TY  - THES
A1  - Mortimer, Niall Patrick
T1  - ADHD Genetics in Mouse and Man
T1  - ADHS Genetik bei Maus und Mensch
T1  - Genética del TDAH en ratón y hombre
N2  - Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disorder with an estimated heritability of around 70%. In order to fully understand ADHD biology it is necessary to incorporate multiple different types of research. In this thesis, both human and animal model research is described as both lines of research are required to elucidate the aetiology of ADHD and development new treatments. The role of a single gene, Adhesion G protein-coupled receptor L3 (ADGRL3) was investigated using a knockout mouse model. ADGRL3 has putative roles in neuronal migration and synapse function. Various polymorphisms in ADGRL3 have been linked with an increased risk of attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) in human studies. Adgrl3-deficient mice were examined across multiple behavioural domains related to ADHD: locomotive activity, visuospatial and recognition memory, gait impulsivity, aggression, sociability and anxiety-like behaviour. The transcriptomic alterations caused by Adgrl3-depletion were analysed by RNA-sequencing of three ADHD-relevant brain regions: prefrontal cortex (PFC), hippocampus and striatum. Increased locomotive activity in Adgrl3-/- mice was observed across all tests with the specific gait analysis revealing subtle gait abnormalities. Spatial memory and learning domains were also impaired in these mice. Increased levels of impulsivity and sociability accompanying decreased aggression were also detected. None of these alterations were observed in Adgrl3+/- mice. The numbers of genes found to exhibit differential expression was relatively small in all brain regions sequenced. The absence of large scale gene expression dysregulation indicates a specific pathway of action, rather than a broad neurobiological perturbation. The PFC had the greatest number of differentially expressed genes and gene-set analysis of differential expression in this brain region detected a number of ADHD-relevant pathways including dopaminergic synapses as well as cocaine and amphetamine addiction. The most dysregulated gene in the PFC was Slc6a3 which codes for the dopamine transporter, a molecule vital to current pharmacological treatment of ADHD. The behavioural and transcriptomic results described in this thesis further validate Adgrl3 constitutive knockout mice as an experimental model of ADHD and provide neuroanatomical targets for future studies involving ADGRL3 modified animal models.

The study of ADHD risk genes such as ADGRL3 requires the gene to be first identified using human studies. These studies may be genome based such as genome wide association studies (GWAS) or transcriptome based using microarray or RNA sequencing technology. To explore ADHD biology in humans the research described in this thesis includes both GWAS and trancriptomic data. A two-step transcriptome profiling was performed in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of 143 ADHD subjects and 169 healthy controls. We combined GWAS and expression data in an expression-based Polygenic Risk Score (PRS) analysis in a total sample of 879 ADHD cases and 1919 controls from three different datasets. Through this exploratory study we found eight differentially expressed genes in ADHD and no support for the genetic background of the disorder playing a role in the aberrant expression levels identified. These results highlight promising candidate genes and gene pathways for ADHD and support the use of peripheral tissues to assess gene expression signatures for ADHD.

This thesis illustrates how both human and animal model research is required to increase our understanding of ADHD. The animal models provide biological insight into the targets identified in human studies and may themselves provide further relevant gene targets. Only by combining research from disparate sources can we develop the thorough understanding on ADHD biology required for treatment development, which is the ultimate goal of translational science research.
