Открытие, опубликованное сегодня в журнале Science Translational Medicine, показывает, как мутантный белок CFTR становится нестабильным и теряет способность нормально функционировать в присутствии двух препаратов. Исследование предлагает несколько идей относительно того, как можно улучшить новые фармакотерапевтические методы лечения МВ.
«В нашей модельной системе эпителия дыхательных путей человека один из препаратов дестабилизирует и деактивирует белок, который пытается исправить другой препарат», — сказала Мартина Гентч, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии и старший автор книги UNC Science Translational Medicine. бумага. «Наши данные показывают, что разработчики лекарств должны учитывать этот дестабилизирующий эффект, чтобы в большей степени облегчить симптомы МВ».У людей с муковисцидозом есть две дефектные копии гена CFTR. При одном типе мутации пациенты не имеют достаточного количества белков CFTR, которые обычно проходят к поверхности клетки.
У других пациентов мутантные белки CFTR, которые действительно переходят на поверхность клетки, не функционируют должным образом. Обе генетические мутации приводят, помимо других симптомов, к плохому очищению легких от слизи, хроническим инфекциям легких, приступам воспаления и снижению способности дышать.
Ученые создают соединения, называемые «корректорами», для фиксации белков CFTR, чтобы нужные количества переходили к поверхности клетки, где они могут служить в качестве хлоридных каналов, помогая поддерживать хорошо гидратированные дыхательные пути. Ученые также создают соединения, называемые «потенциаторами», для активации каналов CFTR на поверхности клетки, чтобы поддерживать надлежащий баланс электролитов в жидкостях, в том числе в легких.
От 3 до 5 процентов пациентов с МВ имеют специфическую генетическую мутацию, которая позволяет эпителиальным клеткам транспортировать достаточное количество белков CFTR к поверхности клетки, но хлоридные каналы имеют дефектную активацию. Потенциатор под названием VX-770, также известный как ивакафтор, оказался очень эффективным для небольшой группы пациентов с МВ с этой специфической генетической мутацией.Однако подавляющее большинство пациентов с МВ имеют «транзитную» мутацию и недостаточное количество белков CFTR на поверхности клетки; этим пациентам может потребоваться корректор и потенциатор.
В исследовании Генча, научный сотрудник UNC Дебора Чолон, доктор философии, провела лабораторные эксперименты с использованием образцов тканей пациентов с МВ, у которых есть наиболее распространенная «транзитная» генетическая мутация CFTR (ΔF508). Команда Генча вырастила культивированные эпителиальные клетки МВ в среде, имитирующей человеческое легкое. Затем исследователи обрабатывали клетки в течение двух дней корректирующим составом VX-809, также известным как люмакафтор. Они заметили, что количество белка CFTR, проходящего через клеточную поверхность, соответствующим образом увеличилось.
Но когда они резко (в секундах) добавили усилитель VX-770, скорректированный белок CFTR продемонстрировал кратковременное усиление функции, которое быстро ослабло, что является признаком того, что скорректированный белок CFTR теряет свою способность функционировать как ионный канал.В отдельном эксперименте команда Генча обрабатывала клетки МВ в течение двух дней потенциатором и корректором одновременно; вот как лекарство будет дано пациентам. Генч обнаружил, что потенцирующее соединение хронически дестабилизирует белок CFTR и что дестабилизация зависит от дозы VX-770. Таким образом, эксперименты показали, что потенцирующее средство нейтрализует предполагаемый эффект наличия скорректированного белка CFTR на эпителиальной поверхности.
«Результат был поразительным, — сказал Гентч. «Потенциатор действовал как ингибитор корректирующего соединения. Мы могли видеть исчезновение скорректированного белка CFTR».
Результаты были получены через месяц после того, как результаты клинического исследования, не связанного с UNC, показали, что двухкомпонентный подход повысил функцию легких у пациентов с МВ на 2,2–3,6 процента. Этот результат был статистически значимым, но Чарльз Эстер, доктор медицины, доктор философии, клинический адъюнкт-профессор и один из соавторов UNC, сказал, что многим пациентам с МВ будет трудно воспринимать такой уровень улучшения функции легких в повседневной жизни. основание. Тем не менее, Эстер и соавторы UNC, которые не участвовали в клиническом исследовании, заявили, что статистически значимое увеличение функции легких, как полагают, приведет к меньшему количеству обострений, связанных с CF, в течение года.
Данные клинических испытаний действительно показали, что комбинированная терапия существенно снизила количество обострений легких и госпитализаций, а также положительно увеличила вес пациентов с МВ. Генч, Эстер и соавторы статьи UNC в статье Science Translational Medicine согласны с тем, что эти клинические результаты являются многообещающими и создают основу для новых методов лечения пациентов с МВ.
Гентч отметила возможные причины, объясняющие, почему пациенты, участвовавшие в клинических испытаниях, увидели пользу от двух препаратов, хотя лабораторные эксперименты ее команды показали обратное. Во-первых, дестабилизирующие эффекты VX-770 на скорректированный белок CFTR могут быть менее сильными в организме человека, чем эффекты, наблюдаемые в лабораторных тестах с использованием клеток легких человека. Кроме того, исследования культур клеток длились два дня в исследовании Генча, тогда как клинические исследования длились месяцами.Гентч также сказал, что препараты могут оказывать положительное действие за счет механизмов, не связанных с коррекцией мутантного белка CFTR.
Например, группа Генча обнаружила, что VX-770 может снижать функцию натриевого канала в эпителиальных клетках МВ и других клетках. Исследователи также обнаружили, что VX-770 обладает антибактериальными свойствами.
«Испытание важно для исследования генов и может быть доказательством принципа того, что нацеливание на наиболее распространенную мутацию при муковисцидозе является эффективным подходом к лечению большинства пациентов», — сказал Генч. «Но доказательства корректирующего воздействия на МВТР в клинике требуют дальнейшего изучения. И мы думаем, что многим людям с МВ нужны методы лечения, которые улучшают их здоровье в большей степени.
Мы надеемся, что наши исследования помогут в этом».