Gentherapie in der Temporallappenepilepsie: Virale Überexpression von Neuropeptide

Ein derzeit ungelöstes Problem der Medizin ist die hohe Anzahl pharmakoresistenter Patienten mit fokalen Epilepsien. Einigen Patienten kann durch die Entfernung des epileptischen Fokus geholfen werden. Es bleibt aber eine große Gruppe von Patienten, die derzeit nicht ausreichend behandelt werden können. Wir und andere haben in den letzten Jahren die Bedeutung von spezifischer Neuropeptide in der Anfallskontrolle gezeigt. Nun wollen wir das Potential einer langfristigen Stimulation der entsprechenden Rezeptoren als neue Behandlung für pharmakoresistente Patienten mit fokalen Epilepsie untersuchen. Da eine Langzeitbehandlung von Epilepsien notwendig ist, wollen wir durch fokale Anwendung von Adeno-assozierten Virus (AAV) basierten Vektoren in einem Tiermodell der TLE untersuchen ob epileptische Anfälle und das Fortschreiten der Epilepsie unterdrückt werden. Wir nehmen wir an, dass die Überexpression von der Neuropeptide durch AAV Vektoren zu einer reduzierten Anfallshäufigkeit, zu verringerten neuronalen Verlusten und zu einer besseren Erhaltung von Hirnfunktionen führt. Wir werden die Effekte der AAV Vektoren auf die Häufigkeit und Dauer von anfallsabhängigen EEG Abnormalitäten wie "sharp-waves", "bursts" und "paroxysmal discharges" nach Injektion von Kainsäure in den dorsalen Hippocampus von Mäusen mittels in-vivo EEG untersuchen. Histochemische Analysen morphologischer und pathologische Veränderungen in Hirnarealen, die in der TLE besonders betroffen sind werden mit Daten aus Verhaltensexperimenten kombiniert. Diese Verhaltensexperimente sollen vor allem solche Hirnfunktionen untersuchen, die sowohl in TLE Patienten als auch im Tiermodell verändert sind. Dabei handelt es sich vorrangig um räumliches Lernen, aber auch um Emotionskontrolle. Ein zentraler Aspekt unserer Untersuchungen wird die Langzeitstabilität positiver Effekte sein, da TLE derzeit nicht geheilt werden kann und Patienten lebenslang behandelt werden müssen. Das Langzeit Ziel unserer Studie ist die Entwicklung dieses präklinischen Modells in eine Gentherapie für Patienten, die an pharmakoresistenten Formen fokaler Epilepsien leiden.

Die Temporallappenepilepsie gilt als eine der schwersten und häufigsten Formen fokaler Epilepsien. Viele Patienten entwickeln im Laufe der Erkrankung kognitive Defizite und stumpfen emotional ab. Die hohe Rate an Resistenzen gegen antiepileptische Substanzen (im Durchschnitt 30 % in einzelnen Formen bis zu 80 %) und die schweren Nebenwirkungen der pharmakologischen Behandlung stellen eine bisher ungelöste Herausforderung dar. Alternativen wie die chirurgische Entfernung des epileptogenen Fokus oder tiefe Hirnstimulation können nur bei wenigen Patienten zum Einsatz kommen und können auch keinen Erfolg garantieren. Bei der dringenden Suche nach neuen Therapiekonzepten sind Neuropeptide und deren Rezeptoren interessante Kandidaten, deren Potential noch bei weitem nicht ausgeschöpft ist. Unser neuer Ansatz basiert auf einer Adeno-Associated Virus (AAV) Vektoren mediierten Gentherapie um Neuronen im epileptogenen Fokus mit Präprodynorphin zu transfizieren. Das Ziel war es den reduzierten Bestand an Dynorphinen in Neuronen wieder aufzufüllen um eine Freisetzung bei Bedarf zu ermöglichen. Im Rahmen dieses Projektes ist es uns gelungen den Beweis zu erbringen, dass die AAV-mediierte Expression von Präprodynorphin im voll etablierten epileptogenen Fokus zu einer vollständigen Unterdrückung von Anfällen führt, die über Monate anhält. Darüber hinaus wurde der Verlust räumlichen Lernens und Merkens, der mit Fortschreiten der Epilepsie einhergeht, verhindert. Verlorene Fähigkeiten in diesem Bereich konnten in der chronischen Epilepsie sogar wieder hergestellt. Die neuronale Expression blieb auf den Fokus beschränkt und die Freisetzung war klar von hochfrequenter Stimulation abhängig, so wie sie am Beginn von Anfällen auftritt. Die lokale Anwendung der AAV Vektoren führte weder zu Entzündungsreaktionen noch zu Veränderungen im Verhalten, Befunde die für eine sichere Anwendung sprechen. Die vorklinischen Daten, die in diesem Projekt gesammelt wurden sind sehr vielversprechend, müssen aber noch in anderen Modellen verifiziert werden. Das Endziel wird aber die Entwicklung einer Gentherapie für Menschen mit Temporallappenepilepsie sein. Das neue Format einer Therapie bei Bedarf zeichnet sich durch eine Freisetzung von Dynorphinen nur zu Anfallsbeginn aus, wodurch Gewöhnungseffekte und unerwünschte Nebenwirkungen minimiert werden. Dies ermöglicht die langfristige Unterdrückung von Anfällen und deren verheerenden Folgen.