Pompe là gì? Các công bố khoa học về Pompe

Mục tiêu. Các báo cáo gần đây cảnh báo rằng khả năng nuôi cấy tế bào toàn cầu không đủ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với thuốc protein tiểu phân tử cho con người. Sản xuất trong sữa động vật chuyển gen là một phương án thay thế hấp dẫn. Số lượng lớn sản phẩm hàng năm có thể được sản xuất với chi phí tương đối thấp, ngay cả trên các động vật nhỏ như thỏ. Chúng tôi đã thử nghiệm sự an toàn và hiệu quả lâu dài của α-glucosidase tái tổ hợp từ sữa thỏ để điều trị bệnh tích trữ lysosome nhân lên là bệnh Pompe. Bệnh này xuất hiện với tần suất ước tính là 1 trong 40.000 và được chỉ định là bệnh hiếm. Dạng cổ điển ở trẻ sơ sinh dẫn đến tử vong ở độ tuổi trung bình là 6 đến 8 tháng và được chẩn đoán bằng sự thiếu vắng hoạt động của α-glucosidase và sự hiện diện của các đột biến gây hại hoàn toàn trong gen α-glucosidase. Phì đại tim là biểu hiện đặc trưng. Sự mất sức mạnh cơ ngăn cản trẻ đạt được các cột mốc phát triển như ngồi, đứng và đi. Các dạng nhẹ hơn của bệnh có liên quan đến những đột biến ít nghiêm trọng hơn và suy giảm một phần của α-glucosidase.

Phương pháp. Vào đầu năm 1999, 4 bệnh nhân bị bệnh Pompe từ 2,5 đến 8 tháng tuổi được chọn vào một nghiên cứu thử nghiệm mở tại 1 cơ sở và được điều trị qua tĩnh mạch với α-glucosidase tái tổ hợp liều 15 đến 40 mg/kg/ tuần.

