Заместительная ферментотерапия на сегодняшний день разработана для двух лизосомных болезней накопления, болезни Гоше и болезни Фабри, и проводятся клинические испытания для шести других лизосомных болезней.
Ограничения заместительной ферментотерапии двоякие. Во-первых, на основе исследований животных моделей выяснено, что количества вводимого фермента, достаточные для эффективного воздействия на формы этих болезней, поражающие мозг (как у некоторых пациентов с неврологической патологией при болезни Гоше), не могут пересекать гематоэнцефалический барьер.
Во-вторых, как и терапия ПЭГ-АДА, заместительная ферментотерапия дорогая. Здесь мы обсудим ее успех при болезни Гоше, но также впечатляет эффект заместительной ферментотерапии при болезни Фабри — Х-сцепленном заболевании, вызывающем при отсутствии лечения преждевременную смерть больных мужчин на четвертом или пятом десятилетии жизни.
Возможность направить полипептид в специфическую клетку и даже в конкретную внутриклеточную органеллу была продемонстрирована на примере болезни Гоше, наиболее распространенной лизосомной болезни накопления, поражающей до 1/450 евреев ашкенази и 1/40 000-1/100 000 часть населения в других популяциях.
Это аутосомно-рецессивное заболевание — следствие недостаточности фермента глюкоцереброзидазы. Субстрат глюкоцереброзид — сложный липид, в норме деградирующий в лизосомах. Болезнь вызвана накоплением глюкоцереброзида, особенно в лизосомах макрофагов в ретикулоэндотелиальной системе, что приводит к значительному увеличению печени и селезенки.
Кроме того, костный мозг медленно заполняется нагруженными липидами макрофагами («клетками Гоше»), в конце концов, подавляющими производство эритроцитов и тромбоцитов, приводя к анемии и тромбоцитопении. Повреждения костей вызывают эпизодические боли, остеонекроз и повышение смертности.
Заместительная ферментотерапия с помощью глюкоцереброзидазы при болезни Гоше показывает существующие проблемы в адресной доставке белка как в конкретный тип клеток, так и в специфическую внутриклеточную органеллу, в данном случае в макрофаги и лизосомы соответственно.
Болезнь Гоше — отличная модель для направления белков по нескольким причинам. Во-первых, поскольку ЦНС у большинства пациентов не поражается, фермент нужно доставить только в периферическую ретикулоэндотелиальную систему. Во-вторых, единственная альтернативная терапия в настоящее время — пересадка костного мозга, процедура сравнительно высокого риска.
В-третьих, фермент человека, выделенный из плаценты или зрелых клеток, несущих ген, доступен в достаточном количестве. Наконец, биология макрофагов достаточно хорошо изучена и разработана стратегия доставки в них фермента.
Более 2500 человек с болезнью Гоше во всех странах весьма эффективно лечатся глюкоцереброзидазой. На одном из докладов на конгрессе ВОЗ было показано увеличение уровня гемоглобина у одного из пациентов, достоверность которого подтверждена у более 1000 больных. Кроме того, терапия также уменьшает увеличенные печень и селезенку, увеличивает число тромбоцитов, ускоряет рост и уменьшает характерные скелетные аномалии.
Успех обусловлен использованием модификации углеводов, которые в норме формируют этот гликопротеид: концевые сахара удаляют, открывая остатки маннозы. Незакрытые маннозные остатки через маннозный рецептор в мембране нацеливают фермент в макрофаг. После связывания рецептором фермент поступает внутрь клетки и попадает в лизосомы. Данная стратегия подтверждает возможность направлять внутриклеточный фермент в его физиологически важную позицию в клетке, чтобы произвести клинически значимый эффект.