DE3248420A1 - Verfahren zur mikrobiologischen herstellung von gaerbruehen, die entweder nahezu ausschliesslich nebramycin-5' oder ein gemisch von nebramycin-2 und nebramicyn-5' in einem beliebigen im voraus festgesetzten verhaeltnis und nebramycin-4 enthalten und in diesem verwendbarer mikroorganismusstamm - Google Patents

Verfahren zur mikrobiologischen herstellung von gaerbruehen, die entweder nahezu ausschliesslich nebramycin-5' oder ein gemisch von nebramycin-2 und nebramicyn-5' in einem beliebigen im voraus festgesetzten verhaeltnis und nebramycin-4 enthalten und in diesem verwendbarer mikroorganismusstamm

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Description

DR. STEPHAN G. BESZiDES PATENTANWALT
VNR: 101265
ZUGELASSENER VERTRETER AUCH BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT
PROFESSIONAL REPRESENTATIVE ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
'"..*" "*"806Ö DACHÄÜ BEI MÖNCHEN
*f POSTFACH 1168
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P 1 679
Patentansprüche und Beschreibung
zur Patentanmeldung
BIOGAL GYOGYSZERGXAR
H 4-042 Debrecen
Ungarn
betreffend
Verfahren zur mikrobiologischen Herstellung von Gärbrühen, die entweder nahezu ausschließlich Nebramycin-^' oder ein Gemisch von Nebramycin-2 und Nebramycin-5' in einem
beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin—^- enthalten und in diesem verwendbarer Mikroorganismusstamm
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur mikrobiologischen Herstellung von Gärbrühen (Kulturbrühen), die entweder nahezu ausschließlich Nebramycin-51 oder ein Gemisch von Nebramycin-2 und Nebramycin-^' iß. einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-4 enthalten und einen in diesem verwendbaren Mikroorganismusstamm.
Es ist bekannt, daß Streptomyces tenebrarius ein aus mehreren Bestandteilen bestehendes als Nebramycin bezeichnetes Antibioticumgemisch erzeugt (Stark, Hoehn und Knox, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1967> Seite 314; britische Patentschrift 1 178 489 und US-Patentschrift $ 691 279). Das Antibioticumgemisch enthält neben Nebenbestandteilen (Minorkomponenten) die Bestandteile Nebramycin-2 (Apramycin), Nebramycin-4 (6*'-O-Carbamoyl-kanamycin B) und Nebramycin-5' (6**-O-Carbamoyl-tobramycin) {Koch, Davis und Ehoades, J. of Antibiotics 26 [1973], 74-5}. In der US-rPatent schrift 3 853 709 ist ein ausschließlich Nebramycin-2 und Nebramycin-7 erzeugender Mikroorganismus beschrieben. In der US-Patentschrift 4 032 404 ist von japanischen Verfassern die Herstellung von Nebramycin-2 und Nebramycin-5' durch Züchtung des Stammes Streptoalloteichus hindustanus beschrieben. Gemäß dem Verfahren der ungarischen Patentschrift 176 103 können durch die belüftete submerse Gärung der Stämme Streptomyces tenebrarius, hinterlegt am 28. Dezember 1977 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 169 beziehungsweise am 5· April lyjQwiteT der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 170 jeweils in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für
Gesundheitswesen (Orszagos Közegeszsegügyi Intezet), die seit dem 28. Februar 1980 jedermann zugänglich sind, Gärbrühen, die entweder Nebramycin-^, Nebramycin-51 und Nebramycin-^· oder Nebramycin-2 und Nebramycin-^' enthalten, gewonnen werden. Die Antibiotica können daraus nach der ungarischen Patentschrift 174· 315 isoliert werden.
Das Nebramycin-2 (Apramycin) wird erfolgreich zur Behandlung von Krankheiten an Tieren und Pflanzen eingesetzt (US-Patentschriften 3 691 279, 3 853 709 und 3 876 767), das durch Hydrolyse des Nebramycines-4 (ßt·_o_carbamoyl-kanamycines B) hergestellte Kanamycin B und das durch Hydrolyse des Nebramycines-51 (6fl-0-Carbamoyl-tobramycines) hergestellte Tobramycin (Brulamycin) sind in der Humanmedizin angewandte Antibiotica mit breitem Wirkungsspektrum, die in erster Linie zur Bekämpfung von durch polyresistente Pseudomonas-Stämme verursachten Infektionen Bedeutung haben (Preston und Wick, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1970, Seite 322).
Nach dem Verfahren der ungarischen Patentschrift 176 173 wird ein Antibioticumgemisch der in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung gewonnen:
Tabelle 1
Stamm Nebramycin-2 Menge von
Nebramycin-4· Nebramycin-5'
in Gew.-%
21
Streptomyces tene-
brarius MNG 169
77 2 9
Streptomyces tene-
brarius MNG 170
91 Spuren
Offensichtlich, wird von den Stämmen überwiegend Nebramycin-2 biosynthetisiert. Um Nebramycin-^' von'den im Übergewicht vorliegenden anderen Bestandteilen zu trennen, werden komplizierte und mit hohem Aufwand verbundene Verfahren benötigt» .
Die Zusammensetzung eines biosynthetisierten Antibioticumgemisches wird an erster Stelle durch den genetischen Informationsbestand der Mikroorganismuszelle und nur in geringem Maße durch Gärungsbedingungen bestimmt.
