Neurolettici: l'aloperidolo altera profondamenente l'espressione genica dei pazienti, influendo anche sui geni regolatori e il loro miRNA. Una prospettiva per i farmaci genici?

Epigenetic Psychiatric Drugs

Swathy B (1), Banerjee M (1)., L'aloperidolo induce la risposta farmaco-epigenica modulando l'espressione di miRNA, la metilazione del DNA globale e i profili di espressione dei geni di mantenimento della metilazione nonchè dei geni coinvolti nella neurotrasmissione delle cellule neuronali. PLoS One. 2017 8 settembre; 12 (9): e0184209. doi: 10.1371 / journal.pone.0184209. eCollection 2017. Informazioni sull'autore: (1) Laboratorio di genetica molecolare umana, Centro di biotecnologia Rajiv Gandhi, Trivandrum, Kerala, India.

RIASSUNTO.

INTRODUZIONE.
L'eloperidolo è stato ampiamente utilizzato in varie condizioni psichiatriche. È stato anche riportato indurre severi effetti collaterali. Abbiamo voluto valutare se l'aloperidolo possa influenzare il metiloma ospite e, in caso affermativo, quali sono i meccanismi possibili sulle cellule neuronali. L'impatto sul metiloma ospite e sui miRNA può avere ampi effetti sull'alterazione dell'espressione genica, che potrebbero contribuire a comprendere come l'aloperidolo possa influire sulla risposta al trattamento o indurre effetti collaterali.

METODI.
SK-N-SH, una linea cellulare neuroblasoma, è stata trattata con aloperidolo a concentrazione di 10 μm per 24 ore ed è stata valutata la metilazione del DNA globale. La metilazione a livello globale è mantenuta da alcuni miRNA e da un macchinario di manutenzione della metilazione. Pertanto, è stata valutata l'espressione dei geni di mantenimento della metilazione e dei loro profili espressivi di miRNA. Queste alterazioni di metilazione globale potrebbero determinare cambiamenti di espressione genica. Sono stati quindi determinate le espressioni di diversi geni, quelli che regolano i recettori di neurotrasmettitori, i regolatori, i canali ionici e quelli trasportatori. Successivamente, abbiamo anche desiderato identificare una forte base di miRNA, basandoci un approccio biologico e in vitro, che possa riflettere le caratteristiche del tratto farmacopigenetico dell'aloperidolo e possa anche indirizzare gli studi di neuroscienze sul gruppo di geni modificati utilizzati in questo studio.

RISULTATI.
L'haloperidolo ha indotto un aumento della metilazione del DNA globale che si è trovata associata a un corrispondente aumento dell'espressione di vari modificatori epigenetici che includono DNMT1, DNMT3A, DNMT3B e MBD2. L'espressione di miR-29b che è nota per controllare putativamente la metilazione globale, modulando l'espressione di modificatori epigenetici ed è stata osservata essere regolata da haloperidol. Oltre a miR-29b, anche il miR-22 è stato riscontrato sotto controllo del trattamento dell'aloperidolo. Entrambi questi miRNA sono noti per essere putativamente associati a vari modificatori epigenetici, farmacogeni e geni che controllano la neurotrasmissione. È interessante notare che alcuni di questi geni bersaglio potativi, coinvolti nella neurotrasmissione, sono stati osservati essere sovraespressi, mentre l'espressione del gene CHRM2 è stata diminuita.

CONCLUSIONI.
L'aloperidolo può influenzare il profilo di metilazione, inducendo così una risposta farmacoepigenomica che sembra essere regolata da DNMT e dalla loro espressione putativa di miRNA. L'aumento della metilazione sembra influenzare l'espressione del gene CHRM2, mentre il microRNA potrebbe influenzare la neurotrasmissione, l'espressione farmacogenica e gli eventi di metilazione. L'alterazione dell'espressione di vari geni terapeuticamente rilevanti e l'espressione di miRNA, potrebbe rappresentare il loro ruolo nella risposta terapeutica o negli effetti collaterali.

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Swathy B (1), Banerjee M (19.Haloperidol induces pharmacoepigenetic response by modulating miRNA expression, global DNA methylation and expression profiles of methylation maintenance genes and genes involved in neurotransmission in neuronal cells. PLoS One. 2017 Sep 8;12(9):e0184209. doi: 10.1371/journal.pone.0184209. eCollection 2017. Author information: (1) Human Molecular Genetics Laboratory, Rajiv Gandhi Centre for Biotechnology, Trivandrum, Kerala, India.

Abstract
INTRODUCTION:

Haloperidol has been extensively used in various psychiatric conditions. It has also been reported to induce severe side effects. We aimed to evaluate whether haloperidol can influence host methylome, and if so what are the possible mechanisms for it in neuronal cells. Impact on host methylome and miRNAs can have wide spread alterations in gene expression, which might possibly help in understanding how haloperidol may impact treatment response or induce side effects.
METHODS:

SK-N-SH, a neuroblasoma cell line was treated with haloperidol at 10μm concentration for 24 hours and global DNA methylation was evaluated. Methylation at global level is maintained by methylation maintenance machinery and certain miRNAs. Therefore, the expression of methylation maintenance genes and their putative miRNA expression profiles were assessed. These global methylation alterations could result in gene expression changes. Therefore genes expressions for neurotransmitter receptors, regulators, ion channels and transporters were determined. Subsequently, we were also keen to identify a strong candidate miRNA based on biological and in-silico approach which can reflect on the pharmacoepigenetic trait of haloperidol and can also target the altered neuroscience panel of genes used in the study.
RESULTS:

Haloperidol induced increase in global DNA methylation which was found to be associated with corresponding increase in expression of various epigenetic modifiers that include DNMT1, DNMT3A, DNMT3B and MBD2. The expression of miR-29b that is known to putatively regulate the global methylation by modulating the expression of epigenetic modifiers was observed to be down regulated by haloperidol. In addition to miR-29b, miR-22 was also found to be downregulated by haloperidol treatment. Both these miRNA are known to putatively target several genes associated with various epigenetic modifiers, pharmacogenes and neurotransmission. Interestingly some of these putative target genes involved in neurotransmission were observed to be upregulated while CHRM2 gene expression was down regulated.
CONCLUSIONS:

Haloperidol can influence methylation traits thereby inducing a pharmacoepigenomic response, which seems to be regulated by DNMTs and their putative miRNA expression. Increased methylation seems to influence CHRM2 gene expression while microRNA could influence neurotransmission, pharmacogene expression and methylation events. Altered expression of various therapeutically relevant genes and miRNA expression, could account for their role in therapeutic response or side effects.