Evaluatie van de motorische functie in preklinische onderzoeken naar de ziekte van Parkinson

Deze methoden zijn eerder complementair dan uitwisselbaar. Een verandering in het rotatiegedrag na toediening van apomorfine mag bijvoorbeeld niet automatisch worden gelezen als een verbetering van de spontane motorische functie. Het beter terughalen van voedsel kan in plaats daarvan een betere motivatie of taakbetrokkenheid weerspiegelen dan een directe winst in fijne motoriek.

Bij onderzoek naar modellen voor de ziekte van Parkinson bij primaten wordt doelgerichte beweging gescheiden van abnormale of niet-doelgerichte motorische activiteit wanneer farmacologische reacties worden geëvalueerd [2,3].

Een praktische benadering definieert één primair motorisch eindpunt dat is afgestemd op de onderzoekshypothese en gebruikt secundaire eindpunten om de aard, consistentie en functionele relevantie van het waargenomen effect te karakteriseren.

3. Vaststelling van de basismotorische functie vóór de behandeling

Karakterisering van de uitgangssituatie is belangrijker in NHP-onderzoeken omdat de motorische prestaties van dier tot dier verschillen voordat de ziekte wordt geïnduceerd of behandeld.

Variatie in de basislijn komt voort uit leeftijd, spontane handvoorkeur, eerdere taakervaring, individuele activiteitenniveaus en de ernst of lateraliteit van modelgeassocieerde motorische stoornissen. In unilaterale laesiemodellen is het verschil tussen de ipsilaterale en contralaterale ledematen informatief, maar het moet worden afgezet tegen de reeds bestaande motorische asymmetrie van elk dier.

Een nulmeting moet herhaalde observaties omvatten in plaats van een enkele meting. Herhaalde metingen karakteriseren de normale variabiliteit binnen het dier en identificeren onstabiele prestaties voordat de behandeling wordt toegewezen.

Wanneer taakgebaseerde eindpunten worden gebruikt, moeten dieren vóór de formele basislijnperiode bekend zijn met de taak. De training moet worden gestandaardiseerd, en de criteria voor een geldige proef, een succesvolle respons en een onvolledige of niet te scoren proef moeten vooraf worden gedefinieerd.

Bij de basislijnbeoordeling moet ook worden vastgesteld of elk geselecteerd eindpunt een adequaat meetbereik heeft. Het kan zijn dat een ernstig gehandicapt dier een taak helemaal niet kan uitvoeren, waardoor er een vloereffect ontstaat. Een dier dat vrijwel normaal presteert, heeft weinig ruimte voor meetbare verbetering, waardoor een plafondeffect ontstaat.

Als er na de screening verschillen in de uitgangssituatie blijven bestaan, moeten randomisatie en statistische analyse rekening houden met de variabelen die het meest relevant zijn voor de onderzoekshypothese: motorische score bij aanvang, laesiezijde, ernst van de ziekte of taakuitvoering, afhankelijk van het ontwerp. De methode moet worden gespecificeerd voordat de blindering wordt opgeheven en moet de structuur van de gegevens met herhaalde metingen weerspiegelen.

In kleine NHP-onderzoeken verdienen individuele trajecten bijzondere aandacht. Groeperen betekent dat substantiële verschillen in de ernst van de ziekte of in reactiepatronen verborgen blijven als het aantal dieren beperkt is.

4. Verbetering van de consistentie van waarnemers en de kwaliteit van gedragsgegevens

Waarnemerafhankelijke variabiliteit is een erkende uitdaging bij het beoordelen van motorisch gedrag. Zelfs op dezelfde schaal interpreteren verschillende waarnemers de ernst van tremor, bradykinesie, houding of spontane bewegingen verschillend, en dezelfde waarnemer kan afwijken in de manier waarop de criteria over sessies heen worden toegepast.

Analyses van met MPTP behandelde primaten pleiten voor gestandaardiseerde gedragsevaluatie, inclusief geblindeerde beoordeling en reviewbare video-opnamen [2,3].

Verschillende maatregelen verbeteren de consistentie.

Standaardiseer operationele definities.Elke score heeft een expliciete gedragsdefinitie nodig en, waar van toepassing, voorbeelden van de criteria die aangrenzende ernstniveaus scheiden. Termen als ‘lichte beperking’ of ‘verminderde beweging’ mogen niet aan individuele interpretatie worden overgelaten.

Train en kalibreer waarnemers.Voordat er formeel wordt gescoord, beoordelen waarnemers een gemeenschappelijke reeks representatieve opnames, beoordelen vervolgens de verschillen en verduidelijken de scoreregels.

Blinde beoordelingen waar mogelijk.Waarnemers mogen bij het toekennen van gedragsscores niet op de hoogte zijn van de behandelingstoewijzing of de verwachte respons. Blindering verkleint het risico dat verwachtingen subjectieve beoordelingen bepalen.

