Muizen met epilepsie

De muis op het filmpje loopt rustig in zijn kooi en ineens springt hij op vier poten tegelijk omhoog. De muis in de kooi ernaast ligt te slapen en lijkt plots vreemd te rillen en even later weer. Het zijn ongecontroleerde bewegingen, die lijken op epileptische aanvallen. De muizen hebben een mutatie in het eiwit MUNC18, waardoor de signaaloverdracht tussen de zenuwcellen in hun hersenen ontspoort. Het zijn proefdiermodellen voor het Ohtahara-syndroom, een vorm van epilepsie die gepaard gaat met zware mentale retardatie. Als je meer wilt weten over hoe de signaaloverdracht in de hersenen verstoord raakt door de mutatie in MUNC18, lees dan Epilepsie door weeffout in eiwit.

Nonsens-gen

Voor de ontwikkeling van een geneesmiddel voor deze vorm van epilepsie is een model nodig waarin je het defect kan bestuderen, om in een latere fase zo’n medicijn op te testen. Matthijs Verhage ontwikkelde in de VS bij Thomas Südhof – die in 2013 de Nobelprijs kreeg voor zijn onderzoek naar de signaaloverdracht in hersenen – dit model voor het Ohtahara-syndroom. Een muis met epilepsie.

“Zo’n muismodel maak je met stamcellen die je uit een heel vroeg embryo haalt”, vertelt Toonen. “Die stamcellen hebben zich dan nog niet vaak gedeeld en kunnen nog uitgroeien tot het hele dier. Met DNA-technologie wordt het MUNC18-gen kapotgemaakt of vervangen door een nonsens-gen.” Met die techniek maak je een klein stukje van een gen na en je plakt er een ander stukje tussen dat de plaats inneemt van het oorspronkelijk stukje DNA. Als de cellen delen, wordt dat nonsensgedeelte mee gekopieerd.

“Dat doen we op één chromosoom, een van de twee delen van het gen – je hebt er van allebei je ouders een. Je krijgt dan embryonale stamcellen met één functionele en één niet-functionele kopie van het MUNC18-gen. Die gemuteerde embryonale stamcellen plaatsen we terug in zo’n vroeg embryo. Ze delen dan verder mee als dat uitgroeit tot een muis.”

Zwart-wit-mozaïek

Een deel van de stamcellen is dus gemanipuleerd, maar niet alles. Om ze verderop in het wordingsproces van de muis te kunnen lokaliseren, nemen de onderzoekers de stamcellen die ze manipuleren van witte muizen en injecteren ze de gemuteerde cellen in een vroeg embryo van een zwarte muis. Van de jongen die daaruit worden geboren, hebben de meeste een zwarte vacht, maar er zijn er ook die voor een deel uit zwarte en voor een deel uit witte cellen bestaan: een mozaïekmuis.

“Van deze muis zullen sommige van de ei- en zaadcellen ook de mutatie hebben en sommige niet”, legt Toonen uit. “Als je deze muis gaat kruisen en uit een van de zaadcellen met de mutatie wordt een jong geboren, dan is dat volledig wit. Dat krijgt de witte vacht mee van zijn vader. Dat jong heeft de mutatie in alle cellen op één chromosoom, afkomstig van de vader. Het van de moeder afkomstige chromosoom is normaal. De vachtkleur moet van de embryonale stamcel met de mutatie komen en die gebruik je dan als verklikker.” Dit is het muismodel voor het Ohtahara-syndroom.