کاربرد آنزیم ها بعنوان دارو

منظور از orphan drug داروی نادر می باشد که برای بیماری ای که کمتر از 200 هزار نفر آن بیماری را داشته باشند، استفاده می شود. چون تحقیقات برای این نوع داروها بسیار هزینه بردار می باشد در نتیجه شرکت های داروسازی بسیار متمایل به کار روی آنها نیستند و باعث شده جهت ایجاد انگیزه دولت ها به آنها کمک کنند. بسیاری از دارو های ذکر شده در این بحث در این گروه دسته بندی می شوند.  

آنزیم ها به عنوان دارو دو ویژگی مهم دارند که آنها را از سایر داروها متمایز می نماید. ویژگی اول آن­ها این است که معمولا با اختصاصیت و تمایل بالا به هدفشان متصل می شوند و دوم اینکه، آنزیم ها کاتالیتیک بوده و چندین مولکول هدف را تغییر داده تا به هدف مورد نظرشان دست یابند. این دو ویژگی آنزیم ها آنها را به داروهایی اختصاصی و توانمند تبدیل نموده و می توانند از نظر درمانی نسبت به مولکول های کوچک مفید تر واقع شوند. مشخصه­های ذکر شد منجر به توسعه­ی تعداد زیادی داروی آنزیمی به منظور درمان طیف وسیعی از اختلالات شده است.

مقدمه

کاربرد تکنولوژی های آنزیمی در تحقیقات، پیشرفت ها و تولیدات دارویی، عرصه ای در حال پیشرفت بوده و به موضوعی کلیدی در بسیاری از مقالات و کتاب ها تبدیل گشته است. ما این مقاله ی مروری را محدود به مقالاتی خواهیم نمود که در خصوص استفاده ی آنزیم ها بعنوان دارو بحث نموده اند.

مفهوم درمانی آنزیم حداقل 40 سال است که مطرح می باشد. برای مثال یک آنزیم دارویی در سال 1960 بعنوان درمان جایگزینی در نقص ژنتیکی توسط de Duve معرفی گشت.(1)

در 1987 اولین داروی آنزیمی نوترکیب، Activase^R

 (alteplase; recombinant human tissue plasminogen activator)، توسط سازمان غذا و داروی آمریکا تایید شد. این آنزیم لخته شکن یا  clut-buster، در درمان حملات قلبی که به علت مسدود شدن عروق خونی توسط لخته ایجاد شده، استفاده می شود و دومین داروی نوترکیب پروتئینی بود که به بازار عرضه شد.(اولین دارو انسولین در سال  1982 بود) همچنین آنزیم های دیگری هم به عنوان آنتی-کوآگولانت و مواد کوآگولانت نیز از آن زمان تا کنون توسط FDA تایید شده اند.

در سال 1990Activase^R، شکلی از آدنوزین دِآمیناز(ADA) گاوی که با پلی اتیلن گلیکول(PEG) تیمار شده بود، به منظور استفاده در درمان بیماران مبتلا به نقص ایمنی ترکیبی شدید SCID که به علت کمبود مزمن ADA ایجاد می‌گردد، تایید شد. نکته‌ی مهم این است که Adagen1 (pegadamase bovine) اولین دارویی بود که توسط FDA  تحت ODA یا  Orphan  Drug Actتایید شد.  ODAدر سال 1993 به منظور تشویق شرکت های دارو سازی جهت توسعه‌ی درمان و تولید داروهای مورد نیاز برای بیماری هایی که تعداد کمی از افراد جامعه را شامل می گردند در آمریکا تصویب شد. با وجود مقررات و قوانین موجود، این داروهایی که بعنوان داروهای  Orphan یا نادر شناخته می شدند حدود هفت سال بازار را در انحصار داشتند. قوانین مشابهی در استرالیا و اروپا در خصوص انگیزه و حمایت از این دارو ها وجود دارد.(جدول ۱و۲)

تایید داروهای(pegadamase bovine)Adagen1 و Activase1(alteplase) آغاز عرصه‌ی جدید برای آنزیم ها را بنا نهاد و آنها را از حالت مکمل هولستیک یا جامع به داروهای درمانی تایید شده تبدیل نمود. با توجه به اینکه آنزیم ها عمل خود را با توجه به توانایی کاتالیتیکی انجام می دهند، خیلی تعجب بر انگیز نیست که طیف وسیعی از بیماری ها و شرایط بیماری مختلف را در بر گیرند. (شکل ۱)

آنزیم درمانی

استفاده از داروی Adagen1 (pegadamase bovine) در درمان بیماری SCID نشانگر اولین کاربرد موفقیت آمیز آنزیم ها در درمان یک بیماری ارثی بود.(2) آنزیم  ADA در هنگام حضور بیش از حد آدنوزین در گردش خون بیماران، آن را می شکند و بدین صورت میزان سمیت ناشی از سطح بالا رفته‌ی آدنوزین برای سیستم ایمنی را کاهش می دهد. (3) میزان موفقیت درمانی داروی ذکر شده وابسته به تغییرات آنزیم  ADA بوسیله ی  PEG می باشد. PEG منجر به افزایش نیمه عمر آنزیم شده(بصورت اورجینال کمتر از 30 دقیقه می باشد) و همچنین  با توجه به اینکه این آنزیم منشا گاوی دارد،  می تواند کاهش احتمال ایجاد  واکنش های ایمونولوژیکی را نیز میانجی گری نماید.(برای مرور PEGلاسیون رفرنس های 4 و 5 را مطالعه نمایید).

