實驗動物行為分析助力中樞神經系統（CNS）新藥研發(fā)突破瓶頸
作者：吉安得爾市場團隊中樞神經系統（CNS）藥物的研發(fā)一直是制藥領域最具挑戰(zhàn)性的賽道之一。高失敗率、漫長的周期以及難以量化的療效評估，讓許多研發(fā)人員感到困擾。
在臨床前研究階段，實驗動物行為學數據往往是決定項目能否進入下一階段的關鍵“投票器”。然而，傳統的人工觀察不僅耗時耗力，還容易受到主觀因素的干擾。如何在復雜的神經疾病模型中，捕捉到細微且客觀的行為學變化？這成為了藥理學研究人員和 CRO 機構共同面臨的核心問題。
深度學習重塑帕金森模型評估
在神經退行性疾病的研究中，運動功能的細微缺損往往是藥物起效的早期信號。傳統的行為學測試，如轉棒實驗或開放場實驗，雖然經典，但有時難以捕捉到更精細的運動姿態(tài)異常。
《Neuron》在 2020 年發(fā)表的一項研究指出，結合深度學習-based 的姿態(tài)估計（pose estimation）技術，能夠揭示帕金森病模型中傳統方法無法 detected 的運動缺陷。這種技術不再僅僅依賴動物在場地中的位置軌跡，而是通過關鍵點追蹤，分析肢體的關節(jié)角度、運動速度以及協調性。
對于新藥研發(fā)而言，這意味著我們可以更早地發(fā)現候選化合物的潛在療效。例如，在某些多巴胺能藥物篩選中，自動化系統能夠量化小鼠步態(tài)的微小不對稱性，這種精度是人工計時器難以企及的。這種從“宏觀軌跡”到“微觀姿態(tài)”的轉變，正在成為神經藥理學評估的新標準。
阿爾茨海默病模型的行為學標志物
除了運動功能，認知與情感行為的評估在阿爾茨海默�。ˋD）藥物研發(fā)中同樣至關重要。5xFAD 轉基因小鼠模型因其較早的發(fā)病 onset 和明顯的年齡依賴性進展，被廣泛應用于 AD 研究。
根據《International journal of molecular sciences》2024 年 6 月發(fā)布的文獻，5xFAD 模型 recapitulates 了許多 AD 相關的表型。研究強調，除了記憶測試外，識別特定的行為學標志物（Behaviour Hallmarks）對于驗證模型有效性不可或缺。
在實際操作中，研究人員需要關注動物在迷宮中的策略選擇、探索行為的持續(xù)性以及焦慮水平的變化。自動化行為分析系統能夠連續(xù)記錄這些多維度的數據，減少因實驗人員在場引起的應激反應。這對于評估抗淀粉樣蛋白藥物或神經保護劑的效果尤為關鍵，因為細微的行為改善可能預示著神經環(huán)路的功能恢復。
自動化分析系統的演進與選型
隨著人工智能技術的滲透，動物行為分析設備正經歷從“視頻記錄”到“智能理解”的跨越。對于實驗室技術負責人而言，選擇合適的分析系統需要考量多個維度。
首先，系統的兼容性至關重要。優(yōu)秀的平臺應當能夠適配多種實驗范式，從經典的曠場、高架十字迷宮，到更復雜的社交互動測試。其次，算法的透明度與可定制性也是考量重點。研究人員需要確認系統是否允許根據特定物種或特定行為定義新的參數。
在這一領域，吉安得爾深耕行業(yè)多年，代理國外先進的動物行為分析產品已有 17 年歷史，積累了豐富的應用經驗。目前，除了成熟的追蹤與分析系統外，行業(yè)也在期待更多本土化的創(chuàng)新解決方案。據悉，吉安得爾正在規(guī)劃自研的全能步態(tài)分析系統，以及針對精細行為、梳理與抓撓行為的分析系統，預計在未來陸續(xù)面向科研用戶。這些新工具將進一步完善從宏觀運動到微觀表型的全鏈條評估能力。
標準化對 CRO 機構與藥物評價的意義
在新藥申報過程中，數據的可重復性與標準化是監(jiān)管機構關注的重點。行為學實驗極易受到環(huán)境噪音、光照變化以及操作人員手法的影響。
《The Veterinary clinics of North America. Small animal practice》2024 年 1 月的綜述提到，應激反應會影響中樞神經系統及身體多個系統，慢性精神與行為病理學與炎癥及免疫功能失調相關。這意味著，如果行為學測試本身給動物帶來了過大的應激，可能會混淆藥物本身的藥理效應。
因此，對于 CRO 機構而言，采用自動化、非接觸式的分析系統不僅提高了效率，更重要的是減少了人為干擾，提升了數據的信度。建立標準操作程序（SOP），并結合自動化設備進行質控，是確保臨床前數據能夠順利轉化到臨床試驗的關鍵步驟。
給研發(fā)人員的建議
面對日益精細化的研發(fā)需求，實驗動物行為分析不再是簡單的“跑個迷宮”。
明確實驗目的：是篩選初篩還是機制驗證？前者需要高通量，后者需要高精度。
關注技術迭代：留意基于深度學習的新一代分析工具，它們可能提供傳統指標之外的生物標志物。
重視系統驗證：在引入新設備前，務必使用標準模型藥物進行系統性能驗證，確保數據與歷史文獻可比。
考量長期支持：選擇有長期行業(yè)積淀的供應商，確保軟件更新與技術支持的連續(xù)性。
神經科學與新藥研發(fā)的征途充滿未知，但精準的行為學評估無疑是為這段旅程照亮前路的一盞燈。隨著自動化與智能化技術的深度融合，我們有理由期待，更多有效的 CNS 藥物將通過這些精密的“行為尺子”被篩選出來，最終造�；颊摺�
關于吉安得爾（Gene&I）
吉安得爾（Gene&I）深耕生命科學實驗儀器與新藥研發(fā)裝備領域20年，2006年率先推出國內首批大小鼠血壓、激光多普勒血流、激光散斑血流、動物行為分析、精細行為分析、大小鼠步態(tài)分析等科研設備，技術與服務廣受認可，合作覆蓋全國高校、科研院所及制藥企業(yè)，以專業(yè)實力持續(xù)助力中國科研創(chuàng)新。
