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Med Clin (Barc). 2011;137(Supl 1):32-38
ISSN: 0025-7753
MEDICINA CLINICA
www.elsevier.es/medicinaclinica
Incluida en:
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Enfermedad de Gaucher. Aspectos clínicos, genéticos, tratamientos
y guías de actuación
Editora invitada: Pilar Giraldo
)NTRODUCCIÉN
P. Giraldo
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4RATAMIENTOûCONûVELAGLUCERASAûENûDOSûPACIENTES
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M. Pocoví
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DEû'AUCHER
A. Mehta
#ARACTERÃSTICASûCLÃNICASûDEûLASûFORMASûNEUROLÉGICAS
DEûLAûENFERMEDADûDEû'AUCHER
J.L. Capablo Liesa, A. Sáez de Cabezón, R. Alarcia Alejos
y J.R. Ara Callizo
$IAGNÉSTICOûBIOMARCADORESûYûALTERACIONESûBIOQUÃMICAS
DEûLAûENFERMEDADûDEû'AUCHER
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L. Gort y M.J. Coll
'EN¿TICAûDEûLAûENFERMEDADûDEû'AUCHERû#ORRELACIÉNû
GENOTIPOFENOTIPO
P. Alfonso Palacín y M. Pocoví
!SPECTOSûÉSEOSûDEûLAûENFERMEDADûDEû'AUCHER
M. Roca Espiau
P. Latre y P. Giraldo
P. Quijada Fraile, E. Martín Hernández y M.T. García-Silva
/BJETIVOSûTERAP¿UTICOSûENûLAûENFERMEDADûDEû'AUCHER
P. Giraldo y M. Roca
4RATAMIENTOûACTUALûDEûLAûENFERMEDADûDEû'AUCHER
YûNUEVASûPERSPECTIVAS
P. Giraldo y P. Latre
'UÃAûDEûACTUACIÉNûENûPACIENTESûCONûENFERMEDAD
DEû'AUCHERûTIPOû
P. Giraldo, Grupo de Trabajo de las Guías de Actuación
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55
Bases moleculares del tratamiento en la enfermedad de Gaucher
Miguel Pocoví
Departamento de Bioquímica, Biología Molecular y Celular, Universidad de Zaragoza, Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras, CIBERER,
Instituto de Investigación Sanitaria de Aragón (IIS), Zaragoza, España
RESUMEN
Palabras clave:
Enfermedad de Gaucher
Glucocerebrosidasa
Tratamiento de sustitución enzimática
Tratamiento por reducción de sustrato
Enzima recombinante
Receptores de manosa-6-fosfato
En la enfermedad de Gaucher (EG) se produce un desequilibrio en el sistema monocito-macrófago entre la
formación y la degradación de la glucosilceramida, consecuencia de una baja actividad de la enzima lisosomal beta-glucorebrosidasa. Los enfoques terapéuticos en la EG están dirigidos a disminuir la síntesis de
glucosilceramida inhibiendo la enzima ceramida-glucosiltransferasa; aumentar su degradación infundiendo una beta-glucorebrosidasa recombinante, o recuperar la actividad residual de las enzimas mutadas mediante chaperonas farmacológicas. Las moléculas inhibidoras de la encima ceramida-glucosiltransferasa
utilizadas son análogos de glucosa o de ceramida. Las enzimas recombinantes presentan parámetros cinéticos similares, pero difieren en la secuencia de aminoácidos, así como en sus cadenas de oligosacáridos. Las
manosas de las cadenas de oligosacáridos de las enzimas recombinantes son fundamentales para su reconocimiento por las células. Destaca la velaglucerasa alfa por su alto contenido en manosas, con un promedio de 9 manosas por cadena.
© 2011 Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados.