Gärbrühen mit im voraus festgesetzten jeweils durch technische und-wirtschaftliche Bedürfnisse bedingten Verhältnissen der Bestandteile können mit den bekannten Verfahren nicht hergestellt werden. Ferner muß bei der Erzeugung von Nebramycin-^' dieses Antibioticum vom.im Übergewicht vorliegenden Nebramycin-2 durch mit hohem Aufwand verbundene Arbeitsgänge getrennt werden. Stammveredelungsversuche zur Erhöhung der Produktionsfähigkeit sind in diesen Multikomponentensystemen äußerst arbeitsaufwendig und zeitraubend. Die Menge der einzelnen Bestandteile muß nach dünnschichtchromatographischer Trennung individuell biologisch bestimmt werden. Es wäre überaus günstig, die Stammveredelungsversuche in einem eine einfache Bestimmung ermöglichenden Einkomponentensystem durchzuführen. Andererseits scheint es wahrscheinlicher, die Produktionsfähigkeit eines solchen Stammes erhöhen zu können, der ein einziges Antibioticum erzeugt, da in diesem Fall die ganze biosynthetische Kapazität für die Bildung einer einzigen Verbindung eingesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und mit wenig Aufwand verbundenes Gärverfahren, durch welches Gärbrühen, die entweder nahezu ausschließlich Nebramycin-51 oder ein Gemisch von Nebramycin-2 und
M * «J-
Nebramycin-51 in einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-4 enthalten, gewonnen werden können, sowie einen in diesem verwendbaren Mikroorganismus zu schaffen.
Das Obige wurde überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.
Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß vom im folgenden angegebenen neuen Stamm von Streptomyces tenebrarius Gärbrühen, die überhaupt kein Nebramycin-2, sondern nahezu ausschließlich Nebramycin-5' bei nur Spuren von Nebramycin-4 enthalten, erzeugt werden können. Ferner wurde überraschenderweise festgestellt, daß Gärbrühen, die Nebramycin-2 und Nebramycin-51 in einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-4 enthalten, durch Verwendung eines Gemisches aus einem den Nebramycin-Komplex erzeugenden Stamm von Streptomyces tenebrarius und einen nahezu ausschließlich Nebramycin-51 erzeugenden Stamm von Streptomyces tenebrarius in einem entsprechenden gewünschten Verhältnis erhalten werden können. Überraschenderweise wird bei dieser gemischten Gärung von beiden Stämmen eine höhere Konzentration des Antibioticums als bei Gärungen, weiche mit einem einzigen Stamm durchgeführt werden, biosynthetisiert.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur mikrobiologischen Herstellung von Gärbrühen, die entweder nahezu ausschließlich Nebramycin-51 oder ein Gemisch von Nebramycin-2 und Nebramycin-51 in einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-4 enthalten, .,welches dadurch gekennzeichnet ist, daß
a) zur Erzeugung von Gärbrühen, die nahezu aus- " schließlich Nebramycin-5' enthalten,, der Mikroorganismus stamm Streptomyces tenebrarius MNG 204, hinterlegt am 2„ September 1981 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrariua MNG 204- in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszagos Közegeszsegügyi Intezet), eingesetzt wird
beziehungsweise
b) zur Erzeugung von Gärbrühen, die ein Gemisch von Nebramycin-2 und Nebramycin-5' in einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-4· enthalten, Sporen oder vegetatives Myzel eines beliebigen den Nebramycin-Komplex erzeugenden Stammes von Streptomyces tenebrarius und Sporen oder vegetatives Myzel eines nahezu ausschließlich Nebramycin-5' erzeugenden Stammes von Streptomyces tenebrarius in einem entsprechenden gewünschten Verhältnis vermischt werden
und in einem 1 oder mehr, vorzugsweise organische, Kohlenstoff quelle (n) und Stickstoffquelle(n) und anorgaaische[s] Salz(e) und Spurenelemente und gegebenenfalls 1 oder mehr tierische[s] und/oder pflanzliches] öl(e) und/oder Fett(e) enthaltenden Mährmedium in submerser belüfteter Gärkultur bei Temperaturen von 33 bis 40°C gezüchtet wird.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung von Gärbrühen, die neben Spuren von Nebramycin-^ nur Nebramycin-5' enthalten [Variante a) des erfindungsgemäßen Verfahrens] wird zweckmäßig wie folgt vorgegangen· Streptomyces tenebrarius MNG 204 oder dessen Mutant, Variant oder Rekombinant wird gezüchtet» Während der Gärung werden im Nährmedium neben
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2 100 bis 2 600yug/ml (je nach den Gärparametern) Nebramycin-5' auch noch 10 bis 180yug/ml (je nach den Gärparametern) Nebramycin-4 angereichert. Aus der Kultur wird Nebramycin-5 * von Nebramycin-Λ und von anderen Verunreinigungen in einem einzigen chromatographischen Arbeitsgang getrennt. Das erfindungsgemäß erhaltene Nebramycin-51 kann in an sich bekannter Weise zu Tobramycin umgesetzt werden, das in an sich bekannter Weise isoliert werden kann.
Vorzugsweise wird als den Nebramycin-Komplex erzeugender Stamm von Streptomyces tenebrariua der am 28. Dezember 1977 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 169 oder am 5· April 1978 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 170 jeweils in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszagos Közegeszsegügyi Intezet) hin terlegte oder der am 16. Juni 1965 unter der Bezeichnung ATCC 17 920 in der Stammsammlung The American Type Culture Collection (ATCC) hinterlegte eingesetzt, wobei die Verwendung des ersteren besonders bevorzugt ist. Es kann aber auch jeder beliebige andere den Nebramycin-Komplex erzeugende Stamm Streptomyces tenebrarius eingesetzt werden.
