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PEGylierung liefert langwirksame Version von Dornase Alfa zur Behandlung von CF
Eine modifizierte Version von Pulmozyme (Dornase alfa), einer weit verbreiteten Therapie der Mukoviszidose (CF), hält länger an und reduziert den Behandlungsbedarf von einmal täglich auf einmal wöchentlich, wie eine Studie an Mäusen nahelegt.
Die Studie mit dem Titel „PEGylation of Recombinant Human Deoxyribonuclease I Provides a Long-Acting Version of the Mucolytic for Patients with Cystic Fibrosis“ wurde in der Zeitschrift Advanced Therapeutics veröffentlicht.
Pulmozyme, das von Genentech vermarktet wird (Anm. d. Übersetzers: USA, in Deutschland ist es Roche), ist seit seiner Zulassung im Jahr 1993 ein Goldstandard für die Inhalationstherapie von Mukoviszidose. Dieses Schleimlöser-Agens ist eine synthetische Version der menschlichen Desoxyribonuklease I (rhDNase oder Dornase alfa), die selektiv lange Stränge von DNA-Sequenzen abbaut, die zur Schleimverdickung bei Mukoviszidose beitragen.
Das Enzym rhDNase hilft, die zähflüssigen Lungensekrete zu verdünnen, was zu einem besseren Atemwegsfluss, einer verbesserten Fähigkeit zum Abhusten und Ausstoßen von Schleim und einer größeren Fähigkeit zur Verhinderung bakterieller Infektionen führt. Die derzeitige rhDNase-Therapie weist jedoch Einschränkungen auf und erfordert aufgrund ihrer schnellen Ausscheidung aus dem Körper eine tägliche Verabreichung.
Ein Team unter der Leitung von Forschern an der Katholischen Universität von Louvain, Belgien, hat eine pegylierte langwirksame Version der rhDNase entwickelt, die einmal wöchentlich statt ein- oder zweimal täglich verabreicht werden kann. Die Forscher glauben, dass durch eine Verringerung der Verabreichungshäufigkeit von rhDNase die Therapietreue und die Therapieergebnisse verbessert werden können und dass die Patienten von einer besseren Lebensqualität profitieren werden.
Die PEGylierung ist eine gut etablierte Technologie, bei der die Stränge des Polymers Polyethylenglykol (PEG) an Moleküle gebunden werden, um die Sicherheit und Effizienz der Therapeutika zu verbessern.
In der Studie untersuchten die Forscher zunächst, wie viel Zeit rhDNase, konjugiert mit unterschiedlich großen PEG-Molekülen, in der Lunge von Mäusen verbleibt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Konjugation von rhDNase mit PEG die Verweildauer des Enzyms in der Lunge verlängerte, und zwar von einem auf 15 oder 20 Tage nach der Verabreichung. Je größer das PEG-Molekül, desto länger war die rhDNase-Präsenz in der Lunge.
Das Team evaluierte dann die Fähigkeit der PEG-konjugierten rhDNase, nach der Verabreichung an die Lunge DNA zu spalten, um zu beurteilen, ob diese Moleküle in der Lunge aktiv blieben. Pegylierte Enzyme, die aus Lungengewebe gewonnen wurden, verloren mit der Zeit nach und nach einen Teil ihrer schleimlösenden Aktivität. PEG40-rhDNase (rhDNase, konjugiert mit einem hohen Molekulargewicht von 40 Kilodalton PEG) war die einzige Version, die am Tag 20 noch genauso aktiv war wie zu Beginn des Experiments.
Die Forscher benutzten dann die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie – eine bildgebende Technik, die die Aufnahme mehrerer zweidimensionaler Bilder in unterschiedlichen Tiefen ermöglicht -, um die pegylierten Konjugate im Lungengewebe von Mäusen zu lokalisieren.
