Verfahren zur Herstellung von Sorbicillacton A Process for the preparation of sorbicillactone A
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Herstellung der biologisch aktiven Verbindung Sorbicillacton A und Derivaten davon durch Anzucht von Penicillium chrysogenum, insbesondere Stamm KIP 3201. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Aufreinigung großer Mengen an Sorbicillacton A und Derivaten davon aus dem Kulturmedium und der Pilzbiomasse sowie die Verwendung von Sorbicillacton A zur Behandlung von Erkrankungen und Infektionen.The present invention relates to a process for the optimized production of the biologically active compound sorbicillactone A and derivatives thereof by growing Penicillium chrysogenum, in particular strain KIP 3201. The invention further relates to a process for purifying large amounts of sorbicillactone A and derivatives thereof from the culture medium and the fungal biomass and the use of sorbicillactone A for the treatment of diseases and infections.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Die Suche nach, neuen biologisch aktiven Verbindungen erfolgt vor allem auf zwei Wegen. Die Isolierung aktiver Naturstoffe aus biologischen -Systemen auf der einen Seite, sowie die Synthese neuartiger Verbindungen, zum Teil inspiriert von Sekundärmetaboliten aus der Natur, auf der anderen. Besonders interessant ist dabei die Untersuchung der Metaboliten von Makro- und Mikroorganismen in schwer zugänglichen und. extremen Lebensräumen. So stellen beispielsweise marine eukaryontische Organismen, speziell Schwämme, eine reiche Quelle bioaktiver Substanzen dar (Sarma AS, Daum T, Müller WEG (1993) Secondary metabolites from marine sponges. Akademie gemeinnütziger Wissenschaften zu Erfurt, Ullstein-Mosby Verlag, Berlin). Grund hierfür ist die sessile Lebensweise dieser Organismen. Sie sind auf den Herantransport ihrer Nahrung, schwebende Partikel (Algen, Bakterien oder Pilze) im Wasser, angewiesen. Diese Partikel werden über einen ständigen Wasserstrom eingestrudelt. Dies führt zu einer erhöhten Gefahr der Erkrankung an Bakterien- oder Pilzinfektionen. Schwämme sind aus diesem Grund auf effiziente Abwehrmechanismen zum Schutz vor derartigen Infektionen durch biologisch aktive Sekundärmetabolite angewiesen. Es bleibt allerdings häufig unklar, ob diese Substanzen vom Schwamm selbst, oder von einem der zahlreichen mit dem Schwamm assoziierten Mikroorganismen gebildet werden. Es ist daher besonders interessant,
diese im Schwamm lebenden Mikroorganismen zu isolieren und deren Metabolitenspektrum zu untersuchen. Folglich ist es ein Hauptziel der Forschung, Methoden zu entwickeln, die es ermöglichen, diese Mikroorganismen in Kultur zu züchten, um deren biologisch aktiven Sekundärmetabolite in ausreichenden Mengen verfügbar zu machen.There are two main ways to search for new, biologically active compounds. The isolation of active natural products from biological systems on the one hand, as well as the synthesis of novel compounds, partly inspired by secondary metabolites from nature, on the other. Of particular interest is the study of the metabolites of macro and microorganisms in difficult to access and. extreme habitats. For example, marine eukaryotic organisms, especially sponges, are a rich source of bioactive substances (Sarma AS, Daum T, Müller WEG (1993) Secondary metabolites from marine sponges. Academy of Non-Profit Sciences in Erfurt, Ullstein-Mosby Verlag, Berlin). The reason for this is the sessile way of life of these organisms. They rely on the transport of their food, floating particles (algae, bacteria or fungi) in the water. These particles are bubbled in through a constant stream of water. This leads to an increased risk of bacterial or fungal infections. For this reason, sponges rely on efficient defense mechanisms to protect against such infections from biologically active secondary metabolites. However, it often remains unclear whether these substances are formed by the sponge itself or by one of the numerous microorganisms associated with the sponge. It is therefore particularly interesting to isolate these microorganisms living in the sponge and to study their metabolite spectrum. Accordingly, it is a major goal of research to develop methods that enable these microorganisms to be grown in culture in order to make their biologically active secondary metabolites available in sufficient quantities.
Heute kann angenommen werden, daß lediglich etwa 5 % der in marinen eukaryontischen Organismen vorkommenden Mikroorganismen kultivierbar sind. Folglich kann davon ausgegangen werden, daß deren Potential noch weitgehend ungenutzt ist. Zur erfolgreichen und nachhaltigen Nutzung dieser Mikroorganismen als Quellen neuer Pharmazeutika ist es wichtig, Kultivierungsmethoden zu entwickeln, die sich dadurch auszeichnen, daß die Produktion der gewünschten Metaboliten möglichst stark gesteigert wird, während die Bildung der unerwünschten Nebenprodukte weitgehend unterbunden wird.Today it can be assumed that only about 5% of the microorganisms occurring in marine eukaryotic organisms can be cultivated. It can therefore be assumed that their potential is still largely untapped. For the successful and sustainable use of these microorganisms as sources of new pharmaceuticals, it is important to develop cultivation methods which are characterized in that the production of the desired metabolites is increased as much as possible, while the formation of the undesired by-products is largely prevented.
Das Anwendungsspektrum für eine kommerzielle Nutzung der bioaktiven Sekundärmetabolite ist breit und reicht von der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen, bakterieller, viraler und fungaler Infektionen bis hin zur Therapie von Tumoren.The range of applications for commercial use of the bioactive secondary metabolites is broad and ranges from the treatment of neurodegenerative diseases, bacterial, viral and fungal infections to the treatment of tumors.
Intensiv wird dabei auch nach solchen bioaktiven Substanzen gesucht, die eine hohe Spezifität gegen definierte Tumoren entfalten und gleichzeitig opportunistische Infektionen, z. B. durch Viren, eindämmen.There is also an intensive search for those bioactive substances which develop a high specificity against defined tumors and at the same time are opportunistic infections, e.g. B. by viruses.
Die bioaktive Substanz Sorbicillacton A und Derivate davon wurden kürzlich aus einem Penicillium-Stamm isoliert, der aus einem marinen Schwamm der Gattung Ircinia isoliert wurde (DE 102 38 257.3). Es wurde dabei gefunden, daß Sorbicillacton A und Derivate davon nicht vorhersehbare ausgeprägte antitumorale und antivirale als auch entzündungshemmende Eigenschaften aufweisen. Eine- Hochskalierung der bisher verwendeten Verfahren zur Herstellung dieser Substanz und ihrer Derivate war bisher nicht möglich. Allerdings ist die zuverlässige Herstellung von großen Mengen an Sorbicillacton A und Derivaten davon für die vielversprechende Verwendung in der
Behandlung von Erkrankungen, wie beispielsweise von Krebs und Entzündungen, dringend notwendig.The bioactive substance sorbicillactone A and derivatives thereof were recently isolated from a Penicillium strain which was isolated from a marine sponge of the genus Ircinia (DE 102 38 257.3). It was found that sorbicillactone A and derivatives thereof have unforeseeable pronounced antitumor and antiviral as well as anti-inflammatory properties. Up to now, it has not been possible to scale up the processes used to prepare this substance and its derivatives. However, the reliable production of large amounts of sorbicillactone A and derivatives thereof for promising use in the Treatment of diseases such as cancer and inflammation is urgently needed.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur optimierten Produktion des Naturstoffes Sorbicillacton A und Derivaten davon, sowie zur Extraktion von Sorbicillacton A und Derivaten davon aus dem Kulturmedium und der Pilzbiomasse und zur Aufreinigung großer Mengen an Sorbicillacton A und Derivaten davon zur Verfügung zu stellen.It is therefore the object of the present invention to provide a process for the optimized production of the natural product sorbicillactone A and derivatives thereof, and for the extraction of sorbicillactone A and derivatives thereof from the culture medium and the fungal biomass and for the purification of large amounts of sorbicillactone A and derivatives thereof to deliver.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe zunächst durch das Bereitstellen eines Verfahrens gelöst, das die folgenden Schritte umfaßt:According to the invention, this object is first achieved by providing a method which comprises the following steps:
a) Anzüchten eines Pilzes der Gattung Penicillium bei 20-25 °C in einem geeigneten Anzuchtmedium bei einer Salzkonzentration von 2-5 % bis zum Ausbilden eines kompakten Oberflächenmycels,a) cultivating a fungus of the genus Penicillium at 20-25 ° C. in a suitable growth medium at a salt concentration of 2-5% until a compact surface mycelium is formed,
b) Erhöhen der Temperatur auf 28-35°C und weiteres Inkubieren für 5-10 Tage,b) raising the temperature to 28-35 ° C and further incubating for 5-10 days,
c) Abtrennen der Kulturflüssigkeit vom Mycel, undc) separating the culture fluid from the mycelium, and
d) Extrahieren von Sorbicillacton A und Derivaten davon aus dem Kulturmedium, und gegebenenfalls, .d) extracting sorbicillactone A and derivatives thereof from the culture medium, and optionally,.
e) Unterschichten des Mycels mit frischem Medium mit einer verringerten Salzkonzentration von 0,5-1 ,5 % und Inkubieren bei 28-35°C für 3-8 Tage,e) underlay the mycelium with fresh medium with a reduced salt concentration of 0.5-1.5% and incubate at 28-35 ° C for 3-8 days,
f) Wiederholen von Schritt c) und d), und gegebenenfalls,f) repeating steps c) and d), and if appropriate,
g) Wiederholen der Schritte e) bis f), und .g) repeating steps e) to f), and.
h) Extrahieren von Sorbicillacton A und Derivaten davon aus dem Kulturmedium und/oder den Mycelien.
Erfindungsgemäß handelt es sich somit um ein Verfahren, bei dem das Anzüchten des Pilzes unter besonderen Bedingungen erfolgt, die eine erhöhte Ausbeute und gleichzeitig erhöhte Produktionsraten bewirken. So werden Wachstum und Produktion von Sorbicillacton A sowie Vorstufen bzw. Derivaten davon durch die Variation der Kulturbedingungen gesteuert und z. B. durch Zugabe von NaCI initiiert und stimuliert. Insbesondere wird die Produktion dadurch beschleunigt, daß in Stufenprozessen Bedingungen für optimales Wachstum und optimale Produktionsbedingungen nacheinander realisiert werden, z. B. durch einen Wechsel der Inkubationstemperatur von beispielsweise 20-25°C auf 28-35°C und einen Wechsel der Salzkonzentration von 2-5 % auf 0.5-1.5 %. Bei anderen Inkubationstemperaturen wurde gar keine oder nur geringe Produktion von Sorbicillacton A und/oder Derivaten davon gefunden. Überraschenderweise stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung somit zuverlässig große Mengen an Sorbicillacton A und Derivaten davon zur Verfügung.h) extracting sorbicillactone A and derivatives thereof from the culture medium and / or the mycelia. According to the invention, it is therefore a method in which the mushroom is grown under special conditions which bring about an increased yield and at the same time increased production rates. So growth and production of sorbicillactone A and precursors or derivatives thereof are controlled by varying the culture conditions and z. B. initiated and stimulated by adding NaCI. In particular, the production is accelerated in that conditions for optimal growth and optimal production conditions are successively realized in step processes, for. B. by changing the incubation temperature from, for example, 20-25 ° C to 28-35 ° C and changing the salt concentration from 2-5% to 0.5-1.5%. At other incubation temperatures, little or no production of sorbicillactone A and / or derivatives thereof was found. Surprisingly, the method of the present invention thus reliably provides large amounts of sorbicillactone A and derivatives thereof.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Verfahren, wobei der Pilz Penicillium chrysogenum, insbesondere der Stamm KIP 3201, zur Produktion verwendet wird.A method according to the invention is preferred in which the fungus Penicillium chrysogenum, in particular the strain KIP 3201, is used for production.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Erhöhung der Ausbeute an Sorbicillacton A dadurch erreicht wird, daß die Anzuchtmedien durch Variation der Substrate und Substratkonzentrationen, wie z. B. durch Zugabe ^von Pyruvat, Glutamat, Prolin und Acetat, aber auch von Sorbicillin und anderen biosynthetischen Vorstufen von Sorbicillacton A, verändert werden.In a further aspect of the present invention, it is a method which is characterized in that an increase in the yield of sorbicillactone A is achieved in that the growth media by varying the substrates and substrate concentrations, such as. B. by addition ^ of pyruvate, glutamate, proline and acetate, but also of sorbicillin and other biosynthetic precursors of sorbicillactone A, are changed.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein Verfahren, in dem die Produktion von Sorbicillacton A und Derivaten davon im Flachbettverfahren erfolgt. Eine Produktion von Sorbicillacton A und Derivaten davon kann weiterhin dadurch beschleunigt werden, daß zu geeigneten Zeitpunkten die flüssige Phase von den Zellen
getrennt wird und die Zellen mit frischem Medium versorgt erneut zur Produktion angeregt werden. Geeignete Zeiten sind beispielsweise 3-10 Tage.In a preferred embodiment, it is a process in which sorbicillactone A and derivatives thereof are produced in a flat bed process. Production of sorbicillactone A and derivatives thereof can be further accelerated in that the liquid phase from the cells at suitable times is separated and the cells supplied with fresh medium are stimulated to production again. Suitable times are, for example, 3-10 days.