Es ist auch bevorzugt, als nahezu ausschließlich Nebramycin-51 erzeugenden Stamm den am 2. September 1981 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 204 in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszagos Közegeszsegügyi Intezet) hinterlegten einzusetzen.
Zur Erzeugung von Gärbrühen, die ein Gemisch von Nebramycin-2 und Nebramycin-51 in einem beliebigen im voraus
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festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-^· enthalten
[Variante b) des erfindungsgemäßen Verfahrens] werden besonders bevorzugt Sporen oder vegetatives Myzel von Streptomyces tenebrarius MNG 169 und solche[s] von
Streptomyces tenebrarius MNG 204 im entsprechenden gewünschten Verhältnis vermischt und in einer Mischkultur gezüchtet.
Die gebildeten Antibiotica können mittels an sich bekannter Verfahrensweisen, vorzugsweise nach der ungarischen Patentschrift 174- 315* isoliert werden. Das Verhältnis von Nebramycin-2 und Nebramycin-51 ist dem Verhältnis der Zellenzahl des den Nebramycin-Komplex
erzeugenden Stammes von Streptomyces tenebrarius, wie Streptomyces tenebrarius MNG 169* zur Zellenzahl des nahezu ausschließlich Nebramycin-5' erzeugenden Stammes von Streptomyces tenebrarius, wie Streptomyces tenebrarius MNG 204, nahezu proportional.
Es ist klar, daß das vorstehend Gesagte nur in einem solchen Gärungssystem, in welchem die gemischten Zellen mit gleicher Geschwindigkeit proliferieren beziehungsweise sich fortpflanzen sowie ferner die Gärparameter für die Biosynthese beider Bestandteile gleich günstig sind, gilt, während sonst das Verhältnis der Bestandteile leicht verschoben werden kann. Das Festsetzen des jeweils günstigen Mischungsverhältnisses bedeutet für den Fachmann kein Problem.
Vorzugsweise wird als Nährmedium für die Gärkultur ein solches, welches als Kohlenstoffquelle Glucose,
Fructose, Stärke, Dextrin und/oder Glycerin und als
Stickstoffquelle Erdnußmehl, Maisbrei, 1 oder mehr
Pepton(e), Hefeextrakt, Sojamehl, Casein und/oder
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1 oder mehr Aminosäure(η) und oder anorganische[s] Ammoniumsslz(e) enthält, eingesetzt. Von den Kohlenstoffquellen wird besonders bevorzugt Glucose verwendet. Von den Stickstoffquellen wird beziehungsweise werden besonders bevorzugt Sojamehl und/oder Casein verwendet. Als Aminosäure wird besonders bevorzugt Glutaminsäure eingesetzt. Als anorganische Stickstoffquelle(n) wird beziehungsweise werden besonders bevorzugt Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumsulfat verwendet. Als von Ammoniumsalzen verschiedene anorganische Salze wird beziehungsweise werden vorzugsweise Magnesiumsulfat, Zinksulfat, Kobaltnitrat und/oder Calciumcarbonat verwendet. Als tierische[s] und/oder pflanzliche[s] öl(e) und/oder Fett(e) kann beziehungsweise können Palmöl, Leinöl, Sonnenblumenöl, Rapsöl, Schweinefett und/oder andere Fette, vorzugsweise Palmöl und Leinöl im Gewichtsverhältnis von 1:1, eingesetzt werden. Als Spurenelemente können solche, welche für die Züchtung essentiell sind, dienen. Sie sind in den Bestandteilen des Nährmediums meistens als Verunreinigungen enthalten, können aber auch eigens zugesetzt werden.
Der oben angegebene Temperaturbereich ist derjenige, in welchem die Züchtung des Mikroorganismus beziehungsweise der Mikroorganismen gefördert wird. Vorzugsweise wird als Temperatur 57 C angewandt.
Das Züchten wird so lange durchgeführt, bis sich in der Gärbrühe signifikante Mengen des Antibioticums anreichern. Die Antibiotica können nach an sich bekannten Verfahrensweisen isoliert werden.
Die Menge der zur Züchtung zugeführten Luft wird der Zusammensetzung des Nährmediums und den technischen Daten des Gärgefäßes entsprechend gewählt. Im allgemeinen ist
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es günstig, die SauerstoffVersorgung der Zellen so zu gestalten, daß im austretenden Gasgemisch die Kohlendioxydkonzentration 1,0 Vol.-% nicht übersteigt sowie ferner der reduzierende Zuckergehalt des Nährmediums zwischen der 96-sten und 110-ten Stunde der Gärung verbraucht wird.
Zweckmäßig wird das Sterilisieren der Nährböden 30 bis 60 Minuten lang bei 121 bis 12J0C mit Dampf vorgenommen. Vor dem Sterilisieren wird ihr pH-Wert zweckmäßig auf 7)2 bis 7»4 eingestellt.
Bei der Gärung sind vielfach keine Zusätze zur Unterdrückung der Schaumbildung erforderlich, beispielsweise wenn das Nährmedium als Nährstoffquelle [ein] pflanzli- · che[s] und/oder tierische[s] öl(e) und/oder Fett(e) enthält, da diese[s] gleichzeitig auch die Schaumbildung hemmt beziehungsweise hemmen.
Die Züchtung kann sowohl in Schüttelkolben, wie in Laboratoriums-, Kleinbetriebs- und Großbetriebsgärgefäßen t durchgeführt werden.
