den serendipitøse oppdagelsen av adenosin deaminase (ADA) mangel hos to pasienter med cellulær immunsvikt i 1972 av Dr. Eloise Giblett og kolleger (1) innledet en ny epoke i undersøkelsen av molekylære mekanismer som ligger til grunn for primære immunsviktforstyrrelser. I tillegg førte dette funnet til den endelige utviklingen av nye terapier, ikke bare FOR ADA-mangel, men også for andre immunsviktforstyrrelser og visse leukemier. I begynnelsen av 1970-tallet, flere primære immunsvikt sykdommer, inkludert SCID, X-koblet en gammaglobulinemi, Og Wiskott-Aldrich Syndrom, var godt kjent for pediatriske immunologer og antas å være forårsaket av enkelt gen defekter basert på mønstre av arv. Genfeilene som var ansvarlige for disse ødeleggende lidelsene var imidlertid ukjente. På den tiden var den eneste «kur» for alvorlige immunsviktssykdommer en beinmargstransplantasjon (BMT) fra en histokompatibel donor. I tilfelle av en av de to pasientene beskrevet Av Giblett et al. rutinemessig hla-typing av familiemedlemmer klarte ikke å identifisere egnede givere. Dermed sendte pasientens leger blodprøver Til Dr. Giblett på King Country Central Blood Bank. Det ble håpet at hun kunne kaste lys over forholdet mellom pasientens familiemedlemmer ved å undersøke isozymmønstre for enzymet ADA. Mye til hennes overraskelse indikerte stivelsesgelelektroforese at pasientens røde blodlegemer var helt blottet FOR ada enzymaktivitet! Foreldrene viste påviselig, men redusert ada-aktivitet, noe som tyder på en autosomal recessiv arvemåte. Deretter ble en annen pasient med alvorlig cellulær immundefekt studert og også funnet Å VÆRE ADA-mangelfull. Disse var helt uventede funn, da DET ikke var noen forrang for ADA-mangel hos mennesker eller FOR ADA som spilte en viktig rolle i immunsystemets utvikling eller funksjon.

ADA er en del av purinbjelkeveien som inkluderer enzymet hypoksantin-guaninfosforibosyltransferase (HPRT). Mutasjoner i hprt-genet var kjent for å forårsake nevrologisk lidelse Lesch-Nyhan Syndrom og tilhørende giktartitt (2), men denne banen ble ikke antatt å være viktig for immunsystemet. Giblett og kolleger foreslo at de to pasientene kunne ha sjeldne mutante alleler for ADA-genet. Alternativt ble det spekulert på at de kunne ha en kort kromosomal sletting som omfatter ADA-genet og et nærliggende kritisk immunresponsgen. I begge tilfeller konkluderte de: «SIDEN ada anenzymia og arvelige sykdommer av cellulær immunitet er ekstremt sjeldne, synes deres sameksistens i to ikke-relaterte pasienter svært lite sannsynlig å være tilfeldig.»

Målinger av purinmetabolitter i kroppsvæskene hos ada-mangelfulle pasienter viste forhøyede nivåer av adenosin (3), en av de to substratene FOR ADA. Undersøkere viste raskt at adenosin kunne bremse veksten av lymfoide cellelinjer og mitogenindusert proliferasjon av primære lymfocytter (3). I 1975 rapporterte Giblet og kollegaer en pasient med en isolert t-celle immundefekt som manglet aktivitet av purinnukleosidfosforylase (PNP) (4), et enzym som ligger mellom ADA og HPRT i purinbjelkeveien, og gir overbevisende bevis på den kritiske betydningen av normal purinmetabolisme for et fungerende immunsystem. SELV om DET opprinnelig ble rapportert AT ATP var forhøyet i RBCs AV ada-mangelfulle pasienter (5), viste mer følsomme hplc-separasjonsordninger i laboratoriene Til Drs. Mary Sue Coleman og Amos Cohen at dATP-nivåene også var forhøyede (6,7). Dette funnet bekreftet en tidligere spekulasjon Av Dr. Dennis Carson et al. (8) at deoksyadenosin, det andre substratet TIL ADA, i stedet for adenosin, var den toksiske metabolitten i denne sykdommen. Senere eksperimentering viste at deoksyadenosin omdannes først til fuktig og til slutt til dATP ved høye nivåer av deoksynukleosidkinaser i tymus. En sannsynlig patogen mekanisme er dATP-utløst cytokrom c-frigjøring fra mitokondrier som utløser en apoptotisk kaskade, noe som fører Til svikt I T-celleutvikling (9). Interessant nok førte en forståelse av denne banen til utviklingen av nye og vellykkede kjemoterapeutiske tilnærminger for behandling av hårete celle leukemi (10).

