एक एंजेलमैन सिंड्रोम माउस मॉडल का व्यवहार लक्षण वर्णन
Summary
यह पांडुलिपि एक एंजेलमैन सिंड्रोम माउस मॉडल को मान्य करने के लिए अत्यधिक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य व्यवहार परीक्षणों का एक सेट प्रस्तुत करती है।
Abstract
यह पांडुलिपि एएस के एक स्थापित मुराइन मॉडल में एंजेलमैन सिंड्रोम (एएस) जैसे फेनोटाइप को चिह्नित करने के लिए उपलब्ध व्यवहार परीक्षणों की एक बैटरी का वर्णन करती है। हम पशु मोटर हानि का पता लगाने और चिह्नित करने के लिए रोटारोड सीखने के प्रतिमान, विस्तृत चाल विश्लेषण और घोंसले के निर्माण परीक्षण का उपयोग करते हैं। हम खुले मैदान में पशु भावनात्मकता और ऊंचा प्लस भूलभुलैया परीक्षणों का परीक्षण करते हैं, साथ ही पूंछ निलंबन परीक्षण में प्रभाव भी। जब एएस चूहों को खुले क्षेत्र परीक्षण में परीक्षण किया जाता है, तो परिणामों को देखभाल के साथ व्याख्या की जानी चाहिए, क्योंकि मोटर डिसफंक्शन भूलभुलैया में माउस व्यवहार को प्रभावित करते हैं और गतिविधि स्कोर को बदलते हैं।
प्रस्तुत व्यवहार परीक्षणों की प्रजनन क्षमता और प्रभावशीलता को पहले से ही विभिन्न नॉकआउट वेरिएंट के साथ कई स्वतंत्र यूबीए 3 ए माउस लाइनों में मान्य किया गया है, जो एएस अनुसंधान में एक उत्कृष्ट सत्यापन उपकरण के रूप में परीक्षणों के इस सेट को स्थापित करता है। प्रासंगिक निर्माण और चेहरे की वैधता वाले मॉडल रोग के पैथोफिज़ियोलॉजी को स्पष्ट करने और कारण उपचार के विकास को मंजूरी देने के लिए आगे की जांच की आवश्यकता होगी।
Introduction
एंजेलमैन सिंड्रोम (एएस) एक दुर्लभ न्यूरोडेवलपमेंटल बीमारी है। एएस की सबसे आम आनुवंशिक उत्पत्ति मातृ-व्युत्पन्न गुणसूत्र के 15q11-q13 क्षेत्र का एक बड़ा विलोपन है, जो लगभग 74% रोगियों में पाया जाता है। इस क्षेत्र को हटाने से UBE3A का नुकसान होता है, जो एएस का मुख्य प्रेरक जीन है जो E3 यूबिकिटिन लिगेज को एन्कोड करता है। न्यूरॉन्स में यूबीई 3 ए जीन के पैतृक एलील को एक प्रक्रिया में चुप कर दिया जाता है जिसे इंप्रिंटिंग कहा जाता है। नतीजतन, जीन की पैतृक छाप केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) 2 में केवल मातृ अभिव्यक्ति की अनुमति देती है। इसलिए, मातृ-व्युत्पन्न गुणसूत्र से यूबीई 3 ए जीन विलोपन एएस लक्षणों के विकास की ओर जाता है। मनुष्यों में, एएस लगभग 6 महीने की उम्र में प्रकट होता है, विकासात्मक मंदता के साथ जो सभी विकास चरणों में बनी रहती है और इसके परिणामस्वरूपप्रभावित व्यक्तियों में गंभीर दुर्बल लक्षण होते हैं। विकार के मुख्य लक्षणों में ठीक और सकल मोटर कौशल की कमी शामिल है, जिसमें झटकेदार गतिभंग चाल, गंभीर भाषण हानि और बौद्धिक विकलांगता शामिल है। लगभग 80% एएस रोगी नींद की गड़बड़ी और मिर्गी से भी पीड़ित हैं। आज तक, एकमात्र उपलब्ध उपचार रोगसूचक दवाएं हैं, जो मिर्गी के दौरे को कम करती हैं और नींदकी गुणवत्ता में सुधार करती हैं। इसलिए, परिष्कृत फेनोटाइपिंग विश्लेषण के साथ प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य व्यवहार फेनोटाइप के साथ मजबूत पशु मॉडल का विकास विकार के पैथोफिजियोलॉजिकल तंत्र को स्पष्ट करने और प्रभावी दवाओं और उपचारों की खोज करने के लिए आवश्यक होगा।
सीएनएस को प्रभावित करने वाले मानव विकार की जटिलता मॉडल जीवों को एक तुलनीय जीनोम, शरीर विज्ञान और व्यवहार रखने की मांग करती है। चूहे अपने छोटे प्रजनन चक्र, छोटे आकार और डीएनए संशोधन की सापेक्ष आसानी के कारण एक मॉडल जीव के रूप में लोकप्रिय हैं। 1984 में, पॉल विलनर ने तीन बुनियादी रोग मॉडल सत्यापन मानदंड प्रस्तावित किए: निर्माण, चेहरा और भविष्य कहनेवाला वैधता, जिसका उपयोग मॉडल के मूल्य5 को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। बस, निर्माण वैधता विकार के विकास के लिए जिम्मेदार जैविक तंत्र को दर्शाती है, चेहरे की वैधता इसके लक्षणों को पुन: उत्पन्न करती है, और भविष्य कहनेवाली वैधता चिकित्सीय दवाओं के लिए मॉडल प्रतिक्रिया का वर्णन करती है।