Molecular basis of treatment in Gaucher’s disease
ABSTRACT
Keywords:
Gaucher’s disease
Glucocerebrosidase
Enzyme replacement therapy
Substrate reduction therapy
Recombinant enzyme
Mannose-6-phosphate receptor
In Gaucher’s disease (GD) there is an imbalance in the monocyte-macrophage system between the rate of
formation and degradation of glucosylceramide due to low activity of the lysosomal enzyme betaglucorebrosidase. Therapeutic approaches are aimed to reduce the synthesis of glucosylceramide by
inhibiting ceramide-glucosyltransferase or increasing the degradation of glucosylceramide using a
recombinant beta-glucorebrosidase or recovering the residual activity of mutant enzymes with
pharmacological chaperones. Inhibitory molecules of ceramide-glucosyltransferase used mimic glucose or
ceramide. All recombinant enzymes used in GD enzyme replacement therapy have similar kinetic
parameters, but differ in their amino acid sequence, as well as, in the exposed mannose oligosaccharide
chains. The mannose content and localization in the oligosaccharide chains are essential for cell uptake.
Velaglucerase alpha have a high content of mannoses in their oligosaccharide chains.
© 2011 Elsevier España, S.L. All rights reserved.
Defecto molecular en la enfermedad de Gaucher
En los individuos no afectados de enfermedad de Gaucher (EG) hay
un equilibrio entre la síntesis de glucosilceramida, también llamada
sustrato, y su degradación. Todos los sistemas enzimáticos funcionan
de forma correcta y existe una regulación ajustada que mantiene este
equilibrio. En el catabolismo de este sustrato interviene una enzima.
La glucocerebrosidasa ácida, que se encuentra en los lisosomas, cataliza la escisión de la molécula de glucosilceramida en glucosa y
ceramida. El perfecto funcionamiento de esta enzima garantiza la
acumulación de glucosilceramida en los macrófagos del sistema mo-
Correo electrónico: mpocovi@unizar.es
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nocito-macrófago. La glucosilceramida es un metabolito en el cual
confluyen tanto los intermediarios de la síntesis de los gangliósidos,
los lactósidos y los globósidos como los de su degradación (fig. 1).
En la EG, la actividad de la beta-glucorebrosidasa está disminuida
debido a mutaciones en el gen que codifica esta enzima1. Este descenso se traduce en una menor tasa catabólica del sustrato. La síntesis y formación del sustrato a partir de otros esfingolípidos es normal, pero hay una acumulación progresiva de glucosilceramida en el
lisosoma, consecuencia de una menor degradación. Este hecho altera
la función celular y es la base de los signos clínicos y síntomas que se
observan en la EG2. Estos macrófagos cargados de lípidos se transforman en células de Gaucher, que son las que están implicadas en la
patogenia de esta enfermedad. El cúmulo patológico de lípidos en el
macrófago actúa como un potente estímulo para la activación de
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Palmitoil -CoA + serina
Gangliósidos
Ceramida-glucosiltransferasa
UDP-glucosa
Glucosilceramida
(glucocerebrósido)
Ceramida
Globósidos
Beta-glucocerebrosidasa
Ceramida
+
Glucosa
Lactósidos
Figura 1. Esquema de la formación y degradación de la glucosilceramida.
éste, liberando factores séricos que ejercen efectos localizados y sistémicos sobre otras células linfoides3,4.
Una forma de corregir esta anomalía es el tratamiento de sustitución enzimática (TSE) cuya base molecular es muy sencilla. A través de
diferentes métodos se puede obtener una réplica de la enzima natural
que sea completamente funcional. Mediante la administración intravenosa periódica de una enzima sintética se consigue que al paciente
le aumente la degradación del sustrato acumulado añadiendo la enzima que le falta. Como resultado, disminuye la acumulación de glucosilceramida y mejoran las manifestaciones clínicas de la enfermedad5.
Otro enfoque terapéutico es el denominado tratamiento por reducción de sustrato (TRS), que es un tratamiento clásico en otras patologías (p. ej., las estatinas para el tratamiento de la hipercolesterolemia, que actúan inhibiendo la síntesis de colesterol). El TRS en la EG
se basa en la inhibición parcial de la enzima ceramida-glucosiltransferasa. Esta enzima cataliza la biosíntesis de glucosilceramida. La inhibición enzimática se traduce en una disminución del sustrato acumulado con la consiguiente mejora de las manifestaciones clínicas. El
TRS actualmente aprobado se lleva a cabo con una molécula análoga
de la glucosa, la N-butil-desoxinojirimicina (Zavesca® [miglustat];
Actelion Pharmaceuticals, Allschwill, Basel, Suiza), un aminoazúcar
que inhibe reversiblemente la ceramida-glucosiltransferasa y reduce
la biosíntesis de glucosilceramida6. Este tratamiento oral mejora la
organomegalia, la densidad ósea y los parámetros hematológicos de
los pacientes con EG de tipo 1 leve a moderada7-11. Sin embargo, la
administración de miglustat también inhibe otras disacaridasas intestinales glucosidasas, lo que puede explicar, al menos en parte, los
efectos adversos gastrointestinales7. A diferencia de las enzimas, el
miglustat es el único fármaco aprobado que se administra por vía
oral. Esta molécula atraviesa en parte la barrera hematoencefálica12.
