Konferenzprogramm

Background: Primary ciliary dyskinesia (PCD) is a genetic disorder caused by aberrant motile cilia function that results in defective ciliary airway clearance and subsequently to recurrent airway infections and bronchiectasis.

Question: How many functional multiciliated airway cells are sufficient to maintain ciliary airway clearance?

Methods: To answer this question we exploited the molecular defects of the X-linked recessive PCD variant caused by pathogenic variants in DNAAF6 (PIH1D3), characterized by immotile cilia in the affected males. We carefully analyzed the clinical phenotype, molecular defect (immunofluorescence and transmission-electron microscopy) and performed in vitro (particle tracking in air-liquid interface cultures) and in vivo (radiolabeled tracer studies) studies to assess ciliary clearance of respiratory cells from females with heterozygous and males with hemizygous pathogenic DNAAF6 variants.

Results: PCD males with hemizygous pathogenic DNAAF6 variants displayed exclusively immotile cilia, absence of ciliary clearance and severe PCD symptoms. Due to random or skewed X-chromosome inactivation in six females with heterozygous pathogenic DNAAF6 variants, 54.3%±10 (range 38%-70%) of multiciliated cells were defective. Nevertheless, in vitro and in vivo assessment of the ciliary airway clearance was normal or slightly abnormal. Consistently, heterozygous female individuals showed no or only mild respiratory symptoms.

Conclusions: Our findings indicate that 30%-62% of functioning multiciliated respiratory cells are able to generate either normal or slightly reduced ciliary clearance. Because heterozygous females displayed either no or subtle respiratory symptoms, complete correction of 30% of cells by precision medicine might be able to improve ciliary airway clearance in PCD individuals as well as clinical symptoms.

Introduction: DECIDE is an ongoing, 5-year, noninterventional, single-arm, chart review study following the CF treatment journey of children aged 2-11 years (y) in Germany and Austria with CF who are homozygous for F508del-CFTR and received lumacaftor/ivacaftor (LUM/IVA) therapy. Here, we describe the interim results for health status and healthcare decision-making among young children who switched to elexacaftor/tezacaftor/IVA (ELX/TEZ/IVA).

Methods: The interim analysis (IA; data cutoff April 2024) included children who switched to ELX/TEZ/IVA and had 12 months follow-up after ELX/TEZ/IVA initiation. Descriptive analyses compared the 12 months post-ELX/TEZ/IVA initiation to the 12 months before initiating ELX/TEZ/IVA (baseline). Endpoints included reasons for changes in CFTR modulator therapy and other CF-related treatments, healthcare resource utilization, and clinical outcomes.

Results: Sixty-three participants were included in this IA. Most participants were female (69.8%). At ELX/TEZ/IVA initiation, the mean age (standard deviation [SD]) was 11.5 y (1.7), mean BMI for age z-score (SD) was -0.31 (0.96), and mean ppFEV1 (SD) was 87.9 (15.3). Compared to the baseline period, ELX/TEZ/IVA treatment led to a mean ppFEV1 improvement of 9.9 (SD: 10.2). In 79.4% (n = 50/63), "physician’s preference" was included as the main reason for switching to ELX/TEZ/IVA; 82.5% (n = 52/63) participants switched directly from LUM/IVA. None of the participants discontinued ELX/TEZ/IVA or switched to another CFTR modulator within 12 months after initiation. When comparing baseline to follow-up, reductions in the number of pulmonary exacerbations (27 vs 17) and CF-related hospitalizations (23 vs 7) were observed.

Conclusions: These findings provide real-world insights into the decision making of physicians in clinical settings in Germany and Austria highlighting the positive impact of ELX/TEZ/IVA on children with CF, including those with well-preserved ppFEV1 at baseline.

