来自比利时Ghent和布鲁塞尔自由大学（VUB）的VIB研究所的研究人员，连同Oxyrane公司的一个研究小组开发了一项新技术能够更有效、且有可能更廉价地治疗诸如庞贝氏症（Pompe Disease）等代谢性疾病。研究论文发表在11月18日的《自然生物技术》杂志上。Oxyrane现在将为这一治疗启动一个临床项目。
VIB-UGent的Nico Callewaert说：“利用这一技术我们生成了代谢性紊乱的患者自身无法产生的酶。我们摆弄了酶上的糖结构。因此这些酶可更加有效地定位到细胞中实际需要它们起作用的位点。它再次显示了医学生物技术可以做到什么。”
VIB-VUB的Han Remaut说：“我们在土壤细菌中发现的一种蛋白质填补了这一技术中缺少的一块拼图。由于获得了这一新型蛋白质详细的3D结构图谱，我们现在了解了它是如何形成独特的反应特异性的，以及我们如何能够进一步改良它。”
Oxyrane公司的Wouter Vervecken说：“数据显示这一平台有潜力在未来数年内开发出更有效的治疗。结果是非常令人鼓舞的，相比当前的治疗体外患者细胞吸收这种治疗庞贝氏症的酶的效率要高17倍。
溶酶体贮积病
每5000名新生儿中就有一名罹患溶酶体贮积病，它可以在生命后期引起症状。在我们身体的所有细胞中你都可以找到溶酶体。它们负责分解细胞成分供细胞再利用。在溶酶体贮积病中，一种或更多执行这一过程的酶缺乏或不足。结果未经加工的物质累积在溶酶体中，最终毒害细胞，导致器官损伤，如果不及时治疗会不断恶化。其中一个例子就是庞贝氏症，主要累及肌肉。
治疗这些疾病
溶酶体贮积病可通过提供向患者溶酶体缺乏的酶进行治疗，这被称之为酶替代疗法（ERT）。在这篇文章中研究人员利用来自C. cellulans细菌的一种糖苷酶脱掉了酵母mannose-Pi-6-mannose修饰的N-聚糖（N-glycan）生成了哺乳动物带有甘露糖-6-磷酸（mannose-6-phosphate）的N-聚糖，再将这一特异的修饰糖类添加到酶上。直到现在都只能在哺乳动物细胞中或多或少地生成这样的修饰酶。VIB和Oxyrane开发了这种新型的更有效的方法，可利用酵母细胞来生成这种哺乳动物α葡糖苷酶（α-glucosidase）。
一项新技术获得更高效的生产
结果是令人惊叹的，在体外相比当前的治疗药物体外患者细胞吸收这种治疗庞贝氏症的酶的效率高17倍。在庞贝氏症小鼠模型中该酶也能比当前的治疗产品更好地起作用。基于这些结果Oxyrane将启动对庞贝氏症的临床试验，这意味着将首次在人类中进行测试。
A bacterial glycosidase enables mannose-6-phosphate modification and improved cellular uptake of yeast-produced recombinant human lysosomal enzymes
Petra Tiels, Ekaterina Baranova, Kathleen Piens, Charlotte De Visscher, Gwenda Pynaert, Wim Nerinckx, Jan Stout, Franck Fudalej, Paco Hulpiau, Simon Tännler, Steven Geysens, Annelies Van Hecke, Albena Valevska, Wouter Vervecken, Han Remaut & Nico Callewaert
Lysosomal storage diseases are treated with human lysosomal enzymes produced in mammalian cells. Such enzyme therapeutics contain relatively low levels of mannose-6-phosphate, which is required to target them to the lysosomes of patient cells. Here we describe a method for increasing mannose-6-phosphate modification of lysosomal enzymes produced in yeast. We identified a glycosidase from C. cellulans that 'uncaps' N-glycans modified by yeast-type mannose-Pi-6-mannose to generate mammalian-type N-glycans with a mannose-6-phosphate substitution. Determination of the crystal structure of this glycosidase provided insight into its substrate specificity. We used this uncapping enzyme together with α-mannosidase to produce in yeast a form of the Pompe disease enzyme α-glucosidase rich in mannose-6-phosphate. Compared with the currently used therapeutic version, this form of α-glucosidase was more efficiently taken up by fibroblasts from Pompe disease patients, and it more effectively reduced cardiac muscular glycogen storage in a mouse model of the disease.
