囊性纤维化研究新发现
囊性纤维化(CF)是一种多系统常染色体隐性疾病，由CF跨膜电导调节因子(CFTR)基因突变引起。CFTR蛋白是一种离子通道，主要用于调节粘液分泌组织中阴离子的跨上皮运动，从而协调粘液分泌物中盐和液体水平的平衡。该基因的致病突变导致的CF可影响多个器官，包括肠道、胰腺和肝脏，而气道中CFTR功能失调的影响对CF患者尤其有害。气道表面液体的脱水和粘液分泌物的增厚阻碍了有效的气道粘液纤毛清除，为有害细菌提供了肥沃的土壤，导致患者一生中反复感染。近期，多篇文献报道CF相关研究，可能有助于开发更有效的CF治疗方式以改善患者预后。
1. 单分子分辨率下的CFTR功能、病理学和药理学
CFTR的电生理特性已经被分析了几十年。然而，目前CFTR的基本功能与现有结构之间缺乏直接的相关性。美国洛克菲勒大学膜生物学与生物物理学实验室Jue Chen团队通过了单分子荧光共振能量转移、电生理学和动力学模拟等方法，发现人类CFTR的两个核苷酸结合结构域(NBD)在通道打开前二聚化[1]。CFTR表现出一种变构门控机制，ATP水解控制NBD二聚通道内的构象变化调节氯化物电导(图1)。增效剂伊凡卡福和GLPG1837在NBD二聚的同时通过增加孔径来增强通道活性，可增强CF患者的CFTR功能。此外，ATP酶位点近端或远端的致病取代都降低了NBD二聚化的效率。这些发现共同促成了门控机制的构建，为寻找更有效的临床疗法提供了信息。
2. 依沙卡福/替扎卡福/依伐卡福纠正CF单核细胞杀微生物缺陷
在CF中，单核细胞和单核细胞衍生的巨噬细胞已显示出对相关肺部病原体(包括铜绿假单胞菌)的吞噬作用和抗菌活性缺陷。意大利罗马萨皮恩扎大学"Charles Darwin"生物学和生物技术系Fiorentina Ascenzioni团队研究了CFTR三元调节剂治疗(埃莱卡夫/替扎卡夫/伊凡卡夫(ETI))对CF单核细胞对抗铜绿假单胞菌活性的影响[2]。临床参数的纵向分析证实了ETI对肺功能和肺微生物学的改善。CF单核细胞的吞噬和杀微生物缺陷也得到了显著改善。此外，在治疗前CF单核细胞中存在旺盛的氧化爆发，ETI显著降低了这种情况(图2)。这导致活性氧依赖性杀菌活性的提高。经ETI治疗的CF显示单核细胞对铜绿假单胞菌的活性显著提高，这可能有助于ETI对肺部疾病的总体影响。这也表明CF单核细胞功能障碍可能是改善CF肺功能的特异性靶点。
3. 抗原特异性和交叉反应性驱动CF中不同功能的抗烟曲霉T细胞反应
真菌烟曲霉在CF患者中引起多种临床表型。Th细胞协调针对真菌的免疫反应，但CF中烟曲霉特异性Th细胞的类型及其对保护性免疫或炎症的贡献仍不明确。德国基尔Christian-Albrecht大学临床分子生物学研究所Petra Bacher团队使用抗原反应性T细胞富集来研究CF和健康对照组外周血中的真菌反应性Th细胞[3]。他们发现，CF患者中产生了高亲和力烟曲霉特异性效应Th细胞，而这些细胞在健康供体中是不存在的。个别患者的特点是不同的Th1、Th2或Th17主导的反应，这些反应在数年内保持稳定。这些不同的Th亚群针对不同的烟曲霉蛋白(图3)，表明不同的抗原摄取和递呈指导Th细胞亚群的发育。这提示在CF中识别异质性Th细胞反应及其靶抗原可以促进靶向治疗策略的发展。
4. CAGE测序揭示活化的CF巨噬细胞中CFTR依赖性I型IFN信号传导失调
巨噬细胞免疫功能的失调可能是控制CF肺病进展的一个关键方面，但其潜在机制尚不完全清楚。英国爱丁堡大学炎症研究中心女王医学研究所Robert D. Gray团队使用5 '端中心转录组测序分析了铜绿假单胞菌LPS激活的人CF巨噬细胞，显示CF和非CF巨噬细胞在基线和激活后的转录程序完全不同[4]。与健康对照相比，活化的CF患者巨噬细胞中的I型IFN信号反应显著减弱。用CFTR调节剂进行体外治疗和通过CRISPR-Cas9基因编辑纠正CFTR突变后可逆转多能干细胞来源巨噬细胞缺陷(图4)。这些发现强调了人类CF巨噬细胞中一种的免疫缺陷，该缺陷是CFTR依赖性的，并且可以通过CFTR调节剂逆转，从而为寻找有效的CF抗炎干预措施提供了新的途径。
参考文献
[1]Levring J, Terry DS, Kilic Z, Fitzgerald G, Blanchard SC, Chen J. CFTR function, pathology and pharmacology at single-molecule resolution [J]. Nature. 2023,616(7957):606-614. (IF=69.504)
[2]Cavinato L, Luly FR, Pastore V, et al. Elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor corrects monocyte microbicidal deficiency in cystic fibrosis [J]. Eur Respir J. 2023,61(4):2200725. (IF=33.795)
[3]Schwarz C, Eschenhagen P, Schmidt H, et al. Antigen specificity and cross-reactivity drive functionally diverse anti-Aspergillus fumigatus T cell responses in cystic fibrosis [J]. J Clin Invest. 2023,133(5):e161593. (IF=19.456)
[4]Gillan JL, Chokshi M, Hardisty GR, et al. CAGE sequencing reveals CFTR-dependent dysregulation of type I IFN signaling in activated cystic fibrosis macrophages [J]. Sci Adv. 2023,9(21):eadg5128. (IF=14.957)
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