بعنوان یک نکته ی جانبی،  bax و همکاران نشان داده اند که به دام انداختن آنزیم  ADAدر حاملین اریتروسیتی نیز افزایش چشمگیری را در نیمه عمر آنها نشان می دهد.(6)

Ceredase1 (alglucerase injection) برای درمان بیماری گوشه که یک ناهنجاری ذخیره‌ای لیزوزومال(LSD) می باشد، اولین درمان آنزیمی جایگزین بود که در آن آنزیم مورد نظر بیرونی به جایگاه صحیح آن در بدن انتقال داده می شود. تلاش برای جایگزین نمودن گلوکوسربروزیداز در بیماران گوشه توسط  Brady  و همکارانش آغاز شد. آنها از گلوگوسربروزیداز اصلاح شده­ی جفت استفاده کردند(7).

متعاقبا تکنولوژی  DNA نوترکیب اجازه­ی تولید گلوکوسربروزیدازهای کاراتری را داده است. Cerezyme   (imiglucerase)که در سال 1994 مورد تایید قرار گرفته است(جدول 1 ).

موفقیت ها  بدست آمده‌ی پزشکی و مالی در این زمینه، راه را برای سایر آنزیم های درمانی به خصوص آنهایی که مربوط به  ناهنجاری های ذخیره ای لیزوزومال می باشند، هموار نموده است.

بیماری ذخیره‌ی لیزوزمال یا  LSD دیگری که توجه و علاقه ی بسیاری از شرکت های دارو سازی را بخود جلب نموده است، بیماری فایبری یا Fabry  ، اختلال ذخیره ی چربی (گلیکولیپید)، که عامل آن نقص در آنزیم آلفا گالاکتوزیداز است، می باشد.

این بیماری ابتدا عروق را تحت تاثیر قرار داده و منجر به نارسایی کلیوی، کدورت قرنیه و درد می گردد. در حال حاضر دو شرکت به دنبال کسب تایید FDA  بعد از کامل نمودن فاز  III بررسی های بالینی می باشند.(8). یک کمپانی گالاتوسربروزیداز نوترکیب بیان شده در سلولهای تخم همستر چینی را دارد (9) و دیگری همین آنزیم را اما در سلول های انسانی دارد.(10) سومین آنزیم تولیدی بیان شده در سلول های گیاهی می باشد و بعنوان یک orphan drug تاییدیه ی  FDA را در اوایل 2003 گرفته است.(جدول 2).

درمان آنزیمی جایگزین برای حداق 3 اختلال ذخیره ای موکوپلی ساکاریدی (زیر گروهی از بیماری های LSD) هم اکنون در حال بررسی می باشند(11). فاز سوم آزمایشات بالینیAldurazyme (laronidase) ، آنزیم درمانی جایگزین برای  MPS1 اخیرا کامل شده است(12) و در انتظار تاییدیه از امریکا و اروپا می باشند. مشخصه‌ی LSD، کمبود آنزیم  α-L-iduronidase می باشد. به همین ترتیب، فاز دوم کارآزمایی های بالینی برای Aryplase TM (N –استیل گالاکتوزامین 4 سولفاتاز نوترکیب انسانی) یک درمان آنزیمی جایگزین در نشانگان  MPS VI یا (Maroteaux-Lamy syndrome) نیز اخیرا به کامل شده است.

در مراحل بعدی کارآزمایی از نظر ایمن بودن، کارایی، و توانایی برای درمان ارزیابی شدند.

سرانجام فاز I و II کارآزمایی های بالینی برای درمان آنزیمی جایگزین در بیماری هانتر که یک  LSD ناشی از کمبود ایدورونات-2 سولفات می‌باشد، در 2002 کامل شد. داده‌ها نشان از کاهش وابسته به دز در  گلیکوزامینتوگلیکان (GAG ) ادرار  می باشد.