Hintergrund: Die Cystische Fibrose (CF) geht häufig mit Atemwegsmanifestationen einher. In PRESIS konnten die positiven Auswirkungen einer präventiven Inhalation mit hypertoner (HS) vs. isotoner (IS) NaCl-Lösung bei Säuglingen auf die Lungenfunktion gezeigt werden. Unklar bleibt, ob die via Maske erfolgende Inhalation auch Auswirkungen auf die Entwicklung der strukturellen Nasennebenhöhlen (NNH)-Beteiligung in den ersten Lebensjahren hat.

Ziel: Ziel der Beobachtungsstudie war es, mögliche Zusammenhänge zwischen der Art der Inhalationslösung im ersten Lebensjahr und einer chronischen Rhinosinusitis (CRS) zu untersuchen. Zudem wurde das Verhältnis von Erkrankungsschwere der oberen mit den unteren Atemwegen bei CF betrachtet.

Methoden: 25 CF-Patienten wurden im Rahmen der PRESIS-Studie (NCT01619657) randomisiert mit IS bzw. HS behandelt und in TRACK-CF (NCT02270476) nachverfolgt. Im Rahmen der jährlichen Check-ups erhielten die Patienten ein NNH- und ein Lungen-MRT und führten ein MBW durch. Die MRTs wurden anhand publizierter Scores (CRS-MRT-Score (Sommerburg et al., 2020) bzw. Eichinger-Score (Eichinger et al., 2012) ausgewertet. Der CRS-MRT-Score umfasst sowohl die Dimensionen als auch die Ausprägung von Pathologien für alle NNH. Der Sinus frontalis-Subscore wurde aufgrund altersbedingt niedriger Prävalenz ausgeschlossen.

Ergebnisse: Der globale CRS-MRI-Score aller CF-Kinder stieg signifikant im Laufe der Zeit an, jedoch gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen der IS- und der HS-Gruppe. Es zeigte sich eine Tendenz zu einer ausgeprägteren CRS in der IS-Gruppe. Im 5-Jahresverlauf nahmen die Pathologien im Sinus maxillaris signifikant mehr in der IS-Gruppe als in der HS-Gruppe zu. Die Scores für die Sinus sphenoidalis und ethmoidalis waren in der IS-Gruppe numerisch höher als in der HS-Gruppe. Es wurde eine signifikante Korrelation zwischen dem CRS-Summenscore und den MRT-Thorax-Scores beobachtet, in beiden Atemwegen zeigt sich ein Progress über die Zeit. Es gab keine Korrelation zwischen dem CRS-Summenscore und dem LCI. Insgesamt war der Nachweis von Pathogenen aus den oberen Atemwegen selten. CF-Patienten mit einem S. aureus-Nachweis hatten tendentiell höhere CRS-Scores als solche ohne dieses Bakterium. Patienten mit Nachweis irgendeines pro-inflammatorischen Pathogens (Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Aspergillus fumigatus) hatten tendentiell höhere CRS-Summen- und Subscores, außer für den Sinus sphenoidalis- und den Mukopyozelen-Subscore, als Patienten ohne diese Pathogene.

Schlussfolgerung: Die präventive Inhalation mit HS im ersten Lebensjahr über Maske könnte die Entwicklung einer CRS bei CF verlangsamen. Weitere Studien mit mehr Teilnehmern sind erforderlich, um die langfristigen Auswirkungen dieser Therapie zu evaluieren.

