苯丙氨酸解氨酶（PAL）治疗苯丙酮尿症（PKU）的研制现状

            杨顺楷     成都   610041

说明：遗传性代谢疾病已经查明有230多种，其中一种称为苯丙酮尿症（PKU）的患儿群体（目前我国有11万，欧美发达国家5万）处境尴尬，近来在社会上日益引起了公衆与论的暜遍关注。伴随着面对国内万分之一新生儿PKU发病率，国家卫生部起动了PKU救助项目，甚至连美赞臣这样的老牌营养品跨国公司都积极参与该项目，宣布在未来五年内投入人民币2000万元用于用于该PKU救助计划，让PKU患儿能够得到早期诊断治疗，把对脑部发育的智力损伤减小到最低，使他们能与正常孩子一样享受正常生活。

  目前采用的无苯丙氨酸配方粉的饮食疗法是消极低效的。国内暜通家庭年軽夫妇难以承受每月2000多元特种食疗费，直到16-17年之久。这种现状已经造成对若干PKU患儿家庭的“杯具”，如“得知自己的孩子是PKU患儿，崩溃到要跳河”，“丢弃自己孩子的家长”，“丈夫出走”等等。总之，这是一个不可忽视须得给与关爱的社会现实问题。作为科技工作者，有责任向社会公衆介绍PKU的医药学科学知识，如何正确面对PKU群体，让他们在社会的关爱下顺利成长。

现将笔者数年前撰写的有关经由苯丙氨酸解氨酶（PAL）药用酶治疗PKU的研究进展资料摘录如下，有助于高效治疗PKU先进生化药物的问世。过去20年仅在国家面上基金零星资助了一些PAL研究项目，进展不大。

自从上世纪1934年，欧洲挪威医生Folling首次发现该人常染色体隐性遗传代谢疾患以来，一直采用低苯丙氨酸（Phe）膳食疗法治疗PKU，但效果不佳，一直都在寻求一种合适的替代疗法，取代目前一直沿用的低效的饮食疗法。随着生命科学的发展，已经给这种治疗PKU的药用酶制剂的研发提供了机遇和可能。

PKU患儿体内不能代谢Phe，导致高Phe血症。我国发病率约为万分之一，农村高于城市。据报道，此病在儿童3岁前没有症状，但3岁后会出现患儿发育个子矮小、智力低下的症状。其原因就是血液中高水平的Phe导致脑部损害；如果不及早筛查PKU，对筛查出的PKU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。我国的《母婴保健法》有关规定，也很重视对PKU的诊治。仅以我国山东的报道为例，总发病率平均为1∶6750，农村发病率1∶5121，城区1∶10912。据成都市新生儿疾病筛查中心对27万名进行筛查，查出PKU患者12例。欧美国家现有PKU患儿50,000名。传统的治疗方法是采用膳食疗法，即患儿摄入饮食中，含有很低量或者无L-Phe存在，他们吃的特制米和奶粉非常昂贵，一般一个患儿每月的膳食费用为2000多元，这无疑给家庭带来了沉重的经济负担。因此，PKU的临床治疗——饮食疗法一直是一个消极、低效、难于实际运作的方案。因此，寻求一个较食疗治PKU更积极有效的替代疗法成为了中外医药学工作者关注的课题。

有鉴于此，早在80年代初，欧美的科技工作者就开始了尝试采用苯丙氨酸解氨酶（PAL）控制PKU患儿体内的L-Phe水平的研究，包括剂型给药途径，以及临床酶法检验，安全性评价等一系列研究；药理动物模型试验也证明该PAL方法降低L-Phe水平的有效性。这无疑给PKU这一世界医学难题带来了新的更有效的替代疗法治疗PKU的希望。

1995年前后，在前10多年研究工作的基础上，提出了“氨基酸肠道再循环的新理论”，以及使用口服人工酶池，消耗去不需要的氨基酸的研究工作，从产PAL酶菌种的分子技术改良，即工程酶PAL的产生到多种PAL/PKU的治疗方略的提出。但直到1999年春，美加一个研究团对在全美国家科学院会议录（PNAS）的报道称：加拿大已经研制出一个经由插入酶基因到细菌中，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的工艺过程，但PAL的制造成本没有提及。

一个新近的PAL/PKU小鼠模型试验中，口服纯酶制剂，在1～2小时期间，血液Phe水平降低到50～54％。按临床要求，该PAL酶要降低氨基酸水平到70～80％，才有临床治疗PKU的价值。显然，PAL/PKU的研制历程已经有了相当可观的进展。同期，国内北京协和医院的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；向华等用乳酸乳球菌为基因工程菌，用欧芹PALcDNA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。这些都说明国内也早有人重视对PAL/PKU的研究。

2005年夏，德国慕尼黑一个从事植物转基因研究的成果，同美国肯塔基大学烟草研发中心合作开发进行田间种植试验，作物是含有PAL基因经由遗传工程方法转移到烟草叶绿体中进行超量表达。种植试验收获的作物有两个用途：

其一，分离纯化的PAL用于治疗遗传疾病PKU；其二，作为工业生物催化剂用于工业生物合成L-Phe及其结构类似物。此外，该种植试验还可以因为PAL的强力表达，积累经由苯丙素代谢途径所产生的具有商业价值的生理活性代谢物。

2005年6月，在《分子治疗》（英刊）杂志上，一篇简报报道了重组红冬孢酵母的PAL，经由PEG化学修饰，获得的PAL衍生制剂，经体外和动物的体内试验表明大部分制剂均呈现良好结果，特别是20KDa的PEG-PAL组合保持了对Phe的催化活性，消除了体内的免疫原性问题，提示这是一种新型的PKU治疗剂，很有开发前景。