N-acetilmanosamina

La N-acetilmanosamina es un monosacárido de hexosamina. Es un compuesto natural neutro y estable. La N-acetilmanosamina también se conoce como monohidrato de N-acetil-D-manosamina (que tiene el número de registro CAS: 676347-48-1), N-acetil-D-manosamina, que puede abreviarse como ManNAc o, con menos frecuencia, NAM). ManNAc es el primer precursor biológico comprometido del ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac, ácido siálico) (Figura 1). Los ácidos siálicos son los monosacáridos terminales con carga negativa de las cadenas de carbohidratos que están unidas a las glicoproteínas y los glicolípidos (glucanos).

ManNAc es el primer precursor biológico comprometido de Neu5Ac.

La iniciación de la biosíntesis del ácido siálico ocurre en el citoplasma. El sustrato principal para esta vía es UDP-GlcNAc, que se deriva de la glucosa. En el paso limitante de la velocidad de la vía, la UDP-GlcNAc es convertida en ManNAc por la UDP-GlcNAc 2-epimerasa, codificada por el dominio de la epimerasa de GNE. La ManNAc es fosforilada por la ManNAc quinasa codificada por el dominio de la quinasa de GNE. El ácido siálico se “activa” por la CMP-ácido siálico sintetasa en el núcleo. El CMP-ácido siálico actúa como un donante de ácido siálico para sialilar los glicanos en las glucoproteínas y glucolípidos nacientes en el aparato de Golgi; también actúa como un inhibidor de retroalimentación citoplasmática de la enzima UDP-GlcNAc 2-epimerasa al unirse a su sitio alostérico. La enzima UDP-GlcNAc 2-epimerasa quinasa es el paso limitante de la velocidad en la biosíntesis del ácido siálico. Si la enzima no funciona de manera eficiente, el organismo no puede funcionar correctamente.

Existen varias formas de sintetizar ManNAc y a continuación se presentan tres ejemplos.

1. Tratamiento aldolás de ácido siálico para producir ácido manánico y píruvico.
2. Por epimerización catalizada base de glucosamina N-acetil.
3. Por rhodium (II)-catalyzed oxidative cyclization of glucal 3-carbamates.

En la actualidad, New Zealand Pharmaceuticals Ltd. fabrica ManNAc en grandes cantidades mediante un proceso comercial a partir de N-acetilglucosamina.

Normalmente, existe un cierto nivel de sialilación de glicanos dentro de una glicoproteína, pero con la observación de que la sialilación incompleta puede conducir a una actividad terapéutica reducida, resulta relevante evaluar las líneas celulares y los medios de cultivo para “humanizar” la glicoproteína con el fin de mejorar el rendimiento y la producción y reducir los costos de fabricación. Keppler et al. demostraron que la enzima GNE era limitante de la velocidad en las líneas celulares hematopoyéticas humanas y afectaba la eficiencia en la sialilación de la superficie celular. La actividad de la enzima GNE ahora se reconoce como una de las características definitorias en la producción eficiente de fármacos terapéuticos de glicoproteína recombinante sialilada. La sialilación mejorada después de la adición de ManNAc y otros ingredientes de apoyo al medio de cultivo no solo aumenta el rendimiento de fabricación, sino que también mejora la eficacia terapéutica al aumentar la solubilidad, aumentar la vida media y reducir la inmunogenicidad al reducir la formación de anticuerpos contra la glicoproteína terapéutica.

Cuando la quinasa epimerasa GNE no funciona correctamente en el cuerpo humano, lo que reduce la cantidad de ManNAc disponible, es razonable suponer que el tratamiento con ManNAc podría ayudar a mejorar la salud. Actualmente se está evaluando el potencial terapéutico de ManNAc en varias enfermedades en las que la terapia podría beneficiarse de su capacidad para mejorar la biosíntesis de ácido siálico.

La enfermedad miopatía por GNE [conocida anteriormente como miopatía hereditaria por cuerpos de inclusión (HIBM) y miopatía distal con vacuolas en borde (DMRV)] se manifiesta como debilidad muscular progresiva. La miopatía por GNE es un trastorno genético poco frecuente causado por proteínas musculares hiposializadas y glucoesfingolípidos debido a que no hay suficiente ManNAc metabólico para formar el azúcar terminal Neu5Ac. No existe ninguna terapia disponible para tratar la miopatía por GNE.

Existe una creciente evidencia de que la actividad reducida de la enzima GNE en la vía de sialilación en el tejido renal podría contribuir a varias enfermedades renales glomerulares, debido a la falta del azúcar terminal Neu5Ac en varias glicoproteínas renales.

Tres enfermedades renales que afectan tanto a niños como a adultos son la enfermedad de cambios mínimos (ECM), la glomeruloesclerosis focal y segmentaria (GEFS) y la nefropatía membranosa (NM). Estas enfermedades se caracterizan por proteinuria (proteína en la orina) y, en el caso de la GEFS, una tendencia a la cicatrización progresiva de los glomérulos (las unidades de filtrado de los riñones) que conduce a la enfermedad renal terminal. Existen varias terapias disponibles para estas enfermedades, pero estas terapias no proporcionan una reducción duradera de la proteinuria para muchos sujetos y pueden producir efectos secundarios graves.

Actualmente, existen evidencias preclínicas sustanciales que se correlacionan con muestras de biopsias de riñón humano de que algunos pacientes con MCD, FSGS o MN tienen insuficiencia de ácido siálico en sus proteínas glomerulares. La terapia con ManNAc puede aumentar la producción de ácido siálico y, posteriormente, aumentar la sialilación de las proteínas glomerulares.