N2  - Die Aufmerksamkeitsdefizit- / Hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist eine neurologische Entwicklungsstörung mit einer geschätzten Erblichkeit von etwa 70%. Um die ADHS-Biologie vollständig verstehen zu können, müssen verschiedene Forschungsansätze verfolgt werden. In dieser Dissertation werden sowohl Forschungsansätze am Menschen als auch im Tiermodell beschrieben, da beide Forschungsansätze erforderlich sind, um die Ätiologie von ADHS aufzuklären und neue Therapien zu entwickeln. Die Rolle eines einzelnen Gens, des Adhesion G-Protein-gekoppelten Rezeptors L3 (ADGRL3), wurde unter Verwendung eines Knockout-Mausmodells untersucht. ADGRL3 spielt eine mutmaßliche Rolle bei der neuronalen Migration und der Synapsenfunktion. Verschiedene Polymorphismen in ADGRL3 wurden in Studien an Menschen mit einem erhöhten Risiko für Aufmerksamkeitsdefizit- / Hyperaktivitätsstörung (ADHS) in Verbindung gebracht. Adgrl3-defiziente Mäuse wurden in mehreren Verhaltensbereichen im Zusammenhang mit ADHS untersucht: Bewegungsaktivität, visuelles und Erkennungsgedächtnis, Gangimpulsivität, Aggression, Umgänglichkeit und angstartiges Verhalten. Die durch Adgrl3-Depletion verursachten transkriptomischen Veränderungen wurden durch RNA-Sequenzierung von drei ADHS-relevanten Hirnregionen analysiert: präfrontaler Cortex (PFC), Hippocampus und Striatum. Bei allen Tests wurde eine erhöhte Aktivität der Lokomotive bei Adgrl3 - / - Mäusen beobachtet, wobei die spezifische Ganganalyse subtile Gangstörungen aufdeckte. Das räumliche Gedächtnis und die Lerndomänen waren bei diesen Mäusen ebenfalls beeinträchtigt. Es wurde auch ein erhöhtes Maß an Impulsivität und Umgänglichkeit festgestellt, begleitet von verminderter Aggression. Keine dieser Veränderungen wurde bei Adgrl3 +/- Mäusen beobachtet. Die Anzahl der Gene, bei denen eine unterschiedliche Expression festgestellt wurde, war in allen sequenzierten Hirnregionen relativ gering. Das Fehlen einer Dysregulation der Genexpression in großem Maßstab weist eher auf einen spezifischen Wirkmechanismus als auf eine breite neurobiologische Störung hin. Die PFC hatte die größte Anzahl differentiell exprimierter Gene, und eine Gen-Set-Analyse der differentiellen Expression in dieser Hirnregion ergab eine Reihe von ADHS-relevanten Signalwegen, einschließlich dopaminerger Synapsen sowie Kokain- und Amphetaminsucht. Das am stärksten dysregulierte Gen in der PFC war Slc6a3, das für den Dopamintransporter kodiert.Dieses Gen ist bei der derzeitigen pharmakologischen Behandlung von ADHS von entscheidender Bedeutung. Die in dieser Arbeit beschriebenen Verhaltens- und Transkriptomergebnisse bestätigen die konstitutiven Adgrl3-Knockout-Mäuse als experimentelles Modell für ADHS und liefern neuroanatomische Zielstrukturen für zukünftige Studien mit ADGRL3-modifizierten Tiermodellen.

Die Untersuchung von ADHS-Risikogenen wie ADGRL3 erfordert zunächst, dass das Gen in Studien im Menschen identifiziert wird. Diese Studien können genombasiert sein, z.B. wie genomweite Assoziationsstudie (GWAS), oder transkriptombasiert unter Verwendung von Microarray- oder RNA-Sequenzierungstechnologie. Um die ADHS-Biologie beim Menschen zu erforschen, umfassen die in dieser Arbeit beschriebenen Forschungsansätze sowohl GWAS- als auch trankriptomische Daten. Ein zweistufiges Transkriptom-Profiling wurde in mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) von 143 ADHS-Patienten und 169 gesunden Kontrollpersonen durchgeführt. Wir kombinierten GWAS- und Expressionsdaten in einer Expressions-basierten PRS-Analyse (Polygenic Risk Score) in einer Gesamtstichprobe von 879 ADHS-Fällen und 1919 Kontrollen aus drei verschiedenen Datensätzen. Durch diese Untersuchungen fanden wir acht differentiell exprimierte Gene bei ADHS und keinen Hinweis darauf, dass der genetische Hintergrund der Störung eine Rolle bei den identifizierten aberranten Expressionsniveaus spielt. Diese Ergebnisse weisen auf vielversprechende Kandidatengene und Genwege für ADHS hin und unterstützen die Verwendung peripherer Gewebe zur Beurteilung der Genexpressionssignaturen für ADHS.

