In fibrosi cistica (FC) esiste una terapia approvata per le persone portatrici di almeno una mutazione F508del che consiste nella combinazione di due correttori e un potenziatore. Molte altre mutazioni di CFTR sono orfane di una terapia efficace ed è urgente la ricerca di terapie alternative o di supporto agli attuali farmaci clinici. L’approccio proposto dai ricercatori in questo progetto è basato non sull’attacco diretto alla proteina mutata ma sullo studio dello squilibrio ossidativo in FC e il suo ripristino a livelli fisiologici per recuperare l’attività di CFTR. In particolare sono stati presi in considerazione il fenomeno della perossidazione lipidica, che tramite danni alle membrane cellulari può comportare sia malfunzionamenti delle proteine di membrana (come CFTR), sia infiammazione.
Sono stati condotti studi biochimici e cellulari per indagare i meccanismi d’azione delle molecole individuate dalle analisi computazionali. È stata poi valutata la funzionalità del canale CFTR con F508del per verificarne l’efficacia e l’impatto.
Infine, sono state studiate proteine cellulari coinvolte nel sistema antiossidante della cellula come nuovi possibili bersagli in FC.
Si è dimostrato che modelli cellulari con mutazione F508del presentano un aumentato livello di danno ai lipidi causato dai radicali liberi e una diminuita protezione antiossidante. Inoltre, esistono molecole che, all’interno della cellula, hanno un ruolo cruciale nella risposta allo stress ossidativo: tali molecole sono in grado di migliorare l’efficienza degli attuali correttori di CFTR nel ripristinare l’attività del canale.
La ricerca verrà estesa a diverse mutazioni del canale CFTR per chiarire eventuali comportamenti simili o divergenze. Il pannello di molecole attive verrà ampliato e testato su diversi modelli FC. Lo scopo finale è poter suggerire nuovi interventi terapeutici indipendenti dal tipo di mutazione di CFTR.
In cystic fibrosis (CF) an approved therapy exists for patients who have at least one F508del mutation. This therapy comprises a combination of two correctors and a potentiator. Despite this progress, numerous CFTR mutations still lack effective therapeutic interventions, underscoring the pressing necessity for alternative or supportive treatments to complement existing clinical drugs.
Researchers observed that oxidative stress is closely linked to defects in autophagy, a cellular process designated to the removal of damaged cellular organelles. It could be useful to identify molecules capable of restoring CFTR function by balancing the pro-oxidative state in CF models.
To do so, researchers used computational analyses to pinpoint promising compounds, biochemical and cellular studies to validate the mechanisms of action, and functional analyses to assess the efficacy and impact of the identified molecules.
Alternative strategies other than channel targeting were considered, focusing on the study of oxidative imbalance in CF and how restoring it to physiological levels could recover channel activity. Specifically, they explored lipid peroxidation as a phenomenon that, through radical damage to biological membranes, could lead to malfunctions in membrane proteins such as CFTR and inflammation. Additionally, cellular proteins involved in the antioxidant system were investigated as new targets in CF.
It has been demonstrated that cellular models with F508del mutation show an increased level of lipid peroxidation and a decreased level of antioxidant protection. Moreover, molecules capable of trapping specific lipid radicals or enhancing antioxidant defence, such as Nrf2, improve the efficiency of current correctors in restoring CFTR channel activity.
The research will be extended to various CFTR mutations to clarify common traits and divergences; the panel of active molecules will be expanded and tested on different CF models. The ultimate goal is to suggest new therapeutic interventions independent of the CFTR mutation.
