Parkinson Hastalığı Fare Modeller Duyusal Motor Fonksiyon Değerlendirilmesi
June 17th, 2013
Genel olarak Parkinson hastalığı, hareket bozuklukları, hassas ve güvenilir bir davranış testleri yeni potansiyel terapötikler test etmek için gereklidir. Burada, nigrostriatal sistemine zarar derecelerine ve klinik öncesi çalışmalar için yararlı duyarlı olan fareler için duyu testler yönetilebilir bir pil açıklanmaktadır.
Bu prosedürlerin genel amacı, sensör motor fonksiyonunu kantitatif olarak değerlendirmektir. Farelerde. Bunu, bir dizi hassas davranış testi kullanarak başarıyoruz.
Bunlar, silindirdeki zorlu ışın geçişi spontan aktivitesini ve DOT testi olarak da bilinen yapıştırıcı çıkarma testini içerir. Testin ardından, ışın geçişi ve spontan aktivitenin video kayıtları puanlanabilir. Sonuç olarak, bu testler, yeni genetik fare modellerinde ve ayrıca hastalık için potansiyel terapötikleri inceleyen klinik öncesi ilaç çalışmalarında sensör veya motor fonksiyonunu karakterize etmek için kullanılabilir.
Dolayısıyla, bu testlerin diğer testlere, özellikle de otomatik olanlara göre en büyük avantajı, onları motor işlev bozukluğuna karşı oldukça hassas, rotor çubuğu gibi testlerden daha hassas bulmamızdır. Buna ek olarak, bu testler, özellikle binlerce dolara mal olabilen otomatik testlerle karşılaştırıldığında, aslında çok uygun maliyetlidir. Bu testler genel olarak hareket bozuklukları alanındaki temel soruları cevaplayabilir ve oldukça yararlı sonuç ölçümleridir.
Potansiyel terapötikleri test ederken, Işın, bir masa üstünde veya bir fare kafesinde üç temiz fare kafesinin ters çevrilmesiyle kurulur. Çeker ocak değiştirerek, kafesleri bir metrelik kirişin uzunluğunu destekleyebilecek şekilde eşit şekilde hizalayın. Ardından, kirişin dört bölümünü en genişten en dar bölüme doğru birleştirin ve ters çevrilmiş fare kafeslerinin üzerine yerleştirin.
Test etmeyi planladığınız farelerin ev kafesini, kirişin en dar ucu doğrudan ev kafesine girecek şekilde kirişin ucuna yan yatırın. Yardımlı denemeye başlamak için, ilk fareyi kuyruğunun tabanından alın ve arka bacaklarını avucunuzun içi ile destekleyin. Fareyi kirişin geniş ucuna yerleştirin ve kuyruğunu bırakın ve elinizi çekin.
Cihaza daha iyi yönlendirilmek için farenin koklamasına ve hareket etmesine izin verin. Fare dönerse, yavaşça istediğiniz yöne yönlendirin. Fareyi yoldan aşağı doğru teşvik etmek için, ev kafesini yukarı kaldırın, yan tarafında aynı konumda tutun ve test faresine yaklaştırın.
Fare ev kafesine girmeye çalışmaya başladığında, farenin girmemesi için geri hareket ettirin, ancak ileri doğru bir adım atar. Son olarak, farenin ev kafesine girmesine izin verin. Kafesteki her fare için aynı işlemi yapın.
Bir kafes içinde hayvan odası temizleme solüsyonu ile kafesler arasındaki kirişi iyice temizleyin. Bir sonraki farenin dikkatini dağıtacağından, bir sonraki fare çalıştırılmadan önce ışındaki idrar veya dışkı peletlerini temizlemek önemlidir. Kafesteki tüm fareler bir yardımlı denemeden geçtikten sonra, ilk fareyi tekrar alın ve gerekirse ışının geniş ucuna yerleştirin.
