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 sereda@em.mpg.de

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"

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