囊性纖維化(CF)是一種多系統(tǒng)常染色體隱性疾病，由CF跨膜電導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)基因突變引起。CFTR蛋白是一種離子通道，主要用于調(diào)節(jié)粘液分泌組織中陰離子的跨上皮運動，從而協(xié)調(diào)粘液分泌物中鹽和液體水平的平衡。該基因的致病突變導(dǎo)致的CF可影響多個器官，包括腸道、胰腺和肝臟，而氣道中CFTR功能失調(diào)的影響對CF患者尤其有害。氣道表面液體的脫水和粘液分泌物的增厚阻礙了有效的氣道粘液纖毛清除，為有害細菌提供了肥沃的土壤，導(dǎo)致患者一生中反復(fù)感染。近期，多篇文獻報道CF相關(guān)研究，可能有助于開發(fā)更有效的CF治療方式以改善患者預(yù)后。

1. 單分子分辨率下的CFTR功能、病理學(xué)和藥理學(xué)

CFTR的電生理特性已經(jīng)被分析了幾十年。然而，目前CFTR的基本功能與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)之間缺乏直接的相關(guān)性。美國洛克菲勒大學(xué)膜生物學(xué)與生物物理學(xué)實驗室Jue Chen團隊通過了單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移、電生理學(xué)和動力學(xué)模擬等方法，發(fā)現(xiàn)人類CFTR的兩個核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域(NBD)在通道打開前二聚化^[1]。CFTR表現(xiàn)出一種變構(gòu)門控機制，ATP水解控制NBD二聚通道內(nèi)的構(gòu)象變化調(diào)節(jié)氯化物電導(dǎo)(圖1)。增效劑伊凡卡福和GLPG1837在NBD二聚的同時通過增加孔徑來增強通道活性，可增強CF患者的CFTR功能。此外，ATP酶位點近端或遠端的致病取代都降低了NBD二聚化的效率。這些發(fā)現(xiàn)共同促成了門控機制的構(gòu)建，為尋找更有效的臨床療法提供了信息。

2. 依沙卡福/替扎卡福/依伐卡福糾正CF單核細胞殺微生物缺陷

在CF中，單核細胞和單核細胞衍生的巨噬細胞已顯示出對相關(guān)肺部病原體(包括銅綠假單胞菌)的吞噬作用和抗菌活性缺陷。意大利羅馬薩皮恩扎大學(xué)"Charles Darwin"生物學(xué)和生物技術(shù)系Fiorentina Ascenzioni團隊研究了CFTR三元調(diào)節(jié)劑治療(埃萊卡夫/替扎卡夫/伊凡卡夫(ETI))對CF單核細胞對抗銅綠假單胞菌活性的影響^[2]。臨床參數(shù)的縱向分析證實了ETI對肺功能和肺微生物學(xué)的改善。CF單核細胞的吞噬和殺微生物缺陷也得到了顯著改善。此外，在治療前CF單核細胞中存在旺盛的氧化爆發(fā)，ETI顯著降低了這種情況(圖2)。這導(dǎo)致活性氧依賴性殺菌活性的提高。經(jīng)ETI治療的CF顯示單核細胞對銅綠假單胞菌的活性顯著提高，這可能有助于ETI對肺部疾病的總體影響。這也表明CF單核細胞功能障礙可能是改善CF肺功能的特異性靶點。

3. 抗原特異性和交叉反應(yīng)性驅(qū)動CF中不同功能的抗煙曲霉T細胞反應(yīng)

真菌煙曲霉在CF患者中引起多種臨床表型。Th細胞協(xié)調(diào)針對真菌的免疫反應(yīng)，但CF中煙曲霉特異性Th細胞的類型及其對保護性免疫或炎癥的貢獻仍不明確。德國基爾Christian-Albrecht大學(xué)臨床分子生物學(xué)研究所Petra Bacher團隊使用抗原反應(yīng)性T細胞富集來研究CF和健康對照組外周血中的真菌反應(yīng)性Th細胞^[3]。他們發(fā)現(xiàn)，CF患者中產(chǎn)生了高親和力煙曲霉特異性效應(yīng)Th細胞，而這些細胞在健康供體中是不存在的。個別患者的特點是不同的Th1、Th2或Th17主導(dǎo)的反應(yīng)，這些反應(yīng)在數(shù)年內(nèi)保持穩(wěn)定。這些不同的Th亞群針對不同的煙曲霉蛋白(圖3)，表明不同的抗原攝取和遞呈指導(dǎo)Th細胞亞群的發(fā)育。這提示在CF中識別異質(zhì)性Th細胞反應(yīng)及其靶抗原可以促進靶向治療策略的發(fā)展。

4. CAGE測序揭示活化的CF巨噬細胞中CFTR依賴性I型IFN信號傳導(dǎo)失調(diào)

巨噬細胞免疫功能的失調(diào)可能是控制CF肺病進展的一個關(guān)鍵方面，但其潛在機制尚不完全清楚。英國愛丁堡大學(xué)炎癥研究中心女王醫(yī)學(xué)研究所Robert D. Gray團隊使用5 '端中心轉(zhuǎn)錄組測序分析了銅綠假單胞菌LPS激活的人CF巨噬細胞，顯示CF和非CF巨噬細胞在基線和激活后的轉(zhuǎn)錄程序完全不同^[4]。與健康對照相比，活化的CF患者巨噬細胞中的I型IFN信號反應(yīng)顯著減弱。用CFTR調(diào)節(jié)劑進行體外治療和通過CRISPR-Cas9基因編輯糾正CFTR突變后可逆轉(zhuǎn)多能干細胞來源巨噬細胞缺陷(圖4)。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了人類CF巨噬細胞中一種的免疫缺陷，該缺陷是CFTR依賴性的，并且可以通過CFTR調(diào)節(jié)劑逆轉(zhuǎn)，從而為尋找有效的CF抗炎干預(yù)措施提供了新的途徑。

參考文獻

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[2]Cavinato L, Luly FR, Pastore V, et al. Elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor corrects monocyte microbicidal deficiency in cystic fibrosis [J]. Eur Respir J. 2023,61(4):2200725. (IF=33.795)

[3]Schwarz C, Eschenhagen P, Schmidt H, et al. Antigen specificity and cross-reactivity drive functionally diverse anti-Aspergillus fumigatus T cell responses in cystic fibrosis [J]. J Clin Invest. 2023,133(5):e161593. (IF=19.456)

[4]Gillan JL, Chokshi M, Hardisty GR, et al. CAGE sequencing reveals CFTR-dependent dysregulation of type I IFN signaling in activated cystic fibrosis macrophages [J]. Sci Adv. 2023,9(21):eadg5128. (IF=14.957)

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