Pegylierte rhDNase-Proteine, die mit fluoreszierenden Molekülen markiert waren, waren in den Lufträumen der Lunge deutlich sichtbar. Das deutete darauf hin, dass diese Moleküle hauptsächlich im Lungenlumen zurückgehalten werden, wo sie eine therapeutische mukolytische Aktivität auf Atemwegssekrete ausüben können, nicht so sehr im Lungenparenchym. (Anm. d. Übersetzers: Bedeutung dieses Satz richtig verstanden? Im Original (s. Link oben) heißt es „That indicated these molecules are retained mainly within the lung lumen, where they can exert therapeutic mucolytic activity on respiratory secretions, rather than the lung parenchyma.“)
Als nächstes untersuchten die Forscher die Fähigkeit von rhDNase, DNA zu schneiden und Lungenentzündungen in beta-ENaC-Mäusen, einem CF-Tiermodell, zu lösen. Diese genetisch manipulierten Mäuse exprimieren einen Epithel-Natrium-Kanal (ENaC), der den Wassergehalt der Lunge und die Schleimproduktion reguliert. Diese Tiere sind durch eine Verschleimung der Atemwege und chronische Entzündungen der Atemwege gekennzeichnet, wie sie typischerweise bei der menschlichen Mukoviszidose beobachtet werden.
Beta-ENaC-Mäusen wurde eine Einzeldosis PEG30-rhDNase (rhDNase konjugiert mit PEG 0f 30 Kilodalton) oder PEG40-rhDNase verabreicht. Nach fünf Tagen wurde ihre therapeutische Wirksamkeit mit der von unkonjugierter rhDNase verglichen, die jeden Tag während desselben Zeitraums verabreicht wurde.
Zelluläre Entzündungsmarker, Zytokine (Moleküle, die Immun- und Entzündungsreaktionen vermitteln und regulieren) und DNA wurden in der bronchoalveolären Lavage (BAL) quantifiziert, einem Verfahren, bei dem eine Flüssigkeit in einen kleinen Teil der Lunge gespritzt und dann zur Analyse abgesaugt wird.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine Dosis PEG-rhDNase fünf Tage lang genauso wirksam war wie eine tägliche Dosis unkonjugierter rhDNase, wodurch der DNA-Gehalt in der Lunge der Mäuse verringert wurde. Keine der rhDNase-Verbindungen hatte einen Einfluss auf zelluläre Entzündungsmarker oder auf Zytokine im BAL.
Nachdem PEG-rhDNase den beta-ENaC-Mäusen über vier Wochen einmal wöchentlich verabreicht wurde, nahmen zudem sowohl der DNA-Gehalt als auch die Anzahl der Neutrophilen (spezifische Immunzellen) ab (wobei letztere jedoch keine statistische Signifikanz erreichten), was auf einen dauerhaften therapeutischen Effekt hinweist.
Die Forscher testeten dann die Stabilität der pegylierten rhDNase bei der Vernebelung, einer häufig verwendeten therapeutischen Verabreichung. Die PEG-rhDNase aggregierte während der Jet-Verneblung nicht und behielt ihre volle enzymatische Aktivität bei. Dies deutet auf eine hohe physikalisch-chemische Stabilität hin und legt nahe, dass die Vernebelung als Verabreichungsmethode für eine mögliche künftige klinische Anwendung der pegylierten rhDNase in Betracht gezogen werden könnte.
Schließlich untersuchte das Team das Sicherheits- und Toxizitätsprofil der pegylierten rhDNase, indem es sowohl subchronische als auch chronische Expositionen bei Mäusen simulierte. Einzelne oder mehrere hochdosierte Verabreichungen von pegylierter rhDNase über einen Zeitraum von bis zu drei Monaten verursachten keine signifikante Lungen- oder systemische Toxizität oder Akkumulation und wurden von den Tieren im Allgemeinen gut vertragen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse kam das Team zu dem Schluss, dass „die PEGylierung von rhDNase den CF-Patienten ein bequemes, lang wirksames Mukolytikum bieten könnte“.
Das Team schrieb, dass die gewonnenen Daten „vielversprechend sind und den Weg für die zukünftige Entwicklung der PEGylierten rhDNase als langwirksame Version des Mukolytikums mit reduzierter Therapielast für Patienten mit CF ebnen“.
Den oben in seiner Übersetzung in Frage gestellten Satz würde ich auch exakt so übersetzen. (Aber das ist eine rein linguistische Beurteilung; medizinisch bin ich ahnungslos.)