Actualmente se encuentra en ensayo clínico otra molécula análoga de
la ceramida que también inhibe a la ceramida-glucosiltransferasa
denominada tartrato de eliglustat (Genzyme Corporation, Cambridge, Estados Unidos); los estudios iniciales llevados a cabo con este
inhibidor han mostrado una mejoría de los parámetros hematológicos, los volúmenes viscerales y una reducción de los problemas óseos
en pacientes con EG13.
Un tratamiento interesante, todavía experimental en la EG, es el
uso de las chaperonas farmacológicas. Las chaperonas son un tipo
especial de proteínas que tienen un papel importante en el plegamiento de otras proteínas. Las proteínas se sintetizan en la luz del
retículo endoplasmático (RE) a medida que el ribosoma decodifica la
información contenida en el ARN mensajero. La cadena de proteína
se ensambla progresivamente y adopta la conformación adecuada
con la ayuda de las chaperonas moleculares. Una vez que la proteína
ha adquirido la conformación correcta, las chaperonas se separan de
la proteína. Para una enzima mutada, la secuencia anormal de aminoácidos determina una conformación anormal y las chaperonas
moleculares pueden no conseguir plegarla de forma adecuada14. En
este caso, la compleja red de control de calidad celular comprueba
que la proteína cumple con las “especificaciones normales” y, si no es
así, induce a su degradación o agregación. Por lo tanto, las proteínas
mal plegadas son retenidas y degradadas en el proteosoma a través
de la vía de la ubiquitina. La alteración de la secuencia de una enzima
lisosomal también las hace menos resistentes a las duras condiciones
del aparato de Golgi y, por lo tanto, se degradan mucho más rápido
que una enzima natural. A veces la mutación es menos grave y la
enzima, aunque es menos activa, se las arregla para llegar a los lisosomas. Un enfoque interesante es el uso de compuestos químicos
que actúan como chaperonas y ayudan en el plegamiento de las proteínas mutadas. Cuando se diseñan para ayudar al plegamiento específico de una determinada proteína se denominan chaperonas químicas o chaperonas farmacológicas15,16. El término chaperona química o
farmacológica se utiliza porque el efecto de estos compuestos químicos imita el efecto real de las chaperonas.
La EG ha sido un buen modelo para la investigación de las diferentes opciones terapéuticas no sólo porque es la enfermedad lisosomal
más frecuente, sino porque la forma crónica o de tipo 1 es prevalente
y no afecta sustancialmente a la longevidad. Claramente, la investigación en esta enfermedad ha demostrado la eficacia del TSE y ha
convertido el TSE específico en un método atractivo para otros trastornos enzimáticos.
La primera enzima utilizada en el tratamiento de la EG fue la alglucerasa (Ceredase®, Genzyme Corporation, Cambridge, Estados
Unidos), obtenida a partir de tejido placentario humano17. Debido a
las limitaciones principales de este producto se llevaron a cabo nuevas investigaciones y, años más tarde, se desarrolló una forma recombinante de la enzima obtenida mediante la manipulación genética de células de ovario de hámster chino (CHO), imiglucerasa
(Cerezyme®, Genzyme Corporation, Cambridge, Estados Unidos)18,19.
Los primeros intentos de TSE para la EG utilizando beta-glucorebrosidasa purificada de la placenta humana fueron decepcionantes debido
a la ineficacia que tenía esta enzima para alcanzar el lugar de acción, es
decir los lisosomas de las células reticuloendoteliales2. El descubrimiento de los receptores de manosa-6-fosfato (M6P) en los macrófagos
supuso un gran avance en el desarrollo del TSE ya que permitió conocer
que los receptores de manosa podían ser utilizados como diana para la
beta-glucorebrosidasa modificando su cadena de oligosacáridos y dirigir la enzima a los macrófagos para el tratamiento de la EG20,21.
