december 2010 - Nederlandse Liga tegen Epilepsie

Wetenschappelijk onderzoek
Door: Jan Gorter (j.a.gorter@uva.nl), Centrum voor Neurowetenschappen, Swammerdam Instituut voor Levenswetenschappen,
Universiteit van Amsterdam en Stichting Epilepsie Instellingen Nederland, Heemstede.
Microarray-studies bij epileptische
ratten indiceren nieuwe therapeutische
strategieën
Een microarray is een relatief nieuwe methode om tegelijkertijd de expressie van duizenden genen in een stukje weefsel
te bepalen. Door deze techniek toe te passen op een diermodel werd gevonden dat met name ontstekingsgerelateerde
genen veranderen tijdens epileptogenese. Dit resultaat kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe behandelmethoden.
Vóór het bestaan van microarrays, waren moleculaire
studies in epilepsieonderzoek vooral gericht op expressiepatronen
van individuele genen na een epileptische
aanval. Tegenwoordig kunnen we met behulp van de
DNA-microarray-techniek expressie niveaus van tienduizenden
genen tegelijk bestuderen. Een microarray is een
verzameling van microscopisch kleine DNA-spots op
een silicon- (of glas-) plaatje, waarbij elke spot een gen
vertegenwoordigt. Door het materiaal, dat verkregen is
uit epileptisch en controle weefsel, te hybridiseren met
het complementaire stukje DNA kan de verandering van
expressie van genen bestudeerd worden. De microarraytechniek
heeft belangrijke inzichten gegeven in de dynamiek
van veranderingen van expressie van genen bij
diverse neurologische aandoeningen, inclusief epilepsie.
Dit heeft ook een sterke impuls gegeven aan het onderzoek
en testen van nieuwe stoffen die mogelijk epilepsie
kunnen helpen bestrijden.
Epileptogenese
Om inzicht te krijgen in hoe epilepsie zich na een eerste
insult ontwikkelt, is het belangrijk om de veranderingen
in genexpressie te volgen in de tijd. Dit aspect is van essentieel
belang om de dynamiek van de epileptogenese
te begrijpen en zo een beter inzicht te krijgen in het therapeutisch
potentieel van specifieke targets. Het proces
van epileptogenese kan in patiënten niet systematisch
op moleculair niveau onderzocht worden, maar kan
wel heel goed bestudeerd worden in diermodellen. In
deze modellen treedt de epilepsie in de meeste dieren
(meestal ratten) op binnen een paar weken na een
status epilepticus (SE), die kan worden opgeroepen
door farmacologische of elektrische prikkeling van een
specifiek hersengebied (bijvoorbeeld hippocampus of
amydala). Deze zogenaamde post-SE-modellen worden
vaak gebruikt om de ontwikkeling van temporaalkwab-
epilepsie te bestuderen. Dit is de meest voorkomende
vorm van epilepsie bij volwassen patiënten. In de mens
ontwikkelt deze vorm van epilepsie zich vaak na een
eerste zwaar insult (SE of langdurige aanvallen), gevolgd
door een jarenlange latente periode waarna epilepsie
optreedt die vaak onbehandelbaar is. In het diermodel
waarin we de epilepsie opwekken, kunnen wij drie cruciale
fasen van epileptogenese onderscheiden: de acute
fase waarin de dieren aanvallen krijgen ten gevolge van
de status, de latente periode die wordt gekenmerkt door
de afwezigheid van spontane aanvallen en de chronische
fase waarin de dieren spontane aanvallen krijgen en de
epilepsie zich volledig ontwikkelt.
Genexpressie in het diermodel
Met behulp van microarrays, hebben wij de genexpressie
op drie specifieke stadia na elektrisch-geïnduceerde SE
bestudeerd in de hippocampus (CA3-subgebied), de entorinale
cortex (EC) en het cerebellum (CB) (Gorter et al.,
2006, 2007). Het CA3 en de EC zijn hersengebieden uit
de temporaalkwab en worden verondersteld te behoren
tot de epileptogene gebieden, terwijl het cerebellum er
niet bij betrokken is. De tijdspunten die bestudeerd werden
zijn: een dag na de SE (acute fase), een week na SE
(latente periode) en drie tot vijf maanden na de SE (ratten
vertonen dan dagelijks aanvallen). Uit de verdeling van
geactiveerde en onderdrukte genen in CA3 op de drie
verschillende tijdspunten, blijkt dat het aantal veranderde
genen zeer hoog is in de acute fase (meer dan duizend
genen) en dat dit in de tijd afneemt tot enkele honderden
genen. Een soortgelijke verandering wordt gevonden in
de EC. Na uitgebreide data-analyse kunnen de genen met
een veranderde expressie worden gegroepeerd volgens
hun zogenaamde Gene Ontology (GO; ontologie waarin
de eigenschappen van genproducten beschreven is). Op
deze manier kunnen dynamische veranderingen tijdens
12 Periodiek voor professionals 08 | nr 4 | 2010 Wetenschappelijk onderzoek