Bevorzugt wird eine Art des Inokulums in Form einer Festkörper-gebundenen Form des Pilzes, dessen Animpfmaterial auf schwimmfähigen Festkörpern, z. B. Getreidekörnern oder Styroporkugeln, dargeboten wird.A type of inoculum is preferred in the form of a solid-bound form of the fungus, the inoculum of which is floating on solid bodies, for. B. cereal grains or polystyrene balls, is presented.
Weiterhin bevorzugt wird ein Verfahren, wobei ein Absinken des Oberflächenpilzmycels verhindert wird. Das kann dadurch erfolgen, daß eine Trägervorrichtung zur Stabilisierung des Oberflächenmycels in die Anzuchtbehälter integriert wird. Eine geeignete Form einer Trägervorrichtung stellt dabei beispielsweise ein Netz dar.A method is further preferred in which a decrease in the surface mushroom mycelium is prevented. This can be done by integrating a carrier device for stabilizing the surface mycelium into the cultivation container. A suitable form of a carrier device is, for example, a network.
Ein bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das produzierte Sorbicillacton A und Derivate davon, unmittelbar aus den Kulturmedien an einen festen Austauscher gebunden werden. Aus dieser gebundenen Form , erfolgt dann eine Aufreinigung in weiteren Schritten. Dabei kann die Elution vom Austauscher mit organischen Lösungsmitteln, wie Methanol, Ethanol, Ethylacetat, Heptan oder Acetonitril, erfolgen. Auf diese Weise kann Sorbicillacton A und Derivate davon in hochangereicherter Form vom Austauscher gewonnen werden.A preferred method is characterized in that the sorbicillactone A produced and derivatives thereof are bound directly from the culture media to a solid exchanger. This bound form is then used for purification in further steps. The elution from the exchanger can be carried out using organic solvents such as methanol, ethanol, ethyl acetate, heptane or acetonitrile. In this way, sorbicillactone A and derivatives thereof can be obtained from the exchanger in a highly enriched form.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das produzierte Sorbicillacton A und Derivate davon aus dem Pilzmycel, das vom Kulturmedium abgetrennt wurde, durch Versetzen mit organischen Lösungsmitteln extrahiert werden. Dabei wird bevorzugt Ethylacetat verwendet.Another preferred method is characterized in that the sorbicillactone A produced and derivatives thereof are extracted from the fungal mycelium which has been separated from the culture medium by adding organic solvents. Ethyl acetate is preferably used.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine weitere Extraktion der Rohextrakte durchgeführt wird. Dabei können die Rohextrakte angesäuert und anschließend Sorbicillacton A und Derivate . davon mittels organischen Lösungsmitteln extrahiert werden. Dabei wird ebenfalls bevorzugt Ethylacetat verwendet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine optimierte Aufreinigung der Extrakte mittels Fast Centrifugal Partitioning Chromatography (FCPC) durchzuführen. Weiterhin wird eine optimierte Aufreinigung der Extrakte mittels Gelchromatographie, z. B. an Sephadex LH- 20, bevorzugt. Dabei können verschiedene organische Lösungsmittel zur Elution von Sorbicillacton A und Derivaten davon verwendet werden.In a further aspect of the present invention, it is a method which is characterized in that a further extraction of the crude extracts is carried out. The raw extracts can be acidified and then sorbicillactone A and derivatives. of which are extracted using organic solvents. Ethyl acetate is also preferably used. It is also advantageous to perform an optimized purification of the extracts using Fast Centrifugal Partitioning Chromatography (FCPC). Furthermore, an optimized purification of the extracts by means of gel chromatography, e.g. B. on Sephadex LH-20, preferred. Various organic solvents can be used to elute sorbicillactone A and derivatives thereof.
Ein bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Derivatisierung von Sorbicillacton A zum Sorbicillacton- A-methylester umfaßt.A preferred aspect of the present invention is a process which is characterized in that it comprises derivatizing sorbicillactone A to sorbicillactone A methyl ester.
Es wurde gefunden, daß neuronale Zellen, die mit Sorbicillacton A inkubiert wurden, nach Zugabe von L-Glutaminsäure und Serotonin (5-HT) einen starken Abfall des intrazellulären Kalziumspiegels zeigten. L-Glutaminsäure und Serotonin sind als Neurotransmitter in einer Reihe von neurodegenerativen Erkrankungen etiologisch involviert. Aufgrund dieser Eigenschaften könnten Sorbicillacton A oder Derivate davon in der Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen und der damit verbundenen Symptom-Komplexe verwendet werden.It was found that neuronal cells incubated with sorbicillactone A showed a sharp drop in the intracellular calcium level after the addition of L-glutamic acid and serotonin (5-HT). L-glutamic acid and serotonin, as neurotransmitters, are etiologically involved in a number of neurodegenerative diseases. Because of these properties, sorbicillactone A or derivatives thereof could be used in the treatment of neurodegenerative diseases and the associated symptom complexes.
Weiterhin wurde die Genotoxizitat von Sorbicilllacton A an L5178Y- Mäuselymphomazellen (ATCC CRL 1722) getestet. Es wurde gefunden, daß in Zellen, die mit 1 , 3 und 10 μg/mL Sorbicillacton A inkubiert wurden, keine DNS-Strangbrüche induziert wurden. Dagegen wurde ein signifikanter Anstieg des Anteils der- DNS- Strangbrüche nach 24 Stunden Inkubation bei einer Konzentration von 30 μg/mL Sorbicillacton A gefunden. Aufgrund dieser Eigenschaften ist es vorteilhaft, Sorbicillacton A oder Derivate davon in der Behandlung von Leukämie zu verwenden.The genotoxicity of sorbicilllactone A was also tested on L5178Y mouse lymphoma cells (ATCC CRL 1722). It was found that no DNA strand breaks were induced in cells incubated with 1, 3 and 10 μg / ml sorbicillactone A. In contrast, a significant increase in the proportion of DNA strand breaks was found after 24 hours of incubation at a concentration of 30 μg / ml of sorbicillactone A. Because of these properties, it is advantageous to use sorbicillactone A or derivatives thereof in the treatment of leukemia.
Auch induziert Sorbicillacton A in L5178Y-Zellen nach 4 Stunden Inkubation bei einer Konzentration von 10 und 30 μg/mL Apoptose. Aufgrund dieser Eigenschaften, wird die Verwendung von Sorbicillacton A oder Derivaten davon in der Behandlung von Leukämie bevorzugt.
Weiterhin können Sorbicillacton A oder Derivate davon bei der Behandlung viraler7 Infektionen angewendet werden. Einzelheiten dazu sind in den Beispielen der DE 102 38 257.3 beschrieben.Sorbicillactone A also induces apoptosis in L5178Y cells after 4 hours of incubation at a concentration of 10 and 30 μg / mL. Because of these properties, the use of sorbicillactone A or derivatives thereof is preferred in the treatment of leukemia. Furthermore Sorbicillacton A or derivatives thereof in the treatment of viral infections 7 are applied. Details of this are described in the examples of DE 102 38 257.3.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, wobei Sorbicillacton A oder Derivate davon zusammen mit geeigneten pharmazeutisch akzeptablen Hilfs- und Zusatzstoffe formuliert werden. Bevorzugt werden dabei, pharmazeutische Zusammensetzungen, in denen Sorbicillacton A oder Derivate davon in einer Menge vorliegen, daß ein Konzentrationsbereich zwischen 0,3 und 30 μg/ml bei der Behandlung in vivo vorliegt.Another aspect of the present invention relates to methods for producing a pharmaceutical composition, wherein sorbicillactone A or derivatives thereof are formulated together with suitable pharmaceutically acceptable auxiliaries and additives. Pharmaceutical compositions in which sorbicillactone A or derivatives thereof are present in an amount such that there is a concentration range between 0.3 and 30 μg / ml during the treatment in vivo are preferred.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Pilzstamm der Gattung Penicillium chrysogenum KIP 3201. Dieser wurde am 14. Januar 2004 bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH unter der Nummer DSM 16137 hinterlegt.Another aspect of the present invention relates to the fungus strain of the genus Penicillium chrysogenum KIP 3201. This was deposited on January 14, 2004 with the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH under the number DSM 16137.
im Rahmen der vorliegenden Erfindungen soll unter einem "Derivat" eine von der allgemeinen Formel 1 abgeleitete Verbindung sein, die zum Beispiel durch verschiedene der für Ri bis R und X oder Y angegebenen Restgruppen substituiert ist, sowie Gemische verschiedener dieser Verbindungen, die zum Beispiel zu einem auf die jeweils zu therapierende Erkrankung und/oder des Patienten auf Basis von diagnostischen oder Daten über den Behandlungserfolg oder -verlauf abgestimmten "personalisierten" Medikament verarbeitet werden können. Unter einem Derivat wird auch eine Verbindung der Sorbicillacton-A-Klasse verstanden, die aus anderen (z.B.) marinen Organismen. isoliert werden kann, als den hier (beispielhaft) erwähnten.
In the context of the present inventions, a "derivative" is intended to be a compound derived from the general formula 1, which is substituted, for example, by various of the radical groups specified for R 1 to R and X or Y, and mixtures of various of these compounds, which, for example, belong to a "personalized" medicament that is tailored to the particular illness to be treated and / or the patient can be processed on the basis of diagnostic or data on the success or course of treatment. A derivative is also to be understood as a compound of the sorbicillactone A class, which is derived from other (eg) marine organisms. can be isolated as the one mentioned here (by way of example).
Die vorliegende Erfindung soll nun im weiteren durch die folgenden Beispiele in Bezug auf die beiliegenden Abbildungen beschrieben werden, ohne jedoch darauf beschränkt zu werden. Es zeigtThe present invention will now be further described by the following examples with reference to the accompanying figures, without, however, being restricted thereto. It shows
Figur 1 den Einfluß von Sorbicillacton A auf den intrazellulären Kalziumspiegel von neuronalen Zellen.Figure 1 shows the influence of sorbicillactone A on the intracellular calcium level of neuronal cells.
Figur 1A zeigt die Behandlung von Neuronen mit 200 μM L-Glutaminsäure (L-Glu) und ' Figure 1A shows the treatment of neurons with 200 uM L-glutamic acid (L-Glu) and '
2,5 mM Ca2+ (•), wobei die Neuronen, die mit 10 μg/mL Sorbicillacton A (o) behandelt wurden, 5 min vor Zugabe von 200 μM L-GIu und 2,5 mM CaCI2 (zum Zeitpunkt 10 min) präinkubiert wurden. Die Änderungskinetik wurde kontinuierlich über etwa 20 min gemessen. Es wurden sowohl Mittelwert (n = 19) als auch Standardabweichung (± SE) ermittelt.2.5 mM Ca 2+ (•), the neurons treated with 10 μg / mL sorbicillactone A (o) 5 min before adding 200 μM L-Glu and 2.5 mM CaCl 2 (at time 10 min) were preincubated. The change kinetics were measured continuously over approximately 20 minutes. Both the mean (n = 19) and standard deviation (± SE) were determined.
