Публикуем десятый 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
* 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
Неинвазивный пренатальный скрининг идентифицирует беременности с высоким риском муковисцидоза
В данном исследовании оценивалась клиническая эффективность неинвазивного пренатального тестирования (НИПТ) для выявления риска муковисцидоза у плода. Был проведен масштабный ретроспективный анализ данных 100 106 беременных женщин, прошедших скрининг. Метод основан на анализе внеклеточной ДНК плода (cfDNA) из одного образца материнской крови, что позволяет определять носительство патогенных вариантов гена CFTR у матери и затем оценивать риск для плода без необходимости забора материала у партнера.
В выборке было выявлено 20 случаев с высоким риском и известным исходом, из которых у 13 новорожденных был подтвержден диагноз МВ. Тест продемонстрировал 100% чувствительность, корректно идентифицировав все 13 подтвержденных случаев как группу высокого риска. При этом положительная предсказательная ценность разнилась – в группах с соотношением шансов 2 к 3 и 9 к 10 совпадение прогнозов скрининга и подтвержденных диагнозов муковисцидоза составило 100%, а в группах 1 к 2, 1 к 4 уже 33% и 50% соответственно (3 из 9, 1 из 2). Преимуществом является ранний срок получения результатов: 75% анализов были готовы до 18,5 недель гестации, что предоставляет временной ресурс для дальнейшей диагностики и консультирования.
Клиническая значимость этих данных подкрепляется тем, что у 12 из 13 детей с подтвержденным МВ были обнаружены мутации, чувствительные к терапии CFTR-модуляторами. Это указывает на потенциал данного скрининга для раннего прогнозирования эффективности таргетной терапии.
Важно понимать, что НИПТ – инструмент, позволяющий исследовать одновременно несколько патологий генома плода, и нахождение ему всё больше областей применения, вкупе с внедрением наравне с традиционным узи + биохимическим скринингом позволит значительно улучшить пренатальную диагностику. Этот подход не только персонализирует оценку риска, но и создает предпосылки для разработки и своевременного применения будущих терапевтических стратегий, включая потенциальное внутриутробное лечение.
Влияние терапии Трикафтой на окислительный стресс при муковисцидозе
Высокоэффективная модулирующая терапия значительно улучшает клинические показатели при муковисцидозе, однако ее влияние на фундаментальные патофизиологические процессы, среди которых окислительный стресс, изучено не до конца. В данном проспективном исследовании приняли участие 26 пациентов с муковисцидозом. В течение шести месяцев ученые оценивали динамику маркеров окислительного стресса (включая 8-изопростан, 8-гидрокси-2′-дезоксигуанозин и карбонилы белка) и активность антиоксидантных ферментов. Анализ проводился в двух биологических средах: в мокроте, для оценки локальных процессов в дыхательных путях, и в плазме крови, для оценки системного статуса. Образцы забирались до начала терапии, а также через 2-3 и 6 месяцев после ее старта.
Результаты продемонстрировали диссоциацию между локальными и системными эффектами терапии. В мокроте было зафиксировано значительное снижение всех измеренных маркеров окислительного стресса, что коррелирует с выраженным клиническим улучшением, включая прекращение продукции мокроты у 50% участников. Это подтверждает, что «Трикафта» эффективно снижает оксидативное повреждение непосредственно в легких.
В противоположность этому, в плазме крови не было обнаружено статистически значимых изменений в уровнях тех же маркеров. Это свидетельствует о том, что, несмотря на мощное положительное воздействие на дыхательную систему, терапия ETI не приводит к полной нормализации системного окислительного стресса. Вероятно, это связано с сохранением воспалительных процессов, обусловленных внелегочными проявлениями муковисцидоза. Данные выводы указывают на возможность установления механизмов остаточного окислительного стресса, с последующей разработкой терапевтических стратегий, направленных подавление системного воспалительного ответа.
