赛业生物高级科学家  俞晓峰 博士

小鼠模型已经成为研究基因功能与致病机制、建立人相关疾病模型和评价研发药物安全性与有效性等生物医药研究不可取代的模式动物。转化医学研究就是针对来自临床患者实际问题，通过实验室包括分子、细胞及模式动物的相关基础及临床前研究，最终实现解决临床所面临的已知与未知的难题。所以，转化医学研究解决问题的思路与策略，就是将临床问题，通过实验室基础研究与临床前动物实验研究相结合，再将研究成果最终转化到临床实际应用的过程。

如何应用小鼠模型发高质量文章？

应用小鼠模型开展临床前相关研究，是实现基础研究转化至临床应用的重要桥梁，而要想建立如此至关重要的连接桥梁，构建人源化小鼠模型是临床前研究必不可少的强有力工具。过去的研究实践告诉我们，要想发高质量水平的文章，理想的研究策略就是通过从临床实践中寻找与发现与疾病发生相关的潜在新基因，构建相应的基因编辑小鼠模型，以研究证实潜在疾病相关基因与人疾病的因果关系及其致病相关机制，从而为建立人相关疾病小鼠模型奠定基础，也为评价人相关疾病的临床治疗药物及方法的临床前研究创造了条件。

再此，我通过分享我们客户今年发表于国际著名期刊《Circulation》上的高分文章《In Vivo AAV-CRISPR/Cas-mediated Gene Editing Ameliorates Atherosclerosis in Familial Hypercholesterolemia》成功案例，进一步说明如何应用基因编辑小鼠模型，开展相关基因与疾病相互关系，以及如何通过该基因编辑小鼠模型，评估基因治疗疾病有效性等方面的研究思路策略与技术方法。

1. 家族性高胆固醇血症小鼠疾病模型的建立

文章作者首先从家族性高胆固醇血糖临床纯合子患者中（表现为血浆中高胆固醇和低密度脂蛋白升高，以及血动脉粥样硬化等表型），筛查到低密度脂蛋白受体（LDLR）未知新突变（比如E207X），且在体外细胞实验中证实，表达突变LDLR基因与其功能改变具有相关性。那么，如何证实该新发现的点突变与家族性高胆固醇血症与动脉粥样硬化的因果关系？作者明白，只依赖体外实验结果是很难具有真正说服力的，因此，作者计划在小鼠体内复制人LDLR-E207X点突变，以研究该基因新突变与疾病发生的关系。作者找到我们赛业生物寻求帮助，构建LDLR-E207X点突变小鼠模型。我们通过比对人LDLR与小鼠Ldlr基因序列，找到对应人LDLR E207X点突变位于小鼠Ldlr的E208X位置，应用CRISPR/Cas基因编辑技术，设计相应的gRNA系列及供体DNA，通过显微原核注射方法，成功构建Ldlr-E208X点突变小鼠模型。研究结果表明，因为该点突变引入终止密码，导致小鼠Ldlr蛋白表达功能缺失，且该小鼠模型在高脂饮食诱导下出现明显高胆固醇血症及动脉粥样硬化表型。通过构建Ldlr-E208X点突变小鼠模型，作者不仅证实了Ldlr-E208X点突变与临床患者高胆固醇血症及动脉粥样硬化间的因果关系，而且也建立该疾病的小鼠模型。

2. AAV-CRISPR/Cas基因治疗

在此小鼠模型基础上，作者进一步探索基因修正疗法治疗该疾病的可能性与效果。应用肝特异性血清型AAV8载体介导的CRISPR/Cas基因治疗技术，通过分别构建肝特异性表达AAV8-Cas和AAV8-gRNA加正常Ldlr供体的表达载体，采用皮下注射方法治疗刚刚出生的Ldlr-E208X点突变小鼠，结果证实，经AAV8-CRISPR/Cas基因治疗后，小鼠体内正常Ldlr蛋白表达出现一定程度恢复，且小鼠的高胆固醇血症及动脉粥样硬化表型也都获得一定程度的改善，表明AAV8-CRISPR/Cas体内Ldlr修复治疗具有一定效果。作者通过从临床患者中发现可能的新致病基因，到构建点突变小鼠模型，证实该基因点突变与疾病的因果关系，再到证明AAV8-CRISPR/Cas基因治疗，可以缓解疾病表型的验证，并最终提出了该疾病发生机制与治疗假说，即因LDLR E207X点突变，使该基因功能损伤，导致血中LDL含量增加，从而引起高胆固醇血症及动脉粥样硬化表型。而借助AAV8-CRISPR/Cas表达载体修正肝脏LDLR基因功能，具有较低血中LDL作用，从而发挥缓解高胆固醇血症及动脉粥样硬化的治疗作用。

该文章无论从研究思路与策略，再到技术方法，都为我们今后应用基因编辑小鼠模型，开展相关基因功能研究，疾病模型的建立，以及治疗方法及其效果评价提供了非常好的参考借鉴作用。

