An ex vivo model contributing to the diagnosis and evaluation of new drugs in cystic fibrosis
Authors: Di Lullo A.M. , Scorza M. , Amato F. , Comegna M. , Raia V. , Maiuri L. , Ilardi G. , Cantone E. , Castaldo G. , Iengo M. 
Published: April 2021

La fibrosi cistica (FC) è una malattia autosomica recessiva causata da mutazioni nel gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Finora sono state descritte circa 2000 mutazioni, ma per la maggior parte di esse è difficile definirne leffetto senza complesse procedure in vitro. Abbiamo effettuato il campionamento (mediante brushing), la cultura e lanalisi di cellule epiteliali nasali umane (HNEC) utilizzando una serie di tecniche che possono aiutare a testare leffetto delle mutazioni CFTR. Abbiamo eseguito 50 brushing da pazienti FC e controlli, e in 45 casi si è ottenuta una coltura positiva. Utilizzando cellule in coltura: i) abbiamo dimostrato lespressione ampiamente eterogenea del CFTR nei pazienti e nei controlli; ii) abbiamo definito leffetto di splicing di una mutazione sul gene CFTR; iii) abbiamo valutato lattività di gating di CFTR in pazienti portatori di differenti mutazioni; iv) abbiamo dimostrato che il butirrato migliora in modo significativo lespressione di CFTR. I dati provenienti dal nostro studio sperimentale dimostrano che luso del modello ex-vivo di cellule epiteliali nasali è un importante e valido strumento di ricerca e di diagnosi nella studio della FC e può anche essere mirato alla sperimentazione ed alla verifica di nuovi farmaci. In definitiva, in base ai nostri dati è possibile esprimere le seguenti conclusioni: 1) il prelievo delle cellule epiteliali nasali mediante brushing è applicabile senza alcuna anestesia ed è ben tollerato da tutti i pazienti affetti da FC (bambini e adulti), è scarsamente invasivo e facilmente ripetibile, è anche in grado di ottenere una sufficiente quantità di HNECs rappresentative, ben conservate, idonee allo studio della funzionalità di CFTR; 2) la conservazione delle cellule prelevate è possibile fino a 48 ore prima che si provveda allallestimento della coltura e ciò permette di avviare studi multicentrici con prelievi in ogni sede e quindi di ottenere una ampia numerosità campionaria; 3) la coltura di cellule epiteliali nasali può essere considerata un modello adatto a studiare leffetto molecolare di nuove mutazioni del gene CFTR e/o mutazioni specifiche di pazienti carriers dal significato incerto; 4) il modello ex-vivo delle HNECs consente inoltre di valutare, prima dellimpiego nelluomo, leffetto di farmaci (potenziatori e/o correttori) sulle cellule di pazienti portatori di mutazioni specifiche di CFTR; tali farmaci possono modulare lespressione genica del canale CFTR aprendo così nuove frontiere terapeutiche e migliori prospettive di vita per pazienti affetti da una patologia cronica come la Fibrosi Cistica; 5) la metodologia da noi istituita risulta essere idonea alla misura quantitativa, mediante fluorescenza, dellattività di gating del canale CFTR presente nelle membrane delle cellule epiteliali nasali prelevate da pazienti portatori di differenti genotipi; in tal modo è possibile individuare: a) pazienti FC portatori di 2 mutazioni gravi con unattività < 10% (in rapporto ai controlli -100%), b) soggetti FC portatori contemporaneamente di una mutazione grave e di una lieve con unattività tra 10-30%, c) i cosiddetti portatori carriers- eterozigoti - con unattività tra 40-70%. In conclusione la possibilità di misurare lattività del canale CFTR in HNECs fornisce un importante contributo alla diagnosi di FC, mediante individuazione di un cut-off diagnostico, ed anche alla previsione della gravità fenotipica della malattia; quindi quanto rilevabile dalla misura del suddetto canale permette di prospettare per il futuro la possibilità di valutare meglio i pazienti per i quali il test del sudore ha dato risultati ambigui (borderline o negativi). La metodica da noi sperimentata consente anche di monitorare i pazienti durante il trattamento farmacologico, valutando in tal modo i reali effetti delle nuove terapie.