Charakterisierung und experimentelle Therapien eines neuen Mausmodells für das Rett Syndrom

Abstract

Für das Rett Syndrom, eine der häufigsten genetischen Ursachen für mentale Retardie-rung bei Frauen, gibt es bisher keine kausale Therapie, obwohl gentherapeutische Studi-en mit konditionellen knockout Mäusen gezeigt haben, dass es sich um eine therapierbare Erkrankung handelt. Um neue Therapien entwickeln zu können, werden Mausmodelle benötigt, die auf den beim Menschen am häufigsten gefundenen Mutation beruhen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Mausmodell mit der häufigsten humanen Nonsense-Mutation R168X im Mecp2 Gen charakterisiert. Mit Hilfe dieses Mausmodells wurden dann die Therapieansätze der „Stop-Codon Readthrough-Therapie“ und einer Knochenmarktransplantation auf ihre Wirksamkeit in vitro und in vivo untersucht. Die Charakterisierung der Mauslinie zeigte, dass männliche MeCP2R168X-Mäuse im Gegensatz zu anderen MeCP2-Mausmodellen kein verkürztes MeCP2 Protein exprimieren. Desweiteren weisen männliche MeCP2R168X-Mäuse einen Phänotyp, inklu-sive der drastisch verkürzten Lebenspanne, auf, wie er bei bereits etablierten Mausmo-dellen für das Rett Syndrom beschrieben wurde. Dagegen zeigten weibliche, heterozy-gote MeCP2R168X-Mäuse nur einen sehr mild ausgeprägten Phänotyp verglichen mit bereits etablierten MeCP2-Mauslinien. Für die „Stop-Codon Readthrough-Therapie“ wurde die Effizienz der Aminoglykoside Geniticin, Gentamicin und Neomycin, der Komponenten NB54, NB84 und NB124, sowie der niedermolekularen Substanz PTC124 auf ihre Wirksamkeit bei der Induktion eines Readthroughs mit transfizierten HeLa-Zellen und MeCP2R168X/y-Mausohrfibroblasten in vitro untersucht. Dabei zeigte sich eine deutliche Steigerung der Readthrough-Effizienz der NB-Komponenten, gemessen an der detektierbaren Menge an MeCP2, mit zunehmender Generation (NB54 --> NB84 --> NB124) und gegenüber dem klinisch angewandten Gentamicin. Während die Behandlung mit Neomycin zu einem minimalen Readthrough-Produkt führte, zeigte die Behandlung mit PTC124 kei-nen messbaren Readthrough. Anschließend wurden männliche MeCP2R168X-Mäuse mit den in vitro getesteten Sub-stanzen, mit Ausnahme von Geniticin, behandelt. Die Expression eines MeCP2-Proteins voller Länge konnte durch keine der applizierten Substanzen induziert werden. Auch bei Behandlungen über einen längeren Zeitraum mit hohen Dosierungen, im Fall von Gentamicin nahe der LD50-Dosis und nachweisbarer intrazellulärer Aufnahme, konnte in den behandelten Tieren weder ein verkürztes noch ein MeCP2 Protein nativer Länge detektiert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass für die „Stop-Codon Readthrough-Therapie“ für das Rett Syndrom neue Komponenten entwickelt werden oder andere Applikationswege gewählt werden müssen, da mit den derzeit verfügbaren Substanzen kein therapeutischer Erfolg erzielt werden kann. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die Theorie einer gestörten Phagozytose MeCP2-defizienter Mikroglia, sowie die Therapie von MeCP2-defizienten Mäusen durch eine Knochenmarktransplantation überprüft. Dabei konnte weder in vitro noch in vivo eine Veränderung der Phagozytoseaktivität der MeCP2-defizienten Mikroglia nachgewiesen werden, wie sie von Derecki und Kollegen publiziert wurde. Die Transplantation von gesundem Knochenmark führte bei männlichen MeCP2R168X-Tieren zu keiner Verlängerung der Überlebensspanne oder einer allgemeinen Abmilde-rung der Symptomatik, wie sie ebenfalls von Derecki und Kollegen publiziert wurde. Bei weiblichen Tieren führte die Transplantation gesunden Knochenmarks zu einer Verschlechterung der motorischen Fähigkeiten. Diese Ergebnisse sind im Einklang mit denen Ergebnissen der Arbeitsgruppen von An-drew Pieper, Antonio Bedalov und Jeffrey Neul, die in anderen Mausmodellen die Wir-kung der Knochenmarktransplantation untersuchten. Die Ergebnisse aller beteiligten Arbeitsgruppen legen daher nahe, dass eine Knochen-marktransplantation nach einer Ganzkörperbestrahlung keine geeignete Therapie für das Rett Syndroms darstellt.