بیماری پمپه، اختلال ذخیره ای گلیکوژن نوع 2 (GSDII) که حاصل کمبود آلفا گلوکوزیداز می باشد به اهداف کارآزمایی های بالینی تبدیل شده است. بیماری پمپه در ابتدا ماهیچه ها را درگیر می کند. تاکنون، نتایج منتشر شده‌ی اولیه در خصوص استفاد از آنزیم های نوترکیب (13-14) بسیار امیدوار کننده بوده اند. برای درمان موفق دز های بالا لازم به مصرف در این اختلال ویرانگر می باشد و ممکن است پاسخ های ایمنی هم در برخی از بیماران با درمان تداخل نماید. بیماری پمپه، ممکن است یکی از اولین اختلالات ماهیچه ای باشد که توسط آنزیم درمانی جایگزین معالجه شود.(15)

آنزیم درمانی خوراکی و استنشاقی

برخلاف بحث های مروری که خیلی پیشتر در خصوص این گونه درمان‌ها مطرح شده بودند، برخی بیماری ها وجود دارند که تزریق وریدی آنزیم های انسانی را لازم ندارند. با به روزرسانی کاربرد قدیمی آنزیم ها به عنوان کمک کننده های هضمی یا هضم کننده، چندین بیماری جهت درمان با استفاده از فورمولاسیون آنزیم های خوراکی انتخاب شده‌اند. برای مثال بیماری ناشی از کمبود سوکروز-ایزومالتاز مادر زادی(CSID)، با ساکروسیداز (جدول 1) که یک بتا فرکتوفورانوزید فرکتو هیدرولاز به دست آمده از ساکارومیسز سرویزیه می باشد، قابل درمان بوده  و می تواند به صورت خوراکی استفاده شود. بیماران مبتلا به  CSID قادر به استفاده از دی ساکارید سوکروز نیستند. این دارو سوکروز را هیدرولیز نموده و باعث می شود بیماران رژیم نرمال تری داشته باشند و همچنن مناسب برای افراد جوانی که  از رژیم های  بدون سوکروز شکایت دارند، است و لازم بذکر است که رژیم های بدون نشاسته مشکل ساز می باشند.(16) فنل کتونوریا بیماری ژنتیکی دیگری می باشد که نیازمند رعایت یک رژیم غذایی ویژه می باشد. این بیمار ی به علت کمبود یا فقدان فعالیت آنزیم فنل آلانین هیدروکسیلاز که توانایی کتالیز کردن فنل آلانین به تیروزین را دارد  شکل می گیرد. درمان خوراکی آن یعنی فنیلاز، که براساس  استفاده از فنل آلانین آمونیا لیاز(PAL) نوترکیب مخمر است انجام می گیرد و نشان داده شده است که  PAL فنل آلانین را در مسیر گوارشی کاهش می دهد.(17)

ترکیبی از آنزیم‌های کبدی مانند لیپازها، پروتئازها و آمیلاز ها نشان داده است که در درمان  سوء جذب چربی در بیماران مبتلا به  HIV مناسب می باشند.(18) این آنزیم ها همچنین برای درمان ناکفایتی کبدی یعنی شرایطی که در آن بیشتر بر بیماران مبتلا به سیستیک فیبروز تاثیر گزار است، نیزاستفاده می شود.(19) جالب است که لیپازی که در این دارو وجود دارد منشا آن از ذرت ترانسژنیک است.

ترکیب آنزیمی دیگری از آنزیم های کبدی، با نام تجاری TheraCLEC Total^TM که شامل  لیپاز، آمیلاز و پروتئاز می باشد، از روش های کریستالیزه نمودن آنزیم ها و اتصالات عرضی استفاده کرده تا دز کمتری دارو مورد استفاده قرارگرفته و کارایی  بالاتری را نیز داشته باشد و بعنوان orphan drug در سال 2002 تایید شد.(جدول 2)

می‌توان تصور نمود که آنزیم درمانی در خصوص چندین بیماری دیگر نیز که در ابتدا بر هضم تاثیر می گذارند استفاده شود. برای مثال درمان با استفاده از مکمل های خوراکی پپتیداز می تواند جهت معالجه ی Celiac Sprue یا بیماری های سیلیاک که شایع ترین بیماری های مربوط به روده کوچک می باشند و در ایجاد پاسخ ایمنی به پروتئین گلایدین در محصولات گندمی ایجاد می گردد، مناسب باشند.(20)

استفاده از فرمولاسیون آنزیم های استنشاقی در درمان بیماریCF کاربرد دارد.

