CN104587468A - 红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，所述红曲色素组份为红曲霉菌的发酵产物或发酵产物的提取纯化产物，包括红曲素、红曲黄素、红斑素、红曲红素、红斑胺、红曲红胺、莫娜斯佛瑞尔A和莫娜斯佛瑞尔B；所述红曲色素组份的衍生物是由红曲色素组份经生物转化或化学修饰合成。该类化合物可用于制备肿瘤光疗中的光敏剂，且其对人体正常细胞毒副作用很小，具有较好的发展前景。

Description

红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用

技术领域

本发明属于生物技术和药物开发技术领域，具体涉及一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用。

背景技术

癌症又称为恶性肿瘤，是机体在各种致癌因素作用下，局部组织细胞在基因水平上失去了对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的恶性增生物，是仅次于心血管病的人类第二大的致死性疾病，严重威胁着人们的健康与生命，是长期困扰医学界的疑难病症。随着现代生活节奏的不断加快，环境污染的日益严重，饮食安全、电离辐射等问题进一步增加了人类的患癌几率。可见，对癌症的预防和治疗刻不容缓。

现代医学治疗癌症的主要手段包括：手术治疗、放射治疗和化学药物治疗。手术治疗常需切除人体组织，造成机体功能缺损，甚至影响身体美观，给患者带来了极大困扰；放射治疗的术后复发、转移发生率高，严重影响患者的生命安全和生活质量，且治疗需要特殊设备，治疗费用较高，给患者及家庭带来了巨大经济负担；化学药物治疗的副作用大，对患者在身体上和心理上都会造成一定影响。

肿瘤光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT）是上个世纪七十年代末开始形成的一项肿瘤治疗新技术。PDT更能针对性地作用于肿瘤组织，对造血系统和免疫系统影响小，与手术、放疗、化疗等手段相结合，可以极大提高肿瘤的治愈率，且可用于年老体弱等不适合传统放疗化疗的特殊人群。PDT的作用过程是先将光敏剂注入患者体中，利用与光敏剂吸收光谱相匹配的光源照射癌组织（对体腔内肿瘤可借助光纤等介入技术导入光源），使富集在癌组织中的光敏剂在光激发下发生一系列光物理、光化学反应，并在氧的参与下，产生化学性质非常活泼的活性氧（主要是单线态氧¹O₂）和（或）自由基，其可氧化多种生物大分子，进而杀死癌细胞和癌组织。从其作用过程可见，PDT需要光敏剂、氧和光源三要素的参与，其中，光敏剂起到决定性的作用。已获准在临床上使用的光敏剂主要是以Profimer Sodium为代表的血卟啉衍生物，但它们存在有效成分复杂、皮肤光毒副作用大和作用光谱不理想等严重缺陷。因此，寻找新型、低毒性、高光敏化能力的抗癌光敏剂的研究工作受到极大关注。

红曲霉是一种多功能的微生物，其发现和应用有2000多年的历史，并已被广泛用于食品和药品中。专利号为ZL201010145501.0的中国发明专利介绍了红曲色素组份及其衍生物在抗癌中的应用。红曲色素组份具有较好的抗癌活性作用，与紫杉醇相比，红曲色素组份毒性更小，且来源不受限制，价格便宜。有望开发成为一种新来源的纯天然抗癌药物。另一方面，本发明发现，此类化合物在光照下发生降解，产生大量活性氧自由基有可能用于杀死癌细胞和癌组织，可望成为一种新型的抗癌光敏剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，红曲色素组份及其衍生物对人体正常细胞毒副作用很小，可用于制备肿瘤光疗治疗中的光敏剂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，是将所述红曲色素组份及其衍生物用于制备抗癌光敏剂；

