DE4402591A1 - Verfahren zur biotechnologischen Herstellung von Lovastatin und/oder Mevinolinsäure - Google Patents
Verfahren zur biotechnologischen Herstellung von Lovastatin und/oder MevinolinsäureInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur biotechnologischen
Herstellung von Lovastatin und/oder Mevinolinsäure unter Verwendung der Pilz
gattung Pleurotus.
Lovastatin und ähnliche Stoffe (Compactin, Mevastatin, Sinvastatin, Epstatin) in
hibieren die Cholesterinsynthese durch Inhibierung der Stufe, die über Geschwindig
keit der Cholesterinsynthese entscheidet, d. h. der Umwandlung von Hydroxymethyl
glutaryl-Coenzym A zu Mevalonat, was durch HMG-CoA-Reduktase katalysiert wird
(J.A. Tobert, G. Hitzenberger, W.R. Kukovetz, I.B. Holmes, K.H. Jones, Athero
sclerosis 41, 61-65, 1982). Die wirksame Arzneiform ist Beta-hydroxysäure, die in
einem Molekülteil dem HMG-CoA ähnelt und daher als ein kompetitiver Inhibitor
wirkt (G. Zubay, Biochemistry, Addison Wesley Publishing Company, 584, 1984).
Lovastatin wird als Arzneimittel zur Behandlung von Hypercholesterinämie und zur
Prophylaxe von ischämischer Herzkrankheit verwendet. Er verringert die Konzentra
tion des gesamten, LDL- und VLDL-Cholesterins in Menschen (S.M. Grundy, G.L.
Vega, Journal of Lipid Research 26, 1464-1475, 1985).
Der erste Inhibitor aus der Reihe von ähnlichen Verbindungen war ein Metabolit
des Pilzes Penicillium citrinum (ML - 236B) und wurde von Japanern in 1976
entdeckt. Später zeigte sich, daß diese Verbindung mit der fungiziden Verbindung
Compactin identisch ist. Die nächste ähnliche Verbindung, Monacolin K, die ein
Metabolit des Pilzes Monascus ruber ist, wurde von denselben Forschern in 1979
entdeckt und die Verwendung dieses Pilzes sowie ein Verfahren zur Herstellung des
Stoffes wurden erstmals von der Firma Sankyo patentiert. Unabhängig davon
entdeckten und patentierten die Forscher der Firma Merck, USA Mevinolin,
genannt auch Lovastatin. Das ist ein sekundärer Metabolit des Pilzes Aspergillus ter
reus, für den gefunden wurde, daß er nach der Zusammensetzung dem Monacolin K
gleicht.
Neben den angegebenen Metaboliten wurde später eine Reihe von verwandten
Derivaten gewonnen, die durch Biotransformation mit Hilfe von verschiedenen
Mikroorganismen bzw. durch chemische Synthese entstanden (A. Endo, Journal of
Medicinal Chemistry 28, 4, 401-405, 1985). Neben der hypocholesterinämischen
Wirkung weist Lovastatin auch eine fungizide, herbizide und cytostatische Wirkung
auf (S. Schindler, T. Bach, H.K. Lichtenthaler, Naturforsch. 40c, 208-214, 1985).
Neben den oben angegebenen Pilzen sind jedoch aus der Literatur als mögliche
Produzenten des Lovastatins bzw. verwandter Stoffe noch folgende Pilze bekannt:
Penicillium brevicompactum, Pythium ultimum, Hypomyces chrysospermus, Paecyclo
myces sp., Eupenicilium sp., Trichoderma longibrachiatum, T. pseudokoningii, Phoma
sp., Doratomyces nanus und Gymnoascus umbrinus (A. Endo, K. Hasumi, A. Yamada,
R. Shimoda, H. Takeshima, J. Antibiot. 49, 11, 1609-1610, 1986).
In den oben angegebenen Verfahren wird submerse aerobe Fermentation verwen
det. Der Nährboden muß Quellen des assimilativen Kohlenstoffs und Stickstoffs,
anorganische Salze und andere Nährstoffe enthalten. Pilze werden bei einer Tem
peratur zwischen 20 und 37°C gezüchtet, der pH-Wert des Nährbodens liegt zwi
schen 6 und 8. Nach der Fermentation wird Lovastatin mittels Extraktion mit orga
nischen Lösungsmitteln isoliert.