Diese Arbeit zeigt, dass sowohl Forschungsansätze am Menschen als auch Tiermodelle erforderlich sind, um unser Verständnis von ADHS zu verbessern. Die Tiermodelle bieten biologische Einblicke in die in Studien an Menschen identifizierten Ziele und können selbst weitere relevante Genziele liefern. Nur durch die Kombination von Forschungsansätzen aus unterschiedlichen Quellen können wir ein tiefes Verständnis der ADHS-Biologie entwickeln, das für die Entwicklung von Behandlungsstrategien erforderlich ist. Dies ist das ultimative Ziel der translationalen wissenschaftlichen Forschung.
N2  - El trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) es un trastorno del desarrollo neural con una heredabilidad estimada de alrededor de un 70%. Para poder comprender plenamente la biología del TDAH, es necesario incorporar diversos tipos de investigación. En esta tesis, se describe la investigación en modelos tanto humanos como animales, ya que se requieren ambas líneas de investigación para aclarar la etiología del TDAH y poder desarrollar nuevos tratamientos. El papel de un solo gen, el receptor L3 acoplado a la proteína de adhesión G (ADGRL3) se ha investigado utilizando un modelo de ratón knock-out. El ADGRL3 tiene efectos putativos en la migración neuronal y en la función de la sinapsis. Varios polimorfismos en ADGRL3 se han relacionado con un mayor riesgo de trastorno por déficit de atención/ hiperactividad (TDAH) en estudios en humanos. Adicionalmente se han examinado ratones deficientes en ADGRL3 en varios ámbitos conductuales relacionados con el TDAH tales como la actividad locomotriz, la memoria visoespacial y de reconocimiento, la impulsividad de la marcha, la agresividad, la sociabilidad y los comportamientos similares a la ansiedad. Las modificaciones trabscriptómicas causadas por el agotamiento de ADGRL3 se han analizado por secuenciación del ARN de tres regiones del cerebro relevantes al TDAH: la corteza prefrontal (CPF), el hipocampo, y el estriado. Se ha observado una mayor actividad locomotriz en ratones ADGRL3 -/- en todas las pruebas con el análisis específico de la marcha que revela anomalías sutiles de la marcha. La memoria espacial y los dominios de aprendizaje también se han visto afectados en estos mismos ratones. También se detectaron niveles aumentados de impulsividad y sociabilidad que acompañan a la disminución de la agresividad. Ninguno de estos cambios se han observado en ratones ADGRL3 +/-. El número de genes encontrados que exhibieron una expresión diferencial ha sido relativamente bajo en todas las regiones del cerebro secuenciadas. La ausencia de desregulación de expresión génica a gran escala indica una vía de acción específica, en vez de una perturbación neurobiológica amplia. La corteza prefrontal tenía el mayor número de genes expresados diferencialmente y el análisis de conjuntos de genes de expresión diferencial en esta región del cerebro ha mostrado una serie de vías relevantes para el TDAH, incluyendo las sinapsis dopaminérgicas así como la adicción a la cocaína y a las anfetaminas. El gen más desregulado en la corteza prefrontal fue el Slc6a3, que codifica para el transportador de dopamina, una molécula esencial para el tratamiento farmacológico actual del TDAH. Los resultados conductuales y transcriptómicos descritos en esta tesis dan aún más validez a los ratones knock-out constitutivos de Adgrl3 como modelo experimental de TDAH y ofrecen objetivos neuroanatómicos para estudios futuros con modelos animales modificados con ADGRL3.