Fareyi nazikçe istenen yöne yönlendirin ve ışının uzunluğu boyunca ev kafesine doğru hareket etmesini teşvik etmek için arka tarafına hafifçe dokunun, koklamayı durdurursa veya ışından çıkarsa fareyi düzeltin. Fareyi ışının sonuna yönlendirmek için elinizi yakınınızda tutun. Kiriş üzerindeyken durmayı ve keşfetmeyi en aza indirin.
Eğitim sırasında bu ne kadar çok yapılırsa, fare bunu o kadar az yapma eğilimindedir. Test sırasında, fare dört uzvundan birini ev kafesine yerleştirdiğinde deneme sona erer, bir sonraki fare daha sonra ikinci denemesini alabilir. Fareler, ilk eğitim gününde, fareler arasında dönüşümlü olarak toplam beş deneme alır, böylece her farenin 30 saniye veya daha fazla bir deneme arası aralığı olur.
İkinci günde, birinci günkü ışın kurulumunu kullanarak her fare için beş deneme daha yapın, farelerin herhangi bir yardıma ihtiyacı olmamalıdır, ancak durmayı veya keşfetmeyi önlemek için düzeltilmesi veya arka tarafa dokunulması gerekebilir. 24 saat sonra test gününe başlayın. Işını önceki iki eğitim gününe benzer şekilde ayarlayın.
Ancak, her kiriş bölümünün üstüne her kiriş genişliğine karşılık gelen bir ağ ızgarası yerleştirin. Her deneme başlamadan önce tüm ışın geçişi denemelerini kaydetmek için bir video kamera kullanın. Bir kartı tarih, fare numarası ve deneme numarası gibi temel deney bilgileriyle etiketleyin ve kameranın önüne yerleştirin.
Hangi farenin test edildiğini ve hangi denemede olduğunu netleştirmek için her denemeden önce iki ila üç saniye kayıt yapın. Her test için, fareyi en geniş bölümdeki ızgara yüzeyinin üzerine yerleştirin ve farenin gövdesinin tüm uzunluğu görünecek şekilde ışın kaydı boyunca hareket ederken kaydedin. Kamera, ızgara izleyicinin ortasında olacak şekilde konumlandırılmalıdır.
Her fareyi ızgara yüzey ışını üzerinde beş kez test boyunca çalıştırın ve her fare arasında temizleyin. Spontan aktivite deneyini kurmak için, kafeslerin ön kısımları deneyciye bakacak şekilde yaklaşık 18 santimetre aralıklarla yan yana iki kafes düzenleyin. Gerekirse, aynaya destek görevi görmesi için diğer iki kafesin arkasına ek bir kafes yerleştirin.
Ardından, iki kafesin üzerine bir parça cam yerleştirin ve cam, ilk iki kafesin dış kenarı tarafından desteklenecek şekilde konumlandırın. Ardından camın üzerine bir silindir ve camın altına belirli bir açıyla bir ayna yerleştirin. Üçüncü kafesin sırtına yaslanmak.
Açı 30 ila 45 derece arasında değişebilir, ancak daha da önemlisi, kameradan gelen görüntünün silindirin tam çapını içermesi gerekir. Deney kurulduktan sonra, video kamerayı aynanın önüne yerleştirin ve silindirin tabanının tüm çapını görene kadar hem aynayı hem de video kamerayı ayarlayın. Ardından üç dakikalık bir zamanlayıcı ayarlayın ve önceki deney videosunda olduğu gibi önemli deney ayrıntılarını içeren bir kartı etiketleyin.
Etiketi iki ila üç saniye boyunca kaydedin. O zaman dur. Deneyi çalıştırmak için, silindirin içine bir fare yerleştirin.
Kaydet'e basın ve zamanlayıcıyı başlatın. Fareyi üç dakika boyunca kaydedin. Yüksek sesler ve konuşmalar farenin dikkatini dağıtabileceğinden ve potansiyel olarak donma davranışına neden olabileceğinden, test alanının sessiz olması önemlidir.
Deney sırasında, farenin silindirin içindeyken yaptığı geri dönüş sayısını saymak için bir el sayacı kullanın. Arka, farenin yalnızca arka bacakları üzerinde durması için her iki düşme uzuvunun yerden kalktığı dikey bir hareket olarak tanımlanır. Zamanlayıcının süresi dolduğunda, fareyi çıkarın ve ev kafesine geri koyun.
