Proposal for the production of human β- glucocerebrosidase enzyme in transgenic maize plants

Abstract

A doença de Gaucher é a mais comum das doenças lisossômicas de acumulação. É uma doença rara e hereditária transmitida por herança autossômica recessiva, e é causada por uma deficiência da enzima glicocerebrosidase. A falta desta enzima resulta em acúmulo de glicolipídios no baço, fígado, pulmões e medula óssea. A doença de Gaucher afeta entre 45.000 - 60.000 pessoas em todo o mundo, embora a frequência entre judeus asquenazes sejam de 1 em 850, ou seja, com muito maiores chances de herdar a doença. O tratamento atual para a doença de Gaucher é a terapia de reposição enzimática, pela qual uma forma recombinante da glicocerebrosidase é administrada por via intravenosa a cada duas a três semanas. Esta enzima recombinante é produzida em células de ovário de hamster chinês e vendida sob o nome de Cerezyme pela Genzyme Corporation. A terapia de reposição enzimática é muito cara, custando aos governos de 200.000 a 300.000 dólares por ano. Plantas transgênicas oferecem uma alternativa mais fácil e menos cara para a produção de enzimas humanas quando comparadas ao emprego de células animais recombinantes. Plantas também são incapazes de servir como hospedeiros a patógenos humanos, o que reduziria um dos riscos de contaminação. Pelo presente Projeto, propõe-se e descreve-se o processo da produção recombinante de glicocerebrosidase humana transgenicamente produzida em plantas de milho. O sucesso nesta produção poderá resultar em uma forma muito mais barata, e uma alternativa para a terapia de reposição enzimática para pacientes da doença de Gaucher.

Gaucher’s disease is the most common of the lysosomal storage disorders. It is a rare, hereditary disease passed on by autosomal recessive inheritance, and it is caused by a deficiency of the glucocerebrosidase enzyme. This missing enzyme results in glycolipid accumulation in the spleen, liver, lungs and bone marrow. Gaucher’s disease affects 45,000 to 60, 000 people worldwide, though Ashkenazi Jews have higher chances of inheriting the disease, 1 in 850. The current treatment for Gaucher’s disease is enzyme replacement therapy, by which a recombinant form of glucocerebrosidase is intravenously administered every two to three weeks. This recombinant enzyme is produced in Chinese hamster ovary cells and sold under the name of Cerezyme by Genzyme Corporation. Enzyme replacement therapy is very expensive, costing approximately 200,000 to 300,000 dollars annually. Transgenic plants offer an easier, less expensive alternative for human enzyme production when compared to recombinant animal cells production. Plants are also unable to serve as hosts for human pathogens, which would reduce the risk of contamination. Through the present Project, we propose and describe the process of producing recombinant glucocerebrosidase transgenically in maize plants. Success in the production will result in a much less expensive alternative form of enzyme replacement therapy for Gaucher’s disease patients.