El estudio de genes de riesgo de TDAH como el ADGRL3 requiere que el gen se identifique primero mediante estudios en humanos. Estos estudios pueden basarse en el genoma, como GWAS (estudio extenso de asociación en todo el genoma) o en transcriptoma, usando microarrays o tecnología de secuenciación de ARN. Para explorar la biología del TDAH en humanos, la investigación descrita en esta tesis incluye datos GWAS y trancriptómicos. Se ha realizado un perfil de transcriptoma de dos fases en células mononucleares de sangre periférica (CMSP) de 143 sujetos con TDAH y 169 controles sanos. Hemos combinado GWAS y datos de expresión en un análisis de puntuación de riesgo poligénico con sede en expression genica en una muestra total de 879 casos de TDAH y 1919 controles de tres conjuntos de datos distintos. A través de este estudio exploratorio, hemos encontrado ocho genes expresados diferencialmente en el TDAH y además que no existe indicio de que el fondo genético del trastorno tiene un papel en los niveles de expresión aberrantes identificados. Estos resultados subrayan genes candidatos prometedores y vías genéticas para el TDAH y además apoyan el uso de tejidos periféricos para evaluar las firmas de expresión génica para el TDAH

Esta tesis muestra cómo se requiere la investigación en modelos humanos y animales para aumentar nuestra comprensión del TDAH. Los modelos animales proporcionan información biológica sobre los objetivos identificados en estudios en humanos y pueden proporcionar objetivos genéticos relevantes adicionales. Solo mediante la combinación de las investigaciones de fuentes dispares podemos desarrollar la comprensión exhaustiva de la biología del TDAH necesaria para el desarrollo del tratamiento, lo que es el objetivo principal de la investigación científica traslacional.
KW  - ADGRL3
KW  - Neuroscience
KW  - Genetics
KW  - ADHD
KW  - Mouse Model
KW  - Human Transcriptome
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236265
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Lamaze, Angelique
A1  - Öztürk-Çolak, Arzu
A1  - Fischer, Robin
A1  - Peschel, Nicolai
A1  - Koh, Kyunghee
A1  - Jepson, James E. C.
T1  - Regulation of sleep plasticity by a thermo-sensitive circuit in Drosophila
JF  - Scientific Reports
N2  - Sleep is a highly conserved and essential behaviour in many species, including the fruit fly Drosophila melanogaster. In the wild, sensory signalling encoding environmental information must be integrated with sleep drive to ensure that sleep is not initiated during detrimental conditions. However, the molecular and circuit mechanisms by which sleep timing is modulated by the environment are unclear. Here we introduce a novel behavioural paradigm to study this issue. We show that in male fruit flies, onset of the daytime siesta is delayed by ambient temperatures above 29°C. We term this effect Prolonged Morning Wakefulness (PMW). We show that signalling through the TrpA1 thermo-sensor is required for PMW, and that TrpA1 specifically impacts siesta onset, but not night sleep onset, in response to elevated temperatures. We identify two critical TrpA1-expressing circuits and show that both contact DN1p clock neurons, the output of which is also required for PMW. Finally, we identify the circadian blue-light photoreceptor CRYPTOCHROME as a molecular regulator of PMW, and propose a model in which the Drosophila nervous system integrates information encoding temperature, light, and time to dynamically control when sleep is initiated. Our results provide a platform to investigate how environmental inputs co-ordinately regulate sleep plasticity.
KW  - Circadian rhythms and sleep
KW  - Genetics
KW  - Drosophila melanogaster
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-181146
VL  - 7
ER  - 
TY  - THES
A1  - Freudenthal, Jan Alexander
T1  - Quantitative genetics from genome assemblies to neural network aided omics-based prediction of complex traits
T1  - Quantitative Genetik von Genomassemblierungen bis zur genomischen Vorhersage von phänotypischen Merkmalen mit Hilfe von künstlichen neuronalen Netzwerken
N2  - Quantitative genetics is the study of continuously distributed traits and their ge-
netic components. Recent developments in DNA sequencing technologies and
computational systems allow researchers to conduct large scale in silico studies.
