Публикуем седьмой выпуск обзора* научных статей и новостей из международных источников о событиях в мире муковисцидоза. Ознакомиться с предыдущими выпусками можно здесь. Материалы выходят раз в два месяца и публикуются в разделе новостей на сайте Фонда «Острова»
* Представленный материал носит исключительно информационно-справочный характер и направлен на изучение актуальной новостной повестки в лечении муковисцидоза. Мнения авторов статей могут отличаться по тем или иным вопросам от мнения Фонда и медицинского сообщества. Содержащиеся в материале результаты исследований не могут быть рекомендованы для применения в качестве клинически апробированных. Все медицинские назначения и рекомендации может делать только лечащий врач
Результаты исследования домашнего мониторинга обострений муковисцидоза у детей и взрослых с помощью искусственного интеллекта (Journal of Cystic Fibrosis)
Обострения легочной инфекции (ЛО) – частое и серьезное осложнение муковисцидоза, приводящее к ухудшению функции легких и качества жизни. Раннее выявление и лечение обострений критически важно, но может быть затруднено из-за неспецифичности симптомов, их медленного развития и сложностей с функциональными тестами у детей. Традиционный мониторинг требует частых визитов в клинику. Исследование, опубликованное в Journal of Cystic Fibrosis изучает эффективность использования современного стетоскопа с искусственным интеллектом (ИИ) для надежного выявления обострений в домашних условиях
В исследовании, которое длилось 6 месяцев, участвовали 129 пациентов с муковисцидозом (дети и взрослые). Они использовали дома электронный ИИ-стетоскоп StethoMe для регулярного самообследования. Устройство записывало звуки легких, а ИИ анализировал их, определяя интенсивность хрипов и крепитации, частоту дыхания, частоту сердечных сокращений и соотношение вдоха и выдоха. Пациенты также заполняли опросник о самочувствии (качество дыхания, кашель, одышка, мокрота, симптомы инфекции) в мобильном приложении. Все данные передавались врачам-специалистам, которые оценивали наличие и тяжесть обострения, что служило эталоном («золотым стандартом»). На основе 5160 таких обследований были обучены модели машинного обучения для предсказания ЛО
Система с ИИ продемонстрировала точность: она правильно идентифицировала 79,5% случаев умеренных и тяжелых обострений (чувствительность) и в 89,1% случаев правильно определила их отсутствие (специфичность), что значительно точнее оценки только по самочувствию. Наиболее важными индикаторами обострения оказались звуки крепитации (крупнопузырчатая у маленьких детей, мелкопузырчатая у старших детей и взрослых). У взрослых мелкопузырчатая крепитация была особенно сильным предиктором. Также значимыми были аномальные ЧД и ЧСС. Наилучшая точность (площадь под ROC-кривой > 90%) достигалась при комбинации объективных данных от ИИ-стетоскопа и субъективных данных из опросника. Объективные данные ИИ сами по себе показывали хорошую точность (площадь под ROC-кривой > 83%) и значительно улучшали выявление ЛО по сравнению с использованием только опросника, особенно у взрослых, которые могут недооценивать симптомы. Важно отметить высокую отрицательную прогностическую ценность (> 97.5%): если система не находит признаков обострения, то его, скорее всего, действительно нет
Результаты исследования имеют большое практическое значение. ИИ-стетоскоп позволяет выявлять обострения на ранней стадии, что дает возможность начать лечение раньше и предотвратить ухудшение функции легких. Эта технология делает удаленный мониторинг более надежным и объективным, потенциально сокращая количество визитов в клинику. Пациенты получают инструмент для активного контроля над своим состоянием. ИИ-стетоскоп может стать частью «гибридной» модели ухода, сочетающей удаленный и очный мониторинг, делая помощь доступнее. Раннее выявление и лечение, а также сокращение визитов могут снизить затраты на здравоохранение
