Name: A Battery of Highly Reproducible Behavioral Tests to Validate an Angelman Syndrome Murine Model (Video) | JoVE
Uploaded: 2023-10-20T12:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Battery of Highly Reproducible Behavioral Tests to Validate an Angelman Syndrome Murine Model at JoVE.com

تم دعم هذا البحث من قبل الأكاديمية التشيكية للعلوم RVO 68378050 ، LM2018126 المركز التشيكي لعلم الظواهر المقدم من MEYS CR ، OP RDE CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001789 (ترقية المركز التشيكي لعلم الفينوجينوم: التطوير نحو أبحاث الترجمة من قبل MEYS و ESIF) ، OP RDE CZ.02.1.01 / 0.0 / 0.0 / 18_046 / 0015861 (ترقية البنية التحتية CCP II بواسطة MEYS و ESIF) ، و OP RDI CZ.1.05 / 2.1.00 / 19.0395 (جودة وقدرة أعلى للنماذج المعدلة وراثيا بواسطة MEYS و ERDF). وبالإضافة إلى ذلك، تلقت هذه الدراسة تمويلا من المنظمة غير الحكومية "رابطة العلاج الجيني" والتشيك (https://asgent.org/) والمركز التشيكي LM2023036 علم الظواهر المقدم من وزارة التعليم والشباب والرياضة في الجمهورية التشيكية.

خضعت جميع الحيوانات والتجارب المستخدمة في هذه الدراسة لمراجعة أخلاقية وأجريت وفقا للتوجيه الأوروبي 2010/63 / EU. تمت الموافقة على الدراسة من قبل اللجنة المركزية التشيكية لرعاية الحيوان. تم إيواء الفئران في أقفاص جيدة التهوية وتم الحفاظ عليها عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 22 ± 2 درجة مئوية مع دورة ض?...

Validating a Murine Model of Angelman Syndrome Using Behavioral Tests

عادة ما يتم التحقق من صحة نماذج AS التي تم إنشاؤها في سلالات الفئران المختلفة من خلال اختبارات الحالة العاطفية للحيوان والوظائف الحركية والقدرات المعرفية لتسهيل المقارنة مع الأعراض البشرية31,32. العجز الحركي في نماذج AS هو النتيجة الأكثر اتساقا عبر المختبرات ...

