ALS의 SOD1-G93A 마우스 모델에서 질병의 진행을 평가하기위한 빠른 표현형 신경 채점 시스템

요약

This video protocol describes a sensitive, reliable, and quick method for evaluating the neuromuscular deficits in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.

초록

The SOD1-G93A transgenic mouse is the most widely used animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). At ALS TDI we developed a phenotypic screening protocol, demonstrated in video herein, which reliably assesses the neuromuscular function of SOD1-G93A mice in a quick manner. This protocol encompasses a simple neurological scoring system (NeuroScore) designed to assess hindlimb function. NeuroScore is focused on hindlimb function because hindlimb deficits are the earliest reported neurological sign of disease in SOD1-G93A mice. The protocol developed by ALS TDI provides an unbiased assessment of onset of paresis (slight or partial paralysis), progression and severity of paralysis and it is sensitive enough to identify drug-induced changes in disease progression. In this report, the combination of a detailed manuscript with video minimizes scoring ambiguities and inter-experimenter variability thus allowing for the protocol to be adopted by other laboratories and enabling comparisons between studies taking place at different settings. We believe that this video protocol can serve as an excellent training tool for present and future ALS researchers.

서문

1990 년대 중반에 개발 SOD1-G93A 형질 전환 마우스 모델은 근 위축성 측삭 경화증 (ALS) ^1의 가장 널리 사용되는 동물 모델되었습니다 이래. 이 형질 전환 마우스 모델은 유 전적으로 아미노산 93 (G93A)에 알라닌 돌연변이 ALS 관련 글리신을 품고 인간의 구리 / 아연 슈퍼 옥사이드 디스 뮤 타제 1 (SOD1) 유전자의 돌연변이 형태를 과발현하도록 설계되었다. G93A 돌연변이 일괄 메이크업 가족 ALS 사례 ^2의 약 5 분의 1 SOD1 유전자에 많은 변이 중 하나입니다.

SOD1-G93A 모델, 그것은 궁극적으로, 이러한 운동 신경 손실, 점진적 근육 약화 및 위축 등 인간 루게릭 병의 병리학 적 특징의 많은 되풀이되었습니다 때문에 루게릭 병에 그것의 명백한 유전 링크에 추가 루게릭 병 치료제 개발 연구의 주력이되었다 마비와 사망 ^3. 종종 트랜스 제닉 동물 모델의 경우에서와 같이 비록, 고유 BI 존재SOD1-G93A 마우스와 관련된 학적 변화. 스콧 등. 최소 24 쓰레기 일치 성 균형 잡힌 쥐의 동료가 ⁴ 생물 다양성에 의해 생성 된 소음을 극복하기 위해 약물 효능 연구 설계에 필요하다고 결정했다. 공격적인 질환 진행과 매일 모니터링에 대한 필요성과 함께 이러한 연구에 필요한 동물의 다수의 신경 근육 강도 및 기능을 측정하기위한 정교한 시간 소모적 잠재적 스트레스 기법의 사용을 금지한다 (예를 들면, 근전도, 악력, 로토 등). 대신에, 확실하게 빠른 SOD1-G93A 마우스의 신경 근육 기능을 평가 생체 내 선별 도구의 필요성을 강조한다.

ALS TDI에서 프로토콜은 평균에 마우스 미만 30 초에 SOD1-G93A 마우스의 신경 근육 기능의 신뢰성 평가를 허용하는 개발되었다. 이 프로토콜 encompa언론 및 비디오에서이 보고서에 설명되어있는 간단한 신경 학적 평가 시스템 (NeuroScore)를 사용하여 사지 기능의 일일 평가를 SSES. 뒷다리 적자는 초기가 SOD1-G93A 마우스 ^5,6에서 질병의 신경 학적 기호를보고 있기 때문에 NeuroScore는 뒷다리의 기능에 초점을 맞추고 있습니다. 또한, ALS TDI에 의해 개발 된 프로토콜은 마비 (약간 또는 부분 마비), 진행과 마비의 정도 발병의 공정한 평가를 제공하며 질병의 진행에 약물 유발 변경 사항을 식별 할 정도로 민감하다.

프로토콜

모든 실험은 관리 및 동물의 사용을위한 건강 가이드의 국립 연구소에 의해 기술 된 프로토콜에 따라 수행하고 ALS TDI의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)에 의해 승인되었다.

