pulmoПульмонологияPULMONOLOGIYA0869-01892541-9617Scientific and Practical Journal “PULMONOLOGIYA” LLC10.18093/0869-0189-2023-33-2-233-242pulmo-4201Research ArticleЗАМЕТКИ ИЗ ПРАКТИКИPRACTICAL NOTESОписание клинической картины и оценка функциональной активности канала CFTR у пациента с комплексным аллелем [S466X; R1070Q]Description of the clinical picture and assessment of functional activity of the CFTR channel in a patient with a complex allele [S466X; R1070Q]https://orcid.org/0000-0002-2195-3025КрасноваМ. Г.KrasnovaM. G.

Краснова Мария Геннадьевна - аспирант, лаборант-исследователь лаборатории генетики стволовых клеток.

115522, Москва, ул. Москворечье, 1, тел.: +7(926)5282686

Maria G. Krasnova, Postgraduate Student, Laboratory Assistant-Researcher, Laboratory о! Stem Cell Genetics.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; tel.: (495) 324-20-24

 

krasnova.m.g0605@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8814-5532МельяновскаяЮ. Л.MelianovskayaYu. L.

Мельяновская Юлия Леонидовна - научный сотрудник научно-клинического отдела муковисцидоза.

115522, Москва, ул. Москворечье, 1, тел.: +7(495)3242024

Yuliya L. Mel’yanovskaya, Researcher, Scientific and Clinical Department of Cystic Fibrosis.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; tel.: (495) 324-20-24

melcat@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9642-0947КрасовскийС. А.KrasovskiyS. A.

Красовский Станислав Александрович - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории муковисцидоза Научно-исследовательский институт пульмонологии Федерального медико-биологического агентства; ведущий научный сотрудник научно-клинического отдела Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова; врач-пульмонолог отделения муковисцидоза Городская клиническая больница имени Д.Д. Плетнева; Author ID: 688178.

115522, Москва, ул. Москворечье, 1; 115682, Москва, Ореховый бульвар, 28; 105077, Москва, ул. 11-я Парковая, 32; тел: (495) 965-23-24

Stanislav А. Krasovsky - Candidate of Medicine, Senior Researcher, Cystic Fibrosis Laboratory, Federal Pulmonology Research Institute, Federal Medical and Biological Agency of Russia; Leading Researcher, Scientific and Clinical Department, RCMG”; Pulmonologist, Department of Cystic Fibrosis, SBHI “City Clinical Hospital named after D.D.Pletnev, Moscow City Health Department”; Author ID: 688178.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; Orekhovyy bul’var 28, Moscow, 115682; ul. Odinnadtsataya Parkovaya 32, Moscow, 105077; tel.: (495) 965-23-24

sa_krasovsky@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5188-9255БулатенкоН. В.BulatenkoN. V.

Булатенко Наталья Вадимовна - младший научный сотрудник лаборатории генетики стволовых клеток.

15522, Москва, ул. Москворечье, 1, тел.: +7(495)3242024

Nataliya V. Bulatenko - Junior Researcher, Laboratory of Stem Cell Genetics.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; tel.: (495) 324 20-24

bnv695@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5035-6396ЕфремоваА. С.EfremovaA. S.

Ефремова Анна Сергеевна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории генетики стволовых клеток.

115522, Москва, ул. Москворечье, 1, тел.: +7(495)3242024

Anna S. Efremova - Candidate of Biology, Leading Researcher, Laboratory of Stem Cell Genetics.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; tel.: (495) 324-20-24

anna.efremova.83@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0481-256XБухароваТ. Б.BukharovaT. B.

Бухарова Татьяна Борисовна — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории генетики стволовых клеток.

115522, Москва, ул. Москворечье, 1, тел.: +7(495)3242024

Tatiana B. Bukharova - Candidate of Biology, Leading Researcher, Laboratory of Stem Cell Genetics.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; tel.: (495) 324-20-24

bukharova-rmt@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2438-1605ГольдштейнД. В.GoldshteinD. V.

Гольдштейн Дмитрий Вадимович — доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией генетики стволовых клеток.

115522, Москва, ул. Москворечье, 1, тел.: +7(495)3242024

Dmitry V. Goldshtein - Doctor of Biology, Professor, Head of the Laboratory of Stem Cell Genetics.