Figur 1 B zeigt die Behandlung von Neuronen mit 200 μM Serotonin (5-HT) und 2,5 mMFIG. 1B shows the treatment of neurons with 200 μM serotonin (5-HT) and 2.5 mM
Ca2+ (•), wobei die Neuronen, die mit 10 μg/mL Sorbicillacton A (o) behandelt wurden, 5 min vor Zugabe von 200 μM 5-HT und 2,5 mM CaCI2 (zum Zeitpunkt 10 min) präinkubiert wurden. Die Änderungskinetik wurde kontinuierlich über etwa 20 min gemessen. Es wurden sowohl Mittelwert (n = 21) als auch Standardabweichung (± SE) ermittelt.Ca 2+ (•), the neurons treated with 10 μg / mL sorbicillactone A (o) being preincubated 5 min before the addition of 200 μM 5-HT and 2.5 mM CaCl 2 (at the time 10 min) , The change kinetics were measured continuously over approximately 20 minutes. Both the mean (n = 21) and standard deviation (± SE) were determined.
Figur 2 die Ergebnisse des "Comet-Assay" nach der Inkubation von L5178Y- Mäuselymphomazellen (ATCC CRL 1722) mit 1, 3 und 10 μg/mL Sorbicillacton A. Figur 2A zeigt die Ergebnisse nach 4 Stunden Inkubationszeit. Figur 2B zeigt die Ergebnisse nach 24 Stunden Inkubationszeit. Es wurden jeweils der Mittelwert (A: n = 25, B: n = 29) und die Staπdardabweichung (± SD) ermittelt.
Figur 3 die Ergebnisse des "Fast Microassay" nach der Inkubation von L5178Y- Mäuselymphomazellen (ATCC CRL 1722) mit 1 , 3, 10 und 30 μg/mL Sorbicillacton A. Figur 3A zeigt die Ergebnisse nach 4 Stunden Inkubationszeit. Figur 3B zeigt die Ergebnisse nach 24 Stunden Inkubationszeit. Es wurden jeweils der Mittelwert (A: n = 5, B: n = 7) und die Standardabweichung (± SD) ermittelt.FIG. 2 shows the results of the "comet assay" after the incubation of L5178Y mouse lymphoma cells (ATCC CRL 1722) with 1, 3 and 10 μg / ml sorbicillactone A. FIG. 2A shows the results after an incubation period of 4 hours. Figure 2B shows the results after 24 hours of incubation. The mean value (A: n = 25, B: n = 29) and the standard deviation (± SD) were determined. FIG. 3 shows the results of the “Fast Microassay” after the incubation of L5178Y mouse lymphoma cells (ATCC CRL 1722) with 1, 3, 10 and 30 μg / ml sorbicillactone A. FIG. 3A shows the results after an incubation period of 4 hours. Figure 3B shows the results after 24 hours of incubation. The mean (A: n = 5, B: n = 7) and the standard deviation (± SD) were determined.
Beispiel 1: Kultivierung des Pilzes Penicillium chrysogenum in salzhaltigen Medien zur optimierten Produktion von Sorbicillacton AExample 1: Cultivation of the fungus Penicillium chrysogenum in saline media for the optimized production of sorbicillactone A
Zur Optimierung der Produktion von Sorbicillacton A wurden Medien und Kulturbedingungen etabliert, die sich von den sonst üblichen unterscheiden, u.a. dadurch, daß. bei erhöhten Salzgehalten und Temperaturen, die für diesen Organismus ungewöhnlich sind, kultiviert wird.In order to optimize the production of sorbicillactone A, media and culture conditions have been established that differ from the usual ones, e.g. as a result of that. cultivated at elevated salt levels and temperatures that are unusual for this organism.
Als Inokulum für die Anzucht werden unter Standardbedingungen erstellte Sporensuspensionen verwendet, die zunächst auf Agarplatten mit Wickerham Medium mit 1 ,5 % Bactoagar bei Raumtemperatur für 1.4 Tage angezogen werden. Die Sporen werden in einer Lösung von Meerwasser (34%o) und Glycerin (2:1) suspendiert, auf einen Standardtiter eingestellt, portioniert und in geeigneten Portionen eingefroren und bei -20CC gelagert. Das Animpfgut für große Ansätze von Massenkulturen wird . hergestellt, indem Getreidekörner durch Autoklavieren sterilisiert, mit Medium versetzt und mit Pilzsporen beimpft werden, Nach Inkubationszeit von 14 Tagen bei 20°C werden die Körner getrocknet und bis zur Verwendung bei Raumtemperatur gelagert. Mit diesen Sporenpräparationen werden die Kulturmedien angeimpft.Spore suspensions prepared under standard conditions are used as inoculum for cultivation, which are first grown on agar plates with Wickerham medium with 1.5% Bactoagar at room temperature for 1.4 days. The spores are suspended in a solution of sea water (34%) and glycerol (2: 1), adjusted to a standard titer, portioned and frozen in suitable portions and stored at -20 ° C. The inoculum for large approaches to mass cultures is. prepared by sterilizing cereal grains by autoclaving, adding medium and inoculating with fungal spores. After an incubation period of 14 days at 20 ° C., the grains are dried and stored at room temperature until use. The culture media are inoculated with these spore preparations.
Für die Produktion wird eine modifizierte Version des Wickerham'schen Mediums in der folgenden Zusammensetzung verwendet: 3 g Hefeextrakt, 6 g Malzextrakt, 5 g Pepton, 10 g Glukose, 25 g NaCI in 1000 mL aqua dest. Der pH-Wert wird auf 5.5 eingestellt.A modified version of Wickerham's medium with the following composition is used for production: 3 g yeast extract, 6 g malt extract, 5 g peptone, 10 g glucose, 25 g NaCI in 1000 mL aqua dest. The pH is adjusted to 5.5.
Das Medium wird in Kulturgefäßen mit einer Füllhöhe von 4 cm gegeben, autoklaviert (20 min. bei 121 °C), nach Abkühlen mit Sporensuspension beimpft und für 7 Tage bei 22°C bis zur Ausbildung eines kompakten Oberflächenmycels inkubiert. Dann wird die
Temperatur auf 31°C erhöht und für weitere 7 Tage inkubiert. Dann wird die Kulturflüssigkeit, die den überwiegenden Anteil des produzierten Sorbicillactons (1) enthält vom Mycel getrennt und zur Substanzgewinnung weiter aufbereitet. Das Mycel wird erneut mit der gleichen Menge an frischem Medium etwas veränderter Zusammensetzung unterschichtet. Verwendet wird das Medium, wie oben aufgeführt, jedoch mit 5 g NaCI, 15 g Glucose pro Liter und ohne Malzextrakt. Das Medium wird vor dem Befülleπ auf Inkubationstemperatur aufgewärmt und die Mycelien werden für 5 Tage inkubiert. Danach wird die gleiche Prozedur wiederholt. Sorbicillacton A (1) wird aus den Kulturflüssigkeiten und den Mycelien nach getrennten Verfahren extrahiert.The medium is placed in culture vessels with a filling height of 4 cm, autoclaved (20 min. At 121 ° C), inoculated after cooling with spore suspension and incubated for 7 days at 22 ° C until a compact surface mycelium is formed. Then the Temperature increased to 31 ° C and incubated for another 7 days. Then the culture fluid, which contains the majority of the sorbicillactone (1) produced, is separated from the mycelium and further processed for substance extraction. The mycelium is again underlaid with the same amount of fresh medium with a slightly different composition. The medium is used as listed above, but with 5 g NaCl, 15 g glucose per liter and without malt extract. The medium is warmed to incubation temperature before filling and the mycelia are incubated for 5 days. Then the same procedure is repeated. Sorbicillactone A (1) is extracted from the culture fluids and the mycelia by separate processes.
Beispiel 2: Extraktion von Sorbicillacton A aus der PilzbiomasseExample 2: Extraction of sorbicillactone A from the fungal biomass
Das Pilzmycel wird vom Kulturmedium durch ein feinmaschiges Netz' getrennt, mit 3 mL Ethylacetat je Gramm Biomasse versetzt und extrahiert. Die Extrakte werden filtriert und am Rotationsverdampfer eingeengt. Das Konzentrat wird bei' 5°C bzw. -20°C bis zur weiteren Aufreinigung gelagert.The mycelium is separated from the culture medium by a fine-mesh network ', added with 3 mL of ethyl acetate per gram of biomass and extracted. The extracts are filtered and concentrated on a rotary evaporator. The concentrate is stored at '5 ° C or -20 ° C until further purification.
Beipiel 3: Extraktion von Sorbicillacton A aus dem KulturmediumExample 3: Extraction of sorbicillactone A from the culture medium
Zu dem vom Mycel getrennten Kulturmedium werden je Liter 100 g eines Austauscherharzes, z.B. XAD-16, unter leichtem Rühren zugegeben. Das XAD-16 wird nach dem Beladen mit den Substanzen aus dem Medium abfiltriert und nacheinander mit Methanol/Wasser (1 :1) und Methanol extrahiert. Der Extrakt wird am Rotationsverdampfer eingeengt und das methanolfreie Konzentrat wird bei 5°C bzw. - 20CC bis zur weiteren Aufreinigung gelagert.100 g of an exchange resin, for example XAD-16, are added to the culture medium separated from the mycelium with gentle stirring. After loading with the substances, the XAD-16 is filtered off from the medium and extracted successively with methanol / water (1: 1) and methanol. The extract is concentrated on a rotary evaporator and the methanol-free concentrate at 5 ° C or - C stored 20 C until further purification.
Beispiel 4: Bestimmung des Gehaltes an Sorbicillacton A durch HPLC-UVExample 4: Determination of the Sorbicillactone A Content by HPLC-UV
Die Gehaltsbestimmung erfolgt auf einer analytischen HPLC mit Diodenarray-Detektor (Gradient: 80 % A : 20 % B auf 20 % A : 80 % B in 20 min. mit A = Wasser + 0.05 % TFA und B = Acetonitril + 0.05 % TFA) an einer Waters Symmetry-C-18 reversed- phase-Säule bei einem Fluß von 0.4 mL / min. Die Integration der Peakfläche wird bei
einer Wellenlänge von 370 nm durchgeführt, da die Absorption von Dihydrosorbicillacton A (3) bei dieser Wellenlänge praktisch gleich null ist, und somit der Fehler bei der Gehaltsbestimmung minimiert wird. Die Bestimmung der Konzentration in den Rohextrakten erfolgt durch Verdünnung des jeweiligen Extraktes mit- einem Methanol- / Wassergemisch (1:1) um den Faktor 150, bei den Extrakten der verschiedenen Aufreinigungsstufen bei einer Verdünnung um den Faktor 10. Die Bestimmung des Gehaltes an Sorbicillacton A (2) sowohl in den Rohextrakten als auch in den einzelnen Extrakten der verschiedenen Aufreinigungsstufen geschieht mit Hilfe einer Eichgerade aus Messungen mit Proben verschieden konzentrierter Lösungen von Sorbicillacton A (2) in Methanol.The content is determined on an analytical HPLC with a diode array detector (gradient: 80% A: 20% B to 20% A: 80% B in 20 min. With A = water + 0.05% TFA and B = acetonitrile + 0.05% TFA) on a Waters Symmetry C-18 reversed-phase column at a flow of 0.4 mL / min. The integration of the peak area is at a wavelength of 370 nm, since the absorption of dihydrosorbicillactone A (3) is practically zero at this wavelength, and thus the error in the content determination is minimized. The concentration in the crude extracts is determined by diluting the respective extract with a methanol / water mixture (1: 1) by a factor of 150, in the case of the extracts of the various purification stages by diluting by a factor of 10. The determination of the sorbicillactone content A (2) both in the crude extracts and in the individual extracts of the various purification stages is done with the aid of a calibration line from measurements with samples of differently concentrated solutions of sorbicillactone A (2) in methanol.
