Epileptogenese und Wirkstoffentwicklung von genetischen Epilepsien in Zebrafischmodellen

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Skupin
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 377782854

Klinische Studien zu genetisch basierten Epilepsien haben eine stetig ansteigende Zahl von Mutationen in neuen Kandidatengenen identifiziert. V Um die modifizierte physiologische Funktion der Kandidatengene zu klären und neue Wirkstoffe zu finden, bedarf es effektiver in-vivo Ansätze. In diesem Projekt werden wir diese Herausforderungen mit einem Zebrafisch (ZF) basierten Ansatz adressieren. Dazu werden wir (i) in neue Zebrafischmodelle von genetischen Epilepsien generieren, wobei wir uns auf (ia) neuartige Kandidatengene für epileptische Enzephalopathien (EEs), die durch klinische Genetik identifiziert wurden, fokussieren und (ib) potenzielle Modifikatorengene und therapeutische Einstiegspunkte für genetisch generalisierte Epilepsien (GGEs) untersuchen, welche durch bioinformatische Modellierungsansätze herausgearbeitet werden (Task 1). Desweiteren (ii) werden diese Modelle mit High-Throughput Verhaltensanalysen, EEG und pharmakologischen Untersuchungen bekannter Antiepileptika (AEDs) und AED-Kandidaten charakterisiert (Task 2). Um die Mechanismen der Epileptogene zu verstehen, werden (iii) die drei vielversprechendsten Modelle detailliert analysiert werden, wobei wir die Gehirnaktivität mittels intrazellulärer Ca2+ -Dynamik beschreiben, morphologische Charakterisierung durch transgenen Reporter-ZF-Linien durchführen und molekulare Mechanismen mittels Einzelzell-RNA-Seq Analysen von mikrodissektierten ZF-Larvengehirnen aufschlüsseln werden (Task 3). Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen, werden wir (iv) ein ZF-Modell auswählen und dieses in einem medium-throughput Verfahren als in-vivo-Bioassay mit einer SAmmlung von zugelassenen Medikamenten als auch einer von medikamentenähnlichen Naturstoffen aus anti-epileptischen Heilpflanzen untersuchen, um neuartige anti-epileptischen Arzneimitteln für Patienten mit resistenten Epilepsieformen zu identifizieren (Task 4). Für die neuartigen EEs Kandidatengene (Task 1a) werden wir, basierend auf den Resultaten von P1, P2 und P6, weitere ZF-Modelle erstellen, um Mutationen in SCN8A (Kodierung des natriumspannungsgesteuerten Kanals Nav1.6), ASH1L (Kodierung eines Histon- Lysin-N-Methyltransferase), KCNQ5 (Kodierung der Kalium-Spannungskanal-Unterfamilie Q-Glied 5) und KCNA2 (Kodierung des spannungsgesteuerten Kaliumkanals KV1.2) zu untersuchen. Basierend auf den Ergebnissen von P2 und P3 werden wir für die potenziellen Modifikatorengene und therapeutischen Interventionsstrategien von GGEs (Task 1b) neue LOF ZF-Modelle generieren, um die Funktion von 5 spezifischen Genen, die durch bioinformatische Priorisierung von DEGs in GGE-Patienten und Mausmodellen identifiziert wurden, in vivo zu entschlüsseln. Die detaillierte Analyse in Task 3 wird auf einem bestehenden LOF ZF Modell für SCN1A und auf neuen LOF und GOF ZF Modellen für SCN8A durchgeführt werden, wobei die Ergebnisse mit denen aus SCN1A, SCN2A und SCN8A Mausmodellen (P5-8 and Z2) verglichen weden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2715: Epileptogenese von genetischen Epilepsien
• Internationaler Bezug: Luxemburg, Norwegen
• Partnerorganisation: Fonds National de la Recherche
• Mitverantwortlich(e): Camila Esguerra, Ph.D.