In der vorliegenden Erfindung werden zur Biosynthese von Lovastatin Basidio
mycetenpilze der Gattung Pleurotus, die bisher noch nicht als mögliche Produzenten
dieses Inhibitors genannt worden sind, verwendet. Geeignete Arten sind P. ostreatus,
P. sapidus und P. saca, die in mikrobiologischer Sammlung des Kemÿski intitut,
Ljubljana, Slowenien (Bezeichnung der Sammlung: MZKIBK) hinterlegt sind. Die
wirksamsten Pilze aus dieser Sammlung sind Pleurotus sapidus (G 24) und Pleurotus
saca (G 23). Auch andere Arten dieser Gattung sind zur Synthetisierung von Lovas
tatin fähig. Ihre Verwendung zu diesem Zweck ist der Gegenstand der vorliegenden
Anmeldung.
Morphologische Charakteristika der Organismen G 23 and G 24 sind charakteri
stisch für die Gattung Pleurotus. Die Kriterien zur taxonomischen Bestimmung sind
im Buch The Biology and Cultivation of Edible Mushrooms, S.T. Chang, W.A.
Haynes, Eds. Academic Press. New York, 1978, angeführt.
Die Pilze werden in Form von lebenden Kulturen auf schrägem Bierwürze-Agar,
wobei sie alle 6 Monate überimpft werden, bzw. unter Paraffinöl, wo sie mehrere
Jahre aushalten können, aufbewahrt. Erfindungsgemäß kann Lovastatin mit diesen
Pilzen nach dem Submers- bzw. Oberflächenverfahren oder aber einfach aus den
Fruchtkörpern der genannten Pilze gewonnen werden. Zur Biosynthese von Lovas
tatin bei Oberflächen- oder Submerszüchtung dieser Pilze ist das Alter der Kultur für
das Inokulum von wesentlicher Bedeutung. Es soll 14 Tage bis 4 Monate, vorzugs
weise 2,5 Monate, betragen. Im Wachstum gehemmte Fruchtkörper, die schon
sporulieren, müssen makroskopisch sichtbar sein. Zur Herstellung des Inokulums
wird das Myzel von der Agaroberfläche abgekratzt bzw. in Warrings Mixer gemahlen
bzw. werden aus der Agarkultur in der Petrischale mittels eines Korkbohrers Stöpsel
(Durchmesser 6 mm) ausgebohrt und zur Impfung des flüssigen Nährbodens für die
vegetative Phase verwendet.
Der Nährboden für die vegetative Phase enthält corn steep liquor (CSL), Hafermehl,
Glucose, Tomatenmark, Spurenelemente (B. Buckland, K. Gbewonyo, T. Hallada, L.
Kaplan und P. Masurekar, Novel Microbial Products for Medicine and Agriculture,
A.L. Demain, G.A. Somkuti, J.C. Hunter-Cevera, H.W. Rossmoore, Eds. Society for
Industrial Microbiology, Elsevier, Amsterdam, 1989, 161-169) und Leitungswasser.
Der pH-Wert beträgt 7,0. Der Nährboden wird 20 Minuten bei 121°C sterilisiert,
dann auf 28-35°C abgekühlt und mit dem Pilz geimpft. Es werden 3 bis 10 ml der
Myzelsuspension, vorzugsweise 5 ml (ein Reagenzglas/25 ml steriles Wasser) auf 80
ml des Nährbodens bzw. 3 bis 10 Stöpsel, vorzugsweise 5 Stöpsel, auf 80 ml des
vegetativen Nährbodens verwendet.
In vegetativer Phase wird der Pilz auf einem Schüttler bei 150 bis 250 Umdrehungen
per Minute, vorzugsweise bei 200 Umdrehungen per Minute, bei einer Temperatur
von 25 bis 35°C, vorzugsweise 30°C, in einer Zeit von 5 bis 10 Tagen, vorzugsweise 6
Tage gezüchtet.
Zur Impfung der Produktionsphase werden von 5 bis 10% der Brühe verwendet und
der Rest kann nach der Trocknung als Erweißzusatz zum Tierfutter Anwendung fin
den.