Beispiel 5: Aufreinigung des aus dem Kulturmedium gewonnenen RohextraktesExample 5: Purification of the crude extract obtained from the culture medium
Der wässrige Rohextrakt der Pilzkulturen von Penicillium chrysogenum wird zur Abtrennung unerwünschter Nebenprodukte, wie zum Beispiel Meleagrin, mit Ethylacetat neutral extrahiert. Die erhaltene Ethylacetat-Phase wird verworfen. Die wässrige Phase wird mit Phosphorsäure angesäuert (pH = 2) und mit Ethylacetat erschöpfend extrahiert. Sorbicillacton A kann praktisch quantitativ in die Ethylacetat-Phase der sauren Extraktion überführt werden. Der gewonnene Extrakt enthält nach Einengen im Vakuum bereits einen Massengehalt von bis zu 50 % Sorbicillacton A.The aqueous crude extract of the fungal cultures of Penicillium chrysogenum is extracted with ethyl acetate to remove unwanted by-products such as meleagrin. The ethyl acetate phase obtained is discarded. The aqueous phase is acidified with phosphoric acid (pH = 2) and extracted exhaustively with ethyl acetate. Sorbicillactone A can be converted practically quantitatively into the ethyl acetate phase of the acidic extraction. The extracted extract already contains a mass content of up to 50% sorbicillactone A after concentration in a vacuum.
Beispiel 6: Weitere Aufreinigung des Extraktes durch Fast Centrifugal Partitioning Chromatography (FCPC)Example 6: Further Purification of the Extract by Fast Centrifugal Partitioning Chromatography (FCPC)
Die weitere Aufreinigung des Extraktes erfolgt mit einem zusätzlichen flüssig-flüssig- chromatographischen Schritt. Dabei kommt die neuartige Methode der so genannten Fast Centrifugal Partitioning Chromatography (FCPC) zur Anwendung. Bei dieser Methode wird, wie bei gängigen flüssig-flüssig-chromatographischen Methoden, wie zum Beispiel der High Speed Countercurrent Chromatography (HSCCC), ein 2-phasiges Lösungsmittelgemisch eingesetzt. Dabei kann wahlweise die obere oder die untere Phase als stationäre Phase verwendet werden. Anders als bei der HSCCC wird bei der FCPC nicht mit einer Kapillarspule, sondern mit einem mit mehreren hundert
Trennkammern versehenen Rotor gearbeitet. In diesen direkt hintereinander geschalteten Kammern findet die Verteilung der im Extrakt enthaltenen Substanzen zwischen mobiler und stationärer Phase statt. Das System wird während der Trennung in schnelle Rotation versetzt (1200-1400 rpm). Dadurch wird zum einen, je nach Durchflußrichtung, die gewünschte Phase im Rotor der FCPC zurückgehalten und zum anderen die Trennung der beiden Phasen durch die Zentrifugalkraft beschleunigt. Dies ermöglicht die Verwendung großer Flußgeschwindigkeiten und somit den Durchsatz großer Substanzmengen in kurzer Zeit.' Der Verteilungskoeffizient K der gewünschten Substanz zwischen den beiden Phasen sollte im Bereich zwischen 0,7 und 4,5 liegen. Bei kleinerem K eluiert die Substanz zu schnell, so daß keinerlei Trennung erfolgt. Bei höherem K hingegen wird die Retentionszeit für die schnelle Aufreinigung großer Mengen Extrakt zu lang. Im Fall von Sorbicillacton A ist die Verwendung eines Lösungsmittelgemisches aus Heptan/Ethylacetat/Methanol/Wasser (42 % / 58 % / 42 % / 58 %) bei einem Fluß von 6 bis 7 mL pro min., einer Umdrehungszahl von 1200 rpm und der Verwendung der oberen Phase als stationärer Phase besonders vorteilhaft. Pro Liter Lösungsmittelgemisch wird außerdem 1 mL konzentrierte Phosphorsäure zugesetzt. Bei Verwendung eines 200 mL fassenden FCPC-Rotors ist eine Aufreinigung von bis zu 1 ,5 g Extrakt pro Lauf möglich. Pro Trennung werden mit diesen Einstellungen inklusive Vorbereitungs- und Spülzeiten lediglich 90 min benötigt. Die Sorbicillacton A enthaltenden Fraktionen werden von den organischen Lösungsmitteln befreit und die zurückbleibende, wässrig-saure Phase erschöpfend mit Ethylacetat extrahiert. Nach Einengen im Vakuum erhält man Extrakte mit einem Massengehalt an Sorbicillacton A von bis zu 70 %.The extract is further purified with an additional liquid-liquid-chromatographic step. The new method of so-called Fast Centrifugal Partitioning Chromatography (FCPC) is used. With this method, as with common liquid-liquid chromatographic methods, such as High Speed Countercurrent Chromatography (HSCCC), a two-phase solvent mixture is used. The upper or lower phase can be used as a stationary phase. Unlike the HSCCC, the FCPC does not use a capillary coil, but one with several hundred Separation chambers provided rotor worked. The distribution of the substances contained in the extract between the mobile and the stationary phase takes place in these directly connected chambers. The system is rotated rapidly during the separation (1200-1400 rpm). On the one hand, depending on the flow direction, the desired phase is retained in the rotor of the FCPC and on the other hand the separation of the two phases is accelerated by the centrifugal force. This enables the use of high flow rates and thus the throughput of large amounts of substance in a short time. ' The distribution coefficient K of the desired substance between the two phases should be in the range between 0.7 and 4.5. If the K is smaller, the substance elutes too quickly, so that no separation takes place. At higher K, however, the retention time is too long for the rapid purification of large amounts of extract. In the case of sorbicillactone A, the use of a solvent mixture of heptane / ethyl acetate / methanol / water (42% / 58% / 42% / 58%) at a flow of 6 to 7 ml per min., A speed of 1200 rpm and the Use of the upper phase as a stationary phase is particularly advantageous. 1 mL of concentrated phosphoric acid is also added per liter of solvent mixture. When using a 200 mL FCPC rotor, a purification of up to 1.5 g extract per run is possible. With these settings, including preparation and rinsing times, only 90 minutes are required per separation. The fractions containing sorbicillactone A are freed from the organic solvents and the remaining aqueous acidic phase is exhaustively extracted with ethyl acetate. After concentration in vacuo, extracts with a mass content of sorbicillactone A of up to 70% are obtained.
Beispiel 7: Gewinnung von reinem Sorbicillacton A mittels GelchromatographieExample 7: Obtaining pure sorbicillactone A using gel chromatography
Der bei der Gewinnung von reinem Sorbicillacton A (2) schwierigste Schritt ist die Abtrennung der strukturell sehr ähnlichen, aber um das Fünffache weniger aktiven Verbindung Dihydrosorbicillacton A (3).
2 3The most difficult step in obtaining pure sorbicillactone A (2) is the separation of the structurally very similar but five times less active compound dihydrosorbicillactone A (3). 2 3
Abb. 1. Strukturen von Sorbicillacton A (2) und Dihydrosorbicillacton A (3)Fig. 1. Structures of sorbicillactone A (2) and dihydrosorbicillactone A (3)
Aufgrund der Tatsache, daß sich die beiden Verbindungen lediglich im Sättigungsgrad an C-2' und C-3' in der Sorbylseitenkette unterscheiden, sind die physikalischen Eigenschaften der Moleküle, wie Masse oder Polarität, die man sich bei der Trennung von Substanzgemischen zu Nutze macht, nahezu identisch. Die Trennung kann aber durch Gelchromatographie an Sephadex-LH-20-Material mit Methanol als Eluent realisiert werden. Aufgrund der großen Ähnlichkeit der Moleküle ist jedoch die Verwendung eines sehr langen Säulensystems (größer oder gleich 6 m) nötig. Dieses Säulensystem wird als MPLC-System über eine Pumpe mit Lösungsmittel versorgt. Die Flußgeschwindigkeit des Eluenten beträgt ca. 10 mL pro min. Die beiden Lactone 2 und 3 werden dabei in ausreichender Weise voneinander getrennt, wobei 3 schneller eluiert. Man erhält pro Trennungsgang ca. 70 % des aufgetragenen, verunreinigten Sorbicillacton A (2) in sauberen Fraktionen. Die mit 3 verunreinigten Mischfraktionen können durch erneute Chromatographie an Sephadex LH-20 problemlos nachgereinigt werden.Due to the fact that the two compounds differ only in the degree of saturation at C-2 'and C-3' in the sorbyl side chain, the physical properties of the molecules, such as mass or polarity, are used in the separation of substance mixtures , almost identical. However, the separation can be carried out by gel chromatography on Sephadex LH-20 material with methanol as the eluent. Because of the great similarity of the molecules, however, the use of a very long column system (greater than or equal to 6 m) is necessary. As a MPLC system, this column system is supplied with solvent via a pump. The flow rate of the eluent is approx. 10 mL per min. The two lactones 2 and 3 are sufficiently separated from each other, with 3 eluting faster. About 70% of the applied, contaminated sorbicillactone A (2) is obtained in clean fractions per separation. The mixed fractions contaminated with 3 can be easily cleaned by re-chromatography on Sephadex LH-20.
Beispiel 8: Bestimmung des prozentualen Verhältnisses von Sorbicillacton A (2) und Dihydrosorbicillacton A (3) in den Extrakten durch HPLC-UVExample 8: Determination of the percentage ratio of sorbicillactone A (2) and dihydrosorbicillactone A (3) in the extracts by HPLC-UV
Zur Bestimmung des prozentualen Verhältnisses von Sorbicillacton A (2) und Dihydrosorbicillacton A (3) in den Rohextrakten wird zunächst eine Probe des Extraktes mit einem Methanol/Wassergemisch verdünnt. Die Probe wird an einer analytischen HPLC mit Diodenarray-Detektor unter isokratischen Bedingungen (Wasser / Acetonitril / TFA = 70/30/0,05 %) an einer Waters Symmetry-C-18 reversed-phase-SäuIe bei einem Fluß von 0,4 mL/min untersucht. Man erzielt so eine für die Integration der Peakflächen
der Verbindungen ausreichende Trennung. Die Integration der Peakflächen wird dabei bei einer Wellenlänge von 220 nm durchgeführt, da die Absorption der beiden Lactone (2, 3) bei dieser Wellenlänge etwa gleich stark ist. Diese Methode kann auch zur Untersuchung der Reinheit der Fraktionen aus der Gelchromatographie herangezogen werden.To determine the percentage ratio of sorbicillactone A (2) and dihydrosorbicillactone A (3) in the crude extracts, a sample of the extract is first diluted with a methanol / water mixture. The sample is on an analytical HPLC with a diode array detector under isocratic conditions (water / acetonitrile / TFA = 70/30 / 0.05%) on a Waters Symmetry-C-18 reversed-phase column at a flow of 0.4 mL / min examined. One achieves one for the integration of the peak areas the connections sufficient separation. The integration of the peak areas is carried out at a wavelength of 220 nm, since the absorption of the two lactones (2, 3) is approximately equally strong at this wavelength. This method can also be used to investigate the purity of the fractions from gel chromatography.
