Evaluación de la enzima Iduronato 2-sulfato sulfatasa humana recombinante producida en Komagataella phaffii GS115 en un modelo in vitro de fibroblastos de pacientes con Mucopolisacaridosis tipo II (Síndrome de Hunter)
Date
2022-06-10Les auteurs
Duarte Villanueva, María CamilaÉvaluateur
Gutiérrez Rojas, Ivonne Del SocorroÉditeur
Pontificia Universidad Javeriana
Faculté
Facultad de Ciencias
Programme
Microbiología Industrial
Titre obtenu
Microbiólogo (a) Industrial
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Titre anglais
Evaluation of the recombinant human Iduronate 2-sulfate sulfatase enzyme produced in Komagataella phaffii GS115 in an in vitro model of fibroblasts from patients with Mucopolysaccharidosis type II (Hunter Syndrome)résumé
La Mucopolisacaridosis tipo II (MPS II), también conocida como Síndrome de Hunter, es un trastorno ligado al cromosoma X que produce una afección multisistémica y en los casos más graves, genera daños en el Sistema Nervioso Central (SNC). Este trastorno se da por la mutación en el gen IDS y con ello la deficiencia en la producción de la enzima Iduronato 2-Sulfato Sulfatasa (EC 3.1.6.13 - IDS). La MPS II hace parte de las Enfermedades de Depósito Lisosomal (EDL) debido a la acumulación de los Glicosaminoglicanos (GAGs) Heparán Sulfato (HS) y Dermatán Sulfato (DS) en los compartimientos lisosomales. Dicha acumulación desencadena desórdenes bioquímicos los cuales hacen parte de un grupo más grande de enfermedades conocidas como Errores Innatos del Metabolismo (EIM). En la actualidad, la Terapia de Reemplazo Enzimático (TRE) es utilizada como tratamiento para la MPS II, la cual, a través de una proteína recombinante, disminuye los niveles de GAGs en los lisosomas. Sin embargo, esta terapia presenta algunas limitaciones de acceso, principalmente debidas al costo de la terapia.
Durante los últimos años, en el Instituto de Errores Innatos del Metabolismo (IEIM) se ha venido trabajando en la producción de enzimas recombinantes activas obtenidas a partir de sistemas de expresión de fácil manipulación y alta estabilidad genética. En específico para la producción de la enzima IDS, se utilizó la cepa de Komagataella phaffii GS115 con la secuencia del ADN copia (cADN) optimizada, obteniendo una caracterización detallada sobre esta proteína, además de mostrar resultados favorables en el ensayo de captura celular de forma dependiente de la dosis (50nM y 100nM), sin necesidad de modificar la enzima o a las células evaluadas. Sin embargo, aún no se tiene claro el efecto que la IDS humana recombinante (rhIDS) producida en Komagataella phaffii GS115 tiene sobre fibroblastos de pacientes con Síndrome de Hunter, por esta razón en este trabajo se evaluó el efecto de la enzima recombinante IDS sobre un modelo in vitro de fibroblastos de pacientes con Mucopolisacaridosis tipo II. Los resultados obtenidos confirman que la rhIDS es capaz de ser internalizada en las células evaluadas en una manera dependiente de concentración y permiten la degradación de los sustratos acumulados en el lisosoma, además de establecer un precedente de la reducción significativa de glicosoaminoglicanos a una concentración de 100nM. usando como sistema de expresión una levadura con una secuencia optimizada del cADN, permitiendo dejar una línea base para que se generen futuras investigaciones que terminen en el desarrollo de una nueva opción de tratamiento para la MPS II.
Abstrait
Mucopolysaccharidosis type II (MPS II), also known as Hunter syndrome, is an X-linked disorder that produces a multisystemic condition and, in the most severe cases, generates damage to the Central Nervous System (CNS). This disorder is caused by the mutation in the IDS gene and with it the deficiency in the production of the enzyme Iduronate 2-Sulphate Sulfatase (EC 3.1.6.13 - IDS). MPS II is part of Lysosomal Storage Diseases (LDS) due to the accumulation of Glycosaminoglycans (GAGs) Heparan Sulfate (HS) and Dermatan Sulfate (DS) in lysosomal compartments. This accumulation triggers biochemical disorders which are part of a larger group of diseases known as Inborn Errors of Metabolism (IEM). Currently, Enzyme Replacement Therapy (ERT) is used as a treatment for MPS II, which, through a recombinant protein, decreases GAG levels in lysosomes. Nevertheless, this ERT has some access restrictions due, in part, to the high cost associated with the therapy.
In recent years, the Institute for Inborn Errors of Metabolism (IEIM) has been working on the production of active recombinant enzymes obtained from expression systems that are easy to manipulate and have high genetic stability. Specifically, for the production of the IDS enzyme, Komagataella phaffii GS115 strain was generated with the optimized DNA copy (cDNA) sequence of IDS gene, obtaining a detailed characterization of this protein, in addition to showing favorable results in the cellular capture assay, without the need to modify the enzyme or the cells evaluated. However, the effect that recombinant human IDS (rhIDS) produced in Komagataella phaffii GS115 has on fibroblasts from patients with Hunter Syndrome is not yet clear, for this reason in this work the effect of the recombinant enzyme IDS on an in vitro model of fibroblasts from patients with mucopolysaccharidosis type II. The results obtained confirm that rhIDS is capable of being internalized in the evaluated cells in a concentration-dependent manner and allows the degradation of substrates accumulated in the lysosome.
The results obtained allow establishing a precedent for the significant reduction of glycosaminoglycans at a concentration of 100nM using a yeast with an optimized cDNA sequence as an expression system, allowing a baseline to be generated for future research that ends in the development of a treatment for MPS II with low production cost.
Mots-clés
Iduronato 2-sulfato sulfatasaKomagataella phaffii GS115
Síndrome de Hunter
Errores innatos del metabolismo
Enfermedades de depósito lisosomal
Proteínas recombinantes
Keywords
Iduronate 2-sulfate sulfataseKomagataella phaffii GS115
Recombinant proteins
Hunter syndrome
Inborn errors of metabolism
Lysosomal storage diseases
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Microbiología industrial - Tesis y disertaciones académicasErrores innatos del metabolismo
Mucopolisacaridosis II
Proteínas recombinantes
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