Der Produktionsnährboden besteht aus komplexen Kohlenstoff- und Stickstoff
quellen und Mineralstoffen (Glycerin, Bierhefe, Hafermehl, Tomatenmark, Glucose,
Natriumacetat, (NH₄)₂SO₄, Stroh). Die Züchtung in der Produktionsphase kann sub
mers oder oberflächlich sein. Im Falle der submersen Züchtung sind die Bedingun
gen dieselben wie bei der vegetativen Kultur. Im Falle der oberflächlichen Fermen
tation werden die Flaschen bei einer Temperatur von 20-35°C, vorzugsweise 30°C,
in einem Thermostat 7 bis 14 Tage, vorzugsweise 9 bis 12 Tage, stehen gelassen.
Zur Gewinnung von Lovastatin aus Fruchtkörpern werden die Pilzfruchtkörper in
einem Rührer zusammen mit Wasser gemahlen und dann wird wie nach dem
Abschluß der Submers- bzw. Oberflächenfermentation gearbeitet. Nach der been
deten Produktionsphase wird die Brühe auf pH von 7,7 eingestellt, mit demselben
Volumen des Methanols versetzt und das Produkt wird durch Schütteln 1 Stunde bei
30°C extrahiert. Nach der Extraktion wird das Myzel abfiltriert. Im Filtrat wird
Lovastatin in Säureform gewonnen. Diese Form kann mittels organischer
Lösungsmittel in die Laktonform, die als Wirkstoff in der Pharmazie verwendet wird,
umgewandelt werden.
Das abfiltrierte Myzel bzw. die gemahlenen Fruchtkörper können nach dem Was
chen mit Wasser und Trocknen als Erweißzusatz zum Tierfutter verwendet werden.
Ergänzend wird auf nachstehende Literaturzitate hingewiesen, in denen die vor
stehend genannten Basidiomyceten-Arten beschrieben worden sind. Pleurotus saca
(vgl. Lelley, J., Pilzanbau, Verlag E. Ulmer, Stuttgart (1991), S. 164), Pleurotus
sapidus und Pleurotus ostreatus (vgl. The Biology and Cultivation of Edible
Mushrooms, Chang, S.T., Haynes, W.A., Eds. Academic Press. New York (1978),
Seiten 125, 498 und 523).
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele, die sie keineswegs einschränken,
erläutert.
Das Inokulum wird derart hergestellt, daß ein 2,5 Monate altes Myzel des Pilzes
Pleurotus saca G 23 (MZKIBK) abgekratzt wird und damit ein vegetativer flüssiger
Nährboden der folgenden Zusammensetzung (g/100 ml) geimpft wird:
0,5 g corn steep liquor (CSL), 1 g Hafermehl, 1 g Glucose, 4 g Tomatenmark, 1 ml
einer Spurenelementenlösung und Leitungswasser bis zu 100 ml. Der pH beträgt 7,0.
Der Nährboden wird 20 Minuten bei 121°C autoklaviert.
In der vegetativen Phase wird der Pilz in Schüttelkultur in 500 ml Erlenmeyerkolben,
die je 80 ml Substrat enthalten, gezüchtet, und zwar 6 Tage bei 30°C und 200
Umdrehungen per Minute. Mit 5 bis 10% des vegetativen Nährbodens wird der
Produktionsnährboden geimpft.
Der Produktionsnährboden wird 20 Minuten bei 121°C autoklaviert. Der Produk
tionsnährboden hat die folgende Zusammensetzung (g/100 ml):
5 g Stroh, 1 g Glucose, Mineralsalzlösung bis 100 ml, pH 7,0.
In der Produktionsphase wird der Pilz in Oberflächenkultur in Erlenmeyerkolben,
die je 40 ml Substrat enthalten, bei Raumtemperatur mit zeitweisem Handrühren 12
bis 16 Tage gezüchtet.
Nach der beendeten Fermentation wird die gleiche Menge des Methanols zugesetzt
und der pH der Brühe wird auf 3,0 eingestellt. Die Extraktion erfolgt auf einem
Schüttler bei 220 Umdrehungen per Minute und 30°C. Die Brühe wird dann filtriert
und im Filtrat werden 8 mg/l des Produktes gewonnen, und zwar 7,1 mg/l in Lovas
tatinform und 0,9 mg/l in Mevinolinsäureform.