However, going from raw DNA reads to genomic prediction of quantitative traits
with the help of neural networks is a long and error-prone process. In the course
of this thesis, many steps involved in this process will be assessed in depth. Chap-
ter 2 will feature a study that compares the landscape of chloroplast genome as-
sembly tools. Chapter 3 will present a software to perform genome-wide associa-
tion studies using modern tools, which allow GWAS-Flow to outperform current
state of the art software packages. Chapter 4 will give an in depth introduc-
tion to machine learning and the nature of quantitative traits and will combine
those to genomic prediction with artificial neural networks and compares the re-
sults to those of algorithms based on linear mixed models. Finally, in Chapter 5
the results from the previous chapters are summarized and used to elucidate the
complex nature of studies concerning quantitative genetics.
N2  - Quantitative Genetik beschäftigt sich mit kontinuierlich verteilten Merkmalen und deren genetischer Komponenten. In den letzten Jahren gab es vielfältige Entwicklungen in der Computertechnik und der Genomik, insbesondere der DNA Sequenzierung, was Forschern erlaubt großflächig angelegte in silico Studien durchzuführen. Jedoch ist es ein komplexer Prozess von rohen Sequenzdaten bis zur genomischen Vorhersage mit Hilfe von neuronalen Netzwerken zu kommen. Im Rahmen der vorliegenden Studien werden viele Schritte, die an diesem Prozess beteiligt sind beleuchtet. Kapitel 2 wird einen Vergleich zwischen einer Vielzahl an Werkzeugen zur Assemblierung von Chloroplasten Genomen ziehen. Kapitel 3 stellt eine neu entwickelte Software zur genom-weiten Assoziationskartierung vor, die bisherigen Programmen überlegen ist. Kapitel 4 stellt maschinelles Lernen und die genetischen Komponenten von quantitativen Merkmalen vor und bringt diese im Kontext der genomischen Vorhersagen zusammen. Zum Schluss in Kapitel 5 werden die vorherigen Ergebnisse im Gesamtkontext der quantitativen Genetik erläutert.
KW  - Genetics
KW  - GWAS
KW  - Genomic Selection
KW  - Quantitative Genetics
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-199429
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pennington, Laura Sophie
T1  - The role of Cadherin-13 in serotonergic neurons during different murine developmental stages
T1  - Die Rolle von Cadherin-13 in serotonergen Neuronen während verschiedener Entwicklungsstadien in der Maus
N2  - Abstract
Background: Attention-deficit/ hyperactivity disorder (ADHD) ranges among the most common neurodevelopmental disorders worldwide with a prevalence of 3-12% in childhood and 1-5% for adults. Over the last decade extensive genetic research has been conducted in order to determine its causative genetic factors. None of the so far identified susceptibility genes, however, could explain the estimated ADHD heritability of 76%. In this thesis one of the most promising candidates -Cadherin 13 (Cdh13) - was examined in terms of its influence on the central serotonergic (5-HT) system. In addition to that, the Cdh13 protein distribution pattern was analysed over time.
Methods: The developing serotonergic system was compared over three embryonic and postnatal stages (E13.5, E17.5 and P7) in different Cdh13 genotypes (WT, HZ and KO) using immunohistochemistry and various double staining protocols.
Results: The raphe nuclei of the 5-HT system develop in spite of Cdh13 absence and show a comparable mature constellation. The cells in the KO, however, are slightly more scattered than in the WT. Furthermore the dynamics of their formation is altered, with a transient delay in migration at E13.5. In early developmental stages the total amount of serotonergic cells is reduced in KO and HZ, though their proportional distribution to the raphe nuclei stays constant. Strikingly, at P7 the absolute numbers are comparable again.