所述红曲色素组份为红曲霉菌的发酵产物或发酵产物的提取纯化产物；所述红曲色素组份的衍生物由红曲色素组份经生物转化或化学修饰合成。

所述红曲色素组份包括如下结构式：

。

所述红曲色素组份的衍生物主要是红曲色素组份的2-3位、4位或6位经生物转化或化学修饰合成的；

2-3位的生物转化或化学修饰是由内脂结构转为开环结构，其反应式如下：

，

其中，M为铵离子、钾离子、钠离子、镁离子、锌离子或铁离子中的任意一种。

4位的生物转化或化学修饰是由羰基转化为羟基，其反应式如下：

。

6位的生物转化或化学修饰是由氧杂环转变为氮杂环化合物，其反应式如下：

；

所述氮杂环化合物中的氮来源于氨基酸的氨基；所述氨基酸为碱性氨基酸、中性氨基酸或酸性氨基酸中的任意一种。

本发明的显著优点在于：本发明提供了一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其对人体正常细胞毒副作用很小，具有较好的发展前景，并拓展了红曲色素组份及其衍生物的利用领域。经实验证明，本发明红曲色素组份及其衍生物经光照射后，对肿瘤Hela细胞的生长具有显著的抑制作用。

具体实施方式

一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，所述红曲色素组份为红曲霉菌的发酵产物或发酵产物的提取纯化产物，其提取方式可以采用水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙脂、乙酸丁脂等一种或多种混合溶液进行萃取，其纯化方式可以采用硅胶柱、C18柱、大孔吸附树脂、高速逆流萃取色谱等一种或多种方法联合纯化。所述红曲色素组份包括如下结构式：

，

其中，红曲素、红曲黄素、红斑素、红曲红素、红斑胺和红曲红胺见文献（Blanc, Loret et al. 1994），莫娜斯佛瑞尔A和B见文献（Huang, Xu et al. 2008）。

所述红曲色素组份的衍生物是由红曲色素组份的2-3位、4位或6位经生物转化或化学修饰合成的；

2-3位的生物转化或化学修饰是由内脂结构转为开环结构，其具体反应如下：

，

M是医学上可以接受的铵离子、钾离子、钠离子、镁离子、锌离子或铁离子中的任意一种，优选钾离子、钠离子或铵离子；

4位的生物转化或化学修饰是由羰基转化为羟基，其具体反应如下：

；

6位的生物转化或化学修饰是由氧杂环转变为氮杂环化合物，其具体反应如下：

，

所述氮杂环化合物中的氮来源于氨基酸的氨基；所述氨基酸为碱性氨基酸、中性氨基酸或酸性氨基酸中的任意一种。

红曲色素组份及其衍生物的存在形式是晶体，晶型为晶体或无定型，或者为离子状态，或者以盐存在于液相、固相以及固液混合物中。

通过下面给出的本发明的几个具体实施例，进一步描述本发明，但是它们不是对本发明的限定：

实施例1

红曲色素粗提物的制备：

将大米蒸至熟透，冷却后接种红曲霉并置于30℃条件下固态发酵8天，发酵产品色价5100 U/g（E505nm），含红色素（红斑胺和红曲红胺）10.1 g/kg，橙色素（红斑素和红曲红素）48.3 g/kg，黄色素（红曲素和红曲黄素）41.9 g/kg。

发酵产品采用质量分数为70%的乙醇溶液按固液比1：10于60℃水浴中萃取后，真空浓缩至原体积1/2，即析出红曲色素组份粗提物，得率10.1%，色素组份占粗提物总重的78.9%。

取2块96孔板分别设为无光照组和光照组，将对数生长期的Hela细胞分别培养于2个96孔板中，待细胞完全贴壁生长后，分别加入等量红曲色素组份粗提物样品。光照组在培养箱中孵育4 h后，置于500 W卤钨灯下照射30 min，然后放进培养箱继续培养24 h。MTT实验结果显示：无光照组细胞的IC₅₀值为：153.61±2.65μmol/L；光照组细胞的IC₅₀值为92.71±1.43μmol/L，可见，在光照处理条件下，红曲色素组份粗提物对Hela细胞的生长具有抑制作用。

实施例2

红曲色素组份的纯化：

红曲色素组份的纯化：将实施例1所制备的红曲色素组份粗提物采用HPLC（C18柱）分离纯化，以80%甲醇溶液为洗脱剂，分别收集红曲素、红曲红素和红斑胺组份洗脱样品，真空浓缩至原体积1/2即析出晶体，采用HPLC-MS对所得红曲素、红曲红素和红斑胺组份晶体进行测定，其分子量分别为358、382和353，纯度分别为99.3%、98.6%和98.9%。

