CN1239694C - 太空诱变高产高效菌种及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间诱变高产高效菌种及用途，其特征是：它将α-溶血链球菌菌种搭载往返式空间飞行器，在太空的特殊条件下导致α-溶血链球菌菌种遗传性质发生变异，优选出其中的正变异、遗传性质稳定的菌种作为生产菌种，该菌种经中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCCNo.1082。所述搭载a-溶血链球菌菌种是α-溶血链球菌33号菌种。这种空间诱变高产高效菌种及用途，它利用特殊环境使，菌种遗传性质发生变异，优选出其中的正变异、遗传性质稳定的菌种，作为生产菌种，它产量高，用途广，有效率高。

Description

太空诱变的高效菌种及用途

                         技术领域

本发明涉及空间诱变的高产高效菌种，特别是关于一种太空诱变的高效菌种及用途。

                         背景技术

普通的α-溶血性链球菌33号生产的药物甘露聚糖肽早在1986年在国内上市，它只作为一种免疫增强剂，药理作用是激活淋巴细胞，促进胸腺淋巴细胞分化增殖，促进机体的抗肿瘤免疫功能，激活巨噬细胞，使白细胞生成增加，促进补体生成，促进白细胞介素-1的生成，提高骨髓造血功能。但产量低，使用范围小，甘露聚糖肽含量少。

                         发明内容

本发明的目的是提供一种太空诱变的高效菌种及用途，它利用特殊环境使，菌种遗传性质发生变异，优选出其中的正变异、遗传性质稳定的菌种，作为生产菌种，它产量高，用途广，有效率高。

本发明的技术方案是设计一种太空诱变的高效菌种及用途，其特征是：它将α-溶血链球菌菌种搭载往返式空间飞行器，在太空的特殊条件下导致α-溶血链球菌菌种遗传性质发生变异，优选出其中的正变异、遗传性质稳定的菌种作为生产菌种，该菌种经中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCCNo.1082。

所述的搭载α-溶血链球菌菌种是α-溶血链球菌33号菌珠。

所述的往返式空间飞行器是宇宙飞船。

所述的往返式空间飞行器是往返式人造卫星。

所述的经太空诱变优选菌种做为生产菌种，制备成含甘露聚糖肽口服液生化制剂。

所述的经太空诱变优选菌种做为生产菌种，制备成含甘露聚糖肽软膏剂。

所述的经太空诱变优选菌种做为生产菌种，制备成含甘露聚糖肽的片剂。

所述的经太空诱变优选菌种做为生产菌种，制备成含甘露聚糖肽的喷雾剂。

所述甘露聚糖肽口服液的制备方法是；优选α-溶血性链球菌33菌种进行太空搭载，经过太空诱变精心选育的α-溶血性链球菌33号菌珠作为生产菌种制备；经一级发酵和二级发酵，将发酵液提纯，最终生产出太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽。

所述的经太空诱变优选菌种做为生产菌种，制备成含甘露聚糖肽针剂。

本发明的特点是：由于本发明将α-溶血链球菌菌种搭载返回式太空飞行器(宇宙飞船或返回式卫星)，利用太空中微(零)重力、宇宙射线、交变磁场、高真空、高热深冷等因素的综合作用，使菌株的DNA双链结构断裂，基因组发生重排，从而产生新的菌株。返回地面后，对经过太空搭载的菌株进行培养和筛选，通过研究其形态特征、培养特征、生理生化反应、代谢产物、遗传性状及蛋白表达、遗传稳定性、中试生产指标等内容，优选出其中的正变异、遗传特性稳定的菌种，经培养发酵后得到治疗溃疡性结肠炎的药物。该菌种已经在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCCNo.1082。

特别是α-溶血链球菌D33菌株经太空搭载诱变，地面上的筛选、分离和纯化后，选育出发酵单位更高、所分泌的甘露聚糖肽含量更高的高产、优质菌株T33株。通过中国科学院微生物研究所对T33菌株及D33菌株的全细胞蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)分析和菌株的基因组DNA限制性酶切分析(RFLP/PFGE)比较，可以证明空间诱变及地面筛选出的T33菌株其基因有变异。该突变菌株在遗传上稳定，有较强的生产适应性，由其发酵产生的甘露聚糖肽含量提高，多肽含量比国家标准(80％)提高3至5倍，西安市药品检验所送样测定达到271.6％，发酵含量比对照组产物含量平均高出三倍以上。该菌种经过神舟系列飞船航天搭载太空诱变，由北京中科院微生物所和西北大学生物系对菌种进一步筛选培养育种形成遗传性质稳定，变异特征明显的高产高效菌种。该菌种每发酵单位中α-太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽含量提高了几倍以上。(见附件材料1：陕西省科学技术厅陕西省科学技术成果鉴定证书材料