Das Inokulum wird derart hergestellt, daß ein 2,5 Monate altes Myzel der Pilzart
Pleurotus sapidus G 24 (MZKIBK) abgekratzt wird und damit ein vegetativer
Nährboden, der 20 Minuten bei 121°C autoklaviert wurde, geimpft wird. Die Zusam
mensetzung des vegetativen Nährbodens (g/100 ml):
0,5 g corn steep liquor (CSL), 1,0 g Hafermehl, 1,0 g Glucose, 4,0 g Tomatenmark,
1,0 ml einer Spurenelementenlösung, Leitungswasser bis zu 100 ml. Der pH beträgt
7,0.
In der vegetativen Phase wird der Pilz 5 Tage in Schüttelkultur in 500 ml
Erlenmeyerkolben, die je 80 ml Substrat enthalten, auf einem Schüttler gezüchtet,
und zwar bei 30°C und 200 Umdrehungen per Minute. Mit 5 bis 10% des
vegetativen Nährbodens wird der Produktionsnährboden geimpft.
Der Produktionsnährboden wird 20 Minuten bei 121°C autoklaviert. Der Produk
tionsnährboden hat die folgende Zusammensetzung (g/100 ml):
10 g Glycerin, 4 g Bierhefe, 4 g Hafermehl, 1,5 g Tomatenmark, 5 g Glucose, 3 g
Natriumacetat, 0,5 g (NH₄)₂SO₄, 1 g Stroh.
In der Produktionsphase wird der Pilz in Schüttelkultur in 500 ml Erlenmeyerkolben,
die je 40 ml Substrat enthalten, auf dem Schüttler gezüchtet, und zwar bei 30 °C und
200 Umdrehungen per Minute.
Nach der beendeten Fermentation wird der pH der Brühe auf 3,0 eingestellt und es
wird die gleiche Menge des Methanols zugesetzt. Die Extraktion verläuft 1 Stunde
auf dem Schüttler bei 220 Umdrehungen per Minute und 30°C. Die Brühe wird
dann filtriert und im Filtrat werden 20 mg/l des Produktes gewonnen, und zwar 0,6
mg/l in Mevinolinsäureform und 19,4 mg/l in Lovastatinform.
Frische handelsübliche Fruchtkörper des Pilzes Pleurotus ostreatus werden in einem
minimalen Volumen des Wassers gemahlen und mit demselben Volumen des
Methanols (Methanol : Wasser = 1 : 1) versetzt. Die Extraktion verläuft auf einem
Schüttler mindestens 1 Stunde bei 220 Umdrehungen per Minute und 30°C. Die
Brühe wird dann filtriert und der pH des Filtrats wird auf 3,0 eingestellt. Auf 1 kg
von frischen Fruchtkörpern werden in Extrakt 45 mg des Produktes erhalten, und
zwar 2,03 mg/l in Mevinolinsäureform und 42,97 mg/l in Lovastatinform.
Claims (2)
1. Verfahren zur biotechnologischen Herstellung von Lovastatin und/oder
Mevinolinsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man Basidiomycetenpilze aus der
Gattung Pleurotus, wie Pleurotus ostreatus, Pleurotus sapidus und Pleurotus saca, vor
zugsweise Pleurotus sapidus G 24 und Pleurotus saca G 23, die in mikrobiologischer
Sammlung vom Kemÿski intitut, Ljubljana, Slowenien (MZKIBK) hinterlegt sind,
nach dem Submers- oder Oberflächenverfahren züchtet oder daß man die
Fruchtkörper der genannten Pilze verwendet,
daß der Pilz in vegetativer Phase auf einem Schüttler bei 150 bis 250 Umdrehungen per Minute bei einer Temperatur von 25 bis 35°C 5 bis 10 Tage gezüchtet wird,
daß man zur Impfung der Produktionsphase 5 bis 10% der Brühe der vegetativen Phase steril abnimmt, daß der submerse Produktionsnährboden aus komplexen Kohlenstoff- und Stickstoffquellen und einer Mineralstofflösung besteht, daß die Züchtung in der Produktionsphase submers oder oberflächlich erfolgt, wobei im Falle der submersen Züchtung die Bedingungen gleich wie bei der vegetativen Kul tur sind, während bei der Oberflächenkultur die Temperatur von 20 bis 35°C beträgt und sie innerhalb von 7 bis 14 Tagen erfolgt,
daß nach der beendeten Produktionsphase der pH-Wert auf 3,0 eingestellt wird, so
daß das Produkt in Lakton- und Säureform erhalten wird, bzw. auf pH 7,7, so daß nur die Säure erhalten wird, mit Methanol versetzt wird und das Produkt durch Schütteln extrahiert wird, nach der Extraktion das Myzel abfiltriert wird und im Filtrat Lovastatin und/oder Mevinolinsäure gewonnen werden.
