摘要：Kat6b（MYST4/MORF/QKF）基因突變與多種罕見神經(jīng)發(fā)育障礙（如SBBYSS綜合征）密切相關(guān)。隨著Kat6b轉(zhuǎn)基因及敲除小鼠模型的廣泛應(yīng)用，如何精準(zhǔn)、客觀地評(píng)估這些小鼠的復(fù)雜神經(jīng)行為表型成為了研究瓶頸。本文探討了Actual Analytics公司開發(fā)的ActualHCA（Home Cage Analysis，家籠大小鼠行為監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)）在Kat6b小鼠模型研究中的科研應(yīng)用案例，展示了全天候、無(wú)應(yīng)激行為學(xué)監(jiān)測(cè)如何推動(dòng)表觀遺傳學(xué)與神經(jīng)發(fā)育疾病的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究。

關(guān)鍵詞：ActualHCA；Kat6b轉(zhuǎn)基因小鼠；神經(jīng)發(fā)育障礙；家庭籠行為分析；表觀遺傳學(xué)；動(dòng)物模型

一、Kat6b小鼠模型研究面臨的行為學(xué)評(píng)估挑戰(zhàn)

Kat6b（Lysine acetyltransferase 6B）作為一種關(guān)鍵的組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶，在神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化及大腦發(fā)育中發(fā)揮著重要作用。KAT6B基因突變會(huì)導(dǎo)致以智力障礙、社交缺陷和癲癇為特征的罕見?。ㄈ?/span>SBBYSS和GTPTS綜合征）。

為了揭示其致病機(jī)制，研究人員構(gòu)建了多種Kat6b轉(zhuǎn)基因（過表達(dá)）和基因敲除（Kat6b-/- 或 Kat6b+/-）小鼠模型。然而，傳統(tǒng)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)（如曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、高架十字迷宮、水迷宮）存在顯著局限性：

1. 人為應(yīng)激干擾：抓取和環(huán)境改變會(huì)引起小鼠強(qiáng)烈的應(yīng)激反應(yīng)，掩蓋Kat6b小鼠本就微妙的焦慮或認(rèn)知缺陷表型。

2. 時(shí)間切片局限：傳統(tǒng)測(cè)試通常只觀察幾分鐘到幾小時(shí)，無(wú)法捕捉小鼠在晝夜節(jié)律下的長(zhǎng)期行為變化及偶發(fā)性癲癇。

3. 群居社交評(píng)估困難：Kat6b突變患者常表現(xiàn)出社交障礙，但傳統(tǒng)方法很難在不隔離小鼠的情況下，精準(zhǔn)量化群居狀態(tài)下的復(fù)雜社交互動(dòng)。

二、ActualHCA家籠大小鼠行為監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)：全天候無(wú)應(yīng)激的行為學(xué)革命

為了突破上述瓶頸，Actual Analytics推出的ActualHCA系統(tǒng)成為了Kat6b小鼠研究的破局工具。ActualHCA是一種基于RFID（射頻識(shí)別）和紅外視頻追蹤技術(shù)的自動(dòng)化家庭籠分析系統(tǒng)。

該系統(tǒng)允許將多只小鼠（通常3-4只）飼養(yǎng)在標(biāo)準(zhǔn)的IVC（獨(dú)立通風(fēng)籠）中，在無(wú)人類干預(yù)、無(wú)環(huán)境應(yīng)激的自然狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)24/7全天候的連續(xù)監(jiān)測(cè)。結(jié)合AI深度學(xué)習(xí)算法，ActualHCA能夠自動(dòng)識(shí)別并量化小鼠的運(yùn)動(dòng)軌跡、活動(dòng)量、溫度變化以及復(fù)雜的社交行為。

