课题文章

2021年9月2日，北京希诺谷生物科技有限公司与中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究组、北京宣武医院吉训明教授团队，西安交大医学院刘恩岐教授团队等通力合作，得出“ApoE基因突变犬能有效重现人类动脉粥样硬化所致心脑血管疾病”的研究结果，以题为“Dogs lacking Apolipoprotein E show advanced atherosclerosis leading to apparent clinical complications”的文章形式，在线发表于Science China Life Sciences杂志（IF: 6.0）。

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亮点概述

1、ApoE犬表现出高胆固醇血症和严重的广泛性动脉粥样硬化，其特征是动脉狭窄和闭塞，以及中风和坏疽的临床表现。

2、F0代突变体中观察到的动脉粥样硬化可以通过种系传播给下一代。

3、ApoE犬的中风相关蛋白水平发生了改变。

4、ApoE犬在常规饲料饲喂的情况下，在一岁左右出现斑块和全身多处动脉狭窄，进而继发脑梗，很好的模拟了人类动脉粥样硬化的临床特征。

研究背景

心脑血管疾病每年造成死亡人数位于所有疾病之首。在诱发心脑血管疾病的因素中，动脉粥样硬化（atherosclerosis）是最主要原因，临床表现为斑块破裂、继发血栓形成、血管闭塞、狭窄最终导致器官缺血缺氧梗死。脂质代谢失调是动脉粥样硬化的重要成因，而E型载脂蛋白质(ApoE)在胆固醇代谢中起关键作用。目前被广泛应用于动脉粥样硬化病理学研究的小鼠、大鼠等多种ApoE动物模型，很少能表现出病人严重的动脉粥样硬化及相关临床症状，限制了它们在转化研究中的应用。

犬经过三万年的长期驯化，逐渐与人类的生活环境、饮食习惯基本趋于相同，因此犬与人类在消化代谢、神经系统等解剖结构、生理功能方面存在着显著的趋同进化。这种功能、代谢、结构和基因组上的趋同进化，决定了犬是研究心脑血管疾病的理想模式动物。

内容概述

本研究通过利用CRISPR/Cas9基因编辑以及体细胞核移植技术，成功获得ApoE基因编辑敲除犬模型。在对ApoE基因编辑敲除犬进行正常饮食饲喂至24月龄时 (相当于人类40岁)，其突发右侧肢体无法站立，即右侧偏瘫现象。

通过进一步对其进行磁共振 (MRI) 以及超声检测分析，显示ApoE基因编辑敲除犬脑部多处出现由于动脉粥样硬化导致的明显缺血性梗塞，颈内动脉出现明显斑块以及血管狭窄现象。

ApoE基因编辑敲除犬出现脑部明显缺血性梗塞，颈内动脉斑块以及血管狭窄现象（1）

通过进一步剖检，结果同样发现其脑部、心脏等多处主要动脉均出现不同程度的迂曲钙化现象，导致犬只脑部出现明显大面积梗塞，心肌纤维化、心肌扩张甚至下肢坏疽等临床相似表型。

ApoE基因编辑敲除犬出现脑部明显缺血性梗塞，颈内动脉斑块以及血管狭窄现象（2）

另外，病理切片结果显示ApoE基因编辑敲除犬的脑部基底动脉、心脏冠状动脉以及颈部颈内动脉均呈现出由于动脉粥样硬化以及斑块破裂导致的血管巨噬细胞CD68阳性，胶原纤维暴露以及管腔不同程度狭窄闭塞现象。

ApoE基因编辑敲除犬多处主要动脉出现管腔狭窄、胶原纤维暴露及CD68阳性现象

研究人员还通过进行蛋白质组学分析以全面了解 ApoE 调控的分子途径。上调蛋白的功能富集分析显示了血浆和肝脏中六个富集过程，包括血液微粒、补体和凝血级联、细胞外空间和细胞外外泌体，在血浆和肝脏这两个样本之间，许多其他生物过程显示出不同的富集模式。这些差异表达的蛋白质是与中风相关蛋白和全基因组关联研究 (GWAS) 阳性中风基因产物有所重叠。肝脏蛋白质组学分析及其它结果，证实了 ApoE 及其相关通路在中风病因学中的关键作用。

蛋白质组学分析显示 ApoE犬的脂蛋白和中风相关蛋白水平发生了改变

上述结果表明，ApoE突变犬可用于动脉粥样硬化和脑中风等相关疾病的基础和转化研究，这对于开发和评估对抗动脉粥样硬化和脑中风等相关疾病的新疗法（包括血管内手术）有着深远的意义 。

编者按:

遗传所赵晖博士，希诺谷公司赵建平，宣武医院吴迪博士为该论文共同第一作者，希诺谷公司米继东，西安交大刘恩岐教授，宣武医院吉训明教授与遗传所张永清研究员为共同通讯作者。天坛医院王拥军教授，宣武医院华扬教授、杨旗教授和朴月善教授，遗传所汪迎春研究员、税光厚研究员和杜茁研究员，北京派士佳德宠物医院姚海峰博士，中国科学院广州生物医药与健康研究院赖良学研究员共同参与了该项目的合作。