知识要点
● 囊性纤维化（CF）是由囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）基因突变引起的，该突变可导致CFTR蛋白功能失调。美国有超过3万名儿童和成人患有CF（全球7万名）。
● CFTR调节剂是一种小分子，可纠正蛋白质错误折叠和错误处理或改善通道门控，增强CF的一系列临床结局，从改善肺功能、增加BMI到改善生活质量结局。
● 对于少数罕见和无义突变的CF患者，诸如通读疗法、基因编辑、基因疗法和ASO等治疗方法的临床前研究提供了持续的希望。
背景
根据美国国家心肺血液研究所的网站，囊性纤维化（CF）是一种进行性的遗传疾病，会影响体内的一种蛋白质。CF患者的蛋白质存在缺陷，可影响身体的细胞、组织和产生粘液和汗液的腺体。1 CF是由囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）基因突变导致的，该突变会导致CFTR蛋白功能失调。当蛋白质发生故障时，它无法将氯离子（盐的一种成分）转移到细胞表面。没有氯离子吸引水分子至细胞表面，各种器官中的粘液就会变得粘稠。在肺部，粘液阻塞气道使细菌易于生长，引起感染、炎症，并可能导致呼吸衰竭。美国有超过3万名儿童和成人患有CF（全球7万名）。2
CFTR调节剂治疗
自1989年发现CFTR基因以来，始终通过共同努力和互相协作来纠正这一基础的细胞缺陷。其中最主要贡献是引入了CFTR调节剂，这是一种小分子可以纠正蛋白质错误折叠和错误处理或改善通道门控以增强顶端阴离子转运（例如氯和碳酸氢盐）。3通过部分恢复通道功能，CFTR调节剂可改善CF的一系列临床结局，包括改善肺功能、增加体重指数（BMI）、改善生活质量结局（根据囊性纤维化问卷-修订版-呼吸域（CFQ-R-RD）评估）。4
目前有4种CFTR调节剂经FDA批准用于治疗CFTR基因特定突变的CF人群：Ivacaftor（Kalydeco®）、Lumacaftor/Ivacaftor（Orkambi®）、Tezacaftor/Ivacaftor（Symdeko®）和Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor（Trikafta®）。最近获批的CFTR调节剂Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor（ETI）是一种三联疗法。它将CFTR调节剂Elexacaftor与另一种调节剂和增强剂Tezacaftor/Ivacaftor相结合。全球最常见的CF突变是F508del等位基因，至少85%的CF患者中存在这种突变。Elexacaftor可帮助F508del-CFTR蛋白形成正确的形状，使其可以运输到细胞表面。将Elexacaftor与Tezacaftor/Ivacaftor结合，有助于CFTR蛋白在更多的CF患者中的表现优于其他调节剂，因为Elexacaftor纠正了F508del-CFTR蛋白形成中的额外缺陷。ETI已获批用于CFTR基因中至少有一个F508del突变拷贝或177个特定突变中至少有一个拷贝的6岁及以上的CF患者。5
PROMISE研究是一项对487例开始接受ETI治疗的CF患者进行的真实世界前瞻性观察性研究，临床结局包括FEV1预测值百分比（ppFEV1）、汗液氯化物浓度、BMI和自我报告的呼吸道症状。在第1、3和6个月时进行访视，并计划在第18和30个月时进行额外随访。ETI每日2次口服治疗6个月时，ppFEV1改善9.76个百分点，CFQ-R-RD评分改善20.4个点，汗液氯化物降低241.7 mmol/L，BMI也显著增加。这表明临床结局显著改善，同时为CFTR调节剂治疗设定新的临床基准。研究结果还提示ETI在真实世界的实践中具有较强的健康获益。6
罕见和无义突变的囊性纤维化症的新基因疗法
虽然CFTR调节剂如ETI和其它药物可对至少有一个F508del突变（或批准用于调节剂治疗的数百种其他突变之一）拷贝的CF患者产生巨大的有益影响，但仍有少数存在无义和罕见突变的CF患者无法从这些治疗中获益。无义突变（也称为“x”或“终止”突变）导致细胞在进程中途停止产生CFTR蛋白，使得细胞将缩短的、无功能的蛋白质识别为缺陷并进行破坏。7目前目前针对CF靶向残余蛋白功能的调节剂治疗对x或终止突变患者疗效较差，部分原因是由于CFTR蛋白水平较低。8幸运的是，针对CF无义突变潜在治疗方法的临床前和临床研究正在进行中，包括通读疗法、基因编辑和基因疗法。反义寡核苷酸（ASO）疗法也在探索中，以纠正干扰mRNA制造的罕见突变的作用。
通读疗法
通读疗法是针对无义突变CF患者的一种潜在新疗法。如上所述，无义突变会终止CFTR蛋白的产生，通读疗法的目标是“通读”或绕过终止信号。ELX-02是一种进入II期试验的新药，由Eloxx制药公司研发。ELX-02是一种氨基糖苷类似物，通过与核糖体相互作用诱导无义突变的通读，导致全长功能蛋白的产生。在健康受试者中进行的I期研究显示了其可接受的PK和安全性，9支持在无义突变的CF患者中评估ELX-2联合和不联合Ivacaftor的II期研究的开展。
基因疗法和基因编辑治疗
针对无义突变的CF患者目前有几种基因疗法和基因编辑治疗正在进行探索。例如，新创公司Carbon Biosciences正在对一种潜在的基因疗法做临床前工作，利用一种新型的细小病毒递送机制将功能性CFTR基因直接递送至肺部。虽然腺病毒（AAVs）在基因疗法中更常用，但是细小病毒有望将较大的基因递送至像肺部这类不易到达的组织中。10
之前针对无义突变的基因编辑治疗的临床前研究也在进行中。该疗法是使用一种酶在特定的位点或序列上切割DNA，然后利用细胞DNA修复系统来纠正CFTR突变。低成本和预期的低脱靶断裂风险使CRISPR-Cas9成为囊性纤维化中基因编辑工具的首选。11虽然早期的研究常聚焦于编辑F508del突变，但CFTR基因中第二常见的无义CF致病突变W1282X-CFTR变异体的临床前工作也正在进行中。12
反义寡核苷酸治疗
ASO疗法是治疗CF无义突变另一种可能的前景。剪接开关ASOs旨在诱导外显子跳跃以恢复mRNA开放阅读框。ASO疗法已在临床前和临床上显示出对许多疾病的治疗前景，对于CF该疗法也具有同样的前景。例如，一项临床前研究证明，通过ASO诱导跳过编码突变的CFTR外显子23，消除相对常见的无义突变CFTR-W1282X，可恢复CFTR的表达。但这种缺乏了52个氨基酸的CFTR异构体的活性需要使用CFTR调节剂，而这种调节剂目前用于治疗CF患者因此联合方法可以为目前无法从调节剂中获益的CF患者提供一种新的治疗选择。13
总结