 Pulmozyme^R (Dornase α)یک DNAse می باشد که که توسط FDA سریعا تحت حالت orphan drug تایید شد. Dornase α  موکوس انباشته شده در ریه را به مایع تبدیل می کند(21). استفاده از این دارو در بیماران  CFمی تواند میزان تخریب بافت ریه را با کم کردن سطح ماتریکس متالوپروتئاز در مایع  برنکوآلوئولار،کاهش دهد.(22)

آنزیم های پروتئولیتیک و  و گلیکولیتیک در درمان بافت های تخریب شده

در گذشته، تعداد زیادی از آنزیم های پروتئولیتیک با منشا گیاهی و باکتریایی در جایگزینی با روش‌های مکانیکی به منظور جدایی دبریمنت ها ( زدودن پوست های مرده) از نواحی سوخته استفاده می شد. متاسفانه نتایج، احتمالا بعلت عدم کیفیت آنزیم‌ها ، بسیار متنوع بودند.(23-24)

چندین محصول دیگر با کیفیت و خلوص بالاتر، با منشا نوترکیب در حال حاضر تحت کارآزمایی بالینی می باشند.  Debrase gel dressing ترکیبی از آنزیم های استخراجی از آناناس می باشد که  به منظور درمان سوختگی با ضخامت نسبی و سوختی با ضخامت کامل  از FDA  در سال 2002 اجازه ی ورود به کارآزمایی بالینی فاز دوم را کسب نمود. این محصول همچنین تحت orphan drug در اروپا می باشد.

Vibrilase^TM (ویبریولیزین نوترکیب) یک آنزیم پروتئولیتیک می‌باشد و از میکروارگانیسم ویبریو پروتئولیتیکوس گرفته شده است.  نشان داده شده، اثر بخشی مناسبی بر ضد پروتئین های دناتوره شده مانند آنهایی که در پوست های سوخته دیده می شوند، دارند. فاز I کارآزمایی بالینی به تازگی  به منظور ارزیابی ایمنی و آستانه‌ی تحمل این داروی تایید شده در جهت برداشتن پوست های مرده، شروع شده است. (http://www.bmrn.com)

برخی نتایج دلگرم کننده هم به تازگی از مطالعات انجام گرفته بر روی کلاژناز کلسترودیوپپتیداز در کودکان با سوختگی نسبی، بدست آمده است.(25)

کندریوتینازها می‌توانند برای درمان آسیب های نخاعی در جایی که باعث ارتقاء، بازسازی طناب نخاعی می گردد، استفاده شوند. آنزیم ذکر شده می تواند با از بین بردن کندروتین سولفات های جمع شده در اسکار گلیال  که مانع رشد اکسون می شود، عملکرد خود را ایفا کند.(26) هیالورونیداز فعالیت هیدرولیتیکی مشابهی بر روی کندریویتین سولفات دارد و همچنین می تواند در بازسازی بافت عصبی تخریب شده نقش ایفا کند.(27).

آنزیم ها برای درمان بیماری های عفونی

لیزوزم ها بطور طبیعی بعنوان یک ماده‌ی آنتی باکتریال در غذاها و تولیدات مصرفی، به علت توانایی در شکستن زنجیره های کربوهیدراتی در دیواره ی باکتری ها، استفاده می شوند.

همچنین نشان داده شده است که فعالیت هایی بر ضد HIV انجام می دهد زیرا RNase A و RNase U  داشته و بصورت انتخابی RNA های ویروسی را تخریب می کنند.(28) و احتمالات هیجان انگیزی را در درمان عفونت HIV پیش رو گذاشته اند. ترکیب آنتی باکتریایی  طبیعی دیگر chitinase  ها می باشند. کتین بعنوان یکی از عناصر موجود در ترکیب دیواره‌ی موجوداتی چون قارچ ها، پروتئوزوآها و کرم های روده هدف مناسبی برای ترکیبات ضد میکروبی می باشد.(29) دیواره‌ی سلولی استرپتوکوکوس پنومونیه، باسیلوس آنتراسیس و کلستریدیوم پرفرینژن با استفاده از آنزیم های لیتیک مشتق شده از باکتریوفاژ مورد هدف قرار گرفته اند.(30-31-32) استفاده از باکتریوفاژهای لیز کننده در عفونت ها نیز در حال توسعه می باشند و همچنین می توانند بر ضد سوش‌های جدید باکتری یایی که مقاوم به دارو می باشند به طور مناسب استفاده گردند.

آنزیم ها در درمان سرطان

عرصه‌ی پژوهش‌های سرطان، یکی از بهترین و بارزترین مثال‌ها برای استفاده از داروهای آنزیمی می باشد. مطالعات اخیر نشان داده که آرژنین دامیناز پگیله شده که یک آنزیم تخریب کننده‌ی آرژنین می باشد، می تواند بخوبی ملانوما و کارسینومای هپاتوسلولار را که به علت فقدان فعالیت آنزیم آرژینو سوکسینات سنتتاز  نسبت به آرژنین اگزوتروف می باشند، مهار کند.