A continuación, con el objeto de conocer las características que
deben cumplir las enzimas para el TSE, se revisa cómo se sintetizan
y se transportan las enzimas lisosomales.
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P
Receptor
de M6P
Enzima
Célula
P
P
P
Lisosoma
P
Lisosoma
P
Enzima
P
Lisosoma
P
P
P
Manosa
N-acetilglucosamina
Síntesis y procesamiento de las enzimas lisosomales
Las enzimas lisosomales, al igual que otras proteínas, se sintetizan
en el RE pero deben ser transportadas a los lisosomas. Por lo tanto,
necesitan realizar un viaje y según la glucosilación que posean seguirán un camino u otro.
Los oligosacáridos de las enzimas lisosomales solubles se modifican a lo largo del trayecto que realizan a través del complejo de Golgi con el fin de exponer los restos de M6P que son los marcadores de
reconocimiento para su transporte (fig. 2). Los residuos de M6P se
generan en dos pasos. En una primera reacción catalizada por la enzima N-acetilglucosamina-1-fosfotransferasa se adiciona de N-acetilglucosamina-1-fosfato a los grupos C6-hidroxilo de los residuos de
manosa y una segunda fase catalizada por la alfa-N-acetilglucosaminidasa se elimina la N-acetilglucosamina y deja unido el fosfato a la
manosa. Los marcadores de M6P son reconocidos en el trans-Golgi
por los receptores de M6P y empaquetados en vesículas recubiertas
de clatrina. Tras la fusión con endosomas, los receptores de M6P son
liberados y regresan al trans-Golgi o son transportados a la superficie
celular. Asociados en la superficie de la célula, los receptores de M6P
se dirigen a los endosomas a través de las vesículas recubiertas de
clatrina y así pueden mediar en la endocitosis de enzimas lisosomales extracelulares si contienen M6P22 (fig. 2).
La beta-glucorebrosidasa aislada de la placenta posee una cadena
de oligosacárido que contiene manosa en uno de los 4 sitios de glucosilación de la enzima, pero esto no es suficiente para el reconocimiento eficaz por parte de los receptores de M6P ya que estas manosas no están expuestas23 (fig. 3). Fue necesaria la remodelación de las
cadenas de oligosacáridos para que pudiera dirigirse la enzima a los
macrófagos cargados de glucosilceramida24. Con el fin de que Ceredase® y Cerezyme® (su sucesor) lleguen a los lisosomas, una vez se obtiene la enzima la cadena glucosilada se modifica para que exponga
los restos de manosas y para ello se digiere con la neuraminidasa
para eliminar el ácido siálico24. A continuación se trata con beta-ga-
Figura 2. Señal de reconocimiento de las enzimas por los receptores de manosa-6-fosfato
(M6P).
lactosidasa para eliminar la galactosa y, finalmente, se realiza un tratamiento con beta-N-acetilglucosaminidasa que elimina la N-acetilglucosamina (fig. 3). Estas 2 formas de beta-glucocerebrosidasa
humana remodelada han demostrado ser comparables por sus propiedades farmacológicas en ratones y su eficacia clínica25,26.
Otra nueva forma de beta-glucocerebrosidasa con una secuencia
de aminoácidos idéntica a la proteína humana natural, recientemente aprobada para el tratamiento de la EG, es la velaglucerasa alfa intravenosa (VPRIV®, Shire-TKT, Dublín, Irlanda). Esta enzima se fabrica
utilizando tecnología de ADN recombinante en células humanas27. En
este caso la fabricación de la enzima con restos de manosa se basa en
la inhibición de la glucosilación del RE con kifunesina27 (fig. 3). Esta
forma impide que la proteína sufra una posterior modificación de los
restos de manosa en el aparato de Golgi y la formación de cadenas
complejas de manosa: este procedimiento deja descubiertas las glucoformas intermediarias naturales con alto contenido de manosas28.
