KCNQ2関連てんかん脳症のノックインマウスモデルでは、自発的な全身性発作と認知機能障害が認められた

A knock-in mouse model for KCNQ2-related epileptic encephalopathy displays spontaneous generalized seizures and cognitive impairment.

• Mathieu Milh
• Pierre Roubertoux
• Najoua Biba
• Julie Chavany
• Adeline Spiga Ghata
• Camille Fulachier
• Stephan Christopher Collins
• Christel Wagner
• Jean-Christophe Roux
• Binnaz Yalcin
• Marie-Solenne Félix
• Florence Molinari
• Pierre-Pascal Lenck-Santini
• Laurent Villard

抄録

目的:

抑制破裂を伴う早期発症てんかん脳症は、ヒトのてんかん患者における最も重篤な表現型の一つである。症例のかなりの割合が遺伝的なものであり，最も頻度の高い遺伝子変異は，電圧依存性カリウムチャネルサブユニットであるKv7.2をコードするKCNQ2であり，いわゆるKCNQ2関連てんかん脳症（KCNQ2-REE）を引き起こしている．KCNQ2-REEの病態生理を詳細に研究し、関連する前臨床モデルを提供するために、我々は再発性p.（Thr274Met）変異体を有するノックインマウスモデルを作成し、記載した。

OBJECTIVE: Early onset epileptic encephalopathy with suppression-burst is one of the most severe epilepsy phenotypes in human patients. A significant proportion of cases have a genetic origin, and the most frequently mutated gene is KCNQ2, encoding Kv7.2, a voltage-dependent potassium channel subunit, leading to so-called KCNQ2-related epileptic encephalopathy (KCNQ2-REE). To study the pathophysiology of KCNQ2-REE in detail and to provide a relevant preclinical model, we generated and described a knock-in mouse model carrying the recurrent p.(Thr274Met) variant.

方法:

我々は、胚性幹細胞に相同組換えによりp.（Thr274Met）変異体を導入し、C57Bl/6N胚盤胞に注入し、仮妊娠マウスに移植した。その後、マウスを129Sv Cre-deleterで繁殖させ、p.(Thr274Met)を持つヘテロ接合体マウスを生成し、動物は129Sv遺伝的背景で維持された。この新しいモデルの開発を研究し、in vivoでの脳波（EEG）記録、異なる時点での神経解剖学的研究、および複数の行動試験を行った。

METHODS: We introduced the p.(Thr274Met) variant by homologous recombination in embryonic stem cells, injected into C57Bl/6N blastocysts and implanted in pseudopregnant mice. Mice were then bred with 129Sv Cre-deleter to generate heterozygous mice carrying the p.(Thr274Met), and animals were maintained on the 129Sv genetic background. We studied the development of this new model and performed in vivo electroencephalographic (EEG) recordings, neuroanatomical studies at different time points, and multiple behavioral tests.

結果:

Kcnq2マウスは生存可能であり、生後20日目（P20）からP30までの間に最初に観察された全身性の自然発作を示す。生体内脳波記録では、マクロ的に観察される発作性発作がてんかん発作であることが示されている。Kcnq2マウスの脳にはヒトと同様の大きな構造的欠陥は見られず、体重は正常であった。Kcnq2マウスは寿命が短く、生後3ヶ月までに25％の動物で予期せぬ死亡がピークを迎える。てんかん発作は一般的に、動物が高齢になっても観察されなかった。行動学的特徴付けの結果、成体では空間学習と記憶に重要な欠損が見られたが、神経感覚の発達初期には重大な異常は見られなかった。

RESULTS: The Kcnq2 mice are viable and display generalized spontaneous seizures first observed between postnatal day 20 (P20) and P30. In vivo EEG recordings show that the paroxysmal events observed macroscopically are epileptic seizures. The brain of the Kcnq2 animals does not display major structural defects, similar to humans, and their body weight is normal. Kcnq2 mice have a reduced life span, with a peak of unexpected death occurring for 25% of the animals by 3 months of age. Epileptic seizures were generally not observed when animals grew older. Behavioral characterization reveals important deficits in spatial learning and memory in adults but no gross abnormality during early neurosensory development.

意義:

以上の結果から、我々はKCNQ2関連てんかん脳症の病態生理を研究し、この壊滅的で現在難治性の疾患の前臨床研究を行うための関連モデルを作成したことを示している。

SIGNIFICANCE: Taken together, our results indicate that we have generated a relevant model to study the pathophysiology of KCNQ2-related epileptic encephalopathy and perform preclinical research for that devastating and currently intractable disease.

© 2020 The Authors. Epilepsia published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of International League Against Epilepsy.