動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是由遺傳、環境等多因素導致的老年多發性疾病。隨著人們生活水平的不斷提高，動脈粥樣硬化的發病率逐年提升，且呈現年輕化的趨勢，其中由冠狀動脈粥樣硬化、顱內動脈硬化引發的冠心病和腦血管疾病成為人類的主要殺手。在眾多的發病因素中，脂質代謝紊亂、尤其是高膽固醇血癥與其關系最為密切。

ApoE基因是血漿脂蛋白的重要組成部分，對脂質在細胞內代謝和分布有重要調節作用，特別是與機體內膽固醇的代謝密切相關。ApoE的低表達或缺失將導致血脂含量的增高，從而誘導動脈粥樣硬化疾病。近年來，ApoE基因敲除小鼠已成為研究AS發病機制及抗AS藥理學研究等方面重要的動物模型之一。雖然小鼠作為AS疾病模型有著廣泛的應用，但由于小鼠與人類親緣關系較遠，壽命短，在體型大小、生理結構、生化指標及脂類代謝途徑上與人類有較大差異，難以準確模擬人類疾病的發生及治療過程，因此在AS的相關研究中尚無準確模擬AS疾病的動物模型。

通過對犬進行全基因組測序分析，共計確定約1.93萬個基因，其中有1.8萬個基因與人類已知基因相同，高于小鼠等其他實驗動物，并且犬在脂類代謝、生理解剖等方面與人類相似，是人類心腦血管疾病研究理想的模式動物。因此，我們針對ApoE基因第3號外顯子進行基因編輯，獲得了4只F0代基因編輯犬：ApoE第3號外顯子雙等位基因突變-34bp/+17bp和-2236bp。

4只F0代出生后始終呈現高膽固醇、高低密度脂蛋白的高血脂表型。

出生后30天血脂（已經發表數據）

1.5~2 歲血脂（尚未發表數據）

血管B超：

F0代在接近2周歲時進行血管超聲檢查，結果顯示ApoE基因編輯犬右側頸內動脈起始段后壁探及6.5×1.2mm等回聲扁平斑塊（圖A），流速24/6cm/s（圖B），頸內動脈流速20/6cm/s；左側頸內動脈起始段后壁探及4.1×1.2mm斑塊（圖C），流速21/6cm/s，呈“振蕩型”血流頻譜（圖D），頸內動脈流速11/6cm/s，呈“振蕩型”血流頻譜。腹主動脈后壁探及19.9x1.3mm等回聲扁平斑塊，腎動脈、髂動脈、股淺動脈均可探及不同大小的斑塊，血管不同程度的狹窄。

頸內動脈粥樣硬化（尚未發表圖片）

核磁共振（MRI）：

MRI結果顯示ApoE基因編輯犬（Mutant 1）腦梗死。圖A和圖B箭頭所示左額葉、頂葉和顳葉有7.41 ml的大面積梗塞，圖C和圖D中的箭頭表示左基底神經節有1.14 ml的新鮮、急性缺血性梗塞。

腦梗死（尚未發表圖片）

剖檢結果：

1. F0代在均在2周歲左右死于動脈粥樣硬化引發的心、腦血管疾病。剖檢發現：由于冠狀動脈狹窄、心肌纖維缺血缺氧導致心肌纖維化、心腔擴張。

冠狀動脈粥樣硬化（尚未發表圖片）

注：LCA left coronary artery，左冠狀動脈。

2. 兩側頸內動脈、頸外動脈均可見粥樣斑塊，Mutant 1左側頸內動脈斑塊處可見繼發血栓形成（圖A）。

 頸動脈粥樣硬化（尚未發表圖片）

注：LECA left external carotid artery，左側頸外動脈；LICA left internal carotid artery，左側頸內動脈；LCCA left carotis communis artery，左側頸總動脈。RECA right external carotid artery，右側頸外動脈；LICA right internal carotid artery，右側頸內動脈；LCCA right carotis communis artery，右側頸總動脈。

3. 基底動脈、大腦前動脈均可見粥樣斑塊，Mutant 1 基底動脈處可見繼發性血栓形成（圖B），剖檢結果與其生前MRI檢查結果相對應。

顱內動脈粥樣硬化（尚未發表圖片）

注：BA basilar artery，基底動脈；RCA rostral cerebral artery，大腦前動脈

4. 由于模型犬髂動脈、股動脈粥樣硬化、血管狹窄，導致后肢供血不足，足背動脈閉塞，后肢壞疽。

壞疽（尚未發表圖片）

病理結果：

ApoE模型犬左側頸內動脈管腔中存在大量紅細胞（“*”所示）、膽固醇晶體（“→”所示）和斑塊組成的血栓（圖B）。基底動脈內膜層明顯增厚，管腔內膜下有大量泡沫細胞聚集，胞質內含有大量小空泡（“＃”所示），管腔幾乎閉塞（圖D）。