Im Gegensatz zum Darmmikrobiom ist das Mikrobiom der Atemwege nur oberflächlich erforscht. Die niedrige mikrobielle Biomasse erschwert die funktionelle Analyse des Atemwegsmikrobioms, weshalb fast alle publizierten Studien deskriptiv sind und sich auf die Beschreibung der bakteriellen Community anhand von 16S-rRNA-Sequenzierungsdaten beschränken. Diese Studie ist die bisher größte funktionelle Mikrobiomstudie der oberen Atemwege im Säuglingsalter. Aus 706 longitudinalen, metagenom-sequenzierten Nasenabstrichen von Säuglingen mit zystischer Fibrose (CF) und gesunden Kontrollen haben wir den ersten nicht-redundanten Genkatalog des Nasenmikrobioms im Säuglingsalter erstellt. Am Beispiel der Inhalation von vernebelter hypertoner Kochsalzlösung, einer etablierten Therapie zur Verbesserung der Sekretmobilisierung bei Patient*innen mit CF, veranschaulichen wir die Nutzung des Genkatalogs. Wir zeigen, dass unter anderem Transportergene, die für die osmotische Toleranz in Mikroorganismen verantwortlich sind, bei Säuglingen, die hyperton inhaliert haben, häufiger vorhanden sind als bei Säuglingen, die isoton oder gar nicht inhaliert haben. Haemophilus influenzae, Acinetobacter, Moraxella und Klebsiella spp. sowie Pilze wie Candida spp. und Aspergillus spp. tragen diese Gene mit hoher Sequenzidentität. Passend hierzu ergab die ergänzende 16S-rRNA-Sequenzierung eine Verschiebung der bakteriellen Community zugunsten von Haemophilus, Staphylococcus und Moraxella mit steigender Salzkonzentration. Während wir die gleiche Signatur auch in einer unabhängigen Säuglingskohorte mit Proben aus den unteren Atemwegen von Kindern mit CF, die mit hypertoner Kochsalzlösung inhaliert haben (N=42), nachweisen konnten, fehlte sie bei altersgleichen gesunden Säuglingen (N=51), in Wasserkontrollen (N=10) sowie in Proben aus einer repräsentativen gesunden Kohortenstudie (N=1.218). Wir zeigen mit in-vitro Experimenten, dass Salzstress bei Haemophilus influenzae zu einer verstärkten Biofilmbildung und einer Hochregulierung der salzassoziierten Transportersysteme führt. Zusammenfassend verändert die Inhalation von hypertoner Kochsalzlösung das frühe Mikrobiom der Atemwege durch die Selektion salzresistenter Mikroorganismen, was möglicherweise unvorteilhaft für Patient*innen mit CF sein könnte. Die klinische Anwendung der Inhalation von hypertoner Kochsalzlösung bei Säuglingen mit CF sollte aufgrund des fraglichen zusätzlichen Nutzens in der Ära von hochwirksamen Modulatortherapien überdacht werden.

Background: Primary ciliary dyskinesia (PCD) is a rare genetic disorder caused by insufficient mucociliary clearance leading to chronic airway infections. The diagnostic guideline of the European Respiratory Society (ERS) primarily recommends the evaluation of the clinical history (e. g. by the PICADAR prediction tool), nasal nitric oxide (nNO) production rate measurements, high-speed videomicroscopy analysis (HSVMA) of ciliary beating, and the assessment of ciliary axonemes via transmission electron microscopy (TEM). Genetic testing can be implemented as a last step.

Question: In this study, we aimed to characterise PCD with a defective C1d projection of the ciliary central apparatus (CA) and evaluated the applicability of the ERS diagnostic guideline to this PCD type.

Methods: Using a high-throughput sequencing approach of genes encoding C1d components, we identified pathogenic variants in the novel PCD genes CFAP46 and CFAP54, and the known PCD gene CFAP221. To fully assess this PCD type, we also analysed individuals with pathogenic variants in CFAP74.

Results: Careful evaluation revealed that C1d-defective PCD is associated with normal situs composition, normal nNO-production rates, normal ciliary ultrastructure by TEM, and normal ciliary beating by HSVMA. Despite chronic respiratory disease, PICADAR does not reliably detect this PCD type. However, we could show by in-vitro ciliary transport assays that affected individuals exhibit insufficient ciliary clearance.

Conclusions: Overall, this study extends the spectrum of PCD genes and highlights that C1d-defective PCD individuals elude diagnosis in the current diagnostic algorithm. To enable diagnosis, genetic testing should be prioritised in future diagnostic guidelines.