Concerning the Cdh13 protein, it shows high concentrations on fibres running through hindbrain and midbrain areas at E13.5. This, however, changes over time, and it becomes more evenly spread until P7. Furthermore, its presence in serotonergic cells could be visualised using confocal microscopy. Since the described pattern is only in parts congruent to the localisation of serotonergic neurons, it is most likely that Cdh13 is present in other developing neurotransmitter systems, such as the dopaminergic one, as well.
Conclusion: It could be proven that Cdh13 is expressed in serotonergic cells and that its knockout does affect the developing serotonergic system to some degree. Its absence, however, only slightly and transiently affects the measured parameters of serotonergic system development, indicating a possible compensation of CDH13 function by other molecules in the case of Cdh13 deficiency. In addition further indicators could be found for an influence of Cdh13 on outgrowth and path finding of neuronal processes.
N2  - Zusammenfassung
Hintergrund: Das Aufmerksamkeits-Defizit/ Hyperaktivitäts-Syndrom (ADHS) gehört zu den häufigsten psychiatrischen Erkrankungen weltweit und betrifft 3- 12% aller Kinder und 1-5% der Erwachsenen. In den letzten Jahren wurde eine große Anzahl verschiedener genetischer Studien durchgeführt, um die zugrunde liegenden genetischen Ursachen genauer zu bestimmen. Von den vielen hundert bis dato gefundenen Kandidatengenen erreichte jedoch keines eine ausreichende statistische Signifikanz. Diese Arbeit befasst sich mit Cadherin 13, einem der vielversprechendsten Kandidatengene, und untersucht einen möglichen Zusammenhang mit der Entwicklung des serotonergen Systems. Zusätzlich wird das Cdh13 Verteilungsmuster im ZNS über die Zeit analysiert.
Methoden: Es wurden embryonale und postnatale Entwicklungsstadien des serotonergen Systems (E13.5, E17.5 und P7) in drei Cdh13 Genotypen mit (WT, HZ, KO) verglichen. Dabei kamen Methoden der Immunhistochemie und diverse Doppelfärbungsprotokolle zum Einsatz.
Ergebnisse: Die Raphe Kerne des serotonergen Systems entwickeln sich trotz fehlendem Cdh13 und zeigen im ausgereiften Zustand eine ähnliche Morphologie in allen Genotypen. Allerdings liegen die Neurone der Raphe Kerne im KO etwas weiter verstreut. Zudem hat es den Anschein als wäre die Dynamik ihrer Entwicklung beeinträchtigt. So liegt beispielsweise um E13.5 der KO im Vergleich zum WT vorübergehend etwas zurück. Außerdem weisen die frühen Entwicklungsstadien im KO und HZ deutlich reduzierte Zellzahlen auf, wobei deren anteilmäßige Verteilung zu den einzelnen Raphe Kernen zwischen den Genotypen unverändert ist. Überraschenderweise finden sich in P7 wieder vergleichbare Zellzahlen.
Was die Verteilung von Cdh13 betrifft, so liegt es ab E13.5 vor allem auf Fasern von Hirnstamm und Mittelhirn in hohen Konzentrationen vor. Im Laufe der Entwicklung verliert Cdh13 diese begrenzte Lokalisation und zeigt sich homogen in weiten Teilen des ZNS verteilt. Da sein Verteilungsmuster nur teilweise Ähnlichkeiten mit dem 5-HT System aufweist, muss davon ausgegangen werden, dass es noch in anderen Neurotransmittersystemen wie etwa dem dopaminergen System eine Rolle spielt.
Schlussfolgerung: Es ist gezeigt worden, dass Cdh13 in serotonergen Zellen exprimiert wird und seine Abwesenheit Einfluss auf die Entwicklung des serotonergen Systems nimmt. Angesichts seiner geringen Auswirkungen lässt sich allerdings vermuten, dass sein Fehlen teilweise von anderen Molekülen kompensiert wird. Darüber hinaus sind weitere Hinweise darauf gefunden worden, dass Cdh13 eine Rolle bei der Lenkung auswachsender neuronaler Fortsätze spielt.
