Wir haben Ihnenbereits kurz das Stxbp1-+/-Mausmodell für frühkindliche epileptische Enzephalopathien vorgestellt . Patienten mit einer Mutation im STXBP1 Gen (Syntaxin-bindendes Protein 1, das für das präsynaptische Protein Munc18-1 kodiert) können eine Vielzahl unterschiedlicher Diagnosen erhalten (z. B. epileptische Enzephalopathie, Dravet-Syndrom, Ohtahara-Syndrom, West-Syndrom), doch bei allen treten Epilepsie, geistige Behinderung und/oder autistische Merkmale auf (Stamberger et al. 2016). Obwohl STXBP1-assoziierte Erkrankungen selten sind, ist STXBP1 das fünftth häufigste Ursache für genetisch bedingte Formen der Epilepsie (Symonds et al. 2020). Die bei STXBP1-Patienten beobachteten Symptome lassen sich bei Stxbp1+/--Mäusen mit einem heterozygoten Verlust dieses wichtigen Gens, was sie als valides präklinisches Forschungsmodell für die STXBP1-Haploinsuffizienz ausweist.  

Spike-Wave-Entladungen (SWDs) sind eine Form epileptischer Aktivität, die mit motorischen Auswirkungen epileptischer neuronaler Aktivität einhergehen kann. Ähnlich wie bei Patienten werden sowohl SWDs als auch motorische Auswirkungen von uns häufig mittels drahtloses EEG, Video- und Beschleunigungsmesseraufzeichnungen bei sich frei bewegenden Stxbp1-±-Mäusen erfasst. Daher wurden sowohl neuartige Antiepileptika (AEDs) sowie gen-spezifische Wirkstoffe im Stxbp1-+/--Mausmodell untersucht werden.  

Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Veränderungen an präsynaptischen Proteinen, die die synaptische Übertragung regulieren, zu epileptischen Phänotypen führen, die wiederum durch präsynaptisch wirkende Wirkstoffe gelindert werden können (Kovačević et al. 2018). Häufig verschriebene Antiepileptika wie Levetiracetam und Lamotrigin , haben einen präsynaptischen Wirkmechanismus und stellen daher leicht verfügbare Kandidaten dar, um die Hemmung von EEG-Anomalien in unserem Mausmodell für Erkrankungen zu testen, die durch Mutationen im präsynaptischen Stxbp1 Gen.   

In diesem Zusammenhang stellen wir fest, dass im Stxbp1-Mausmodell SWDs durch Levetiracetam unterdrückt werden (veröffentlicht zusammen mit Kovačević et al., 2018 sowie unten aufgeführten internen Daten) und Lamotrigin (interne Daten siehe unten); was mit deren klinischen Anwendungen bei STXBP1-Patienten übereinstimmt. Dieser Befund bestätigt erneut die Eignung und translationale Relevanz unseres STXBP1-Modells für präklinische Wirksamkeitsprüfungen neuartiger Antiepileptika.  

FIGURE 2. The epilepsy-like phenotype in Stxbp1 +/- mice is suppressed with standard of care AEDs Levetiracetam and Lamotrigine. Average frequency of detected SWDs during 6 hours of video recording following administration of saline, Levetiracetam (50 mg/kg, i.p,) and Lamotrigine (50 mg/kg, i.p.) (**P<0.01 saline vs Levetiracetam; ***P<0.001 saline vs Lamotrigine).   

In der folgenden Abbildung zeigen wir, dass der stabile, epilepsieähnliche Phänotyp von Stxbp1+/--Mäusen es uns ermöglicht, eine longitudinale Erfassung von EEG-Daten über mehrere Wochen. Ein solches Studiendesign ermöglicht es uns, die SWD-Aktivität vor der Behandlung zu messen, gefolgt von EEG-Messungen einige Wochen nach der Verabreichung des Wirkstoffs bzw. AAV-Injektionen. In Kombination mit unsereneigenen Zuchtkapazitäten, unserem biotechnologischen Fachwissen und flexiblen Startterminen können Wirksamkeitstests von Gen-Targeting-Maßnahmen bereits am ersten postnatalen Tag beginnen.  

ABBILDUNG 3. Stxbp1 +/- Mäuse im Alter von ab 16 Wochen bisbis 20 Wochen anzeigen stabile epileptische-ähnlichen Phänotyp. Durchschnittliche Häufigkeit von SWDs pro Stunde bei den Stxbp1 +/- -Mäusen, ermittelt über einen Zeitraum von mehreren Wochen (Mittelwert ± SEM).  

In addition, we consistently detect cognitive deficits in the Stxbp1 +/- mouse model, which are typically observed in patients with STXBP1 mutations. We have functionally characterized the Stxbp1 +/- mouse model and detect reproducible behavioural phenotypes across multiple behavioural readouts (for e.g. Fear Conditioning, Automated home-cage analysis, Barnes maze).   

Nach Abschluss der Studie wurden die Gehirne von Stxbp1-+/--Mäusen werden routinemäßig entnommen zur histopathologische Untersuchunges um z. B. semi-Quantifizierung die Anzahl der aktiven Neuronen (c-Fos).  

ABBILDUNG 4. c-Fos -Expression bei Stxbp1+/--Mäusen. Repräsentative IHC-Bilder von c-Fos+ Neuronen im präfrontalen Kortex, im primären motorischen Kortex und im somatosensorischen Kortex bei BL6-Stxbp1+/−-Mäusen. Veröffentlicht von Kovačević et al. 2018.