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Mukoviszidose (CF) ist eine autosomal-rezessive Erkrankung, die aus Mutationen im CFTR-Gen (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) resultiert, die zum Fehlen oder zur Funktionsstörung des CFTR-Proteins führen, einem Anionenkanal an der apikalen Oberfläche von Epithel 1,2. Jüngste Fortschritte in der CFTR-Therapie haben die Prognose der Krankheit verbessert, und die letzten zugelassenen Medikamente, die CFTR-Korrektoren und CFTR-Potentiatoren kombinieren, führten zu erheblichen Verbesserungen der Lungenfunktion und Lebensqualität bei CF-Patienten mit der häufigsten Mutation p.Phe508del-Mutation (F508del)3,4. Trotz dieses vielversprechenden therapeutischen Fortschritts sind rund 10% der CF-Patienten nicht geeignet, da sie Mutationen tragen, die durch diese CFTR-Modulatoren nicht gerettet werden können. Für diese Patienten besteht die Notwendigkeit, andere Medikamente oder Arzneimittelkombinationen zu testen, um die effizienteste Kombination für bestimmte Mutationen zu finden, was die Bedeutung personalisierter Therapien unterstreicht.
Menschliche Nasenepithelzellen (HNE) lassen sich leicht durch einfaches, nicht-invasives Nasenbürsten sammeln und ermöglichen die Quantifizierung des zyklischen AMP-vermittelten Chloridtransports (Cl−) als Index der CFTR-Funktion. HNE-Zellen liefern ein genaues Modell der menschlichen Atemwege, aber ihre Lebensdauer ist in der Kultur begrenzt. Dank der Optimierung der Kulturtechniken können patientenabgeleitete primäre HNE-Zellen bedingt mit dem Rho-assoziierten Kinase-Inhibitor (ROCKi) umprogrammiert, amplifiziert und unter ALI-Bedingungen (Air-Liquid Interface) auf mikroporösen Filtern zu einem pseudostratifizierten Epithel differenziertwerden 5,6. Es gibt zahlreiche Kulturprotokolle für die HNE-Kultur (kommerziell erhältlich, serumfrei, "hausgemacht", Kokultur mit Feederzellen usw.), und es wurde beschrieben, dass die Wahl der Medien und die Kulturbedingungen das Wachstum, die Zellpopulationsdifferenzierung und die Epithelfunktion beeinflussen 7,8. Das Protokoll stellt hier eine vereinfachte, feederfreie ROCKi-Amplifikationsmethode vor, die es ermöglicht, eine große Anzahl von HNE-Zellen erfolgreich zu erhalten, die dann bei ALI für CFTR-Funktionsassays differenziert werden.
Wir haben gezeigt, dass in differenzierten HNE-Zellen eine 48-stündige Behandlung mit CFTR-Modulatoren ausreicht, um eine elektrophysiologische Korrektur des CFTR-abhängigen Cl-Stroms zu induzieren, und dass die in vitro beobachtete Korrektur mit der klinischen Verbesserung des Patienten korreliertsein kann 9. HNE-Zellen stellen daher ein geeignetes Modell nicht nur für die CF-Grundlagenforschung, sondern auch für präklinische Studien mit patientenspezifischen CFTR-Modulatortests dar. In diesem Zusammenhang mit der personalisierten Therapie bestand das Ziel des Protokolls darin, zu validieren, dass kryokonservierte HNE-Zellen von CF-Patienten, die unter unseren Bedingungen gezüchtet wurden, ein geeignetes Modell für CFTR-Korrekturstudien waren, und ähnliche Ergebnisse konnten beim Vergleich des CFTR-abhängigen Cl-Transports aus frischen und gefrorenen aufgetauten Zellen erwartet werden. Die Studie bewertete auch die Wirksamkeit verschiedener CFTR-Modulatoren bei der Verwendung von dualen und dreifachen Therapien.