BÅDE ADA og PNP er uttrykt i praktisk talt alle celler i kroppen og hadde blitt ansett som» housekeeping » gener. Dermed var et øyeblikkelig spørsmål hvorfor effekten AV ada-mangel var fokusert på immunsystemet. Dette førte til en systematisk evaluering av ekspresjonen av purinmetaboliserende enzymer i forskjellige humane vev og til oppdagelsen av AT ADA ble funnet på svært høye nivåer i thymus, noe som tyder på at dette organet hadde utviklet en mekanisme for å forhindre oppbygging AV ADA-substrater. Dette er nødvendig fordi den høye frekvensen av celledød i thymus sekundært til seleksjonshendelser gir EN KILDE TIL DNA som nedbrytes til deoksyadenosin. Dette, kombinert med høye nivåer av deoksynukleosidkinaser, forklarer hvorfor tymus AV ada-mangelfulle pasienter akkumulerer så høye nivåer av dATP (8).

i tillegg til normal støttebehandling gitt til PASIENTER MED SCID, BLE ada-mangelfulle pasienter først behandlet med pakkede rbc-transfusjoner som en slags «enzym-erstatningsterapi» (5). Mange pasienter viste signifikant forbedring i immunfunksjonen som et resultat, spesielt de med gjenværende ada-enzymaktivitet. Gjennombruddet i behandlingen av disse pasientene kom med utviklingen av polyetylenglykol (PEG)-modifisert bovin ADA av bioteknologiselskapet Enzon. PEG-ADA (Adagen) var DET FØRSTE FDA-godkjente PEG-modifiserte proteinmedikamentet. Dens bruk som terapi for ada-mangelfulle pasienter ble fremmet Av Dr. Michael Hershfield På Duke (11). Mange pasienter som ikke har egnede benmargsdonorer har vært i stand til å leve rimelig normale liv som følge av behandling med PEG-ADA. I dag finnes det en rekke proteinbaserte legemidler på markedet som modifiseres ved pegylering for å forbedre stabiliteten og redusere immunogeniciteten. Disse inkluderer Neulasta (Amgen) til behandling av leukemi, interferon-β til behandling av kronisk hepatitt c og urikase til behandling av ildfast urinsyregikt (12).ADA-mangel spilte også en fremtredende rolle i utviklingen av genterapi. Det var den perfekte sykdommen for dette fledgling feltet. Det var allerede kjent at PASIENTER med SCID kunne herdes av EN BMT fra en histokompatibel donor. Det var også kjent at pasienter med bare 10-12% av normal ada-enzymaktivitet hadde normalt immunforsvar (13). Dermed var det logisk å forutsi at autolog BMT med genmodifiserte benmargsceller ville være av terapeutisk verdi, selv om normale nivåer av genuttrykk ikke kunne oppnås. Initialforsøkene var imidlertid mislykkede fordi det lille antallet genmodifiserte celler ikke ble opprettholdt etter transplantasjonen (14). Likevel var denne tilnærmingen vellykket hos pasienter med X-bundet SCID fordi de genmodifiserte cellene hadde en selektiv fordel og til slutt overgrew de gjenværende umodifiserte cellene (15). Denne realiseringen førte til hypotesen om at genterapi for ADA-mangel var mislykket fordi pasientene ble opprettholdt PÅ PEG-ADA som en slags standardbehandling. Denne behandlingen fjernet den selektive fordelen SOM ADA-genkorrigerte celler ville nyte i en ellers ADA-mangelfull vert. Faktisk, da behandlingsprotokollene ble modifisert for å fjerne PEG-ADA, var genterapi for denne lidelsen vellykket, selv om det vanligvis tok et år eller mer for antall genkorrigerte