Ul. Moskvorechye 1, Moscow, 115522; tel.: (495) 324-20-24

dvgoldrm7@gmail.comФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова» Министерства науки и высшего образования Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Scientific Institution “Research Centre for Medical Genetics”, Ministry of Science and Higher Education of the Russian FederationRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский институт пульмонологии» Федерального медико-биологического агентства России; Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы «Городская клиническая больница имени Д.Д.Плетнева Департамента здравоохранения города Москвы»РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution “Research Centre for Medical Genetics”, Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation; Federal Pulmonology Research Institute, Federal Medical and Biological Agency of Russia; State Budgetary Healthcare Institution “City Clinical Hospital named after D.D.Pletnev, Moscow City Health Department”Russian Federation202313042023332233242Copyright © Краснова М.Г., Мельяновская Ю.Л., Красовский С.А., Булатенко Н.В., Ефремова А.С., Бухарова Т.Б., Гольдштейн Д.В., 20232023Краснова М.Г., Мельяновская Ю.Л., Красовский С.А., Булатенко Н.В., Ефремова А.С., Бухарова Т.Б., Гольдштейн Д.В.Krasnova M.G., Melianovskaya Y.L., Krasovskiy S.A., Bulatenko N.V., Efremova A.S., Bukharova T.B., Goldshtein D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.pulmonology.ru/pulm/article/view/4201

Наличие патогенных вариантов в гене CFTR вызывает муковисцидоз (МВ) посредством различных молекулярных механизмов, оказывающих влияние на образование и функциональную активность хлорного канала CFTR. Важным фактором, влияющим на фенотипические проявления МВ и эффективность таргетной терапии, является наличие комплексных аллелей — > 2 последовательных мутаций на 1-м аллеле, или в цис-положении. Влияние комплексных аллелей на проявления МВ в мире изучено недостаточно из-за небольшого количества проведенных исследований.

Целью исследования явилось изучение влияния комплексного аллеля [S466X; R1070Q] на фенотипические проявления МВ и эффективность таргетной терапии на модели кишечных органоидов у пациента с генотипом [S466X; R1070Q]/CFTRdele2,3.

Материалы и методы

Материалы и методы. Использовались данные истории болезни пациента, метод определения разницы кишечных потенциалов (ОРКП), метод кишечных органоидов, форсколиновый тест.

Результаты

Результаты. Установлен прогрессирующий характер заболевания с явной деградацией легочной функции. При использовании метода ОРКП показано отсутствие функции хлорного канала. Проведенные на полученной из ткани кишечника культуре органоидов тесты свидетельствуют о полной утрате функции хлорного канала. Кроме того, комплексный аллель [S466X; R1070Q] оказался нечувствительным ко всем протестированным таргетным препаратам.

Заключение

Заключение. Установлено, что комплексный аллель [S466X; R1070Q] вызывает полную утрату функционального белка CFTR и нечувствителен к действию ни одного из зарегистрированных таргетных препаратов.

The presence of pathogenic variants in the CFTR gene causes cystic fibrosis (CF) through various molecular mechanisms that affect the formation and functional activity of the CFTR chloride channel. An important factor affecting the phenotypic manifestations of CF and the effectiveness of targeted therapy is the presence of complex alleles with > 2 consecutive mutations per 1 allele, or in the cis position. The influence of complex alleles on the manifestations of CF has not been sufficiently studied globally due to the small number of studies.

The aim of the study was to investigate the influence of the complex allele [S466X; R1070Q] on the phenotypic manifestations of CF and the effectiveness of targeted therapy in a model of intestinal organoids from a patient with [S466X; R1070Q]/CFTRdele2,3 genotype.

Methods

Methods. We used medical history data, intestinal current measurement, intestinal organoid method, and forskolin test.

Results

Results. The progressive nature of the disease with a clear degradation of lung function was established. The ICM method showed absent chloride channel function. The tests on the culture of organoids obtained from the intestinal tissue indicated a complete loss of the chloride channel function. In addition, the complex allele [S466X; R1070Q] was insensitive to all targeted drugs tested.

Conclusion

Conclusion. The complex allele [S466X; R1070Q] causes a complete loss of the functional CFTR protein and is not sensitive to any of the approved targeted drugs.