Silindiri ve camı her fare arasında hayvan odası temizleme solüsyonuyla temizleyin. Bir sonraki fareye geçmeden önce temizleme solüsyonunun kurumasını bekleyin. Yapıştırıcı çıkarma sına, fareyi ev kafesine yerleştirerek başlayın.
Besleyici haznesi çıkarılmış durumdayken, farelerin yemlik olmadan test odasına ve kafese alışmasına izin verin. Test için bir saat boyunca, kafes arkadaşlarını yerleştirmek için temiz bir kafes kullanın, böylece test faresi ev kafesindeki tek kişi olur. Yatağın dörtte üçünü çıkarın ve kafes arkadaşları ev kafesinde olacak şekilde temiz kafese yerleştirin.
Bir çift küçük forseps kullanarak dizginlemek için test faresini sıkın, farenin sslt üzerine bir yapışkan etiket yerleştirin. Forseps ile burun üzerindeki etikete hafifçe bastırın ve fareyi bırakın. Kapağı kafesin üzerine yerleştirin ve fare dört gözenekli etiketleri çıkarmaya çalıştığında bir kronometre başlatın.
Farenin temas ettiği ancak etiketi çıkarmadığı zamanı kaydedin. Zamanı kaydedin, ancak kaydedene kadar zamanlayıcıyı açık tutun. Tamamen çıkarın.
Fare 60 saniye içinde etikete temas etmez veya çıkarmazsa, denemeyi sonlandırın ve etiketi manuel olarak çıkarın. Her denemeden sonra, test faresini tutma kafesine yerleştirin ve bir sonraki fareyi test etmeye başlayın. Tüm fareler, fareler arasında dönüşümlü olarak üç deneme alır.
Üç denemeyi de bir fare üzerinde aynı anda yapmak yerine, etiketin düştüğü veya burunlarda güvenli olmadığı denemeler sayılmaz. Silindirdeki zorlu ışın spontan aktivitesi ve yapıştırıcı çıkarma testlerinin tümü, zorlu ışın testindeki farelerde sensör motor fonksiyonunun oldukça yararlı testleridir, TH bir alfa-sinüklein faresi, vahşi tip farelere göre adım başına önemli ölçüde daha fazla hata yapar. Işın daha dar hale geldikçe bir alfa-sinüklein faresinde hata sayısı artmıştır.
Yabani tip farelerde durum böyle değildi. Aynı fare serisi, silindir testinde arka bacak adımlarında da sağlam bir azalma göstermektedir. Bu sonuçlar, mutasyona uğramış farelerde çekirdekte insan alfasının aşırı ekspresyonunun tespit edilebilir sensör motor eksikliklerinin gelişmesine yol açtığını göstermektedir.
Son olarak, yapıştırıcı çıkarma testinde, nigrostriatal dopamin nöronlarında derin bir azalma olan PITX üç akia faresi, vahşi tip kontrollere kıyasla önemli ölçüde daha fazla temas süresi göstermektedir. Biz ve diğerleri, Parkinson hastalığı tedavilerinin terapötik potansiyelini değerlendirmek için bu testleri rutin olarak kullanıyoruz. Bu testler ayrıca genetik fare modellerini karakterize etmek ve spesifik mutasyonların duyusal motor fonksiyon üzerindeki sonuçlarını belirlemek için de kullanılabilir.
Genel Bakış
Bu makale, Parkinson hastalığı ve hareket bozuklukları bağlamında motor fonksiyonu değerlendirmeyi amaçlayan, fareler için tasarlanmış bir dizi duyusal-motor test sunmaktadır. Bu testler, nigrostriatal sistemdeki çeşitli yaralanma derecelerine duyarlıdır ve preklinik çalışmalar için değerlidir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Davranışsal değerlendirmeler
- Preklinik araştırmalar
Arka Plan
- Motor işlev bozukluğu, Parkinson hastalığının temel özelliklerinden biridir.