Hintergrund: Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor (ETI) ist eine kombinierte CFTR-Modulatortherapie, welche für Menschen mit zystischer Fibrose (pwCF) mit mindestens einer phe508del-Mutation zugelassen ist. Für pwCF-Patienten mit Nicht-phe508del-Mutationen fehlt jedoch die Zulassung in der EU, da nur wenige Daten zum Therapieansprechen in dieser Untergruppe vorliegen.

Methoden: In dieser retrospektiven Studie wurden die Daten von neun pwCF (im Alter von 6 bis 66 Jahren) mit CFTR-Mutationen, bei welchen eine gewisse CFTR- Proteinsynthese anzunehmen ist (M1101K, R347P, 2789+5G>A, G551D, R1066C, N1303K, 1518C>G) analysiert, die eine Off-Label-ETI-Therapie erhielten. Die Untersuchungen wurden nach 0, 3, 6, 9 und 12 Monaten durchgeführt, wobei die Lungenfunktion (FEV1), der Schweißchloridwert, der BMI, und bei sechs pwCF zudem die Lebensqualität (CFQ-R), die Zufriedenheit mit der Medikation (TSQM), die HNO-Symptome (SNOT-22) und die körperliche Leistungsfähigkeit beurteilt wurden. Als Kontrollgruppe dienten vier pwCF mit klassischen Symptomen und ohne ETI-Behandlung.

Ergebnisse: Die FEV1 verbesserte sich nach 3 und 6 Monaten signifikant (p<0.05) und stabilisierte sich nach 12 Monaten. Die Schweißchloridwerte sanken signifikant, wobei fünf der behandelten pwCF Werte < 60 mmol/l erreichten. Es wurden außerdem Verbesserungen bei HNO- und respiratorischen Symptomen, Zufriedenheit mit der Medikation und ein Anstieg des BMI festgestellt.

Schlussfolgerung: ETI zeigt eine hohe Wirksamkeit bei ausgewählten Nicht-phe508del-Mutationen und stellt eine wirksame Behandlungsoption dar, die jedoch weitere Überwachung und Bewertung erfordert.

Hintergrund:

Bei Patienten mit Cystischer Fibrose (CF) treten trotz Einführung der kausalen CFTR-Modulatortherapien pulmonale Exazerbationen (PEx) auf, die sich negativ auf die Gesamtmorbidität auswirken. Zur Stabilisierung der Lungenfunktion erfolgen intensive Inhalationstherapien, wobei mangelnde Adhärenz eine Hauptursache für Therapieversagen darstellt. In dieser Studie präsentieren wir die Ergebnisse einer innovativen Versorgungsform, die digitale Technologien mit Maßnahmen zur Verhaltensänderung kombiniert, um die Adhärenz zur Inhalationstherapie von CF-Patienten zu verbessern.

Methodik: Prospektive, multizentrische, randomisierte, kontrollierte Studie bei CF-Patienten ≥12 Jahre. Vergleich der Standardversorgung mit einer innovativen Versorgungsform, die einen telemedizinfähigen eFlow®-Vernebler zum kontinuierlichen objektiven Adhärenz-Monitoring, eine Selbstmanagement-App (PARI Connect), eine Heimspirometrie, Telefoncoaching und Videosprechstunden beinhaltete. Adhärenz- und Heimspirometriedaten wurden Teilnehmenden/betreuenden Ärztinnen sichtbar gemacht. Primärer Endpunkt war die Zeit bis zum Auftreten einer Protokoll-definierten pulmonalen Exazerbation.