daß der Pilz in vegetativer Phase auf einem Schüttler bei 150 bis 250 Umdrehungen per Minute bei einer Temperatur von 25 bis 35°C 5 bis 10 Tage gezüchtet wird,
daß man zur Impfung der Produktionsphase 5 bis 10% der Brühe der vegetativen Phase steril abnimmt, daß der submerse Produktionsnährboden aus komplexen Kohlenstoff- und Stickstoffquellen und einer Mineralstofflösung besteht, daß die Züchtung in der Produktionsphase submers oder oberflächlich erfolgt, wobei im Falle der submersen Züchtung die Bedingungen gleich wie bei der vegetativen Kul tur sind, während bei der Oberflächenkultur die Temperatur von 20 bis 35°C beträgt und sie innerhalb von 7 bis 14 Tagen erfolgt,
daß nach der beendeten Produktionsphase der pH-Wert auf 3,0 eingestellt wird, so
daß das Produkt in Lakton- und Säureform erhalten wird, bzw. auf pH 7,7, so daß nur die Säure erhalten wird, mit Methanol versetzt wird und das Produkt durch Schütteln extrahiert wird, nach der Extraktion das Myzel abfiltriert wird und im Filtrat Lovastatin und/oder Mevinolinsäure gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Gewin
nung von Lovastatin aus Fruchtkörpern die Fruchtkörper des Pilzes in einem Mixer
zusammen mit Wasser gemahlen werden und anschließend auf dieselbe Weise wie
nach dem Ende der Submers- bzw. Oberflächenfermentation
gearbeitet wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SI9300047A SI9300047A (en) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | Microbiological method for preparation of lovostatin and/or mevinoline acid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4402591A1 true DE4402591A1 (de) | 1994-10-20 |
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ID=20431099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4402591A Withdrawn DE4402591A1 (de) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | Verfahren zur biotechnologischen Herstellung von Lovastatin und/oder Mevinolinsäure |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4402591A1 (de) |
SI (1) | SI9300047A (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999006531A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-02-11 | Chong Kun Dang Corporation | Aspergillus genus showing resistance to cerulenin and l-methionine analogue and a process for preparing mevinolinic acid therefrom |
US6387258B1 (en) | 2000-02-24 | 2002-05-14 | Biogal Gyogyszergyar Rt. | Method of purifying statins from a fermentation broth |
US6500651B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-12-31 | Biogal Gyogyszergyar Rt. | Metabolic controlled fermentation procedure for the manufacture of lovastatin hydroxy acid |
US6521762B2 (en) | 2000-03-03 | 2003-02-18 | BIOGAL Gyógyszergyar RT. | Process for purifying lovastatin and simvastatin with reduced levels of dimeric impurities |
WO2008096021A2 (es) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Universidad De Almería | Proceso para la producción en continuo de lovastatina |
-
1993
- 1993-01-29 SI SI9300047A patent/SI9300047A/sl unknown
-
1994
- 1994-01-28 DE DE4402591A patent/DE4402591A1/de not_active Withdrawn
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WO2008096021A2 (es) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Universidad De Almería | Proceso para la producción en continuo de lovastatina |
WO2008096021A3 (es) * | 2007-02-09 | 2008-09-25 | Univ Almeria | Proceso para la producción en continuo de lovastatina |
ES2319029A1 (es) * | 2007-02-09 | 2009-05-01 | Universidad De Almeria | Proceso para la produccion en continuo de lovastatina. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SI9300047A (en) | 1994-09-30 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: PATENTANWAELTE DR. BERNARD HUBER, DR. ANDREA SCHUE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |