Funktionelle epigenomische Analyse von genetischen generalisierten Epilepsien

• Antragsteller: Professor Dr. Albert Becker; Dr. Thomas Sander
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 377782854

Genetische generalisierte Epilepsien (GGEs) repräsentieren die häufigste Form der genetisch determinierten Epilepsien. Aufgrund ihrer vorwiegend polygenen Disposition und ausgeprägten genetischen Heterogenität sind die verantwortlichen genetischen Faktoren bisher noch weitgehend unbekannt. Heritabilitätsstudien weisen darauf hin, dass häufige Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) ca. 35% der genetischen Prädisposition erklären. Genom-weite Assoziationsstudien (GWAS) haben bisher nur wenige genetische Risikofaktoren in meist nicht kodierenden Regionen des Genoms lokalisiert. Für diese Risiko-SNPs wird ein cis-regulatorischer Einfluss auf die Expression von umliegenden Genen vermutet. Das Ziel dieses Projekts ist die Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von regulatorischen SNPs (rSNPs) als genetische Risiko-Faktoren für GGE mittels epigenomischer Profile von potentiellen rSNPs im Bereich von GWAS Loci für GGE und für Epilepsie-Kandidatengene. Potentielle rSNPs werden in silico durch epigenomische Filter ermittelt, die eine positionelle Kolokalisation mit genomischen Bindungsstellen von Transkriptionsfaktoren, microRNA und lncRNA im Bereich von Hirn-spezifischen regulatorischen Elementen erfassen und somit einen Einfluss auf die Expression eines nahegelegenen Gens implizieren. Die funktionelle Validierung der aussichtsreichsten rSNPs überprüft deren cis-regulatorischen, quantitativen Effekt auf die Gen-Expression (eQTLs) und den CpG Methylierungsstatus (meQTLs) in humanen Hippocampus Biopsien, und durch in vitro Gen-Expressionsanalysen in Primärneuronen mittels Luziferase Reporter Assays. Anschliessend werden die Effekte der rSNP Varianten auf die Promoteraktivität in vivo exploriert. Diese Untersuchung erfolgt mittels in vivo molekularem Imaging in durch intraventrikuläre IUE generierten transgenen Reportermäusen. Zur Etablierung der funktionellen Validierungen wurden potentielle rSNPs von zwei bekannten Epilepsie-Genen (CaV3.2/CACNA1H, PIGP) ausgewählt. Zusammengefasst erwarten wir, dass das epigenomische Profil von GGE-assoziierten rSNPs Einblicke in die zeitlichen und regionalen Prozesse der Epileptogenese eröffnen. Prädiktive Modelle der wichtigsten Pathomechanismen der Epileptogenese und die Abgrenzung von individuellen epigenomischen Risikoprofilen für GGE sind von Bedeutung für die Präzisionsmedizin.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2715: Epileptogenese von genetischen Epilepsien