CFTRмуковисцидозкомплексный аллельопределение разности кишечных потенциаловкишечные органоидыфорсколиновый тесттаргетная терапияCFTRcystic fibrosiscomplex alleleintestinal current measurementintestinal organoidsforskolin-induced swelling assaytargeted therapyРабота выполнена за счет средств гранта Российского научного фонда № 22-15-00473 «Исследование влияния комплексных аллелей гена CFTR на функциональную активность хлорного канала для персонализированного подбора таргетной терапии при муковисцидозе»This research was funded by the grant of the Russian Science Foundation No.22-15-00473 “Study of the effect of complex alleles of the CFTR gene on the functional activity of the chloride channel for personalized selection of targeted therapy in cystic fibrosis”ReferencesShteinberg M., Haq I.J, Polineni D., Davies J.C. Cystic fibrosis. Lancet. 2021; 397 (10290): 2195-2211. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)32542-3.Shteinberg M., Haq I.J, Polineni D., Davies J.C. Cystic fibrosis. Lancet. 2021; 397 (10290): 2195-2211. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)32542-3.CFTR2. Clinical and functional translation of CFTR. Updated: April 29, 2022. Available at: https://cftr2.org/CFTR2. Clinical and functional translation of CFTR. Updated: April 29, 2022. Available at: https://cftr2.org/McDermott G., Reece E., Renwick J. Microbiology of the cystic fibrosis airway. In: Schmidt T.M., ed. Encyclopedia of Microbiology. 4th Edn. Academic Press; 2019: 186-198. DOI: 10.1016/B978-0-12-809633-8.90263-2.McDermott G., Reece E., Renwick J. Microbiology of the cystic fibrosis airway. In: Schmidt T.M., ed. Encyclopedia of Microbiology. 4th Edn. Academic Press; 2019: 186-198. DOI: 10.1016/B978-0-12-809633-8.90263-2.Mickle J.E., Cutting G.R. Genotype-phenotype relationships in cystic fibrosis. Med. Clin. North Am. 2000; 84 (3): 597-607. DOI: 10.1016/S0025-7125(05)70243-1.Mickle J.E., Cutting G.R. Genotype-phenotype relationships in cystic fibrosis. Med. Clin. North Am. 2000; 84 (3): 597-607. DOI: 10.1016/S0025-7125(05)70243-1.Terlizzi V., Centrone C., Botti M., Taccetti G. G378X-I148T CFTR variant: a new complex allele in a cystic fibrosis newborn with pancreatic insufficiency. Mol. Genet. Genomic Med. 2022; 10 (9): e2033. DOI: 10.1002/mgg3.2033.Terlizzi V., Centrone C., Botti M., Taccetti G. G378X-I148T CFTR variant: a new complex allele in a cystic fibrosis newborn with pancreatic insufficiency. Mol. Genet. Genomic Med. 2022; 10 (9): e2033. DOI: 10.1002/mgg3.2033.Wei L., Vankeerberghen A., Jaspers M. et al. Suppressive interactions between mutations located in the two nucleotide binding domains of CFTR. FEBSLett. 2000; 473 (2): 149-153. DOI: 10.1016/S0014-5793(00)01519-2.Wei L., Vankeerberghen A., Jaspers M. et al. Suppressive interactions between mutations located in the two nucleotide binding domains of CFTR. FEBSLett. 2000; 473 (2): 149-153. DOI: 10.1016/S0014-5793(00)01519-2.El-Seedy A., Girodon E., Norez C. et al. CFTR mutation combinations producing frequent complex alleles with different clinical and functional outcomes. Hum. Mutat. 2012; 33 (11): 1557-1565. DOI: 10.1002/humu.22129.El-Seedy A., Girodon E., Norez C. et al. CFTR mutation combinations producing frequent complex alleles with different clinical and functional outcomes. Hum. Mutat. 2012; 33 (11): 1557-1565. DOI: 10.1002/humu.22129.Bienvenu T., Lopez M., Girodon E. Molecular diagnosis and genetic counseling of cystic fibrosis and related disorders: new challenges. Genes (Basel). 2020; 11 (6): 619. DOI: 10.3390/genes11060619.Bienvenu T., Lopez M., Girodon E. Molecular diagnosis and genetic counseling of cystic fibrosis and related disorders: new challenges. Genes (Basel). 2020; 11 (6): 619. DOI: 10.3390/genes11060619.Кондратьева Е.И., Красовский С.А., Старинова М.