Церліпоназа альфа (продаваний як Brineura) — це рекомбінантна форма людської трипептидилпептидази 1 (TPP1), дефіцит ферменту у пацієнтів з хворобою CLN2. Ця форма хвороби Баттена відома як пізній інфантильний нейронально-цероїдний ліпофусциноз типу 2 (CLN2). Це рідкісна спадкова хвороба в дитячому віці, для якої характерний дефіцит ферменту трипептидилпептидази-1 (TPP1)Williams RE et al. Pediatr Neurol. 2017;69:102–112., який вражає головним чином центральну нервову систему. Недостача ферменту викликає прогресуючі проблеми із зором, рухом і здатністю мислити, а також передчасною смертю.
Історія Трипептидил-пептидаза 1 є ферментом, який у людини кодується TPP1 геном. Мутації гена TPP1 призводять до пізнього дитячого нейтронально-цероїдному ліпофусцинозу, який включає нездатність розповсюджувати специфічні нейропептиди та субодиниці АТФ-синтази в лізосомах.
TPP1 був ідентифікований як фермент у 1997 році за допомогою біохімічного аналізу, який виявив білки, у яких відсутня лізосомальна цільова послідовність для манози-6-фосфату. Надалі проводили дослідження за допомогою методу гель-електрофорез для відомих білків головного мозку з послідовностями, які спрямовані на лізосоми. Таким чином визначали, чи відсутня смуга, що вказує на дефіцит цього білка. Був секвенован майже весь ген цього невідомого білка, ген локалізується в хромосомної смузі 11p15.Sleat DE, Donnelly RJ, Lackland H, Liu CG, Sohar I, Pullarkat RK, Lobel P (September 1997). «Association of mutations in a lysosomal protein with classical late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis». Science. 277 (5333): 1802–5. doi:10.1126/science.277.5333.1802. PMID 9295267. Після відкриття рекомбінантна форма TPP1, церліпонази альфа, була вперше виготовлена в 2000 році, після чого до 2014 року проводилися випробування на тваринних моделях. У 2012 році BioMarin почали перші клінічні випробування на хворих пацієнтів з використанням їх технології рекомбінантної ДНК. Церліпоназа альфа була отримана за допомогою технології рекомбінантної ДНК в клітинній лінії яєчника китайського хом'яка і є очищеним людським ферментом.
Після успіху цього клінічного випробування США схвалила продаж церліпонази альфа пацієнтам з хворобою CLN2.
Функція TPP1 Висока експресія TPP1 виявлена в кістковому мозку, плаценті, легенях, шишкоподібній залозі і лімфоцитах. Протеаза функціонує в лізосомах, відщеплюючи N-кінцеві трипептиди від субстратів, і має слабку ендопептидазну активність. TPP1 синтезується у вигляді каталітично неактивного ферменту, який активується і піддається автопротолізу при підкисленні.
Структура і біомолекулярний механізм Cerliponase alfa — це молекула приблизно 59 кДа. В проферментній формі вона кодує 544 амінокислоти. Активоване зрілий фермент кодує тільки 368 амінокислот. П'ять амінокислотних залишків мають N-зв'язані сайти глікозилювання. Ці п'ять залишків мають додаткові послідовності, які націлені на манозо-6-фосфат, які функціонують для націлювання ферментів на лізосому.
Коли альфа-профермент Cerliponase досягає цільових нейронів під час введення, він зв'язує манозо-6-фосфатні рецептори на клітинній поверхні, викликаючи утворення бульбашок навколо комплексу рецептор-профермент. Після введення в клітину везикула рецепторно-ферментного комплексу транспортується в лізосому, де нижчий рН сприяє як дисоціації профермента від рецептора, так і активації профермента в його активну каталітичну форму за допомогою розщеплення послідовності профермента.
Як і природний TPP1, церліпоназа альфа функціонує як серинова протеаза, тобто відщеплює N-кінцеві трипептиди від білкових субстратів. В фермент використовується каталітично активний комплекс, який складається з трьох амінокислот: аспарагінової кислоти, глутамінової кислоти і серину. Серин функціонує як амінокислота, яка виконує нуклеофільну атаку під час каталітичної активності серинових протеаз. Продуктами цієї реакції є трипептиди і білковий субстрат, що залишився, з новим N-кінцем, який можна знову розщепити.