Анализ концентрации ионов пота как показателя эффективности терапии (Journal of Cystic Fibrosis)
Муковисцидоз вызван дефектами белка CFTR, отвечающего за транспорт хлоридов. Модуляторы CFTR – это препараты, которые улучшают работу этого белка, и их эффективность часто оценивают по снижению уровня хлоридов в потовой пробе
Ученые, опубликовавшие свою статью в Journal of Cystic Fibrosis, провели комплексный анализ. Сначала они сравнили, как модуляторы восстанавливают транспорт хлоридов в клетках бронхов человека в лаборатории с тем, как снижается уровень хлоридов пота у людей. Затем они объединили данные крупных клинических исследований различных модуляторов CFTR (включая Тезакафтор/Ивакафтор и «Трикафта») у пациентов с муковисцидозом старше 12 лет. 1314 пациентов разделили на группы в зависимости от уровня хлоридов пота, достигнутого после начала лечения модуляторами: <30 ммоль/л (норма), 30-60 ммоль/л (пограничный), 60-80 ммоль/л (МВ) и ≥80 ммоль/л (тяжелый муковисцидоз). Исследователи оценили различия в показателях (функция легких ОФВ1, ИМТ, качество жизни, частота обострений, скорость снижения функции легких) между этими группами
Была обнаружена сильная прямая связь между восстановлением транспорта хлоридов в клетках и снижением хлоридов пота у пациентов. Анализ клинических данных показал, что достижение более низких уровней хлоридов пота после начала лечения модуляторами четко ассоциировалось с лучшими клиническими результатами. Пациенты, у которых хлориды пота снизились до <60 ммоль/л, и особенно до <30 ммоль/л, имели значительно большее улучшение ОФВ1, ИМТ и качества жизни, меньше легочных обострений и замедление или даже остановку падения функции легких по сравнению с пациентами, у которых хлориды пота оставались на более высоких уровнях
Результаты важны для оценки новых модуляторов: даже если прирост ОФВ1 станет менее заметным, дальнейшее снижение хлоридов пота будет указывать на более глубокое восстановление функции CFTR и потенциально лучшие долгосрочные перспективы
Опыт использования дженерика Элексакафтора/Тезакафтора/Ивакафтора («Трикафта») в Южной Африке со стандартными и сниженными дозами (Journal of Cystic Fibrosis)
Новейшие высокоэффективные модуляторы CFTR, такие как Элексакафтор/Тезакафтор/Ивакафтор («Трикафта»), кардинально изменили лечение муковисцидоза, но их высокая стоимость и патентные ограничения делают их недоступными для многих пациентов, особенно в странах с ограниченными ресурсами. В Южной Африке (ЮА) пациенты столкнулись с отсутствием доступа к оригинальному препарату. Статья в Journal of Cystic Fibrosis описывает опыт Южной Африки по использованию дженерика «Трикафта» из Аргентины и инновационной стратегии снижения затрат, позволившей расширить доступ к лечению
Исследователи наблюдали за 70 пациентами с муковисцидозом в ЮА (возраст от 6 до 52 лет), которые начали принимать дженерик препарата «Трикафта». Часть пациентов (38 человек) получали стандартную дозу, а другая часть (32 человека) – сниженную дозу (25% или 50% от стандартной), но с добавлением антибиотика кларитромицина. Кларитромицин замедляет распад дженерика в печени, позволяя использовать меньшие дозы препарата реже (например, 2-3 раза в неделю), что существенно снижает стоимость лечения и расход препарата. Ученые отслеживали изменения в уровне хлоридов пота, функции легких (ОФВ1), индексе массы тела (ИМТ) и побочных эффектах в течение 18 месяцев
Уже через месяц лечения у всех пациентов наблюдалось значительное улучшение: уровень хлоридов пота снизился в среднем на 52.9 ммоль/л, ОФВ1 вырос на 14.9%, ИМТ увеличился на 0.84 кг/м². Важно отметить, что эти улучшения были стойкими на протяжении всего 18-месячного периода наблюдения. Не было обнаружено существенной разницы в эффективности лечения между группой, получавшей стандартную дозу, и группой, получавшей сниженную дозу дженерика «Трикафта» с кларитромицином. Серьезных побочных эффектов не зарегистрировано, переносимость была хорошей
