Описание клинической картины и оценка функциональной активности канала CFTR у пациента с комплексным аллелем [S466X; R1070Q]

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

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

1. 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.

2. CFTR2. Clinical and functional translation of CFTR. Updated: April 29, 2022. Available at: https://cftr2.org/

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.pdf

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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-B

25. 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.