La fabricación de taliglucerasa (Protalix, Israel) difiere de las anteriores porque se utiliza la tecnología del ADN recombinante en plantas. Esta enzima recombinante de origen vegetal se produce en células de zanahoria transfectadas con el gen de la beta-glucorebrosidasa
humana y dirigida a las vacuolas de almacenamiento gracias a una
secuencia C-terminal que posee la enzima. Esta beta-glucorebrosidasa humana recombinante expresada en células de zanahoria contiene los residuos terminales de manosa en sus glucanos complejos y,
como resultado de las actividades de las enzimas vacuolares que modifican los glucanos complejos, quedan expuestos los restos de manosa y, por tanto, no se requiere la exposición de la manosa a residuos in vitro29.
Tratamiento de sustitución enzimática: ventajas
e inconvenientes de las diferentes enzimas
Un gran número de estudios han mostrado que el TSE mejora las
manifestaciones viscerales y hematológicas de la enfermedad, sin
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A
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
RE
--Asn--
--Asn--
--Asn--
Golgi
B
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
Neuraminidasa
Beta-galactosidasa
N-acetilglucosaminidasa
C
Inhibidor
kifunesina
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
Manosidasa I
Manosa
Fucosa
galactosa
N-acetilglucosamina
Ácido siálico
Figura 3. Glucosilación de glucocerebrosidasa. A) En mamíferos la glusosilación de proteínas se inicia en el retículo endoplásmico (RE) y continúa en el aparato de Golgi. B)
En la biosíntesis de imiglucerasa se permite que las células CHO produzcan la enzima hasta finalizar la glucosilación y a continuación se eliminan diferentes monosacáridos
con neuraminidasa, beta-galactosidasa y N-acetilglucosaminidasa que permiten exponer los restos de manosa. C) En la síntesis de la enzima velaglucerasa se inhibe la modificación de la cadena de oligosacáridos en el aparato de Golgi y el inhibidor de manosidasa I (kifunesina), impidiendo la eliminación de manosas y la ulterior modificación de
las cadenas de oligosacárido. El resultado es una enzima con un alto contenido de manosas.
efectos adversos graves5,30-32. Entre las desventajas del TSE se incluyen: tener que ser administradas periódicamente por vía intravenosa;
aparición de anticuerpos frente a la enzima recombinante; poco efecto directo sobre las manifestaciones neurológicas debido a su incapacidad para cruzar la barrera hematoencefálica y su alto costo16,33.
Parámetros cinéticos de la glucerasa normal
y recombinante
La velaglucerasa alfa tiene la constante catalítica (kcat), la constante de Michaelis-Menten (Km) y la velocidad máxima (Vmax) similares a las de la imiglucerasa, así como a las de la glucocerebrosidasa natural que procede de diversos tejidos (bazo, fibroblastos,
tejido cerebral), lo que es indicativo de su afinidad por el sustrato
natural. Ocurre lo mismo con la enzima taliglucerasa cuando se compara con la imiglucerasa. Por lo tanto, la beta-glucorebrosidasa obtenida en células CHO (imiglucerasa), la obtenida de fibroblastos humanos (velaglucerasa alfa) y la obtenida de células de zanahoria
(taliglucerasa) tienen sus parámetros cinéticos (kcat, Km y Vmax) y
sus actividades enzimáticas similares para el sustrato natural28,29,34.
Vida media y captación por células diana
de las beta-glucorebrosidasas
La vida media (t½) en plasma de las diferentes beta-glucorebrosidasas es muy corta y, una vez se ha llevado a cabo la perfusión, la
concentración de enzima circulante en la sangre desciende rápidamente. La enzima obtenida de placenta (alglucerasa) tiene una t½ de
tan sólo 4,7 min; la t½ de la imiglucerasa oscila entre 10 y 15 min; la
velaglucerasa entre 11 y 12 min (rango: 4-15 min) y la taliglucerasa
tiene t½ de aproximadamente 15 min (rango: 8-32 min)27,35-37. Sin
embargo, la t½ en plasma de una proteína con propiedades farmacológicas tiene poca importancia; lo fundamental es su captación eficiente por las células diana y las enzimas exógenas, que cumplen con
los requisitos anteriormente expuestos y son captadas de forma eficiente por órganos diana como el hígado38.
Estructura de las enzimas
La enzima de la beta-glucorebrosidasa madura natural tiene
497 aminoácidos con un peso molecular de 62 kDa39,40. La enzima
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Enzima natural
….…..
497 aminoácidos
Velaglucerasa alfa
….…..
