가 부적절하면 새로운 객체 인식의 힘을 크게 줄일 수 있습니다.
수정 및 문제 해결
다음과 같은 몇 가지 요소가 있습니다.여기에 설명 된인지 시험의 명백한 변동성. AD의 많은 마우스 모델은인지 기능 종점으로 측정 된 행동을 가려 주거나 변경할 수있는 과격 운동 (hyperdynamic locomotion) 3 을 나타낸다. 더욱이 성 (sex ) 24 , 25 , 26 , 심지어 모계 유전자형 27 조차도 AD 마우스 모델에서 신경 병리학 및인지 적 표현형의 발달 및 진행에 영향을 미칠 수 있다는 증거가 늘어나고있다. 예기치 않은 변동성이나 행동 과제 구현 실패는 이러한 요인들로 인한 것일 수 있습니다. 특정 행동 테스트를 처음 실시 할 때, 결과는 항상 성별, 나이 및 적용 가능한 경우 모체 유전형에 따라 계층화되어야합니다. 또한,이 절차에서 설명 된 품질 검사는 과다 활동이나 다른 고정 관념의 행동이인지 종말점의 정량화를 방해하지 않도록 항상 수행되어야합니다.
환경다림질은 또한 설치류의 자발적인 탐색 행동에 영향을 줄 수 있습니다. 연구자가 감지 할 수없는 냄새 나 소리는 자발적인 행동에 의존하는인지 테스트 결과를 왜곡하고 쥐를 유인 할 수 있습니다. 초기에 Y- 미로 또는 새로운 물체 인식을 확립 할 때, 물체 및 / 또는 환경의 탐사에 위치 편향이 없음을 보장하는 제어 수단의 수행이 필수적이다. 위치의 편차가 관찰되면 조사자는 환경을 면밀히 조사하고 조명, 경기장 배치, 시설 내의 다른 방 ( 즉 , 높은 인신 매매 지역 또는 중장비 근처가 아님) 및 경기장 청소 절차와 관련하여 시험실의 위치를 잠재적으로 조정해야합니다.
테스트 환경에 익숙해지는 것은 새로운 객체 인식 테스트에서 최적의 성능을 달성하는 데 중요합니다. 예를 들어 총 탐사 시간이 짧으면 습관이 부적절하기 때문일 수 있습니다. proc의 대안으로(2 절) 및 경기장 (4.2 절) 습관 조절, 다루기 습관 및 시험 환경은 2 일 연속 3 일 5 분 세션으로 수행 할 수 있습니다.
기술의 한계
다른 절차와 마찬가지로 이러한 행동 테스트에는 한계가 있습니다. 이 절차는 다양한 피질 영역과 해마의 기능을 시험하기 때문에 사용되었습니다. 마우스 모델이 이러한 검사에서 뇌 영역의 기능적 결함을 나타내지 않는다면 이러한 기술은 유용하지 않습니다. 또한 우리는 단기 기억을 탐색하는인지 검사를 선택했습니다. 전임상 평가에서 화합물의 작용 기전이 단기 기억에 영향을 미치지 않을 것으로 예상된다면 ( 즉 , 장기 기억을 시험하기 위해 표본 검사 상 간격을 늘리는) 이러한 과정을 적절히 수정해야한다. 마지막으로, 이러한 테스트는 움직이지 않는 행동을 사용합니다. 따라서 마우스 모델이 exces 인 경우적극적으로 지나치게 활동적이거나 환경 탐사를 방해하는 다른 고정 관념이있는 행동을 나타내면 이러한 절차가 최적이 아닐 수도 있습니다. 대안으로, Tg2576 또는 다른 β- 아밀로이드증 마우스 모델 또는 rTg4510의 공간 물 미로 또는 타우 병증의 다른 마우스 모델에 대한 공포 컨디셔닝을 사용할 수 있습니다 3 .
미래의 응용
일단이 절차가 실험실에서 성공적으로 채택되면 추가의인지 기능적 운동 측정을 평가하기 위해 몇 가지 수정 또는 확장을 할 수 있습니다. 예를 들어, 새로운 물체 인식 작업을 변경하여 마우스가 물체의 위치 변화를 인식 할 수 있는지 판단 13 . 또는 객체를 사용하는 대신 다른 마우스를 사용하여 사회적 인식 테스트를 구현할 수 있습니다. 팔다리 걸쇠 및 모터 기능과 관련하여, 와이어 걸림 및 / 또는 그립 강도 테스트로이 테스트를 보완 할 수 있습니다. 테스트이 방법은 AD의 번역 마우스 모델 에서 생체 내 효능을 갖는 화합물을 선별하기위한 견고한 기반을 형성하며, 특정 마우스 모델을 가장 잘 조사하거나 독창적 인 약물 발견 프로그램의 요구를 충족시키기 위해 다양한 방법으로 변형 또는 변형 될 수 있습니다 .
The authors have nothing to disclose.
저자는 인정하지 않습니다.
Topscan Lite-High Throughput | Cleversys | Automated behavioral analysis. Includes cameras and video acquisition system, laptop. | |
ObjectScan | Cleversys | Software module for accurate object exploration quantification | |
Open field for mouse | Cleversys | CSI-OF-M | Arena for novel object recognition |
Y-maze for mouse | Custom | Arms: 30cm long, 10 cm wide, 20cm high walls, placed 120deg apart. | |
Camera mount for open field | Custom | Custom | 76 cm tall, 115 cm wide, cameras mounted @ 30cm in from either side. Two mounts, each covers two boxes. |
Camera mount for Y-maze | Custom | Custom | 76 cm tall, 115 cm wide, cameras mounted @ 30cm in from either side. One mount covers two mazes. |
Marbles | Inperial Toy | 8565 | Standard (15.5mm Dia) glass marbles. |
Dice | Cardinal Industries | 770 | Standard (0.650 inch) white dice with black dots. |
LOCTITE Fun-Tak | Henkel | B018A3AG0W | Standard blue sticky tak |
EtOH | Nexeo Solutions | 82452 | 100% Ethanol Diluted to 70% using distilled Water |
dH2O | Tulpenhocken Spring Water Co. | – | PA D.E.P. #31, NJ D.O.H. #0049, NYSHD Cert. #320 |
Paper towels | Procter & Gamble | B019DM86LA | Bounty, White |
Handheld video camera | Apple, Inc. | MKV92LL/A | Acquisition of Limb clasping video, Iphone 6S Plus (or functional equivalent). |
Gloves | SafePOINT, L.L.C. | GL640-2 | Standard, Powder free Latex Gloves, Medium |
Light meter | Dr. Meter | LX1330B | Lighting @ the bottom of Open Field= 35 LUX, Lighting @ bottom of Y-Maze= 32 LUX |
Bleach germicidal wipes | Clorox | Sterilization of equipment during & after use |