Die Zusammensetzung der Gärkulturen die Antibiotieumbestandteile betreffend kann durch Dünnschichtchromatographie und anschließende Bioautographie bestimmt werden. Dazu werden auf Silicagel-Dünnschichtplatten (Merck, Darmstadt) 0,1 bis 0,5 Ug/ml des Antibioticumkomplexes aufgetragen und die Platten werden in einem Gemisch aus Äthanol, Methyläthy!keton und 25 gew.-%-igem Ammoniumhydroxyd im Gewichtsverhältnis von 1:1:1 entwickelt. Nach vollständigem Trocknen wird ein mit Bacillus subtilis ATCC 6633 beimpfter Nährboden auf die Platten geschichtet und 16 Stunden lang bei 37°C bebrütet. Die Größe der ent-
J I 4 ö 4 L U
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standenen Hemmungszonen wird mit denen des Standards verglichen. Diese Bestimmung ist sowohl für die qualitative als auch für die quantitative Wertung geeignet, wobei ihre Genauigkeit ± 10% beträgt.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßeη Verfahrens besteht darin, daß mit dem praktisch ein einziges Antibioticum erzeugenden Stamm Streptomyces tenebrarius MNG 204 eine höhere Erzeugung von Nebramycin-51 erzielt werden kann als durch die bekannten Verfahren. Die biologische Aktivitätsbestimmung der Gärbrühen, die einen einzigen Antibioticumbestandteil enthalten, verläuft schnell, einfach und exakt und das Isolieren des Wirkstoffes erfordert keine mit hohem Aufwand verbundenen Reinigungsarbeitsgänge. Ferner können durch das Vermischen der Zellen der 2 verschiedenen Stämme und ihre nachfolgende Züchtung in Mischkultur Gärbrühen, die Nebramycin-2 und Nebramycin-51 in einem beliebigen den aktuellen technischen und wirtschaftlichen Ansprüchen angepaßten im voraus festgesetztem Verhältnis enthalten, hergestellt werden. Es ist besonders vorteilhaft, daß im Laufe dieser Mischgärung keiner der Stämme einen wesentlichen Teil seiner Produktionsfähigkeit verliert und so insgesamt größere Antibioticummengen biosynthetisiert werden.
Ferner wurde überraschenderweise festgestellt, daß der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Stamm Ötreptomyces tenebrarius MNG 204 durch Vorbehandeln des Stammes Streptomyces tenebrarius MNG 169 mit 2,7-Diamino-9-phenyl- -10-äthyl-phenanthridinium-bromid [Äthidiumbromid] hergestellt werden kann. Liese Feststellung ist unerwartet und um so überraschender als 2,7-Diamino-9-phenyl-1O-äthyl- -phenanthridinium-bromid [Äthidiumbromid] bisher noch nie als mutagene Verbindung eingesetzt wurde.
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Die Gewinnung dieses Stammes kann wie folgt durchgeführt werden. Sporen von Streptomyces tenebrarius MNG 169 werden in einem flüssigen Nährmedium gezüchtet. Die ausgewachsene Kultur wird in 5 Teile geteilt und es werden O, 0,05» 0,5» 5 beziehungsweise 50 ug/ml 2,7-Diamino-9~phenyl-10-äthyl-phenanthridinium-bromid [Äthidiumbromid] zugesetzt. Die Züchtung wird 24 Stunden lang fortgesetzt und dann wird ein Teil der jeweiligen verdünnten Kultur auf Agarplatten geschichtet und der andere Teil mit der gleichen Menge 2,7-Diamino-9-phenyl-10- -äthyl-phenanthridinium-bromid [Äthidiumbromid] versetzt und weitere 24 Stunden gezüchtet. Diese Verfahrensweise wird wiederholt, die erhaltenen neuen flüssigen Kulturen werden nach 24 Stunden auf Agarplatten geschichtet und · auf diesen bebrütet, einige alleinstehende Kolonien werden isoliert und ihre Produktivität wird durch eine in den Beispielen zusammengefaßte Verfahrensweise geprüft.
Zwischen den mehreren hundert Stämmen, welche so aus Streptomyces tenebrarius MNG 169 isoliert werden können, gibt es 2 Mutanten, die kein Nebramycin-2, aber wenig Nebramycin^' und Spuren von Nebramycin-4 erzeugen. Diese biochemischen Mutanten speziell können beliebig wieder— holbar in der Weise erhalten werden, daß der Stamm Streptomyces tenebrarius MNG 169 in einem flüssigen Nährmedium mit einem pH-Wert von 7 der folgenden Zusammensetzung gezüchtet wird.
- 16 -
Glucose 1,0 Gew.-%
Gaseinhydrolysat
(10 gew.-%-ig) 4Gew-%
Hefeextrakt 0,4 Gew.-%
Kaliumdihydrogenphosphat 0,2 Gew._% Dikaliumhydrogenphosphat 0,4 Gew.-% Magnesiumsulfathepta-
, , . 0,05 Gew.-%
hydrat '
Danach wird auf ein 5»0 lug/ml 2,7-Diamino-9-phenyl-10- -äthyl-phenanthridinium-bromid [Äthidiumbromid] enthaltendes Nährmedium umgeimpft. Der vorstehend beschriebene Arbeitsgang wird an der ausgewachsenen Kultur wiederholt. Die 2 Mutanten werden nach ihrem Ausbreiten auf einem festen Schrägagar der Zusammensetzung
Dextrin 1,0 Gew.-%
Hefeextrakt 0,1 Gew.-%
Caseinhydrolysat
(10 gew.-%-ig) J
Fleischextrakt 0,1 Gew.-%
Kobaltdichloridhexa-
hydrat . 0^001 Gew-%
Agar 2,5 Gew.-%
*) enzymatisch hydrolysiert
isoliert. Um die Produktivität dieser Nebramycin-51 erzeugenden Stämme zu steigern, sind Stamm-Selektionsarbeiten und Nährmedium-Optimierungsversuche durchzuführen.