При захворюванні CLN2, TPP1 є дефіцитним або не виробляється зовсім, що означає, що білки не можуть розкладатися в лізосомах і накопичуватися, що призводить до пошкодження нервів. Як білок, Cerliponase alfa руйнується в результаті протеолізу. Отже, Cerliponase alfa вводять повторно, щоб підтримувати достатні рівні рекомбінантного ферменту TPP1 замість дефіцитної форми для руйнування білків і запобігання подальшого накопичення. Cerliponase alfa — це лікування, яке потенційно може сповільнити прогресування захворювання, але не виліковує саме захворювання.
Терміни розробки препарату 1996 рік: Дослідники синтезують причинний ген при захворюванні CLN2 в області хромосоми людини 11Sharp JD, Wheeler RB, Lake BD, Savukoski M, Järvelä IE, Peltonen L, Gardiner RM, Williams RE. Loci for classical and a variant late infantile neuronal ceroid lipofuscinosis map to chromosomes 11p15 and 15q21-23. Hum Mol Genet. 1997 Apr;6(4):591-5 PMID: 9097964 (NIH/NINDS, NS30171 and other NIH; UK, public and private sources; European Commission; Finland, public and private sources)
1996 рік: Дослідники виділяють відсутній фермент при хворобі CLN2Sleat DE, Donnelly RJ, Lackland H, Liu CG, Sohar I, Pullarkat RK, Lobel P. Association of mutations in a lysosomal protein with classical late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis. Science. 1997 Sep 19;277(5333):1802-5. PMID: 9295267 (NIH/NIDDK, DK45992; NIH/NINDS NS30147; Pfizer)
1998 рік: Дослідження підтверджують, що відсутнім ферментом при захворюванні CLN2 є лізосомальна протеаза TPP1Rawlings ND, Barrett AJ. Tripeptidyl-peptidase I is apparently the CLN2 protein absent in classical late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis. Biochim Biophys Acta. 1999 Jan 11;1429(2):496-500. PMID: 9989235 (UK, unknown source)
2000 рік: Дослідники, які вперше виділили TPP1, успішно продукують рекомбінантний TPP1 в системі клітинних культурLin L, Lobel P. Production and characterization of recombinant human CLN2 protein for enzyme-replacement therapy in late infantile neuronal ceroid lipofuscinosis. Biochem J. 2001 Jul 1;357(Pt 1):49-55. PMID: 11415435 (NIH/NINDS, NS37918)
2003 рік: Ці ж дослідники розробляють мишачу модель хвороби CLN2Sleat DE, Wiseman JA, El-Banna M, Kim KH, Mao Q, Price S, Macauley SL, Sidman RL, Shen MM, Zhao Q, Passini MA, Davidson BL, Stewart GR, Lobel P. A mouse model of classical late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis based on targeted disruption of the CLN2 gene results in a loss of tripeptidyl-peptidase I activity and progressive neurodegeneration. J Neurosci. 2004 Oct 13;24(41):9117-26. PMID: 15483130. (NIH/NINDS, NS37918; NIH/NICHD, HD42837)
2005 рік: Дослідження описує собачу модель хвороби CLN2, надаючи модель великої тварини, необхідну для дослідження ERT, націлених на мозокKatz ML, Coates JR, Sibigtroth CM, Taylor JD, Carpentier M, Young WM, Wininger FA, Kennedy D, Vuillemenot BR, O'Neill CA. Enzyme replacement therapy attenuates disease progression in a canine model of late-infantile neuronal ceroid lipofuscinosis (CLN2 disease). J Neurosci Res. 2014 Nov;92(11):1591-8. PMID: 24938720 (BioMarin)
2007 рік: Дослідники повідомляють про ефективну доставку рекомбінантного TPP1 через шлуночки мозку у мишей CLN2Ommaya AK. Subcutaneous reservoir and pump for sterile access to ventricular cerebrospinal fluid. Lancet. 1963 Nov 9;2(7315):983-4. PMID: 14059058 (NINDS, intramural)
