Erzeugung und Charakterisierung neuer Mausmodelle sowie transcription profiling

12.06.2019 bis 12.06.2022

Aufgrund der Komplexität von epileptischen Erkrankungen und dem fehlenden Wissen über die zugrunde liegenden Mechanismen in den beteiligten neuronalen Netzwerken ist es notwendig weiter und tiefer gehende Einsichten in die Regulation der generellen Expression von Genen und insbesondere der Expression von Genen, die an Signaltransduktionswegen beteiligt sind, zu ermitteln. Eines der primären Ziele dieses Projektes wird es deshalb sein Knock-in Mausmodelle von jüngst identifizierten Epilepsie-verursachenden Mutationen zu erzeugen und zu analysieren. Als erstes werden hierfür die Gene KCNA2 (P6) and SCN8A (P5) ausgewählt, um konventionelle und konditionale knock-in-Mauslinien zu erzeugen. Es handelt sich um zwei Beispiele für neu identifizierte, mit Epilepsie assoziierte Gene, die für spannungsabhängige Ionenkanäle kodieren, die (i) sowohl in exzitatorischen als auch in inhibitorischen Neuronen exprimiert sind und (ii) Epilepsie und geistige Behinderung verursachende gain-of-function- und loss-of-function-Mutationen tragen. Dabei ermöglicht uns der konditionale Ansatz, eine rekombinase-abhängige zeit- und region-spezifische Expression von mutanten Allelen zu erzielen. Zusätzlich sollen Modelle für zwei oder drei der in den Projekten P1-3 neu identifizierten Genvarianten generiert werden. Ausgewählt werden dafür diejenigen, die im Hinblick auf den zugrunde liegenden Epilepsiephänotyp und das betroffene Gen am interessantesten erscheinen. Ein weiterer Schwerpunkt dieses Projekts ist die Etablierung von region- und zellpopulationsspezifischen Genexpressionsprofilen in Mausmodellen für genetische Epilepsien, um ein klareres Bild von den transkriptionellen Veränderungen während der Epileptogenese zu erhalten, die anschließend mit den in P1-3 gewonnenen humangenetischen Erkenntnissen und den in P4-8 gefundenen physiologischen Veränderungen korreliert werden. Dabei werden wir von den jüngsten Entwicklungen in der Einzelzelltranskriptomik profitieren und neue Mikrofluidik-Methoden zur Nanolitertröpfchenherstellung oder Dispension in nano-well-Chips einsetzen, um Hunderte bis Tausende von einzelnen Hirnzellen zu isolieren, deren separate Analyse die höchstmögliche Auflösung im Hinblick auf den Beitrag bestimmter Zelltypen zu epileptischen Anfällen bietet.