附件材料2：太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽生产菌株经“神舟三号”飞船搭载公证书。

附件材料3：太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽生产菌株经“神舟三号”飞船搭载返回地面筛选报告

附件材料4：中国科学院微生物所关于“神舟三号”飞船搭载太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽生产菌株与地面对照菌的形态生理生化鉴定报告书

附件材料5：中国科学院微生物所关于“神舟三号”飞船搭载太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽生产菌株与地面对照菌的SDS-PAGE及RFLP/PFGE分析鉴定报告书

附件材料6：陕西省药品检验所“神舟三号”太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽口服液检测报告

附件材料7：科技查新报告复印件

附件材料8：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏菌种保藏受理通知书复印件)

                        具体实施方案

菌种选育：在α-溶血链球菌生长规律的基础上，选定较合适生长时期的菌种，采用平皿生长的菌落、浸入其它物质中的菌悬液、带菌的砂土等方法，于2002年3月25日搭载“神舟三号”宇宙飞船。在太空轨道(近地点高度200公里、远地点高度350公里)进行了6天零18小时的在轨飞行。太空的特殊条件主要体现为微重力、高真空、高辐射、交变磁场等特殊环境。在外层空间飞行的菌种被置于一个与地球上的生态环境完全不同的环境中，主要包括来自磁场俘获的电子、质子及低能重粒子；来自银河系的宇宙射线如质子、粒子及更重的高能重粒子；来自太阳磁暴的质子及重粒子等。这些粒子作用于微生物细胞核中的DNA双链结构，可导致双链断裂。微重力、高真空环境可使DNA的碱基序列发生重组，即基因组的重组和变异。变异后产生的新菌株，其形态特征、培养特征、生理生化反应、代谢产物、遗传性状及蛋白表达、中试生产指标等均会发生不同程度的变化。在宇宙飞船返回地面后，经过进一步筛选，仅优选出其中0.2％的正变异且遗传特性稳定的菌株，经培育制成生产菌种。这种经航天搭载诱变后选育出的菌种已经在在2003年12月29日由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCCNo.1082。

实验及中试生产结果表明，经空间诱变后的新型太空菌种在遗传特性上稳定，有较强的生产适应性，由其发酵产生的甘露聚糖肽含量提高，多肽含量比国家标准(80％)提高3至5倍，西安市药品检验所送样测定达到271.6％，发酵含量比对照组产物含量平均高出三倍以上，发酵周期大大缩短。

制备方法：

太空诱变菌种生产甘露聚糖肽的制备过程：

本发明所述的太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽是由以下方法制备：

太空菌种制备---一级发酵---二级发酵-----发酵液提纯，最终生产出甘露聚糖肽。

①太空菌种制备：

以经过空间诱变育种精心选育的α-溶血链球菌作为生产菌种。

A.斜面种子培养基：牛肉膏0.5％，酵母膏0.6％，蛋白胨0.5％，葡萄糖0.4％，氯化钠0.5％，琼脂3％，绵羊血8％；pH7.4。

斜面种子培养基灭菌温度121℃，时间30分钟，蒸汽压力0.12Mpa。

启封菌种冷冻管，用无菌肉汤培养基稀释，在无菌条件下接入血斜面，接种后置38℃恒温培养30小时。

B.肉汤种子培养基：牛肉膏0.5％，酵母膏0.6％，蛋白胨0.5％，葡萄糖0.4％，氯化钠0.5％；pH7.4。

肉汤种子培养基灭菌温度121℃，时间30分钟，蒸汽压力0.12Mpa。

将培养好的斜面菌种在无菌条件下按9％接种量，接入肉汤种子培养基内，38℃恒温培养30小时。

②发酵过程：

发酵培养基：牛肉膏0.4％，酵母膏0.5％，蛋白胨0.5％，葡萄糖0.4％，氯化钠0.5％。

发酵培养基灭菌温度121℃，时间30分钟，蒸汽压力0.12Mpa。

A.一级发酵罐：将优良的肉汤菌种在无菌条件下按10％接种量，接入一级种子罐，在29℃恒温培养30小时，罐压不超过0.02Mpa，通气量以能翻动培养液为宜，连续充分搅拌。

