Preclinical epilepsy-related research with InnoSer  

Broadly speaking, epilepsy is a large spectrum of distinct epileptic syndromes that differ in their etiologies, mechanisms, pathophysiological processes, associated comorbidities, and response profile to available therapies. Out of these epilepsy syndromes, approximately 30% of epilepsies are estimated to have a genetic etiology; examples of which are developmental and epileptic encephalopathies (DEE) such as Dravet syndrome, Rett syndrome, STXBP1 infantile encephalopathy and many other syndromes. The genetic etiology of epileptic syndromes opens up the avenue toward disease-modifying anti-epileptogenic therapies, offering patients with possibility of curative treatments. 

The goal of preclinical epilepsy research is to advance laboratory findings towards clinical application by testing putative treatments in animal models with relevant genetic mutations associated with a given epilepsy syndrome. However, to ensure that preclinical discoveries are reliably translated to the clinic, it is imperative that preclinical research needs to be performed under standardized conditions with well-established mouse models with clear epilepsy-related abnormalities in the EEG. Performing efficacy studies requires validated mouse models of epilepsy, standardized experimental protocols, access to multiple technologies and behavioral testing protocols. 

In this regard, partnering up with a specialized epilepsy preclinical contract research organization (CRO), may help you accelerate your novel anti-epileptic therapy to the clinic with confidence. Continue reading this blog post to learn more about the advantages of partnering up with InnoSer for your preclinical epilepsy research. In this blog post, we outline InnoSer’s epilepsy capabilities with InnoSer’s epileptic encephalopathy Stxbp1 mouse model serving as an example epilepsy model. 

Les modèles de recherche précliniques sur l'épilepsie

Preclinical epilepsy research models provide important insights on disease mechanisms, and most importantly therapy targets and efficacy and safety profiles of novel candidate treatments for epilepsies and seizures. A suitable mouse model of epilepsy should replicate the etiology of human disease, exhibit similar disease phenotype as in humans, and can be used to test efficacy treatments i.e., they should respond to currently available gold-standard anti-epileptic compounds. 

InnoSer offers specialized epilepsy preclinical research services using a unique Stxbp1+/- mouse. In this model, the loss of function of the Stxbp1 protein (also known as Munc 18-1) recapitulates several key disease characteristics observed in epileptic encephalopathy patients, including epileptic-like activity, cognitive impairments and behavioral disturbances, such as anxiety and hyperactivity. To read more about the Stxbp1 mouse model, visit our Stxbp1 mouse model overview page or download a comprehensive model leaflet here. Stxbp1 mouse model characteristics have been extensively characterized, peer-reviewed, and published (Kovacevic et al. 2018). 

Our experience in modeling epilepsy, however, extends beyond this model, and we offer many relevant readouts (breeding, EEG, video scoring of seizures, behavior) that can be applied to other epilepsy-related models. The same platform can be used for other indications such as Dravet (using an Scn1a model), Rett syndrome (Mecp2 model), Tuberous sclerosis (Tsc1 model) Angelman syndrome (Ube3a model) and others. If you’re interested in other mouse models, please contact InnoSer’s neurology team by submitting your request here.  

Élevage et hébergement de modèles précliniques pour la recherche sur l'épilepsie chez InnoSer

InnoSer has the capacity to breed and house mouse models of epilepsy either for your research or alternatively before performing efficacy research at InnoSer. InnoSer’s strategic location in the heart of Europe in Belgium allows us to breed and maintain your specific mouse colonies and ship them out to your facilities before you commence research. This in turn helps you save maintenance costs associated with breeding and housing mouse colonies. Breeding and housing epilepsy mouse research models at InnoSer also allows us to start prophylactic treatments, which can start as early as post-natal day 1 (PND1), which can prove to be especially useful when you’re working with gene therapy treatments. Mice are housed in SPF facilities, according to the FELASA 2014 guideline recommendations. Read more about InnoSer’s standards and housing capabilities here.  

L'électroencéphalographie (EEG) : un indicateur hautement transposable dans les modèles murins d'épilepsie

Electroencephalography (EEG) is the main tool used to clinically diagnose seizures and epilepsy – also commonly used in rodent disease models of epilepsy. The use of clinically relevant readouts in preclinical research – such as EEG – is highly encouraged as this can help increase your confidence in your test compound’s efficacy profile, accelerating its way to the clinic and patients. By implanting electrodes superficially on the cortex of mice, intracranial EEG is performed in freely moving mice to record epileptic and epileptic-like events from the brain.  

Comme chez l’homme, les épisodes de type épileptique et les crises sont généralement détectés et classés à l’aide d’une combinaison d’EEG et de signes comportementaux tels que les convulsions ou les secousses myocloniques. Chez InnoSer, nous utilisons une combinaison d’EEG, de surveillance vidéo 24 h/24 et 7 j/7 dans des cages automatisées à domicile et d’accélérométrie pour caractériser le profil d’efficacité de nouveaux traitements antiépileptiques (Figure 1). La surveillance en cage nous permet d’évaluer en continu le comportement spontané des souris ; tant la capture vidéo en continu que le suivi des mouvements des animaux offrent des possibilités de détection fiable et non invasive de l’activité de type épileptique.  

