En rask Fenotypisk Nevrologisk Scoring System for evaluering av sykdomsprogresjon i SOD1-G93A musemodell for ALS

Summary

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

Abstract

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.

Introduction

Helt siden sin utvikling på midten av 1990-tallet SOD1-G93A transgen musemodell har vært den mest brukte dyremodell av amyotrofisk lateral sklerose ^(ALS) 1. Dette transgen musemodell ble genmodifisert til overuttrykke en mutant form av det menneskelige Cu / Zn superoksyddismutase 1 (SOD1) genet husing ALS-assosiert glysin til alaninmutasjon på aminosyre 93 (G93A). Den G93A mutasjon er en av mange mutasjoner i SOD1 genet som kollektivt sminke omtrent en femtedel av familiære ALS ^tilfeller 2.

Den SOD1-G93A modellen har blitt en arbeidshest av ALS narkotika utviklingsforskning fordi i tillegg til den åpenbare genetisk kobling til ALS, rekapitulerer det mange av de patologiske trekk ved ALS hos mennesker som motor nevron tap, progressiv muskelsvakhet og atrofi, med eventuell lammelse og død ^tre. Skjønt, som ofte er tilfelle med transgene dyremodeller, er det en iboende biological variasjon forbundet med SOD1-G93A mus. Scott et al. har fastslått at årskull av minst 24 søppel-matchet kjønnsbalansert mus trengs i narkotika-effekt studiedesign for å overvinne støy skapt av biologiske variasjoner ^fire. Det store antall dyr som kreves i disse studiene i kombinasjon med aggressiv sykdomsutvikling og behovet for daglig oppfølging forbyr bruk av forseggjorte, tidkrevende og potensielt stressende teknikker for å måle nevromuskulær styrke og funksjon (f.eks elektromyografi, gripestyrke, rotorod , etc.). I stedet, fremhever behovet for en in vivo screening-verktøy som på en pålitelig måte vurderer neuromuskulær funksjon av SOD1-G93A mus på en rask måte.

Ved ALS TDI en protokoll utviklet som gjør det mulig for pålitelig vurdering av neuromuskulær funksjon av SOD1-G93A mus på mindre enn 30 sekunder per mus i gjennomsnitt. Denne protokollen encompasses daglig vurdering av bakben funksjon ved hjelp av en enkel nevrologisk poengsystem (NeuroScore) som er beskrevet i denne rapporten i pressen og i videoen. NeuroScore er fokusert på bakben funksjon fordi bakben underskudd er det tidligste rapporterte nevrologiske tegn på sykdom i SOD1-G93A mus ^5,6. Videre protokoll utviklet av ALS TDI gir et objektivt vurdering av utbruddet av pareser (svak eller delvis lammelse), progresjon og alvorlighetsgraden av lammelse og den er følsom nok til å identifisere legemiddelinduserte endringer i sykdomsprogresjon.

Protocol

Alle forsøk er gjennomført i samsvar med protokollen beskrevet ved National Institutes of Health Guide for omsorg og bruk av dyr, og ble godkjent av ALS TDI institusjonelle dyr omsorg og bruk komité (IACUC). 1. Dyr, bolig og studiedesign Merk: SOD1-G93A mus koloni ble avledet fra det høye kopien B6SJLTgN (SOD1G93A) 1Gur stamme opprinnelig produsert av Gurney et al 7.. Kolonien blir for tiden opprettholdes ved passering av transgene C57BL / 6…

Representative Results

Nevrologiske poengsum data for 90 mannlige og 94 kvinnelige ikke-behandlede SOD1-G93A mus studert ved ALS TDI under 2014 ble evaluert. Resultatene viser at mannlige mus vanligvis har en mer aggressiv sykdomsutvikling enn hunnmus, som dokumentert av en større andel av sin levetid på NS 1 sammenlignet med kvinner. NS 2 og NS 3 oppstå med tilnærmet lik frekvens på tvers av kjønn. NS 0 ble ekskludert fra analysen fordi det regnes som en "normal" fenotype. NS 4 ble også ekskludert fordi per definisjon kan de…

Discussion

I denne rapporten beskriver vi en rask og enkel video protokoll som, hvis riktig brukt, er i stand til på en pålitelig måte å vurdere sykdomsutvikling i SOD1-G93A mus og identifisere narkotikainduserte endringer. Mens ulike grupper har utviklet fenotypiske scoring systemer for SOD1-G93A mus ^8-10, de ofte ikke gir tilstrekkelig informasjon om inngrepet og er utilstrekkelig for replikering. Som et resultat, er scoring systemer sjelden brukes utenfor bestemt gruppe som utvikler dem. I denne rapporten, er kom…

Materials

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