Seltene genetische Faktoren in der Epileptogenese

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Lerche
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 377782854

Die Faktoren, die zu genetischen generalisierten Epilepsien (GGE) beitragen, sind unbekannt und bekannte Faktoren erklären nur einen kleinen Teil der bekannt hohen Heritabilität von GGE. Mögliche Erklärungen sind eine große Anzahl seltener Varianten und auch mehr häufige Varianten, die bisher nicht als kausal identifiziert wurden. Häufige Varianten werden in P3 behandelt. Seltene Varianten stellen den Gegenstand dieses Projekts dar, das den gesamten Umfang der Genentschlüsselung abdeckt, von der Analyse der größten bisher zusammengetragenen Stichprobe von Exom-Sequenz-Daten von 6400 GGE-Fällen und 3200 Fällen mit epileptischer Enzephalopathie (EE) bis hin zur funktionellen Interpretation im Kontext der Epileptogenese. Wir werden dazu ein breites Methodenspektrum einsetzen, von der Modellierung von Omics-Daten bis hin zur Validierung von Genen und genetischen Varianten in zellulären und Tier-Modellen. Häufige Varianten werden in Projekt P3 untersucht. Erstens ermöglichen uns die durch globale Kollaborationen substantiell vergrößerten Stichproben, neue Varianten in hypothesenfreien Gesamt-Exom-Analysen zu identifizieren. Für diese Identifizierung werden wir statistische Burden-/Collapsing-Tests einsetzen, die dem aktuellen Stand der Wissenschaft entsprechen. Epilepsie-Heterogenität hat ohne Zweifel zu früheren Mißerfolgen in der Genentschlüsselung beigetragen, während Burden-Tests die Schwere des Phänotyps nicht nutzbar machen können. Wir werden daher die Nützlichkeit statistischer Modelle zur Detektion von Varianten mit pleiotropen Effekten zwischen GGE, EE und auch fokalen Epilepsien (FE) untersuchen. Zweitens werden wir, durch Integration von Protein-Protein-Interaktionen, Genexpressionsdaten und Anreicherungsbefunden von Varianten in unseren Studien, Gen-Netzwerke untersuchen, die GGE-Epileptogenese vermitteln. Neuartige Daten von Einzelzell-RNA-Seq-Experimenten werden uns erlauben, die Interpretation von Varianten auf einzelne Zelltypen herunterzubrechen. Vorhergesagte Schlüsselgene in solchen Netzwerken werden wir mithilfe eines systembiologischen Ansatzes und in Kooperation mit anderen Projekten beispielsweise in Zebrafisch validieren. Drittens werden wir genetische Varianten auf ihre physiologischen Effekte in zellulären und Tier-Modellen testen, um unser Verständnis ihrer Bedeutung zu vervollständigen. Durch ein automatisiertes Screening in Xenopus-Oozyten und Patch-Clump-Studien in Säuger-Zelllinien werden wir biophysikalische Konsequenzen von Ionenkanal- und Rezeptor-Varianten identifizieren. Untersuchungen werden kausale Varianten mit bisher unbekannter Rolle bei GGE, etwa in den KCNA2, KCNQ5, und KCND2 Genen, beinhalten. Durch Kreuzungsexperimente von einer bereits generierten KI-Maus, die eine GGE-assoziierte Variante im GABRA5 Gen trägt, mit anderen Epilepsie-Maus-Modellen werden wir modifizierende Effekte dieser Variante abschätzen können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2715: Epileptogenese von genetischen Epilepsien
• Internationaler Bezug: Luxemburg
• Partnerorganisation: Fonds National de la Recherche
• Kooperationspartner: Patrick May, Ph.D.