Ambulation kas distrofisi, fare modellerinde ölçmek için basit ve düşük maliyetli bir tahlil
29 Aralık 2017
Bu iletişim kuralı fare ambulation bir açık alan faaliyet tahlil ölçmek için esnek, düşük maliyetli bir sistem açıklar. Biz bu sistemine dayalı bir 6 dakika ambulation tahlil gönüllü hareketi bir düşüş mdx farelerde algılar ve doğru bir şekilde ayıran bir kas özel kurtarma düzelme bu hayvanların gösteriyor.
Bu deneyin genel amacı, kas distrofisi fare modellerinde istemli ambulasyonu ölçmektir. Bu yöntem, kas distrofisi fare modellerinde kas güçsüzlüğünün ilerlemesi ve potansiyel terapötiklerin etkinliği hakkında kas distrofisi alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, birçok farklı araştırma ortamına kolayca uyarlanabilen, hayvan aktivitesinin invaziv olmayan ve tekrarlanabilir bir ölçümünü sağlamasıdır.
Sıcaklığı kontrol edilen sessiz bir odada, günün aynı saatinde, tüm alanı kaydedebilmek için aktivite odasının üzerindeki tel örgüye bir kamera yerleştirin ve odayı dezenfektan ile temizleyin. Aktivite kaydından hemen önce, farenin dijital bir kuvvet ölçerin kutup çubuğunu kavramasına izin verin ve kutup çubuğu serbest kalana kadar hafifçe geriye çekin. Her deneme için Newtons cinsinden tepe gerilim değerini kaydedin.
Denemeler arasında bir dakika dinlenme süresi verin. Kavrama gücü testi hemen ardından fareyi hazneye yerleştirin ve videoyu kaydetmeye başlayarak farenin serbestçe keşfetmesine izin verin. Altı dakika sonra kaydı durdurun ve fareyi kendi kafesine geri götürün.
Video verilerinin takip analizi için, öncelikle kaydı uygun bir video düzenleme yazılımında açın ve hızı iki katına ayarlayın. Takip analizi için seyreltilmiş videoyu mp4 dosya formatında dışa aktarın ve videoyu uygun bir video analiz programında açın. Video kaydının kalibrasyonunu ayarlamak için, haznenin bir kenarı boyunca çizgi çizmek üzere çizgi aracını kullanın.
Çizginin üzerine sağ tıklayın, ölçümü kalibre et'i seçin ve hazne kenarının gerçek boyutunu santimetre cinsinden girin. Fare konumunun yarı otomatik takibini başlatmak için taşıma imlecine tıklayın. Videodaki başlangıç karesinden başlayarak, takip edilecek noktanın üzerine sağ tıklayın.
İzleme noktası mavi bir daire ile işaretlenecektir. Kareyi ilerletmek için klavyedeki sağ oku kullanın. İzleme noktası, kuyruk tabanının konumuna göre otomatik olarak hareket etmelidir.
Eğer belirli bir karede izleme konumu ilgi noktasıyla hizalı değilse, mavi daireyi izleme konumuna manuel olarak hizalayın. Videonun tamamı izlendiğinde, videoyu ve izleme katmanını kaydedin ve izleme konum verilerini dışa aktarmak için elektronik tabloya aktar seçeneğini belirleyin. Benzer çalışmalardan bildirilen sonuçlarla tutarlı olarak, testten hemen önce bir egzersiz protokolüne tabi tutulan distrofin eksik mdx fareleri, altı dakikalık açık alan testinde vahşi tip hayvanlara göre anlamlı derecede daha az gönüllü hareket sergilerler.
Nitekim, hafif bir kavrama gücü zorlamasının ardından, mdx fareler genellikle ambülasyon protokolünün ilk birkaç dakikasında hareketsiz kalmış, dördüncü ve beşinci dakikalar arasında ise hareketlerinde mütevazı bir artış göstermişlerdir. Ancak, egzersiz zorlaması uygulanmamış yabani tip ve mdx hayvanlar karşılaştırıldığında, katedilen mesafede herhangi bir fark saptanmamıştır. Utrophin ekspresyonu için transgenik olan mdx fareler, toplam katedilen mesafe veya gözlemlenen kümülatif zaman noktalarının hiçbirinde anlamlı bir fark göstermeyerek yabani tip hayvanlardan ayırt edilememiştir.