KW  - Cadherine
KW  - Serotonerge Nervenzelle
KW  - Maus
KW  - Epigenetik
KW  - Cadherin 13
KW  - Raphe Kerne
KW  - ADHS
KW  - Neurodevelopment
KW  - Genetics
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-161331
ER  - 
TY  - THES
A1  - Merker, Sören
T1  - Genome-wide screenings in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD): investigation of novel candidate genes SLC2A3 and LPHN3
T1  - Genomweite Untersuchungen des Aufmerksamkeitsdefizit/ Hyperaktivitätssyndroms (ADHS): Analyse der neuen Kandidatengene SLC2A3 und LPHN3
N2  - Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a highly prevalent childhood-onset neurodevelopmental disorder that involves a substantial risk of persisting into adolescence and adulthood. A number of genome-wide screening studies in ADHD have been conducted in recent years, giving rise to the discovery of several variants at distinct chromosomal loci, thus emphasising the genetically complex and polygenic nature of this disorder. Accordingly, promising novel candidate genes have emerged, such as the gene encoding the glucose transporter isoform 3 (SLC2A3) and the gene encoding the latrophilin isoform 3 (LPHN3). 
In this thesis, both genes were investigated in form of two separated projects. The first focused on SLC2A3 polymorphisms associated with ADHD and their potential physiological impact. For this purpose, gene expression analyses in peripheral cell models were performed as well as functional EEG measurements in humans. The second project concerned the murine gene Lphn3 including the goal of developing a mouse line containing a genetically modified Lphn3 with conditional knockout potential. In this respect, a specific DNA vector was applied to target the Lphn3 gene locus in murine embryonic stem (ES) cells as a prerequisite for the generation of appropriate chimeric mice.
The results of the first project showed that SLC2A3 duplication carriers displayed increased SLC2A3 mRNA expression in peripheral blood cells and significantly altered event-related potentials (ERPs) during tests of cognitive response control and working memory, possibly involving changes in prefrontal brain activity and memory processing. Interestingly, ADHD patients with the rs12842 T-allele, located within and tagging the SLC2A3 gene, also exhibited remarkable effects during these EEG measurements. However, such effects reflected a reversed pattern to the aforementioned SLC2A3 duplication carriers with ADHD, thus indicative of an opposed molecular mechanism. Besides, it emerged that the impact of the aforementioned SLC2A3 variants on different EEG parameters was generally much more pronounced in the group of ADHD patients than the healthy control group, implying a considerable interaction effect. Concerning the second project, preliminary results were gathered including the successful targeting of Lphn3 in murine ES cells as well as the production of highly chimeric, phenotypically unremarkable and 
mostly fertile mouse chimeras. While germline transmission of the modified Lphn3 allele has not yet occurred, there are still several newborn chimeric mice that will be tested in the near future. 
In conclusion, the findings suggest that SLC2A3 variants associated with ADHD are accompanied by transcriptional and functional changes in humans. Future research will help to elucidate the molecular network and neurobiological basis involved in these effects and apparently contributing to the complex clinical picture of ADHD. Moreover, given the increasing number of publications concerning latrophilins in recent years and the multitude of research opportunities provided by a conditional knockout of Lphn3 in mice, the establishment of a respective mouse line, which currently is in progress, constitutes a promising approach for the investigation of this gene and its role in ADHD.
N2  - Das Aufmerksamkeitsdefizit/Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) ist eine hoch prävalente und bereits in der Kindheit beginnende Neuroentwicklungsstörung, die eine erhebliche Persistenz ins Jugend- und Erwachsenenalter aufweist. In den vergangenen Jahren wurde eine Vielzahl von genomweiten Studien zu ADHS durchgeführt, welche zur Identifizierung zahlreicher genetischer Varianten an unterschiedlichen chromosomalen Loci geführt und somit die genetisch komplexe polygene Natur dieser Störung zur Geltung gebracht haben. Auf diese Weise traten auch neue Kandidatengene zutage, wie zum Beispiel das Gen für die Glukosetransporter-Isoform-3 (SLC2A3) und das Gen, welches Latrophilin-3 kodiert (LPHN3). 
