苯丙酮尿症为常染色体隐性遗传疾病也是一种常见的氨基酸遗传代谢障碍疾病。目我国苯丙酮尿症发病率约为患儿数量超万人。据报道此病在儿童岁没有症状但岁后会出现个子矮小、智力低下的症状。
苯丙酮尿症是新生儿体内因为苯丙氨酸p羟化酶基因突变缺失不能消除体内血液中有毒害作用的p分子使得积聚的p不能够像正常婴儿那样转化为酪氨酸从而导致患儿高p血症于是p及其酮酸蓄积并从尿中大量排出。
患儿通常出生时正常但在~龄时开始出现症状早期可能出现神经行为异常如兴奋、多动或嗜睡继而可表现为明显的智能发育滞后严重者出现肌张力低下惊厥等。此外还可能伴有色素减少、皮肤干燥、尿液呈现特殊的鼠尿臭味。
其原因就是血液中高水平的p导致脑部损害；如果不及早筛查苯丙酮尿症对筛查出的患儿及时治疗将会给家庭和社会带来一系列问题不利于我国人口构成的优生优育。
苯丙酮尿症传统的治疗方法是采用膳食疗法即患儿摄入含有很低量或者无l-p存在的特制米和奶粉一般一个患儿每的膳食费用这无疑给家庭带来了沉重的经济负担。当一个较饮食疗法更积极有效的替代疗法pal酶法生物治疗法成为中外医药学工作者关注的课题。
苯丙氨酸解氨酶pal广泛存在于植物和某些微生物以及少数简单原核微生物有机体内pal可生物催化p非氧化脱氨生成肉桂酸和氨。由于迄今未在真细菌和哺乳动物体内发现pal的存在这就提示可以借助某些微生物的高活力高产率pal酶制剂促成生物催化p脱除氨基生成无毒性肉桂酸和氨建立起pal酶法生物治疗苯丙酮尿症的新疗法。
过去多来国内外生命科学家开展了对微生物特别是红酵母pal广泛的基础及应用研究其中就包括在研究开发pal生物催化沿技术治疗苯丙酮尿症上的不懈探索进取目到了临门一脚的关键时刻。
期科研人员开展了关于pal控制苯丙酮尿症患儿体内l-p水平的研究包括剂型给药途径、临床酶法检验、安全性评价等一系列研究；药理动物模型试验也证明该pal生物催化降低l-p水平的有效性。
春美国和加拿大一个合作研究团队在美国顶级科学期刊《国家科学院院刊》pnas上发表论文称加拿大已研制出一个经由插入pal酶基因到细菌中可以大量产生pal的方法包括该菌的大规模培养、分离细胞物以及大规模地分离纯化制pal酶制剂的工艺过程。
同期北京协和医院刘敬忠等人也用植物材料欧芹为pal基因供体用大肠杆菌表达系统构建成功pal基因工程菌。还有科学家利用乳酸乳球菌为基因工程菌用欧芹paldna通过电穿孔法转化乳酸乳球菌表达出了pal活性但活力不高。这也表明国内已经开始启动对palpku酶法治疗项目研究。
笔者实验室团队从起在国家自然科学基金项目资助下着手微生物pal酶及生物技术研究。笔者团队从滇西芒果园采集的土壤样品中借助富集培养理化诱变拮抗平板选择等育种技术选育出高pal活性的红酵母属菌种cibasa。分离选育的该红酵母菌种具有独特的pal特性部分酶学性质研究表明该 pal酶活力在无任何防腐剂和保护剂存在下摄氏度保存一周剩余酶活；两周零下摄氏度两周；该pal酶在摄氏度保温小时后酶活性几乎完全丧失但是该pal酶在摄氏度以下尤其是最适反应温度以及更低温度下都有较高的稳定性。
株系能够借助其pal逆向催化合成l-p的能力在国内首次成功用于百吨级工业规模生产l-p产品结束了我国长期不能生产p的历史填补国内空白。自然这就联想到利用该红酵母具有的高pal活性、高稳定性特征。借助该红酵母菌种cibas a用于开发palpku 项目是合乎逻辑的发展自主创新条件成熟。
应用重组红冬孢酵母的pal经由peg聚乙烯醇化学修饰获得的pal衍生制剂经动物模型口服各种pal剂型结果表明大部分高低剂量实验组均能够有效降低血液p水平。这就表明利用来自红冬孢酵母和绿藻的pal化学衍生制剂经由口服非哺乳类酶蛋白治疗pku有效。
由此可见应用pal作为候选生化药酶制剂治疗pku是因为pal酶法对p解氨过程不需要辅因子；虽然对pal蛋白酶解和免疫原性是该酶法替代治疗的障碍但是这么些经过学术界的努力已经一一得以解决。目美国一家已经在加利福尼亚州选定社区签约开展临床试验。
最后笔者呼吁奋斗在我国生命科学及生命工程沿阵地的轻一代科技工作者面对我国万之众的pku患儿努力拼搏创新出我国特色的pal酶法生物治疗pku解除压在千万个家庭身上沉重得不可言状的负担正所谓生物催化显神威力克顽疾好景。