Это исследование предоставляет убедительные доказательства того, что дженерик так же эффективен, как и оригинальный препарат. Более того, стратегия «бустинга» (усиления действия) «Трикафта» с помощью кларитромицина является безопасным и действенным способом значительно снизить стоимость лечения муковисцидоза без потери эффективности. Этот подход, названный авторами «модулятор-сберегающим», открывает реальные перспективы для расширения доступа к жизненно важным модуляторам CFTR для пациентов в странах с ограниченными ресурсами или для тех, кто сталкивается с финансовыми барьерами при доступе к терапии
Исследователи обнаружили стойкую задержку созревания кишечной микробиоты у младенцев с муковисцидозом (American Society for Microbiology Journals)
Кишечник человека населен триллионами микробов (микробиота), которые играют ключевую роль в пищеварении, развитии иммунитета и общем здоровье. У младенцев микробиота проходит сложный путь развития («созревания») от рождения до примерно 3-5 лет. Нарушения этого процесса могут иметь долгосрочные негативные последствия. Авторы исследования изучали микробиоту у младенцев с муковисцидозом
Ученые изучили образцы кала 40 младенцев с муковисцидозом с рождения до 3 лет, используя метод глубокого генетического анализа (метагеномика). Результаты сравнили с данными двух больших групп здоровых младенцев. С помощью математических моделей исследователи оценили «возраст микробиоты» (насколько ее состав соответствует хронологическому возрасту ребенка) и выявили ключевые виды бактерий, определяющие нормальное созревание. Также проанализировали влияние антибиотиков и присутствие бактерий из ротовой полости и грибков
Микробиота кишечника у младенцев с муковисцидозом значительно отличается от здоровых сверстников с самого раннего возраста. Главное открытие – процесс «созревания» микробиоты у детей с муковисцидозом сильно задерживается. Их микробиота как бы «застревает» в незрелом, переходном состоянии после 12-18 месяцев и не достигает стабильного взрослого типа даже к 3 годам. Эта задержка сильно коррелировала с общим количеством курсов антибиотиков. У младенцев с муковисцидозом было обнаружено значительно меньше полезных бактерий, важных для созревания и здоровья кишечника (например, Faecalibacterium prausnitzii), а также сниженное разнообразие штаммов этих бактерий. Напротив, у них было повышено содержание бактерий, обычно живущих во рту, и грибков (например, Candida), что характерно для дисбиотических состояний кишечника
Это исследование показывает, что муковисцидоз серьезно влияет на кишечник с самого рождения, приводя к хронической незрелости микробиоты. Также стоит заметить, что неизбежное активное использование антибиотиков в отсутствии модуляторов CFTR приводит к дисбалансу микробиоты. Отсутствие полезных бактерий и «застревание» микробиоты в незрелом состоянии могут способствовать хроническому воспалению в кишечнике, проблемам с ростом и усвоением питательных веществ. Данные результаты открывают перспективы для разработки новых терапевтических подходов, направленных на коррекцию микробиоты у младенцев с муковисцидозом (например, с помощью пробиотиков, пребиотиков, диеты), чтобы способствовать ее здоровому созреванию и улучшить общее состояние здоровья пациентов
Взаимосвязь между бактериофагом Pf, снижением функции легких у пациентов с муковисцидозом и инфекцией Pseudomonas (Journal of Cystic Fibrosis)
