Ricerca e Sviluppo di un integratore alimentare a base di prolil-oligopeptidasi per pazienti affetti da celiachia

Approximately 1% of the world's population suffers from coeliac disease, a condition characterised by an abnormal immune reaction in genetically predisposed individuals following exposure of the duodenum and proximal small intestine to certain proline-rich gluten peptides. These peptides are barely digestible and it is their presence that triggers the immune reaction. Coeliac disease is a chronic disease that causes damage to the deeper layers of the small intestine, making it more difficult to absorb essential nutrients for health. The most common symptoms are diarrhoea, abdominal bloating, tiredness and weight loss. However, in more severe cases, anaemia, dermatitis herpetiformis, articular pain and other health problems associated with malabsorption may occur. Treatment requires adherence to a strict gluten-free diet, which involves the exclusion of foods containing wheat, barley, rye and oats. Scientific studies have shown that even if a gluten-free diet is followed, unintentional gluten intake can reach levels of 200 to 3,000 mg per day depending on the strictness of the diet. To overcome this problem, a food supplement to be taken before meals can be used. In this way, consumers will no longer have to worry about eating foods containing residual gluten 'hidden' in many foods. This thesis project aims to produce a food supplement based on Tolerase® G, a raw material of biotechnological origin containing prolyl-oligopeptidase and maltodextrin. Endopeptidase or prolyl-oligopeptidase is obtained by controlled immersion fermentation of a selected and purified culture of Aspergillus niger, a fungus used for many years in the food and pharmaceutical industries to produce enzymes and chemicals. Tolerase® G is an enzyme specifically designed to specifically degrade the immunogenic parts of gluten proteins. The other enzymes used in food supplements currently on the market that promise to degrade gluten are much less effective. In fact, it has been shown that gluten-sensitive T-cells still react to gluten degraded by currently available supplements, but not to gluten degraded by the enzyme Tolerase® G. This enzyme is capable of degrading gluten, both in an in vitro system mimicking the human gastrointestinal tract, and in vivo directly in the human gastrointestinal tract. The production process of the supplement, which took place at Farmalabor S.r.l., started from the formulation stages with the choice of raw materials and their dosages, through to the mixing and encapsulation stages. Once the mixture was obtained, the enzymatic activity of the finished product was evaluated at the Department of Life Sciences and Systems Biology of the University of Turin. The analysis was positive, confirming the active presence of the enzyme within the established range.

Circa l'1% della popolazione occidentale soffre di celiachia, una condizione caratterizzata da una reazione immunitaria anomala, in soggetti geneticamente predisposti, in seguito all'esposizione del duodeno e dell'intestino tenue prossimale a determinati peptidi del glutine ricchi di prolina. Questi peptidi sono scarsamente digeribili ed è la loro presenza a scatenare la reazione immunitaria. La celiachia è una malattia cronica che causa danni agli strati più profondi dell'intestino tenue, rendendo più difficile l'assorbimento di nutrienti essenziali per la salute. I sintomi più comuni sono diarrea, gonfiore addominale, stanchezza e perdita di peso. Tuttavia, nei casi più gravi possono verificarsi anemia, dermatite erpetiforme, dolori articolari e altri problemi di salute associati al malassorbimento. La cura prevede che venga rispettata una rigorosa dieta priva di glutine, e ciò comporta l'esclusione di alimenti che contengono grano, orzo, segale e avena. Gli studi scientifici hanno dimostrato che, anche se si segue una dieta priva di glutine, l'assunzione involontaria di glutine può raggiungere livelli da 200 a 3.000 mg al giorno a seconda della rigorosità della dieta. Per far fronte a questo problema, si può ricorrere all'utilizzo di un integratore alimentare da assumere prima dei pasti. In questo modo, i consumatori non avranno più preoccupazioni nell'assumere cibi contenenti glutine residuo "nascosto" in molti alimenti. Questo progetto di tesi è volto alla produzione di un integratore alimentare a base di Tolerase® G, una materia prima di origine biotecnologica che contiene prolil-oligopeptidasi e maltodestrina. L'endopeptidasi o prolil-oligopeptidasi è ottenuta tramite fermentazione controllata in immersione di una coltura selezionata e purificata di Aspergillus niger, un fungo utilizzato per molti anni nell'industria alimentare e farmaceutica per produrre enzimi e sostanze chimiche. Tolerase® G è un enzima progettato appositamente per degradare in modo mirato le parti immunogene delle proteine del glutine. Gli altri enzimi utilizzati negli integratori alimentari attualmente sul mercato che promettono di degradare il glutine, sono molto meno efficaci. Infatti, è stato dimostrato che le cellule T sensibili al glutine reagiscono ancora al glutine degradato dagli integratori attualmente disponibili, ma non al glutine degradato con l'enzima Tolerase® G. Questo enzima è in grado di degradare il glutine, sia in un sistema in vitro che riproduce il tratto gastrointestinale umano, sia in vivo direttamente nel tratto gastrointestinale umano. Il processo produttivo dell’integratore, avvenuto presso l’azienda Farmalabor S.r.l., è partito dalle fasi di formulazione con la scelta delle materie prime e dei dosaggi delle stesse, fino alle fasi di miscelazione e incapsulamento. Una volta ottenuta la miscela, presso il Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi dell’Università degli Studi di Torino è stata valutata l’attività enzimatica del prodotto finito. L’analisi ha portato esito positivo confermando la presenza attiva dell’enzima nei range stabiliti.