उपरोक्त सिद्धांतों का पालन करने के लिए, हमने एएस मॉडल चूहों को बनाने के लिए सबसे आम आनुवंशिक एटियलजि, यूबीई 3 ए जीन सहित मातृ 15 क्यू 11.2-13 क्यू लोकस का एक बड़ा विलोपन चुना है। हमने सीआरआईएसपीआर/कैस 9 तकनीक का उपयोग पूरे यूबीई 3 ए जीन में फैले 76,225 बीपी लंबे क्षेत्र को हटाने के लिए किया, जिसमें सी 57बीएल / 6 एन पृष्ठभूमि6 से चूहों में जीन के कोडिंग और गैर-कोडिंग दोनों तत्व शामिल थे। फिर हमने जानवरों को UBE3A + / − विषम चूहों को प्राप्त करने के लिए पैदा किया। मॉडल के चेहरे के सत्यापन के लिए, हमने UBE3A+/- मादाओं और जंगली प्रकार के पुरुषों के क्रॉस से जानवरों का उपयोग UBE3A+/- संतान (C57BL/6NCrl-UBE3A/Ph और बाद में UBE3A mGenedel/+ के रूप में सौंपा गया) प्राप्त करने के लिए किया और कूड़े को नियंत्रित किया। हमने कोर एएस लक्षणों को पुन: उत्पन्न करने के लिए उनके ठीक और सकल मोटर कौशल, भावनात्मकता और प्रभाव का परीक्षण किया। पिछले लेख में, हमने जानवरों के संज्ञानात्मक कार्यों का भी मूल्यांकन किया, क्योंकि एएस रोगी बौद्धिक विकलांगतासे भी पीड़ित हैं। हालांकि, हमें UBE3AmGenedel / + चूहों में कोई संज्ञानात्मक हानि नहीं मिली, शायद परीक्षण7 के समय जानवरों की कम उम्र के कारण। बाद में लगभग 18 सप्ताह के पुराने जानवरों की जांच में स्थान वरीयता प्रतिमान में रिवर्सल लर्निंग के दौरान व्यवहार लचीलेपन में कमी का पता चला। हालांकि, इस विश्लेषण के लिए नियोजित उपकरणों की जटिलता के लिए एक अलग पद्धति मॉड्यूल की आवश्यकता होती है और इसे यहां शामिल नहीं किया गया है।
यहां प्रस्तुत व्यवहार परीक्षण आनुवंशिक अनुसंधान में सामान्य फेनोटाइपिंग टूल से संबंधित हैं, उनके उच्च पूर्वानुमान मूल्य और पर्याप्त निर्माण वैधता 8,9,10 के लिए धन्यवाद। हमने इन परीक्षणों का उपयोग मानव रोग के मुख्य लक्षणों को प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, आयु-स्वतंत्र तरीके से पुन: प्रस्तुत करने के द्वारा एएस के माउस मॉडल को मान्य करने के लिए किया। जानवर की भावनात्मकता का मूल्यांकन ऊंचा प्लस भूलभुलैया और खुले क्षेत्र परीक्षणों में किया गया था। ये दोनों परीक्षण दृष्टिकोण-परिहार संघर्ष पर आधारित हैं, जहां जानवर भोजन, आश्रय या संभोग के अवसरों की तलाश में एक नए वातावरण का पता लगाते हैं, जबकि साथ ही साथ एंक्सीोजेनिक डिब्बोंसे बचते हैं। इसके अतिरिक्त, ओपन फील्ड परीक्षण का उपयोग माउस की लोकोमोटर गतिविधि8 का परीक्षण करने के लिए किया जाता है। टेल सस्पेंशन टेस्ट का व्यापक रूप से अवसाद अनुसंधान में माउस नॉकआउट मॉडल12 में नई एंटीडिप्रेसेंट दवाओं या अवसादग्रस्तता जैसे फेनोटाइप ्स की जांच के लिए उपयोग किया जाता है। यह परीक्षण निराशा का मूल्यांकन करता है कि जानवर एक अपरिहार्य स्थिति में समय के साथ विकसित होते हैं। मोटर सीखने और विस्तृत चाल विशेषताओं को क्रमशः रोटारोड और डिजीगैट में निर्धारित किया गया था। तेज रॉड पर पशु धीरज इसके संतुलन और आंदोलन समन्वय कौशल की विशेषता है, जबकि माउस के चरण पैटर्न का विस्तृत विश्लेषण कई न्यूरोजेनरेटिव आंदोलन विकारों 13,14,15 से जुड़े न्यूरोमस्कुलर हानि का एक संवेदनशील मूल्यांकन है। नेस्लेट श्रेडिंग परीक्षण कृन्तकों में आवेगपूर्ण व्यवहार का पता लगाने के लिए मानक पद्धति का हिस्सा है, और चूंकि यह प्राकृतिक कृंतक निर्माण व्यवहार का उपयोग करता है, इसलिए यह जानवर की भलाई को इंगित करता है16,17.
