Dans une étude récente publiée dans Psychiatrie MoléculaireDes chercheurs chinois ont examiné l’effet de deux médicaments utilisés pour traiter le trouble de déficit de l’attention/hyperactivité (TDAH) – le méthylphénidate (MPH) et l’atomoxétine (ATX) – sur Drosophile melanogaster Cerveau avec résolution unicellulaire.
Ils ont constaté que les cellules gliales et les cellules neuronales répondaient aux médicaments et présentaient des changements transcriptionnels significatifs. En outre, l’étude fournit une liste de gènes candidats cibles qui devraient soutenir la réutilisation des médicaments contre le TDAH à l’avenir.
Étude: Les effets du méthylphénidate et de l’atomoxétine sur le cerveau de la drosophile à une résolution unicellulaire et la réutilisation possible du médicament pour le traitement du TDAH. Crédit image : AtlasStudio/Shutterstock.com
arrière-plan
Le TDAH est un trouble neurodéveloppemental à la pathogenèse et à l’étiologie complexes, affectant 7,2 % de la population mondiale et 6,2 % de la population chinoise. Pour traiter les symptômes et le dysfonctionnement cognitif du TDAH, divers stimulants pharmacologiques (tels que le MPH) et non stimulants (tels que l’ATX) sont utilisés, qui agissent principalement en régulant les niveaux de neurotransmetteurs intersynaptiques.
Cependant, il existe des preuves que d’autres cibles potentielles pourraient également jouer un rôle dans les effets cliniques et expérimentaux observés de ces médicaments, soulignant ainsi la nécessité d’une étude approfondie des mécanismes sous-jacents.
Compte tenu du manque d’accès aux échantillons de cerveau humain, il est difficile de comprendre comment MPH et ATX régulent différents types de cellules et leurs gènes associés chez l’homme. Donc, Drosophile est utilisé comme organisme modèle avec ses gènes conservés au cours de l’évolution, son système nerveux central et ses différents types de cellules.
Le développement de nouveaux médicaments étant un processus long et coûteux, plusieurs études ont étudié la réutilisation des médicaments et identifié de nouvelles cibles génétiques pour les maladies neurologiques.
Dans la présente étude, les chercheurs ont analysé le comportement de la drosophile et l’expression des gènes au niveau d’une seule cellule en réponse au traitement MPH et ATX et ont étudié plus en détail les effets sur le traitement du TDAH.
À propos de l’étude
Pour évaluer l’effet des médicaments sur le comportement, affamés, mâles, de type sauvage Drosophile Les mouches ont été provoquées pendant 24 heures avec des doses optimisées d’ATX (1,5 mg/ml, n = 24), de MPH (0,25 mg/ml, n = 24) ou d’un contrôle (solution de saccharose et de levure à 5 %, n = 24). ) traité.
L’activité de mouvement des mouches a été enregistrée sur vidéo et analysée à l’aide du logiciel interne EasyFlyTracker et les distances à court terme ont été mesurées. Après analyse comportementale, les mouches présentant une activité locomotrice accrue après un traitement médicamenteux ont été disséquées et six échantillons provenant de 20 cerveaux par traitement ont été isolés.
Des bibliothèques de séquençage d’acide ribonucléique unicellulaire (scRNA-SEQ) ont été construites et analysées à l’aide d’outils bioinformatiques tels que le logiciel Basecall, FlyBase, Cell Ranger, Seurat, FinaAllMarker, Metascape et FlyPhoneDB pour l’alignement des séquences, le regroupement des types de cellules, l’identification des marqueurs, la différenciation, l’expression des gènes. analyse et cellule à cellule -Analyse de communication.
Les grappes principales ont été regroupées pour identifier des sous-grappes, notamment Cellules gliales et les neurones monoaminergiques.
La base de données de données génomiques sur les médicaments a été utilisée pour identifier de nouvelles cibles potentielles de médicaments afin d’explorer les possibilités de réutilisation et d’identification de cibles de médicaments.
Pour vérifier la pertinence des cibles de réutilisation identifiées dans l’étude pour le traitement du TDAH, une analyse d’enrichissement de l’ensemble des médicaments a été réalisée. L’accès à ces informations a été rendu possible grâce à la création d’un site Internet.
Résultats et discussion
Dans l’analyse comportementale, les mouches ont montré une activité locomotrice accrue (comportement de type hyperactivité) en réponse au MPH ou à l’ATX par rapport aux témoins. Conformément à la littérature précédente, il a été démontré que les mouches parcouraient une distance significativement plus grande dans les 10 minutes suivant l’exposition au MPH ou à l’ATX.
L’analyse scRNASEQ a identifié 28 groupes de gènes à basse résolution et distingué les cellules gliales et les neurones à l’aide de marqueurs et de gènes canoniques. Les annotations détaillées comprenaient des neurones monoaminergiques, des cellules de Kenyon à corps de champignon, des cellules de corps ellipsoïdes, des cellules de lobe optique, des neurones de projection, des amas non annotés et des cellules gliales.
Les chercheurs ont utilisé les neurones dopaminergiques (monoamines, C20) comme cibles pour les analyses liées aux médicaments. 694 gènes différentiellement exprimés (DEG) sensibles aux médicaments pour MPH et 248 pour ATX dans tous les groupes.
Les 20 principales voies associées ont été identifiées et 230 gènes se sont avérés partagés entre les deux groupes. Les voies étaient largement liées à la régulation des neurotransmetteurs, ce qui suggère le rôle du déséquilibre des neurotransmetteurs dans le TDAH.
En plus des gènes liés à la dopamine, il a également été démontré que MPH et ATX inhibent d’autres gènes récepteurs. Fait intéressant, le MPH a induit une gamme plus large de réponses de types cellulaires par rapport à l’ATX. Les résultats de l’analyse des voies de signalisation ont mis en évidence différentes réponses dans différents types de cellules et ont souligné l’importance d’un traitement précis.
Alors que les neurones GABAergiques (liés à l’acide gamma-aminobutyrique) et monoaminergiques étaient significativement altérés par le MPH et l’ATX, les proportions globales de types de cellules sont restées relativement stables.
Quatre sous-types gliaux ayant des fonctions distinctes ont été identifiés. Les cellules gliales enveloppantes et de type astrocytes étaient impliquées de manière significative dans la réponse aux médicaments et dans les voies de signalisation associées.
En outre, les chercheurs ont démontré le lien entre les gènes candidats pour le TDAH, les cibles médicamenteuses contre le TDAH approuvées par la FDA et leurs homologues. la drosophile, car les médicaments étayés par des preuves génétiques ont plus de chances d’être approuvés.
Médicaments contre le TDAH (http://adhdrug.cibr.ac.cn/), l’outil Web développé dans la présente étude, permet de récupérer toutes les informations fournies sur les médicaments et les cibles, appuyées par une analyse d’enrichissement en médicaments.
Diplôme
Bien que l’approche de l’étude ne soit pas applicable sur le plan clinique, les résultats fournissent un pipeline rapide et rentable pour la réutilisation des médicaments contre le TDAH en explorant avec succès des cibles potentielles et en compilant une liste de candidats.
De futures études intégrant des modèles pathologiques du TDAH, prenant en compte le sexe et les effets sur le développement, pourraient aider à améliorer notre compréhension des cibles médicamenteuses du TDAH et ouvrir de nouvelles voies pour un traitement potentiel de ce trouble.