The Libechov Minipig as a transgenic animal model for preclinical research in Huntington’s Disease

Die Huntington’sche Krankheit (HK) ist eine dominant vererbte, neurodegenerative Erkrankung des Menschen. Sie ist gekennzeichnet durch Verhaltensauffälligkeiten sowie progressive kognitive und motorische Defizite. Kernsymptome sind choreatische Bewegungen, Demenz und Depressionen. Die HK tritt bei mindestens 36 aufeinanderfolgenden Wiederholungen des Basentripletts Cytosin-Adenin-Guanin (CAG) auf dem Chromosom 4 auf und ist somit eine Trinukleotiderkrankung. Die erhöhte Anzahl an CAG-Wiederholungen führt zu einem fehlerhaften Protein, dem mutierten Huntingtin. Dieses verursacht Zelltod, insbesondere der Neuronen in der Großhirnrinde, dem Nucleus caudatus und dem Putamen. Eine Vielzahl an transgenen Tiermodellen und Knock-In-Tieren wurde bereits etabliert, um die HK zu erforschen. Die bisherigen präklinischen Studien wurden hauptsächlich an Nagetieren und Invertebraten durchgeführt (z.B. Mäuse, Ratten, Drosophila und Caenorhabditis elegans). Leider konnten die Ergebnisse nicht erfolgreich in die Klinik übertragen werden. Im Fokus steht nun die Entwicklung von dem Menschen ähnlichen Großtiermodellen, um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Translation zu erhöhen. Ziel dieser Arbeit war die Etablierung des transgenen Libechov Minipigs als Großtiermodell für die HK. Die Homologie zwischen Mensch und Minipig, besonders in Hinblick auf das Gehirn, war ausschlaggebend für die Wahl des Tiermodells. Das Minipig wird in dieser Arbeit kritisch auf die Eignung für dieses Vorhaben diskutiert mit Hauptaugenmerk auf Zucht, Haltung, Handling, Homologie zum Menschen und ethischer Vertretbarkeit. Neben der Beurteilung des Libechov Minipigs als Tiermodell für die HK wurde eine neue, auf Großtiere zugeschnittene Testbatterie zur Phänotypisierung entwickelt. Diese basiert auf Grundlage des UHDRS (Unified Huntington’s Disease Rating Scale), einer Bewertungsskala zur Bestimmung der Krankheitsintensität beim Menschen. Die Testbatterie dient der Erfassung des motorischen, kognitiven und verhaltensbiologischen Phänotyps der Tiere. Ziel ist es, die Lücke zwischen präklinischer Forschung in Nagetieren und klinischer Forschung im Menschen zu schließen.   Das transgene Libechov Minipig wurde durch lentivirale Transduktion erschaffen und exprimiert das N-terminale Ende des humanen Huntingtins mit einer Triplet-Länge von 124 CAG/CAA auf dem ersten Chromosom. Eine Gruppe von weiblichen Libechov Minipigs, bestehend aus 17 transgenen Tieren und 19 Wildtypen, war für die Phänotypisierungsstudie verfügbar. Die 36 Tiere absolvierten die Testbatterie, bestehend aus folgenden Assessments, halbjährlich: GAITRite, Hürden-Test, Zungen-Test, Unterscheidungstest, Startbox-vor-und-zurück-Test und Dominanz-Test. Sowohl die transgenen Minipigs als auch die Wildtypen konnten die Tests erfolgreich bewältigen. Neben der Durchführung der Testbatterie wurden jährliche MRTs von den Gehirnen der Tiere angefertigt. Die MRT-Aufnahmen setzten sich aus anatomischen Messungen, Spektroskopien und diffusionsgewichteter Bildgebung zusammen. Die Bildgebung ist nicht Teil dieser Dissertation. Die Gruppenvergleiche zeigten bis zu einem Alter von drei Jahren keine Unterschiede in den kognitiven, motorischen und verhaltensbiologischen Assessments zwischen den transgenen Tieren und der Kontrollgruppe. Die Variabilität der Tests war gering.