- Güvenilir davranışsal değerlendirmeler, potansiyel tedavi yöntemlerini test etmek için kritik öneme sahiptir.
- Mevcut testler, önerilen yöntemlere kıyasla hassasiyette eksiklik gösterebilir.
- Preklinik çalışmalarda maliyet etkin test yöntemlerine ihtiyaç vardır.
Çalışmanın Amacı
- Fare üzerindeki duyusal-motor fonksiyonu nicel olarak değerlendirmek.
- Motor fonksiyonu değerlendirmek için hassas davranışsal testler sağlamak.
- Preklinik ilaç çalışmaları için yönetilebilir bir test protokolü oluşturmak.
Kullanılan Yöntemler
- Zorlu ışın geçiş testi.
- Bir silindirdeki kendiliğinden aktivite değerlendirmesi.
- Yapıştırıcı çıkarma testi (DOT testi).
- Davranışsal testlerin puanlanması için video kaydı.
Ana Sonuçlar
- Testler, motor işlev bozukluğuna karşı yüksek hassasiyet göstermiştir.
- Otomatik test yöntemlerine kıyasla maliyet verimliliği.
- Genetik fare modellerinde motor fonksiyonu karakterize etmek için etkilidir.
- Hareket bozukluklarındaki potansiyel tedavi yöntemlerini test etmek için yararlı sonuç ölçütleridir.
Sonuçlar
- Önerilen testler, motor fonksiyonu değerlendirmek için güvenilir ve hassastır.
- Mevcut otomatik testlere kıyasla maliyet etkin bir alternatif sunarlar.
- Bu yöntemler, hareket bozuklukları üzerindeki preklinik araştırmalara önemli katkıda bulunabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential for evaluating potential therapeutic treatments in preclinical trials for neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. The described test battery provides a cost-effective, easy-to-implement, and highly sensitive approach for characterizing motor function in genetic mouse models and assessing disease-modifying therapies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by quantifying sensorimotor deficits in genetic mouse models of Parkinson's disease.
- Operational Value: Supports biological de-risking through functional target validation using assays sensitive to nigrostriatal dysfunction.
- Predictive Value: Enhances predictive confidence and portfolio triage by detecting motor impairments across a wide variety of PD models.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows with quantitative, video-scored behavioral outputs.
- Operational Value: Ensures assay standardization, reproducibility, and low-cost implementation compared to automated alternatives.
- Scalability: Facilitates screening readiness and platform reuse due to minimal equipment requirements and ease of training.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Demonstrates disease relevance through robust detection of sensorimotor deficits in models like TH one alpha-synuclein and PITX three akia mice.
- Preclinical Alignment: Supports risk-adjusted advancement decisions by linking specific mutations to measurable motor function consequences.
- Mechanistic De-risking: Focuses on predictive value by identifying detectable motor impairments resulting from nigrostriatal pathway disruption.
Pipeline & Workflow Integration
The method supports the discovery continuum from Early Discovery through Lead Identification to Preclinical work by providing reliable sensorimotor readouts that inform go/no-go decisions.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying motor dysfunction in genetic models.
- Screening: Delivers assay readiness through reproducible, video-based scoring of beam traversal, cylinder rearing, and adhesive removal performance.
- Analytics: Generates quantitative measurements such as error rates per step, hind limb step counts, and label removal latency to enable cross-condition comparison.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by characterizing mutation-specific motor consequences in disease-relevant systems.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable capability across multiple studies due to low cost, minimal training, and broad model applicability.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, and reduction of mechanistic ambiguity in motor circuit function.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability across laboratories and model systems.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk in movement disorder programs.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on quantifiable sensorimotor outcomes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in behavioral neuroscience and mouse handling for consistent test administration.
- Depends on basic instrumentation including video cameras, lighting, and simple apparatus like beams, cylinders, and adhesive labels.
- Necessitates cross-team standardization of scoring criteria for beam errors, rear counts, and removal latencies.
- Involves adaptation considerations across mouse strains and genetic backgrounds to ensure baseline normalization.
- Includes practical limitations such as manual scoring effort and sensitivity to environmental distractions during testing.