Örnekleme hızını düşürmenin etkisini belirlemek için, bir dakikalık tam kare hızındaki videodan katedilen toplam mesafe ölçülmüş ve veri setinin alt örneklenmiş versiyonlarından elde edilen mesafe ölçümleriyle karşılaştırılmıştır. Kare hızının yarıya indirilmesi, ölçülen mesafeyi hesaplanan orijinal mesafenin %5'i oranında azaltmıştır. Bu noktadan sonra ölçülen mesafenin doğruluğu hızla düşmektedir; ancak oldukça seyreltilmiş veri setleri bile hayvanın yolunu hala yakından takip etmektedir. Bu durum, hayvan aktivitesini değerlendirirken kare hızının ve sinyal işlemenin dikkate alınmasının önemini vurgulamakta ve alt örneklenmiş video verilerinde yüksek uzaysal çözünürlüğün korunabileceğinin kanıtını sunmaktadır.
Bu videoyu izledikten sonra, açık alan düzeninde fare ambulasyonunun nasıl kaydedileceği ve analiz edileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Uzmanlaşıldığında, bu analiz uygun şekilde yürütüldüğü takdirde 15 ila 30 dakika içinde tamamlanabilir. Bu düşük maliyetli ve invaziv olmayan analiz, araştırmacıların kas distrofisi fare modellerinde motor aktiviteyi incelemesine olanak tanır ve daha ileri fonksiyonel ölçümler için bilgilendirici bir ilk adım olarak hizmet edebilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu protokol, açık alan aktivite testi ile fare ambulasyonunun ölçümü için esnek ve düşük maliyetli bir sistemi tanımlamaktadır. Bu yöntem, çeşitli araştırma ortamlarına uyarlanabilen, hayvan aktivitesinin invaziv olmayan ve tekrarlanabilir bir ölçümünü sağlar.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Kas Distrofisi Araştırmaları
- Davranışsal Analiz
Arka Plan
- Bu analiz, musküler distrofi fare modellerinde gönüllü yürümeyi ölçer.
- Kas güçsüzlüğünün ilerlemesine ilişkin temel sorulara yanıt verir.
- Teknik, potansiyel terapötiklerin etkinliğini değerlendirmek için tasarlanmıştır.
- Tutarlılığı sağlamak amacıyla kayıtlar kontrollü bir ortamda gerçekleştirilir.
Çalışmanın Amacı
- mdx farelerinde istemli hareketi ölçmek.
- Kasa özgü müdahalelerin etkisini değerlendirmek.
- Kas distrofisinin ilerleyişine dair bilgiler sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Kayıt için aktivite odasının üzerine yerleştirilmiş bir kamera kullanımı.
- Denemelerden önce odanın dezenfektan ile temizlenmesi.
- Pik gerilimi ölçmek için fareye bir direk barını kavramasının sağlanması.
- 6 dakikalık bir ambulasyon testi boyunca aktivitenin kaydedilmesi.
Ana Sonuçlar
- Sistem, mdx farelerdeki istemli hareketlerdeki azalmaları tespit eder.
- Kasa özgü kurtarma sonucu oluşan iyileşmeleri doğru bir şekilde ayırt eder.
- Sonuçlar farklı denemeler arasında tekrarlanabilirdir.
- Yöntem, çeşitli araştırma ortamlarına uyarlanabilir.
Sonuçlar
- Bu analiz, farelerde kas distrofisini incelemek için etkilidir.
- Potansiyel tedavilerin etkinliği hakkında değerli veriler sağlar.
- Yöntem esnektir ve farklı araştırma ortamlarında kullanılabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Yönetici Endüstriyel İlgisi
Fare modellerinde gönüllü ambülasyonun ölçülmesi, musküler distrofideki motor fonksiyon için, 6 dakika yürüme testi gibi klinik sonlanım noktalarıyla doğrudan benzerlik gösteren translasyonel bir çıktı sağlar. Düşük maliyetli ve video tabanlı olan bu analiz, preklinik çalışmalarda hastalık progresyonunun ve terapötik yanıtın tekrarlanabilir, non-invaziv değerlendirilmesine olanak tanır. Distrofin-null mdx farelerdeki aktivite eksikliklerini ve utrofin ekspresyonu yoluyla sağlanan iyileşmeyi tespit ederek bu yöntem, nöromusküler ilaç keşfinde hedef validasyonunu ve mekanistik risk azaltmayı destekler.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Distrofik modellerde kas gücünün fonksiyonel bir çıktısı olarak istemli yürüyüşü nicelleştirerek terapötik hipotezleri sorgular.
