DVC独立通气笼系统科研应用之昼夜节律研究
2025-03-24 来源:泰尼百斯 点击次数:578
昼夜节律 生命暗藏的精密时钟
从植物感知晨光破土而出，到人类睡眠与觉醒的周期律动，生物钟以近乎24小时的节奏精准调控着生命的脉搏。这一“昼夜节律”不仅是生命适应地球自转的演化奇迹，更是代谢、免疫、神经乃至基因表达网络的核心调控因子，直接影响糖尿病、抑郁症、阿尔茨海默病乃至癌症等多种疾病。然而，如何在不干扰自然状态的前提下精准捕捉节律的细微变化，一直是科研领域的重要挑战。传统研究方法往往依赖单一行为指标，难以全面呈现生物钟的动态调控。
传统方法的困境 跑轮实验的局限性
半个世纪以来，科学家主要依赖“跑轮实验”研究小鼠的昼夜节律，通过记录动物自主跑动的时间推断其生物钟状态¹ ² ³ ⁴ ⁵。然而，这种方法如同通过脚步声猜测舞者的全貌，忽略了进食、理毛、探索等关键行为，且跑轮本身可能改变小鼠的代谢水平、睡眠结构及社交行为，从而引入实验偏差。此外，该方法无法同步测量环境因素（如光照强度、温度变化）对节律的直接影响，使得研究结论在不同实验室间的可重复性受限。因此，科研界急需一种高精度、非侵入、可连续监测的技术方案，以真正揭示生物钟的全貌。
一场实验室监测的技术革命
DVC系统，重新定义了昼夜节律研究的范式。其核心技术涵盖：
• 电容传感矩阵：笼底嵌入12电极阵列，以250毫秒级的超高分辨率捕捉小鼠活动模式，精准构建“活动指纹”，实现连续、无干扰监测；独立光控单元：每个笼体配备独立Leddy（LED光源系统），能够满足不同的实验需求，为研究人员提供了高度的实验灵活性和定制化选项；云端智能分析：所有数据实时上传至DVC Analytics平台，通过AI算法解析节律强度、相位偏移、行为碎片化程度等核心参数，为科研提供高通量的节律分析解决方案。
牛津大学研究团队于2025年1月底在Scientific Reports上发表的题为“Evaluation of the Digital Ventilated Cage® system for circadian phenotyping”的研究表明，泰尼百斯集团的DVC系统能够精确捕捉生物钟的细微变化。例如，在持续黑暗（DD）环境下，小鼠展现出23.5小时的内源性周期，且在持续光照（LL）下，周期延长至25.1小时，这一结果与经典理论高度一致，验证了光照对生物节律的调控机制。此外，DVC系统还能够复现微弱的节律扰动，比如在夜间光脉冲的作用下，活动起始点延迟了1.3小时，精准复现了Aschoff II型相位响应曲线，证明其对微小节律变化的高度敏感性。而在基因缺陷模型中，Cry1/2双敲除小鼠在黑暗环境下完全失去了节律，但在正常光照周期中，依然保持了表观节律，揭示了传统方法可能忽略的“假性节律”现象。
从实验室到临床这是关于「跨界潜力工」
DVC系统的应用已经突破了基础研究的边界，展现了其在多个临床研究领域的巨大潜力。在神经退行性疾病研究中，DVC可以在渐冻症（ALS）模型中捕捉到活动节律变化早于运动症状出现的生物标记物，提前发现疾病的迹象⁶。在代谢研究方面，结合进食监测模块，DVC能够建立起节律紊乱与能量代谢之间的实时关联图谱，推动精准医学的发展。同时，DVC的自动化节律分析平台还将大幅提升睡眠障碍药物的高通量筛选效率，为新药的研发提供强有力的支持。
研究还发现，雌鼠在相位重置速度、活动碎片化等方面显著不同于雄鼠，这一发现挑战了“雌性数据噪声大”的传统偏见。DVC系统的非侵入式监测避免了激素波动对实验结果的干扰，为性别医学研究提供了全新的视角和工具。
DVC系统，它不仅是实验工具的创新，更在于重构了实验动物与科研者的关系。通过持续、多维度的生物信号流，DVC系统为科研者提供了一个观察生命的全新视角，不再将实验小鼠视为被测量的对象，而是将其作为理解生物钟本质的关键。“我们第一次能够以动物的时间尺度观察世界——这是理解生物钟本质的必经之路。”
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DVC系统，它不仅是实验工具的创新，更在于重构了实验动物与科研者的关系。通过持续、多维度的生物信号流，DVC系统为科研者提供了一个观察生命的全新视角，不再将实验小鼠视为被测量的对象，而是将其作为理解生物钟本质的关键。“我们第一次能够以动物的时间尺度观察世界——这是理解生物钟本质的必经之路。”
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