497 aminoácidos
Imiglucerasa alfa
….…..
R495H
497 aminoácidos
Taliglucerasa
….…..
E
F
506 aminoácidos
D
L
L V D T M
Figura 4. Esquema de la estructura primaria de las beta-glucocerebrosidasas naturales y recombinantes. D: Asp; E: Glu; F: Phe; H: His; L: Leu; M: Met; R: Arg; T: Thr; V: Val.
recombinante imiglucerasa difiere estructuralmente de la beta-glucorebrosidasa humana en una sola sustitución de arginina por histidina en la posición 495 (fig. 4). La velaglucerasa alfa es completamente idéntica a la proteína humana natural27. La taliglucerasa
contiene en total 9 aminoácidos adicionales, es decir 506: 2 en el
extremo aminoterminal y otros 7 en el extremo carboxiloterminal.
Estas secuencias adicionales son consecuencia de la estrategia de
producir la síntesis de una proteína humana en células vegetales29. El
dipéptido (Glu-Phe) del extremo N-terminal de la taliglucerasa es
una señal de endoquitinasa básica de la planta Arabidopsis thaliana
añadida a la beta-glucorebrosidasa que facilita el tránsito de la proteína a través del RE y el aparato de Golgi de las células de zanahoria
y el péptido Asp-Leu-Leu-Val-Asp-Thr-Met del extremo C-terminal
es una señal de quitinasa A de la planta de tabaco que dirige la proteína a la vacuola, donde tiene lugar la remodelación de la cadena de
oligosacáridos y deja expuestos los restos de manosa (fig. 5).
Como ya se ha comentado, las proteínas mutadas de la beta-glucorebrosidasa que están mal plegadas son propensas a la degradación en el proteosoma, lo que reduce su concentración y actividad
lisosomal16,36. Diversos estudios sugieren que una cantidad significativa de enzimas beta-glucorebrosidasa administradas en el TSE puede ser inactiva debido la falta de estabilidad estructural durante su
tránsito a través del plasma, la temperatura corporal y el pH neutro
de la sangre antes de llegar a la membrana lisosomal de destino; por
lo tanto, es fundamental que las proteínas recombinantes se parezcan lo máximo posible a la natural41,42.
Actualmente están disponibles las estructuras tridimensionales de
imiglucerasa, así como la de los complejos con N-butil-desoxinojirimicina (miglustat) o N-nonil-desoxinojirimicina y beta-glucorebrosidasa
y velaglucerasa28,43-45. La estructura de rayos X de beta-glucorebrosidasa recombinante a 2.0 Å de resolución revela que contiene 3 dominios,
incluyendo un dominio catalítico (residuos 76-381 y 416-430 del dominio III) y un dominio tipo inmunoglobulina43,44. Además, también se
ha determinado la estructura de beta-glucorebrosidasa conjugada con
el inhibidor irreversible, conduritol-epóxido-B (CBE)44. La comparación de estas estructuras indica que no hay cambios estructurales a
nivel global entre las estructuras de beta-glucorebrosidasa libre y la
que tiene unida al CBE, lo que sugiere que la unión de inhibidores al
sitio activo y, presumiblemente, la unión del sustrato lipídico no provocan reordenamientos conformacionales importantes.
La estructura de rayos X de la velaglucerasa alfa muestra una gran
similitud con otras beta-glucorebrosidasas recombinantes producidas en otros sistemas de expresión. En el caso de la imiglucerasa, la
mutación R495H parece tener poco efecto sobre la estructura secundaria de la proteína28.
Como ya hemos comentado, la enzima recombinante obtenida en
células de zanahoria, taliglucerasa, contiene 9 aminoácidos adicionales en relación con la natural: 2 en el extremo amino terminal y otros
7 en el carboxilo terminal. Sin embargo, esta diferencia no se traduce
en una diferente conformación tridimensional de esta enzima en
comparación con la natural, probablemente por el hecho de que estos aminoácidos adicionales se encuentran situados en los extremos
de la cadena polipeptídica29.
El tamaño y la complejidad de las estructuras de oligomanosas,
así como la presencia de monosacáridos atípicos para una proteína
humana, varían en función del sistema de expresión utilizado. Estos
factores podrían afectar a la captación de la beta-glucorebrosidasa
recombinante por los macrófagos, así como a su farmacocinética,
biodistribución e inmunogenicidad.