Innerhalb dieser Thesis wurden beide Gene in Form von zwei voneinander getrennten Projekten untersucht. Das erste Projekt beschäftigte sich mit humanen ADHS-assoziierten SLC2A3-Polymorphismen und ihrer potentiellen physiologischen Bedeutung. Für diesen Zweck wurden Genexpressionsanalysen in peripheren Zellmodellen sowie funktionelle EEG-Messungen im Menschen durchgeführt. Im zweiten Projekt ging es um das murine Gen Lphn3 mit dem Ziel, eine Mauslinie zu entwickeln, die ein genetisch verändertes Lphn3 mit konditionalem Knockout-Potenzial aufweist. In diesem Zusammenhang wurde ein spezifischer DNA-Vektor
 
verwendet, der auf den Lphn3-Genlocus in murinen embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) abzielte, was eine Voraussetzung für die Erzeugung von geeigneten chimären Mäusen darstellt. 
Die Ergebnisse des ersten Projektes legten nahe, dass SLC2A3-Duplikationsträger erhöhte SLC2A3-mRNA-Expression in peripheren Blutzellen aufweisen sowie signifikant veränderte ereigniskorrelierte Potentiale während eines Tests kognitiver Reaktionskontrolle sowie eines Arbeitsgedächtnis-Tests, was möglicherweise von veränderter präfrontaler Hirnaktiviät bzw. Gedächtnis-Prozessierung begleitet wird. Interessanterweise zeigten ADHS-Patienten mit T-Allel des im SLC2A3-Gen liegenden SNPs rs12842 ebenfalls deutliche Effekte während dieser EEG-Messungen, allerdings in entgegengesetzter Form zu den zuvor genannten SLC2A3-Duplikationsträgern mit ADHS, was auf einen gegensätzlichen molekularen Mechanismus hindeutet. Zudem stellte sich heraus, dass der Einfluss der zuvor genannten SLC2A3-Varianten auf verschiedene EEG-Parameter innerhalb der ADHS-Gruppe generell deutlich stärker ausgeprägt war als in der gesunden Kontrollgruppe, also einen beachtlichen Interaktionseffekt impliziert. Bezüglich des zweiten Projektes konnten bisher Zwischenergebnisse erzielt werden: das erfolgreiche Targeting des Lphn3-Gens in murinen ES-Zellen sowie die Produktion hochchimärer, phänotypisch unauffälliger und größtenteils fertiler Maus-Chimären. Obgleich die Keimbahntransmission des modifizierten Lphn3-Allels bislang noch nicht eingetreten ist, gibt es noch eine Reihe an neugeborenen chimären Mäusen, die in nächster Zeit erst noch getestet werden müssen.  
Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Variationen des SLC2A3-Gens, die mit ADHS assoziiert sind, mit transkriptionellen und funktionellen Veränderungen im Menschen einhergehen. Zukünftige Forschungsarbeiten werden dabei helfen, die molekularen Netzwerke und neurobiologischen Grundlagen zu verdeutlichen, die an diesen Effekten beteiligt sind und offenbar zu dem komplexen klinischen Bild von ADHS beitragen. Angesichts der steigenden Zahl an Publikationen über Latrophiline in den letzten Jahren und der unzähligen Forschungsmöglichkeiten, die ein konditionaler Knockout von Lphn3 in Mäusen bietet, stellt die derzeit laufende Etablierung einer entsprechenden Mauslinie einen vielversprechenden Ansatz dar, dieses Gen und seine Rolle für ADHS zu untersuchen.
KW  - Genexpression
KW  - Glucosetransportproteine
KW  - Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom
KW  - Latrophilin receptor
KW  - Knockout-Maus
KW  - ADHD
KW  - Genetics
KW  - Glucosetransporter
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-100129
ER  -