B.二级发酵罐：将一级发酵培养液在无菌条件下按20％接种量，接入发酵罐，在29℃恒温培养70小时，罐压不0.02Mpa，灭活放罐。灭活采用加温使发酵液温度达到100℃，保温60分钟，冷却静置。

③提取过程：

a、发酵液进行浓缩，使浓缩液体积与发酵液体积比控制在1∶15-1∶20或酌情而定。

b、发酵液的浓缩液加入80-99％乙醇，体积量比控制在1∶1.5-1∶5.5或酌情而定。充分搅拌静置后，离心去除上清液，沉淀用蒸馏水溶解，调pH5.0，得到溶解液并将溶解液静置。

c、再将溶解液离心去除杂质得到上清液，准确量取清液体积，按上清液体积计算出所需乙醇量，调pH值，将乙醇缓慢加入到上清液中，并充分搅拌，静置后离心去除上清液得到沉淀物。

d、沉淀物再用蒸馏水溶解，调pH，离心，上清液再加乙醇沉淀。这样的工艺反复操作至中间检测合格为止，得到的沉淀物为太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽粗品。真空干燥3-8小时，即得到太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽产品。

上述方法得到的产品的检验：

[性状]本品为白色或微黄色无定形粉末；无臭、无味。

本品在水中易溶，在乙醇、氯仿及丙酮中不溶。

比旋度：取本品，精密称定，加水溶解并稀释成每1ml中约含10mg的溶液，依法测定(中国药典2000年版二部附录vI E)，比旋度为+70℃至+80℃。

[鉴别]1、取本品10mg，加水0.5ml使溶解，加a-萘酚乙醇溶液(5-100)1ml，摇匀，沿管壁缓缓加硫酸0.5ml，数分钟后，界面呈紫红色。

2、取本品，加水制成每1ml中含1mg的溶液，取约10ul点于滤纸上，晾干，用无水乙醇固定，置高硝酸溶液(取高碘酸1.2g，加水30ml溶解后。加0.2mol/L醋酸钠溶液1.5ml与乙醇100ml，混匀即得。置暗处保存，可使用数月)中浸泡5分钟，取出，用70％乙醇溶液冲洗，置还原液(取碘化钾5g，硫代硫酸钠5g，加水100ml使溶解，再加乙醇150ml、2mol/L盐酸液2.5ml，随加随搅拌，临用时配)中浸泡5分钟，取出，用70％乙醇溶液冲洗，置品红业硫酸试液中浸泡约30分钟，取出，用焦亚硫酸钠溶液(取焦亚硫酸钠0.4g，加盐酸1ml，加水溶解使成100ml，即得)，冲洗，晾干，在滤纸片点样处应呈紫红色。

3、取供试品和对照品适量，分别加氯化钠注射液制成每1ml中含1mg的溶液作为供试品溶液和对照品溶液，按甘露聚糖肽免疫原性测定法试验，供试品和对照品管应均无溶血发生。

[检查]1、酸度：取本品，加水制成每1ml中含10mg的溶液，依法测定(中国药典2000年版二部附录VI H)，pH值应为3.0-5.0。

2、吸收度：取本品，加水制成每1ml中含0.4mg的溶液，照分光光度法(中国药典2000年版二部附录VI A)，在260nm的波长处，其吸收度不得大于0.25，在280nm的波长处，其吸收度不得大于0.20。

3、总氮量：取本品，照氮测定法(中国药典2000年版二部附录VII D第二法)测定。按干燥品计算，含总氮量应为0.8-2.0％。

4、免疫原性：取供试品和对照品适量，分别加氯化钠注射液制成每1ml中含10mg的溶液，再分别用磷酸盐缓冲液制成1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32、1∶64、1∶128、1∶256的稀释液作为供试品溶液和对照品溶液，依法检查(附甘露聚糖肽免疫原性测定法)，供试品不溶血管的最低浓度应不得高于对照品相应浓度的一倍以上。

