Enzymersatztherapie der metachromatischen Leukodystrophie

Abstract

Metachromatische Leukodystrophie (MLD) ist eine lysosomale Speichererkrankung, die durch eine Defizienz des Enzyms Arylsulfatase A (ASA) verursacht wird, woraufhin das Sphingolipid 3-O-Sulfogalaktosylceramid (Sulfatid) in den Lysosomen akkumuliert. MLD ist gekennzeichnet durch eine fortschreitende Demyelinisierung, die schwere neurologische Symptome hervorruft und letztendlich zum Tod führt. Bei der Enzymersatztherapie wird dem Patienten synthetisches, rekombinant hergestelltes Enzym intravenös injiziert. Lysosomale Enzyme werden aufgrund ihrer Markierung mit Mannose-6-Phosphat (M6P) von Zellen aufgenommen und in die Lysosomen transportiert.<br /> In der vorliegenden Arbeit wurden vier Sorten rekombinanter humaner ASA (rhASA) in einem MLD-Tiermodell, der ASA-Knock-out-Maus, hinsichtlich ihrer therapeutischen Wirksamkeit in der Enzymersatztherapie verglichen. Es wurden Unterschiede in der Fähigkeit zur Reduktion gespeicherten Sulfatids des peripheren und zentralen Nervensystems sowie in Serumhalbwertszeit und Gewebeverteilung gefunden. Insbesondere eine Sorte mit verkürzten N-Glykanen, BHK-rhASA, wurde vermehrt in Gewebe des Zentralnervensystems aufgenommen und erzielte bessere therapeutische Effekte, die allerdings bei wiederholten Behandlungen durch das Auftreten einer Immunreaktion gemindert wurden.<br /> Um den Zusammenhang zwischen Blut-Hirn-Schranken-Gängigkeit und der Struktur N-glykosidisch gebundener Oligosaccharide zu untersuchen, wurden Experimente mit nativer und modifizierter rhASA an einem Zellkulturmodell der Blut-Hirn-Schranke durchgeführt. Der transendotheliale Übertritt sowie die Aufnahme von rhASA in die Kapillarendothelzellen ließ sich durch eine Reihe unterschiedlicher Faktoren beeinflussen. Faktoren, die die Bindung von rhASA an M6P-Rezeptoren hemmen (z.B. M6P-Zugabe, Dephosphorylierung, Deglykosylierung, Periodat-Behandlung), bedingten eine verminderte Endozytose. Faktoren, die die negative Nettoladung von rhASA mindern (z.B. Dephosphorylierung, Polykationen), führten zu einem erhöhten transendothelialen Übertritt. Die gefundene Ladungsabhängigkeit des Übertritts spricht für einen adsorptiv-vermittelten Transzytosetransportweg. Andererseits belegt die beobachtete Hemmung des basolateralen Übertritts durch lösliches M6P eine Beteiligung von M6P-Rezeptoren am Transport. Folglich scheinen zwei Prozesse, adsorptive Transzytose und MPR-Bindung, an der basolateralen Sortierung beteiligt zu sein.<br /> Weiterhin wurden Experimente zur physikalischen Umgehung der Blut-Hirn-Schranke durch kontinuierliche intrazerebroventrikuläre Infusion von rhASA mit osmotischen Minipumpen durchgeführt. Die durchgeführten Versuche zeigen vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der therapeutischen Wirksamkeit, wurden allerdings von technischen Schwierigkeiten bei der Wirkstoffapplikation behindert.