1. 동물, 주택 및 연구 설계

참고 :. SOD1-G93A 마우스 식민지가 원래 들것 등 ^7에 의해 생성 된 높은 사본 B6SJLTgN (SOD1G93A) 1Gur 균주에서 유래되었다. 식민지는 현재 야생 형 C57BL / 6 SJL F1 암컷과 유전자 변형 C57BL / 6 SJL 남성 교차에 의해 유지되고있다. F1의 동물 B6 여성과 SJL 남성 교차에 의해 생성됩니다. 마우스는 나이 35~45일에서 루게릭 병의 TDI 매주로 제공됩니다.

1. 마우스 적어도 하나의 주 연구에 할당하기 전에 (18 ~ 23 ° C와 40 % -60 % 습도의 온도에서 12 시간의 빛 / 어둠주기) 동물 시설에 적응하도록 허용합니다.
2. 주택의 남성 SOD1-G93A 마이크그룹이 남성은 싸움을하는 경향이 보관되어 있기 때문에 케이지 당 전자 하나의 마우스. 케이지 당 두 개의 최대 하우스 여성 SOD1-G93A 마우스. 플라스틱 오두막의 형태로, 환경 농축을 제공합니다. 쥐가 물 / 음식을 마시는 약물 투여를 필요로하는 연구의 일부가 아닌, 음식과 물을 광고 무제한을 제공합니다. 이러한 경우, 배급 및 기록 음식과 물.
3. 연령 하루 약 50 약물 효능 연구를 시작하고 64 쓰레기 일치 성 균형 마우스 (코호트 당 32)를 포함한다. 마지막으로, 연구를 수행하는 연구자는 실험 조건에 눈을 멀게되어 있는지 확인합니다.
   참고 : 일반적인 약물 효능 연구는 그러나 그것은 이전 또는 이후 연구를 시작하는 것이 바람직 수 있습니다 치료 개입의 유형에 따라 연령 하루 50에서 시작하는 것이 좋습니다.
   참고 : 코호트 당 32 마우스 성별 특정 약물 효과를 검출하기 위해 전원과 연구. 성별 별 비교가 필요없는 경우, 코호트 당 24 마우스는 전반적으로 약물 효과를 검출하기 위해 충분하다.

2. 체중

1. 매일 그램의 10 분의 정밀도와 연구의 모든 마우스 녹음 체중. 참고 : 체중은 질병의 진행 및 만성 약물 치료에서 발생할 수있는 불안감의 민감한 지표이다.
2. 마우스 체중 따라서, 아침에 더 높은되고, 하루의 과정 동안 상당히 다양 매일 같은 시간에 주위를 기록한다.

3. 신경 학적 채점 시스템 (NeuroScore)