5、干燥失重  取本品，在105℃干燥至恒重，减失重量不得过5.0％(中国药典2000年版二部附录VIII L)。

6、重金属  取本品，在1.0g，依法检查(中国药典2000年版VIII H)含重金属不得过百万分之二十。

7、异常毒性  取本品，加氯化钠注射液制成每1ml中含0.5mg的溶液，依法检查(中国药典2000年版附录XI C).按静脉注射法给药，应符合规定(供注射用)。

[含量测定]

1.对照品溶液的制备

精密称取经105℃干燥至恒重的D-甘露糖对照品0.1g置100ml量瓶中，加水溶解并稀释至刻度。摇匀；精密量取5ml，置100ml的量瓶中，加水至刻度，摇匀。每1ml中含甘露糖50ug。

2.供试品溶液备

取本品适量，精密称定，加水溶解制成每1ml中含40ug的溶液。

3.标准曲线的制备

精密称取对照品溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml，分别置具塞试管中，各加水至1.0ml，再加3％苯酚溶液1.0ml，摇匀，冲入硫酸4.5ml，摇匀，放置于室温，以0管为空白。照分光光度法(中国药典2000年版二部附录IV A)在490nm的波长处测定吸收度。以甘露糖ug数对相应的吸收度，计算回归方程。

4.测定法

精密量取供试品溶液1.0ml，照标准曲线制备项下自“再加3％苯酚溶液1.0ml”起，依法操作，测定吸收度，由回归方程计算甘露糖的含量。

甘露聚糖肽免疫原性测定法(补体结合法)；

1、试液

A.酸盐缓冲液(pH7.2)

取氯化钠8.5g、磷酸氢二钠0.565g及磷酸二氢钾0.135g，加水至1000ml使其溶解，加10％硫酸镁溶液1ml，摇匀。

B.1％羊红细胞悬液

羊血红细胞的制备：由绵羊颈静脉无菌采血于盛有等量阿氏液(取葡萄糖20.5g、枸椽酸钠8.0g、氯化钠4.2g，枸椽酸5.5g，加水至1000mI使溶解，100℃灭菌30分钟)的无菌容器中，4℃保存。

1％羊血红细胞悬液的制备：取上述羊血红细胞适量，用氯化钠注射液洗涤三次，每次离心5分钟(2000转/分)，取压积羊血红细胞，用氯化钠注射液制成1％羊血红细胞悬液。取悬液，用氯化钠注射液稀释20倍制成供试品溶液，另取等量悬液加水稀释20倍作为空白溶液，照分光光度法(中国药典2000年版二部附录IV A)，在541nm的波长处测定，其吸收度应为0.65-0.70，如超出限度应调节1％羊红细胞悬液的浓度。

C.溶血素及致敏羊血红细胞

溶血素的制备：取上述压积羊血红细胞，用氯化钠注射液制成25％羊血红细胞悬液。取家兔1只，静脉注射上述羊血红细胞悬液，每日一次，共七次，前三次3ml，后三次5ml，末次注射后七日采血。分离血清，56℃。30分钟灭活，分装，0℃以下保存。

溶血素单位的测定：取溶血素适量，加磷酸盐缓冲液分别制成1∶1000、1∶2000、1∶3000、1∶4000、1∶5000、1∶6000、1∶7000、1∶8000、1∶9000、1∶10000的稀释液，各取0.1ml置试管中，加1％羊血细胞悬液0.1ml，摇匀，加稀释度为1∶30的豚鼠血清(补体)0.2ml及磷酸盐缓冲液0.2ml，摇匀，37℃保温30分钟，完全溶血管的最高稀释度为1单位溶血素。

致敏羊血红细胞的制备：临用前，将2％的羊血红细胞悬液与2单位溶血索等体积混合，37℃保温15分钟即得。

补体：取三只以上的豚鼠，心脏采血，离心分离血清，0℃以下保存。

补体单位的测定：取补体适量，加磷酸盐缓冲液，分别制成1∶40、1∶60、1∶80、1∶100、1∶120、1∶140、1∶160、1∶180的稀释液，各取0.2ml置试管中，加0.2ml磷酸盐缓冲液，摇匀，37℃保温30分钟后，分别加致敏羊血红细胞0.2ml，摇匀，37℃再保温30分钟。完全溶血管的最高稀释度为1单位的补体。

