Transcytoza

Transcytoza (znana również jako cytopempsis ) to rodzaj transportu przezkomórkowego , w którym różne makrocząsteczki są transportowane przez wnętrze komórki . Makrocząsteczki są wychwytywane w pęcherzykach po jednej stronie komórki, przeciągane przez komórkę i wyrzucane po drugiej stronie. Przykłady transportowanych makrocząsteczek obejmują IgA , transferynę i insulinę . Podczas gdy transcytoza jest najczęściej obserwowana w komórkach nabłonkowych , proces ten występuje również w innych miejscach. Naczynia krwionośne są dobrze znanym miejscem transcytozy, chociaż występuje ona w innych komórkach, w tym w neuronach , osteoklastach i komórkach M jelita .

Rozporządzenie

Regulacja transcytozy jest bardzo zróżnicowana ze względu na wiele różnych tkanek, w których obserwuje się ten proces. Zidentyfikowano różne tkankowo specyficzne mechanizmy transcytozy. Wykazano, że brefeldyna A , powszechnie stosowany inhibitor transportu z ER do aparatu Golgiego , hamuje transcytozę w komórkach nerki psa, co dostarczyło pierwszych wskazówek co do natury regulacji transcytozy. Wykazano również, że transcytoza w komórkach nerki psa jest regulowana na błonie wierzchołkowej przez Rab17 , a także Rab11a i Rab25 . Dalsze prace nad komórkami nerki psa wykazały, że kaskada sygnalizacyjna obejmująca fosforylację EGFR przez Yes , prowadząca do aktywacji Rab11FIP5 przez MAPK1 , zwiększa transcytozę. Wykazano, że transcytoza jest hamowana przez kombinację progesteronu i estradiolu , po której następuje aktywacja za pośrednictwem prolaktyny w gruczole sutkowym królika podczas ciąży . W tarczycy komórka pęcherzykowa transcytoza jest pozytywnie regulowana przez TSH ^{[ potrzebne źródło ]} . Wykazano , że fosforylacja kaweoliny 1 indukowana przez nadtlenek wodoru ma kluczowe znaczenie dla aktywacji transcytozy w płucnej tkance naczyniowej . Można zatem stwierdzić, że regulacja transcytozy jest złożonym procesem, który różni się w zależności od tkanki.

Rola w patogenezie

Ze względu na funkcję transcytozy jako procesu transportu makrocząsteczek przez komórki, może to być wygodny mechanizm, za pomocą którego patogeny mogą atakować tkankę. Wykazano, że transcytoza ma kluczowe znaczenie dla przenikania Cronobacter sakazakii przez nabłonek jelitowy, jak również przez barierę krew-mózg . Wykazano, że Listeria monocytogenes przedostaje się do światła jelita poprzez transcytozę przez komórki kubkowe . Toksyna Shiga wydzielana przez enterokrwotoczną E. coli Wykazano, że ulega transcytozie do światła jelita. Na podstawie tych przykładów można stwierdzić, że transcytoza jest niezbędna w procesie patogenezy różnych czynników zakaźnych.

Zastosowania kliniczne

Firmy farmaceutyczne, takie jak Lundbeck , badają obecnie zastosowanie transcytozy jako mechanizmu transportu leków terapeutycznych przez barierę krew-mózg (BBB). ^{[ Potrzebne źródło ]} Wykorzystanie własnego mechanizmu transportowego organizmu może pomóc przezwyciężyć wysoką selektywność BBB, która zazwyczaj blokuje wychwyt większości terapeutycznych przeciwciał do mózgu i ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Firma farmaceutyczna Genentech po zsyntetyzowaniu przeciwciała terapeutycznego który skutecznie hamował funkcję enzymatyczną BACE1 , miał problemy z przenoszeniem odpowiedniego, wydajnego poziomu przeciwciała w mózgu. BACE1 jest enzymem, który przetwarza białka prekursorowe amyloidu w amyloidu-β , w tym gatunki, które agregują, tworząc blaszki amyloidowe związane z chorobą Alzheimera . ^{[ potrzebne źródło ]}

Cząsteczki są transportowane przez barierę nabłonkową lub śródbłonkową jedną z dwóch dróg: 1) drogą przezkomórkową przez przedział wewnątrzkomórkowy komórki lub 2) drogą okołokomórkową przez przestrzeń zewnątrzkomórkową między sąsiednimi komórkami. Droga przezkomórkowa jest również nazywana transcytozą. Transcytoza może zachodzić za pośrednictwem receptora i składa się z trzech etapów: 1) endocytozy cząsteczki za pośrednictwem receptora po jednej stronie komórki, np. po stronie światła; 2) przemieszczanie się cząsteczki przez przedział wewnątrzkomórkowy typowo w układzie endosomalnym; i 3) egzocytozę cząsteczki do przestrzeni zewnątrzkomórkowej po drugiej stronie komórki, np. po stronie abluminalnej.

Transcytoza może być jednokierunkowa lub dwukierunkowa. Transcytoza jednokierunkowa może zachodzić selektywnie w kierunku od światła do światła lub w kierunku odwrotnym, w kierunku od światła do światła.