Ergebnisse: Rekrutierung von 296 CF-Patienten, wovon 224 (103 Interventionsgruppe=IG / 121 Kontrollgruppe=KG) in die Datenanalyse einbezogen werden konnten. Es bestanden keine signifikanten Unterschiede bezüglich der Baselinecharakteristika zwischen den Randomisierungsgruppen, 82% erhielten eine Modulatortherapie (davon 92% Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor) und 10% hatten ein ppFEV1 <40. Die Adhärenz in der IG war initial, als die Patienten bereits die App mit Adhärenz-Visualisierung nutzten, jedoch ohne andere Komponenten der Intervention, im Vergleich zur KG signifikant höher (mittlere Adhärenz IG 58% vs KG 45%, p<0,05) und blieb dies über den gesamten Studienzeitraum, wobei die Adhärenz zum Studienende auf 49% (IG) bzw. 33% in der KG absank. Die weiteren Komponenten der Intervention wie Heimspirometrie, Videosprechstunde und Coaching wurden nur begrenzt genutzt. 38 Patienten der IG (37%) und 43 der KG (35%) hatten im Studienverlauf mindestens eine PEx. Der primäre Endpunkt, die Zeit bis zur ersten PEx, unterschied sich nicht zwischen IG und KG (p=0,743). Patienten mit ppFEV1<40 hatten ein höheres Risiko für PEx als Patienten mit besserer Lungenfunktion. Mit einer Adhärenzerhöhung um 10 Prozentpunkte sanken das Risiko für eine PEx um 9% und die Anzahl der PEx um 11%. Am Interventionsende zeigte sich eine signifikante Verbesserung der Lebensqualität (EQ-5D-5L) in der IG versus KG sowie bei Patienten <18 Jahren ein signifikant besseres ppFEV1% in der IG versus KG. In den Gesamtkosten zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen IG und KG.

Diskussion:

Die Adhärenz zur Inhalationstherapie war bei CF-Patienten, von denen die meisten eine CFTR-Modulatortherapie erhielten, gering, konnte aber durch Visualisierung der Adhärenzdaten verbessert werden. Erstmalig konnte in einer randomisierten prospektiven Studie gezeigt werden, dass eine erhöhte Adhärenz zu einer Abnahme von PEx bei CF-Patienten führt. Die Gesamtintervention führt zu einer Verbesserung der Lebensqualität ohne Steigerung der Gesamtkosten.

Objective: Intestinal current measurement (ICM) provides a sensitive bioassay for assessment of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) function in rectal biopsies ex vivo and is used as a diagnostic tool for cystic fibrosis (CF). Furthermore, ICM was shown to be sensitive to detect pharmacological rescue of CFTR function by CFTR modulators in people with CF carrying responsive CFTR mutations. Recent clinical trials of CFTR modulators across age groups indicated that CFTR function in the sweat duct may be age-dependent with children reaching higher levels than adults. However, little is known about age dependency of CFTR function in intestinal epithelium.

Methods: We, therefore, investigated CFTR-mediated chloride secretion in rectal biopsies from 258 non-CF individuals and 72 people with pancreatic-insufficient CF from 1 month to 68 years of age. Change in transepithelial short circuit current in response to cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-mediated (100 μM IBMX, 1µM forskolin, basolateral) and cholinergic stimulation (100 μM carbachol, basolateral) was assessed as a readout for CFTR function using perfused micro-Ussing chambers. Furthermore, quantitative real-time PCR of CFTR, SCNN1A, SCNN1B, SCNN1G and morphometric analysis of epithelial cells lining the crypts and surface of the rectal mucosa were performed to assess regulation at the levels of gene expression and epithelial cell densities.

Results: We found that CFTR-mediated chloride secretion across rectal tissues, as determined from cAMP-mediated as well as cholinergic chloride-secretory responses declined with age in non-CF individuals (both P < 0.001). Although, there was no difference in cAMP-mediated currents in people with CF, cholinergic potassium-secretory responses were also reduced with increasing age. Transcript analyses showed that CFTR mRNA expression was slightly upregulated with increasing age (P < 0.05), whereas expression of the epithelial sodium channel remained unchanged. Morphometric analyses demonstrated that CFTR expressing colonocytes at the crypt base were decreased with age (P < 0.05).

