2023年10月27日，由中国科学院遗传与发育生物学研究所主办的脑疾病家犬模型成果研讨会在北京成功举办。此次研讨会汇集数十位专家学者，聚焦孤独症谱系障碍，共同探索利用家犬模型开展脑疾病的基础和转化研究。

       脑功能与脑疾病的研究离不开合适的动物模型。中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清团队与北京希诺谷生物科技有限公司及多家科研机构长期协力攻关，在国际上始创孤独症家犬模型，同时，研发出适用于家犬模型瞳孔大小的实时测量技术。该项突破于10月17日在Nature系列期刊Molecular Psychiatry杂志以姊妹篇文章在线发表，表明孤独症等脑疾病的家犬模型工作得到了国际同行的认可，为下一步开发利用家犬模型开展脑疾病的基础和转化研究奠定了基础。

       在题为“Modeling SHANK3-associated Autism Spectrum Disorder in Beagle Dogs via CRISPR/Cas9 Gene Editing”论文中，张永清团队与北京希诺谷生物科技有限公司等经过近八年的通力合作，利用CRISPR/Cas9技术成功构建Shank3突变犬并繁育传代。突变犬很好地复现了孤独症患者典型社交回避和紧张焦虑的临床表现。

       张永清在研讨会上对此项成果进行了工作汇报，张永清表示，孤独症谱系障碍简称孤独症，是儿童和青少年常见的精神疾病，发病率约占适龄人口的1%，是科技创新2030-中国脑计划重点关注的疾病之一。突触后致密区支架蛋白SHANK3突变是导致孤独症最常见的突变之一。目前国际上常用小鼠作为孤独症研究模型。然而，小鼠（平滑脑）和人类（沟回脑）在大脑结构、功能和行为（小鼠主要依赖嗅觉，人主要依赖视觉处理社交信息）上存在明显差异，这些差异大大限制了孤独症小鼠研究成果的临床转化。许多在小鼠神经精神疾病模型上有效的药物在病人上效果有限，凸显了开发其他动物模型的必要性。近年来，我国科学家在世界上始创了孤独症的非人灵长类模型。但非人灵长类成本高、繁殖慢，因而限制了灵长类模型的应用潜力和规模。经过几万年的进化和选育，家犬是与人类最亲近的伴侣动物。家犬最显著的生物学特点是高度发达的情感认知功能，善于与人进行亲密有效的交流。

       合作团队利用基因编辑技术，充分发挥家犬丰富多样的社交行为和高度发达的情感认知功能的独特优势，以临床上常见的Shank3基因突变为切入点在国际上始创孤独症家犬模型。研究结果显示，Shank3突变犬虽然社交动机正常，但发起社交接触后表现出明显的社交退缩行为，并且面对困难向人类求助的主动性也显著降低。尾巴位置与摆动能够实时反映家犬的心理状态，突变犬尾巴下垂夹于两股之间，摆动幅度与频率大大降低，表明突变体在社交时处于焦虑与恐惧状态。此外，放射 性免疫测定显示与压力相关的激素皮质醇在突变体血清中显著增加。

       在题为“Altered Pupil Responses to Social and Non-social Stimuli in Shank3 Mutant Dogs”论文中，张永清团队与中国科学院深圳先进技术研究院蔚鹏飞研究员团队以及英国林肯大学郭昆教授等合作研发了适用于家犬的瞳孔测量仪，使用人工智能辅助的瞳孔检测算法，实现了对家犬瞳孔大小的实时测量。

       利用该测量仪，合作团队检测了在不同刺激条件下的瞳孔大小变化。瞳孔的缩放除了与光线强度变化有关，还与心智负荷和情绪状态有关。人类在面对高价值的奖励时会出现瞳孔放大，这一规律被广泛用于广告宣传。有趣的是，通过对Shank3突变犬的研究，研究团队发现了与孤独症患者中相一致的瞳孔反应异常。与正常对照相比，突变犬在正常声音刺激条件下瞳孔放大更明显，提示对声音更为敏感；在高分贝鞭炮声刺激时，瞳孔更快速地放大且恢复到正常基线的时间明显延长，提示突变体被声音惊吓后瞳孔大小需要更长时间恢复正常。人与犬同时佩戴瞳孔测量仪时进行社交互动，正常犬与人互动会出现瞳孔缩放的同步化，而突变犬中这种同步化破坏。上述突变体瞳孔反应异常提供了一个全新的角度解析孤独症患者的感知觉异常，并为孤独症诊断和治疗策略的研发提供了新的检测体系。

       出席研讨会的院士专家对此项成果进行了点评，中国科学院院士、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院院长、香港大学讲席教授苏国辉表示实验动物是技术创新的基础条件和重要保障，在我国实施的创新驱动发展战略中发挥着重要作用，此次Shank3突变犬模型的科研成具有突破性。中国科学院院士、复旦大学脑科学转化研究院院长段树民表示相对于小鼠模型，犬类在情感方面与人类更为接近，犬模型的建立对今后情感类疾病研究，尤其是在药物筛选上具有非常大的潜力。耶鲁大学医学遗传学系主任、教授姜永辉表示犬模型是其他动物无法替代的，它不仅仅在情感和社交能力与人是最接近的，而且它的行为表现是可以被观察的，因此在临床转化应用的研究方面更具商业前景。首都医科大学副校长、吉训明教授表示大动物模型最大的优势是在临床疾病的诊断和治疗的过程中更有利于观察重要生命体征的变化，重要临床症候表型的变化，尤其对于原创性的药物和医疗器械往临床的转化过程中，是小动物和人之间的重要过渡，对于降低临床研究的成本，提高成功率至关重要。北京大学生命科学学院教授于翔在现场为大家展示了孤独症孩童感知下的世界，她说多种测量人类情感与互动缺陷的方法可以用犬模拟，张永清团队的家犬模型成果对于我们进一步研究分析细胞机制和对照组实验提供了非常多新的探索机会。

       北京希诺谷生物科技有限公司董事长、总经理米继东在研讨会上发表致辞，对张永清团队及项目组成员给予希诺谷的信任及认可表示感谢。“自闭症一直被认为是一种无法康复的终身疾病，对于那些受其困扰的家庭来说，这无疑是一次巨大的打击。今天我们的成果为这些家庭带来了一线希望。国家、社会、科研院所，医院和企业都没有停止对这一疾病的研究，坚信随着对这项成果的深入研究和转化应用，我们将为自闭症的药物研发提供更多支持，为战胜自闭症贡献更大力量！”米继东说。

       我国在家犬基因编辑和克隆技术应用领域均处于国际领先地位，且拥有丰富的犬资源。家犬具有丰富的社交、情感和共情等特点，可以展开社交和情感的基础研究以及相关疾病的转化应用研究。这不仅适用于自闭症，还适用于更多的神经系统疾病。孤独症家犬模型的诞生有望在国际上开创新的研究方向，为相关疾病的药物研发提供不可或缺的实验体系，提高我国在该领域的核心竞争力。

       希诺谷依托公司建立的犬体细胞克隆技术和基因编辑技术平台，开发基因编辑自闭症模型犬、神经发育障碍模型犬、精神分裂症模型犬和阿尔兹海默症模型犬等重大神经系统疾病模型，构建更有效的实验体系来支持创新药物研发和治疗措施。未来也将进一步扩展犬模型的定制开发研究，积极服务于脑疾病、遗传疾病、罕见病等重大疾病的新药研发，探索创新治疗方法，为人类健做出更大贡献。