Наследственные болезни: лечение путем возмещения фермента
Успехи современной энзимологии позволяют выделить этот раздел в патогенетическом лечении наследственных болезней в самостоятельный. Речь в этом случае идет вмешательстве на уровне первичного белкового продукта гена, поскольку замена гена еще невозможна. Современные методы позволяют получить такое количество активного фермента для экспериментальных и клинических целей, которое необходимо для восполнения его при определенных наследственных болезнях. Выше уже разбирались случаи возмещающей терапии - гомоны при эндокринопатиях, антигемофильный глобулин при гемофилии, гамма-глобулин при агаммаглобулинемии. По такому же принципу точного соответствия недостающего продукта строится стратегия ферментотерапии. Главный вопрос современных разработок в области ферментотерапии это методы доставки фермента в клетки-мишени и в субклеточные образования, вовлеченные в патологию обмена.
Рабочая гипотеза для экзогенного введения фермента основывалась на том, что лизосомы часто являются местом протекания патологического процесса, и в то же время они играют основную роль в клеточном метаболизме. Возможность доставки ферментов в лизосомы, сохранение их активности в клетке и взаимодействие с субстратом были проверены в опытах с культурами фибробластов, полученных от лиц с различными лизосомными болезнями накопления. Ферменты, введенные в культуральную среду, улучшали обмен соответствующего соединения. Такая коррекция была продемонстрирована при различных гликосфинголипидозах , мукополисахаридозах , гликогенозах и гликопротеинозах . Эти опыты отчетливо показали, что возможно возмещение фермента, который проникает внутрь клетки, достигает лизосом и нормализует превращение субстрата.
Однако внутримышечное, внутривенное и внутритрахеальное введение ферментов, полученных из грибов или органов крупного рогатого скота, ослабленным больным с гликогенозом, мукополисахаридозами, метахроматической лейкодистрофией и болезнью Фабри не дало серьезных положительных результатов. Следовательно, в стратегии ферментотерапии надо было определить основные направления, которые в суммарном виде представлены ниже.
1. Возможность получения достаточного количества стабильных, неиммуногенных и стерильных ферментов с высокой специфической активностью.
2. Защита введенной активности от биотрансформации и иммунологического надзора, а также доставка фермента в ткань-мишень и субклеточные образования, вовлеченные в патологический процесс.
3. Модельная проверка на млекопитающих животных для оценки и выбора наилучшей стратегии ферментотерапии.
4. Соответствующим образом запланированные и разрешенные биохимические и клинические испытания на больных.
В 70-х годах была возможность получения ферментов из тканей человека и разработаны системы наблюдений за судьбой ферментов в организме млекопитающих. Первые клинические испытания были проведены при различных лизосомных нарушениях: ганглиозидоз GM2 тип 2 (?-гексозами - нидаза А из мочи), гликогеноз типа 2 (плацентарная ?-глюкозидаза ), болезнь Фабри (плацентарная ?-галактозидаза), болезнь Гоше (плацентарная ?-глюкозида).
Перед клиническими испытаниями было установлено, что высокоочищенные ферменты человека гидролизуют естественный субстрат. Проверка показала, что ферменты обнаруживаются в печеночной ткани при их внутривенном или подкожным введением. При этом концентрация ферментов в крови уменьшается, а в печени повышается. Однако они не проникают в мозг в результате барьерных функций мозговых оболочек. Отсюда следует вывод о специфической доставке ферментов в клетки-мишени при каждой болезни. Доставка их в различные клеточные структуры может потребовать специфической очистки или какой-либо химической модификации фермента. В разработке методов лечения наследственных болезней ферментами в первую очередь надо ориентироваться на патогенетические механизмы развития болезней: в каких клетках, каким путем и в какой форме откладывается субстрат реакции, с одной стороны, и каким путем фермент в норме достигает субстрата, каковы промежуточные стадии обмена, с другой. Именно вмешательство в патофизиологический механизм, ответственный за синтез субстрата, распределение и накопление, может использоваться с терапевтическими целями: в одних случаях надо увеличить время циркуляции фермента в крови, в других- способствовать доставке фермента в строго определенные клетки.
Из анализа первичной клеточной патологии при различных лизосомных болезнях накопления видно, что даже близкие по сути заболевания отличаются друг от друга.
Первичный дефект локализуют в нейронах (сфинголипидозы, гликопротеино- зы), в клетках ретикулоэндотелиальной системы (болезнь Нимана-Пика, болезнь Гоше), эндотелии, шванновский клетках, поперечно-полосатой мускулатуре.
Экспериментальные разработки в области ферментотерапии наследственных болезней позволили объективно оценить захват молекул фермента рецепторами, гепатоцитами, клетками ретикулоэндотелиальной системы, фибробластами, клетками эндотелия сосудов и т.д. Это увеличило возможности направленных разработок лечения наследственных болезней и в первую очередь разработок с использованием новых методов доставки ферментов к клеткам-мишеням в синтетических пузырьках-носителях или микрокапсулах-липосомах, или естественных элементах, аутологичных эритроцитах. Такие методы доставки разрабатываются для лечения не только наследственных болезней, но и других патологий. Направленная доставка лекарственных веществ в органы, ткани и клетки является актуальной проблемой для медицины в целом. Современные успехи физико-химической биологии позволяют создавать новые формы микроинкапсулированных ферментных препаратов (опосредованная доставка) или обеспечить более полный захват циркулировающего в крови фермента рецепторами клеток-мишеней (опосредованная рецепция).
Липосомы представляют собой многослойный пузырек с чередующимися водными и липидными слоями. При формировании липосом можно варьировать заряд стенки, их величину, количество слоев. К мембране липосом можно пришить антитела к клеткам-мишеням, что обеспечит более точную доставку липосом. Липосомы, нагруженные ферментами, при различных путях введения хорошо захватываются клетками. Их липидная оболочка разрушается эндогенной липазой, а освободившийся фермент взаимодействует субстратом.
Разрабатываются методы нагрузки эритроцитов ферментами. При этом могут использовать гомологичные или даже аутололгичные эритроциты. Нагрузка ферментами может осуществляться путем либо гипотонизации, либо с помощью хлопромазининдуцированного эндоцитоза. Перспективы лечения наследственных болезней возмещением ферментов зависят от успехов энзимологии, клеточной инженерии, физико-химической биологии. Новые походы должны обеспечить выделение высокоочищенных ферментов из специфических тканей человека, введение их в активной форме в клетку путем опосредованной рецепции или опосредованной доставки, предупреждение биоинактивации, задач уже имеются подходы, поэтому можно надеяться на еще более успешное развитие ферментотерапии наследственных болезней.