Kết quả. Kiểu gen của bệnh nhân phù hợp với dạng nghiêm trọng nhất của bệnh Pompe. Phân tích phân tử bổ sung không phát hiện được các dạng α-glucosidase xử lý (95, 76 và 70 kDa) ở 3 trong 4 bệnh nhân và chỉ tìm thấy một lượng vết của dạng trung gian sinh tổng hợp 95 kDa trong bệnh nhân thứ tư. Với phương pháp phát hiện nhạy hơn, khả năng tổng hợp α-glucosidase ở mức thấp được phát hiện ở 3 trong 4 bệnh nhân với một số sửa đổi sau dịch từ 110 kDa xuống còn 95 kDa ở một người. Một bệnh nhân khác không hề thiếu hụt với cả hai phương pháp phát hiện. Hoạt động của α-glucosidase trong cơ xương và nguyên bào sợi của cả 4 bệnh nhân đều dưới mức phát hiện thấp nhất. α-glucosidase tái tổ hợp được bệnh nhân chịu đựng tốt trong suốt hơn 3 năm điều trị. Bìa đầu tiêm 20 đến 48 tuần điều trị đầu tiên, titers miễn dịch chống α-glucosidase ban đầu tăng nhưng giảm sau đó. Không có sự khác biệt nhất quán về sự hình thành kháng thể khi so sánh bệnh nhân với CRIM âm tính với CRIM dương tính. Hoạt động của α-glucosidase tăng từ <2% lên 10% đến 20% của bình thường trong tất cả các bệnh nhân trong 12 tuần điều trị đầu tiên với liều 15 đến 20 mg/kg/tuần. Để tối ưu hóa hiệu quả, liều được tăng lên 40 mg/kg/tuần. Điều này đã dẫn đến mức độ hoạt động α-glucosidase tăng bình thường và được duy trì cho đến lần đo cuối cùng trong tuần thứ 72. Quan trọng là tất cả 4 bệnh nhân, bao gồm cả bệnh nhân không có α-glucosidase nội sinh, đều thể hiện dạng trưởng thành 76- và 70-kDa trên Western blot. Chuyển đổi dạng tiền chất 110-kDa từ sữa thành α-glucosidase trưởng thành 76/70-kDa cung cấp bằng chứng rằng enzyme được đưa đến lysosome, nơi quá trình xử lý proteolytic này diễn ra. Tại thời điểm ban đầu, bệnh nhân có lưu trữ glycogen nghiêm trọng trong cơ bốn đầu, được phát hiện bằng cách nhuộm axit-Schiff định kỳ và mô hình lacework trong các phần mô nhuộm hematoxylin và eosin. Bệnh lý cơ tương quan tại mỗi thời điểm với mức độ nghiêm trọng của các dấu hiệu. Cường độ nhuộm axit-Schiff định kỳ giảm và số lượng không bào tăng trong 12 tuần điều trị đầu tiên. Mười hai tuần sau khi nâng liều, chúng tôi đã quan sát các dấu hiệu tái tạo cơ ở 3 trong 4 bệnh nhân. Sự cải thiện hiển nhiên của kiến trúc cơ bắp chỉ được nhìn thấy ở bệnh nhân biết đi. Các ảnh hưởng lâm sàng là đáng kể. Tất cả bệnh nhân sống sót qua 4 tuổi, trong khi bệnh nhân không qua điều trị tử vong ở độ tuổi trung bình từ 6 đến 8 tháng. Phì đại tim đặc trưng có từ khi điều trị bắt đầu giảm đáng kể. Chỉ số khối lượng tâm thất trái giảm từ 171 đến 599 g/m2 (giới hạn trên của bình thường 86,6 g/m2 cho trẻ sơ sinh từ 0 đến 1 năm) xuống 70 đến 160 g/m2 trong 84 tuần điều trị. Ngoài ra, chúng tôi đã tìm thấy một sự thay đổi đáng kể của độ dày tâm trương của vách sau tâm thất trái so với thời gian tại t = 0 đối với từng bệnh nhân riêng lẻ. Đáng chú ý, các bệnh nhân trẻ tuổi không có vấn đề hô hấp đáng kể trong hai năm đầu đời. Một bệnh nhân đã hồi phục từ viêm tiểu phế thông đe dọa tính mạng ở một tuổi mà không có hậu quả, vẫn giữ mức độ bão hòa oxy ở ngưỡng kể từ khi đưa vào. Tuy nhiên, ở tuổi 2, cô trở thành người phụ thuộc vào máy thở sau khi loại bỏ catheter cổng nhận bị nhiễm trùng. Cô qua đời ở tuổi 4 và 3 tháng sau một cơn sốt không thể kiểm soát trong một thời gian ngắn >42°C, huyết áp không ổn định và hôn mê. Quá trình hô hấp của bệnh nhân này không có sự kiện đáng kể. Hai bệnh nhân lớn tuổi hơn, cả hai đều có tăng CO2 (áp lực một phần của carbon dioxide: 10,6 và 9,8 kPa; dải bình thường: 4,5-6,8 kPa) khi điều trị bắt đầu, đã trở thành phụ thuộc vào máy thở trước khi tiêm truyền đầu tiên và sau 10 tuần điều trị. Một bệnh nhân đã dần dần cai dần ra khỏi máy thở sau một năm điều trị liều cao và cuối cùng đã hoàn toàn không cần máy thở trong 5 ngày, nhưng trạng thái này không thể duy trì. Hiện nay, cả hai bệnh nhân đều phụ thuộc hoàn toàn vào máy thở. Tiến bộ đáng chú ý nhất trong chức năng vận động đã thấy ở bệnh nhân trẻ hơn. Họ đã đạt được các cột mốc vận động chưa từng có ở trẻ mắc bệnh Pompe. Một bệnh nhân đã biết bò (12 tháng), đi bộ (16 tháng), ngồi xổm (18 tháng) và leo cầu thang (22 tháng), và một bệnh nhân khác đã biết ngồi tự do. Điểm Alberta Infant Motor Scale của ba bệnh nhân còn lại vẫn nằm xa so với chỉ số p5. Một bệnh nhân đã theo chỉ số p5 bình thường.

Kết luận. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng thuốc an toàn và hiệu quả có thể được sản xuất trong sữa của động vật có vú và khuyến nghị phát triển thêm liệu pháp thay thế enzyme cho các dạng bệnh Pompe khác nhau. Khôi phục chức năng cơ xương và ngăn ngừa suy hô hấp đòi hỏi liều lượng trong khoảng 20 đến 40 mg/kg/tuần. Hiệu quả phụ thuộc vào chức năng cơ dư thừa khi bắt đầu điều trị. Yêu cầu phải bắt đầu điều trị sớm.