Beispiel 9: Bestimmung der Reinheit der Fraktionen aus der Gelchromatographie mittels UV-AbsorptionsexperimentenExample 9: Determination of the purity of the fractions from the gel chromatography by means of UV absorption experiments
Zur Beschleunigung der Analytik der Fraktionen aus dem letzten Auf reinig ungsschritt wurde nach einer Methode gesucht, die ohne chromatographische Verfahren auskommt. Dabei erwies es siGh als praktikabel, die UV-Absorption der entsprechenden Fraktionen sowohl bei 300 nm als auch bei 430 nm aufzunehmen und den Quotient aus den beiden Messwerten zur Überprüfung der Reinheit heranzuziehen. Die unerwünschte Verunreinigung Dihydrosorbicillacton A (3) eluiert vor Sorbicillacton A (2) und absorbiert, wie auch Sorbicillacton A (2), bei 300 nm stark, bei einer Wellenlänge von 430 nm aber praktisch nicht. Bei Erreichen eines konstanten Quotienten aus den beiden Messwerten kann also davon ausgegangen werden, daß die Fraktionen lediglich sauberes Sorbicillacton A (2) enthalten. Diese Ergebnisse konnten durch Kontrollmessungen-. unter den bei Beispiel 8 beschriebenen Bedingungen bestätigt werden. Die Messzeit für die Analytik aller Fraktionen einer Trennung kann so von mehreren Stunden bei der HPLC- Analytik auf nur wenige Minuten reduziert werden.In order to accelerate the analysis of the fractions from the last purification step, a method was sought that did not require chromatographic methods. SiGh found it practical to record the UV absorption of the corresponding fractions both at 300 nm and at 430 nm and to use the quotient from the two measured values to check the purity. The undesired impurity dihydrosorbicillactone A (3) elutes before sorbicillactone A (2) and, like sorbicillactone A (2), absorbs strongly at 300 nm, but practically not at a wavelength of 430 nm. When a constant quotient of the two measured values is reached, it can be assumed that the fractions only contain clean sorbicillactone A (2). These results could be verified by control measurements. be confirmed under the conditions described in Example 8. The measurement time for the analysis of all fractions in a separation can be reduced from several hours in HPLC analysis to just a few minutes.
Beispiel 10: Derivatisierung von Sorbicillacton A (2) zum Methylester 4Example 10: Derivatization of sorbicillactone A (2) to the methyl ester 4
Die Derivatisierung von Sorbicillacton A (2) zum Methylester 4 war zum einem interessant, da sich die Verbindung als interner Standard zur Bestimmung der Konzentration in z. B. Blutserum eignet, zum anderen zur Betrachtung von Struktur- Aktivitätsbeziehungen. In 5 mL Methanol wurden 30 mg Sorbicillacton A (2) gelöst und mit 200 μL konzentrierter Schwefelsäure versetzt. Nach 6 Stunden Rühren bei Raumtemperatur wurden 100 mL Wasser zugegeben und das Gemisch zweimal mit je 100 mL Ethylacetat extrahiert. Nach Eindampfen der organischen Phasen im Vakuum
wurde der Rückstand durch präparative HPLC aufgereinigt. Man erhielt so 18,6 mg einer gelben amorphen Substanz.The derivatization of sorbicillactone A (2) to the methyl ester 4 was interesting because the compound has become an internal standard for determining the concentration in e.g. B. blood serum is suitable, on the other hand to consider structure-activity relationships. 30 mg of sorbicillactone A (2) were dissolved in 5 ml of methanol and 200 μL of concentrated sulfuric acid were added. After stirring at room temperature for 6 hours, 100 ml of water were added and the mixture was extracted twice with 100 ml of ethyl acetate each time. After evaporating the organic phases in vacuo the residue was purified by preparative HPLC. This gave 18.6 mg of a yellow amorphous substance.
Physikalische und spektroskopische Daten von Sorbicillacton-A-methylester (4): Die Verbindung liegt als gelber amorpher Feststoff vor.Physical and spectroscopic data of sorbicillactone A methyl ester (4): The compound is present as a yellow amorphous solid.
Schmp. 166-170 °C (THF).166-170 ° C (THF).
[a$ = -558° (c = 0,2 in Methanol).[a $ = -558 ° (c = 0.2 in methanol).
CD (c = 0.2 in Methanol): Δε208 +11.1, Δε23ι -12.6, Δε278 +12.5, Δε370 -13.0.CD (c = 0.2 in methanol): Δε 208 +11.1, Δε 23 ι -12.6, Δε 278 +12.5, Δε 370 -13.0.
IR (KBr): v = 3333 (br.), 2931 (w), 1783 (m), 1730 (m), 1681 (s), 1612 (s), 1552 (s), 1442 (m), 1415 (m), 1384 (m), 1350 (s), 1310 (s), 1198 (m), 1176 (m), 1065 (m) cm"1.IR (KBr): v = 3333 (br.), 2931 (w), 1783 (m), 1730 (m), 1681 (s), 1612 (s), 1552 (s), 1442 (m), 1415 ( m), 1384 (m), 1350 (s), 1310 (s), 1198 (m), 1176 (m), 1065 (m) cm "1 .
MS (ESI, positiv): m/z 432 [M+H]+.MS (ESI, positive): m / z 432 [M + H] + .
Tabelle 1. NMR-Daten von Sorbicillacton-A-methylester (1) in THF-d8 Position aC [ppm] H [ppm] HMBC
1 99.5 2 192.0 . 3 110.8 4 166.7 5 81.1 6 53.2 3.47 s 1,2,4,5,7,9, 11, 1' 7 -23.5 1.55 s 4,5,6 8 7.3 1.52 s 2,3,4 9 60.0 10 173.0 11 -26.0 1.42 s 6,9, 10 r 169.7 .2' 121.7 6.39 d 1',3',4' 3' 139.1 7.20 dd 1',3',5' 4' 131.9 6.28 ddd 2', 6' . 5' 137.0 6.09 m 3', 6' 6' 18.6 1.82 dd 4', 5' 1" 162.3 2" 136.3 6.71 d 1", 3", 4" 3" 130.3 6.52 d 1",4" 4" 165.9 COO e 51.8 3.69 s 4" 1'-OH 16.606s NH 7.66 s 9., 10,11, 1"Table 1. NMR data of sorbicillactone A methyl ester (1) in THF-d 8 position a C [ppm] H [ppm] HMBC 1 99.5 2 192.0. 3 110.8 4 166.7 5 81.1 6 53.2 3.47 s 1,2,4,5,7,9, 11, 1 '7 -23.5 1.55 s 4,5,6 8 7.3 1.52 s 2,3,4 9 60.0 10 173.0 11 -26.0 1.42 s 6.9, 10 r 169.7 .2 '121.7 6.39 d 1', 3 ', 4' 3 '139.1 7.20 dd 1', 3 ', 5' 4 '131.9 6.28 ddd 2', 6 '. 5 '137.0 6.09 m 3', 6 '6' 18.6 1.82 dd 4 ', 5' 1 "162.3 2" 136.3 6.71 d 1 ", 3", 4 "3" 130.3 6.52 d 1 ", 4" 4 "165.9 COO e 51.8 3.69 s 4 "1'-OH 16.606s NH 7.66 s 9th, 10.11, 1"
Beispiel 11 : Nachweis der Bioaktivität von Sorbicillacton AExample 11: Detection of the bioactivity of sorbicillactone A
A) MessungenA) Measurements
Material: Es wurden die gleichen Materialien, wie in Perovic et al. (1998, Mech. AgeingMaterial: The same materials were used as in Perovic et al. (1998, Mech. Aging
Dev.101:1-19) beschrieben, verwendet. Fura-2-Acetoxymethylester (Fura-2-AM) wurde von Molecular Probes (Leiden, Niederlande), „Dulbecco's modified Eagle's Medium" mitDev. 101: 1-19). Fura-2-acetoxymethyl ester (Fura-2-AM) was co-labeled "Dulbecco's modified Eagle's Medium" by Molecular Probes (Leiden, The Netherlands)
4,5 g/L Glucose '(DMEM/HG), L-Glutaminsäure (L-Glu) und Serotonin (5-HT) von Sigma-
Aldrich (Taufkirchen, Deutschland) und die Antikörper Mäuse-Anti-Neu rofilament (68 kDa) und Mäu'se-Aπti-Giial-Fibrillary-Acidic-Protein (GFAP) von Röche Diagnostics (Mannheim, Deutschland) bezogen. Es wurde Sorbicillacton A der Charge: 2208/2a verwendet.4.5 g / L glucose ' (DMEM / HG), L-glutamic acid (L-Glu) and serotonin (5-HT) from Sigma- Aldrich (Taufkirchen, Germany) and the antibodies mice anti-neurofilament (68 kDa) and Mäu ' se-Aπti-Giial-Fibrillary-Acidic-Protein (GFAP) from Röche Diagnostics (Mannheim, Germany). Sorbicillactone A of batch: 2208 / 2a was used.
Primäre Neuronen: Die kortikale Zellkultur wurde aus den Gehirnen von 17-18 Tage alten Rattenembryonen nach einer modifizierten Prozedur erstellt [Freshney (1987) Culture of specific cell types. In: Culture of Animal Cells. A Manual of Basic Technique, A.R. Liss, New York, S, 25.7-288; Perovic et al. (1994) Eur. J. Pharmacol. (Mol. Pharmacol. See.) 288:27-33]. Nach der Isolierung wurden die Gerebral-Hemisphären in „Hank's Balanced Salt Solution" (HBSS) ohne Ca2+ und Mg2+ gelegt und anschließend die neuronalen Zellen in HBSS mit Hilfe von 0,025 % (w/v) Trypsin (10 min.; 37°C) dissoziiert. Die proteolytische Reaktion wurde mit 10 % (v/v) fötalem Kälberserum (FKS) abgebrochen. Die Einzelzellsuspension wurde zentrifugiert und das resultierende Pellet in „Dulbecco's modified Eagles's Medium" mit 4,5 g/L Glucose (DMEM/HG) (enthält 2 mM L-Glutamin, 100 mU/L Insulin und 10 % (v/v) FKS) aufgenommen. Die Zellen wurden in eine mit Poly-L-Lysin (5 μg/mL, 300 μl/cm2) beschichtete Kammer mit einer Zelldichte von 2,0 x 105 Zellen/cm2 ausplattiert. Nach zwei Tagen wurde das DMEM/HG/10%-FKS-Medium entfernt und durch DMEM/HG/serumfreies Medium ersetzt. Zwei Wochen nach der Isolierung erfolgte die Immunfärbung mit Anti- Neurofilament (68 kDa) als Marker für Neuronen und Anti-GFAP als Marker für Gliazellen. Die Kulturen beinhalteten > 80 % Neuronen; die restlichen 20 % waren GFAP-positive Zellen, hauptsächlich Astrozyten (Ushijima et al. (1995) Eur. J. Neurosci. 7:1353-9). Die Neuronen wurden in einer Atmosphäre aus 95 % Luft und 5 % CO2 bei 37°C gehalten.Primary neurons: The cortical cell culture was created from the brains of 17-18 day old rat embryos using a modified procedure [Freshney (1987) Culture of specific cell types. In: Culture of Animal Cells. A Manual of Basic Technique, AR Liss, New York, S, 25.7-288; Perovic et al. (1994) Eur. J. Pharmacol. (Mol. Pharmacol. See.) 288: 27-33]. After isolation, the gerebral hemispheres were placed in "Hank's Balanced Salt Solution" (HBSS) without Ca 2+ and Mg 2+ and then the neuronal cells in HBSS with the aid of 0.025% (w / v) trypsin (10 min .; The proteolytic reaction was terminated with 10% (v / v) fetal calf serum (FCS). The single cell suspension was centrifuged and the resulting pellet in "Dulbecco's modified Eagles's Medium" with 4.5 g / L glucose (DMEM / HG) (contains 2 mM L-glutamine, 100 mU / L insulin and 10% (v / v) FCS). The cells were plated in a chamber coated with poly-L-lysine (5 μg / ml, 300 μl / cm 2 ) with a cell density of 2.0 × 10 5 cells / cm 2 . After two days the DMEM / HG / 10% FCS medium was removed and replaced with DMEM / HG / serum-free medium. Two weeks after isolation, the immune staining was carried out using anti-neurofilament (68 kDa) as a marker for neurons and anti-GFAP as a marker for glial cells. The cultures contained> 80% neurons; the remaining 20% were GFAP-positive cells, mainly astrocytes (Ushijima et al. (1995) Eur. J. Neurosci. 7: 1353-9). The neurons were kept in an atmosphere of 95% air and 5% CO 2 at 37 ° C.
