Gaucher disease is a lysosomal storage disease caused by deficiency of glucocerebrosidase (GBA). This condition is characterized by accumulation of glucocerebrosidase in liver, spleen, lung, skeletal system, and central nervous system. Gaucher disease is the prototype of disease in which efficacy of...
Gaucher disease is a lysosomal storage disease caused by deficiency of glucocerebrosidase (GBA). This condition is characterized by accumulation of glucocerebrosidase in liver, spleen, lung, skeletal system, and central nervous system. Gaucher disease is the prototype of disease in which efficacy of enzyme replacement therapy has been established. However, because recombinant enzyme is not able to enter the central nervous system, its efficacy is limited to the non-neurological manifestations of Gaucher disease. Importantly, approximately a half of Korean patients with Gaucher disease suffer from neurological manifestations. In addition, Korean Gaucher disease patients exhibit distinct mutation spectrum from those in other populations. Common mutations in Korean patients with Gaucher disease are also associated with neurological phenotype. Therefore, therapeutic strategies tailored to Korean patients were necessary. Interestingly, a chemical chaperone, ambroxol, has been known to increase residual enzymatic activities of the select mutant GBAs encoded by mutations prevalent in Korean patients. One promising aspect of this drug is that it can cross blood-brain barrier, and enhance the enzyme activity in the brain. In vitro study suggested this chemical chaperone as one of new therapeutic agents in Gaucher disease, and a well-designed human trial is required to confirm its efficacy.
Gaucher disease is a lysosomal storage disease caused by deficiency of glucocerebrosidase (GBA). This condition is characterized by accumulation of glucocerebrosidase in liver, spleen, lung, skeletal system, and central nervous system. Gaucher disease is the prototype of disease in which efficacy of enzyme replacement therapy has been established. However, because recombinant enzyme is not able to enter the central nervous system, its efficacy is limited to the non-neurological manifestations of Gaucher disease. Importantly, approximately a half of Korean patients with Gaucher disease suffer from neurological manifestations. In addition, Korean Gaucher disease patients exhibit distinct mutation spectrum from those in other populations. Common mutations in Korean patients with Gaucher disease are also associated with neurological phenotype. Therefore, therapeutic strategies tailored to Korean patients were necessary. Interestingly, a chemical chaperone, ambroxol, has been known to increase residual enzymatic activities of the select mutant GBAs encoded by mutations prevalent in Korean patients. One promising aspect of this drug is that it can cross blood-brain barrier, and enhance the enzyme activity in the brain. In vitro study suggested this chemical chaperone as one of new therapeutic agents in Gaucher disease, and a well-designed human trial is required to confirm its efficacy.
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문제 정의
최근 신경 증상이 없는 고셔병 환자에서 암브록솔을 투약한 pilot study의 보고가 나왔는데, 이들은 모두 효소치료제를 투약 받을 수 없는 환자들이었다20, 21) . 본 연구에서는 효소치료 없이 소량의 암브록솔 만으로도 비장의 크기 감소 및 혈소판의 증가 소견이 있어 암브록솔의 효소치료제의 대체 치료의 가능성이 제시 되었다.
본 연구자들은 암브록솔의 치료 효과를 확인하기 위해 in vitro 실험을 진행 하였다. GBA의 cDNA가 삽입된 pCMV6-XL5-GBA 클론에 한국인에게 다빈도로 보이는 돌연변이인 G46E, N188S, F213I, R257Q, R277C, L444P를 mutagenesis를 하여 제작하였다.
제안 방법
본 연구자들은 암브록솔의 치료 효과를 확인하기 위해 in vitro 실험을 진행 하였다. GBA의 cDNA가 삽입된 pCMV6-XL5-GBA 클론에 한국인에게 다빈도로 보이는 돌연변이인 G46E, N188S, F213I, R257Q, R277C, L444P를 mutagenesis를 하여 제작하였다. 이 돌연변이 클론을 COS-7 세포에 주입하였다.
다음으로 환자에서 채집한 섬유아세포를 0 uM, 5 uM, 10 uM과 30 uM의 농도로 암브록솔을 배지에 48시간 처리 후 GBA 활성도를 측정하였다. 환자의 돌연변이형은 G46E+F213I, G46E+L444P, G46E+R257Q, N188S+R257Q였다.
이 돌연변이 클론을 COS-7 세포에 주입하였다. 암브록솔의 효과를 확인하기 위해서 0 uM, 5 uM, 10 uM과 30 uM의 농도로 배지에 48시간 처리 후 GBA 활성도를 측정하였다.
성능/효과
결론적으로, 많은 선천성 대사이상질환들은 인종마다 다른 임상상을 보일 수 있고, 이의 대표적인 질환이 고셔병이다. 한국인에서 고셔병의 임상적 유전학적 특징에 대한 경험을 바탕으로 한국인 환자에 좀 더 맞추어진 새로운 치료법 개발이 필요하다.
. 본 약제는 ceramide glucosyltransferase를 억제함으로써 GBA의 기질 생성을 줄이는 효과가 있다. 그러나 일부 환자에서 심한 위장관계 합병증 및 진전 등의 신경학적 부작용으로 사용에 제한을 받고 있다.
효소보충 요법, 항경련제 등의 기존 치료는 지속한 상태에서 경구 암브록솔의 용량을 서서히 증량하여 25 mg/kg/day까지 증량하였다(최대용량 1,000 mg/day). 상기의 프로토콜로 1년간 치료 기간 동안 고용량의 약물 투여에 의한 부작용이 없었으며, 체중 증가와 경련 횟수 특히 progressive myoclonic epilepsy의 호전을 보였으며, 소리에 대한 뇌간 반사의 호전도 경험하였다.