اخیرا آنزیم پگیله شده ی دیگری به نام Oncaspar ^R (pegaspargase) در حال  استفاده در کلینیک ها می باشد و نشان داده شده است که در درمان کودکان با تشخیص جدید در ریسک استاندارد لوسمی لنفوبلاستیک حاد  نتایج بهتری را نسبت به استفاده ی آسپاروژیناز باکتریایی طبیعی نشان داده است.(34)

در حالی که سلول های نرمال توانایی سنتز  آسپاراژین را دارند، سلول های سرطانی این توانایی را نداشته و در حضور این آنزیم تخریب کننده از بین می روند. علی‌رغم هزینه‌ی بالای  دارویی آن، هزینه‌ی کلی درمان مشابه با درمان با استفاده از آنزیم ها طبیعی یا غیر نوترکیب می باشد.(35) آسپاراژیناز و PEG-آسپاراژیناز در شیمی درمانی استاندارد بسیا موثر می باشند.

خصوصیت دیگر فرایند انکوژنوزیز یا شکل گیری انکوژن، تکثیر می باشد. نشان داده شده که حذف کندریوئیتین سولفات پروتئوگلیکان با استفاده از کندریوتیناز AC و به مقدار کمتر کندریو تیناز B  رشد تومور ها، رگزایی جدید و متاستاز را مهار می نماید.(36،37،38) کاربردهای بیشتری از استفاده‌ی آنزیم ها بعنوان مواد درمانی در سرطان رانشان می دهد.

پیش دارو درمانی آنزیم متصل به آنتی بادی (ADEPT) Antibody-directed enzyme prodrug therapy نشان از کاربرد بیشتر آنزیم ها به عنوان عوامل درمانی در سرطان دارد.

آنتی بادی مونوکلونال آنزیمی را به صورت اختصاصی به یک سلول سرطانی یعنی جایی که آنزیم پیش دارو را فعال کرده تا  سلول‌های سرطانی را فقط تخریب کند نه سلول های نرمال را، حمل می کند.(39-40) این رویکرد، به منظور کشف و توسعه ی  یک کلاس از داروهای سرطانی بر اساس آنزیم های هدفمند شده برای یک تومور خاص که پیش دارو ها را فعال می کنند، استفاده می شود. در زمینه ی درمانی(TEPT) از آنزیم هایی با دومین های شبه آنتی بادی هدفمند نیز استفاده می گردد.(41)

یکی از عوارض جانبی شیمی درمانی سرطان هایپر اوریسمی یا افزایش تولید اسید اوریک می باشد که منجر به نقرس، نارسایی کلیوی و ورم مفاصل می گردد. اورات اکسیداز می تواند اسید اوریک غیر قابل حل را کاهش دهد. جالب است که ژن این آنزیم در انسان موجود است اما دارای یک کدون به معنی می باشد. در سال های اخیر 5 دارو با استفاده از این آنزیم توسط  FDA تایید شد و به آنها گرنت orphan drug اعطا گشت.(جدول 1-2) Rasburicase  نوترکیب دارویی اوریکولیتیک ایمن و موثر می باشد (42-43 ) و فرم پگیله شده‌ی آن حساسیت زایی ایمنی ندارد و نیمه عمر آن افزایش یافته است.(44)

آینده ی آنزیم درمانی

سوپراکسید دیسموتاز یکی از مهمترین آنزیم های سم زدای موجود در سلول می باشد و ترکیب بسیار سمی  سوپراکسید پیاز را به ترکیب کمتر سمی هیدروژن پراکسید تبدیل می کند. این آنزیم که اکنون بسیار مورد توجه صنعت داروسازی می باشد، هیچ وقت به وعده‌ی درمانی اش عمل نکرد. حتی در فرم پگیله شده.(45)

در مورد کاتالاز هم این نکته صدق می کند. کاتالاز یک آنزیم آنتی اکسیدان دیگر می باشد که هیدروژن پراکسید را به آب و اکسیژن تبدیل می کند. بطور غیر قابل باوری نشان داده شده که این آنزیم عمر  Caenorhabditis elegans را افزایش داده و این اثر برای پستانداران نیز ممکن است، بیان شود.(46)

نسخه های آینده‌ی این داروها ممکن است در کاهش آسیب ارگانی ناشی از شوک های هموراژیک کمک کننده باشند.(47)

بوتیریل کولین استراز انسانی یک آنزیم طبیعی سم زدا موجود در سرم در شکستن استیل کولین نقش دارد و همانطور که در مطالعات اخیر نشان داده شده است می تواند در درمان مصرف بیش از حد ناشی از مصرف کوکایین مفید باشد.(48) مهندسی دوباره‌ی ساختمان اساس آنزیم ها منجر به فعالیت زیاد در زمینه ی کوکائین شده است.(49) تکامل مستقیم یا هدایت شده منجر به بهینه سازی کارایی بوتیریل کولین استراز شده است(50) در توسعه‌ی آنزیم های دارویی تا کنون تکامل هدایت شده (Directed Evolution) یکی از قویترین ابزار ها بوده است.(51)

نتیجه

پیشرفت در بیوتکنولوژی در طی ده سال گذشته به شرکت های داروسازی این اجازه را داده است که محصولات آنزیمی ایمن تر، ارزان تر با توانایی و اختصاصیت افزایش یافته را تولید کنند. همراه با این پیشرفت ها، تغییر در قوانین مربوط به  orphan drug و همچنین  طرح های جدید  FDA در تسهیل تلاش برای توسعه ی دارو های آنزیمی بسیار کارآمد بوده اند. این استراتژی اثر مثبتی در توسعه ی درمان بیماری های نادر و رایج داشته است.