متلازمة أنجلمان (AS) هي مرض نمو عصبي نادر. الأصل الجيني الأكثر شيوعا ل AS هو حذف كبير لمنطقة 15q11-q13 من الكروموسوم المشتق من الأم ، والذي يوجد في ما يقرب من 74٪ من المرضى1. يؤدي حذف هذه المنطقة إلى فقدان UBE3A ، الجين المسبب الرئيسي ل AS الذي يشفر E3 ubiquitin ligase. يتم إسكات الأليل الأبوي لجين UBE3A في الخلايا العصبية في عملية تعرف باسم البصمة. ونتيجة لذلك، فإن البصمة الأبوية للجين تسمح فقط بالتعبير الأمومي في الجهاز العصبي المركزي (CNS)2. لذلك ، يؤدي حذف جين UBE3A من الكروموسوم المشتق من الأم إلى ظهور أعراض AS. في البشر ، يظهر AS في حوالي 6 أشهر من العمر ، مع تأخر النمو الذي يستمر في جميع مراحل النمو ويؤدي إلى أعراض موهنة شديدة لدى الأفراد المصابين 3,4. تشمل الأعراض الأساسية للاضطراب عجز المهارات الحركية الدقيقة والجسيمة ، بما في ذلك المشية الرنحية المتشنجة ، وضعف الكلام الخطير ، والإعاقة الذهنية. ما يقرب من 80 ٪ من مرضى AS يعانون أيضا من اضطرابات النوم والصرع. حتى الآن ، العلاج الوحيد المتاح هو الأدوية العرضية ، والتي تقلل من نوبات الصرع وتحسن نوعية النوم1. لذلك ، فإن تطوير نماذج حيوانية قوية ذات أنماط ظاهرية سلوكية قابلة للتكرار جنبا إلى جنب مع تحليل النمط الظاهري المكرر سيكون ضروريا لتوضيح الآليات الفيزيولوجية المرضية للاضطراب واكتشاف الأدوية والعلاجات الفعالة.
يتطلب تعقيد الاضطراب البشري الذي يؤثر على الجهاز العصبي المركزي كائنات نموذجية لامتلاك جينوم وعلم وظائف الأعضاء والسلوك المماثل. تحظى الفئران بشعبية ككائن نموذجي بسبب دورة التكاثر القصيرة وصغر حجمها والسهولة النسبية لتعديل الحمض النووي. في عام 1984 ، اقترح بول ويلنر ثلاثة معايير أساسية للتحقق من صحة نموذج المرض: البناء والوجه والصلاحية التنبؤية ، والتي تستخدم لتحديد قيمة النموذج5. ببساطة ، تعكس صلاحية البناء الآليات البيولوجية المسؤولة عن تطور الاضطراب ، وتلخص صلاحية الوجه أعراضه ، وتصف الصلاحية التنبؤية استجابة النموذج للأدوية العلاجية.
للالتزام بالمبادئ المذكورة أعلاه ، اخترنا المسببات الجينية الأكثر شيوعا ، وهي حذف كبير لموضع الأم 15q11.2-13q بما في ذلك جين UBE3A ، لإنشاء فئران نموذجية AS. استخدمنا تقنية CRISPR / Cas9 لحذف منطقة طولها 76,225 نقطة أساس تمتد عبر جين UBE3A بأكمله ، وتشمل كلا من العناصر المشفرة وغير المشفرة للجين ، في الفئران من خلفية C57BL / 6N6. ثم قمنا بتربية الحيوانات للحصول على UBE3A +/- الفئران غير المتجانسة. للتحقق من صحة الوجه للنموذج ، استخدمنا من تهجين UBE3A + / - إناث وذكور من النوع البري للحصول على ذرية UBE3A +/- (سلالة تسمى C57BL / 6NCrl-UBE3A<em1 (IMPC) Ccpcz > / Ph وتم تعيينها لاحقا على أنها UBE3A mGenedel / +) والتحكم في القمامة. اختبرنا مهاراتهم الحركية الدقيقة والجسيمة ، والعاطفية ، والتأثير لتلخيص أعراض AS الأساسية. في مقال سابق ، قمنا أيضا بتقييم الوظائف المعرفية للحيوانات ، حيث يعاني مرضى AS أيضا من إعاقة ذهنية6. ومع ذلك ، لم نجد أي إعاقات إدراكية في الفئران UBE3AmGenedel / + ، ربما بسبب صغر سن الحيوانات في وقت الاختبار7. كشف الفحص اللاحق للحيوانات الأكبر سنا ، التي يبلغ عمرها حوالي 18 أسبوعا ، عن عجز في المرونة السلوكية أثناء التعلم العكسي في نموذج تفضيل المكان. ومع ذلك ، فإن تعقيد المعدات المستخدمة لهذا التحليل يتطلب وحدة منهجية منفصلة ولا يتم تضمينها هنا.
تنتمي الاختبارات السلوكية المعروضة هنا إلى أدوات التنميط الظاهري الشائعة في البحث الجيني ، وذلك بفضل قيمتها التنبؤية العالية وصلاحية البناء الكافية8،9،10. استخدمنا هذه الاختبارات للتحقق من صحة نموذج الفئران من AS من خلال تلخيص الأعراض الأساسية للمرض البشري بطريقة قابلة للتكرار ومستقلة عن العمر. تم تقييم عاطفية الحيوان في اختبارات المتاهة المرتفعة والاختبارات الميدانية المفتوحة. يعتمد كلا الاختبارين على صراع الاقتراب وتجنب ، حيث تستكشف الحيوانات بيئة جديدة بحثا عن الطعام أو المأوى أو فرص التزاوج مع تجنب المقصورات المسببة للقلق في نفس الوقت11. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام اختبار المجال المفتوح لاختبار النشاط الحركي للفأر8. يستخدم اختبار تعليق الذيل على نطاق واسع في أبحاث الاكتئاب للكشف عن أدوية جديدة مضادة للاكتئاب أو أنماط ظاهرية شبيهة بالاكتئاب في نماذج خروج المغلوبللفأر 12. يقيم هذا الاختبار اليأس الذي تتطور به الحيوانات بمرور الوقت في موقف لا مفر منه. تم تحديد التعلم الحركي وخصائص المشي التفصيلية على الروتارود وفي DigiGait ، على التوالي. يميز تحمل الحيوان على قضيب التسارع مهاراته في التوازن وتنسيق الحركة ، في حين أن التحليل التفصيلي لأنماط خطوات الفأر هو تقييم حساس للإعاقات العصبية العضلية المرتبطة بالعديد من اضطرابات الحركة العصبية13،14،15. يعد اختبار تمزيق نستله جزءا من المنهجية القياسية للكشف عن السلوك الاندفاعي في القوارض ، ولأنه يستخدم سلوك بناء القوارض الطبيعي ، فإنه يشير إلى رفاهية الحيوان16,17.
كان حجم المجموعات التجريبية نتيجة لحل وسط لتلبية متطلبات قاعدة 3R والاستخدام الفعال لأداء تربية المستعمرات. ومع ذلك ، للحصول على قوة إحصائية ، كان لدى المجموعات ما لا يقل عن 10 أفراد ، بسبب إنشاء كمية كافية من أزواج التكاثر. لسوء الحظ ، لم ينتج عن أداء التكاثر دائما عدد كاف من الحيوانات.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cages, individually ventilated</td>
			<td>Techniplast</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DigiGait</td>
			<td>Mouse Specifics, Inc., 2 Central Street Level 
			Unit 110 
			Framingham, MA 01701, USA</td>
			<td>Equipment was tendered, no catalogue&#160; number was provided, nor could be find on company&#39;s web site</td>
			<td>Detailed analysis of mouse gait, hardware and software provided.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FDA Nestlet squares</td>
			<td>Datesand Ltd., 7 Horsfield Way, Bredbury, Stockport SK6, UK</td>
			<td>Material was bought from Velaz vendor via direct email request. Velaz do not provide any catalogue no.</td>
			<td>Cotton nestlets for nest building test. Nestlet discription: 2-3 g each, with diameter around 5 x 5 x 0.5cm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse chow</td>
			<td>Altramion</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotarod</td>
			<td>TSE Systems GmbH, Barbara-McClintock-Str.4 
			12489 Berlin, Germany</td>
			<td>Equipment was tendered, no catalogue&#160; number was provided, nor could be find on company&#39;s web site</td>
			<td>Rotarod for 5 mice, hardware and software provided. Drum dimensions: Diameter: 30 mm, width per lane: 50 mm, falling distance 147 mm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tail Suspension Test</td>
			<td>Bioseb, In Vivo Research Instruments, 13845 Vitrolles 
			FRANCE</td>
			<td>Reference: BIO-TST5</td>
			<td>Fully automated equipment for immobility time evaluation of 3 mice hanged by tail, hardware and software provided</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transpore medical tape</td>
			<td>Medical M, Ltd.</td>
			<td>P-AIRO1291</td>
			<td>The tape used to attach an animal to the hook by its tail.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viewer - Video Tracking System</td>
			<td>Biobserve GmbH, Wilhelmstr. 23 A 
			53111 Bonn, Germany</td>
			<td>Equipment with software were tendered, no catalogue&#160; number was provided, nor could be find on company&#39;s web site</td>
			<td>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,&#160; 9 cm wide, and closed arm 77 cm long, 7.6 cm wide.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