1. 매일 다음 세 가지 조건 마우스를 관찰하여, 각 마우스 평가 신경 스코어 (NS)을 순차적으로 수행 : b) 마우스) 도보시키고, 마비 (c)의 개시 이후) 마우스 꼬리에 의해 일시 중지된다 마우스 측면에 배치됩니다.
   1. 꼬리 서스펜션 테스트를 위해, 식품 분지에서 멀리, 1-2 초 동안 자신의 홈 케이지의 와이어 상단을 통해 꼬리의 기지에서 마우스 약 1.5」를 개최 OBS 동안뒷다리를 어빙. 서스펜션 시험을 3 회 반복하고, 가장 일관된 결과를 기록한다.
   2. 보행 테스트를 들어, 일부 견인과 25cm의 도보 거리를 제공하는 깨끗한 표면에 마우스를 위치 (예 :., 종이 타월 미끄럼 방지하기 위해서 테이프). 그 걸음 걸이를 관찰하면서 마우스가 75cm 총 (종이 타월의 3 배 길이)을 돌​​아 다닐 수있다.
   3. "바로 잡고 반사"시험을 위해, 그것의 왼쪽 또는 오른쪽에 마우스를 위치시키고 정지 시계가 양측으로부터 도움없이 자체를 오른쪽으로 소요 시간을 측정하여. 참고 :이 테스트의 하나의 시험이 필요합니다.
2. 0 ~ 4 주에 독립적 규모에 (왼쪽 또는 오른쪽) 각 사지의 NS를 결정 오른쪽 뒷다리 NS 1 동안 예를 들어 0의 점수, 1, 왼쪽 뒷다리 NS 0을 나타냅니다.
3. (표 1에서 제공하는 요약) 관찰의 다음 세트에 해당하는 신경 학적 점수 (0-4)를 지정합니다 :
   1. 다음이 관찰되는 경우 NS 0 (프리 증상) 할당 : 마우스 꼬리에 의해 중단되는 경우, 뒷다리는 정상 스플레이 예를 제시이를 충분히 멀리 측 방향 중심선으로부터 연장하고 2 초 동안이 위치에서 유지되거나 이상. 마우스가 걸어 허용되는 경우, 정상 보용은 관찰된다.
   2. 마우스가 꼬리에 의해 중단되는 경우, 뒷다리가 이상 스플레이, 예를 제시,이 붕괴 또는 부분적 측면 중간 선으로 축소하거나 꼬리 서스펜션 동안 떠는 또는이 후퇴되어 관찰되는 다음과 같은 경우 NS 1 (첫 번째 증상) 지정 / 쥐는. 마우스가 걸어 허용되는 경우, 정상 또는 약간 느린 보용이 관찰된다.
   3. 다음이 관찰된다면 (2) NS (마비의 발병) 할당 : 마우스 꼬리에 의해 중단되는 경우, 뒷다리 훨씬 연장하지 않는 부분적으로 또는 완전히 붕괴이다. (여전히 관절 운동이있을 수 있습니다). 마우스가 걸어 허용되면 뒷다리 앞으로 MOT에 사용이온 그러나 발가락은 90cm의 산책하는 동안 두 배 이상 아래로 말려 있거나 다리의 어떤 부분은 케이지 바닥 / 테이블을 따라 드래그합니다. 마우스의 좌우 측에 배치 될 때, 양측에서 10 초 이내에 스스로를 잘 할 수있다.
   4. 다음이 관찰되는 경우 (3) NS (마비)를 할당 : 마우스 꼬리에 의해 중단되는 경우, 최소의 뒷다리 OR 관절 운동 마비 강성이있다. 마우스가 걸어 허용하면 앞으로 그러나 사지가 전진 운동을 위해 사용하지 않는 움직임이있다. 마우스의 좌우 측에 배치 될 때, 양측에서 10 초 이내에 스스로를 잘 할 수있다. 참고 : 드물게 마비의 발병 후, 소변 습기가 뒷다리에 표시되지 않을 수 있습니다. 왼쪽 치료 소변 수분이 소변에 "굽기"피부 병변이 발생할 수 있습니다. 머리를 클리핑하여 소변의 수분을 치료, 따뜻한 물이 소변을 제거하기 위해 젖은 적용하고 부드럽게 건조시킨다. 피부 병변이있는 경우에 적용 antibio틱 연고.
   5. 다음이 관찰되는 경우 (4) NS (애호 종점)를 할당 : 마우스 꼬리에 의해 중단되는 경우, 경질의 뒷다리가 마비. 마우스가 걸어 허용되면, 더 전진 운동이 없다. 마우스의 왼쪽과 오른쪽에 배치 될 때 어느 측에서 10 초 이내에 자체를 잘 할 수 없습니다. 즉, 반사를 바로 잡고의 부재.

