在ICH S7A《人用藥品安全藥理學(xué)研究》指導(dǎo)原則中，功能性觀察組合（FOB）和Irwin測試是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）安全藥理評價的重要方法，幾乎所有新化學(xué)實體（NCE）申報前都需完成相關(guān)試驗。但實際研究過程中，仍有部分在FOB/Irwin中未見明顯異常的化合物，進(jìn)入臨床試驗后出現(xiàn)CNS不良事件，不得不終止后續(xù)研究開發(fā)。

這類差異不一定來自劑量設(shè)置，觀察方式本身也可能造成信號遺漏。

一、傳統(tǒng)FOB/Irwin評估的主要局限

FOB/Irwin通常具有觀察時間短、依賴人工判斷且多在白天進(jìn)行等特點：

· 觀察時間短：單次觀察僅數(shù)分鐘，且集中在預(yù)設(shè)時間點；

· 依賴人工判斷：由觀察人員評分，不同人員之間可能存在判定差異；

· 以白天觀察為主：試驗多安排在白天，而嚙齒類動物主要在夜間活動。

夜間發(fā)生或重復(fù)給藥后逐漸出現(xiàn)的輕微行為變化，可能無法被常規(guī)觀察捕捉。Bryson等人在AstraZeneca、GSK、Janssen、Charles River、ICON、愛丁堡大學(xué)和英國NC3Rs共同參與的多機構(gòu)驗證研究中發(fā)現(xiàn)，3個此前在標(biāo)準(zhǔn)FOB/Irwin中未見異常的化合物，經(jīng)Actual Analytics ActualHCA連續(xù)籠內(nèi)監(jiān)測復(fù)測后均檢出原先遺漏的行為變化，其中1個化合物在臨床試驗階段曾引起受試者癲癇發(fā)作[1]。

Actual HCA實驗鼠籠內(nèi)24小時行為監(jiān)測儀及研究設(shè)計概覽

二、哪些研究適合增加籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測

籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測不必替代所有傳統(tǒng)試驗，但以下情況可考慮作為補充：

· 候選化合物作用于CNS靶點，或已有靶點相關(guān)行為學(xué)信號；

· 需要評估重復(fù)給藥后延遲出現(xiàn)或逐漸累積的行為變化；

· 需要記錄暗相自發(fā)活動、社交互動或晝夜節(jié)律；

· FOB/Irwin結(jié)果為陰性，但同類機制藥物在臨床已有CNS信號；

· 計劃在重復(fù)給藥毒性研究中同步采集行為學(xué)數(shù)據(jù)，以減少獨立satellite組。

Goodwin等人的研究展示了另一類應(yīng)用。在關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，研究人員利用Actual Analytics ActualHCA籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測記錄群居小鼠的自發(fā)活動變化，并結(jié)合在體鈣成像觀察關(guān)節(jié)傳入神經(jīng)活動，從行為和神經(jīng)活動兩個層面分析關(guān)節(jié)炎過程中的疼痛特征[2]。

實驗鼠籠分析顯示，抗原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠在注射mBSA后活動減少

三、選擇籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)時應(yīng)關(guān)注的因素

不同系統(tǒng)的檢測原理和適用場景不同，選型時可重點比較以下因素：

1. 是否支持群居飼養(yǎng)：能否在同一籠內(nèi)識別多只動物，關(guān)系到個體活動和社交行為數(shù)據(jù)的可用性；

2. 識別方式：RFID基板定位、視頻姿態(tài)識別和紅外光束等技術(shù)，對理毛、立豎、嗅探等行為的分辨能力不同；

3. 是否覆蓋夜間：能否在盡量少干擾動物的情況下連續(xù)記錄24小時；

4. 是否兼容現(xiàn)有IVC籠架：能否直接用于標(biāo)準(zhǔn)籠位，減少更換籠具體系帶來的影響；

5. 數(shù)據(jù)可追溯性：原始視頻和時間序列數(shù)據(jù)能否同步保存，便于后續(xù)復(fù)核、審計和重新分析。

Krackow等人驗證了Actual Analytics ActualHCA在群居小鼠個體識別及不同品系行為比較中的表現(xiàn)。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)在長期群居條件下能夠穩(wěn)定區(qū)分不同近交系小鼠的自發(fā)活動模式[3]。