А. и др., ред. Регистр пациентов с муковисцидозом в Российской Федерации. 2020 год. М.: Медпрактика-М; 2022. Доступно на: http://ostrovaru.com/site_Registre_2020.pdfKondratyeva E.I., Krasovskiy S.A., Starinova M.A. et al., eds. [Register of patients with cystic fibrosis in the Russian Federation. 2020]. Moscow: Medpraktika-M; 2022. Available at: http://ostrovaru.com/site_Registre_2020.pdf (in Russian).Кондратьева Е.И., Петрова Н.В., Красовский С.А. и др. Фенотип пациентов с комплексным аллелем s466x-r1070q при муковисцидозе в Российской Федерации. Пульмонология. 2017; 27 (6): 695-703. DOI: 10.18093/0869-0189-2017-27-6-695-703.Kondratyeva E.I., Petrova N.V., Krasovskiy SA. et al. [Cystic fibrosis phenotype with the complex allele s466x-r1070q in Russian Federation]. Pul’monologiya. 2017; 27 (6): 695-703. DOI: 10.18093/0869-0189-2017-27-6-695-703 (in Russian).Krasnov K.V., Tzetis M., Cheng J. et al. Functional studies of rare missense mutations in CFTR facilitate interpretation of genotype-phenotype relationships. Hum. Mutat. 2008; 29 (11): 1364-1372. DOI: 10.1002/humu.20866.Krasnov K.V., Tzetis M., Cheng J. et al. Functional studies of rare missense mutations in CFTR facilitate interpretation of genotype-phenotype relationships. Hum. Mutat. 2008; 29 (11): 1364-1372. DOI: 10.1002/humu.20866.Petrova N., Kashirskaya N., Zinchenko R. et al. Genotype-phenotype correlation in Russian cystic fibrosis patients with S466X-R1070Q complex allele. J. Cyst. Fibros. 2015; 14 (Suppl. 1): S42. DOI: 10.1016/S1569-1993(15)30133-8.Petrova N., Kashirskaya N., Zinchenko R. et al. Genotype-phenotype correlation in Russian cystic fibrosis patients with S466X-R1070Q complex allele. J. Cyst. Fibros. 2015; 14 (Suppl. 1): S42. DOI: 10.1016/S1569-1993(15)30133-8.Cholon D.M., Quinney N.L., Fulcher M.L. et al. Potentiator iva-caftor abrogates pharmacological correction of AF508 CFTR in cystic fibrosis. Sci. Transl. Med. 2014; 6 (246): 246ra96. DOI: 10.1126/scitranslmed.3008680.Cholon D.M., Quinney N.L., Fulcher M.L. et al. Potentiator iva-caftor abrogates pharmacological correction of AF508 CFTR in cystic fibrosis. Sci. Transl. Med. 2014; 6 (246): 246ra96. DOI: 10.1126/scitranslmed.3008680.Chevalier B., Hinzpeter A. The influence of CFTR complex alleles on precision therapy of cystic fibrosis. J. Cyst. Fibros. 2020; 19 (Suppl. 1): S15-18. DOI: 10.1016/j.jcf.2019.12.008.Chevalier B., Hinzpeter A. The influence of CFTR complex alleles on precision therapy of cystic fibrosis. J. Cyst. Fibros. 2020; 19 (Suppl. 1): S15-18. DOI: 10.1016/j.jcf.2019.12.008.Kondratyeva E., Bulatenko N., Melyanovskaya Y. et al. Personalized selection of a CFTR modulator for a patient with a complex allele [L467F;F508del]. Curr. Issues Mol. Biol. 2022; 44 (10): 5126-538. DOI: 10.3390/cimb44100349.Kondratyeva E., Bulatenko N., Melyanovskaya Y. et al. Personalized selection of a CFTR modulator for a patient with a complex allele [L467F;F508del]. Curr. Issues Mol. Biol. 2022; 44 (10): 5126-538. DOI: 10.3390/cimb44100349.Beekman J.M. Individualized medicine using intestinal responses to CFTR potentiators and correctors. Pediatr. Pulmonol. 2016; 51 (Suppl. 44): S23-34. DOI: 10.1002/ppul.23553.Beekman J.M. Individualized medicine using intestinal responses to CFTR potentiators and correctors. Pediatr. Pulmonol. 2016; 51 (Suppl. 44): S23-34. DOI: 10.1002/ppul.23553.Derichs N., Sanz J., Von Kanel T. et al. Intestinal current measurement for diagnostic classification of patients with questionable cystic fibrosis: validation and reference data. Thorax. 2010; 65 (7): 594-599. DOI: 10.1136/thx.2009.125088.Derichs N., Sanz J., Von Kanel T. et al. Intestinal current measurement for diagnostic classification of patients with questionable cystic fibrosis: validation and reference data. Thorax. 2010; 65 (7): 594-599. DOI: 10.1136/thx.2009.125088.Мельяновская Ю.