在全球范围内，有超过7万人受到CF困扰。约85%存在常见突变（如F508del突变）的患者，对于这类患者使用CFTR调节剂治疗可提供显著的健康获益。而对于其余罕见和无义突变的CF患者，通读疗法、基因编辑、基因疗法以及ASO治疗等临床前研究也提供了持续的希望。
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参考资料
1NHLBI web site, accessed 11Jul2022. https://www.nhlbi.nih.gov/health/cystic-fibrosis
2Cystic Fibrosis Foundation web site, accessed 11Jul2022. https://www.cff.org/intro-cf/about-cystic-fibrosis
3Nichols DP, Paynter AC, Heltshe SL, Donaldson SH, Frederick CA, Freedman SD, Gelfond D, Hoffman LR, Kelly A, Narkewicz MR, Pittman JE, Ratjen F, Rosenfeld M, Sagel SD, Schwarzenberg SJ, Singh PK, Solomon GM, Stalvey MS, Clancy JP, Kirby S, Van Dalfsen JM, Kloster MH, Rowe SM; PROMISE Study group. Clinical Effectiveness of Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor in People with Cystic Fibrosis: A Clinical Trial. Am J Respir Crit Care Med. 2022 Mar 1;205(5):529-539. doi: 10.1164/rccm.202108-1986OC. PMID: 34784492; PMCID: PMC8906485.
4Ibid, p. 531.
5Cystic Fibrosis Foundation web site, accessed 11Jul2022. https://www.cff.org/managing-cf/cftr-modulator-therapies
6Nichols, Paynter, Heltshe, et al., p. 530.
7https://www.cff.org/research-clinical-trials/restore-cftr-exploring-treatments-rare-and-nonsense-mutations. Accessed 12Jul2022.
8Michaels WE, Pena-Rasgado C, Kotaria R, Bridges RJ, Hastings ML. Open reading frame correction using splice-switching antisense oligonucleotides for the treatment of cystic fibrosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Jan 18;119(3):e2114886119. doi: 10.1073/pnas.2114886119. PMID: 35017302; PMCID: PMC8784102.
9Leubitz A, Vanhoutte F, Hu MY, Porter K, Gordon E, Tencer K, Campbell K, Banks K, Haverty T. A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled, Multiple Dose Escalation Study to Evaluate the Safety and Pharmacokinetics of ELX-02 in Healthy Subjects. Clin Pharmacol Drug Dev. 2021 Aug;10(8):859-869. doi: 10.1002/cpdd.914. Epub 2021 Jan 19. PMID: 33465285; PMCID: PMC8451797.
10Alvaredo, D. A biotech startup launches with $38M to develop a cystic fibrosus gene therapy. 21Jun2022. Accessed 13Jul2022. https://www.biopharmadive.com/news/carbon-biosciences-launch-series-a-cystic-fibrosis/625804/?utm_source=Sailthru&utm_medium=email&utm_campaign=Issue:%202022-06-22%20BioPharma%20Dive%20%5Bissue:42585%5D&utm_term=BioPharma%20Dive
11Wilson, C. Future Therapies for cystic fibrosis. The Lancet Respiratory Medicine. 29Jun2022. Accessed 13Jul2022. https://www.thelancet.com/journals/lanres/article/PIIS2213-2600(22)00253-3/fulltext
12Santos L, Mention K, Cavusoglu-Doran K, Sanz DJ, Bacalhau M, Lopes-Pacheco M, Harrison PT, Farinha CM. Comparison of Cas9 and Cas12a CRISPR editing methods to correct the W1282X-CFTR mutation. J Cyst Fibros. 2022 Jan;21(1):181-187. doi: 10.1016/j.jcf.2021.05.014. Epub 2021 Jun 5. PMID: 34103250.
13Michaels, Pena-Rasgado, Kotaria, et al., p. 5.