اختصارات:

adenosine deaminase  ADA

cystic fibrosis  CF

Food and Drug Administration  FDA

human immunodeficiency virus  HIV

lysosomal storage disease  LSD

mucopolysaccharide  MPS

phenylalanine ammonia lyase  PAL

polyethylene glycol  PEG

severe combined immunodeficiency disease SCID

References

1. de Duve C: The signifiance of lysosome in pathology and medicine. Proc Inst Med Chic 1966, 26:73-76.

2. Aiuti A: Advances in gene therapy for ADA-deficient SCID.Curr Opin Mol Ther 2002, 4:515-522.

3. Hershfield M: PEG-ADA replacement therapy for adenosine deaminase deficiency: an update after 8.5 years. Clin ImmunolImmunopathol 1995, 76:228-232.

4. Greenwald RB: PEG drugs: an overview. J Control Release 2001,74:159-171.

5.Roberts MJ, Bentley MD, Harris JM: Chemistry for peptide and protein PEGylation. Adv Drug Deliv Rev 2002, 54:459-476. In combination with [3] the authors describe and compare the first and second generation of PEG–protein therapeutics and the chemistry involved. The second generation addresses mainly the issues of deactivated PEG impurities, unstable linkages and the absence of selectivity in

modification, raising the potential of this technique which has known some ups and downs in the past.

6. Bax BE, Bain MD, Fairbanks LD, Webster AD, Chalmers RA: In vitro and in vivo studies with human carrier erythrocytes loaded with polyethylene glycol-conjugated and native adenosine deaminase. Br J Haemtol 2000, 109:549-554.

7. Barton NW, Brady RO, Dambrosia JM, Bisceglie AM, Doppelt SH, Hill SC, Mamkin HJ, Murray GJ, Parker RI, Argoff CE et al.: Replacement therapy for inherited enzyme deficiencymacrophage-targeted glucocerebrosidase for Gaucher’ disease. N Engl J Med 1991, 324:1464-1470.

8. Germain DP: Fabry disease: recent advances in enzyme replacement therapy. Expert Opin Investig Drugs 2002,11:1467-1476.

9. Eng CM, Guffon N, Wilcox WR, Germain DP, Lee P, Waldek S, Caplan L, Linthorst GE, Desnick RJ: International collaborative Fabry disease study group: safety and efficacy of recombinant

human a-galactosidase: replacement therapy in fabry disease. N Engl J Med 2001, 345:9-16.

10. Schiffmann R, Kopp JB, Austin HA III, Sabnis S, Moore DF, Weibel T, Balow JE, Brady RO: Enzyme replacement therapy in fabry disease: a randomized controlled trial. J Am Med Assoc 2001, 285:2743-2749.

11.Kakkis E: Enzyme replacement therapy for the mucopolysaccharidoses storage disorders. Expert Opin Investig Drugs 2002, 11:675-685. The author gives a detailed description of several preclinical and clinical trials initiated to treat mucopolysaccharide storage disorders. He describes the challenges of these diseases.

12. Kakkis ED, Muenzer J, Tiller GE, Waber L, Belmont J, Passage M, Izykowski B, Phillips J, Doroshow R, Walot I et al.: Enzymereplacement therapy in mucopolysaccharidosis I. N Engl J Med 2001, 344:182-188.

13. Van den Hout JM, Reuser AJ, de Klerk JB, Arts WF, Smeiting JA, Van der Ploeg AT: Enzyme therapy for Pompe disease with recombinant human a-glucosidase from rabbit milk. J Inherit Metab Dis 2001, 24:266-274.

14. Amalfito A, Bengur AR, Morse RP, Majure JM, Case LE, Veerling DL, Mackey J, Kishnani P, Smith W, McVie-Wylie A et al.: Recombinant human acid a-glucosidase enzyme therapy for infantile glycogen disease type II: results of a phase I/II clinical trial. Genet Med 2001, 3:132-138.

15.Raben N, Plotz P, Byrne B: Acid a-glucosidase deficiency (Glycogenosis type II, Pompe disease). Curr Mol Med 2002, 2:145-166. This complete and recent review on Pompe’s disease has a very informative

section on the different therapies in use or in clinical trials, in particular gene therapy and enzyme replacement therapy. The authors point out the large doses needed during the enzyme replacement therapy clinical trials, in particular for the enzyme from transgenic rabbit, and the need for a larger number of treated patients to judge the efficacy of the treatment. Even if the results are promising, the discrepancies between the different trials [7,8] at the level of the immune reactions of the patients needs to be explored in more detail.