Conclusion: These results demonstrate that CFTR function in the rectal epithelium is reduced with increasing age and indicate that this change is likely due to a decline in the number of secretory colonocytes at the crypt base. These findings suggest that differences in CFTR expressing cells may explain increased functional responses to CFTR modulator therapies in children compared to adult people with CF.

Hintergrund: Seit 2020 steht mit dem CFTR-Modulator Elexacaftor/Tezacaftor/Ivacaftor (ETI) eine kausale Therapie für Menschen mit zystischer Fibrose (MmCF) zur Verfügung. Diese Therapie ist derzeit für Kinder und Jugendliche ab dem 2. Lebensjahr mit mindestens einer F508del-Mutation zugelassen. Neben der deutlichen pulmonalen Verbesserung und Zunahme im BMI, gibt es nur wenige Daten zu gastrointestinaler Resorption von Nährstoffen und fettlöslichen Vitaminen. Erste Daten weisen auf eine Abnahme der Glucosetoleranzstörung bei Erwachsenen hin. Umfassende Studien im Kindesalter sind jedoch nur begrenzt verfügbar. Ziel dieser Studie ist die Langzeitevaluation metabolischer Marker unter ETI im Kindes-und Jugendalter.

Methodik: In der monozentrischen, teils retrospektiven, teils prospektiven Beobachtungsstudie sind alle MmCF der Medizinischen Hochschule Hannover eingeschlossen, die zwischen 2 und 21 Jahre alt sind und im Zeitraum von 2020 bis einschließlich Februar 2025 ETI für mindestens 1 Jahr erhalten haben. Der Verlauf folgender Parameter wird im Jahr vor Therapiebeginn (V0) sowie mindestens einmalig (V1) und maximal viermalig (V2–V4) nach Therapiebeginn in jährlichen Abständen bestimmt: HbA1c, Blutzucker mittels oralem Glucosetoleranztest, Eisen, Hb, Vitamine A, E, D, K, β-Carotin sowie die Spurenelemente Zink und Selen. Zusätzlich wird eine Bioimpedanzmessung zur Ermittlung der Körperkomposition an den genannten Zeitpunkten durchgeführt.

Ergebnisse: Insgesamt werden 156 MmCF (2–21 Jahre) mit zwei Visitenzeitpunkten (V0, V1), 116 MmCF (3–21 Jahre) mit drei Visitenzeitpunkten (V0–V2), 49 MmCF (6–21 Jahre) mit vier Visitenzeitpunkten (V0–V3) und 20 MmCF (12–21 Jahre) mit fünf Visitenzeitpunkten (V0–V4) untersucht. Bei den bisher ausgewerteten Daten von n = 20 (12–21 Jahre) wurde nach vier von fünf Visitenzeitpunkten (V0–V3, Δ36,11 Monate) unter ETI ein signifikanter Anstieg des mittleren BMI (18,71 vs. 21,26 kg/m², p = 0,0004) festgestellt. Zudem zeigte sich eine Zunahme des mittleren Werts für Vitamin A (0,42 vs. 0,61 mg/L, p = 0,005) und des mittleren Ferritinwerts (33,7 vs. 51,7 µg/L, p = 0,028) sowie ein Trend zur Zunahme des mittleren Vitamin E (8,06 vs. 8,36 mg/L, p = 0,858).

Zusammenfassung: Nach Beginn der ETI-Therapie kam es innerhalb der ersten drei Jahre zu einem signifikanten Anstieg von Ferritin und Vitamin A sowie zu einer Zunahme des BMI für die bereits untersuchte Stichprobe. Eine zeitnah fortgeführte Auswertung wird präzisere Aussagen ermöglichen. Diese Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der systemischen Wirkungen von ETI bei. Unsere Daten geben erste Hinweise, Reduktionen der Vitaminsubstitution zu adressieren.