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(cè)試是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）安全藥理評(píng)價(jià)的重要方法，幾乎所有新化學(xué)實(shí)體（NCE）申報(bào)前都需完成相關(guān)試驗(yàn)。但實(shí)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(yàn)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(lái)自劑量設(shè)置，觀察方式本身也可能造成信號(hào)遺漏。

一、傳統(tǒng)FOB/Irwin評(píng)估的主要局限

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

· 觀察時(shí)間短：?jiǎn)未斡^察僅數(shù)分鐘，且集中在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)；

· 依賴人工判斷：由觀察人員評(píng)分，不同人員之間可能存在判定差異；

· 以白天觀察為主：試驗(yàn)多安排在白天，而嚙齒類動(dòng)物主要在夜間活動(dòng)。

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(wú)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(guó)NC3Rs共同參與的多機(jī)構(gòu)驗(yàn)證研究中發(fā)現(xiàn)，3個(gè)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(cè)復(fù)測(cè)后均檢出原先遺漏的行為變化，其中1個(gè)化合物在臨床試驗(yàn)階段曾引起受試者癲癇發(fā)作[1]。

Actual HCA實(shí)驗(yàn)鼠籠內(nèi)24小時(shí)行為監(jiān)測(cè)儀及研究設(shè)計(jì)概覽

二、哪些研究適合增加籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)

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

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

· 需要評(píng)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(dòng)、社交互動(dòng)或晝夜節(jié)律；

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

· 計(jì)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(dú)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(cè)記錄群居小鼠的自發(fā)活動(dòng)變化，并結(jié)合在體鈣成像觀察關(guān)節(jié)傳入神經(jīng)活動(dòng)，從行為和神經(jīng)活動(dòng)兩個(gè)層面分析關(guān)節(jié)炎過程中的疼痛特征[2]。

實(shí)驗(yàn)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(dòng)減少

三、選擇籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)關(guān)注的因素

不同系統(tǒng)的檢測(cè)原理和適用場(chǎng)景不同，選型時(shí)可重點(diǎn)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(shí)別多只動(dòng)物，關(guān)系到個(gè)體活動(dòng)和社交行為數(shù)據(jù)的可用性；

2. 識(shí)別方式：RFID基板定位、視頻姿態(tài)識(shí)別和紅外光束等技術(shù)，對(duì)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(dòng)物的情況下連續(xù)記錄24小時(shí)；

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(lái)的影響；

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

Krackow等人驗(yàn)證了Actual Analytics ActualHCA在群居小鼠個(gè)體識(shí)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(zhǎng)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(dòng)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(shí)平均活動(dòng)

四、不同籠內(nèi)行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)

目前常見的籠內(nèi)行為監(jiān)測(cè)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(gè)體識(shí)別和連續(xù)監(jiān)測(cè)，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(cè)箱和視頻跟蹤為主，側(cè)重行為范式和認(rèn)知測(cè)試，適合獨(dú)立行為學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)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(dòng)，適合代謝及能量平衡研究，精細(xì)行為分類和社交識(shí)別并非主要功能；

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

五、總結(jié)

現(xiàn)階段，籠內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)還不能直接替代FOB/Irwin作為監(jiān)管遞交中評(píng)估中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵方法，但可用于補(bǔ)充行為學(xué)證據(jù)，例如早期識(shí)別CNS信號(hào)、為后續(xù)安全藥理研究確定劑量和觀察時(shí)間窗，或嵌入GLP重復(fù)給藥毒性研究以提高動(dòng)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(yàn)證，并建立數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和審計(jì)SOP。

常見問答

Q：籠內(nèi)監(jiān)測(cè)能否替代FOB/Irwin用于IND申報(bào)？
目前還不能直接替代?；\內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)更適合作為補(bǔ)充方法，用于早期篩選、劑量?jī)?yōu)化，或嵌入GLP重復(fù)給藥毒性研究開展行為學(xué)評(píng)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(yàn)證數(shù)據(jù)，并與監(jiān)管機(jī)構(gòu)溝通確定。

Q：群居飼養(yǎng)是否會(huì)影響個(gè)體數(shù)據(jù)？
主要取決于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否具備穩(wěn)定的個(gè)體識(shí)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(dòng)物，并分別記錄其活動(dòng)數(shù)據(jù)。ActualHCA的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一就是在保留群居飼養(yǎng)方式的同時(shí)完成個(gè)體識(shí)別。

Q：為什么需要記錄夜間數(shù)據(jù)？
嚙齒類動(dòng)物主要在夜間活動(dòng)，其夜間活動(dòng)量明顯高于白天。一些藥物引起的自發(fā)活動(dòng)、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(shí)觀察，因此容易遺漏這部分行為變化。

Q：連續(xù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)量有多大？
連續(xù)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量明顯高于傳統(tǒng)人工觀察。單只動(dòng)物進(jìn)行24小時(shí)記錄時(shí)，會(huì)持續(xù)產(chǎn)生視頻和定位時(shí)間序列數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段就需要確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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