Prof. Dr. med. Michael W. Sereda Arbeitsgruppe „Molekulare und Translationale Neurologie“ Abteilung Neurogenetik Max-Planck Institut für Experimentelle Medizin Göttingen
Abteilung Klinische Neurophysiologie Universitätsmedizin Göttingen (UMG)
Fachtagung HMSN, UKM, 25.08.2012 [email protected]
Erforschung der HMSN/CMT: Was ist zu erwarten?
Verfügbare Tiermodelle für die CMT (2012)
CMT1A PMP22 duplication Pmp22 transgenic rat (CMT rat) mouse Pmp22 cosmid tg (3 copies)
(most common) PMP22 transgenic mouse (C61, het) human PMP22 YAC tg (4 copies)
PMP22 transgenic mouse (C3) human PMP22 YAC tg (4 copies)
CMT1B MPZ point mutation Mpz hemizygous mouse Mpz NeoR insertion
(3rd most common) Mpz null Mpz neo insertion
Mpz I106L Mpz I106L transgene
Mpz S63C Mpz S63C transgene
Mpz S63del Mpz S63del transgene
CMT1D EGR2/KROX-20 point mutation Egr2 null Egr2 LacZ-Neo ins
Egr2 lo/lo Egr2 floxed neoR in intron 1
CMT1E PMP22 point mutations Trembler spontaneous Pmp22 point mutation (G150D)
Trembler-J spontaneous Pmp22 point mutation (L16P)
Trembler-Ncnp spontaneous Pmp22 exon IV deletion
Trembler-m1H mutagen Pmp22 point mutation (H12R)
Trembler-m2H mutagen Pmp22 point mutation (Y153X)
CMTX Cx32/GJB1 point mutation Cx32 null Cx32 exon II NeoR insertion
(2nd most common) Cx32 mutant Cx32 (R142W) transgene
CMT4B1 MTMR2 point mutation Mtmr2 null Mtmr2 exon IV floxed/CMV-Cre
Mtmr2 stop E276X
CMT4B2 MTMR13 point mutation Mtmr13 null Mtmr13 pGT0Ixf exon trap
CMT4F PRX point mutation Prx null Prx exon 6-7 NeoR insertion
DSS / CHN PMP22 duplication Pmp22 transgenic mouse (TgN248) mouse Pmp22 cosmid tg (16 copies)
PMP22 transgenic mouse (My41) human PMP22 YAC tg (unknown copy number)
PMP22 transgenic mouse (C22 het) human PMP22 YAC tg (7-8 copies)
MPZ point mutation Mpz transgenic (80.2, 80.4) mouse Mpz tg
HNPP PMP22 deletion Pmp22 hemizygous mouse Pmp22 exon II replaced by NeoR
Fledrich, Stassart, Sereda, BMB, 2012
Charcot-Marie-Tooth Erkrankung (CMT) Neurogenetikambulanz
• häufigste monogenetische Erkrankung in der Neurologie (1:2500, ca. 30.000 Pat. in D)
• fortschreitende Muskelschwäche
• Beginn in der jungen Adolezenz
• Nervenleitgeschwindigkeit verlangsamt
• Demyelinisierung, Zwiebelschalenformation
• interindividuelle Variabilität
• “CMT Neuropathy Score”
• Therapie: symptomatisch Neurogenetik Ambulanz: www.neurologie.uni-goettingen.de/index.php/neurogenetik.html
CMT1A: > 60% aller CMT Patienten
Charcot-Marie-Tooth Erkrankung (CMT) Hereditäre Motorisch Sensorische Neuropathie (HMSN)
CMT1A-duplizierte Region umfasst 1,6 Mbp
Maus Pmp22 Gen (Cosmid)
Pronucleus Injektion zur Generierung transgener Tiere
.
