La variabilità del quadro clinico riscontrato nei pazienti affetti da Fibrosi Cistica in risposta ai farmaci modulatori di CFTR è in relazione ad una diversa modulazione di MMP9 plasmatica.

Abstract

La fibrosi cistica è una malattia congenita autosomica recessiva causata da una mutazione nel gene CFTR. La terapia più efficace vede l’utilizzo di farmaci modulatori del canale CFTR, in particolare Ivacaftor e Trikafta®, ma anch’essi non sono adattabili a tutti i soggetti data l’ampia variabilità di risposta. La Ricerca è rivolta soprattutto alla comprensione della variabilità di risposta dei pazienti ai modulatori e alla realizzazione di nuovi farmaci per le mutazioni non ancora trattabili. I modelli sperimentali più usati per monitorare gli effetti delle terapie a livello molecolare sono i potenziali nasali e gli organoidi ma sono stati recentemente introdotti anche i leucociti, presentanti CFTR deficitaria nei pazienti CF. Attraverso un’analisi proteomica del profilo leucocitario abbiamo evidenziato che la Metalloproteasi 9 della Matrice (MMP9) è tra le proteine proinfiammatorie modulate dal farmaco Ivacaftor. L’analisi in Western Blot ha rivelato una diminuzione di espressione di MMP9 durante terapia correlata al recupero dell’attività del canale CFTR e al miglioramento dei parametri clinici del paziente. Abbiamo anche analizzato l’espressione di MMP9 nei leucociti di pazienti FC in terapia Trikafta® confermando i risultati ottenuti con Ivacaftor. Per sostenere la possibilità di utilizzare la modulazione di MMP9 come biomarcatore correlato all’efficacia di terapie con modulatori, abbiamo monitorato con zimografia l’attività enzimatica di MMP9 anche su plasma degli stessi pazienti e i dati ottenuti concordavano con quelli riscontrati in cellula. Abbiamo poi approfondito il pathway intracellulare legato alla sintesi di MMP9, in particolare lo stato di fosforilazione di ERK1/2 e la modulazione di IkBα ed NF-kB. Risultati preliminari mostrano che l’espressione di MMP9 possa essere controllata dal pathway ERK1/2/NFkB e che un’alterazione in questo pathway potrebbe essere associata alla mancata risposta clinica di alcuni pazienti ai farmaci modulatori di CFTR.

Cystic Fibrosis is a congenital, autosomal recessive disease caused by CFTR genetic mutations. The most used treatment consists of channel CFTR modulators, the most effective of which are IVACAFTOR and TRIKAFTA, but these therapies are not curative for all patients due to individual response variability. The research is focused on understanding the effects of drugs on subjects who respond in variable ways and on creating new drugs for subjects with untreatable mutations. The most utilized methods for monitoring therapeutic effects at a molecular level are nasal potentials and organoids, but leukocytes that express CFTR deficiency in CF patients have also been introduced. By proteomic analysis of the leukocyte profile, we identified that pro-inflammatory matrix metalloprotease 9 (MMP9) was the principal protein modulated by Ivacaftor. The western blot analysis revealed a decrease in MMP9 expression related to the recovery of CFTR activity. Importantly, this protein modulation was accompanied by a significant improvement in the patient's clinical parameters after therapy. Then, we also analyzed MMP9 expression in PBMCs of CF patients treated with TRIKAFTA to confirm the results obtained with Ivacaftor. To determine whether MMP9 modulation can be a good indicator of CFTR modulator drug efficacy, we monitored the MMP9 enzymatic activity in plasma samples of the same patients using zymography, and the results correlated with those obtained in cells. To obtain more information about MMP9 expression and the progression of CF disease, we studied the possible intracellular pathway, focusing on the ERK 1/2 phosphorylation and the modulation of IkBα and NF-kB. Our analysis suggests that MMP9 expression could be under the control of the ERK 1/2 /NFKB pathway, and the alteration of this pathway could be associated with patients’ non-response to CFTR modulator drugs.