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Microbial modulation of CFTR modulator exposure: In vitro interactions between elexacaftor-tezacaftor-ivacaftor and pulmonary and gut bacteria from people with cystic fibrosis - 20/09/26

Doi : 10.1016/j.biopha.2026.119892 
Pierrick Boulic a, Cyril Leven b, Danni Li c, Yimin Zhu c, Juliana Alcoforado Diniz a, Stéphanie Gouriou a, Elena K. Schneider-Futschik c, ⁎ , Geneviève Héry-Arnaud a, d, ⁎
a INSERM, EFS, Univ Brest, UMR 1078, GGB, Microbiota, Brest, France 
b Brest University Hospital, Department of Biochemistry and Pharmaco-Toxicology, Brest, France 
c Department of Biochemistry and Pharmacology, Bio21 Molecular Science and Biotechnology Institute, School of Biomedical Sciences, Faculty of Medicine, Dentistry and Health Sciences, The University of Melbourne, Parkville, VIC 3010, Australia 
d Brest University Hospital, Department of Infectious Agents, Brest, France 

⁎ Corresponding author. ⁎⁎ Correspondence to: Department of Infectious Agents, University Hospital of Brest, France. Department of Infectious Agents, University Hospital of Brest France

Abstract

Background

Elexacaftor-tezacaftor-ivacaftor (ETI) has transformed cystic fibrosis (CF) care, but individual responses remain variable. Although longitudinal studies indicate that ETI reshapes lung and gut microbiota, the contribution of direct drug-microbe interactions remains unclear. We used an in vitro pharmacomicrobiomics approach to screen bidirectional interactions between individual cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) modulators and CF-relevant bacteria from pulmonary and intestinal niches.

Methods

Thirty-five Gram-positive and Gram-negative strains (15 reference strains, 20 pulmonary clinical isolates) were selected according to their frequency in CF lung and gut microbiota. Bacteria were grown in brain-heart infusion or M9 medium with or without elexacaftor, tezacaftor or ivacaftor. Growth was assessed by OD600 and CFU counts, and residual parent-drug concentrations were quantified by validated liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Logistic growth models were fitted to OD600 data.

Results

Elexacaftor modestly increased growth of Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli reference strains, but not clinical P. aeruginosa isolates, suggesting strain-dependent effects. Ivacaftor inhibited all Staphylococcus aureus strains, including methicillin-resistant S. aureus , and several anaerobic commensals, while leaving P. aeruginosa and E. coli largely unaffected. Tezacaftor had no detectable effect on growth. In sterile media, all three modulators remained relatively stable. In bacteria-exposed cultures, parent-drug concentrations decreased by approximately 60–70%, with several pathogens and commensals showing high-depleting phenotypes.

Conclusions

CFTR modulators and CF-associated microbiota interact bidirectionally in vitro . Elexacaftor and ivacaftor exert compound-, species- and strain-dependent effects on bacterial growth independent of their canonical role in restoring CFTR function, while multiple bacterial species decrease detectable parent-drug concentrations in culture supernatants.

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Graphical Abstract




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Highlights

•
CFTR modulators exert direct, species- and strain-dependent effects on selected CF-associated bacteria.
•
Ivacaftor inhibits S. aureus and several anaerobes, while elexacaftor modestly promotes some Gram-negative strains.
•
Pulmonary and gut bacteria reduce parent elexacaftor, tezacaftor and ivacaftor concentrations in culture media.
•
High depletion occurs in pathogens and commensals, including P. aeruginosa, A. xylosoxidans, H. influenzae , C. difficile and V. parvula .
•
These data support mechanistic studies of CFTR modulator metabolism, adsorption and sequestration by CF microbiota.

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Keywords : Cystic fibrosis, CFTR modulators, Elexacaftor, Tezacaftor, Ivacaftor, Lung microbiota, Gut microbiota, Pharmacomicrobiomics, Mass spectrometry


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