T-celler å nå maksimale nivåer (16).som med mange menneskelige sykdommer utviklet immunologer musemodeller for å få et eksperimentelt system der konsekvensene AV ada-mangel kunne studeres og nye behandlingsstrategier evalueres. Mye til overraskelse for etterforskerne som gjorde ada-mangelfulle mus, døde disse musene i umiddelbar perinatal periode-ikke av immundefekt, men av leversvikt (17,18). På dødstidspunktet var effekten AV ada-mangel på thymusutvikling relativt beskjeden. For å komme seg rundt dette problemet ble det utviklet en stamme av mus som var GLOBALT ADA-mangelfull, bortsett fra den som ble kontrollert med en placenta – spesifikk promotor (19). Dermed hadde DE ADA under fosterutvikling og ble ADA-mangelfull bare etter fødselen. Overraskende nok hadde de normal leverfunksjon, noe som viste AT ADA var nødvendig i leveren under fosterutvikling, men ikke etterpå. Like overraskende døde disse musene ved omtrent 3 ukers alder av respiratorisk svikt (20). Imidlertid kunne DE opprettholdes på PEG-ADA på ubestemt tid. Når det var suboptimalt, utviklet de immunsvikt som opprinnelig forventet (21). Disse musene har vist seg å være nyttige for å undersøke mekanismene TIL ADA-mangelfull SCID (9). I tillegg, på grunn av akkumulering av adenosin, har disse dyrene fungert som en biologisk skjerm for lidelser forbundet med avvikende adenosinreseptorsignalering (22). I løpet av de siste tjue årene har det blitt stadig tydeligere at adenosin regulerer mange viktige aspekter ved fysiologi gjennom binding til fire distinkte, syv-transmembrane-spenner G-proteinkoblede adenosinreseptorer (23). Selv om adenosin vanligvis er immunosuppressiv og antiinflammatorisk, bidro arbeid I ada-mangelfulle mus til å avdekke nye roller for adenosin for å fremme utviklingen av kroniske sykdommer, inkludert astma, kronisk obstruktiv lungesykdom og lungefibrose (22). I tillegg bidro disse musene til å definere en ny rolle for adenosin-signalering i visse manifestasjoner av seglcellesykdom (24).som konklusjon var oppdagelsen AV ada-mangel som årsak TIL SCID banebrytende av flere grunner. For det første var det den første immunsviktssykdommen som molekyldefekten ble identifisert for, noe som gjorde det mulig å foreta en molekylær diagnose både pre – og postnatalt. For det andre understreket det betydningen av normal purinmetabolisme for utviklingen av immunsystemet. Forståelse av mekanismene FOR ADA-mangelfull SCID førte til utvikling AV ADA-hemmere og deoksyadenosinanaloger for behandling av hårcelleleukemi (10). PEG-ADA ble det første PEG-modifiserte proteinet som ble brukt som terapeutisk og åpnet døren for utvikling av ytterligere PEG-modifiserte proteiner som er i bred klinisk bruk i dag. ADA-mangel var den første arvelige sykdommen som ble behandlet ved genterapi. ENDELIG ble ada-mangelfulle mus et uvurderlig verktøy for studiet av adenosinreseptorsignalering i kroniske lungesykdommer og seglcelle sykdom. Dermed illustrerer historien om undersøkelser AV ada-mangel initiert av det oppsiktsvekkende fraværet AV ADA-band på eloise Gibletts stivelsesgel, den potensielle effekten av serendipitøse funn i vitenskap og medisin og de uventede fordelene som kan oppstå fra studien av pasienter med sjeldne sykdommer.