La diferencia principal entre las enzimas recombinantes utilizadas en el TSE imiglucerasa y velaglucerasa probablemente sean sus
estructuras de glucanos. La velaglucerasa contiene por término medio 9 restos de manosa en su estructura de oligosacáridos en comparación con las 3 manosas de la imiglucerasa28 (fig. 6). Esta diferencia
en su patrón de glucosilación parece estar relacionada con las observaciones in vitro de una mejor captación celular por parte de la velaglucerasa que por parte de la imiglucerasa. De confirmarse este hecho, podría conducir a una respuesta más rápida (la mejora de los
parámetros clínicos en los pacientes) y, potencialmente, a una mayor
eficacia terapéutica28. Cabe señalar que en un estudio llevado a cabo
in vitro con diferentes sistemas de expresión de beta-glucorebrosidasa no se encontraron diferencias desde el punto de vista bioquímico o farmacológico entre las beta-glucorebrosidasas con diferente
número de residuos de manosa46.
En resumen, en la preparación de la velaglucerasa alfa la adición
de azúcares se bloquea con un inhibidor de manosidasa I (kifunesi-
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Célula de zanahoria
Vacuola
Núcleo
(almacén)
Asn
Síntesis de
proteínas RE
Asn
Golgi
Espacio
extracelular
Asn
Manosa
Fucosa
Galactosa
N-acetilglucosamina
na). El glucano predominante en la velaglucerasa alfa es de alto contenido de manosas, con un promedio de 9 unidades de manosa por
molécula, frente a las 3 unidades de manosas en la imiglucerasa. La
secuencia de aminoácidos de la velaglucerasa alfa es idéntica a la
natural (Wt). La imiglucerasa se diferencia de la natural en 1 aminoácido, y la taliglucerasa en 9. Los parámetros cinéticos Km (afinidad por el sustrato) y velocidad de hidrólisis de la velaglucerasa alfa,
la taliglucerasa y la imiglucerasa son similares. Tras la perfusión, todas las enzimas recombinantes desaparecen rápidamente del torrente sanguíneo y su t½ oscila entre 4-30 min. Estudios llevados a
cabo in vitro indican que la velaglucerasa alfa tiene el doble de capacidad de internalizarse en macrófagos humanos que la imiglucerasa.
Figura 5. Destino de las proteínas producidas
en células vegetales. RE: retículo endoplasmático.
Conclusiones
El planteamiento terapéutico en la EG está orientado en 3 sentidos: a) disminuir la síntesis de glucosilceramida a través de la inhibición de la enzima ceramida-glucosiltransferasa; b) aumentar la
degradación mediante la perfusión periódica de beta-glucorebrosidasa recombinante, y c) recuperar la actividad residual de las enzimas defectuosas mediante chaperonas farmacológicas.
Las moléculas inhibidoras de la ceramida-glucosiltransferasa utilizadas son análogas de glucosa o de ceramida.
Las enzimas recombinantes tienen parámetros cinéticos similares, pero difieren en la secuencia de aminoácidos y en sus cadenas de
oligosacáridos. Entre ellas cabe destacar la velaglucerasa alfa por su
P
--Asn--
19
--Asn--
--Asn--
59
--Asn--
146
270
P
P
P
P
--Asn--
--Asn--
--Asn--
--Asn--
19
59
146
270
Manosa
Fucosa
Cerezyme
N-acetilglucosamina
VPRIV
Figura 6. Oligosacaridos presentes en las enzimas recombinantes imiglucerasa (cerezyme) y
velaglucerasa (VPRIV).
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38
M. Pocoví / Med Clin (Barc). 2011;137(Supl 1):32-38
obtención en cultivos celulares humanos y por su alto contenido de
manosas.
Financiación
Este trabajo ha sido realizado en parte con ayudas de la Fundación
Ramón Areces 2010; el proyecto del FIS (Fondo de Investigación Sanitaria) PS09/02556; el Proyecto Intramural CIBERER (Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras) y la FEETEG
(Fundación Española para el Estudio y Tratamiento de la Enfermedad
de Gaucher).
Conflicto de intereses
El autor declara no tener ningún conflicto de intereses.
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