FIGURE 1. Montage expérimental pour l'enregistrement d'une activité de type épileptique chez des modèles murins d'épilepsie. (A) L'activité neuronale est évaluée à l'aide d'un enregistreur EEG sans fil équipé d'un accéléromètre intégré. Les souris peuvent être enregistrées dans une cage d'hébergement automatisée (PhenoTyperTM) qui détecte simultanément les mouvements consécutifs à des événements épileptiques tels que les décharges en pointes-ondes (SWD) chez le modèle murin Stxbp1 +/-. (B-D) Le signal EEG, la courbe de l'accéléromètre et les enregistrements vidéo d'une souris Stxbp1+/- confirment le phénotype de type épileptique chez la souris Stxbp1+/-. (B) Des SWD sont observées lorsque la souris est au repos (C) Les SWD peuvent être suivis de mouvements saccadés mouvements tels qu’une secousse enregistrée par l’accéléromètre et la caméra. (D) Les SWD sont également détectables lorsque la souris est en mouvement.   

Le modèle murin Stxbp1 +/- présente une activité de type épileptique à l'EEG (SWD) ainsi que des contractions musculaires détectées par EMG et/ou par des systèmes d'enregistrement vidéo en continu. L'activité de type épileptique apparaît très tôt dans le modèle murin Stxbp1 , ce qui signifie que les nouvelles thérapies peuvent être soit prophylactiques, soit symptomatiques. De plus, les souris présentent une activité épilepliées à l’épilepsie constante, ce qui permet de mener des études longitudinales, ce qui peut s’avérer particulièrement important pour l’évaluation des médicaments modificateurs de la maladie (Figure 2). De plus,ce modèle, l’activité épileptique est corrélée à une expression accrue du marqueur neuronal c-Fos (Kovacevic et al. 2018).  Le lévétiracétam, un antiépileptique (AED) utilisé en clinique, ainsi que la lamotrigine réduisent l’activité de type épileptique sur l’EEG 1 (figure 3), ce qui confirme la pertinence de ce modèle murin pour les tests d’efficacité en comparaison avec les composés témoins positifs sélectionnés. 

FIGURE 2. Souris Stxbp1 +/- âgées de 16 semaines à 20 semaines présentent un phénotype de type épileptique stable. Fréquence moyenne de SWD par heure chez les souris Stxbp1 +/- évaluée sur une période de plusieurs semaines (MOYENNE ± SEM).   

FIGURE 3. The epilepsy-like phenotype in Stxbp1 +/- mice is suppressed with standard 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).  

Behavioral research of mouse models of epilepsy 

Epilepsy is a spectrum of disorders that are not only characterized by spontaneous and recurrent seizures, but also cognitive, social and behavioral deficits such as those observed in multiple epileptic encephalopathy syndromes. Therefore, preclinical research should be carried out in mouse models whereby relevant behavioral deficits can be observed to enhance the translational value of such study types. To learn more about InnoSer’s behavioral testing expertise, please visit our behavioral tests webpage overview here.  

Le modèle murin Stxbp1 reproduit plusieurs caractéristiques clés de la maladie observées chez les patients, notamment une activité de type épileptique, des troubles cognitifs et des troubles du comportement, tels que l'anxiété et l'hyperactivité (figure 4). De plus, ce modèle présente des troubles cognitifs et comportementaux marqués et reproductibles, ce qui confirme son utilité au-delà de la recherche traditionnelle sur l’épilepsie, qui se concentre exclusivement sur les résultats liés à l’EEG.  

FIGURE 4. Stxbp1+/- imitent les symptômes de troubles cognitifs observés chez les patients épileptiques et qui peuvent être détectés lors d’un test de conditionnement à la peur. Dans le conditionnement de peur contextuel, les souris apprennent à associer un stimulus non conditionné à un contexte aversif. La réponse dite de « figement » de la souris est surveillée pour évaluer dans quelle mesure le stimulus inconditionnel est associé au contexte. Ce test permet à la fois de mesurer l’anxiété et les fonctions cognitives (apprentissage et mémoire).  

Profilage PK/PD dans des modèles murins d'épilepsie 

Des études PK/PD doivent être réalisées avant le début des études d’efficacité afin de déterminer les dosages appropriés de vos nouveaux composés. Grâce à la plateforme pharmacologique intégrée d’InnoSer, vous pouvez accéder à divers services pharmacologiques allant du profilage PK/PD à l’ADME/DMPK, en passant par la la biodistribution ainsi qu’à la toxicologie précoce, afin d’ évaluer de manière exhaustive le potentiel thérapeutique de votre composé antiépileptique. La réalisation de profils PK/PD combinés et d’études d’efficacité chez InnoSer présente de nombreux avantageux , car les études d’efficacité de suivi peuvent être lancées rapidement, avec une capacités de mener des essais à plusieurs bras grâce à nos vastes colonies d’élevage internes, qui vous aideront à sélectionner la composé candidat composé candidat. Contactez-nous pour obtenir plus d'informations sur la réalisation d'études pharmacologiques ici.  

Designing the right study design for your epilepsy research  

As a preclinical epilepsy research CRO, InnoSer works with well-established validated mouse model of epilepsy, standardized data collection system, validated positive controls as well as with neurology experts who partner with you to provide a collaborative approach for your research. InnoSer partners with you to help you design your study based on our experience or alternatively offers you flexible starting times in case your study design is already finalized. Our study directors take a collaborative approach for your study, providing regular communications and updates, as well as guidance on future studies. InnoSer has capacity to work with multiple therapy types ranging from small molecule drugs, as well as working with platforms (e.g., RNA, ASOs, gene therapy approaches). Furthermore, InnoSer’s preclinical research services span beyond efficacy studies and also include general drug development services such as PK/PD profiling and early-stage toxicology studies. 

Interested in partnering with InnoSer for your preclinical epilepsy research? Do not hesitate to get into contact with one of our neurology study directors to discuss the possibilities of outsourcing your research to InnoSer. Submit your request still today by clicking here.