Transcytoza jest widoczna w transporcie peptydów i białek mikronaczyniowych mózgu, ponieważ śródbłonek mikronaczyniowy mózgu, który tworzy barierę krew-mózg (BBB) in vivo, wyraża unikalne, podobne do nabłonka, ścisłe połączenia o wysokiej oporności . Ścisłe połączenia śródbłonka mózgu praktycznie eliminują parakomórkowy szlak transportu substancji rozpuszczonej przez ścianę śródbłonka mikronaczyniowego w mózgu. W przeciwieństwie do tego, bariera śródbłonkowa w narządach obwodowych nie wyraża ścisłych połączeń, a ruch substancji rozpuszczonej przez szlak okołokomórkowy jest widoczny w barierze śródbłonkowej w narządach innych niż mózg lub rdzeń kręgowy.

Transcytoza za pośrednictwem receptora lub RMT przez BBB jest potencjalną drogą dostarczania leków do mózgu , zwłaszcza w przypadku leków biologicznych, takich jak rekombinowane białka. Nietransportowalny lek lub białko terapeutyczne jest genetycznie połączone z białkiem transporterowym. Białkiem transporterowym może być endogenny peptyd lub peptydomimetyczne przeciwciało monoklonalne, które podlega RMT przez BBB poprzez transport na receptorach śródbłonka mózgu, takich jak receptor insuliny lub receptor transferyny. Białko transportera działa jak molekularny koń trojański, który przenosi do mózgu białko terapeutyczne, które jest genetycznie połączone ze specyficznym dla receptora białkiem konia trojańskiego.

Konie trojańskie z przeciwciałami monoklonalnymi, których celem jest receptor insuliny BBB lub transferyny, są opracowywane od ponad 10 lat w ArmaGen, Inc., firmie biotechnologicznej z Los Angeles. Firma ArmaGen opracowała genetycznie zmodyfikowane przeciwciała przeciwko zarówno receptorom insuliny, jak i receptorom transferyny i połączyła z tymi przeciwciałami różne białka terapeutyczne, w tym enzymy lizosomalne, przeciwciała terapeutyczne, receptory wabików i neurotrofiny. Same te białka terapeutyczne nie przekraczają BBB, ale po fuzji genetycznej z przeciwciałem konia trojańskiego, białko terapeutyczne przenika przez BBB z szybkością porównywalną z małymi cząsteczkami. W 2015 r. ArmaGen jako pierwszy rozpocznie badania kliniczne na ludziach z białkami fuzyjnymi konia trojańskiego BBB, które dostarczają leki białkowe do mózgu na drodze transcytozy. Choroby człowieka, na które pierwotnie ukierunkowany był ArmaGen, to lizosomalne choroby spichrzeniowe, które niekorzystnie wpływają na mózg. Choroby dziedziczne powodują stan, w którym określony enzym lizosomalny nie jest wytwarzany, co prowadzi do poważnych schorzeń mózgu, w tym upośledzenia umysłowego, problemów behawioralnych, a następnie demencji. Chociaż brakujący enzym może być produkowany przez firmy farmaceutyczne, sam lek enzymatyczny nie leczy mózgu, ponieważ sam enzym nie przekracza BBB. Firma ArmaGen przeprojektowała brakujący enzym lizosomalny jako białko fuzyjne konia trojańskiego i enzymu, które przechodzi przez BBB. Pierwsze próby kliniczne nowej technologii białek fuzyjnych konia trojańskiego będą leczyć mózg w przypadku lizosomalnych zaburzeń spichrzeniowych, w tym jednego z mukopolisacharydozy typu I (MPSIH), zwane także zespołem Hurlera , oraz MPS typu II, zwane także zespołem Huntera .

Naukowcy z Genentech zaproponowali stworzenie biswoistego przeciwciała , które mogłoby wiązać się z błoną BBB, indukować transcytozę za pośrednictwem receptora i uwalniać się po drugiej stronie do mózgu i OUN. Wykorzystali mysie przeciwciało bispecyficzne z dwoma miejscami aktywnymi pełniącymi różne funkcje. receptora antytransferyny o niskim powinowactwie, które indukuje transcytozę. Miejsce wiązania o wysokim powinowactwie spowodowałoby, że przeciwciało nie byłoby w stanie uwolnić się z błony BBB po transcytozie. W ten sposób ilość transportowanego przeciwciała jest oparta na stężeniu przeciwciała po obu stronach bariery. Drugie ramię miało wcześniej opracowane miejsce wiązania anty-BACE1 o wysokim powinowactwie, które hamowałoby funkcję BACE1 i zapobiegałoby tworzeniu się płytki amyloidowej. Genentech był w stanie wykazać na mysich modelach, że nowe bispecyficzne przeciwciało było w stanie osiągnąć poziomy terapeutyczne w mózgu. Metoda Genentech polegająca na ukrywaniu i transportowaniu przeciwciała terapeutycznego poprzez dołączanie go do aktywatora transcytozy za pośrednictwem receptora została nazwana metodą „konia trojańskiego”.

Linki zewnętrzne