Характеризуемый злостными изменениями в формирующих кровь стволовых клетках в костном мозге, ВСЕ – наиболее распространенная форма детского рака.Результаты из научно-исследовательской работы описаны учеными из Университета Школы Сан-Паулу Фармацевтических Наук (FCF-USP) и Прибрежного Института Биологической науки Кампуса государственного университета Сан-Паулу (IB-CLP-UNESP) в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.«В этом исследовании мы характеризуем фермент L-asparaginase от S. cerevisiae.
Результаты показывают, что этот белок может эффективно уничтожить лейкозные клетки с низкой цитотоксичностью к здоровым клеткам», сказала Жизель Монтейро, преподаватель в FCF-USP и научный руководитель для опубликованного исследования.Производство синтетазы аспарагина фермента несовершенное ВСЕГО и несколько других типов раковых клеток, которые поэтому неспособны синтезировать аспарагин аминокислоты.«Этот тип клетки зависит от внеклеточных источников аспарагина, существенной аминокислоты для синтеза белков и следовательно ДНК и РНК. Таким образом, это требуется для клеточного деления», сказал Монтейро. «Фермент asparaginase исчерпывает эту аминокислоту во внеклеточной среде, преобразовывая его в аспартат и аммиак.
В пациентах со ВСЕМИ это приводит к острому падению уровней сыворотки аспарагина, препятствуя синтезу белка в злокачественных клетках и вызывая апоптоз или апоптоз».По словам Монтейро, с 1970-х, ВСЕ рассматривали, используя фермент, подобный L-asparaginase, описанному в исследовании, но извлекло из кишечной палочки бактерии. Когда управляется с другими лекарствами, лечение с бактериальным ферментом может достигнуть темпа освобождения до 80%. Однако приблизительно 25% пациентов имеют иммунные реакции в пределах от легкой аллергии на анафилактический шок и неспособны использовать биопрепарат в результате.
Как альтернатива, два других наркотика в том же самом классе на международном уровне коммерчески доступны. Каждый – ОРИЕНТИР-asparaginase, версия E. coli asparaginase, который был химически изменен, чтобы расширить эффект препарата, уменьшив выделение почками и формирование антител против белка. В результате доза может быть уменьшена, и смягчены неблагоприятные побочные эффекты. Другой подобный препарат, проданный как Erwinase, также основан на ферменте asparaginase, но извлечен из бактерии Erwinia chrysanthemi.
«Наша цель в этом проекте не состояла в том, чтобы произвести фермент, а скорее найти новый источник биопрепарата в микроорганизмах для использования в пациентах, которые развивают сопротивление бактериальному ферменту», сказал Оливейра.С этой целью исследователи изолировали грибы от нескольких различной бразильской окружающей среды, такой как Cerrado и Caatinga, а также морской пехотинец и окружающая среда земли в Антарктиде. По словам Оливейры, эти организмы часто прячут asparaginase во внеклеточную среду в ответ на нехватку азота. «Это понижает стоимость очищения молекулы для производства препарата, важного фактора с промышленной точки зрения», сказал он.
Группа также использовала инструменты биоинформатики, чтобы взорвать информацию о геномах нескольких микроорганизмов от международных баз данных. Этим способом они определили ген, ответственный за производство фермента, который тесно напоминает ферменты, найденные в E. coli и E. chrysanthemi, но со многими преимуществами, в геноме S. cerevisiae.По словам Айрис Манхоз Косты, первого автора исследования, много существенных клеточных процессов – то же самое в дрожжах и людях.
Это вызвано тем, что дрожжи эукариотические: у ее камер есть направляющееся мембраной ядро, которое содержит генетический материал, тогда как бактерии прокариотические и не делают. Это, как полагают, – почему L-asparaginase вызывает более умеренную иммунную реакцию, чем бактериальные ферменты.Ген интереса от L-asparaginase был клонирован, и исследователи использовали генную инженерию, чтобы сделать E. coli, выражают большие количества фермента, первоначально найденного в дрожжах.
«Мы смогли получить рекомбинантный белок», сказал Коста. «Мы тогда выполнили исследования, чтобы характеризовать его вторичную структуру и определить важные регионы, названные каталитическими местами. Наконец, мы оценили его эффективность в пробирке».Фермент был проверен в трех различных последовательностях клеточных поколений: лейкозные клетки, неспособные к производству аспарагина на нормальных уровнях (MOLT4); другая линия лейкозных клеток, в этом случае способных к производству аспарагина на нормальных уровнях (REH); и доброкачественные клетки, используемые в качестве контроля (HUVECs).Эти три различных последовательности клеточных поколений были подразделены на две группы.
Каждого рассматривали с коммерчески доступным E. coli фермент, и другой был отнесен L-asparaginase от дрожжей.«Бактериальный фермент убил приблизительно 90% человеческих лейкозных клеток MOLT4 и показал низкую токсичность к здоровым клеткам HUVEC, убив только 10%», сказал Монтейро. «Фермент дрожжей, убитый между 70% и 80% клеток MOLT4 и показанной меньше чем 10%-й токсичности для клеток HUVEC. Ни один не был значительно эффективным против клеток REH».С ее точки зрения результаты воодушевляют, в отличие от тех из исследований, выполненных с тем же самым ферментом в 1970-х.
В то время тесты включили версию белка, извлеченного непосредственно из дрожжей и содержащий много примесей.Следующий шаг группы должен выступить новый в пробирке испытания с различными типами клетки, чтобы оценить иммунную реакцию и токсичность. Если результаты положительные, первые тесты у животных могут быть следующими.
Исследователи также изучают возможные модификации, которые могли быть сделаны к структуре молекулы увеличить деятельность антиопухоли и расширить период полураспада фермента.В дополнение ко ВСЕМ asparaginase также используется, чтобы лечить более редкие раковые образования, такие как лимфосаркома, Болезнь Ходжкина, хронический лимфолейкоз, reticulosarcoma и melanosarcoma.