FFC#10/2021

Mutazioni orfane presenti nei pazienti italiani: caratterizzazione della risposta ai modulatori di CFTR

FFC#10/2021

Le cellule nasali derivate da diverse persone con FC con mutazione G1244E o G85E o N1303K si sono dimostrate un buon modello per studiare e prevedere la risposta cellulare individuale a diversi modulatori

Responsabile

Nicoletta Pedemonte (IRCCS Istituto Giannina Gaslini, UOC Genetica Medica, Genova)

Partner

Renata Bocciardi (Dip. di neuroscienze, riabilitazione, oftalmologia, genetica e scienze materno-infantili – DINOGMI, Università degli Studi di Genova)

Ricercatori coinvolti

13

Categoria/e

AREA 2 Terapie personalizzate

Durata

2 anni

Adozione raggiunta

€ 130.000 €

RISULTATI

In Italia il 30% delle persone con fibrosi cistica (FC) ha mutazioni non trattabili con farmaci modulatori, definite “mutazioni orfane”. Alcune di queste mutazioni non sono caratterizzate e hanno una sensibilità sconosciuta ai modulatori, mentre per altre esiste già la prova della loro utilità.
Le possibili differenze tra gli individui affetti da FC nella risposta ai farmaci e il crescente numero di modulatori di CFTR in fase di sviluppo preclinico o clinico evidenziano la necessità di modelli predittivi affidabili per testare le terapie per il difetto di base della FC.
I ricercatori hanno raccolto cellule epiteliali nasali usando la tecnica del nasal brushing (spazzolamento della mucosa interna nasale) da circa 200 persone con FC con mutazioni orfane e da 20 individui sani (compresi alcuni portatori di FC).
Le cellule raccolte da persone con FC e dagli individui sani sono state coltivate in laboratorio per aumentarne il numero e fatte differenziare per formare degli “avatar epiteliali”, che replicano le vie aeree.
Gli avatar epiteliali sono stati quindi trattati con i modulatori e analizzati con diverse tecniche elettrofisiologiche: è stato misurato il flusso degli ioni cloruro attraverso l’epitelio per valutare l’attività del canale CFTR; le proteine ​​cellulari sono state separate per capire se CFTR fosse presente in forma immatura o matura; è stato studiato l’mRNA di CFTR, usato dalla cellula come stampo per produrre la proteina CFTR.
I test svolti hanno permesso di capire i meccanismi molecolari e funzionali con cui le mutazioni causano il difetto in CFTR e verificare se siano recuperabili dai modulatori. Si è dimostrato che la mutazione G1244E altera la funzione CFTR con più di un meccanismo e non è recuperabile da un solo potenziatore. Il recupero della mutazione G85E può essere migliorato combinando Kaftrio e un composto preclinico.
Inoltre, sono stati studiati i meccanismi che regolano il recupero della mutazione N1303K, identificando un composto (già in uso terapeutico) che potrebbe essere utile come co-trattamento per N1303K e altre varianti.
Il lavoro dimostra che le cellule nasali derivate da persone con FC sono un ottimo modello per studiare l’effetto delle mutazioni di CFTR. Queste cellule replicano infatti le caratteristiche delle vie aeree e sono fondamentali per studiare e prevedere la risposta cellulare individuale ai modulatori.

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Pubblicazioni

  • Oliver KE, Carlon MS et al. The revolution of personalized pharmacotherapies for cystic fibrosis: what does the future hold? Expert Opin Pharmacother. 2023 Sep-Dec;24(14):1545-1565.
  • Terlizzi V, Pesce E et al. Clinical Consequences and Functional Impact of the Rare S737F CFTR Variant and Its Responsiveness to CFTR Modulators. Int J Mol Sci. 2023 Mar 31;24(7):6576.
  • Farinha CM, Brodsky JL, Pedemonte N. Fundamental and translational research in Cystic Fibrosis – why we still need it. J Cyst Fibros. 2023 Mar;22 Suppl 1:S1-S4.
  • Baldassarri M, Zguro K et al. Gen-Covid Multicenter Study.Gain- and Loss-of-Function CFTR Alleles Are Associated with COVID-19 Clinical Outcomes. Cells. 2022 Dec 16;11(24):4096.
  • Tomati V, Costa S et al. Rescue by elexacaftor-tezacaftor-ivacaftor of the G1244E cystic fibrosis mutation’s stability and gating defects are dependent on cell background. J Cyst Fibros. 2023 May;22(3):525-537.
  • Fossa P, Uggeri M et al. Virtual Drug Repositioning as a Tool to Identify Natural Small Molecules That Synergize with Lumacaftor in F508del-CFTR Binding and Rescuing. Int J Mol Sci. 2022 Oct 14;23(20):12274.
  • Sondo E, Cresta F et al. The L467F-F508del Complex Allele Hampers Pharmacological Rescue of Mutant CFTR by Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor in Cystic Fibrosis Patients: The Value of the Ex Vivo Nasal Epithelial Model to Address Non-Responders to CFTR-Modulating Drugs. Int J Mol Sci. 2022 Mar 15;23(6):3175.
  • Pedemonte N. Nasal epithelial cells as a gold-standard predictive model for personalized medicine in cystic fibrosis. J Physiol. 2022 Mar;600(6):1285-1286.

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