Application of Recombinant Human Pro-Cathepsin B as a Therapeutic Approach in Neuronal Ceroid Lipofuscinosis

Die Neuronalen Ceroid Lipofuszinosen (NCL) sind eine Gruppe angeborener lysosomaler Speichererkrankungen, die zusammen die häufigste Ursache für Neurodegeneration im Kindesalter darstellen. Die von Mutationen betroffenen Gene kodieren für Proteine unterschiedlichster Funktion (CLN1-14). Ihre Gemeinsamkeit liegt in der Beeinträchtigung des Prozesses der Autophagie mit einer intrazellulären Akkumulation von Speichermaterial. Die typischen Symptome umfassen Blindheit, epileptische Anfälle und allgemein kognitivem, sowie motorischem Abbau bis zum Tod.

Ein wichtiges Enzym für den lysosomalen Proteinabbau ist Cathepsin B, eine ubiquitär exprimierte Cystein-Protease mit breitem Substratspektrum. Ihr Mitwirken in unterschiedlichen neurodegenerativen Erkrankungen ist vielfach beschrieben.

Meine Arbeit zielte darauf ab, herauszufinden, ob die Gabe von rekombinantem humanen Pro-Cathepsin B nach Endozytose und Prozessierung zu lysosomalen, aktiven Formen den autophagischen Fluss normalisieren und zu einer Reduktion des pathologischen Speichermaterials in CLN10, der kongenitalen Form von NCL, führen kann.

Um diese Hypothese zu testen, wurde rekombinantes humanes Pro-Cathepsin B in humanen embryonalen Nierenzellen (HEK293-EBNA1) produziert und ein Aufreinigungsprotokoll durch Affinitäts- und Größenausschluss-Chromatographie etabliert. Nach in cellula Analysen der Enzymaufnahme und -aktivierung mittels Western Blot, Immunfluoreszenzmikroskopie und Akitivitätsassays wurde die Aufnahme des rekombinanten Enzyms in vivo in Wildtyp-Mäusen, sowie zuletzt das therapeutische Potenzial in Ctsd-/- Mäusen als präklinischem CLN10-Modell untersucht.

Zusammenfassend ließen sich hier Hinweise auf eine Normalisierung des autophagischen Flusses, allerdings keine Reduktion des pathologischen Speichermaterials nachweisen.

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