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Während dieser Arbeiten kann die Produktionsfähigkeit von einer der genannten 2 Mutanten auf das 5-fache erhöht werden. Dieser Stamm ist Streptomyces tenebrarius MNG 204.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch der Mikroorganismusstamm Streptomyces tenebrarius MNG 204, verwendbar im erfindungsgemäßen Verfahren, hinterlegt am 2. September 1981 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 204 in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszägos Közegeszsegügyi Intezet). Er unterscheidet sich zwar in morphologischer Hinsicht vom Stamm Streptomyces tenebrarius MNG 169 nicht, sein genetischer Införmationsbestand ist jedoch von den Informationsbestanden des letzteren und der anderen bekannten Stämme Streptomyces tenebrarius grundlegend verschieden, was sich beispielsweise darin äußert, daS der Stamm Streptomyces tenebrarius MNG 204 nahezu ausschließlich Nebramycin-51 erzeugt.
Dieser eignet sich auch für weitere Stammveredelungsversuche mit schnellen Ergebnissen, da in diesem Fall die ganze biosynthetische Kapazität der Zelle für die Erzeugung eines einzigen Antibioticums eingesetzt ist.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
- 18 -
O ί. H O H ί. U
Beispiel 1
a) Herstellung von Nebramycin-51 enthaltenden Gärbrühen in Laboratoriumsgärgefäßen
Mit Sporen oder vegativem Myzel von Streptomyces tene brarius MNG 204· wurden mit destilliertem Wasser bereitete Schrägagare der folgenden Zusammensetzung beimpft:
Dextrin 1,0 Gew. -)Ό
Hefeextrakt 0,1 Gew.-%
Caseinhydrolysat
,.. ο/ · λ*) 2,0 Gew.-% (10 gew._%-ig) J
Fleischextrakt . 0,1 Gew.-%
Kobaltdichloridhexahydrat °
Agar 2,5 Gew.-%
*) enzymatisch hydrolysiert
Der pH-Wert des Nährbodens wurde vor dem Sterilisieren mit Natriumhydroxyd auf 7»2 eingestellt und dann wurde der Nährboden 20 Minuten lang bei 1210C sterilisiert.
Die Kulturen wurden 4- Tage lang bei 37°C bebrütet. Dann wurden die Sporen und Myzelien mit sterilem destilliertem Wasser von der Oberfläche des Nährbodens abgetrennt und mit der erhaltenen Zellsuspension wurden dann 2 χ 100 ml in 500 ml Erlenmeyer-Kolben sterilisiertes mit Leitungswasser bereitetes Impfmaterialnährmedium (Inokulum-Nährmedium) der folgenden Zusammensetzung beimpft:
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Sojamehl 2,0 Gew.-%
Caseinhydrolysat
(10 gew.-%-ig)*) 3,0 Gew.-%
Ammoniumnitrat 0,1 Gew.-%
Ammoniumchlorid 0,5 Gew.~%
Calciumcarbonat 0,3 Gew.-%
Magnesiumsulfathepta-
hydrat 0,5 Gew.-%
Gemisch, von Palmöl und
Leinöl im Gewichtsver- 3»0 Gew.-%
hältnis von 1:1
i
Glucose (als 50 gew.-%-ige
Lösung getrennt sterili- 2,0 Gew.-% siert)
*) enzymatisch hydrolysiert
Der pH-Wert des Nährmediums wurde mit einer Natriumhydroxydlösung auf 7,2 eingestellt und dann wurde es 20 Minuten lang bei 121°G in einem Autoklaven sterilisiert.
Die Züchtung wurde auf einem Schütteltisch mit einer Frequenz von 280 Minuten und einer Amplitude von 2,4- cm 1A- bis 18 Stunden lang bei 37°C vorgenommen.
Mit 200 ml dieses reifen Impfmateriales (Inokulums) wurden 5 1 eines mit Leitungswasser bereiteten und 4-5 Minuten lang bei 121°C in einem Laboratoriumsgärgefäß (Arbeitsvolumen 10 1) sterilisierten Hauptgärmediums der folgenden Zusammensetzung beimpft:
- 20 -
- 20 - Sojamehl 3,0 Gew .-%
Caseinhydrolysat
(10 gew.-%-ig)*'
5,0 Gew .-%
Ammoniumnitrat 0,1 Gew .-%
Ammoniumchlorid 0,5 Gew .-%
L-Glutaminsäure 0,8 Gew .-%
Calciumcarbonat 0,5 Gew .-%
Magnesiumsulfathepta-
hydrat
0,5 Ge„ .-%
Kobaltdinitrathexa-
hydrat
0,001 Gew. .-%
Gemisch von Palmöl und
Leinöl im Gewichtsver
hältnis von 1 : 1
3,0 Gew, .-%
Glucose (als 50 gew.-%-ige
Lösung getrennt sterili
siert)
4,2 Gew, .-%
*) enzymatisch hydrolysiert
Der pH-Wert des Nährmediums wurde vor dem Sterilisieren mit einer wäßrigen Ammoniumhydroxydlösung auf 7»2 eingestellt.