（A）1只C3H/HeH小鼠、（B）3只C3H/HeH小鼠組成的籠群（n=3），以及（C）全部C3H/HeH小鼠（n=15）7天內(nèi)的24小時平均活動

四、不同籠內(nèi)行為監(jiān)測系統(tǒng)的側(cè)重點

目前常見的籠內(nèi)行為監(jiān)測系統(tǒng)主要采用以下幾類技術(shù)路線：

· Actual Analytics? ActualHCA采用RFID基板定位與紅外視頻同步記錄，在不更換標(biāo)準(zhǔn)IVC籠具的情況下，可進(jìn)行群居條件下的個體識別和連續(xù)監(jiān)測，更適合與安全藥理及重復(fù)給藥毒性研究流程結(jié)合。

· Noldus PhenoTyper：以籠內(nèi)觀測箱和視頻跟蹤為主，側(cè)重行為范式和認(rèn)知測試，適合獨立行為學(xué)實驗場景；但通常以單籠單鼠為主，群居社交數(shù)據(jù)有限；

· TSE Systems LabMaster：將代謝籠與行為模塊結(jié)合，可同步記錄攝食、攝水、呼吸交換和活動，適合代謝及能量平衡研究，精細(xì)行為分類和社交識別并非主要功能；

· Clever Sys HomeCageScan：以視頻分析軟件為主，可對現(xiàn)有籠具視頻進(jìn)行行為分類，使用較靈活；但識別結(jié)果易受光照、遮擋和bedding厚度影響，也不提供RFID個體定位。

五、總結(jié)

現(xiàn)階段，籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測還不能直接替代FOB/Irwin作為監(jiān)管遞交中評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵方法，但可用于補充行為學(xué)證據(jù)，例如早期識別CNS信號、為后續(xù)安全藥理研究確定劑量和觀察時間窗，或嵌入GLP重復(fù)給藥毒性研究以提高動物利用率（符合3Rs）。用于合規(guī)研究前，還需在目標(biāo)品系、給藥方式和飼養(yǎng)條件下完成方法學(xué)驗證，并建立數(shù)據(jù)采集、存儲和審計SOP。

常見問答

Q：籠內(nèi)監(jiān)測能否替代FOB/Irwin用于IND申報？
目前還不能直接替代?；\內(nèi)連續(xù)監(jiān)測更適合作為補充方法，用于早期篩選、劑量優(yōu)化，或嵌入GLP重復(fù)給藥毒性研究開展行為學(xué)評估。是否能夠進(jìn)一步作為關(guān)鍵方法，還需要結(jié)合具體品種的驗證數(shù)據(jù)，并與監(jiān)管機構(gòu)溝通確定。

Q：群居飼養(yǎng)是否會影響個體數(shù)據(jù)？
主要取決于監(jiān)測系統(tǒng)是否具備穩(wěn)定的個體識別能力。采用RFID基板定位與視頻同步記錄后，可以在群居條件下區(qū)分不同動物，并分別記錄其活動數(shù)據(jù)。ActualHCA的設(shè)計重點之一就是在保留群居飼養(yǎng)方式的同時完成個體識別。

Q：為什么需要記錄夜間數(shù)據(jù)？
嚙齒類動物主要在夜間活動，其夜間活動量明顯高于白天。一些藥物引起的自發(fā)活動、社交行為或晝夜節(jié)律變化，可能主要出現(xiàn)在這一階段。傳統(tǒng)FOB/Irwin多在白天進(jìn)行定時觀察，因此容易遺漏這部分行為變化。

Q：連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)量有多大？
連續(xù)監(jiān)測產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量明顯高于傳統(tǒng)人工觀察。單只動物進(jìn)行24小時記錄時，會持續(xù)產(chǎn)生視頻和定位時間序列數(shù)據(jù)。在試驗設(shè)計階段就需要確定數(shù)據(jù)存儲、備份、分析及后續(xù)追溯方式。

參考文獻(xiàn)

1. Bryson B, et al. Rodent home cage monitoring for preclinical safety pharmacology assessment: results of a multi-company validation evaluating nonclinical and clinical data from three compounds. Frontiers in Toxicology, 2025. DOI: 10.3389/ftox.2025.1655330

2. Goodwin GL, et al. Using in vivo calcium imaging to examine joint neuron spontaneous activity and home cage analysis to monitor activity changes in mouse models of arthritis. Arthritis Research & Therapy, 2025. DOI: 10.1186/s13075-025-03515-w

3. Krackow M, et al. Analysis of Individual Mouse Activity in Group Housed Animals of Different Inbred Strains using a Novel Automated Home Cage Analysis System. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2016, 10:106. DOI: 10.3389/fnbeh.2016.00106