三、ActualHCA在Kat6b轉(zhuǎn)基因小鼠研究中的應(yīng)用案例

實(shí)驗(yàn)開展一周前，對(duì)小鼠實(shí)施麻醉，將一枚ISO 射頻識(shí)別微芯片（型號(hào)BIO12.B.04V2 PLT，Biomark）皮下植入小鼠下腹部。小鼠飼養(yǎng)于原飼養(yǎng)籠內(nèi)，并放置于籠內(nèi)自主活動(dòng)分析系統(tǒng)（ActualHCA，Actual Analytics）中。持續(xù)記錄小鼠活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)96小時(shí)。采用配套籠內(nèi)活動(dòng)追蹤軟件（ActualHCA，Actual Analytics）處理采集數(shù)據(jù)，每15分鐘統(tǒng)計(jì)一次小鼠各項(xiàng)活動(dòng)參數(shù)¹。

過表達(dá) Kat6b 基因的小鼠日間籠內(nèi)自主活動(dòng)量升高，但運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力、肌力與視覺敏銳度均正常

（A）Kat6b野生型小鼠與Kat6b轉(zhuǎn)基因小鼠在轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)速12至45轉(zhuǎn)/分鐘（rpm）區(qū)間內(nèi)的跌落潛伏期，單次跌落施加1秒輪轉(zhuǎn)懲罰

（B）Kat6b野生型小鼠與Kat6b轉(zhuǎn)基因小鼠在網(wǎng)格懸掛實(shí)驗(yàn)中的跌落潛伏期

（C）Kat6b野生型小鼠與Kat6b轉(zhuǎn)基因小鼠的前肢抓握力，取每只小鼠5次測(cè)試中優(yōu)秀的3次的平均值

（D）Kat6b野生型小鼠與Kat6b轉(zhuǎn)基因小鼠在5分鐘視覺懸崖實(shí)驗(yàn)中停留在淺側(cè)區(qū)域的時(shí)間占比

（E）Kat6b+/+小鼠與Tg(Kat6b)轉(zhuǎn)基因小鼠在96小時(shí)飼養(yǎng)籠觀測(cè)周期內(nèi)，檢測(cè)器間穿梭次數(shù)。

（F~L）96小時(shí)飼養(yǎng)籠行為學(xué)檢測(cè)中，分別于光照周期與黑暗周期統(tǒng)計(jì)得到的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)指標(biāo)。圖中按每15分鐘觀測(cè)區(qū)間展示各項(xiàng)指標(biāo)均值：移動(dòng)總距離（F）、檢測(cè)器間穿梭次數(shù)（G）、活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)（H）、平均運(yùn)動(dòng)速度（I）、籠中央?yún)^(qū)域停留時(shí)長(zhǎng)（J）、與其他小鼠的分離距離（K）、籠邊緣區(qū)域停留時(shí)長(zhǎng)（趨壁行為；L）。

每種基因型小鼠樣本量N=15~16只。圖B~D、F~L中每個(gè)圓點(diǎn)代表單只小鼠。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示；圖A、E采用雙因素方差分析結(jié)合Sidak post-hoc檢驗(yàn)校正，圖B~D、F~L采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

四、總結(jié)與展望

在Kat6b轉(zhuǎn)基因及敲除小鼠模型的研究中，Actual Analytics的ActualHCA家籠大小鼠行為監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從“片段化、應(yīng)激性觀察"向“全天候、自然態(tài)解析"的跨越。它不僅還原了Kat6b小鼠真實(shí)的行為圖譜，更為揭示組蛋白乙酰化在神經(jīng)發(fā)育中的功能、以及罕見病表觀遺傳藥物的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)

1. Bergamasco MI, Ozturk E, Casillas-Espinosa PM, Garnham AL, Abeysekera W, Wimmer VC, Rajasekhar P, Vanyai HK, Whitehead L, Blewitt ME, Rogers K, Vogel AP, Hannan AJ, Smyth GK, Jones NC, Thomas T, Voss AK. KAT6B overexpression in mice causes aggression, anxiety, and epilepsy. iScience. 2025 Feb 11;28(3):111953.

2. Altman, J. (1962). Are new neurons formed in the brains of adult mammals? Science 135, 1127–1128.