Die Gärung selbst wurde bei 37 C, bei einer Rührerdrehzahl von 360/Minute und bei steriler Luftzufuhr von 3 l/Minute durchgeführt.
Nach 144· Stunden enthielten 100 ml der Gärbrühe neben 9 mg Nebramycin-4- 260 mg Nebramycin-5'. Es war kein Nebramycin-2 nachweisbar.
- 21 -
Als Hauptgärmedium konnten auch andere Nährmedien verschiedener Zusammensetzung eingesetzt werden. So konnte wie oben beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, daß ein Hauptgarmedium der folgenden Zusammensetzung verwendet wurde, vorgegangen werden.
Sojamehl 3,3 Gew.»%
Ammoniumchlorid 0,6 Gew.-%
Magnesiumsulfathepta-
hydrat
0,7 Gew.~%
Calciumcarbonat 0,5 Gew.-%
Kobaltdinitrathexahydrat 0,001 Gew.-%
Palmöl 2,5 Gew.-$
Glucose (als 50 gew.~%-ige
Lösung getrennt sterili
siert)0^
2,1 Gew.-%
0^ In Abhängigkeit von der Geometrie und den Teilen des für die Züchtung verwendeten Gärgefäßes konnte die Glucosekonzentration im Nährmedium bis auf 4,0 Gew.-% erhöht werden.
Nach 144 Stunden enthielten 100 ml der Gärbrühe neben wenig (höchstens 3 mg) Nebramycin-4 180 mg Nebramycin-51. Es war kein Nebramycin-2 nachweisbar.
b) Herstellung von Ne brainy ein-5* enthaltenden Gärbrühen in 1 000 1 Betriebsgärgefäßen
Zur Herstellung von Gärbrühent die große Mengen von Nebramycin^' enthielten, wurde nach der Verfahrensweise des Abschnittes a) vorgegangen. Mit der Zellsuspension
- 22 -
_ 22 -
des Stammes Streptomyces tenebrarius MNG 204· wurden 100 ml des Impfmaterialnährmediums (Inokulum-Nährmediums) beimpft und der Mikroorganismus wurde gezüchtet. Nach 14- bis 18 Stunden wurden mit dieser Kultur 100 1 des Impfmaterialnährmediums (Inokulum-Mediums) beimpft und es wurde bei 37°C, einer Luftzufuhr von 100 l/Minute und einer Rührerdrehzahl von 360/Minute gezüchtet. Nach 16 Stunden wurden mit 50 1 dieses Impfmateriales (Inokulums) 1 000 1 des Hauptgärmediums der im Abschnitt a) angegebenen Zusammensetzung in einem Gärgefäß aus rostfreiem Stahl beimpft. Die Gärung wurde bei 37 C, bei einer Luftzufuhr von 500 l/Minute und einer Rührerdrehzahl von 200/Minute durchgeführt. Die Antibioticumzusammensetzung während der Gärung ist in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.
Tabelle 2
Gärungs
zeit
in
Stunden
M
2
enge der einze]
Nebramycine
in
ug/ml
4-
Lnen
5'
24- O O 50
4-8 O 0 4OO
72 0 5 1 200
96 0 30 1 74Ό
120 0 4-0 2 320
14-4- 0 60 2 650
- 23 -
ORIGINAL INSPECTED
; - 23 -
c) Decarbamoylieren von Nebramycin^1 und Isolierer^ von Tobramycin
Es wurden zu 3 1 jier wie im obigen Abschnitt a) beschrieben erhaltenen Gärbrühe, die 2 600 ug/ml Nebramycin-51 und 90 ug/ml Nebramycin-^- enthielt, 22 g Natriumhydroxyd zugegeben. Die Gärbrühe wurde unter Rühren auf 90 bis 1000C gebracht und 25 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Ende der Reaktion wurde das Gemisch, auf Raumtemperatur abgekühlt und sein pH-Wert mit einer 50%-igen Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt. Dieser
sauren Gärbrühe wurde
unter ständigem Rühren 2,0 g Oxal
säure' zugesetzt, ihr pH-Wert wurde mit einer konzentrierten Ammoniumhydroxydlösung auf 7,0 eingestellt und es wurde 30 Minuten lang gerührt. Nachfolgend wurde filtriert und das Myzel mit 2 χ 600 ml Wasser gewaschen. Das Filtrst und die Waschlösung wurden vereinigt und an einer aus 200 ml Amberlite CG-50 (NH4 +) (Rohm und Haas, Co., Philadelphia, USA) bereiteten Kolonne chromatographiert. Die Kolonne wurde mit 400 ml ionenfreiem Wasser gewaschen und nachfolgend der Reihe nach mit 1 000 ml einer 0,05 n Ammoniumhydroxydlösung mit 2 000 ml einer 0,1 η Ammoniumhydroxydlösung und mit 3 000 .ml einer 0,15 η Ammoniumhydrdxydlösung in Fraktionen von je 250 ml eluiert. Die Tobramycin enthaltenden Fraktionen (13 bis 18) wurden vereinigt, ihr pH-Wert wurde mit einer 50%-ig^n Schwefelsäure auf 7»0 eingestellt und es wurde an 120 ml Amberlite CG-50 (NH^+) chromatographiert. Der Ionenaustauscher wurde mit 200 ml ionenfreiem Wasser gewaschen und das Antibioticum wurde nachfolgend der Reihe nach mit 1 000 ml einer 0,05 η AmmoniumhydroxydlösunE mit 2 000 ml einer 0,1 η Ammoniumhydroxydlösung, 2 000 ml einer 0,15 σι Ammoniumhydroxydlösung und schließlich mit 2 000 ml einer 0,2 η AmmoniumhydroxydlÖsung in Fraktionen von je 60 ml eluiert.