1과 같이 큰 차이를 보이지는 않았다. 암브록솔 농도에 따라 COS7 세포 내 GBA 농도가 증가되는 것을 확인할 수 있었는데, 10 uM의 농도까지는 잔존 효소 활성도가 증가 하는 것을 확인 할 수 있었으며, 이후의 농도에서는 효소의 활성도가 감소하였다. 특히, 돌연변이의 종류에 따라 반응 정도가 달랐는데, N188S를 주입한 세포에서 뚜렷한 효소 활성도의 증가를 확인할 수 있었다.
암브록솔 농도에 따라 COS7 세포 내 GBA 농도가 증가되는 것을 확인할 수 있었는데, 10 uM의 농도까지는 잔존 효소 활성도가 증가 하는 것을 확인 할 수 있었으며, 이후의 농도에서는 효소의 활성도가 감소하였다. 특히, 돌연변이의 종류에 따라 반응 정도가 달랐는데, N188S를 주입한 세포에서 뚜렷한 효소 활성도의 증가를 확인할 수 있었다. 이외에 F213I, L44P, R257Q, R277C, G46E를 주입한 세포에서도 효소 활성도가 증가하거나 뚜렷한 변화가 없는 경우도 있었다(Fig.
후속연구
또한 신경계 침투형 고셔병에서 치료 약물의 신경학적 효과를 판단하기 위한 적절한 지표가 필요하다는 것이다. 객관적이고 보편적인 지표들의 발굴 및 이를 이용하여 효과를 분석해서 증명해야 표준 치료제로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 암브록솔에 상대적으로 반응이 미비한 돌연변이형이나 한국인 고셔병 환자에 특이적 돌연변이에 대한 새로운 샤프론 약제의 발굴이 필요하다.
특이한 점은 G46E 돌연변이를 보유한 환자는 신경계 증상이 발견된 적이 없는데, 이 돌연변이는 한국인 고셔병 환자에 특이한 변이이다12, 13). 따라서, 이러한 신경계 증상이 동반되는 고셔병 환자들에 대한 좀더 집중적인 관리와 새로운 치료법 개발이 필요하다.
본 연구자들의 연구에서도 보인 바처럼 샤프론은 일정 농도 이상에서는 오히려 효소의 활성을 억제 할 수 있으므로, 적절한 농도 이상의 양을 투여하지 말아야 한다. 또한 신경계 침투형 고셔병에서 치료 약물의 신경학적 효과를 판단하기 위한 적절한 지표가 필요하다는 것이다. 객관적이고 보편적인 지표들의 발굴 및 이를 이용하여 효과를 분석해서 증명해야 표준 치료제로 사용될 수 있을 것이다.
암브록솔의 경우 10 uM 내외의 충분한 혈중 농도가 필요하고, 이러한 농도를 유지하기 위해서는 상용량의 최소 10배 이상의 약물을 복용해야 하는 어려움이 있다. 또한 유지된 혈중 농도에서 뇌조직에서 유지되는 농도가 치료효과를 좌우하는 중요한 요소가 될 것이다. 본 연구자들의 연구에서도 보인 바처럼 샤프론은 일정 농도 이상에서는 오히려 효소의 활성을 억제 할 수 있으므로, 적절한 농도 이상의 양을 투여하지 말아야 한다.
결론적으로, 많은 선천성 대사이상질환들은 인종마다 다른 임상상을 보일 수 있고, 이의 대표적인 질환이 고셔병이다. 한국인에서 고셔병의 임상적 유전학적 특징에 대한 경험을 바탕으로 한국인 환자에 좀 더 맞추어진 새로운 치료법 개발이 필요하다. 이러한 희귀질환에 대한 연구는 그 희귀성으로 인해 사회적 관심을 이끌어 내기 어려우며, 연구에 따르는 비용에 대한 부담으로 인해 개인이나 일개 단체가 수행하기 쉽지 않아, 국가적 지원이 절실하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고셔병이란 무엇인가?
고셔병은 가장 흔한 리소좀 축적 질환(lysosomal storage disease) 중 하나로서 리소좀의 가수분해 효소인 β-glucocerebrosidase (GBA)의 결핍으로 인해 간, 비장, 중추신경계, 골격 및 폐 등 여러 장기에 sphingolipid의 일종인 당지질(glucocerebroside)이 축적되어 발생하는 질환이다1).
N-butyldeoxy nojirimycin의 효과는 무엇인가?
효소치료요법 외에 기질감소제제인 N-butyldeoxy nojirimycin (miglustat)이 효소치료요법을 투약 받지 못하는 성인 고셔병 환자의 치료제로 2004년부터 사용되었다5). 본 약제는 ceramide glucosyltransferase를 억제함으로써 GBA의 기질 생성을 줄이는 효과가 있다. 그러나 일부 환자에서 심한 위장관계 합병증 및 진전 등의 신경학적 부작용으로 사용에 제한을 받고 있다.
고셔병에서 효과를 보이는 샤프론은 무엇인가?
현재까지 고셔병에서 효과를 보이는 샤프론에는 ambroxol, bromhexine, diltiazem, fluphenazine와 isofagomine이 있다. 이중 Isofagomine이 신경계 비침투형 고셔병 환자의 섬유아세포에서 유의한 효소활성도 증가의 소견을 보여, 임상1/2상 연구를 신경계 비침투형 환자에서 시행하였으나, 치료 효과가 뚜렷하지 않았다16).
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