Em experimentos de laboratório usando amostras de tecido em cultura de pacientes com fibrose cística, os cientistas da UNC School of Medicine e do Instituto do Pulmão UNC Marsico têm mostrado que uma nova droga CF neutraliza o efeito benéfico pretendido molecular de outra droga CF.
A descoberta, publicada hoje na revista Science Translational Medicine , mostra como uma proteína CFTR mutante torna-se instável e perde a sua capacidade de funcionar adequadamente quando na presença das duas drogas. O estudo oferece diversos insights sobre como novas terapias farmacológicas CF poderia ser melhorado.
"Em nosso sistema modelo epiteliais das vias respiratórias humanas, uma das drogas desestabiliza e desativa a proteína que a outra droga tenta corrigir", disse Martina Gentzsch, PhD, professor assistente de biologia celular e fisiologia e autor sênior do UNC Science Translational Medicine papel. "Nossos dados sugerem que os desenvolvedores de drogas devem tomar este efeito de desestabilização em conta, a fim de aliviar os sintomas de FC a um grau maior."
As pessoas com fibrose cística têm duas cópias defeituosas do gene CFTR. Num tipo de mutação, os pacientes não têm proteínas CFTR o suficiente para que o trânsito normalmente para a superfície da célula. Nos outros pacientes, proteínas CFTR mutante que fazem o trânsito para a superfície da célula não funcionar adequadamente. Ambas as mutações genéticas levar a uma má limpeza do muco dos pulmões, infecções crônicas pulmonares, crises de inflamação, e uma diminuição da capacidade de respirar corretamente, entre outros sintomas.
Cientistas criam compostos chamados "corretores" de fixar as proteínas CFTR para que quantidades adequadas de trânsito para a superfície da célula, onde eles podem servir como canais de cloro para ajudar a manter uma via aérea bem hidratado. Os cientistas também criar compostos chamados "potenciadores" para ativar os canais CFTR na superfície da célula para manter o equilíbrio adequado de eletrólitos em fluidos, incluindo aqueles encontrados no interior dos pulmões.
Entre 3 e 5 por cento dos pacientes com FC têm uma mutação genética específica que permite que as células epiteliais ao trânsito suficiente proteínas CFTR para a superfície da célula, mas os canais de cloro tem um defeito de activação. Um potenciador chamada VX-770, também conhecida como ivacaftor, tem se mostrado muito eficaz para o pequeno subgrupo de pacientes com FC com esta mutação genética específica.
No entanto, a grande maioria dos pacientes de FQ têm a mutação "passagem" e proteínas CFTR insuficientes na superfície da célula; esses pacientes podem precisar de um corretor e um potenciador.
No estudo de Gentzsch, UNC pós-colega Deborah Cholon, PhD, conduziu experimentos de laboratório usando amostras de tecido de pacientes com FC que têm a mais comum CFTR "trânsito" mutação genética (F508). A equipe de Gentzsch cresceu células epiteliais CF cultivadas em um ambiente que imitava um pulmão humano. Em seguida, os investigadores trataram as células durante dois dias com um composto chamado corrector VX-809, também conhecida como lumacaftor. Eles observaram que a quantidade de proteína CFTR em trânsito da superfície da célula apropriadamente aumentada. Mas quando eles aguda (em segundos), acrescentou o potenciador VX-770, a proteína CFTR corrigido exibiu um breve aumento na função que rapidamente diminuiu, um sinal de que a proteína CFTR corrigido estava perdendo sua capacidade de funcionar como um canal iônico.
Em uma experiência separada, a equipe de Gentzsch tratadas as células CF de dois dias com um potenciador e um corretor, ao mesmo tempo; isto é como uma droga seria dado aos pacientes. Gentzsch descobriram que o composto potenciador cronicamente desestabilizada a proteína CFTR, e que a desestabilização foi dependente da dose de VX-770. Isto é, as experiências mostraram que o potenciador anulado o efeito desejado de ter uma proteína CFTR corrigido na superfície epitelial.
"O resultado foi surpreendente", disse Gentzsch. "O potenciador agiu como um inibidor do composto corrector. Pudemos ver a proteína CFTR corrigido desaparecendo."
Os resultados vêm de um mês após os resultados de um ensaio clínico - qualquer vínculo com a UNC - mostrou que a abordagem de duas drogas aumentou a função pulmonar em pacientes com FC por 2,2 e 3,6 por cento. Este resultado foi estatisticamente significativa, mas Charles Esther, MD, PhD, professor adjunto clínico e um dos co-autores UNC, disse que seria difícil para muitos pacientes com FC de perceber esse nível de melhora da função pulmonar no dia-a-dia base. No entanto, Esther e os co-autores UNC, que não estavam envolvidos no ensaio clínico, disse que um aumento estatisticamente significativo da função pulmonar é pensado para levar a menos relacionadas com o FC crises ao longo de um ano.
Os dados do ensaio clínico mostrou que a terapia combinada reduziu substancialmente o número de exacerbações pulmonares e hospitalizações, enquanto também aumenta beneficamente o peso dos pacientes com FC. Gentzsch, Ester, e os co-autores UNC da Science Translational Medicine papel concorda que estes resultados clínicos são promissores e preparou o terreno para novas terapias para pacientes com FC.
Gentzsch observou razões potenciais para explicar por que pacientes no ensaio clínico viu benefício das duas drogas, apesar de experiências de laboratório de sua equipe produziu prova em contrário. Em primeiro lugar, os efeitos desestabilizadores do VX-770 na proteína CFTR corrigida pode ser menos robusta no corpo humano do que os efeitos observados nos testes de laboratório, utilizando células de pulmão humano. Além disso, estudos de cultura de células durou dois dias do estudo de Gentzsch, enquanto que os estudos clínicos durou meses.
Gentzsch também disse que as drogas podem produzir efeitos benéficos por mecanismos não relacionados à correção da proteína CFTR mutante. Por exemplo, a equipe de Gentzsch descobriram que VX-770 pode diminuir a função de um canal de sódio, em células epiteliais de CF e de outras células. Investigadores também descobriram que VX-770 tem propriedades antibacterianas.
"O julgamento é importante para a pesquisa de genes e pode ser uma prova de princípio de que a segmentação da mutação mais comum na fibrose cística é uma abordagem eficaz para o tratamento da maioria dos pacientes", disse Gentzsch. "Mas evidência de efeitos corretivos no CFTR na clínica requer um estudo mais aprofundado. E nós pensamos que muitas pessoas com FC precisam de tratamentos que melhoram a sua saúde a um grau maior. Esperamos que nossos estudos vão ajudar neste esforço."
