囊性纤维化罕见CFTR变异的精准医疗：肠道类器官与细胞模型中的八种变异特征研究与临床预测

为解决罕见CFTR变异患者无法使用CFTR调节剂(CFTRm)的问题，研究人员开展针对p.Pro5Leu等8种罕见变异的theratyping（药物反应分型）与theranostics（诊疗一体化）研究。通过患者源性肠道类器官(PIDOs)的FIS（毛喉素诱导肿胀）实验和CFBE细胞模型，发现除p.Ile507del外其余变异均能被现有CFTRm药物挽救，且类器官肿胀值与FEV1改善呈正相关（r2=0.9932），为罕见变异患者获得精准治疗提供临床预测标准。

　　

囊性纤维化（Cystic Fibrosis, CF）是一种由CFTR基因突变引起的常染色体隐性遗传病，其特征是上皮细胞氯离子和碳酸氢盐转运功能障碍，导致多器官系统受损，尤其以慢性呼吸道感染和胰腺功能不全最为致命。随着CFTR调节剂（CFTR modulators, CFTRm）的发展，携带常见突变（如p.Phe508del）的患者已获得显著疗效，但全球仍有10%的患者因携带罕见CFTR变异而被排除在标准疗法之外。这些罕见变异缺乏充分的临床实验数据，使得精准治疗面临巨大挑战。

为此，Violeta Railean与Cláudia S. Rodrigues作为共同第一作者，在Carlos M. Farinha和Margarida D. Amaral共同指导下，联合葡萄牙、捷克多家临床中心，开展了一项结合theratyping（基于细胞模型的药物分型）与theranostics（基于患者样本的诊疗一体化）的研究。该研究聚焦于八种罕见CFTR变异：p.Pro5Leu、p.Pro205Ser、p.Leu206Trp、p.Arg347Pro、p.Ile507del、p.Ser945Leu、p.Met1137Arg和p.Asp1152His，旨在评估现有CFTRm药物对这些变异的挽救效果，并探索患者源性肠道类器官（patient-derived intestinal organoids, PIDOs）作为临床疗效预测工具的可行性。研究成果发表于《Molecular Diagnosis》期刊。

研究人员采用多维度实验策略：首先利用患者直肠活检样本构建PIDOs，通过毛喉素诱导肿胀（Forskolin-Induced Swelling, FIS）实验评估CFTR功能及药物反应；同时，利用慢病毒转染技术构建稳定表达各变异CFTR的CFBE41o-细胞模型，通过蛋白质免疫印迹（Western Blot）分析CFTR蛋白加工成熟度，并使用尤斯灌流室（Using Chamber）测量氯离子转运功能；此外，收集接受CFTRm治疗患者的临床数据（FEV₁%、汗氯水平等），进行疗效相关性分析。

研究结果通过系统性的实验逐一揭示：

p.Pro5Leu位于CFTR蛋白N末端，研究发现该变异导致蛋白加工缺陷，但可被tezacaftor/ivacaftor（teza/iva）挽救。在p.Pro5Leu/p.Phe508del类器官中，teza/iva处理使肿胀值达到高临床获益阈值，CFBE细胞中teza单用即可使成熟CFTR（band C）提升至野生型20%，加入elexacaftor（elexa）后进一步提升至38%。

p.Pro205Ser与p.Leu206Trp均位于跨膜结构域1（TMD1），类器官实验显示teza/iva可诱导显著肿胀，双胞胎患者中一例对elexa/teza/iva响应更佳，体现个体差异。CFBE模型中，p.Pro205Ser-CFTR基础功能仅2%，但teza处理后功能恢复至43%；p.Leu206Trp-CFTR则被teza/iva挽救至16%野生型水平。

p.Arg347Pro类器官对CFTRm无响应，但CFBE模型显示elexa/teza可部分挽救功能（6%），表明该变异存在加工与功能双重缺陷，且可能受细胞模型局限性影响。

p.Ile507del位于NBD1结构域，类器官与CFBE细胞均显示无CFTR功能且不可被挽救，证实其属经典II类变异。

p.Ser945Leu（TMD2）类器官经teza/iva处理后达高临床获益阈值，CFBE细胞中teza单用使加工效率升至57%，elexa/teza/iva进一步使功能恢复至29%。

p.Met1137Arg类器官响应teza/iva，但CFBE细胞中功能极低（0.6%），提示类器官中观察到的残余功能可能来自其复合杂合变异c.2657+5G>A。

p.Asp1152His类器官仅需ivacaftor单药即可达到高临床获益，CFBE细胞中虽检测到成熟蛋白（64%野生型），但功能仅6%，凸显类器官模型在临床预测中的优越性。

临床数据与FIS值的相关性分析进一步验证了实验结果的临床意义：6名接受CFTRm治疗的患者FEV₁显著改善（平均增幅17.4%），汗氯水平下降（平均降幅44.5 mmol/L），且类器官肿胀值（AUC）与FEV₁变化呈强正相关（r²=0.9932），表明FIS assay可有效预测个体临床获益。

本研究通过整合theratyping与theranostics策略，首次系统评估了八种罕见CFTR变异的分子缺陷与药物响应，不仅证实p.Pro5Leu、p.Pro205Ser、p.Leu206Trp、p.Ser945Leu、p.Met1137Arg和p.Asp1152His可被现有CFTRm挽救，还揭示了p.Arg347Pro与p.Ile507del的耐药机制。更重要的是，研究确立了PIDOs-FIS assay作为罕见变异患者精准医疗的可靠预测工具，为拓展CFTRm适应症、推动个体化治疗提供了坚实证据。这一成果尤其对欧洲等尚未批准这些变异适用CFTRm的地区具有重大政策推动意义，有望使更多“孤儿”变异患者获得治疗机会。