2010-2014 роки: BioMarin проводить подальші доклінічні дослідження на більших моделях тварин, щоб оцінити розподіл доставленого ферменту в мозку, а також його безпеку і ефективністьVuillemenot BR, Kennedy D, Reed RP, Boyd RB, Butt MT, Musson DG, Keve S, Cahayag R, Tsuruda LS, O'Neill CA. Recombinant human tripeptidyl peptidase-1 infusion to the monkey CNS: safety, pharmacokinetics, and distribution. Toxicol Appl Pharmacol. 2014 May 15;277(1):49-57. PMID: 24642058 (BioMarin)Vuillemenot BR, Kennedy D, Cooper JD, Wong AM, Sri S, Doeleman T, Katz ML, Coates JR, Johnson GC, Reed RP, Adams EL, Butt MT, Musson DG, Henshaw J, Keve S, Cahayag R, Tsuruda LS, O'Neill CA. Nonclinical evaluation of CNS-administered TPP1 enzyme replacement in canine CLN2 neuronal ceroid lipofuscinosis. Mol Genet Metab. 2015 Feb;114(2):281-93. PMID: 25257657 (BioMarin)
2012 рік: BioMarin починає перше клінічне дослідження внутрішньошлуночкової доставки TPP1 у дітей з хворобою CLN2A Phase 1/2 Open-Label Dose-Escalation Study to Evaluate Safety, Tolerability, Pharmacokinetics, and Efficacy of Intracerebroventricular BMN 190 in Patients With Late-Infantile Neuronal Ceroid Lipofuscinosis (CLN2) Disease. (2013). Retrieved from http://clinicaltrials.gov/ct2 (Identification No. NCT01907087)
2015 рік: BioMarin завершує центральне клінічне випробування для порівняння прогресування захворювання у пацієнтів, які отримували TPP1, з даними природного анамнезу з міжнародного реєстру захворювань CLN2DEM-CHILD project (A Treatment-Oriented Research Project of NCL Disorders as a Major Cause of Dementia in Childhood). WP03: Epidemiology/Natural history. 2017. Available at http://www.dem-child.eu/index.php/wp03-epidemiology-natural-history.html . Accessed October 2, 2017. (European Union Seventh Framework Program, no. 281234)Schulz A, Ajayi T, Specchio N, de Los Reyes E, Gissen P, Ballon D, Dyke JP, Cahan H, Slasor P, Jacoby D, Kohlschütter A; CLN2 Study Group. Study of Intraventricular Cerliponase Alfa for CLN2 Disease. N Engl J Med. 2018 May 17;378(20):1898-1907. doi: 10.1056/NEJMoa1712649. Epub 2018 Apr 24. PMID: 29688815 (BioMarin)
2016 рік: FDA схвалює TPP1 (як церліпоназа альфа; торгова марка Brineura) для уповільнення втрати здатності до ходьби або повзання у дітей з захворюванням CLN2 у віці трьох років і старше
Застосування Церліпоназу альфа вводять в спинномозкову рідину шляхом інфузії через імплантований хірургічним шляхом резервуар і катетер (пристрій для інтрацеребровентрикулярного доступу). Пристрій інтрацеребровентрикулярного доступу має бути імплантований хірургічним шляхом до першої інфузії. Рекомендується, щоб перша доза була введена принаймні 5 днів після імплантації пристрою.
Brineura вводиться безпосередньо в рідину, яка оточує мозок пацієнта. Цей метод відомий як внутрішньошлуночкова інфузія. Перед початком лікування пристрій внутрішньолуночкового доступу має бути хірургічно поміщений в череп пацієнта. Після цієї процедури кожні два тижні проводять процедури Brineura тривалістю близько чотирьох з половиною годин. Рекомендована доза Brineura становить 300 мг. Деяким пацієнтам потрібне лікування антигістамінними препаратами або кортикостероїдами перед лікуванням Brineura.
Протипоказання будь-яка ознака або симптом гострої невирішеної локалізованої інфекції на місці введення препарату або навколо нього (наприклад абсцес) гострі внутрішньошлуночкові ускладнення, пов'язані з пристроєм для введення церліпонази альфа серцево-судинні побічні реакції вентрикулоперитонеальні шунти менінгіт і інші інфекції, пов'язані з пристроєм внутрішньошлуночкового доступу Реакції гіперчутливості, включаючи анафілаксію
Цероїдний ліпофусциноз 2 (хвороба CLN2)