- 24 -
Die Fraktionen 45 bis 56 wurden vereinigt und unter vermindertem Druck eingedampft. Der Destillationsrückstand wurde über Phosphorpentoxyd getrocknet. So wurde 0,7 g eines 70 Gew.-% Kanamycin B, 12 Gew.-% 61-N-Carbamoyl- -tobramycin [Komponente N-13], 10 Gew.-% unbekannten Bestandteil und 8 Gew.-% Tobramycin enthaltenden Produktes erhalten. Beim Eindampfen der Fraktionen 57 bis 58 wurde 0,2 g eines Destillationsrückstandes, welcher 60 Gew.-% Tobramycin, nahe 4-0 Gew.-% Kanamycin B und 0,1 bis 0,2 Gew.-% 6'-N-Carbamoyl-tobramycin [Komponente N-13] enthielt, gewonnen. Das Eindampfen der Fraktionen 59 bis ergab 5»7 E eines Tobramycinprapafates, welches 0,1 bis 0,15 Gew.-% 6'-N-Carbamoyl-tobramycin [Komponente N-13] erhielt. Beim Umkristallisieren dieses Rohproduktes aus 96%-igem Äthanol wurden4,2 g reines Tobramycin gewonnen.
Beispiel 2
Herstellung von Nebramycin-2 und Nebramycin-51 in einem im voraus festgesetzten Verhältnis enthaltenden Gärbrühen
Nach der Verfahrensweise des Beispieles 1, Abschnitt a) wurden 10 χ 100 ml Impfmaterialnährmedium (Inokulum-Nährmedium) der dort angegebenen Zusammensetzung mit der Zellsuspension von Streptomyces tenebrarius MNG 204 und weitere' 10 χ 100 ml Impfmaterialnährmedium (Inokulum-Nährmedium) mit einer Zellsuspension von Streptomyces tenebrarius MNG 169 beimpft. Es wurde gemäß der Verfahrensweise des Beispieles 1, Abschnitt a) 14 bis 18 Stunden lang gezüchtet und ferner wurden 100 ml in einem 500 ml Erlenmeyer-Kolben und 5 1 in einem 10 1 Gärgefäß sterilisiertes Hauptgärmedium der im Beispiel 1, Abschnitt a) angegebenen Zusammensetzung getrennt mit beiden Stämmen
- 25 -
-■25 -
beziehungsweise mit ihrer nachfolgend festgesetzten Mischkultur beimpft.
Die Züchtung wurde 14-4- Stunden lang unter den Bedingungen des Beispieles 1, Abschnitt a) fortgesetzt und der Gehalt an den Antibioticumbestandteilen der Gärbrühe wurde durch Dünnschichtchromatographie und anschließende Bioautographie und Vergleichen mit dem Standard bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt.
- 26 -
- .26 -
Tabelle 3
2-üchtungs- j
bedingungen
Mikroorganismus 1
Mikroorganismus 2
Menge der einzelnen Nebramycine
in
ug/ml 4
5'
Schüttelkolben
ι Streptomyces j tenebrarius j MIiG 169
040
180
ml
1
Streptomyces tenebrarius MKG 204
ml
2
Streptomyces tenebrarius MNG 169
4,5 ml
Streptomyces tenebrarius MNG 204
0,5 ml
640
175
Λ
Streptomyces tenebrarius MNG 169
4,0 ml
Streptomyces tenebrarius MNG 204
1,0 ml
140
195
! 1
"T
- -ar-
Fortsetzung der Tabelle
Züchtungs-
bedin
gungen
Mikroorganismus
1
3,5 ml Mikroorganismus
2
1,5 ml Menge der
2
einzelnen Ne
in
jüg/ml
4
ibramycine
5'
610
5 Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
3,0 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204
2,5 ml 4 740 180
1 690
6 Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
2,5 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204
2,5 ml 3 140 240 1 840
7 . Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
2,0 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204 .
