Pathogenesis of epilepsy in a SCN8A human mutation mouse model

SCN8A 人类突变小鼠模型中癫痫的发病机制

基本信息

  • 批准号:
    10334438
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

De novo mutations of SCN8A, the gene that encodes for the sodium (Na) channel isoform Nav1.6, are known to cause early infantile epileptic encephalopathy 13 (EIEE13). To date, more than 150 SCN8A mutations have been identified. Patients experience a variety of seizure types and motor features that can lead to wheelchair dependence. Intellectual disability varies from mild to severe and becomes progressively worst with seizure onset. Sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP) occurs in approximately 10% of patients and increases significantly if seizures are not controlled. Unfortunately, a majority of patients have drug refractory epilepsy or a mixed response to anti-epileptic drugs (AEDs). Very little is known about the pathogenesis of SCN8A epileptic encephalopathy or treatment options for patients. In this proposal we will use a highly novel and innovative knock-in mouse model, developed by the Meisler lab, carrying the human SCN8A encephalopathy mutation p.Asn1768Asp (N1768D). The mutation was identified in a child who presented with refractory epilepsy at the age of 6 months, intellectual disability, ataxia and SUDEP at 15 years of age. The mouse model exhibits many of the pathological phenotypes seen in patients, including spontaneous seizures and sudden death. In homozygous mutant mice (D/D), seizures begin at 3 weeks of age and progress to death within 24 hours. Heterozygous mutant mice (D/+) have later seizure onset starting at 8 weeks of age and progression to death within one to two months. The availability of this mouse model provides a unique opportunity to fully investigate the pathogenesis of this devastating human epileptic encephalopathy and to also test new and selective therapies. In this proposal we will investigate when alterations in Na channel physiology and membrane excitability begin to appear in our model of epileptic encephalopathy, testing both excitatory and inhibitory neurons within brain regions known to be involved in seizure activity. In Aim 1 we will determine the pathogenesis of these alterations at specific time points before and after seizure onset using mutant mice. In Aim 2, we will silence Nav1.6 using virally delivered, dox-inducible, Nav1.6 shRNA, targeting either excitatory or inhibitory neurons and determine the effects on Na channel activity, neuronal excitability and seizure activity in mutant mice. We will determine if we can delay the onset of seizures by targeting at a time point before the onset of seizures and also if we can modulate seizure activity in mice with spontaneous seizures. In Aim 3, we will test whether our Nav1.6 subtype selective compound (MV1505) can reduce seizure activity in heterozygous (D/+) mice and delay SUDEP. We will also evaluate two clinically used anticonvulsants (phenytoin and lacosamide). These studies will significantly impact our current understanding of the physiological consequences of increased Nav1.6 activity in SCN8A epileptic encephalopathy. They will also provide important insight into the selective targeting of Nav1.6 for therapy.
SCN8A的从头突变(编码钠(Na)通道同工型NAV1.6的基因)为 已知会引起早期婴儿癫痫性脑病13(EIEE13)。迄今为止,超过150个SCN8A 已经确定了突变。患者会经历各种癫痫发作类型和运动功能,可以领导 到轮椅依赖。智力障碍从轻度到重度不等,逐渐变得最糟糕 发作发作。大约10%的患者发生癫痫突然出现癫痫病(SUDEP) 如果不控制癫痫发作,则会显着增加。不幸的是,大多数患者患有药物 难治性癫痫或对抗癫痫药(AEDS)的混合反应。 关于SCN8A癫痫性脑病或治疗选择的发病机理知之甚少 患者。在此提案中,我们将使用高度新颖而创新的型鼠标模型,该模型由 Meisler Lab,携带人类SCN8A脑病突变P.ASN1768ASP(N1768D)。突变 在一个在6个月大的孩子中出现了难治性癫痫的孩子,智力残疾, 共济失调和SUDEP在15岁。小鼠模型展示了许多在 患者,包括自发癫痫发作和猝死。在纯合突变小鼠(D/D)中,癫痫发作开始 在3周龄,并在24小时内进展到死亡。杂合突变小鼠(D/+)随后癫痫发作 发作从8周龄开始,并在一到两个月内进展到死亡。此的可用性 小鼠模型提供了一个独特的机会,可以充分研究这种毁灭性人的发病机理 癫痫性脑病,还可以测试新的和选择性的疗法。 在此提案中,我们将调查NA通道生理和膜的改变 兴奋性开始出现在我们的癫痫性脑病模型中,测试兴奋性和抑制性 已知参与癫痫活性的大脑区域内的神经元。在AIM 1中,我们将确定 使用突变小鼠发作前后的特定时间点这些改变的发病机理。在 AIM 2,我们将使用病毒传递的DOX诱导,NAV1.6 shRNA沉默NAV1.6,以一种兴奋性 或抑制性神经元,并确定对Na通道活性,神经元兴奋性和癫痫活性的影响 在突变小鼠中。我们将确定是否可以通过在一个时间点靶向癫痫发作来延迟癫痫发作 发作的发作以及我们是否可以调节自发癫痫发作的小鼠癫痫发作活性。在AIM 3中,我们 将测试我们的NAV1.6亚型选择性化合物(MV1505)是否可以减少杂合子中的癫痫发作活性 (D/+)小鼠并延迟SUDEP。我们还将评估两种临床使用的抗惊厥药(苯妥英钠和 lacosamide)。这些研究将极大地影响我们目前对生理学的理解 SCN8A癫痫性脑病中NAV1.6活性增加的后果。他们还将提供 对NAV1.6进行治疗的选择性靶向的重要洞察力。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
EpiPro, a Novel, Synthetic, Activity-Regulated Promoter That Targets Hyperactive Neurons in Epilepsy for Gene Therapy Applications.
  • DOI:
    10.3390/ijms241914467
  • 发表时间:
    2023-09-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Burke CT;Vitko I;Straub J;Nylund EO;Gawda A;Blair K;Sullivan KA;Ergun L;Ottolini M;Patel MK;Perez-Reyes E
  • 通讯作者:
    Perez-Reyes E
The novel sodium channel modulator GS-458967 (GS967) is an effective treatment in a mouse model of SCN8A encephalopathy.
  • DOI:
    10.1111/epi.14196
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Baker EM;Thompson CH;Hawkins NA;Wagnon JL;Wengert ER;Patel MK;George AL Jr;Meisler MH;Kearney JA
  • 通讯作者:
    Kearney JA
Somatostatin-Positive Interneurons Contribute to Seizures in SCN8A Epileptic Encephalopathy.
生长抑素阳性中间神经元导致 SCN8A 癫痫性脑病的癫痫发作。
Postictal Death Is Associated with Tonic Phase Apnea in a Mouse Model of Sudden Unexpected Death in Epilepsy.
  • DOI:
    10.1002/ana.26053
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Wenker IC;Teran FA;Wengert ER;Wagley PK;Panchal PS;Blizzard EA;Saraf P;Wagnon JL;Goodkin HP;Meisler MH;Richerson GB;Patel MK
  • 通讯作者:
    Patel MK
Adrenergic Mechanisms of Audiogenic Seizure-Induced Death in a Mouse Model of SCN8A Encephalopathy.
  • DOI:
    10.3389/fnins.2021.581048
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Wengert ER;Wenker IC;Wagner EL;Wagley PK;Gaykema RP;Shin JB;Patel MK
  • 通讯作者:
    Patel MK
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