取3块96孔板分别设为红曲素光照组、红曲红素光照组、红斑胺光照组，将对数生长期的Hela细胞分别培养于3个96孔板中，待细胞完全贴壁生长后，分别加入等当量的红曲素、红曲红素和红斑胺样品，在培养箱中孵育4 h后，置于500 W卤钨灯下照射30 min，然后放进培养箱继续培养24 h。MTT实验结果显示：红曲素、红曲红素和红斑胺作用细胞24 h后，IC₅₀值分别为43.17±1.29μmol/L、24.02±2.17μmol/L、54.02±2.32μmol/L，可见红曲素、红曲红素和红斑胺对Hela细胞生长的抑制作用显著提高。

实施例3

红曲红素衍生物N-戊二酰基红曲红胺的制备：取实施例2制备的红曲红素1 g溶解于100 mL 质量分数为70 %的乙醇溶液中，于60 ℃水浴条件下加入10 mL谷氨酸单钠（1mol/L），反应1小时后采用硅胶柱纯化，无水甲醇洗脱，收集N-戊二酰基红曲红胺组分洗脱样品，真空浓缩至原体积1/2即析出晶体，采用HPLC-MS对N-戊二酰基红曲红胺晶体进行测定，其分子量511，纯度为99.1%。

红斑胺衍生物4-羟基红斑胺的制备：取实施例2制备的红斑胺1 g溶解于100 mL质量分数为70 %的乙醇溶液中，于30 ℃水浴条件下加入5 mL 硼氢化钠（1mol/L），反应1小时后采用硅胶柱纯化，无水甲醇洗脱，收集4-羟基红斑胺组分洗脱样品，真空浓缩至原体积1/2即析出晶体，采用HPLC-MS对4-羟基红斑胺晶体进行测定，其分子量355，纯度为98.9%。

取2块96孔板分别设为N-戊二酰基红曲红胺光照组和4-羟基红斑胺光照组，将对数生长期的Hela细胞分别培养于2块96孔板中，待细胞完全贴壁生长后，分别加入等当量的N-戊二酰基红曲红胺和4-羟基红斑胺样品，培养箱中孵育4 h后，置于500 W卤钨灯下照射30 min，然后放进培养箱继续培养24 h。MTT实验结果显示：N-戊二酰基红曲红胺和4-羟基红斑胺作用细胞24 h后，IC₅₀值分别为78.34±1.86 μmol/L、54.74±2.32μmol/L，可见N-戊二酰基红曲红胺和4-羟基红斑胺对Hela细胞的生长也有较好的抑制作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其特征在于：将所述红曲色素组份及其衍生物用于制备抗癌光敏剂；

所述红曲色素组份为红曲霉菌的发酵产物或发酵产物的提取纯化产物；所述红曲色素组份的衍生物由红曲色素组份经生物转化或化学修饰合成。

2.根据权利要求1所述红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其特征在于：所述红曲色素组份包括如下结构式：

。

3.根据权利要求1所述红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其特征在于：所述红曲色素组份的衍生物主要是红曲色素组份的2-3位、4位或6位经生物转化或化学修饰合成。

4.根据权利要求3所述红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其特征在于：2-3位的生物转化或化学修饰是由内脂结构转为开环结构，其反应式如下：

，

其中，M为铵离子、钾离子、钠离子、镁离子、锌离子或铁离子中的任意一种。

5.根据权利要求3所述红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其特征在于：4位的生物转化或化学修饰是由羰基转化为羟基，其反应式如下：

。

6.根据权利要求3所述红曲色素组份及其衍生物在制备抗癌光敏剂中的应用，其特征在于：6位的生物转化或化学修饰是由氧杂环转变为氮杂环化合物，其反应式如下：

；

所述氮杂环化合物中的氮来源于氨基酸的氨基；所述氨基酸为碱性氨基酸、中性氨基酸或酸性氨基酸中的任意一种。