- Operasyonel Değer: mdx farelerin vahşi tip ve kurtarılmış kohortlar ile karşılaştırılmasında tekrarlanabilir genotip-fenotip korelasyonu aracılığıyla biyolojik risk azaltmaya olanak tanır.
- Öngörücü Değer: Aktivite seviyelerini vahşi tipe normalize eden etkili müdahaleleri (örneğin, utrophin transgeni) ayırt ederek portföy önceliklendirmesini destekler.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Analiz Hazırlığı: Standartlaştırılmış açık alan ambülasyon metriklerini kullanarak, aşağı akış bileşik taramaları için valide edilmiş biyolojik sistemler hazırlar.
- Tekrarlanabilirlik: Laboratuvarlar arası analiz standartlaştırmasına uygun, nicel mesafe ve zaman bazlı çıktılar sağlar.
- Ölçeklenebilirlik: Uzmanlaşmış ekipman gerektirmeden, çeşitli araştırma ortamlarında platformun yeniden kullanımına olanak sağlamak için ücretsiz, açık kaynaklı yazılımlar ve erişilebilir donanımlar kullanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hastalıkla İlgililik: Keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar translasyonel süreklilik sağlayarak, hasta açısından anlamlı ambülasyon defisitlerini modeller.
- Mekanistik Risk Azaltma: Gözlemlenen etkilerin, spesifik kas kurtarma işleminden mi yoksa spesifik olmayan aktivite değişikliklerinden mi kaynaklandığını netleştirir.
- Riski Ayarlanmış Kararlar: Ambülasyon iyileşmesini hedef etkileşimi ve yolak modülasyonu ile ilişkilendirerek devam/durdur kriterlerini bilgilendirir.
Pipeline ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu analiz, hedef doğrulamadan öncü bileşik tanımlamaya kadar uzanan keşif sürecine uygun olup, musküler distrofi modellerindeki moleküler mekanizmalar ile fenotipik sonuçlar arasında fonksiyonel bir köprü sunar.
- Keşif Biyolojisi: Genetik veya farmakolojik müdahaleleri, istemli hareketteki ölçülebilir değişikliklerle ilişkilendirerek hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Bileşik değerlendirmesi için nicelendirilebilir ambülasyon son noktaları oluşturan, tekrarlanabilir ve video tabanlı takip yoluyla analiz hazır bulunuşluğu sağlar.
- Analitik: Ekiplerin genotipler, tedaviler ve zaman noktaları arasında lokomotor aktiviteyi karşılaştırmasına olanak tanıyan konum ve zaman verisi akışları oluşturur.
- Translasyonel Araştırma: Klinik ambülasyon değerlendirmelerini yansıtarak biyobelirteç uyumunu ve öngörülü modellemeyi kolaylaştırır, böylece preklinik süreklilikle bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Özelleşmiş merkezi tesislere olan bağımlılığı azaltan, ambülasyon testleri için yeniden kullanılabilir ve düşük maliyetli bir kapasite oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Motor fonksiyon analizlerindeki mekanistik belirsizliği azaltarak hedef doğrulamadaki öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Açık kaynaklı takip ve kontrollü çevresel koşullar aracılığıyla standardizasyonu ve tekrarlanabilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: Veri kalitesini korurken pahalı hareket takip sistemlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırarak sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: Preklinik modellerdeki ambülasyon fenotiplerinin fonksiyonel kurtarılmasına dayalı, riski ayarlanmış ilerleme kararlarına olanak tanır.
Uygulama Hususları
- Video kayıt ve açık kaynaklı takip yazılımları (örneğin, manuel kare kare hizalama) konusunda temel uzmanlık gerektirir.
- Standart görüntüleme ekipmanına ve tutarlı çevresel kontrollere (aydınlatma, sıcaklık, günün saati) bağlıdır.
- Saha ve operatörler arası tekrarlanabilirliği sağlamak için ekipler arası protokol uyumu gereklidir.
- Farklı hazne boyutları, fare suşları ve aktivite seviyeleri için adaptasyon değerlendirmelerini içerir.
- Kare hızı ile ölçüm doğruluğu arasında ödünleşimler içerir; çünkü alt örnekleme (downsampling), mesafe hesaplamasında hassasiyeti azaltır.