为什么要构建人源化小鼠模型？人源化小鼠模型有哪几种类型？

过去人们提起人源化小鼠模型，首先想到是应用免疫缺陷小鼠，移植人细胞或组织，使小鼠体内含人免疫系统的人源化小鼠模型。然而，现在的人源化小鼠模型概念已扩展到包括，应用基因编辑技术，导入人相关基因，或者应用无菌小鼠，移植人肠道微生物等方法实现。所以，所谓人源化小鼠模型，就是指通过移植或基因编辑技术方法，将人细胞组织、人基因或人肠道微生物导入小鼠体内，构建的使小鼠体内含有人相关细胞或组织、基因或肠道微生物等类型的小鼠模型。

为什么要构建人源化小鼠模型？由于人与小鼠作为不同物种，在遗传学、解剖学、生理病理及代谢等方面虽然有相似性，但也自然有许多不同，特别是其免疫系统存在明显差异，从而也限制了某些人致病病原体致病机制及抗感染/肿瘤微环境的相互作用等领域的研究，比如HIV病毒、登革热病毒、肝炎病毒、冠状病毒等感染人体病毒，小鼠却完全或非常不易感。通过将人源细胞移植至免疫缺陷小鼠体内，构建人源化免疫系统小鼠模型，使这类小鼠模型成为感染人病毒的易感模式动物，有助于建立人病毒病原体感染研究的小鼠模型。将肿瘤患者肿瘤组织移植免疫缺陷小鼠建立的PDX小鼠模型，也已成为当前临床肿瘤精准治疗的重要策略与技术方法，然而，如何真实反映与评价人源免疫细胞与肿瘤微环境在抗肿瘤免疫治疗中发挥的作用，则需要建立更加有效的人免疫反应体系小鼠模型。比如，CAR-T和免疫检测点抑制剂的抗肿瘤作用是离不开相关免疫细胞的参与，因此，构建含人源免疫细胞系统的人源化小鼠模型，在有效验证与评估抗肿瘤免疫治疗作用中发挥了至关重要的作用。

近年来，抗CTLA-4和抗PD-1抗体作为免疫检测点（ICP）抑制剂临床抗肿瘤免疫治疗的成功，让人们看到了此类人源治疗性抗体研发的巨大发展前景。由于抗ICP人源抗体是针对人靶点，因此，如果计划应用小鼠模型，对抗ICP人源抗体的安全性与有效性进行临床前体内验证与评估，则需要借助基因编辑技术，比如CRISPR/Cas或TurboKnockout（赛业生物建立的改良版ES打靶）技术，对小鼠相关抗体靶点基因进行人源化修饰，建立基因编辑的人源化ICP小鼠模型。目前我们也提供相关ICP人源化商品鼠，包括hCTLA-4、hPD-1、hGITR、hVISTA、hOX40、hCD28和hCD39等。

另外，人体肠道微生物组已被认为是人体超级生物体的组成部分，是维持人体生态平衡重要器官之一。近来来，关于肠-脑轴和肠-肝轴概念的提出，已越来越说明，人肠道微生物组成不同及多样性，直接或间接影响到人体健康及疾病发生发展，以及药物治疗疾病作用。通过移植人肠道微生物组至无菌小鼠，构建人源化肠道微生物的小鼠模型，无疑有助于研究肠道微生物与疾病发生的因果关系、致病机制、药物治疗影响特殊微生物群等相关领域的发展。

俞晓峰博士 赛业生物高级科学家

国际知名模式动物和细胞生物学专家。1995年于军事医学科学院博士毕业后，先后就任于耶鲁大学医学院、iTL基因打靶公司（作为资深科学家负责基因工程小鼠模型研发方案与策略设计）和纽约大学医学院。2010-2013年期间担任美国ASC生物技术公司研发部总监、服务部总监以及斯坦福生物技术公司副总裁等职务。目前任职于赛业生物科技，主要负责转基因鼠及基因敲除鼠平台的技术工作，其研究成果多次发表在Nature Immunology、Mol Cell Biol等高水平杂志上。

关于赛业

赛业生物历经15年发展，已服务全球数万名科学家，产品和技术已直接应用于包括CNS（Cell，Nature, Science）三大期刊在内的4300余篇学术论文。除了提供基因敲除、基因敲入、条件性基因敲除模型定制服务外，赛业生物还有专业的手术疾病模型团队，可以提供多种复杂精细的小动物手术疾病模型；药物筛选评价小鼠平台可以提供从欧美行业领袖引进的免疫缺陷鼠、用于心血管及阿尔茨海默症等研究的人源化小鼠；国际标准化无菌鼠技术平台可以提供无菌鼠、无菌动物定制服务、微生物菌群移植服务等基于无菌动物模型的各类产品和服务，结合赛业生物成熟稳定的基因编辑小鼠平台，还可帮助您研究菌群与基因的互作机制。