抗体：取甘露聚糖肽对照品适量，加氯化钠注射液制成每1ml中含10mg的对照品溶液免疫家兔，隔日采用耳静脉注射对照品溶液一次。第一次注射0.2ml，第二次至第五次各注射0.5ml，第六次至第十次各注射1.0ml，第十一次至第十五次各注射2.0ml，末次注射后三日采血，离心分离血清，56℃下30分钟灭活，分装，0℃以下保存(临用前，需56℃30分钟再次灭活)。

抗体单位的测定：取抗体适量，加磷酸盐缓冲液分别制成1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32.1∶64、1∶128的稀释液，各取0.1ml置试管中，加甘露聚糖肽对照品溶液0.1ml及2单位补体0.2m]，摇匀，于4-8℃放置4小时以上，置37℃保温30分钟，不溶血管的最高稀释度为1单位抗体。同时设抗原(不加抗体，以0.1ml磷酸盐缓冲液代替)、抗体(不加抗原，以0.1ml磷酸盐缓冲液代替)、补体(不加抗原，抗体，以0.2ml磷酸盐缓冲液代替)对照管，以上三种对照管应全溶血；另设的致敏羊血红细胞(不加抗原、抗体和补体，以0.4ml磷酸盐缓冲液代替)对照管应不溶血。

2、免疫原性测定法

取甘露骤糖肽对照品与供试品适量，照药品项下的规定制成不同浓度的对照品溶液和供试品溶液，各取0.1ml置试管中，加入2单位抗体0.1ml及2单位补体0.2ml。摇匀，于4-8℃放置4小时以上，置37℃保温30分钟，加入致敏羊血红细胞0.2ml，摇匀，37℃再保温30分钟。观察各管的溶血情况，不溶血管的最低浓度代表甘露聚糖肽的免疫原性。同时设抗原(不加抗体，以0.1ml磷酸盐缓冲液代替)、抗体(不加抗原，以0.1ml磷酸盐缓冲液代替)、补体(不加抗原、抗体、以0.2ml磷酸盐缓冲液代替)对照管，以上三种对照管应全溶血：另设的致敏羊血红细胞(不加抗原、抗体和补体，以0.4ml磷酸盐缓冲液代替)对照管应不溶血。

实施例1：

太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽1克；取甜味剂适量和香精适量；制成1000ml。

将太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽1g，糖精钠0.15g，用少量纯化水溶解，加入香精0.1ml、加纯化水至1000ml搅匀，过滤，化验合格后，灌封，流通蒸汽灭菌121℃，30分钟。

实施例2：

太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽原料液1000ml，活性炭0.25g，蛋白糖0.8g，，制成1000ml。取太空诱变菌种生产的甘露聚糖肽原料液1000ml，加入活性炭0.25g，搅匀，过滤，加入蛋白糖0.8g，搅匀，化验合格后，灌封，流通蒸汽灭菌121℃，30分钟。

实施例3：

甘露聚糖肽        1g

丙二醇            100g

三氯叔丁醇        5g

纯化水            制成1000ml

取甘露聚糖肽1g，三氯叔丁醇5g，加纯化水800ml使溶解，再加入丙二醇100g使混合均匀，过滤，自滤器上加水至全量，搅匀，流通蒸汽灭菌30分钟，分装至事先已清洁、灭菌的喷雾剂瓶中，即得。

实施例4：

用甘露聚糖肽1g、单硬脂酸甘油酯70g、硬脂酸100g、白凡士林120g、液体石蜡100g、甘油120g、十二烷基硫酸钠10g、对羟基苯甲酸乙酯1g、纯化水加至1000g；取单硬脂酸甘油酯、硬脂酸、白凡士林及液体石蜡置夹层锅中，加热熔化为油相，另将十二烷基硫酸钠、甘油、和计算量的纯化水置另一夹层锅中，加热至90℃使其溶解，再加入对羟基苯甲酸乙酯和甘露聚糖肽搅拌溶解为水相，将水相以细流缓缓倒入油相中，边加边搅拌，直至冷凝，输入自动填充机进行灌装，即得。

Claims (2)

1、一种诱变的α-溶血链球菌(Streptococcus hemolyticus)菌株，其特征在于所述菌株的保藏号为CGMCCNo.1082。

2、权利要求1所述的菌株在制备甘露聚糖肽中的用途。