FPL5
FVG
11VA
W40
9
FPL2
4PM
P-22
FPL1
9VA
W41
2EW
401
FPL1
4
FPL1
03FP
L5FV
G11
VAW
409
FPL2
4PM
P-22
FPL1
9VA
W41
2EW
401
FPL1
4
FPL1
03
CM
T1A
-REP
EAT
FPL1
8
100 kb
FPL1
0
FPL1
1
TELCEN
The CMT1A-duplicated region spans 1.5x106 bp
Chromosome 17(17p11.2-p12)
(Lupski, 1992)
Pmp22-transgene Ratten: ein genetisches Modell der CMT-1A
Stangentest
Wildtyp
PMP22-transgen
CMT Ratte
Wildtyp
Pmp22-transgene Ratten: ein genetisches Modell der CMT-1A
Histologie
Elektrophysiologie Überexpression von Pmp22 mRNA
Sereda et al., Neuron, 1996
Myelinproteine werden durch Progesteron co-reguliert
PMP22 Gen-Duplikation
Erhöhte RNA Transkription
PMP22 Überexpression
Demyelinisierung / SZ Dysfunktion
Axonaler Verlust
Muskelatrophie / sens. Verlust
Klinik
CMT Pathophysiologie Progesteron- antagonist
Meyer zu Hörste et al., JMolNeu 2006
KROX 20
PMP22
ONAPRISTON
PMP22 AXON
MYELIN
PROGESTERON REZEPTOR
Schwannzellnucleus
In einer proof of principle Studie an CMT-Ratten bewirkte die therapeutische Verabreichung von Onapriston...
...eine Reduktion der Pmp22 mRNA Expression
gut
schlecht
-15% Pmp22 mRNA (Onapriston)
+20% Pmp22 mRNA (Progesteron)
Rel
ativ
e Pm
p22
mR
NA
expr
essi
on (M
W +
/- SF
)
Progesteron Placebo Onapriston (n=16) (n=16) (n=15)
In einer proof of principle Studie an CMT-Ratten bewirkte die therapeutische Verabreichung von Onapriston...
... eine Verbesserung des klinischen Phänotyps:
gut
schlecht Progesteron Placebo Onapriston (n=31) (n=35) (n=18)
Hal
teze
it (s
) (M
W +
/- SF
)
In einer proof of principle Studie an CMT-Ratten bewirkte die therapeutische Verabreichung von Onapriston...
Sereda et al., Nat. Med., 2003
gut
schlecht
...einen Axonerhalt von +30%
Progesteron Placebo Onapriston (n=4) (n=6) (n=5)
Axo
nanz
ahl (
MW
+/-
SF)
Griffstärke-Analyse Therapeutischer Langzeiteffekt von Progesteronantagonisten
PLA ONA PLA ONA
CMT RATTE WT CMT RATTE WT
Alter: 24 Wochen Alter: 26 Wochen
Grif
fstä
rke
Hin
terb
eine
(g) (
MW
+/-
SF)
Hautbiopsien von CMT Ratten zeigen eine ähnliche Pathologie wie Ischiasnerven
Hypomyelinated axon from skin (CMT rat)
Meyer zu Hörste et al., Ann Neur, 2007
Pmp22 mRNA Expression in Hautbiopsien als prognostischer Marker für die Erkrankungsschwere
Meyer zu Hörste et al., Ann Neur, 2007
Erkrankungsmarkervalidierung via qRTPCR in der Haut von CMT Ratten
Fledrich et al., Brain 2012
Tuuli Schnizer Manoj Keezhaymannil
Erster Schritt zu CMT1A Patienten: Validierungsstudie „Molecular Diagnostics“ Göttingen/München
Koordination Klinische Untersuchung
UMG Göttingen (Sereda)
Klinische Untersuchung LMU München (Rautenstrauss/
Schlotter-‐Weigel/Walter)
Statistik HaaPACS GmbH Schriesheim (Haag/Koch)
Molekularbiologie Bioinformatik MPI Göttingen
(Fledrich/Wichert/ Rossner)
Biopsien
Patientendaten
Marker-‐ analyse
Biopsien
www.neurologie.uni-goettingen.de/index.php/cmt1a-studie.html www.baur-institut.de/aktuelles/klinische_studien/cmt1a/
Erste Translation zu CMT Patienten: Identifizierung von prognostischen und diagnostischen Markern
CMT Ratten (Hautgewebe im Alter von 9 Wochen)
CMT1A Patienten (n=46 aus München und Göttingen)
AFM Funding 2011-2012: Pan-Europe Consortium „Validation of Markers in CMT“
Jose Berciano, Santander, Spain Angelo Schenone,
Genua, Italy
Pawel Seemann, Prague, Czech Republic
Rita Horvath, Newcastle, UK
MPI/UMG Göttingen
Peter De Jonghe, Antwerp, Belgium
Odile Dubourg, Paris, France
Beate Schlotter- Weigel, Munich
