Usprawniony proces pozyskiwania DNazy z dżdżownic skrócił czas przygotowania ekstraktu – badanie laboratoryjne

Autorzy pracy opublikowanej w The Protein Journal ocenili laboratoryjny proces ekstrakcji i oczyszczania deoksyrybonukleazy (DNazy) pozyskiwanej z dżdżownic. Według danych przedstawionych w abstrakcie jedna z zastosowanych metod pozwoliła skrócić czas przygotowania z 42-45 do 15-18 godzin, a po dalszym oczyszczaniu chromatograficznym aktywność enzymatyczna ekstraktu wyniosła 4443,33 ± 266,59 U/mg. Publikacja ma charakter laboratoryjny i nie przedstawia wyników badań klinicznych z udziałem pacjentów.

Cel badania

Deoksyrybonukleaza (DNaza) jest enzymem rozkładającym DNA. We wprowadzeniu do abstraktu autorzy wskazują na wykorzystanie DNazy w kontekście utrudnionego usuwania ropnej wydzieliny w rozstrzeniach oskrzeli, ropniu płuca, mukowiscydozie i niedodmie oraz na jej znaczenie w hamowaniu tworzenia biofilmu. Badanie Zhiqianga Zhu, Xiuwei Wang i Zhena Gua koncentrowało się jednak nie na zastosowaniu klinicznym, lecz na optymalizacji procesu pozyskiwania DNazy z dżdżownic.

Autorzy byli związani z Translational Medicine Research Laboratory, Capital Institute of Pediatrics (Capital Center for Children’s Health, Capital Medical University) w Pekinie.

Jak pozyskiwano i oczyszczano DNazę?

Zgodnie z abstraktem homogenaty tkanek przygotowywano z wykorzystaniem homogenizacji mechanicznej. Następnie stosowano strącanie izoelektryczne i strącanie acetonem. Surowe ekstrakty z dżdżownic, określane przez autorów skrótem EWE, poddawano oczyszczaniu metodą chromatografii jonowymiennej.

W abstrakcie podano również, że aktywność DNazy oceniano z wykorzystaniem oznaczenia Bradforda oraz metody absorpcji promieniowania ultrafioletowego. Dostępny opis nie przedstawia bardziej szczegółowych parametrów tych oznaczeń.

Najważniejsze wyniki

Metoda oznaczona w abstrakcie jako metoda 1 wymagała 42-45 godzin, natomiast metoda 2 – 15-18 godzin. Aktywność właściwa ekstraktu EWE1 wynosiła 677,48 ± 52,84 U/mg, a EWE2 – 622,03 ± 49,76 U/mg.

Po zastosowaniu słabej chromatografii kationowymiennej oraz chromatografii powinowactwa do heparyny autorzy uzyskali aktywność enzymatyczną ekstraktu na poziomie 4443,33 ± 266,59 U/mg. W abstrakcie podano ponadto minimalne stężenie robocze wynoszące 1,88 µg/mL.

Wnioski przedstawione przez autorów

Autorzy uznali, że ulepszony proces ekstrakcji wyraźnie skrócił czas przygotowania oraz zwiększył aktywność właściwą DNazy w ekstrakcie z dżdżownic. Dostępny abstrakt opisuje zatem przede wszystkim optymalizację laboratoryjnego procesu pozyskiwania i oczyszczania enzymu.

Przedstawione dane nie pochodzą z badania klinicznego. Abstrakt nie zawiera wyników dotyczących stosowania badanego ekstraktu u osób z mukowiscydozą, rozstrzeniami oskrzeli ani innymi chorobami układu oddechowego.

Czym jest DNaza i jakie ma zastosowanie?

Deoksyrybonukleaza (DNaza) to enzym zdolny do rozkładania kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA). DNazy przecinają łańcuch DNA, dzięki czemu długie cząsteczki tego kwasu nukleinowego są rozkładane na mniejsze fragmenty. Z punktu widzenia pulmonologii szczególnie istotne jest pozakomórkowe DNA obecne w gęstej wydzielinie zalegającej w drogach oddechowych.

W przebiegu przewlekłego procesu zapalnego i zakażeń do światła dróg oddechowych napływają między innymi neutrofile. Rozpad tych komórek powoduje uwalnianie znacznych ilości DNA do wydzieliny. Długie cząsteczki DNA zwiększają jej lepkość i sprężystość, przez co wydzielina staje się trudniejsza do usunięcia. Enzymatyczne rozkładanie pozakomórkowego DNA może zmniejszać właściwości lepkosprężyste takiego materiału.

DNaza w leczeniu mukowiscydozy

Najważniejszym współczesnym zastosowaniem DNazy w pulmonologii jest dornaza alfa – rekombinowana ludzka deoksyrybonukleaza I. Lek jest podawany wziewnie za pomocą nebulizatora osobom z mukowiscydozą. Dornaza alfa hydrolizuje pozakomórkowe DNA obecne w wydzielinie oskrzelowej, zmniejszając jej lepkość i ułatwiając jej usuwanie z dróg oddechowych.

Mechanizm ten różni się od działania leków wpływających bezpośrednio na białko CFTR. Dornaza alfa nie koryguje podstawowego defektu genetycznego mukowiscydozy, lecz działa na jeden z istotnych elementów choroby płuc – gęstą, trudną do ewakuacji wydzielinę. Zgodnie z informacją o produkcie Pulmozyme stosowanie wziewnej dornazy alfa ma na celu poprawę czynności płuc u osób z mukowiscydozą spełniających warunki określone w charakterystyce produktu leczniczego.

Dlaczego rozkład DNA zmienia właściwości wydzieliny?

Ropna wydzielina może zawierać bardzo duże ilości pozakomórkowego DNA uwalnianego między innymi z rozpadających się leukocytów. DNA jest dużą, długą cząsteczką, która przyczynia się do zwiększenia lepkosprężystości wydzieliny. Dornaza alfa rozcina te cząsteczki na mniejsze fragmenty. W badaniach in vitro prowadzi to do wyraźnego zmniejszenia lepkosprężystości plwociny pochodzącej od osób z mukowiscydozą.

DNaza a inne choroby układu oddechowego

Autorzy omawianej publikacji podają w abstrakcie, że DNaza znajduje zastosowanie w kontekście utrudnionego odprowadzania ropnej wydzieliny związanego z rozstrzeniami oskrzeli, ropniem płuca, mukowiscydozą i niedodmą oraz wskazują na jej związek z hamowaniem tworzenia biofilmu. Jest to jednak sformułowanie pochodzące z abstraktu tej pracy i nie należy utożsamiać go z zakresem aktualnych wskazań rejestracyjnych dornazy alfa.

W praktyce klinicznej najlepiej ugruntowane i zarejestrowane zastosowanie wziewnej rekombinowanej ludzkiej DNazy I dotyczy mukowiscydozy. Dlatego wyników badań nad DNazą pozyskiwaną z dżdżownic nie należy na obecnym etapie interpretować jako informacji o nowej terapii rozstrzeni oskrzeli, ropnia płuca czy niedodmy.

Ograniczenia interpretacji

Źródło publikacji