Laden von Neuronen mit Fura-2-AM: Die intrazelluläre Ca2+-Konzentration ([Ca2+]j) wurde durch Fluoreszenzmessungen bestimmt. Ausschlaggebend war das Verhältnis der Absorption des Ca2+-Indikatorfarbstoffes Fura-2-AM bei 340 und 380 nm (Grynkiewicz et al. (1985) J. Biol. Chem. 260:3440-50). Die Neuronen wurden mit 6 μM
Fura-2-AM in DMEM/HG/serumfreiem Medium (versetzt mit 1 % (w/v) bovinem Serumalbumin) bei 37°C für 60 min beladen. Nach Inkubation wurden die Zellen zweimal mit Medium gewaschen und weitere 45 min lang bei 37°C inkubiert. Diese Inkubationszeit ist ausreichend, um die Neuronen zu beladen (inaktives Fura-2-AM) und. den Acetoxymethylester (aktives Fura-2) zu hydrolysieren.Loading neurons with Fura-2-AM: The intracellular Ca 2+ concentration ([Ca 2+ ] j) was determined by fluorescence measurements. The decisive factor was the ratio of the absorption of the Ca 2+ indicator dye fura-2-AM at 340 and 380 nm (Grynkiewicz et al. (1985) J. Biol. Chem. 260: 3440-50). The neurons were at 6 μM Load Fura-2-AM in DMEM / HG / serum-free medium (mixed with 1% (w / v) bovine serum albumin) at 37 ° C for 60 min. After incubation, the cells were washed twice with medium and incubated for a further 45 min at 37 ° C. This incubation period is sufficient to load the neurons (inactive Fura-2-AM) and. to hydrolyze the acetoxymethyl ester (active Fura-2).
Kalzium-Kalibrierungskurve: Eine Kalzium-Kalibrierungskurve wurde nach den Methoden von Grynkiewicz et al. (1985, J. Biol. Chem. 260:3440-50) . erstellt. Fluoreszenzbilder wurden für jeden Puffer bei 340 und 380 nm erhalten. Der Quotient aus den beiden Fluoreszenzspektren (340/380 nm) wurde berechnet und als Kalibrierungskurve dargestellt. Der Quotient (340/380 nm [Ratio-Wert]) von 1 ,0 entspricht 228 nM [Ca2+]ι .Calcium calibration curve: A calcium calibration curve was calculated using the methods of Grynkiewicz et al. (1985, J. Biol. Chem. 260: 3440-50). created. Fluorescence images were obtained for each buffer at 340 and 380 nm. The quotient from the two fluorescence spectra (340/380 nm) was calculated and displayed as a calibration curve. The quotient (340/380 nm [ratio value]) of 1.0 corresponds to 228 nM [Ca 2+ ] ι.
Änderungen des Kalziumspiegels in Neuronen: In allen Versuchsansätzen wurden die Zellen zuerst mit Fura-2-AM beladen und anschließend mit unterschiedlichen Substanzen (in Locke's Lösung; 154 mM NaCI; 5,6 mM KCI; 3,6 mM NaHCO3; 5,6 mM Glucose and 10 mM Hepes; pH 7,4; ohne CaCI2) stimuliert. Sorbicillacton A wurde mit einer Konzentration von 10 mg/mL in 100 % (v/v) DMSO gelöst und bei -20°C gelagert. Neuronen wurden im ersten Ansatz 5 min mit 0,1 % (v/v) DMSO (Kontrolle) stimuliert; nach 10 min wurden 200 μM L-Glutaminsäure (L-Glu), 200 μM Serotonin (5-HT) und 2,5 mM CaCI2 zu den Zellen gegeben. Im zweiten Ansatz wurde die Auswirkung von L-Glu, 5-HT und 2,5 mM CaCI2 auf den Kalziumspiegel vorinkubierter Neuronen (jeweils 5 min mit 10 μg/mL Sorbicillacton A) getestet. Der [Ca2+]j-Spiegel wurde in allen Experimenten mindestens 20-25 min lang gemessen.Changes in the calcium level in neurons: In all experiments, the cells were first loaded with Fura-2-AM and then with different substances (in Locke's solution; 154 mM NaCI; 5.6 mM KCI; 3.6 mM NaHCO 3 ; 5.6 mM glucose and 10 mM Hepes; pH 7.4; without CaCl 2 ) stimulated. Sorbicillactone A was dissolved in a concentration of 10 mg / mL in 100% (v / v) DMSO and stored at -20 ° C. In the first approach, neurons were stimulated with 0.1% (v / v) DMSO (control) for 5 min; after 10 min, 200 μM L-glutamic acid (L-Glu), 200 μM serotonin (5-HT) and 2.5 mM CaCl 2 were added to the cells. In the second approach, the effect of L-Glu, 5-HT and 2.5 mM CaCl 2 on the calcium level of pre-incubated neurons (each 5 min with 10 μg / mL sorbicillactone A) was tested. The [Ca 2+ ] j level was measured in all experiments for at least 20-25 min.
Zur Bestimmung des [Ca2+]j wurden die Zellen auf Poly-L-Lysin beschichteten Borsilikat- Deckgläsern im 4-Kammer-System (Lab-Tek® Chamber Slide™ System; Nunc, Wiesbaden, Deutschland) kultiviert. Mit einem „inverted-stage"-Mikroskop (Olympus IX70) mit apochromatisch reflektiertem Licht und dem Fluoreszenzobjektiv UApo40X/340 wurden die Fluoreszenzmessungen durchgeführt. Die Zellen wurden alternierend mit Licht der Wellenlängen 340 und 380 nm mit Hilfe eines computergesteuerten Schmalband-lnterferenzfilters vor einer 100-W-Xenon-Lampe beleuchtet. Zusätzlich wurde bei 380 nm ein 0,25-ND-Filter benutzt. Die
Fluoreszenzemissionen bei 510 nm wurden mit einer CCD-Kamera (Modell C2400-87; Hamamatsu, Herrsching, Deutschland) aufgezeichnet. Die Bilder wurden computergestützt mit dem Imaging-System Argus 50, Hamamatsu, als 256 x 256 Pixel mit 8-bit-Arrays digitalisiert. Der Fluoreszenzquotient 340/380 nm wurde durch Division der Bilderpaare ermittelt.To determine the [Ca 2+ ] j, the cells were cultivated on poly-L-lysine-coated borosilicate cover glasses in a 4-chamber system (Lab- Tek® Chamber Slide ™ system; Nunc, Wiesbaden, Germany). The fluorescence measurements were carried out using an “inverted-stage” microscope (Olympus IX70) with apochromatically reflected light and the fluorescence objective UApo40X / 340. The cells were alternately exposed to light of wavelengths 340 and 380 nm using a computer-controlled narrowband interference filter in front of a 100 -W xenon lamp lit. In addition, a 0.25 ND filter was used at 380 nm Fluorescence emissions at 510 nm were recorded with a CCD camera (model C2400-87; Hamamatsu, Herrsching, Germany). The images were computerized with the Argus 50 imaging system, Hamamatsu, digitized as 256 x 256 pixels with 8-bit arrays. The fluorescence quotient 340/380 nm was determined by dividing the image pairs.
Statistik: Die Ergebnisse wurden mittels des gepaarten „Student's t-test" (Sachs (1984) Angewandte Statistik. Springer, Berlin) ausgewertet.Statistics: The results were evaluated using the paired "Student's t-test" (Sachs (1984) Applied Statistics. Springer, Berlin).
B) Ergebnisse Einfluß von Sorbicillacton A auf den [Ca2+]rSpiegel in neuronalen Zellen: DieB) Results Influence of sorbicillactone A on the [Ca 2+ ] r level in neuronal cells: The
Zugabe von 10 μg/mL Sorbicillacton A zeigte fast keinen Effekt auf [Ca2+]j in neuronalen Zellen.Addition of 10 μg / mL sorbicillactone A showed almost no effect on [Ca 2+ ] j in neuronal cells.
Einfluß von L-Glutaminsäure auf [Ca2+Ji Spiegel in An- oder Abwesenheit von Sorbicillacton A in neuronalen Zellen: Inkubation der Zellen mit 200 μM. L-Influence of L-glutamic acid on [Ca 2+ Ji levels in the presence or absence of sorbicillactone A in neuronal cells: Incubation of the cells with 200 μM. L-
Glutaminsäure und 2,5 mM Ca2+ (Figur 1A) ergab einen starken Anstieg von [Ca2+]j nach 10 min. Am Ende der Messung stiegen die 340-/380-nm-Werte um 1,715 + 0,081 (307,1 %). Die Kontrolle wurde dabei als 100% angenommen. Eine Präinkubation der Neuronen mit 10 μg/mL Sorbicillacton A bewirkte einen Abfall des [Ca2+]j-Spiegels nach der Zugabe von 200 μM L-Glu und 2,5 mM CaCI2. Der Abfall im [Ca2+]rSpiegeI war signifikant und betrug 46,7 % bei 10 μg/mL (p < 0,001, Figur 1A).Glutamic acid and 2.5 mM Ca 2+ (Figure 1A) gave a strong increase in [Ca 2+ ] j after 10 min. At the end of the measurement, the 340/380 nm values increased by 1.715 + 0.081 (307.1%). The control was assumed to be 100%. Preincubation of the neurons with 10 μg / mL sorbicillactone A caused a decrease in the [Ca 2+ ] j level after the addition of 200 μM L-Glu and 2.5 mM CaCl 2 . The drop in the [Ca 2+ ] r level was significant and was 46.7% at 10 μg / mL (p <0.001, Figure 1A).
Einfluß von Serotonin auf [Ca2+]j-Spiegel in An- oder Abwesenheit von Sorbicillacton A in neuronalen Zellen: Zugabe von 200 μM Serotonin (5-HT) und 2,5 mM Ca2+ zu den Zellen (Figur 1B) ergab einen starken Anstieg von [Ca2+]ι nach 10 min. Die 340-/380-nm-Werte. stiegen um 0,971 ± 0,112 (219,9 %). Die Kontrolle. wurde dabei als 100 % angenommen. Die Abnahme der freien Kalziumkonzentration in Neuronen nach Präinkubation mit 10 μg/mL Sorbicillacton A und anschließender Inkubation mit 200 μM von 5-HT war signifikant; im Vergleich zur Kontrolle waren die Werte um 77,6 % (Figur 1 B) gesunken.
C) Schlußfolgerung Es wurde gefunden, daß Zellen, die mit Sorbicillacton A inkubiert wurden, nach Zugabe von L-Glutaminsäure und Serotonin (5-HT) einen starken Abfall des intrazellulären Kalziumspiegels zeigten. L-Glutaminsäure und Serotonin sind als Neurotransmitter in einer Reihe von neurodegenerativen Erkrankungen etiologisch involviert. Aufgrund dieser Eigenschaften kann Sorbicillacton A in der Behandlung der genannten Erkrankungen und der damit verbundenen Symptom-Komplexe verwendet werden.Influence of serotonin on [Ca 2+ ] j levels in the presence or absence of sorbicillactone A in neuronal cells: Addition of 200 μM serotonin (5-HT) and 2.5 mM Ca 2+ to the cells (FIG. 1B) resulted a sharp increase in [Ca 2+ ] ι after 10 min. The 340/380 nm values. increased by 0.971 ± 0.112 (219.9%). The control. was assumed to be 100%. The decrease in the free calcium concentration in neurons after preincubation with 10 μg / mL sorbicillactone A and subsequent incubation with 200 μM of 5-HT was significant; in comparison to the control, the values had dropped by 77.6% (FIG. 1B). C) Conclusion It was found that cells incubated with sorbicillactone A showed a sharp drop in intracellular calcium levels after the addition of L-glutamic acid and serotonin (5-HT). L-glutamic acid and serotonin, as neurotransmitters, are etiologically involved in a number of neurodegenerative diseases. Because of these properties, sorbicillactone A can be used in the treatment of the diseases mentioned and the associated symptom complexes.
