Charakterisierung und Validierung von ENU-Mausvarianten mit beeinträchtigter Fähigkeit zur Objekterkennung

In der Biomedizin haben Tiermodelle eine unentbehrliche Bedeutung
erreicht. In den letzten Jahren wurde eine Methode zur Generierung
von Tiermodellen eingeführt, welche auf willkürlichen genetischen
Manipulationen mittels der mutagenen Substanz ENU basiert. Hierbei
wurden relevante Mausvarianten ausschließlich aufgrund ihres
Phänotyps selektiert und zur Gründung einer neuen Mauslinie
verpaart. Da es sich hierbei um einen hypothesenfreien Ansatz
handelt, wurde für die Verhaltensphänotypisierung ein komplexer
Versuchsaufbau gewählt, welcher es erlaubte, eine Vielzahl von
Verhaltensdimensionen in einem Test zu untersuchen. Aufgrund der
schnellen und zuverlässigen Untersuchungsmöglichkeiten schien das
mHB besonders gut geeignet als Hochdurchsatzverfahren im Rahmen des
ENU-Projektes. Mit dieser Methode wurde eine dominante Mausvariante
identifiziert, welche sich durch eine beeinträchtigte
Objekterkennung von wt Tieren unterschied. Basierend auf diesem
F1-Tier wurde die RO-Linie gegründet. Im Laufe der vorliegenden
Arbeit wurde die RO-Linie über sieben Generationen gezüchtet und im
mHB verhaltenscharakterisiert, um vor allem die Penetranz und
Stabilität des Phänotyps über mehrere Generationen zu untersuchen.
Dabei wurde gezeigt, dass RO-Mäuse einen sehr selektiven
Verhaltensphänotyp darstellten, der sich ausschließlich in der
Objekterkennung von wt-Tieren differenzieren ließ. Die Penetranz
des Phänotyps lag mit 46% in einem idealen Bereich für einen
dominanten Vererbungsgang. Zur weiteren Analyse des
Verhaltensphänotyps von RO-Mäusen wurden diese in zwei selektiven
Verhaltenstests, dem Objekterkennungstest und einem räumlichen
Lerntest, untersucht. Während sich der Verhaltensphänotyp in dem
selektiven Objekterkennungstest bestätigte, wurde in dem komplexen
räumlichen Lerntest kein Unterschied zwischen RO--und wt-Mäusen
beobachtet. Folglich konnte gezeigt werden, dass sich die beiden
Linien in hippokampusabhängigen Aufgabestellungen nicht voneinander
unterschieden. Durch immunhistologische als auch
elektrophysiologische Untersuchungen sind Hirnareale im kortikalen
Temporallappen definiert, welche zur Wahrnehmung und zur
Verarbeitung der Informationen während eines Objekterkennungstests
aktiviert werden. Auf dieser Kenntnis basierend wurde die c-Fos
Expression nach einem Objekterkennungstest von RO-Tieren und
wt-Mäusen untersucht. Die Resultate zeigten, dass bei RO-Tieren
eine erhöhte sensorische Aktivität ausgelöst wurde, jedoch war in
der Hirnregion zur Verarbeitung und Speicherung dieser
Informationen weniger neuronale Aktivität zu erkennen. Folglich
könnte die beeinträchtigte Fähigkeit zur Objekterkennung auf einen
Unterschied der Tiere bei der Verarbeitung von Gedächtnisinhalten
zurückzuführen sein. Zur Untersuchung der klinischen Relevanz der
RO-Mäuse als Tiermodell wurde eine pharmakologische Validierung mit
dem Acetylcholinesterasehemmer Metrifonate in einem selektiven
Objekterkennungstest durchgeführt. Dabei wurde durch die Behandlung
mit Metrifonate eine signifikante Verbesserung der
Objektdiskriminierung bei RO-Tieren erreicht. Somit ist die
RO-Linie als valides klinisches Tiermodell einzustufen. Als erster
Versuch zur Ermittelung des manipulierten Gens sollte mittels einer
Kopplungsanalyse die chromosomale Region der Mutation im Genom
ausfindig gemacht werden. Dafür wurden Mikrosatellitenmarker über
das komplette Genom verteilt und nach einer gekoppelten Vererbung
mit dem Phänotyp in Form eines rekombinanten Locus abgesucht.
Soweit wurde noch keine signifikante Kopplung zwischen dem Phänotyp
und einem der genetischen Marker gefunden. Dies könnte darauf
hindeuten, dass die Abstände zwischen den Mikrosatelliten zu groß
gewählt waren. Eine zweite Erklärung wäre, dass der
Verhaltensphänotyp nicht auf einer genetischen Grundlage basierte.