प्रयोगात्मक समूहों का आकार 3 आर नियम मांगों और कॉलोनी प्रजनन प्रदर्शन के कुशल उपयोग को पूरा करने के लिए एक समझौते का परिणाम था। हालांकि, सांख्यिकीय शक्ति प्राप्त करने के लिए, पर्याप्त मात्रा में प्रजनन जोड़े की स्थापना के कारण समूहों में 10 से कम व्यक्ति नहीं थे। दुर्भाग्य से, प्रजनन प्रदर्शन के परिणामस्वरूप हमेशा पर्याप्त संख्या में जानवर नहीं होते थे।
Protocol
Representative Results
Discussion
विभिन्न मुराइन उपभेदों में बनाए गए एएस मॉडल आमतौर परमानव लक्षणों की तुलना की सुविधा के लिए पशु भावनात्मक स्थिति, मोटर कार्यों और संज्ञानात्मक क्षमताओं के परीक्षणों के साथ मान्य होते <sup clas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध को चेक एकेडमी ऑफ साइंसेज आरवीओ 68378050, LM2018126 चेक सेंटर फॉर फेनोजेनोमिक्स द्वारा एमईवाईएस सीआर, ओपी आरडीई सीजेड.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001789 (चेक सेंटर फॉर फेनोजेनोमिक्स का उन्नयन: एमईवाईएस और ईएसआईएफ द्वारा अनुवाद अनुसंधान की दिशा में विकास), ओपी आरडीई सीजेड.02.1.01/0.0.01/0.0/18_046/0015861 द्वारा प्रदान किया गया था। इसके अलावा, इस अध्ययन को एनजीओ “एसोसिएशन ऑफ जीन थेरेपी (एएसजेंट)”, चेकिया (https://asgent.org/) और चेक गणराज्य के शिक्षा, युवा और खेल मंत्रालय द्वारा प्रदान किए गए चेक सेंटर फॉर फेनोजेनोमिक्स से धन प्राप्त LM2023036।
Materials
| Cages, individually ventilated | Techniplast | ||
| DigiGait | Mouse Specifics, Inc., 2 Central Street Level Unit 110 Framingham, MA 01701, USA |
Equipment was tendered, no catalogue number was provided, nor could be find on company's web site | Detailed analysis of mouse gait, hardware and software provided. |
| FDA Nestlet squares | Datesand Ltd., 7 Horsfield Way, Bredbury, Stockport SK6, UK | Material was bought from Velaz vendor via direct email request. Velaz do not provide any catalogue no. | Cotton nestlets for nest building test. Nestlet discription: 2-3 g each, with diameter around 5 x 5 x 0.5cm. |
| Mouse chow | Altramion | ||
| Rotarod | TSE Systems GmbH, Barbara-McClintock-Str.4 12489 Berlin, Germany |
Equipment was tendered, no catalogue number was provided, nor could be find on company's web site | Rotarod for 5 mice, hardware and software provided. Drum dimensions: Diameter: 30 mm, width per lane: 50 mm, falling distance 147 mm. |
| Tail Suspension Test | Bioseb, In Vivo Research Instruments, 13845 Vitrolles FRANCE |
Reference: BIO-TST5 | Fully automated equipment for immobility time evaluation of 3 mice hanged by tail, hardware and software provided |
| Transpore medical tape | Medical M, Ltd. | P-AIRO1291 | The tape used to attach an animal to the hook by its tail. |
| Viewer – Video Tracking System | Biobserve GmbH, Wilhelmstr. 23 A 53111 Bonn, Germany |
Equipment with software were tendered, no catalogue number was provided, nor could be find on company's web site | Software with custom made hardware: maze, IR base, IR sensitive cameras. Custom-made OF dimensions: 42 x 42 cm area, 49 cm high wall, central zone area: 39 cm2. A custom-made EPM was elevated 50 cm above the floor, with an open arm 79 cm long, 9 cm wide, and closed arm 77 cm long, 7.6 cm wide. |
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