Beispiel 12: Nachweis der Genotoxizitat von Sorbicillacton A: „Comet-Assay"Example 12: Detection of the genotoxicity of sorbicillactone A: "Comet assay"
Material: „Normal Melting Agarose" (NMA, Kat.-Nr. 840041) und „Low Melting Agarose" (LMA, Kat-Nr. 870081) wurden von Biozym (Hamburg, Deutschland), Triton x-100 von Fluka (Buchs SG, Schweiz), RPMI1640-Medium, DMSO und EDTA von Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Deutschland), NaCI und Tris von Roth (Karsruhe, Deutschland) sowie fötales Kälberserum (FKS) von Gibco (Karlsruhe, Deutschland) bezogen. Es wurde Sorbicillacton A der Charge: 2208/2a verwendet.Material: "Normal Melting Agarose" (NMA, Cat. No. 840041) and "Low Melting Agarose" (LMA, Cat. No. 870081) were from Biozym (Hamburg, Germany), Triton x-100 from Fluka (Buchs SG , Switzerland), RPMI1640 medium, DMSO and EDTA from Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Germany), NaCI and Tris from Roth (Karsruhe, Germany) and fetal calf serum (FKS) from Gibco (Karlsruhe, Germany). Sorbicillactone A of batch: 2208 / 2a was used.
Zellen: Die Genotoxitität von Sorbicilllacton A wurde an L5178Y Mäuselymphomazellen (ATCC CRL 1722) getestet. Wie beschrieben (Müller et al., 1979, Cancer Res. 39:1102- 1107) wurden die Zellen in RPMI1640-Medium mit 10 mM Hepes, dem 10 % fötales Kälberserum (FKS) zugesetzt worden war, kultiviert. Als Inokulumskonzentration wurde 04 ZelIen/mL gewählt. Die Zellen wurden mit 1, 3 und 10 μg/mL Sorbicillacton A 4 und 24 Stunden lang inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Zellen mit dem „Comet- Assay" untersucht. 'Cells: The genotoxicity of sorbicilllactone A was tested on L5178Y mouse lymphoma cells (ATCC CRL 1722). As described (Müller et al., 1979, Cancer Res. 39: 1102-1107), the cells were cultured in RPMI1640 medium with 10 mM Hepes, to which 10% fetal calf serum (FCS) had been added. 0 4 cells / mL was chosen as the inoculum concentration. The cells were incubated with 1, 3 and 10 μg / mL sorbicillactone A for 4 and 24 hours. After the incubation, the cells were examined using the "comet assay". '
Alkalische Elektrophorese: Die Objektträger (Superfrost) wurden mit Aceton gereinigt. 1 , 0-prozentige „Normal Melting Agarose" (NMA) in 1 x PBS wurde aufgekocht und anschließend wurden etwa 600 μl Agarose auf einen Objektträger aufgetragen. Die Objektträger wurden kurz (~ 5 min) bei 50°C getrocknet und über Nacht bei Raumtemperatur gelagert. Danach würde die 0,7-prozentige „Low Melting Agarose" (LMA) in destilliertem Wasser zubereitet. Die zweite Schicht auf den Objektträgern
bestand aus 200 μl LMA. Die Objektträger wurden bei 4°C 10 min lang inkubiert. Die 3. Schicht bestand aus 10 μl Zellsuspension (7 x 104 Zellen/mL) plus 60 μl LMA. Nach Inkubation mit Sorbicillacton A wurden die Zellen einmal mit 1 x PBS gewaschen und bei 800 x g für 5 min bei 4°C zentrifugiert. Die Zellzahl wurde auf 7 x 104 Zellen/mL verdünnt. Nach dem Auftragen wurden die Objektträger 4°C 10 min lang inkubiert. Vor der Zell-Lyse wurde die letzte LMA-Schicht (~ 100 μl) aufgetragen. Die Lyse der Zellen erfolgte im Dunkeln durch Inkubation in Lyselösung (10 mM Tris, 100 mM EDTA, 2,5 M NaCI; pH = 10) mit 10 % (v/v) DMSO und 1 % (v/v) Triton x-100 für 1 Stunde bei 4°C. Die Objektträger wurden direkt aus der Lyse in die Elektrophorese-Kammer überführt und für 20 min im Elektrophorese-Puffer (30 mM NaOH, 1 mM EDTA; pH 13,8) inkubiert. Die Elektrophorese wurde konstant auf 0,75 V/cm (~ 300 mA) eingestellt, und unter Eiskühlung für 30 min durchgeführt. Zur Neutralisierung wurden die Objektträger 5 min mit Neutralisierungspuffer (400 mM Tris; pH 7,5) bei Raumtemperatur gewaschen und anschließend 5 min. mit 95 % Ethanol entwässert und im Dunkeln luftgetrocknet. Die Objektträger wurden mit 60 μl Ethidiumbromid-Lösung (20 μg/mL dest. Wasser) angefärbt, photographiert und ausgewertet. Die Werte sind als „Extent tail moment" angegeben (Bihari et al., 2002, Croatica Chemica Acta 75:793-804; Müller et al., 1979, Cancer Res. 39:1102-1 107). Ein großer Zahlenwert deutet daher auf eine hohe Desintegration der DNS in den Zellen hin. Bei normalen Zellen ergeben sich Werte um 0.Alkaline electrophoresis: The slides (Superfrost) were cleaned with acetone. 1.0% "normal melting agarose" (NMA) in 1 x PBS was boiled and then about 600 μl agarose was applied to a slide. The slides were dried briefly (~ 5 min) at 50 ° C. and overnight at room temperature The 0.7% "Low Melting Agarose" (LMA) would then be prepared in distilled water. The second layer on the slides consisted of 200 ul LMA. The slides were incubated at 4 ° C for 10 minutes. The 3rd layer consisted of 10 μl cell suspension (7 × 10 4 cells / mL) plus 60 μl LMA. After incubation with sorbicillactone A, the cells were washed once with 1 × PBS and centrifuged at 800 × g for 5 min at 4 ° C. The cell number was diluted to 7 × 10 4 cells / mL. After application, the slides were incubated at 4 ° C for 10 minutes. The last LMA layer (~ 100 μl) was applied before cell lysis. The cells were lysed in the dark by incubation in lysis solution (10 mM Tris, 100 mM EDTA, 2.5 M NaCl; pH = 10) with 10% (v / v) DMSO and 1% (v / v) Triton x- 100 for 1 hour at 4 ° C. The slides were transferred directly from the lysis into the electrophoresis chamber and incubated for 20 min in the electrophoresis buffer (30 mM NaOH, 1 mM EDTA; pH 13.8). The electrophoresis was constantly adjusted to 0.75 V / cm (~ 300 mA) and carried out under ice cooling for 30 min. For neutralization, the slides were washed for 5 minutes with neutralization buffer (400 mM Tris; pH 7.5) at room temperature and then for 5 minutes. dewatered with 95% ethanol and air dried in the dark. The slides were stained with 60 μl ethidium bromide solution (20 μg / mL distilled water), photographed and evaluated. The values are given as "Extent tail moment" (Bihari et al., 2002, Croatica Chemica Acta 75: 793-804; Müller et al., 1979, Cancer Res. 39: 1102-1 107). A large numerical value therefore indicates to a high level of disintegration of the DNA in the cells. In normal cells the values are around 0.
Ergebnisse: Die Inkubation der L5178Y-Zellen mit 1 , 3 und 10 μg/mL Sorbicillacton A .zeigte nach 4 Stunden (Figur 2A) keine signifikanten Änderung des „Extent tail moment". Bei diesen Konzentrationen induziert Sorbicillacton A keine DNS-Strangbrüche. Auch nach 24 Stunden Inkubation mit Sorbicillacton A konnten keine signifikanten Änderungen des „Extent tail moment" bei L5178Y-ZelIeh festgestellt werden (Figur 2B).Results: After 4 hours (FIG. 2A), the incubation of the L5178Y cells with 1, 3 and 10 μg / mL sorbicillactone A showed no significant change in the “extent tail moment”. At these concentrations, sorbicillactone A did not induce any DNA strand breaks after 24 hours of incubation with sorbicillactone A, no significant changes in the "Extent tail moment" in L5178Y cells could be determined (FIG. 2B).
Schlußfolgerung: Es wurde gefunden, daß Zellen, die mit Sorbicillacton A inkubiert wurden, nach der Zugabe von 1 , 3 und 10 μg/mL keinen signifikanten Anstieg des „Extent tail moment" zeigten.
Beispiel 13: Nachweis der Genotoxizitat von Sorbicillacton A: „Fast Microassay"Conclusion: It was found that cells which were incubated with sorbicillactone A showed no significant increase in the "Extent tail moment" after the addition of 1, 3 and 10 μg / mL. Example 13: Detection of the genotoxicity of sorbicillactone A: "Fast Microassay"
Material: PicoGreen wurde von Molecular Probes (Leiden, Niederlande), RPMI1640- Medium von Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Deutschland), fötales Kälberserum (FKS) von Gibco (Karlsruhe, Deutschland) und schwarze Mikrotiterplatten (96-WeII-Platteπ) von Nunc (Wiesbaden, Deutschland) bezogen. Es wurde Sorbicillacton A der Charge: 2208/2a verwendet.Material: PicoGreen was from Molecular Probes (Leiden, the Netherlands), RPMI1640 medium from Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Germany), fetal calf serum (FKS) from Gibco (Karlsruhe, Germany) and black microtiter plates (96-WeII-Plateπ) from Nunc (Wiesbaden, Germany). Sorbicillactone A of batch: 2208 / 2a was used.
Zellen: Die Genotoxitität von Sorbicilllacton A wurde an L5178Y Mäuselymphomazellen (ATCC CRL 1722) getestet. Wie beschrieben (Müller et al., 1979, Cancer Res. 39:1102- 1107) wurden die Zellen in RPMI1640-Medium, dem 10 % fötales Kälberserum (FKS) zugesetzt worden war, kultiviert. Als Inokulumskonzentration wurde 104 Zellen/mL gewählt. Die Zellen wurden mit 1, 3, 10 und 30 μg/mL Sorbicillacton A (1) 4 und 24 Stunden lang inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Zellen mit dem "Fast Microassay" untersucht.Cells: The genotoxicity of sorbicilllactone A was tested on L5178Y mouse lymphoma cells (ATCC CRL 1722). As described (Müller et al., 1979, Cancer Res. 39: 1102-1107), the cells were cultivated in RPMI1640 medium to which 10% fetal calf serum (FCS) had been added. 10 4 cells / mL was selected as the inoculum concentration. The cells were incubated with 1, 3, 10 and 30 μg / mL sorbicillactone A (1) for 4 and 24 hours. After the incubation, the cells were examined using the "Fast Microassay".
„Fast Microassay": Die Methode wurde nach einer modifizierten Methode durchgeführt (Batel et al.,1999, Anal. Biochem., 270:195-200). Die Zellen wurden zweimal mit 1 x PBS gewaschen. Nach Zentrifugation wurde das Pellet in 1 x PBS aufgenommen und auf 104 Zellen/mL verdünnt. In schwarze Mikrotiterplatten (96-WeII-Platten, Nunc, Wiesbaden) wurden je 25 μl der Zellsuspension (etwa 2,5 x 104 Zellen pro Well) vorpipetiert. In den. Kontrollen befand sich 25 μl 1 x PBS. Danach wurden 25 μl Lyselösung (7 M Harnstoff, 0,1 % (w/v) SDS, 0,2 M EDTA, pH = 10,0) mit PicoGreen (20 μl konz. PicoGreen pro 1. mL Lyselösung) in die Mikrotiterplatte pipettiert. Anschließend wurden die Zellen 40 min lang im Dunkeln bei Raumtemperatur lysiert. Nach der Inkubation erfolgt die Denaturierung (Entwindung) der DNS durch Zugabe der frisch hergestellten alkalischen Lösung. Diese wird hergestellt, indem 20 mL 20 mM EDTA und 32 mL 20 mM EDTA/100 mM NaOH auf einen pH-Wert von 12,3 eingestellt werden. Die Messung erfolgte sofort in einem Fluoroscan bei einer Exzitationswellenlänge von 485 nm und einer Emissionswellenlänge von 520 nm, alle 3 bis 5 min, insgesamt 20 min. lang. Die Ergebnisse wurden als „Strand Scission Factors" (Strangbruch-Faktoren, SSF)
angegeben und nach einer Denaturierungszeit (Entwind ungszeit) von 20 min nach der folgenden Gleichung berechnet: SSF = log (% dsDNS-Probe/% dsDNS-KontrolIe)."Fast Microassay": The method was carried out according to a modified method (Batel et al., 1999, Anal. Biochem., 270: 195-200). The cells were washed twice with 1 × PBS. After centrifugation, the pellet was washed in 1 x PBS and diluted to 10 4 cells / mL 25 μl of the cell suspension (approximately 2.5 × 10 4 cells per well) were prepipetted into black microtiter plates (96-well plates, Nunc, Wiesbaden) 25 μl of 1 x PBS was present, then 25 μl of lysis solution (7 M urea, 0.1% (w / v) SDS, 0.2 M EDTA, pH = 10.0) were mixed with PicoGreen (20 μl conc. PicoGreen pro . 1 ml of lysis solution) was pipetted into the microtiter plate. the cells were then 40 lysed in the dark at room temperature for minutes. After incubation, the denaturation is carried out (unwinding) of the DNA by addition of the alkaline solution freshly prepared. This is prepared by mixing 20 mL of 20 mM EDTA and 32 mL 20 mM EDTA / 100 mM NaOH to a pH of 12.3 Di e Measurement was carried out immediately in a fluoroscan at an excitation wavelength of 485 nm and an emission wavelength of 520 nm, every 3 to 5 min, for a total of 20 min. long. Results were reported as Strand Scission Factors (SSF) indicated and calculated after a denaturation time (unwinding time) of 20 min according to the following equation: SSF = log (% dsDNA sample /% dsDNA control).