ApoE基因編輯犬自出生后始終呈現總膽固醇高、低密度脂蛋白高的高血脂表型，血管B超可見頸內動脈、腹主動脈、腎動脈、髂動脈、股淺動脈等全身多處動脈粥樣硬化斑塊，多數模型犬晚期后肢供血不足、發生壞疽。該模型使用臨床降脂藥物辛伐他汀可有效降低總膽固醇、低密度脂蛋白。剖檢發現模型犬基底動脈、大腦前動脈迂曲鈣化、粥樣硬化，嚴重者甚至出現頸內動脈和基底動脈血栓、腦梗死。ApoE基因編輯犬表型較大程度的模擬了臨床動脈粥樣硬化并發心、腦血管疾病患者的表型，并且對人類使用降脂藥物治療敏感，是較為理想的動脈粥樣硬化相關疾病研究的動物模型。

一、 利用模型犬，進行以下方面致病機制的研究：

1. 動脈粥樣硬化的發病機制機理；

2. 在ApoE模型犬的基礎上，創建多基因編輯（如SR-BI基因、Akt基因、PDGFRβ基因等）動脈粥樣硬化模型犬，深入研究動脈粥樣硬化的發病機制機理；

3. 動脈粥樣硬化并發心血管疾病、腦血管疾病發病機制機理；

4. 微血管病變并發癥如：認知障礙等發病機制機理。

二、 利用模型犬，開展藥物有效性評價與新藥開發實驗：

1. 評估藥物對血脂的影響；

2. 評估藥物對斑塊形成的影響；

3. 評估藥物對動脈粥樣硬化并發心血管疾病、腦血管疾病的治療效果；

4. 評估藥物對動脈粥樣硬化并發認知障礙的治療效果等。

三、 利用模型犬，開展醫療器械、外科手術等非藥物治療有效性實驗與評價；

四、 在模型犬的基礎上，通過飲食誘導、外科手術等方式誘導其他疾病動物模型。

心源性猝死（Sudden cardiac death，SCD）是指急性癥狀發作后1小時內發生的以意識突然喪失為特征的由心臟原因引起的自然死亡。其特點有三：①死亡急驟，②死亡出人意料，③自然死亡或非暴力死亡。心源性猝死者絕大多數患有器質性心臟病，主要包括肥厚型和擴張型心肌病、心臟瓣膜病、傳導異常（QT間期延長綜合征、心臟阻滯）和嚴重室性心律失常等。某些因素如過度勞累、情緒壓抑等，都可觸發心源性猝死。

SCN5A基因負責編碼鈉通道蛋白的ɑ亞單位（Nav1.5），Nav1.5調控著心肌細胞的鈉內流， Nav1.5除影響到鈉內流和細胞除極外，還和諸多的心肌細胞骨架蛋白、肌節蛋白相互聯系，因而，SCN5A基因突變導致的Nav1.5結構的異常，不但會引起心臟節律的異常，還可導致心臟結構的異常。研究報道：SCN5A基因突變可以導致Brugada綜合征、致心律失常性右心室心肌病/發育異常（ARVC/D）、QT間期延長綜合征、傳導阻滯等心臟疾病。Brugada綜合征右胸導聯具有特征性的類右束支傳導阻滯樣圖形，呈現為穹窿樣或馬鞍樣ST段抬高。心律失常性右室心肌病/發育異常（arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/dysplasia，ARVC/D）以容易合并惡性心律失常及心臟纖維脂肪化為特點。LQT綜合征特征性表現為QT間期延長，LQT3綜合征易發生睡眠中猝死。以上疾病易合并室速、室顫等惡性心律失常，為導致人類心源性猝死的殺手。因此我們需要積極尋找心源性猝死的致病原因，根據其致病基因構建動物模型，闡明心源性猝死的發病機制，為疾病的有效診斷和早期干預提供科學依據。我們針對家犬Scn5a第2號外顯子使用CRISPR/Cas9技術進行基因編輯，最終獲得-2 bp和+9 bp基因編輯模型。

Scn5a基因突變模型犬在出生后表現出PR間期延長、QRS波寬等心電特征。

一、 利用模型犬，開展相關課題研究，通過DNA、RNA分子水平、心電生理水平、心肌病理水平等多方面深入研究心源性猝死發病機制機理；

二、 利用模型犬，對心源性猝死誘發因素進行全面評估，例如：對運動量、運動項目與心源性猝死之間的關系進行評估與分析，為運動員等高危人群避免心源性猝死的發生提供科學依據；

三、 利用模型犬，通過早期、連續動態監測心電圖、心臟超聲，為心源性猝死的臨床前診斷和早期干預提供客觀、科學依據；

四、 利用模型犬，開展藥物有效性實驗與評價：

1. 評估藥物延緩心肌纖維化的效果；

2. 評估藥物預防惡性心律失常的效果；

3. 評估藥物對猝死早期干預的效果。

五、 利用模型犬，開展相關研究進行新藥研發：

六、 利用模型犬，開展非藥物治療有效性實驗與評價：

1. 評估運動量對心源性猝死的預防效果；

2. 評估干細胞治療對心源性猝死的預防效果；

3. 評估介入性醫療器械對惡性心律失常的治療效果；

4. 評估外科手術對惡性心律失常的治療效果。