Development of a murine model of cortical mTORopathy with seizures using adeno-associated viruses to transduce a subpopulation of cortical neurons in adulthood.

Abstract

Fokální kortikální dysplazie (FCD) je vývojová malformace mozkové kůry a hlavní příčina farmakorezistentní epilepsie u dětí a dospívajících. Pro objasnění toho, jak fokální hyperaktivace mTOR dráhy vede ke kortikálním malformacím a vzniku záchvatů, byl vyvinut nový myší model kortikální mTORopatie založený na stereotaktické injekci směsi specificky navržených adeno-asociovaných virů do kůry dospělých netransdukovaných myší kmene C57BL/6J. Podmíněná exprese konstitutivně aktivní varianty RHEB p.P37L (ras homolog enriched in brain), klíčového regulačního proteinu v mTOR dráze, byla omezena na vybranou populaci neuronů a hyperaktivace dráhy byla vyvolána pět týdnů po injekci AAV podáním tamoxifenu. Vývoj léze byl dlouhodobě sledován in vivo dvoufotonovou mikroskopií a potvrzen imunohistologickou analýzou. Do dvou týdnů od indukce vykázaly transdukované neurony výraznou hypertrofii soma a patologickou dendritickou arborizaci. Behaviorální monitoring odhalil spontánní epileptické záchvaty, což potvrzuje validitu modelu. Tento vysoce reprodukovatelný model věrně přesně napodobuje klíčové histopatologické a funkční znaky lidské FCD a poskytuje robustní platformu pro rozbor epileptogeneze řízené mTOR dráhou a pro preklinické hodnocení cílených terapeutických strategií. Klíčová slova: fokální kortikální...

Focal cortical dysplasia (FCD) is a developmental malformation of the cerebral cortex and a major cause of drug-resistant epilepsy in children and adolescents. To dissect how focal mTOR hyperactivation drives cortical malformations and seizures, a novel murine model of cortical mTORopathy was developed via stereotaxic delivery of a specifically designed adeno- associated virus mixture into the cortex of adult naïve C57BL/6J mice. Conditional expression of a constitutively active p.P37L variant of RHEB (ras homolog enriched in brain), a key regulatory protein within mTOR pathway, was restricted to a selected neuronal population, and pathway hyperactivation was induced five weeks after the AAV injection using tamoxifen. Lesion development was monitored longitudinally via in vivo two-photon microscopy and confirmed by immunohistological analysis. Within two weeks of induction, transduced neurons exhibited pronounced somatic hypertrophy and aberrant dendritic arborization. Behavioral surveillance detected spontaneous epileptic seizure, demonstrating model plausibility. This high-yield model faithfully reproduces core histopathological and functional hallmarks of human FCD, providing a robust platform for dissecting mTOR-driven epileptogenesis and for preclinical evaluation of targeted therapeutic...