Premium Verursacht durch De-novo-Mutationen im HCN1-Ionenkanal

Therapieresistente, frühkindliche epileptische Enzephalopathien

Besonders schwere Formen der bei Neugeborenen und Kindern auftretenden Epilepsien sind häufig auf eine einzelne genetische Mutation zurückzuführen. Ein Großteil der betroffenen Gene kodieren für Ionenkanäle. Diese Ionenkanäle regulieren das Membranpotenzial in Neuronen, und deren Fehlfunktion kann zu einer Übererregbarkeit ganzer Neuronenverbände und somit zu epileptischen Anfällen führen. Auch Mutationen im HCN1-Kanal können zu sehr früh einsetzenden epileptischen Anfällen führen, welche die Manifestation der Epilepsie mit schweren Entwicklungsstörungen zur Folge haben können.

Therapieresistente, frühkindliche epileptische Enzephalopathien

Abb. 1: Bestimmung kritischer Zeitfenster für HCN-Kanäle mit Tet Off | © A. Merseburg, generiert mit BioRender

Zusammenfassung

Besonders schwere Formen der bei Neugeborenen und Kindern auftretenden Epilepsie sind häufig auf einzelne genetische Mutationen, wie De-novo-Mutationen in HCN1 zurückzuführen. Um die Mechanismen der Entstehung der Epilepsie durch Mutationen in HCN1 verstehen zu können, werden entsprechend generierte, genetisch veränderte Mausmodellorganismen untersucht. Dabei ermöglicht die Messung der Hirnaktivität die Identifikation epileptischer Anfälle und die Unterscheidung des mit diesen einhergehenden Verhaltens. Der Einsatz des Tet-Off-Systems sowie der CRISPR/Cas9-Genschere ermöglicht neben dem einfachen Verändern eines Gens auch das An- oder Abschalten bestimmter Gene sowie eine Kontrolle über den für die Entstehung der Krankheit relevanten Zeitpunkt. Das neu gewonnene Verständnis kann neue Therapieansätze ermöglichen, die den Schweregrad einer Epilepsie mildern oder die Manifestation einer Epilepsie überhaupt verhindern können.

Schlüsselwörter: Epilepsie, Tet-Off-System, CRISPR/Cas9, HCN1, Ionenkanäle, Laborassistenz

Abstract

Severe forms of developmental epileptic encephalopathies in newborns and children are often caused by mutations in single genes, such as de novo mutations in HCN1. In order to understand the disease mechanism leading to epilepsy, genetically modified mouse model organism harbouring these mutations are generated and examined. The combined analysis of brain activity and underlying behavior allows for the identification of epileptic seizures and accompanied behavioral changes. The application of gene editing and regulatory systems, such as CRISPR/Cas9 and the Tet-Off system not only enable simple modification of specific genes, but also allow for a temporal regulation of gene expression by turning them on and off, to be able to identify relevant time windows for the development of the disease. Advances in the understanding of these disease mechanisms will thereby help to create new therapeutic approaches to alleviate the symptoms, and even prevent the manifestation of epilepsy.

Keywords: epilepsy, Tet-Off system, CRISPR/Cas9, HCN1, Ion channels, laboratory assistance

DOI: 10.3238/MTADIALOG.2021.0514

 

Entnommen aus MTA Dialog 7/2021

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