behavioral characterization of an angelman syndrome mouse model

تصف هذه المخطوطة مجموعة من الاختبارات السلوكية المتاحة لتوصيف الأنماط الظاهرية الشبيهة بمتلازمة أنجلمان (AS) في نموذج الفئران الراسخ ل AS. نحن نستخدم نموذج التعلم الروتارودي ، وتحليل مفصل للمشي ، واختبار بناء العش لاكتشاف وتوصيف الإعاقات الحركية الحيوانية. نقوم باختبار عاطفة الحيوان في الحقل المفتوح واختبارات المتاهة المرتفعة بالإضافة إلى ، بالإضافة إلى التأثير في اختبار تعليق الذيل. عندما يتم اختبار الفئران AS في اختبار المجال المفتوح ، يجب تفسير النتائج بعناية ، لأن الاختلالات الحركية تؤثر على سلوك الماوس في المتاهة وتغير درجات النشاط.
تم بالفعل التحقق من صحة استنساخ وفعالية الاختبارات السلوكية المقدمة في العديد من خطوط الماوس Uba3a المستقلة مع متغيرات خروج المغلوب المختلفة ، مما أدى إلى إنشاء هذه المجموعة من الاختبارات كأداة تحقق ممتازة في أبحاث AS. ستضمن النماذج ذات البنية ذات الصلة وصحة الوجه مزيدا من التحقيقات لتوضيح الفيزيولوجيا المرضية للمرض ومنح تطوير العلاجات السببية.

Behavioral Characterization of an Angelman Syndrome Mouse Model

مرتفع بالإضافة إلى متاهة واختبارات ميدانية مفتوحة تستخدم اختبارات EPM و OF الميل الطبيعي للقوارض لاستكشاف بيئات جديدة18,19. يخضع الاستكشاف لصراع تجنب النهج ، حيث تختار القوارض بين استكشاف بيئة جديدة وتجنب الخطر المحتمل. تستكشف الحيوانات أماكن غير م?...

Watch this Scientific Journal Video about A Battery of Highly Reproducible Behavioral Tests to Validate an Angelman Syndrome Murine Model at JoVE.com

A Battery of Highly Reproducible Behavioral Tests to Validate an Angelman Syndrome Murine Model (Video) | JoVE

تقدم هذه المخطوطة مجموعة من الاختبارات السلوكية القابلة للتكرار للتحقق من صحة نموذج فأر متلازمة أنجلمان.

التوصيف السلوكي لنموذج فأر متلازمة أنجلمان

This manuscript describes a battery of behavioral tests available to characterize Angelman syndrome (AS)-like phenotypes in an established murine model of ...

هدفنا هو توضيح الأدوار الفسيولوجية للجينات باستخدام الفئران كنموذج تجريبي. نركز أيضا على تطوير نماذج الفئران لأمراض معينة يمكن للعلماء استخدامها للتحقيق في مسببات الأمراض وتطوير علاجات فعالة. مثال على هذا النشاط هو نموذج الماوس لمتلازمة أنجلمان.يمكن القول إن التكنولوجيا الجديدة الواعدة ذات الإمكانات هي دمج الذكاء الاصطناعي القائم على تقنيات التعلم العميق في الأبحاث الحيوانية. يمكن استخدام هذا النهج لمراقبة سلوك الحيوان في قفص المنزل مباشرة دون الحاجة إلى أن يزعج المجرب الحيوانات. التحدي الأكبر في الدراسات السلوكية حاليا هو التكاثر.لذلك ، نقدم مجموعة من الاختبارات التي تتحقق من صحة متلازمة أنجلمان للنموذج بطريقة لا تعتمد على عمر النموذج أو نوعه. نحن نستخدم الاختبارات السلوكية المعمول بها للتحقق من صحة نموذج AS الخاص بنا. ومع ذلك ، مع النهج الجديد لتطوير النموذج يشبه إلى حد كبير الحالة البشرية مع حذف كبير.باستخدام تقنية كريسبر ، قمنا بحذف جين UBE3A بالكامل من جينوم الفأر. على عكس الطرز الأخرى حيث يقتصر الحذف على 3 كيلوبايت. نحن نعمل على تطوير علاج جيني يمكنه استعادة الأعراض في نموذج الفأر.

Research

JoVE Journal