Л., Кондратьева Е.И. Куцев С.И. Определение референтных значений для метода определения разности кишечных потенциалов в Российской Федерации. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2020; 15 (2): 162-166. DOI: 10.14300/mnnc.2020.15039.Melyanovskaya Yu.L., Kondratyeva E.I. Kutsev S.I. [Determination of reference values for the method of intestinal current measurement in the Russian Federation]. Meditsinskiy vestnik Severnogo Kavkaza. 2020; 15 (2): 162-166. DOI: 10.14300/mnnc.2020.15039 (in Russian).Dekkers J.F., van der Ent C.K., Beekman J.M. Novel opportunities for CFTR-targeting drug development using organoids. Rare Dis. 2013; 1: e27112. DOI: 10.4161/rdis.27112.Dekkers J.F., van der Ent C.K., Beekman J.M. Novel opportunities for CFTR-targeting drug development using organoids. Rare Dis. 2013; 1: e27112. DOI: 10.4161/rdis.27112.Boj S.F., Vonk A.M., Statia M. et al. Forskolin-induced swelling in intestinal organoids: An in vitro assay for assessing drug response in cystic fibrosis patients. J. Vis. Exp. 2017; (120): 55159. DOI: 10.3791/55159.Boj S.F., Vonk A.M., Statia M. et al. Forskolin-induced swelling in intestinal organoids: an in vitro assay for assessing drug response in cystic fibrosis patients. J. Vis. Exp. 2017; (120): 55159. DOI: 10.3791/55159.Vonk A.M., van Mourik P., Ramalho A.S. et al. Protocol for application, standardization and validation of the forskolin-induced swelling assay in cystic fibrosis human colon organoids. STAR Protoc. 2020; 1 (1): 100019. DOI: 10.1016/j.xpro.2020.100019.Vonk A.M., van Mourik P., Ramalho A.S. et al. Protocol for application, standardization and validation of the forskolin-induced swelling assay in cystic fibrosis human colon organoids. STAR Protoc. 2020; 1 (1): 100019. DOI: 10.1016/j.xpro.2020.100019.Кондратьева Е.И, Мельяновская Ю.Л., Ефремова Ф.С. и др. Опыт применения методов оценки функциональности анионного канала CFTR у пациентов с установленным и предполагаемым диагнозом муковисцидоза. Сибирское медицинское обозрение. 2019; (2): 60-69. DOI: 10.20333/2500136-2019-2-60-69.Kondratyeva E.I., Melyanovskaya Y.L., Efremova A.S. et al. [Experience of evaluating functionality of anionic cftr channel methods application in patients with cystic fibrosis diagnosed and supposed]. Sibirskoe meditsinskoe obozrenie. 2019; (2): 60-69. DOI: 10.20333/2500136-2019-2-60-69 (in Russian).Dork T., Wulbrand U., Richter T. et al. Cystic fibrosis with three mutations in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator gene. Hum. Genet. 1991; 87 (4): 441-446. DOI: 10.1007/BF00197165.Dork T., Wulbrand U., Richter T. et al. Cystic fibrosis with three mutations in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator gene. Hum. Genet. 1991; 87 (4): 441-446. DOI: 10.1007/BF00197165.Duarte A., Amaral M., Barreto C. et al. Complex cystic fibrosis allele R334W-R1158X results in reduced levels of correctly processed MRNA in a pancreatic sufficient patient. Hum. Mutat. 1996; 8 (2): 134-139. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1004(1996)8:2<134::AID-HUMU5>3.0.CO;2-BDuarte A., Amaral M., Barreto C. et al. Complex cystic fibrosis allele R334W-R1158X results in reduced levels of correctly processed MRNA in a pancreatic sufficient patient. Hum. Mutat. 1996; 8 (2): 134-139. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1004(1996)8:2<134::AID-HUMU5>3.0.CO;2-BRamalho A.S., Forstovd E., Vonk A.M. et al. Correction of CFTR function in intestinal organoids to guide treatment of cystic fibrosis. Eur. Respir. J. 2021; 57 (1): 1902426. DOI: 10.1183/13993003.02426-2019.Ramalho A.S., Forstovd E., Vonk A.M. et al. Correction of CFTR function in intestinal organoids to guide treatment of cystic fibrosis. Eur. Respir. J. 2021; 57 (1): 1902426. DOI: 10.1183/13993003.02426-2019.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.