Le mutazioni più frequenti del gene CFTR, pur essendo molto studiate, necessitano di ulteriori ricerche al fine di trovare farmaci migliori per correggerle; d’altra parte, un’ampia frazione di mutazioni rare rimangono addirittura inesplorate per quanto riguarda la risposta alle nuove terapie. È quindi importante tenere in considerazione anche le mutazioni orfane di ricerca e studiare approcci terapeutici che risultino efficaci riguardo al genotipo CFTR individuale (questa strategia è chiamata theratyping). A questo scopo è necessario disporre di modelli cellulari provenienti da singoli pazienti e e testare su questi l’effetto delle terapie. In questo progetto, lavorando su epitelio nasale prelevato con tecnica di spazzolamento (brushing) da pazienti con varie mutazioni del gene CFTR (fra cui mutazioni rare), i ricercatori isoleranno ed espanderanno in vitro le cellule staminali dell’epitelio nasale, mediante una metodologia basata su condizioni di coltura riprogrammante (CRC). Dalle staminali si otterranno colture di cellule epiteliali e possibilmente organoidi epiteliali (organi in miniatura). Su questi verrà indagato il difetto di funzionamento della proteina CFTR. Infine verrà valutata, sia nelle colture cellulari sia negli organoidi, la risposta ai farmaci modulatori di CFTR attualmente in uso; inoltre saranno sperimentati alcuni approcci di terapia genica, fra cui quella basata sulla tecnica CRISPR/Cas9. Scopo finale del progetto è sviluppare un nuovo modello cellulare epiteliale e una nuova fonte di organoidi derivati da singoli pazienti, su cui riuscire a sperimentare individualmente i nuovi farmaci, prevedendone il livello di efficacia prima di avviare il trattamento.
The most frequent CFTR mutations are deeply studied, while CFTR function and relation with clinical status remain poorly understood for the large group of “orphan” mutations. This project aims at in vitro expanding airway epithelial stem cells (AESC), derived from nasal epithelia of cystic fibrosis (CF) patients with different mutated genotypes, through the “culture reprogramming condition” (CRC) methodology. CF-CRC cultures will be validated for airway stem cell phenotype. Response to CFTR targeting drugs will be assessed in both AESC cells and AESC-derived organoids, through functional assays, and correlated to CFTR genetic profile, with the aim to predict the patient response. Finally, the specific CFTR defects will be replaced with wild type sequence in CF-CRC, through a combination of SFHR and Crispr/Cas9 gene editing approaches. The final aim of the project is to develop a new cellular epithelial model and a new source of organoids, virtually derived from each CF patient, where new drugs and even gene therapy may be tested.
