Enzymersatztherapie der metachromatischen Leukodystrophie

Abstract

Metachromatische Leukodystrophie (MLD) ist eine lysosomale Speicherkrankheit, die durch die Defizienz des lysosomalen Enzyms Arylsulfatase A (ASA) hervorgerufen wird. Zur klinischen Behandlung ist für einige lysosomale Speicherkrankheiten eine Enzymersatztherapie (ERT) zugelassen, bei der dem Patienten rekombinant hergestelltes Enzym intravenös appliziert wird. Bei Krankheiten mit vorwiegend zentralnervösen Störungen wie der MLD ist die therapeutische Wirksamkeit der ERT allerdings sehr begrenzt, da der effiziente Übertritt des Enzyms (ASA) ins Gehirn durch die Blut-Hirn-Schranke (BHS) verhindert wird. <br /> Um die Effizienz der ERT zu steigern, wurden Fusionsproteine bestehend aus ASA und sogenannten shuttle Peptiden hergestellt, für die ein effektiver Transport an sie gebundener Moleküle über die BHS beschrieben wurde. Bei den Peptiden handelt es sich um die Proteintransduktionsdomäne des HIV 1 transactivator of transcription-Proteins (Tat), Rezeptorbindedomänen der Apolipoproteine B (ApoB) und E (ApoE I und ApoE II), die dritte Domäne des receptor-associated protein (RAPd3) und das synthetische Peptid Angiopep 2 (Ang. 2). Die Fusionsproteine ASA-Tat, ASA-ApoB, ASA-ApoE I, ASA-ApoE II und ASA-Ang. 2 konnten in CHO Suspensionszellen exprimiert werden, waren enzymatisch aktiv und wurden nach extrazellulärer Zugabe in die Lysosomen von ASA-defizienten Zellen transportiert. Im Gegensatz zu Wildtyp-ASA wurden die Fusionsproteine neben der Mannose-6 Phosphat (M6P) vermittelten Endozytose über zusätzliche Wege in Zellen aufgenommen. Die M6P-unabhängige Aufnahme aller ASA-Fusionsproteine durch Gehirnendothelzellen war im Vergleich zu Wildtyp-ASA signifikant erhöht. In CHO Zellen wurde die Internalisierung von ASA-Tat, ASA-ApoE I, ASA-ApoE II und ASA-Ang. 2 zu einem gewissen Teil über das low density lipoprotein receptor related protein 1 (LRP 1) vermittelt. In einem Zellkulturmodell der BHS sowie nach intravenöser Injektion in ASA-defiziente Mäuse waren die transendothelialen Transportraten bzw. die Gehirnspiegel von ASA-ApoE I und ASA-ApoE II signifikant erhöht, während ASA-Tat und ASA-Ang. 2 keine Unterschiede zur Kontrolle aufwiesen. <br /> Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass vom Apolipoprotein E abgeleitete Peptide sowohl in vitro als auch in vivo in der Lage sind, den Übertritt der fusionierten aktiven ASA über die BHS sowie dessen Transport ins Gehirn zu erhöhen.