Stráviteľný značkový proteín pre pacientov s fenylketonúriou

Vedecký tím chce zlepšiť možnosti výživy pacientov s fenylketonúriou pomocou biotechnologicky vyrobeného proteínu, ktorý neobsahuje určitú aminokyselinu.

stráviteľný

Nemecký výskumný projekt pre pacientov s fenylketonúriou (PKU) nesľubuje žiadny liek, ale lepšiu kvalitu života. Asi každé desaťtisícové dieťa na svete sa narodí s týmto dedičným metabolickým ochorením. Ak sa nelieči, vedie to k závažným poruchám duševného vývoja. Dôvodom je prebytok aminokyseliny fenylalanín, ktorý vzniká preto, že telo dotknutej osoby nedokáže odbúrať stavebný blok obsiahnutý v mnohých molekulách bielkovín. Nakoniec prebytok fenylalanínu prechádza cez hematoencefalickú bariéru do mozgu a spôsobuje tam škody.

Iba ovocie, zelenina a zmesi aminokyselín

Doteraz existovala terapia, ktorá je rovnako jednoduchá ako nepríjemná: celoživotné obmedzenia stravovania. Postihnutí sa musia vyhýbať konzumácii fenylalanínu, t. J. Vo veľkej miere alebo v jednotlivých prípadoch dokonca úplne sa vyhýbať všetkým druhom prírodných bielkovín a v zásade konzumovať ovocie a zeleninu. Bielkoviny, ktoré chýbajú zdravej výžive, sú doplnené vo forme aminokyselinových zmesí bez fenylalanínu. Výskumný projekt „Phe-frei3“, ktorý je financovaný Federálnym ministerstvom pre výskum v rámci programu „KMU-innovativ: Biotechnologie-BioChance“ od marca 2019 do februára 2022 v hodnote približne 915 000 eur, chce vyvinúť lepšiu cestu. Phe-frei3 je skratka pre „biotechnologickú výrobu proteínu GSP105 bez fenylalanínu na zlepšenie riadenia výživy vo fenylketonúrii“.

Spolu s projektom spojili svoje sily tím metaX Institute for Dietetics GmbH a tím z Fraunhoferovho inštitútu pre molekulárnu biológiu a aplikovanú ekológiu (IME). Vaším cieľom je vyrobiť proteín, ktorý neobsahuje fenylalanín, ale obsahuje všetky ostatné dôležité aminokyseliny. „Dobre chutiace jedlo pre pacientov s PKU“ popisuje víziu metaX výkonný riaditeľ spoločnosti metaX Bernhard Hoffmann a ako príklad uvádza cestoviny a vegetariánske hamburgery. „Aminokyselinové zmesi a najmä esenciálne aminokyseliny sú veľmi horké,“ vysvetľuje Yvonne Mücke, ktorá koordinuje výskum v rámci projektu v spoločnosti metaX. Aminokyselinové zmesi navyše nemožno v potravinách silne zahrievať alebo inak spracovávať, ako je to možné pri bielkovinách. Doteraz tu boli iba tablety, prášky, nápoje a aspoň tyčinky so zmesami aminokyselín. Ich chuť však napriek vylepšeným receptom stále zanecháva niečo, po čom túži.

Hľadajte bielkoviny bez fenylalanínu

Vedeckí partneri preto hľadali v databázach proteín, ktorý prirodzene obsahuje iba malé množstvo fenylalanínu. Pomocou metód genetického inžinierstva potom chceli vymeniť tieto fenylalanínové zvyšky za iné nevyhnutné aminokyseliny. „Avšak rýchlo sme si všimli, že proteín by sa už správne neskladal, keby sme nahradili viac ako dve alebo tri aminokyseliny,“ pamätá si výskumník IME Stefan Rasche. Tím teda kritériá vyhľadávania ešte sprísnil. Povolený bol iba jeden fenylalanín a výživové parametre a veľkosť museli byť správne - a cieľový proteín samozrejme nemohol byť pre človeka toxický. „Preverili sme 831 000 sekvencií a dostali sme iba 15 zásahov,“ uvádza Rasche. Iba jeden z týchto kandidátov bol úplne bez fenylalanínu.

Padlo však rozhodnutie pre proteín, ktorý sa celkovo javil ako atraktívnejší - a nahradenie jednej aminokyseliny sa ukázalo ako bezproblémové. Podľa očakávania je nový proteín bez chuti, ľahko rozpustný, chemicky stabilný a tiež tolerantný voči zvýšeným teplotám - ideálny pre ďalšie spracovanie. Proteín je navyše citlivý na enzýmy zo skupiny proteáz, čo hovorí o dobrej stráviteľnosti. To však zároveň znamená, že jediné možné produkčné organizmy sú tie, ktoré majú nízku proteázovú aktivitu, takže sa proteín počas výroby opäť nezničí. „Proteín sme exprimovali v rôznych mikroorganizmoch a tiež vo vysokovýkonnom kmeni,“ uvádza úspešné hľadanie Rasche.