16. Treem WR, McAdams L, Stanford L, Kastoff G, Justinich C, Hyams J: Sacrosidase therapy for congenital sucraseisomaltase deficiency. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1999, 28:137-142.

17. Sarkissian CN, Shao Z, Blain F, Peevers R, Su H, Heft R, Chang TM, Scriver CR: A different approach to treatment of phenylketonuria: phenylalanine degradation with recombinant phenylalanine ammonia lyase. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96:2339-2344.

18. Carroccio A, Guarino A, Zuin G, Verghi R, Berni-Canani R, FontanaM, Bruzzese E, Montalto G, Notarbatolo A: Efficacy of oral pancreatic therapy for the treatment of fat malabsorption in HIV-infected patients. Aliment Pharmacol Ther 2001, 15:1619-1625.

19. Schibli S, Durie PR, Tullis ED: Proper usage of pancreatic enzymes. Curr Opin Pulm Med 2002, 8:542-546.

20.Shan L, Molberg O, Parrot I, Hausch F, Filiz F, Gray GM, Sollid LM, Khosla C: Structural basis for gluten intolerance in celiac Sprue. Science 2002, 297:2275-2278. The authors demonstrate the link between this autoimmine disease and the existence of a 33 amino acid peptide derived from gliadins, the major toxic component of wheat gluten. This peptide is resistant to the digestion of the small intestinal brush-border membrane enzymes and contains several patient-specific T-cell epitopes already identified.

This proline-rich peptide is broken down by a bacterial propyl endonuclease,making peptidase therapy a potential treatment for this disease.

21. Robinson PJ: Dornase a in early cystic fibrosis lung disease. Pediatr Pulmonol 2002, 34:237-241.

22. Ratjen F, Hartog CM, Paul K, Wermelt J, Braun J: Matrix metalloprotease in BAL fluid of patients with cystic fibrosis and their modulation by treatment with dornase alpha. Thorax 2002, 57:930-934.

23. Klasen HJ: A review on the nonoperative removal of necrotic tissue from burn wounds. Burns 2000, 26:207-222.

24. Rutter PM, Carpenter B, Hil SS, Locke IC: Varidase: the science behind the medicament. J Wound Care 2000, 9:223-226.

25. O¨ zcan C, Ergu¨n O, C¸elik A, C¸o¨ rdu¨k N, O¨ zok G: Enzymatic debridement of burn wound with collagenase in children with partial-thickness burns. Burns 2002, 28:791-794.

26.Bradbury E, Moon L, Popat R, King VR, Bennett GS, Patel PN, Fawcett JW, McMahon SB: Chondroitinase ABC promotes functional recovery after spinal cord injury. Nature 2002, 416:636-640.

Some elegant experiments in vivo (anatomical, electrophysiological and behavioural) demonstrate that intrathecal injection of chondroitinase ABC helps greatly the regeneration of spinal cord injury, even if at the anatomical level the regeneration was not complete.

27. Moon L, Asher R, Fawcett J: Limited growth of severed CNS axons after treatment of adult rat brain with hyaluronidase. J Neurosci Res 2003, 71:21-37. The application of enzymes as pharmaceuticals Vellard 449 www.current-opinion.com Current Opinion in Biotechnology 2003, 14:444–450

28. Lee-huang S, Huang PL, Sun Y, Kung HF, Blithe DL, Chen HC: Lysozyme and RNases as anti-HIV components in beta-core preparations of human chorionic gonadotrophin. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96:2678-2681.

29. Fusetti F, von Moeller H, Houston D, Rozeboom HJ, Dijkstra BW, Boot RG, Aerts JM, Aalten DM: Structure of human chitotriosidase. Implications for specific inhibitor design and function of mammalian chitinase-like lectins. J Biol Chem 2002, 227:2537-2544.

30. Loeffler JM, Nelson D, Fischetti VA: Rapid killing of Streptococcus pneumoniae with a bacteriophage cell wall hydrolase. Science 2001, 294:2170-2172.

31.Schuch R, Nelson D, Fischetti VA: A bacteriolytic agent that detects and kills Bacillus anthracis. Nature 2002, 418:884-889. The authors describe the identification and purification of a lysin isolated from a phage of B. anthracis. The lysin has high specificity and activity towards B. anthracis. As in [26__], the same group demonstrates the advantage of lytic enzymes isolated from phages as an alternative to

antibiotics.

32. Zimmer M, Vukov N, Scherer S, Loessner M: The murein hydrolase of the bacteriophage /3626 lysis system is active against all tested Clostridium perfringens strains. Appl Environ Microbiol 2002, 68:5311-5317.

33. Ensor CM, Bomalaski JS, Clark MA: PEGylated arginine deiminase (ADI-SS PEG20,000 mw) inhibits human melanomas and hepatocellular carcinomas in vitro and in vivo. Cancer Res 2002, 62:5443-5450.

