Oamenii de știință reproiectează asparaginaza pentru a minimiza efectele secundare ale tratamentului pentru leucemie

Utilizarea L-asparaginazei în tratamentul leucemiei limfoblastice acute datează de mai multe decenii, având o eficacitate remarcabilă. Această enzimă deplează asparagina din sânge, ceea ce împiedică creșterea celulelor tumorale cu expresie scăzută a genei pentru asparaginin sintază (ASNS). Cu toate acestea, variantele de L-asparaginază (L-ASNază) din surse bacteriene (Escherichia coli, Erwinia chrysanthemi) pot induce:

• Reacții imune - din cauza diferențelor mari de secvență proteică față de om și a utilizării PEG (polietilen glicol), care poate genera anticorpi anti-PEG.
• Toxicitate crescută - o parte din aceasta se datorează activității L-glutaminază (L-GLNază), responsabilă de efecte secundare precum pancreatita, tulburări de coagulare și toxicitate hepatică.

Mai mult, toxicitatea ridicată limitează posibilitatea de a folosi L-ASNaza pe termen lung în alte tipuri de cancer, cum ar fi leucemia mieloidă acută, cancerul ovarian, pancreatic sau hepatic.

Un nou tip de L-asparaginază (L-ASNază), denumit EBD-200, a fost dezvoltat pornind de la o variantă provenită din cobai (Cavia porcellus) și umanizată pentru a reduce reacțiile imune. Spre deosebire de enzimele bacteriene folosite în prezent în tratamentul leucemiei limfoblastice acute (ALL), EBD-200 nu prezintă activitate glutaminază, ceea ce îi conferă un potențial de toxicitate mai scăzută. Rezultatele preclinice sugerează că EBD-200 poate fi eficientă împotriva mai multor tipuri de cancer cu nivel redus de asparaginin sintază (ASNS), inclusiv leucemii și unele tumori solide.

Scopul cercetătorilor a fost să creeze o variantă de L-ASNază:

• Fără activitate glutaminază (care să minimizeze efectele toxice),
• Cu secvență apropiată de cea umană, pentru a reduce riscul imunogenic,
• Cu parametri cinetici optimi (Km mic pentru asparagină, astfel încât să elimine eficient asparagina la concentrațiile fiziologice din sânge).

În acest sens, echipa a pornit de la L-ASNaza de cobai - care are deja o secvență parțial asemănătoare cu cea umană și o specificitate înaltă pentru asparagină - și a realizat o trunchiere controlată (până la reziduul 359), eliminând porțiunea C-terminală cu potențiale activități nedorite. Ulterior, au efectuat o „umanizare” prin înlocuirea unor reziduuri ce puteau acționa ca epitope imunogene, folosind teste de proliferare a celulelor T. A rezultat EBD-200, cu o identitate de peste 80% față de varianta umană a L-ASNazei, păstrând eficiența și lipsa completă de activitate L-GLNază.

Metode principale:

• Testarea in vitro a activității L-ASNaze și L-GLNaze prin metode spectrofotometrice și de rezonanță magnetică nucleară (NMR).
• Analize de toxicitate (repetate doze) pe șoareci sănătoși, comparând EBD-200 cu L-ASNaza E. coli PEGilată (PEG-ASNase).
• Studii pe xenogrefe de celule leucemice (SUP-B15), melanom (A2058) și hepatocarcinom (JHH5) cu sau fără expresie a asparaginin sintazei (ASNS).
• Monitorizarea răspunsului tumoral prin imagistică bioluminescentă (BLI) în cazul leucemiei și prin măsurători ale volumului tumorilor solide.

Rezultate

Eficacitate comparabilă cu a L-ASNazei bacteriene în leucemie

• Într-un model murin de leucemie limfoblastică acută (SUP-B15), șoarecii tratați cu EBD-200 au prezentat control complet al bolii, similar cu cei tratați cu PEG-ASNază.
• Spre deosebire de grupul cu PEG-ASNază, șoarecii care au primit EBD-200 au avut o pierdere mai mică în greutate și au tolerat tratamentul pe termen mai lung.

Elimina eficient celulele tumorale ASNS-scurte în melanom și carcinom hepatic

• În cazul unei linii de melanom A2058 modificată genetic pentru a nu exprima ASNS (ASNS KO), doar EBD-200 administrată la intervale care mențin depleția asparaginei a dus la regresie tumorală. Studiile anterioare foloseau doze suboptime de L-ASNază bacteriană, fără efect consistent.
• Pentru linia de hepatocarcinom JHH5 cu promotorul ASNS hipermetilat (și, deci, incapacitatea de a-și sintetiza asparagina), tratamentul cu EBD-200 a determinat o scădere majoră a volumului tumoral și o toleranță bună din partea animalelor.

Profil de toxicitate scăzută

• Lipsa activității L-GLNază în EBD-200 reduce semnificativ riscul de pancreatită și afectare hepatică.
• Datorită umanizării secvenței, este de așteptat un risc imunologic mai redus, deși sunt necesare studii suplimentare pentru confirmare.
• Spre deosebire de L-ASNază bacteriană neacoperită (fără PEG), EBD-200 are un timp de înjumătățire mai lung la șoareci (circa 14 ore față de 3 ore), ceea ce permite administrări mai rare.

Concluzii

Studiul demonstrează că EBD-200:

• Poate egala sau chiar depăși eficiența enzimelor bacteriene pentru leucemia limfoblastică acută ce prezintă nivel scăzut de ASNS.
• Nu necesită activitate glutaminază pentru a oferi un efect antitumoral puternic, contrazicând ipoteza că L-GLNaza ar fi esențială în combaterea cancerelor ASNS-scurte.
• Ar putea extinde utilizarea clinică a L-ASNazei la anumite tipuri de tumori solide, în special acolo unde expresia asparaginin sintazei este deficitară (prin hipermetilare sau inactivare genetică).
• Este mai bine tolerată în regimuri de tratament prelungite, oferind o șansă reală de succes în cazuri unde L-ASNaza bacteriană produce efecte adverse severe.

Prin urmare, EBD-200 deschide calea pentru trialuri clinice care să confirme beneficiile observate la șoareci. Dacă aceste rezultate se vor menține și în studiile pe oameni, noua L-ASNază „umanizată” ar putea deveni o alternativă importantă în tratamentul unor leucemii și tumori solide dificil de gestionat cu variantele actuale.