Davide Pareyson, Milan, Italy
Sekundäre klinische Parameter in der Patientenuntersuchung
M. Mannil Translationale Neurologie
Abteilung Neurogenetik Max-Planck Institut für Experimentelle Medizin
Göttingen
• Seit 2009 • 7 Zentren: Deutschland (Göttingen &
München), Italien, Spanien, Tschechische Repubik, England, Belgien, Frankreich
• 479 CMT1A Patienten mit genetischem Nachweis
• 28 CMT1A Patienten wurden nach 3 J. nachuntersucht
• www.neurologie.uni-goettingen.de/cmt1astudie
Einschlusskriterien • Einverständnis zur Studienteilnahme • Genetischer Nachweis über Typ 1A • Klinische Manifestation der CMT1A Auschlusskriterien • Andere neurologische Erkrankungen • Alter <18 J. oder > 70 J. • Internistische oder psychiatr. Vorerkrankungen • Aphasie • Teilnahme an anderen klinischen Studien
• Klinische neurologische Untersuchung • Elektrophysiologie • 10m Gehtest • Blutentnahme • 3mm Hautbiopsie • 9-peg-hole Test • Dynamometrie
• Charcot-Marie-Tooth Neuropathy Score – „CMTNS“ (Murphy et al., 2011)
• Numerischer Score: 0-36 Punkte • Wert korreliert mit Erkrankungsschwere • Verschlechterung: 0,2 – 0,68 Punkte/ Jahr
Solari et al., 2008
• Anhand klinischer Parameter übliche Scoring Systeme (bsp. CMTNS) zu ergänzen
• Neurologen Untersuchungen an die Hand zu geben, um die Schwere der Erkrankung besser einschätzen zu können
• CMT1A-spezifische Untersuchungen • Bessere Objektivierung der klinischen
Veränderungen im Laufe der Zeit, um Erfolge einer Therapie zu erkennen
CMT NET: das erste Patientenregister für HMSN Patienten In Deutschland
Ab Ende 2012: www.cmt-net.net
Tiermodell der CMT1A
Pathomechanismen
Therapeutische Ansätze
Prognostische-/ Diagnostische Marker
Erweiterung auf andere Neuropathien
Axon-Glia-Interaktion
Experimentelle Therapien
CMT1A Patienten, Register
CMT, Diabetische Neuropathie
Zusammenfassung
Sereda et al., Neuron 1996 Niemann et al., J. Neurosci, 2000 Sereda et al., Nat. Med. 2003 Meyer zu Hörste et al., Ann. Neurol. 2007 Wessig et al., J. Exp. Neurol. 2008 Brinkmann et al., Neuron, 2008 Meyer zu Hörste et al., NBD, 2011 Gess et al., J Neurosci, 2011 Fledrich et al., Brain, 2012 Fledrich et al., BMB, 2012
Humangenetik
Friedrich Baur Institut/LMU München Dr. Beate Schlotter-Weigel Prof. Dr. Maggie Walter Prof. Dr. Bernd Rautenstrauss
Universität Münster Prof. Dr. Peter Young
Universität Würzburg Prof. Dr. Claudia Sommer
Dr. Carsten Schröter (Bad Soden) Prof. Klaus Ferbert (Kassel) Rita Horvath (Newcastle, UK Angelo Schenone (Genua, IT) Peter de Jonghe (Antwerpen, B) Jose Berciano (Santande, Sr) Pavel Seeman (Prag, CZ)
D. Pareyson (Mailand, Italien) M. Shy (Detroit, USA)
Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin, „Molekulare und Translationale Neurologie“ Dipl. biol. Robert Fledrich cand. med. Manoj Keezhaymanmil cand. med. Elisabeth Futterlieb Dr. med. Dirk Czesnik Heidi Granat, M. Sc. Bernhard Weiss, Arzt Dipl. biol. Theresa Kungl cand. med Tobias Nientiedt stud. biol. Axel Klinik, Ruth Stassart, Ärztin stud. biol. Kristina Probst, Alina Klett, B.Sc. (Tuuli Schnizer, Ärztin, Amalia Trousson, PhD; Dr. med. Gerd Meyer zu Hörste; Dr. med. Thomas Prukop; Bastian Brinkmann, Arzt; Dirk Epplen, Arzt; Dr. med. Galin Michailov,)
Prof. Klaus-Armin Nave, PhD
Universitätsmedizin Göttingen, Abt. für klinische Neurophysiologie Prof. Dr. med. Walter Paulus
Danke!!
BMBF, DFG, AFM, ENMC"Del Marmol Foundation, "NIH, von Humbolt Stiftung"
Bayer Schering AG!