Standaardiseer de observatieomgeving.Het tijdstip, de observatieduur, de opnamepositie, de omgevingsomstandigheden, de hanteringsprocedures en de relevante pre-beoordelingsactiviteiten moeten voor zover praktisch mogelijk worden gecontroleerd. Wanneer farmacologische effecten tijdsafhankelijk zijn, moet het interval tussen de dosering en het gedragstesten vooraf worden gespecificeerd.

Gebruik videobeoordeling en onafhankelijke scores.Opgenomen beoordelingen kunnen worden beoordeeld, onafhankelijk worden gescoord en gecontroleerd wanneer er discrepanties optreden, en ze helpen voorbijgaande gebeurtenissen te scheiden van aanhoudende veranderingen.

Kwantificeer de overeenkomst.De consistentie van de waarnemer moet worden geëvalueerd met een mate van overeenstemming of betrouwbaarheid die geschikt is voor het eindpunt en het gegevenstype. Ordinale beoordelingsschalen vereisen doorgaans gewogen overeenstemmingsstatistieken; Voor continue metingen is doorgaans intraklassecorrelatie of een andere geschikte methode nodig. Betrouwbaarheidscijfers moeten worden gelezen naast de omvang en het patroon van de onenigheid, en niet als vervanging voor goede scoreprocedures.

Geautomatiseerde of AI-ondersteunde gedragsanalyse vermindert sommige vormen van handmatige scorevariabiliteit en maakt systematische longitudinale metingen eenvoudiger. Automatisering neemt de noodzaak van validatie niet weg: de nauwkeurigheid van het volgen, ontbrekende waarnemingen, veranderingen in cameraomstandigheden en de relatie tussen geëxtraheerde kenmerken en klinisch relevant motorisch gedrag verdienen allemaal aandacht.

5. Behandelingseffecten interpreteren tegen modelvariabiliteit

Een met de behandeling geassocieerde verandering in een motorisch eindpunt is op zichzelf geen bewijs van therapeutische werkzaamheid. Interpretatie hangt af van de omvang, consistentie, timing en specificiteit van de reactie.

Ten eerste moet de richting van de verandering passen bij het eindpunt. Een lagere Parkinsonscore duidt op verbetering wanneer de schaal hogere scores codeert als grotere invaliditeit. Verhoogde bewegingsactiviteit of een verandering in het aantal rotaties is niet mogelijk zonder inzicht in het onderliggende gedrag en het farmacologische mechanisme.

Ten tweede moet het antwoord worden gelezen in het licht van de verwachte variabiliteit van het model. Uit onderzoek bij met MPTP behandelde makaken blijkt dat de ernst van de ziekte en de stabiliteit van de symptomen variëren afhankelijk van de individuele reacties op modelinductie [3]. Een schijnbaar behandelingseffect is moeilijk te interpreteren als de motorische beperking niet is gestabiliseerd voordat de behandeling begint.

Ten derde zijn temporele patronen van belang. Een snelle verbetering na toediening komt overeen met een symptomatisch effect; een aanhoudende verandering bij herhaalde beoordelingen levert ander bewijs op. Geen van beide patronen alleen brengt ziektemodificatie tot stand. Beweringen over neuroprotectie of ziektemodificatie hebben aanvullend bewijs nodig dat aansluit bij het mechanisme en de onderzoeksopzet.

Ten vierde moeten de bevindingen worden onderzocht op complementaire eindpunten. Als een beoordelingsschaal verbetert terwijl de taakprestaties gelijk blijven, moeten onderzoekers zich afvragen of de discrepantie de gevoeligheid, de taakbetrokkenheid of het specifieke motorische domein weerspiegelt dat wordt gemeten. Als de bewegingsactiviteit toeneemt zonder verbetering van de doelgerichte beweging, verdient niet-specifieke activering of abnormaal motorisch gedrag overweging.

Ten slotte moeten ontbrekende gegevens en onvolledige taakuitvoering zorgvuldig worden gelezen. Een dier dat er niet in slaagt een taak te voltooien, is mogelijk niet in staat de vereiste beweging uit te voeren, is niet bereid om deel te nemen of wordt beïnvloed door niet-gerelateerde factoren. Het uitsluiten van dergelijke observaties zonder vooraf gespecificeerde regels vertekent het schijnbare behandeleffect.

Een verdedigbare beoordeling van de werkzaamheid berust daarom op het vooraf gespecificeerde primaire eindpunt, de ondersteunende gedragsmetingen, de ernst bij aanvang, de longitudinale stabiliteit en het relevante farmacologische of biologische bewijsmateriaal.

