ActualHCA系统如何赋能Kat6b转基因小鼠模型研究

摘要：Kat6b（MYST4/MORF/QKF）基因突变与多种罕见神经发育障碍（如SBBYSS综合征）密切相关。随着Kat6b转基因及敲除小鼠模型的广泛应用，如何精准、客观地评估这些小鼠的复杂神经行为表型成为了研究瓶颈。本文探讨了Actual Analytics公司开发的ActualHCA（Home Cage Analysis，家笼大小鼠行为监测分析系统）在Kat6b小鼠模型研究中的科研应用案例，展示了全天候、无应激行为学监测如何推动表观遗传学与神经发育疾病的转化医学研究。

关键词：ActualHCA；Kat6b转基因小鼠；神经发育障碍；家庭笼行为分析；表观遗传学；动物模型

一、Kat6b小鼠模型研究面临的行为学评估挑战

Kat6b（Lysine acetyltransferase 6B）作为一种关键的组蛋白乙酰转移酶，在神经干细胞增殖、分化及大脑发育中发挥着重要作用。KAT6B基因突变会导致以智力障碍、社交缺陷和癫痫为特征的罕见病（如SBBYSS和GTPTS综合征）。

为了揭示其致病机制，研究人员构建了多种Kat6b转基因（过表达）和基因敲除（Kat6b-/- 或 Kat6b+/-）小鼠模型。然而，传统行为学实验（如旷场实验、高架十字迷宫、水迷宫）存在显著局限性：

1. 人为应激干扰：抓取和环境改变会引起小鼠强烈的应激反应，掩盖Kat6b小鼠本就微妙的焦虑或认知缺陷表型。

2. 时间切片局限：传统测试通常只观察几分钟到几小时，无法捕捉小鼠在昼夜节律下的长期行为变化及偶发性癫痫。

3. 群居社交评估困难：Kat6b突变患者常表现出社交障碍，但传统方法很难在不隔离小鼠的情况下，精准量化群居状态下的复杂社交互动。

二、ActualHCA家笼大小鼠行为监测分析系统：全天候无应激的行为学革命

为了突破上述瓶颈，Actual Analytics推出的ActualHCA系统成为了Kat6b小鼠研究的破局工具。ActualHCA是一种基于RFID（射频识别）和红外视频追踪技术的自动化家庭笼分析系统。

该系统允许将多只小鼠（通常3-4只）饲养在标准的IVC（独立通风笼）中，在无人类干预、无环境应激的自然状态下，实现24/7全天候的连续监测。结合AI深度学习算法，ActualHCA能够自动识别并量化小鼠的运动轨迹、活动量、温度变化以及复杂的社交行为。

三、ActualHCA在Kat6b转基因小鼠研究中的应用案例

实验开展一周前，对小鼠实施麻醉，将一枚ISO 射频识别微芯片（型号BIO12.B.04V2 PLT，Biomark）皮下植入小鼠下腹部。小鼠饲养于原饲养笼内，并放置于笼内自主活动分析系统（ActualHCA，Actual Analytics）中。持续记录小鼠活动时长96小时。采用配套笼内活动追踪软件（ActualHCA，Actual Analytics）处理采集数据，每15分钟统计一次小鼠各项活动参数¹。

过表达 Kat6b 基因的小鼠日间笼内自主活动量升高，但运动协调能力、肌力与视觉敏锐度均正常

（A）Kat6b野生型小鼠与Kat6b转基因小鼠在转棒实验中，转速12至45转/分钟（rpm）区间内的跌落潜伏期，单次跌落施加1秒轮转惩罚

（B）Kat6b野生型小鼠与Kat6b转基因小鼠在网格悬挂实验中的跌落潜伏期

（C）Kat6b野生型小鼠与Kat6b转基因小鼠的前肢抓握力，取每只小鼠5次测试中好的3次的平均值

（D）Kat6b野生型小鼠与Kat6b转基因小鼠在5分钟视觉悬崖实验中停留在浅侧区域的时间占比

（E）Kat6b+/+小鼠与Tg(Kat6b)转基因小鼠在96小时饲养笼观测周期内，检测器间穿梭次数。

（F~L）96小时饲养笼行为学检测中，分别于光照周期与黑暗周期统计得到的各项运动指标。图中按每15分钟观测区间展示各项指标均值：移动总距离（F）、检测器间穿梭次数（G）、活动时长（H）、平均运动速度（I）、笼中央区域停留时长（J）、与其他小鼠的分离距离（K）、笼边缘区域停留时长（趋壁行为；L）。

每种基因型小鼠样本量N=15~16只。图B~D、F~L中每个圆点代表单只小鼠。实验数据以平均值±标准误表示；图A、E采用双因素方差分析结合Sidak post-hoc检验校正，图B~D、F~L采用独立样本t检验进行统计学分析。

四、总结与展望

在Kat6b转基因及敲除小鼠模型的研究中，Actual Analytics的ActualHCA家笼大小鼠行为监测分析系统实现了从“片段化、应激性观察"向“全天候、自然态解析"的跨越。它不仅还原了Kat6b小鼠真实的行为图谱，更为揭示组蛋白乙酰化在神经发育中的功能、以及罕见病表观遗传药物的开发提供了强有力的数据支撑。

参考文献

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.

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