Bệnh Pompe là một loại bệnh cơ di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường. Đặc trưng của bệnh là sự tích tụ glycogen trong lysosome do thiếu hụt enzyme acid α‐glucosidase. Những bệnh nhân mắc bệnh Pompe khởi phát muộn thường có triệu chứng yếu cơ tiến triển và ảnh hưởng đến chức năng hô hấp. Trong nỗ lực tìm kiếm phương pháp điều trị, chúng tôi đã nghiên cứu khả năng liệu pháp thay thế enzyme bằng α‐glucosidase tái tổ hợp từ sữa thỏ. Ba bệnh nhân (ở độ tuổi 11, 16, và 32) đã được tham gia nghiên cứu. Tất cả đều phải ngồi xe lăn và hai người phụ thuộc vào máy thở với tiền sử suy giảm chức năng hô hấp. Sau 3 năm điều trị bằng cách truyền α‐glucosidase hàng tuần, chức năng hô hấp của các bệnh nhân đã ổn định và họ báo cáo tình trạng mệt mỏi giảm. Bệnh nhân trẻ nhất và ít bị ảnh hưởng nhất cho thấy sự cải thiện ấn tượng về sức mạnh và chức năng cơ xương. Sau 72 tuần điều trị, bệnh nhân này có thể đi lại mà không cần hỗ trợ và cuối cùng đã bỏ sử dụng xe lăn. Phát hiện của chúng tôi chứng minh rằng α‐glucosidase tái tổ hợp từ sữa thỏ có hiệu quả điều trị trong bệnh Pompe khởi phát muộn. Có lý do chính đáng để tiếp tục phát triển liệu pháp thay thế enzyme cho bệnh Pompe và khám phá thêm về sản xuất protein điều trị từ sữa của các loài động vật có vú. Ann Neurol 2004;55:000–000

Pompe disease is a severe form of muscular dystrophy due to glycogen accumulation in all tissues, especially striated muscle. Disease severity is directly related to the deficiency of acid α-glucosidase (GAA), which degrades glycogen in the lysosome. Respiratory dysfunction is a hallmark of the disease, muscle weakness has been viewed as the underlying cause, and the possibility of an associated neural contribution has not been evaluated previously. Therefore, we examined behavioral and neurophysiological aspects of breathing in 2 animal models of Pompe disease—the Gaa ^−/− mouse and a transgenic line (MTP) expressing GAA only in skeletal muscle, as well as a detailed analysis of the CNS in a Pompe disease patient. Glycogen content was elevated in the Gaa ^−/− mouse cervical spinal cord. Retrograde labeling of phrenic motoneurons showed significantly greater soma size in Gaa ^−/− mice vs. isogenic controls, and glycogen was observed in Gaa ^−/− phrenic motoneurons. Ventilation, assessed via plethysmography, was attenuated during quiet breathing and hypercapnic challenge in Gaa ^−/− mice (6 to >21 months of age) vs. controls. We confirmed that MTP mice had normal diaphragmatic contractile properties; however, MTP mice had ventilation similar to the Gaa ^−/− mice during quiet breathing. Neurophysiological recordings indicated that efferent phrenic nerve inspiratory burst amplitudes were substantially lower in Gaa ^−/− and MTP mice vs. controls. In human samples, we demonstrated similar pathology in the cervical spinal cord and greater accumulation of glycogen in spinal cord compared with brain. We conclude that neural output to the diaphragm is deficient in Gaa ^−/− mice, and therapies targeting muscle alone may be ineffective in Pompe disease.

Pompe's disease (glycogen storage disease type II) is an autosomal recessive myopathy caused by lysosomal α‐glucosidase deficiency. Enzyme replacement therapy (ERT) is currently under development for this disease. We evaluated the morphological changes in muscle tissue of four children with infantile Pompe's disease who received recombinant human α‐glucosidase from rabbit milk for 72 weeks. The patients were 2.5–8 months of age at entry. Prior to treatment, all patients showed lysosomal glycogen storage in skeletal and smooth muscle cells, vascular endothelium, Schwann cells, and perineurium. The first response to treatment was noticed in vascular endothelium and in peripheral nerves after 12 weeks of treatment at an enzyme dose of 15–20 mg/kg. Increasing the dose to 40 mg/kg led, after 72 weeks of treatment, to a reduction of glycogen storage and substantial improvement of muscle architecture in the least affected patient. Not all patients responded equally well, possibly due to differences in degree of glycogen storage and concomitant muscle pathology at the start of treatment. We conclude that intravenous administration of recombinant human α‐glucosidase from rabbit milk can improve muscle morphology in classic infantile Pompe's disease when treatment is started before irreversible damage has occurred. Muscle Nerve 27: 743–751, 2003