4. 데이터 입력 및 분석

1. 약물 효능 연구의 과정에서, 실험실 정보 관리 시스템 (LIMS)에 각 마우스 또는 시판 스프레드 시트 소프트웨어에 수집 된 데이터를 입력합니다.
   주 : ALS TDI 개발 LIMS 소프트웨어는 내부 연구에서 수집 된 모든 데이터에 대한 중앙 저장소입니다, ALS TDI 조사관에 대한 시간에이 데이터를 편리하게 접근 할 수 있도록. LIMS는 모든 연구 일에 다시 혈통, 체중 또는 신경 학적 점수, 고유 ID로, 개인 마우스를 추적그 수명 기간 동안 언급 한 다른 관측을 포함한다. LIMS 궁극적 후속 분석을 위해 사용되는 스프레드 시트를 생성한다.
2. 약효 조사, 즉, 모든 마우스는 인간 종점에 도달 할 때, 사용 된 스프레드 시트 소프트웨어 (자재 표 참조) 좌우 뒷다리 NS을 평균하여 매일 각 마우스 결합 NS를 계산의 완료시 . 다음, 각각의 마우스와 각 마우스가 특정 NS에서 보낸다 일 수에 대한 각 NS의 평균 연령을 계산한다.
3. 통계 소프트웨어를 스프레드 시트 소프트웨어에서 데이터를 가져 와서 시간이 지남에 NS 전반적인 변화를 분석 (재료의 표 참조). 회귀의 영향과 중간 NS 연령과 약물 치료, 예상 NS 추정 순서 로지스틱 회귀 모델을 사용하여 이러한 데이터를 맞 춥니 다. 로그 - 랭크 카이 스퀘어 테스트를 사용 효과 우도 확률을 추정하고 NS 진행에 약물 치료 효과가 있는지 여부를 결정하는 통계LY 중요한 (단계별 지침에 대한 보충 코드 파일을 참조하십시오).
   참고 : p- 값 <0.05는 통계적으로 유의 한 것으로 간주됩니다.
   주 : 통계 분석이 방법은 NS 데이터와 개별 마우스에 대한 NS 궤도의 변수 자연의 서수 본질을 존중합니다. 각각의 NS 궤도 충분히 NS 응답을 반영하지 않은 NS 시간 연관된 그룹 평균 결과 현저히 상이 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 경우에 따라서는 NS 특히 영 - 일 범위에서 변동될 수있다.
4. 마지막으로, 사용 그래프 소프트웨어는 약물 치료 및 제어 동물 그래프 "서수는 NS에서 중간 나이 대 NS를 예상"생성 (재료의 표 참조) (그림 2, 보충 코드 단계별 지침에 대한 파일 참조). 편리 y 축에서 질병 발병 (I의 평균 연령을 보간하여 약물 처리 군과 대조군 사이의 변화를 추정하기 위해이 그래프를 사용합니다.E., X 축상의 2 NS).
   주 : 두 그룹 간의 평균 연령의 차이는 약물 - 유도 변화를 나타내고, 효과의 크기의 실제 측정 값으로 취급된다.
   참고 : 증상이 질병의 진행을 둔화 나타내는 예상 NS 대 평균 연령 곡선에서 오른쪽으로 이동합니다. 반대로, 예상 NS 대 평균 연령 곡선의 좌측 이동은 증상이 질병의 진행을 가속 나타냅니다.

결과

2014 평가 하였다 동안 90 남성과 94 여성 비 처리 SOD1-G93A 마우스의 신경 학적 점수 데이터는 ALS TDI에서 공부했다. 결과는 여성에 비하여 NS 1에서 그들의 수명의 큰 비율에 의해 입증 수컷 마우스는 일반적으로, 암컷 마우스보다 더 공격적인 질환 진행을 보여준다. NS 2, NS 3 성별에 걸쳐 거의 동일한 빈도로 발생합니다. 이 "정상"표현형 간주되기 때문에 NS 0은 분석에서 제외 하였다. NS (4) 또한 ...

토론

이 보고서에서 우리는 제대로 적용하는 경우, 안정적으로 SOD1-G93A 마우스에서 질병의 진행을 평가하고 약물 유발 변경을 식별 할 수있는, 빠르고 간단하게 비디오 프로토콜을 설명합니다. 다른 그룹은 SOD1-G93A 마우스 ^8-10에 대한 표현형 점수 시스템을 개발하는 동안, 그들은 종종 절차에 대한 충분한 정보를 제공하고 복제 부적절하지 않습니다. 따라서, 채점 시스템은 거의들을 개발하고 ?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
B6SJLTgN(SOD1G93A)1Gur strain	The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME	002726	Strain of mice used in this study
Breeders	Biomedical Research Models, Inc., Worcester, MA		Colony maintainance
Scale	Navigator OHAUS, Parsippany, NJ	Model N14120	Used to weigh mice
Nutra-GelH	Bio-Serv, Flemington, NJ	#S4798	Wet food provided to sick mice
Irradiated Lab Animal Diet	Harlan, Indianapolis, IN	2918-111914M	Chow diet
Lab-grade Sani-chips	Harlan Teklad, Indianapolis, IN	7090	Bedding
JMPH	SAS Institute, Inc., SAS Campus Drive, Cary, NC	v10.0.2	Statistical software
Microsoft Excel	Microsoft, One Microsoft Way, Redmond, WA	Excel 2013 (v 15.0)	Spreadsheet software
GraphPad Prism 5	GraphPad software Inc., La Jolla, CA	v5.4	Graphing software
Mouse Huts	Bio-Serv, Flemington, NJ	K3272	For environmental enrichment