Le mutazioni stop rappresentano il secondo tipo di mutazione più frequente del gene CFTR. Esse causano un fenotipo severo della malattia, poiché comportano la completa assenza della proteina. Un approccio terapeutico per questo tipo di mutazione è rappresentato dal readthrough, cioè il “superamento” del codone di stop prematuro, meccanismo che consente di sintetizzare una proteina completa. Questo è reso possibile da farmaci noti come TRIDs (Translational Readthrough Inducing Drugs).
Grazie a precedenti progetti (FFC#1/2014 e FFC#3/2017) sono state identificate tre molecole che presentano elevata attività readthrough e una bassa tossicità sia in vitro sia in vivo (modello Zebrafish). Scopo di questo progetto è stato quello di valutarne stabilità, tossicità e biodistribuzione in modello di topo oltre all’efficacia su modelli avanzati di FC. Infine, ulteriore obiettivo è stato quello di valutarne a fondo il meccanismo d’azione.
Sono stati usati topi senza mutazioni su CFTR per lo studio di tossicità acuta delle tre molecole NV848, NV914, NV930 e per la biodistribuzione di queste in vivo. Sono in corso studi di espressione di CFTR dopo il trattamento con le tre molecole in un modello di topo con mutazioni stop su CFTR. L’attività delle nuove molecole è stata valutata in organoidi umani intestinali con mutazioni stop del gene CFTR. Studi computazionali sono invece stati effettuati per comprendere il target biologico e il meccanismo d’azione delle molecole.
I risultati ottenuti hanno mostrato una buona stabilità e tollerabilità delle tre molecole NV848, NV914, NV930 in vivo, oltre alla capacità di raggiungere differenti distretti dell’organismo (NV848). È stato anche possibile osservare un recupero dell’attività di CFTR in organoidi intestinali FC con mutazione W1282X in combinazione a correttori e potenziatori. Inoltre gli studi hanno mostrato il possibile coinvolgimento della proteina FTSJ1 nel meccanismo del readthrough dei codoni stop.
I risultati di questo studio hanno un elevato potenziale traslazionale e forniscono in parte la convalida di molecole con attività di readthrough per il ripristino della funzione di CFTR.
Among the mutations of the Cystic Fibrosis Transconductance Regulator (CFTR) gene, causing cystic fibrosis (CF), nonsense mutations are the second most diffuse mutations. In particular, in Italy, about 20,5% of people with CF have a stop mutation. A proposed approach restoring the nonsense mutated CFTR gene is translational readthrough of premature termination codons (PTCs) by Translational Read-Through-Inducing Drugs (TRIDs).
Based on the results of the projects FFC#1/2014 and FFC#3/2017, by computational and biological screening, the researchers identified three new small molecules showing high readthrough activity and low toxicity in vitro and in vivo (zebrafish).
The main scope of this project was to assess the molecules toxicity and the biodistribution in vivo, to evaluate CFTR expression and functionality after treatment with TRIDs in vivo and in CF organoids. A side objective was to study the possible mechanism of action.
An acute toxicological study for the three TRIDs was conducted in vivo on CFTR-wild type mice. Their biodistribution was also assessed.
Analysis of CFTR expression and functionality after treatment with NV TRIDs was conducted in CFTR-stop mutations mouse model and in human CF intestinal organoids carrying nonsense CFTR mutations. A computational evaluation of the TRIDs biological targets and MOA was performed.
The results showed a good metabolic stability and biodistribution of the three molecules. Moreover, a moderate rescue of the CFTR activity was observed in CF organoids with W1282X-CFTR in combination with CFTR modulators. Finally, a possible biological target of the NV molecules was explored, indicating that the FTSJ1 protein could be involved in the readthrough process induced by our TRIDs.
These findings have translational potential and provide the validation of molecules with readthrough activity for the rescue of the CFTR function
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