6. Beoordeling van motorische functies afstemmen op het ziektemodel van Parkinson

VerschillendPD-modellenreproduceren verschillende aspecten van de ziekte en passen bij verschillende onderzoeksvragen. Op MPTP gebaseerde modellen worden veel gebruikt om parkinsonmotorische disfunctie en symptomatische behandelingsreacties te bestuderen. Andere benaderingen, waaronder gerichte genmanipulatie, richten zich op mechanismen die verband houden met genetische risico's of specifieke pathologische processen. Het begin, de ernst, de stabiliteit en de respons op de behandeling verschillen tussen deze modellen en mogen niet als gelijkwaardig worden beschouwd [1,2].

Eindpuntselectie weerspiegelt de kenmerken van het model. Een unilateraal laesiemodel is met name geschikt voor zijdelingse motorische stoornissen, handvoorkeur of farmacologisch geïnduceerde rotatie. Een model dat bredere motorische disfunctie veroorzaakt, vereist een vollediger beoordeling van looppatroon, evenwicht, tremor, houding en spontane activiteit.

Het beoordelingsschema moet het verwachte ziekteverloop volgen. Vroege observaties karakteriseren de ontwikkeling van symptomen; herhaalde metingen tijdens een stabiele fase evalueren de behandeleffecten. Een stabiele basislijn moet berusten op vooraf gespecificeerde criteria, en niet op de aanname dat de symptomen na een vast interval zijn verdwenen.

Motorische eindpunten moeten worden gekoppeld aan het voorgestelde werkingsmechanisme. Dopaminerge symptomatische therapieën, interventies bedoeld om de circuitfunctie te herstellen en ziektemodificerende strategieën hebben verschillende combinaties van gedrags- en biologische metingen nodig. Geen enkele gedragstest stelt al deze effecten vast.

7. Integratie van motorische eindpunten in NHP-onderzoek naar de ziekte van Parkinson bij Prisys

Prisys' CZS onderzoekt verschillende motorische beoordelingsmethoden die worden gebruikt in onderzoeken naar de ziekte van NHP: Kurlan's PD-beoordelingsschaal, taken voor het grijpen van voedsel, de Brinkman-bordtest, beoordeling van spierkracht en door apomorfine geïnduceerde rotatieanalyse. Dezelfde materialen plaatsen gedragsbeoordeling ernaastPET-beeldvormingen pathologische eindpunten bij de ontwikkeling van modellen voor de ziekte van Parkinson.

Deze methoden ondersteunen de selectie van eindpunten op basis van het model en de onderzoeksdoelstelling. Een onderzoek gericht op fijne motorische stoornissen zou een handspecifieke taak kunnen combineren met gestructureerde motorische beoordelingen; een onderzoek naar unilaterale motorische disfunctie zou, waar wetenschappelijk passend, zijdespecifieke prestaties en farmacologisch opgewekte rotatie kunnen toevoegen.

Prisys'Op AAV gebaseerd onderzoeksprogrammaomvat Kurlan's beoordelingsschaal, testen van fijne motoriek, balansbeoordeling enOp AI gebaseerde gedragsanalyse. Het onderzoek richt zich op het doelmotorische domein, de uitgangskenmerken, het observatieschema, de scoreprocedures en de relatie tussen gedragsresultaten en andere maatstaven voor de respons op de behandeling.

Conclusie

Betrouwbare evaluatie van de motorische functies in preklinische onderzoeken naar de ziekte van Parkinson berust op vier beslissingen: het matchen van eindpunten met de therapeutische hypothese, het karakteriseren van de uitgangsprestaties, het controleren van de waarnemersvariabiliteit en het aflezen van behandelingsgeassocieerde veranderingen aan de hand van modelspecifieke en binnen-diervariabiliteit.

Gestructureerde motorische beoordelingen, gecombineerd met taakgebaseerde beoordelingen, en waar nodig met longitudinale gedragsanalyse, beschrijven de motorische functie vollediger dan welke enkele maatstaf dan ook. Samen met farmacologisch en biologisch bewijsmateriaal ondersteunen ze een rigoureuzere beoordeling van de therapeutische respons en verminderen ze het risico dat gedragsverandering wordt overschat.

Referenties

1. Capitanio JP, Emborg ME. Niet-menselijke primatenmodellen van de ziekte van Parkinson.ILAR-tijdschrift. 2007;48(4):339-355. https://doi.org/10.1093/ilar.48.4.339
2. Bezard E, Przedborski S. Modellering van de ziekte van Parkinson bij primaten: het MPTP-model.Cold Spring Harbor-perspectieven in de geneeskunde. 2011;2(3):a009308. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a009308
3. Modellering van de ziekte van Parkinson bij apen voor translationele studies: een kritische analyse.Experimentele neurologie. 2014;256:133-143. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2013.09.014