Хроническая инфекция легких, вызванная бактерией Pseudomonas aeruginosa, является основной причиной ухудшения функции легких при муковисцидозе. Недавно было обнаружено, что многие штаммы P. aeruginosa инфицированы специфическим вирусом – нитевидным бактериофагом Pf. Этот вирус не заражает клетки человека, но влияет на поведение бактерии, способствуя образованию биопленок и изменяя иммунный ответ. Эта работа исследовала связь между присутствием Pf -фага и клиническими исходами у пациентов с муковисцидозом
Ученые провели продольное наблюдение за 121 пациентом с муковисцидозом в течение примерно 3.5 лет. В образцах мокроты измеряли концентрацию бактерий P. aeruginosa и фага Pf методом ПЦР, анализировали маркеры воспаления и отслеживали динамику снижения функции легких (ОФВ1). У нескольких пациентов после трансплантации исследовали удаленные легкие на наличие структур, формируемых Pf (жидкие кристаллы)
Фаг Pf был обнаружен в мокроте у более чем половины (52%) пациентов с инфекцией P. aeruginosa, причем у многих он присутствовал постоянно. Ключевым открытием стало то, что высокая концентрация Pf фага (особенно по отношению к концентрации Pa) была четко связана со значительно более быстрым снижением функции легких (в среднем на 1.53% ОФВ1 в год), обнаружилась положительная связь между концентрацией фага и возрастом пациентов. Присутствие Pf также ассоциировалось с повышенным уровнем провоспалительных цитокинов и маркера противовирусного ответа (IL-10) в мокроте. При этом уровень нейтрофильной эластазы существенно не отличался. Исследование удаленных легких подтвердило, что Pf способствует образованию жидких кристаллов в слизистых пробках
Это исследование предполагает, что бактериофаг Pf – активный участник патологического процесса при муковисцидозе, усугубляющий течение синегнойной инфекции. Высокий уровень Pf в мокроте может служить прогностическим маркером риска быстрого ухудшения функции легких, что важно в эру модуляторов. Pf-фаг может стать новой терапевтической мишенью. Разработка стратегий, направленных на снижение количества Pf или его активности, может помочь в лечении хронической синегнойной инфекции и замедлении прогрессирования заболевания легких при муковисцидозе
Применение анализа одноклеточной транскриптомики для обнаржуения новых терапевтических мишеней при муковисцидозе (Computers in Biology and Medicine Journal)
Муковисцидоз – это генетическое заболевание, вызванное мутациями в гене CFTR. Этот ген отвечает за белок, который регулирует транспорт ионов хлора через мембраны клеток, что критически важно для многих органов, особенно легких. Несмотря на значительные успехи в лечении муковисцидоза благодаря CFTR-модуляторам, легочные проблемы, такие как хронические инфекции и воспаление, остаются основной причиной заболеваемости и смертности. Данное исследование, опубликованное в журнале Computers in Biology and Medicine, изучает изменение экспрессии (использования клеткой гена для получения белка) генов у пациентов с муковисцидозом
Ученые применили метод одноклеточного РНК-секвенирования (scRNA-seq), который позволяет узнать, какие гены активны в каждой отдельной клетке. Они проанализировали более 40 000 клеток из образцов легких 19 пациентов с муковисцидозом, перенесших трансплантацию, и 19 здоровых доноров. Для обеспечения точности особое внимание было уделено преаналитическому этапу: интеграция данных из разных источников, продвинутая нормализация для корректного сравнения активности генов, и картирование клеток на подробный «Атлас Клеток Легких Человека» для определения их типа. Затем сравнивалась активность генов в одинаковых типах клеток у пациентов с муковисцидозом и здоровых людей, выявлялись гены-кандидаты для терапии и анализировались их взаимодействия
