«Эта работа открывает большие перспективы для лучшего и менее дорогостоящего лечения опасной для жизни болезни Помпе», – сказал профессор химии и биохимии UMD Лай-Си Ван, автор исследования.
У людей с болезнью Помпе механизмам внутри их клеток не хватает критического фермента, необходимого для превращения гликогена в глюкозу, сахар, питающий мышцы. Вместо того, чтобы расщепляться, гликоген накапливается в клетках, в конечном итоге повреждая мышечную ткань, особенно сердце.
В настоящее время единственное лечение болезни Помпе включает введение большого количества недостающего фермента, известного как кислая альфа-глюкозидаза (GAA), в кровоток пациентов – в надежде, что часть его попадет в клетки и очистит накопленный гликоген.
Но, как правило, лишь небольшое количество фермента достигает клеточного аппарата там, где это необходимо.
«В результате такой неэффективности необходимо вводить большое количество фермента, а стоимость может доходить до полумиллиона долларов на пациента в год», – сказал Ван. «Мы разработали простой метод модификации фермента, который продемонстрировал значительное усиление связывания рецепторов, клеточного поглощения и активности разложения гликогена в клетках.
Чтобы разработать свой метод, Ван и его команда изучили химический синтез и связывающие свойства различных молекул и обнаружили лиганд – связывающую молекулу, которая легко распознавалась конкретным рецептором в клеточной транспортной системе.
Эта система переносит соединения из кровотока через клеточную мембрану в механизмы, где гликоген расщепляется на глюкозу.
Обнаружив этот лиганд, команда Вана разработала простой метод присоединения его к ферменту GAA. Работая с коллегами из Национального института здоровья (NIH), исследователи протестировали свой сконструированный фермент GAA с присоединенным лигандом в модельных клетках и обнаружили, что он намного эффективнее доставляет GAA к целевому механизму, чем текущая заместительная ферментативная терапия.
«Наш метод может значительно снизить количество фермента и, возможно, также частоту инъекций, необходимых для лечения болезни Помпе, потому что он обеспечивает попадание большего количества фермента GAA в механизмы клеток, где он может выполнять свою работу», – сказал Сяо Чжан. докторант кафедры химии и биохимии УМД и ведущий автор исследования
Исследовательская группа в настоящее время проводит дальнейшие исследования с сотрудниками NIH, чтобы оценить эффекты комбинированной терапии GAA-лигандом у животных с надеждой в конечном итоге перейти к испытаниям на людях в будущем.
Болезнь Помпе – одна из примерно 50 болезней, известных как болезни накопления лизосом, при которых клеточному механизму не хватает ферментов, необходимых для расщепления различных продуктов жизнедеятельности в клетках. Исследователи говорят, что метод, который они разработали в ходе этой работы, может привести к улучшению лечения других подобных болезней накопления лизосом.