34. Avrami VI, Sencer S, Periclou AP, Bostrom BC, Cohen LJ, Ettinjer AG, Ettinjer LJ, Franklin J, Gaynon PS: A randomized comparison of native Escherichia coli asparaginase and polyethylene glycol conjugated asparaginase for treatment of children with newly diagnosed standard-risk acute lymphoblastic leukemia: a children’s cancer group study. Blood 2002, 99:1986-1994.

35. Kurre HA, Ettinger AG, Veenstra DL, Gaynon PS, Franklin J, Sencer SF, Reaman GH, Lanje BJ, Holcenberg JS: A pharmacoeconomic analysis of pegaspargase versus native Escherichia coli

L-asparginase for the treatment of children with standard-risk, acute lymphoblastic leukemia: the children’s cancer group study (CCG-1962). J Pediatr Hematol Oncol 2002, 24:175-181.

36.Denholm E, Lin Y, Silver P: Anti-tumor activities of chondroitinase AC and chondroitinase B: inhibition of angiogenesis, proliferation and invasion. Eur J Pharmacol 2001, 416:213-221. Chondroitinase AC, which digests chondroitin sulfate A and chondroitin sulfate C, is shown, in vitro, to be more effective in inhibiting angiogenesis and invasion than chondroitinase B (specific of the dermatan sulfate).

Whereas proliferation decreases and apoptosis increases with chondroitinase AC, chondoritinase B only inhibits proliferation and has no effect on apoptosis. The activities of these enzymes in vivo will be interesting to study.

37. Su H, Shao Z, Tkalec L, Blain F, Zimmermann J: Development of a genetic system for transfer of DNA into Flavobacterium heparinum. Microbiology 2001, 147:581-599.

38. Blain F, Tkalec L, Shao Z, Poulin C, Pedneault M, Gu K, Eggimann B, Zimmermann J, Su H: Expression system for high levels of GAG lyase gene expression and study of the hepA upstream region in Flavobacterium heparinum. J Bacteriol 2002, 184:3242-3252.

39. Xu G, McLeod H: Strategies for enzyme/prodrug cancer therapy. Clin Cancer Res 2001, 7:3314-3324.

40. Jung M: Antibody directed enzyme prodrug therapy (ADEPT) and related approaches for cancer therapy. Mini Rev Med Chem 2001, 1:399-407.

41. Genencor International website. URL: http://www.genencor.com/wt/gcor/adv_therapeutics.

42. Pui CH: Rasburicase: a potent uricolytic agent. Expert Opin Pharmacother 2002, 3:433-452.

43. Cairo MS: Prevention and treatment of hyperuricemia in hematological malignancies. Clin Lymphoma 2002, 1:26-31.

44. Bomalaski J, Holtsberg F, Ensor CM, Clark MA: Uricase formulated with polyethylene glycol (Uricase PEG20): biochemical rationale and preclinical studies. J Rheumatol 2002, 29:1942-1947.

45. Veronese F, Calceti P, Schiavon O, Sergi M: Polyethylene glycolsuperoxide dismutase, a conjugate in search of exploitation. Adv Drug Deliv Rev 2002, 54:587-606. The authors show the huge amount of work carried out on the PEGylated form of superoxide dismutase: the chemical aspects, the biopharmaceutical properties as well as the therapeutic activities. This enzyme was shown to have therapeutic activity in the blood vessels, the heart, the lung, the brain, the liver and the kidney, but despite this the potential drug never received approval in human therapy.

46. Melov S, Ravenscroft J, Malik S, Gill MS, Walker DW, Clayton PE, Wallace DC, Malfroy B, Doctrow SR, Lithgow GJ: Extension of life-span with superoxide dismutase/catalase mimetics. Science 2000, 289:1567-1569.

47. Izumi M, McDonald MC, Sharpe MA, Chatterjee PK, Thiermann C: Superoxide dismutase mimetics with catalase activity reduce the organ injury in hemorrhagic shock. Shock 2002, 18:230-235.

48. Duysen EG, Bartels CF, Lockridge O: Wild-type and A328W mutant human butyrylcholinesterase tetramers expressed in Chinese hamster ovary cells have a 16-hour half-life in the circulation and protect mice from cocaine toxicity. J Pharmacol Exp Ther 2002, 302:751-758.

49. Sun H, Pang YP, Lockridge O, Brimijoin S: Re-engineering butyrylcholinesterase as a cocaine hydrolase. Mol Pharmacol 2002, 62:220-224.

50. Applied molecular evolution. URL:http://www.amevolution.com/.

51. Huisman G, Gray D: Towards novel processes for the finechemical and pharmaceutical industries. Curr Opin Biotechnol 2002, 13:352-358.

مترجم: سامان بهرامی دانشجوی کارشناسی ارشد ژنتیک مولکولی