Были обнаружены различия в пропорциях и состоянии определенных типов клеток (например, базальных, клеток Клара, бокаловидных) между пациентами с муковисцидозом и здоровыми, что может объяснять нарушения регенерации эпителия или избыточное образование слизи. Идентифицированы 40 генов со статистически значимыми различиями в экспрессии между группами пациентов с муковисцидозом и здоровых (включая PRDX1, EGR1, SAA1, SAA2, PIGR, FOS, PLAT). Эти гены вовлечены в процессы воспаления, иммунного ответа, клеточного стресса, репарации тканей и транспорта белков. Анализ показал значимость генов, связанных с транспортом белков из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи – нарушение этого пути критично для правильной локализации CFTR, особенно при мутации DeltaF508. Также в клетках серозных желез подслизистых желез были выявлены изменения в генах, связанных с функцией митохондрий, что может способствовать воспалению
Таким образом, данное исследование предоставляет детализированную карту молекулярных изменений в легких при муковисцидозе, полученную с помощью одноклеточных (“single-cell”) технологий. Это прокладывает путь к созданию более эффективных и комплексных подходов. Необходимы дальнейшие исследования для трансляции этих открытий в клиническую практику
Исследование потенциальных генов-модификаторов муковисцидоза (Human Gene Journal)
Муковисцидоз вызывается мутациями в гене CFTR, но течение болезни сильно варьирует даже у людей с одинаковыми мутациями. Эта вариабельность объясняется влиянием других генов – «генов-модификаторов». Они не вызывают муковисцидоз, но могут влиять на работу белка CFTR или реакцию организма на его дисфункцию, изменяя тяжесть симптомов. Понимание роли генов-модификаторов важно для прогнозирования течения болезни и разработки персонализированного лечения
Авторы статьи, опубликованной в журнале Human Gene, провели обширный обзор научной литературы и баз данных, составив список генов, ранее предполагавшихся как модификаторы муковисцидоза. Затем с помощью биоинформатических инструментов (ENRICHR, DAVID) проанализировали, связаны ли эти гены с известными биологическими путями чаще, чем можно было бы ожидать случайно. Также использовали базу данных STRING для изучения возможных взаимодействий между белками, кодируемыми генами-модификаторами, и белком CFTR
Был составлен список из 36 генов, потенциально влияющих на течение муковисцидоза. Эти гены участвуют в разнообразных процессах, включая воспаление, иммунный ответ, ионный транспорт, регуляцию слизи, функцию печени, клеточную структуру и сигнализацию, детоксикацию. Анализ обогащения по функциональной принадлежности выявил три биологических пути, тесно связанных с муковисцидозом, в которых участвовали 13 из 36 генов-модификаторов. Важнейшими оказались пути, связанные с функцией CFTR и бета-2-адренергического рецептора. Анализ взаимодействий в STRING показал, что шесть из этих 13 генов-модификаторов (SLC9A3R1/NHERF1, EZR, ADRB2, SERPINA1, IL1B, IFRD1) с высокой вероятностью взаимодействуют с белком CFTR. Гены SLC9A3R1 (NHERF1) и EZR важны для правильной локализации и стабильности CFTR. ADRB2 (бета-2-адренорецептор) влияет на регуляцию дыхательных путей. SERPINA1 (альфа-1-антитрипсин), IL1B (интерлейкин-1 бета) и IFRD1 являются ключевыми игроками в процессах воспаления
Выявление генов-модификаторов и их взаимодействие с CFTR помогает понять вариабельность течения муковисцидоза. В будущем анализ этих генов у пациента может помочь прогнозировать тяжесть заболевания и риск осложнений. Гены-модификаторы и связанные с ними пути могут стать новыми мишенями для терапии, дополняющей CFTR-модуляторы (например, для коррекции воспаления или улучшения стабильности CFTR). Знание генетического профиля пациента (мутации CFTR + варианты генов-модификаторов) позволит подбирать наиболее эффективное лечение индивидуально
За создание обзора и перевод материалов благодарим Занина Ивана, специалиста Научно-образовательного профессионального центра генетических и лабораторных технологий ФГБОУ «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ
