CFTR – FROM FUNCTION TO PHENOTYPE

  • Naam promovendus: Dr K. de Winter - de Groot
  • Instituut Universiteit: Karin de Winter - de Groot
  • Datum van promotie: 11-04-2019
  • Afgesloten

In dit proefschrift hebben we geprobeerd om de complexe relaties tussen CFTR genotype – CFTR functie – CFTR fenotype verder te verduidelijken. Het is belangrijk is om iemands CFTR-functie nauwkeurig te kunnen meten, en ook om de ziekte-ernst en klinische respons van een individuele patiënt met CF goed te kunnen vaststellen. Zeker nu er sinds enkele jaren CFTR-reparerende medicijnen op de markt zijn kunnen de ziekte in de basis genezen. Dit proefschrift onderzoekt en beschrijft of CFTR functiemetingen in CF organoiden (minidarmpjes) in staat zijn om verschillen in klinisch fenotype te verklaren; en ook of het microbioom aanvullend kan worden gebruikt om ziekte ernst (fenotype) bij CF te definiëren.

CF (taaislijmziekte) wordt veroorzaakt door 2 mutaties in het zogeheten CFTR-gen (CFTR genotype). Het type mutatie bepaalt op welke manier het CFTR-eiwit niet goed functioneert (CFTR functie). De ziekte ernst en de levensverwachting (samen het CFTR fenotype) verschillen aanzienlijk tussen mensen met CF, zelfs bij gelijke mutaties. Omgevingsfactoren en genetische modifiers kunnen hierbij ook een rol spelen.

In dit proefschrift hebben we geprobeerd om de complexe relaties tussen CFTR genotype – CFTR functie – CFTR fenotype verder te verduidelijken. Het is belangrijk is om iemands CFTR-functie nauwkeurig te kunnen meten, en ook om de ziekte-ernst en klinische respons van een individuele patiënt met CF goed te kunnen vaststellen. Zeker nu er sinds enkele jaren CFTR-reparerende medicijnen op de markt zijn kunnen de ziekte in de basis genezen. Dit proefschrift onderzoekt en beschrijft of CFTR functiemetingen in CF organoiden (minidarmpjes) in staat zijn om verschillen in klinisch fenotype te verklaren; en ook of het microbioom aanvullend kan worden gebruikt om ziekte ernst (fenotype) bij CF te definiëren.

Forskoline geïnduceerde zwelling van organoiden, als een nieuwe biomarker van CFTR functie, blijkt een goede voorspeller van ziekte ernst van longen en maag-darmkanaal bij mensen met CF. Het kan onderscheid maken tussen individuen met dezelfde mutatie maar met een verschillend fenotype. Microbioom data kunnen aanvullend op traditionele kweekdata worden gebruikt om op een andere manier de ziekte ernst en dus het fenotype vast te stellen op niveau van bovenste en onderste luchtwegen, en darmen. Ze tonen verschillen tussen ziek en gezond en kunnen veranderen na behandeling met antibiotica of CFTR-reparerende medicatie.
Beide modellen kunnen bijdragen aan de verdere ontwikkeling van personalized medicine en van toekomstige en hopelijk genezende medicatie voor mensen met CF.

Overzicht Resultaten:
- Forskoline geïnduceerde zwelling (FIS) in organoiden als maat voor CFTR functie correleert goed met al langer bestaande CFTR functiemetingen. Er is relatie tussen de mate van de organoidzwelling en de klinische parameters. Kinderen bij wie lage FIS uitslagen in de organoids waren gemeten (dus minder zwelling, minder CFTR functie) bleken significant hogere (=meer afwijkende) waarden te hebben bij de hielprikscreening, hadden vaker last van een gestoorde vetvertering, meer afwijkingen op de CT scan van de longen en een slechtere longfunctie ten opzichte van kinderen met een hogere FIS waarde.

- In een groep volwassenen met hetzelfde genotype (homozygoot voor dF508 mutatie) bleek een kleine hoeveelheid CFTR functie al positief van invloed op ziekte ernst van longen en de voedingstoestand. Hoe hoger de FIS waarde hoe beter de longfunctie, hoe minder afwijkingen er op de CT scan de longen werden gezien en hoe beter de voedingstoestand als gemeten met de BMI.

- De samenstelling en dynamiek van het microbioom in de nasopharynx van zuigelingen met en zonder CF verschilt al gedurende de eerste 6 levensmaanden en verandert onder invloed van antibiotica. Het microbioom van zuigelingen met CF verschuift al vroeg naar een ongunstiger profiel met meer Gram-negatieve pathogenen en minder gunstige commensalen.

- Op groepsniveau lijkt het microbioom profiel van de oropharynx het meest op dat van de lage luchtwegen. Op het individuele niveau vonden we slechts weinig overeenkomst tussen de microbiota van de bovenste en onderste luchtwegen. De longen van zuigelingen met CF hebben een uniek ecosysteem dat gevoed wordt door maar niet identiek is aan de bovenste luchtwegen.

- Ivacaftor (een CFTR corrigerend medicijn) vergroot significant de diversiteit en microbioom compositie in de darmen na behandeling van 2,9 en 12 maanden. Het geeft geen significante verschil in diversiteit en compositie van het microbioom in de bovenste en onderste luchtwegen.
Het microbioom bij CF toont vaak verminderde diversiteit ten opzichte van gezonde controles. behandeling met een CFTR corrigerend medicijn lijkt dus in de darmen een (wenselijke) toename van deze diversiteit te geven.

Voortgekomen uit onderzoek 8.1.19.045