3,0 ml 2 850 170 1 880
j
8
Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
Streptomyces
tenebrarius
MNG 204
2 510 190 1
Fortsetzung der Tabelle 3
Züchtungs-
bedin
gung en
Mikroorganismus
Λ
1,5 ml Mikroorganismus
2
Menge der t
2
einzelnen
in
jag/ml
4
Ne bramycine
51
9 Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
1,0 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204 3,5 ml
1 320 240 2 430
10 Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
0,5 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204 4,0 ml
470 12C 2 340
11 bxreptomyces
tenebrarius
l'iliG Io 9
200 ml Streptoinyces
tenebrarius
MNG 204 4,5 ml
150 95 2 340
Gärgefäß
I
Streptomyces
tenebrarius
MNG 169 ·
3 900 210 870
Fortsetzung· der Tabelle 3
Züchtungs-
bedin
gungen
Mikroorganismus Mikroorganismus
2
Menge der
2
einzelnen Ne
in
uß/ml
4
bramycine
51
II Streptoii^yces
tenebrarius
MNG 204 200 ml
0 90 2 300
III Streptomyces"
tenebrarius
MNG 169 175 ml
Streptomyces
tenebrarius
MNG 204 25 ml
4 380 240 1 130
IV Streptomyces
tenebrarius
MNG 169 150 ml
Streptomyces
tenebrarius
MNG 204 50 ml
3 050 340 1 530
I
! ν
I
I
Streptomyces
tenebrarius
MNG 169 125 ml
Streptomyces
tenebrarius
MNG 204 75 ml
2 450 220 1 640
i "" -""" I
CjO NJ •Ο-OO
- 30 Fortsetzung der Tabelle 5
Züchtungs-
bedin-
gungen
Mikroorganismus
1
100 ml Mikroorganismus
2
100 ml Menge der
2
einzelnen
in
tig/ml
' 4
Ne bramycine
5'
VI Streptomyces
tenebrarius
KNG 169
75 ml Streptomyces
tenebrarius
MlTG 204
125 ml 2 320 420 2 150
VII Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
50 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204
150 ml 1 420 300 2 470
VIII Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
25 ml Streptomyces
tenebrarius
MNG 204
175 ml 980 160 2 540
IX Streptomyces
tenebrarius
MNG 169
Streptomyces
tenebrarius
MNG 204
280 140 2 310
Aus der obigen Tabelle 5 geht hervor, daß bei Verwendung von ütreptomyces tenebrarius MNG 204· und MNG 169 Gärbrühen, die Nebramycin-^?' und Nebramycin-2 in einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis enthalten, hergestellt werden können. Das Antibioticum kann aus der Gärbrühe nach der ungarischen Patentschrift"174· 315 isoliert werden.
Das bioautographische Bild der Kulturen I bis IX ist in der Figur dargestellt.
s sung
Leerseite

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    a) zur Erzeugung von Gärbrühen, die nahezu ausschließlich Nebramycin-5' enthalten, den Mikroorganismusstamm Streptomyces tenebrarius MNG 204, hinterlegt am 2. September 1981 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 204 in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszagos Közegeszsegügyi Intezat), einsetzt
    beziehungsweise
    b) zur Erzeugung von Gärbrühen, die ein Gemisch von Nebramycin-2 und Nebramycin-5' in einem beliebigen im voraus festgesetzten Verhältnis und Nebramycin-4- enthalten, Sporen oder vegetatives Myzel eines beliebigen den Nebramycin-Komplex erzeugenden Stammes von Streptomyces tenebrarius und Sporen oder vegetatives Myzel eines nahezu ausschließlich Nebramycin-5' erzeugenden Stammes von Streptomyce.s tenebrarius in einem entsprechenden gewünschten Verhältnis vermischt
    und in einem 1 oder mehr Kohlenstoffquelle(n) und Stickstof fquelle(n) und anorganische^] Salz(e) und Spurenelemente und gegebenenfalls 1 oder mehr tierische[s]
    und/oder pflanzliche[s] öl(e) und/oder Fett(e) enthaltenden Nährmedium in submerser belüfteter Gärkultur bei Temperaturen von 33 bis 4O°C züchtet.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1 b), dadurch gekennzeichnet, daß man als den Nebramycin-Komplex erzeugenden Stamm von Streptomyces tenebrarius den am 28. Dezember 1977 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 169 oder am 5. April 1978 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 170 ,jeweils in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Qrszagos Közegeszsegügyi Intezet) hinterlegten oder der am 16. Juni 1965 unter der Bezeichnung ATCC 17 92.0 dnder Stammsammlung The American Type Culture Collection (ATCC) hinterlegte einsetzt.
  3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 b), dadurch gekennzeichnet» daß man als nahezu ausschließlich Nebramycin-51 erzeugenden Stamm den am 2. September 1981 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 204- in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszagos Közegeszsegügyi Intezet) hinterlegten einsetzt.
  4. 4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man als Nährmedium für die Gärkultur ein solches, welches als Kohlenstoffquelle Glucose, Fructose, Stärke, Dextrin und/oder Glycerin und als Stickstoffquelle Brdnußmehl, Maisbrei, 1 oder mehr Pepton(e), Hefeextrakt, Sojamehl, Casein und/oder 1 oder mehr Aminosäure(n) und/oder anorganisch^s] Ammoniumsalz(e) enthält, einsetzt.
  5. 5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß man die Züchtung des Mikroorganismus beziehungsweise der Mikroorganismen bei einer Temperatur von 37 G durchführt.
  6. 6.) Mikroorganismusstamm Streptomyces tenebrarius MNG 204, verwendbar im Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» hinterlegt am 2. September 1981 unter der Bezeichnung Streptomyces tenebrarius MNG 204- in der Nationalen Stammsammlung des ungarischen Landesinstitutes für Gesundheitswesen (Orszägos Közeg6szsegügyi Intezet).
    Beschreibung
DE19823248420 1981-12-28 1982-12-28 Verfahren zur mikrobiologischen herstellung von gaerbruehen, die entweder nahezu ausschliesslich nebramycin-5' oder ein gemisch von nebramycin-2 und nebramicyn-5' in einem beliebigen im voraus festgesetzten verhaeltnis und nebramycin-4 enthalten und in diesem verwendbarer mikroorganismusstamm Granted DE3248420A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE3248420C2 DE3248420C2 (de) 1990-11-08

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DE19823248420 Granted DE3248420A1 (de) 1981-12-28 1982-12-28 Verfahren zur mikrobiologischen herstellung von gaerbruehen, die entweder nahezu ausschliesslich nebramycin-5' oder ein gemisch von nebramycin-2 und nebramicyn-5' in einem beliebigen im voraus festgesetzten verhaeltnis und nebramycin-4 enthalten und in diesem verwendbarer mikroorganismusstamm

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