Ergebnisse: Einfluß von Sorbicillacton A auf den SSF-Wert in L5178Y-Zellen: Die Zugabe von 1, 3, 10 und 30 μg/mL von Sorbicillacton A zeigte fast keinen Effekt auf die SSF-Werte in L5178Y-Zellen nach 4 Stunden Inkubation (Figur 3A). Ein signifikanter Anstieg der SSF-Werte (Anteil an DNS-Strangbrüchen) wurde nach 24 Stunden bei Zugabe von 3 und 30 μg/mL (p < 0,001) Sorbicillacton A beobachtet (Figur 3B). Inkubation der L5178Y-Zellen mit 1 bis 10 μg/mL Sorbicillacton A zeigte einen leichten, aber keinen signifikanten Anstieg der SSF-Werte.Results: Influence of sorbicillactone A on the SSF value in L5178Y cells: The addition of 1, 3, 10 and 30 μg / mL of sorbicillactone A showed almost no effect on the SSF values in L5178Y cells after 4 hours of incubation ( Figure 3A). A significant increase in SSF values (proportion of DNA strand breaks) was observed after 24 hours with the addition of 3 and 30 μg / ml (p <0.001) sorbicillactone A (FIG. 3B). Incubation of the L5178Y cells with 1 to 10 μg / mL sorbicillactone A showed a slight but no significant increase in the SSF values.
Schlußfolgerung: Sorbicillacton A induziert in L5178Y-ZeIlen nach 24 Stunden Inkubation bei einer Konzentration von 30 μg/mL DNS-Strangbrüche. Aufgrund dieser Eigenschaften kann Sorbicillacton A in der Behandlung von Leukämie angewendet werden.Conclusion: Sorbicillactone A induced in L5178Y cells after 24 hours incubation at a concentration of 30 μg / mL DNA strand breaks. Because of these properties, sorbicillactone A can be used in the treatment of leukemia.
Beispiel 14: Nachweis der durch Sorbicillacton A ausgelösten Apoptose (Cell Death Detection ELISA plus)Example 14: Detection of apoptosis triggered by sorbicillactone A (Cell Death Detection ELISA plus)
Material: RPMI1640-Medium, Hepes gepuffert, wurde von Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Deutschland), fötales Kälberserum (FKS) von Gibco (Karlsruhe, Deutschland) und Cell Death Detection ELISA plus von Röche (Mannheim, Deutschland, Cat.No. 1774425) bezogen. Es wurde Sorbicillacton A der Charge: 2208/2a verwendet.Material: RPMI1640 medium, Hepes buffered, was from Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Germany), fetal calf serum (FKS) from Gibco (Karlsruhe, Germany) and Cell Death Detection ELISA plus from Röche (Mannheim, Germany, Cat.No. 1774425 ) based. Sorbicillactone A of batch: 2208 / 2a was used.
Inkubation und Aufarbeitung der Zellen: Die L5178Y- Mäuselymphomazellen (ATCC CRL 1722)) wurden gezählt und auf eine Zellzahl von 104 Zellen/mL eingestellt. Die Sorbicillacton-A- und Dihydrosorbicillacton-A-Stammlösung (10 mg/mL in DMSO) wurde mit Medium (RPMI/Hepes mit 10 % FKS) auf Konzentrationen von 60, 20 und 6 μg/mL verdünnt. In einer 96-Well-Kulturplatte wurden zu je 100 μl der verschiedenen Dihydrosorbicillacton-A- und Sorbicillacton-A-Lösungen je 100 μl Zellsuspension (~ 103 Zellen) pipettiert. Als Negativ-Kontrolle wurde RPMI1640-Medium ohne
Dihydrosorbicillacton und Sorbicillacton A verwendet. Die Endkonzentrationen betrugen 30, 10 und 3 μg/mL Sorbicillacton A und Dihydrosorbicillacton A Es wurden je vier Parallelansätze untersucht. Die Zellen wurden 4 Stunden bei 37°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde die Kulturplatte bei 200 x g (~ 1200 rpm) 10 min lang bei Raumtemperatur zentrifugiert. Der Überstand wurde vorsichtig abpipettiert und die Zellen wurden mit je 200 μl Lysis-Puffer (Roche-Kit) überschichtet. Anschließend wurden sie 30 min lang bei Raumtemperatur lysiert. Nach der Lyse wurde die Kulturplatte erneut bei 200 x g (~ 1200 rpm) 10 min lang bei Raumtemperatur zentrifugiert.Incubation and processing of the cells: The L5178Y mouse lymphoma cells (ATCC CRL 1722) were counted and adjusted to a cell number of 10 4 cells / ml. The sorbicillactone A and dihydrosorbicillactone A stock solution (10 mg / mL in DMSO) was diluted with medium (RPMI / Hepes with 10% FCS) to concentrations of 60, 20 and 6 μg / mL. 100 μl of the various dihydrosorbicillactone A and sorbicillactone A solutions were pipetted into each 100 μl cell suspension (~ 10 3 cells) in a 96-well culture plate. As a negative control, RPMI1640 medium was without Dihydrosorbicillacton and Sorbicillacton A used. The final concentrations were 30, 10 and 3 μg / mL sorbicillactone A and dihydrosorbicillactone A. Four parallel batches were investigated. The cells were incubated at 37 ° C for 4 hours. After the incubation, the culture plate was centrifuged at 200 xg (~ 1200 rpm) for 10 min at room temperature. The supernatant was carefully pipetted off and the cells were covered with 200 μl lysis buffer (Roche kit). They were then lysed at room temperature for 30 minutes. After lysis, the culture plate was centrifuged again at 200 xg (~ 1200 rpm) for 10 min at room temperature.
ELISA: Der Streptavidin-ELISA-Platte des Roche-Kits wurden zwei Strips mit je acht „Wells" entnommen. In jedes „Well" wurden 20 μl des Überstandes einer Zell-Lyse (siehe oben) gegeben. Dabei wurden die Proben mit 30 bzw 10 μg/mL Sorbicillacton A Und Dihydrosorbicillacton A als 4-fach, alle anderen als Doppelbestimmungen aufgetragen-. Zusätzlich zu diesen Proben wurde eine Positiv-Kontrolle (DNS-Histon- Komplex) aufgetragen. In jedes „Well" wurden dann 80 μl Immunreagenz gegeben. Diese Lösung setzte sich aus Inkubatiorispuffer, Anti-Histon-Biotin und Anti-DNS- Peroxidase zusammen. Als Leerwert wurde der Inkubationspuffer verwendet. Die ELISA-Platte wurde 2 Stunden im Schüttelinkubator bei Raumtemperatur inkubiert. Danach wurden die Überstände vorsichtig entfernt und die „Wells" 3 x mit je 250 μl Inkubationspuffer gewaschen. Nach dem Waschen wurden in jedes „Well" 100 μl ABTS- Lösung zugegeben. Anschließend wurden die Zellen 30 min lang im Dunkeln bei Raumtemperatur inkubiert. Die Messung erfolgte in einem Multiscan bei einer Emissionswellenlänge von 405 nm.ELISA: Two strips with eight “wells” each were removed from the streptavidin ELISA plate of the Roche kit. 20 μl of the supernatant from a cell lysis (see above) were added to each “well”. The samples were applied with 30 or 10 μg / mL sorbicillactone A and dihydrosorbicillactone A as 4-fold, all others as double determinations. In addition to these samples, a positive control (DNA-histone complex) was applied. 80 μl of immunoreagent were then added to each “well”. This solution was composed of incubation buffer, anti-histone biotin and anti-DNA peroxidase. The incubation buffer was used as blank. The ELISA plate was kept in a shaking incubator at room temperature for 2 hours The supernatants were then carefully removed and the “wells” were washed 3 times with 250 μl incubation buffer each. After washing, 100 μl of ABTS solution were added to each “well”. The cells were then incubated for 30 minutes in the dark at room temperature. The measurement was carried out in a multiscan at an emission wavelength of 405 nm.
Ergebnisse: Zugabe von 3 μg/mL Sorbicillacton A zu den Zellen (Tabelle 2) ergab nach 4 Stunden Inkubation keinen Anstieg an Apoptose-Zellen. Die Werte 91 ,2 % liegen im Bereich der Negativ-Kontrolle (= 100%) (Tabelle 2).Results: Addition of 3 μg / mL sorbicillactone A to the cells (Table 2) showed no increase in apoptosis cells after 4 hours of incubation. The values 91.2% are in the range of the negative control (= 100%) (Table 2).
Tabelle 2.Table 2.
Nach der Inkubation (4 Stunden) der L5178Y-Zellen mit 10 und 30 μg/mL Sorbicillacton A stiegen die Werte signifikant auf 283,8 % und 322,1 % (p<0,001, Tabelle 2). Die Negativ-Kontrolle wurde dabei als 100% angenommen.After incubation (4 hours) of the L5178Y cells with 10 and 30 μg / mL sorbicillactone A, the values rose significantly to 283.8% and 322.1% (p <0.001, Table 2). The negative control was assumed to be 100%.
Tabelle 3.Table 3.
13.952,4 % 2,930 ± 0,245 Positiv-Kontrolle13,952.4% 2,930 ± 0.245 positive control
100,0 % 0,021 ± 0,002 Negativ-Kontrolle100.0% 0.021 ± 0.002 negative control
Die Zugabe von 3, 10 und 30 μg/mL Dihydrosorbicillacton A zeigte nach 4 Stunden Inkubation bei L5178Y-Zellen keine Induktion von Apoptose (Tabelle 3). Die Werte waren unter den Kontrollbereich auf 62 bis 67 % gesunken.The addition of 3, 10 and 30 μg / mL dihydrosorbicillactone A showed no induction of apoptosis after 4 hours of incubation in L5178Y cells (Table 3). The values had dropped below the control range to 62 to 67%.
Schlußfolgerung: Sorbicillacton A induziert in L5178Y-Zellen nach 4-Stunden- Inkubation bei einer Konzentration von 10 und 30 μg/mL Apoptose. Aufgrund dieser
Eigenschaften kann Sorbicillacton A in der Behandlung von Leukämie verwendet werden. Dihydrosorbicillacton A induziert unter den gewählten experimentellen Bedingungen keine Apoptose bei L5178Y-Zellen.
Conclusion: Sorbicillactone A induces apoptosis in L5178Y cells after 4 hours incubation at a concentration of 10 and 30 μg / mL. Based on these Properties Sorbicillacton A can be used in the treatment of leukemia. Dihydrosorbicillactone A does not induce apoptosis in L5178Y cells under the experimental conditions chosen.