Морфологические изменения легочных сосудов при муковисцидозе
Патология легких при муковисцидозе традиционно рассматривается как заболевание преимущественно дыхательных путей. Данное исследование было направлено на изучение морфологии легочной сосудистой сети, менее изученного аспекта болезни. С помощью высокоразрешающей компьютерной томографии (КТ) были проанализированы данные 160 пациентов с МВ и 65 здоровых лиц из контрольной группы. Основным параметром оценки служило соотношение объема мелких кровеносных сосудов (с площадью поперечного сечения <5 мм²) к общему объему сосудов легких (BV5/TBV%).
Исследование выявило, что у пациентов с муковисцидозом наблюдается прогрессирующее уменьшение доли мелких сосудов, которое начинается уже в первом десятилетии жизни. Примечательно, что этот процесс был зафиксирован даже у пациентов с нормальными показателями функции легких (ОФВ1 >100% от должного), что указывает на то, что сосудистая патология является ранним и, возможно, независимым от поражения бронхов проявлением МВ.
Пациенты, получавшие «Трикафту», не демонстрировали характерного для МВ возрастного снижения показателя BV5/TBV%, в отличие от пациентов, не получавших модуляторы или принимавших препараты первого поколения. Их сосудистые параметры были сопоставимы с контрольной группой здоровых людей, что свидетельствует о протективном эффекте терапии на легочную микроциркуляцию. Однако у пациентов с уже развившимся тяжелым поражением легких терапия не приводила к регрессу сосудистых изменений.
Таким образом, исследование позиционирует МВ не только как болезнь дыхательных путей, но и как первичную легочную васкулопатию, подчеркивая важность ранней диагностики и начала высокоэффективной терапии для предотвращения необратимых структурных изменений в легких.
Дерегуляция кальциевого сигналинга в нейтрофилах как маркер снижения легочной функции
Хроническое нейтрофильное воспаление является ключевым фактором прогрессирования легочного заболевания при муковисцидозе. Данное исследование было направлено на выяснение молекулярных механизмов, лежащих в основе гиперреактивности нейтрофилов. Были изучены образцы периферической крови 21 пациента с МВ и 10 здоровых доноров.
С помощью протеомного анализа и функциональных клеточных тестов было установлено, что нейтрофилы пациентов с муковисцидозом демонстрируют аномально усиленный депо-управляемый вход кальция (SOCE) — ключевой сигнальный путь, регулирующий активацию клетки. Этот фенотип сохранялся даже у пациентов, получавших высокоэффективную модулирующую терапию, что объясняет персистенцию воспаления несмотря на улучшение функции белка CFTR. Была выявлена статистически значимая обратная корреляция между интенсивностью SOCE и функцией легких пациентов (ОФВ1), что указывает на клиническую значимость данного механизма.
Дальнейшие исследования с использованием конфокальной микроскопии и красителя на основе антител показали, что в основе этого явления лежит повышенная экспрессия и кластеризация кальциевых каналов Orai1 на поверхности нейтрофилов.
В качестве потенциального терапевтического подхода был протестирован экспериментальный пептид ELD607, являющийся специфическим ингибитором канала Orai1. В условиях in vitro ELD607 дозозависимо подавлял избыточный вход кальция и, как следствие, снижал дегрануляцию нейтрофилов — процесс выброса ими провоспалительных и цитотоксических ферментов.
Таким образом, исследование идентифицирует дерегуляцию SOCE-сигналинга как фундаментальный дефект нейтрофилов при МВ, не корректируемый стандартной терапией. Этот механизм может служить как биомаркером тяжести легочного заболевания, так и новой мишенью для разработки противовоспалительных препаратов, комплементарных к CFTR-модуляторам.
Burkholderia cenocepacia и Pseudomonas aeruginosa в двувидовых моделях: открытия в распределении популяций, антибиотикорезистентности и контагиозности
Полимикробные инфекции значительно усложняют течение муковисцидоза. В данном исследовании изучалось взаимодействие двух ключевых патогенов — Pseudomonas aeruginosa и Burkholderia cenocepacia. С этой целью были использованы различные in vitro и in vivo модели: планктонные ко-культуры, статические и динамические биопленки, а также модель на личинках восковой моли (Galleria mellonella).
С помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии было установлено, что в условиях биопленки эти два вида не смешиваются хаотично, а формируют структурированное сообщество. B. cenocepacia образует плотные агрегаты в нижних слоях биопленки, в то время как P. aeruginosa колонизирует верхние слои, формируя над ними своеобразный «купол».
Анализ вирулентности в модели на G. mellonella показал, что ко-инфекция обоими патогенами приводит к синергическому усилению патогенности, вызывая значительно более быструю гибель личинок по сравнению с моно-инфекциями. Это сопровождалось повышенной экспрессией генов вирулентности у обоих микроорганизмов на ранних стадиях взаимодействия.
Наиболее парадоксальным результатом стало изменение чувствительности к антибиотикам. При совместном росте в биопленке P. aeruginosa демонстрировала повышенную чувствительность к клинически значимым антибиотикам ципрофлоксацину и тобрамицину. В то же время B. cenocepacia показала необычную реакцию на субингибирующие дозы тобрамицина, увеличив свою жизнеспособность.
Таким образом, исследование доказывает, что межвидовые взаимодействия в микробном сообществе легких при МВ фундаментально изменяют пространственную организацию, совокупную вирулентность и профиль антибиотикорезистентности патогенов. Эти результаты подчеркивают необходимость рассмотрения инфекции как полимикробной системы для разработки более эффективных терапевтических подходов.
Оптимизированное редактирование генов на модели легочной ткани больных муковисцидозом с топическим применением липидных наночастиц
Несмотря на потенциал CRISPR-технологий для коррекции мутаций гена CFTR, их клиническое применение при муковисцидозе ограничено фундаментальной проблемой: неэффективной доставкой редактирующих систем к клеткам-мишеням через вязкий слизистый барьер. Данное исследование было направлено на систематическую оптимизацию этого процесса с использованием липидных наночастиц (ЛНЧ) в качестве вектора.
Эксперименты проводились на серии прогрессивно усложняющихся in vitro моделей, полученных из клеток человека. На начальном этапе, в стандартных монослойных (2D) культурах бронхиальных эпителиальных клеток, исследователи добились высокой эффективности редактирования модельного гена HPRT, достигавшей ~50%. Это было достигнуто путем оптимизации состава ЛНЧ, соотношения компонентов РНК (мРНК Cas9 и направляющей sgRNA) и их химических модификаций.
Однако при переходе к более физиологически релевантным трехмерным (3D) моделям бронхиального эпителия, выращенным на границе воздух-жидкость из клеток пациентов с муковисцидозом (которые воспроизводят многослойную структуру ткани, мукоцилиарный клиренс и патологически вязкую слизь), эффективность редактирования резко снизилась до ~5%. Этот результат продемонстрировал, что слизистый барьер является ключевым препятствием для ЛНЧ-опосредованной доставки.
Для преодоления этого барьера была применена стратегия предварительной обработки 3D-моделей дорназой альфа, клинически одобренным муколитиком. Этот подход привел к значительному, более чем двукратному увеличению эффективности, позволив достичь уровня редактирования до ~12,7%. Исследователи показали, что механизм этого улучшения связан не только с разрушением внеклеточной ДНК, но и с повышением диффузии самих наночастиц в муциновом гидрогеле.
В качестве финального доказательства состоятельности концепции, оптимизированная система (ЛНЧ + дорназа альфа) была применена для коррекции специфической нонсенс-мутации CFTRR1162X в клетках, полученных от пациента. В результате была достигнута коррекция на уровне нуклеотидов примерно в 12% случаев. Учитывая, что восстановление функции CFTR даже в 5-10% клеток считается терапевтически значимым, полученные результаты представляют собой важный шаг к разработке топических (ингаляционных) методов генной терапии муковисцидоза.
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
