ES2210066T3 - Procedimiento para la produccion de pravastatina y lovastatina. - Google Patents
Procedimiento para la produccion de pravastatina y lovastatina.Info
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Abstract
Un proceso fermentativo para producir pravastatina que comprende: a) prefermentar la cepa Monascus ruber DSM 13554 (GN/33), en condiciones aerobias, en un primer medio nutriente acuoso que comprende al menos una fuente asimilable de carbono y nitrógeno; b) fermentar la cepa prefermentada en condiciones aerobias, en un segundo medio nutriente acuoso que comprende al menos una fuente asimilable de carbono y nitrógeno y c) recuperar la pravastatina.
Description
Procedimiento para la producción de pravastatina
y lovastatina.
El invento se refiere a un proceso de producción
de pravastatina. Particularmente, el invento se refiere a un proceso
fermentativo de producción de pravastatina exocelular, directamente
en un medio fermentativo, mediante el cultivo de microorganismos de
la especie Monascus.
Las estatinas son metabolitos secundarios
fúngicos que inhiben la hidroximetilglutaril coenzima A
(HMG-CoA) reductasa (E.C. 1. 1. 1. 34) como la
primera enzima comprometida de la biosíntesis del colesterol
(Alberts y otros., Am. J. Cardiol., 62: 10J-15J,
1988). Las estatinas son por tanto usadas como fármacos que
disminuyen el colesterol. Todas las estatinas poseen una estructura
común, un sistema hexahidronaftaleno y una
\beta-hidroxilactona; sus diferencias son debidas
a cadenas laterales y grupos metilo alrededor del anillo. La
lovastatina tiene una cadena lateral metilbutiril en la posición
8-\alpha y un grupo metilo en la posición
6-\alpha del anillo naftaleno; la mevastatina
carece del grupo metilo; la pravastatina es la sal
6-hidroxi sódica análoga de mevastatina; la
monacolina J carece de la cadena lateral metibutiril de la
lovastatina:
Estructuras de lovastatina (a), mevastatina (b),
pravastatina (c) y monacolina J (d).
Endo y otros, (J. Antibiot. 29:
1346-1348, 1976 y FEBS 72: 323-326,
1976) describen un proceso de producción y purificación de
mevastatina a partir de Penicillin citrinum (NRRL
8082). Después de esto, la lovastatina fue obtenida a partir de un
número de cultivos de Monascus ruber (Negishi y otros, Hakko
Kogaku Kaishi, 64: 509-512, 1986) y, en 1989, un
proceso industrial para su producción fue establecido usando
Aspergillus terreus (ATCC 20542) que produjo aproximadamente
180 mg de lovastatina/l, siendo el glicerol la fuente de carbono en
un cultivo alimentado en lotes (Buckland y otros, en: "Novel
microbial product for Medicine and Agriculture" por A. L. Demain
y otros., 161-169, Elsevier, 1989).
Manzoni y otros, (Biotechnology Techniques 12: 7,
529-532, 1998) describe un proceso de producción de
estatinas a partir de Aspergillus terreus (cepas MIM A1 y A2,
colección de microbiología industrial de la Universidad de Milán,
Italia), en el que estos metabolitos estaban parcialmente en el
medio de cultivo. Manzoni y otros de nuevo (Biotechnology Letters,
21: 253-257, 1999) describe un proceso de producción
de lovastatina, pravastatina y monacolina J a partir de Monascus
paxii AM12M (colección de microbiología industrial de la
Universidad de Milán, Italia), un mutante espontáneo, en el que un
64% de lovastatina y un 53% de pravastatina estaban en el medio.
Según Manzoni y otros en el último artículo, los rendimientos de la
producción total de las cepas que seleccionaron fueron como se
indica por la Tabla 1 a continuación:
Cepa | Lovastatina | Pravastatina | ||
(mg/l)* | (%) | (mg/l)* | (%) | |
Aspergillus terreus BST | ||||
filtrado de cultivo | 36 | 17 | 94 | 50 |
micelio | 224 | 83 | 93 | 50 |
Monascus paxii AM12M | ||||
filtrado de cultivo | 100 | 64 | 34 | 53 |
micelio | 56 | 36 | 30 | 47 |
* Los rendimientos se refieren a filtrados de cultivo de 1 l y al micelio correspondiente recuperado. |
Aunque estos procesos presentan ya una mejora
para la producción de pravastatina y lovastatina, sus rendimientos
de producción son relativamente bajos. Así, rendimientos superiores
y costes inferiores aún representan una importante necesidad para
producir tanto pravastatina como lovastatina.
En los laboratorios de los autores, una cepa
mutada del microorganismo Monascus ruber ATCC 22080 fue
aislada e identificada en su colección de cepas como GN/33,
presentada el 19 de Junio del 2000 con el DSMZ, identificada con el
número DSM 13554.
Una cepa mutada de Monascus ruber ATCC
22080 fue aislada de un cultivo sobre agar como un mutante sectorial
de colonias, macromorfológicamente diferente de la cepa de
partida.
La figura 1 muestra una colonia de Monascus
ruber ATCC 22080, en la que aparece un sector morfológicamente
diferente; dicho sector fue luego aislado y estabilizado para evitar
una regresión. El Monascus ruber aislado, con respecto a
Monascus ruber ATCC 22080, mostró una pigmentación diferente
durante la fase de formación de esporas, mientras que no se
evidenciaron diferencias en morfología estructural en observación
microscópica.
Se ha encontrado ahora, según un primer aspecto
del presente invento, que la pravastatina puede ser producida por
medio de un proceso fermentativo que comprende:
a) prefermentar la cepa Monascus ruber DSM
13554 (GN/33), en condiciones aerobias, en un primer medio nutriente
acuoso que comprende al menos una fuente asimilable de carbono y
nitrógeno;
b) fermentar la cepa prefermentada en condiciones
aerobias, en un segundo medio nutriente acuoso que comprende al
menos una fuente asimilable de carbono y nitrógeno y
c) recuperar la pravastatina.
Particularmente, al menos uno de los medios
anteriores comprende una sal mineral y las etapas a) y b) son
llevadas a cabo durante 2 a 4 días, preferiblemente 3 días, y 4 a 12
días, preferiblemente 9 días, respectivamente, ambas a una
temperatura que oscila entre 20 y 35ºC, preferiblemente 22 a 28ºC,
y un pH que oscila entre 4 y 8, preferiblemente entre 5 y 7.
El proceso del invento puede ser además llevado a
cabo ventajosamente aireando al menos una de las etapas
prefermentativa y fermentativa bien con aire o bien con oxígeno gas
y/o bien con mezcla de los mismos.
El proceso del invento permite obtener
pravastatina exocelular, bien en una forma asociada a células o que
se libera en el caldo de cultivo, directamente, como un metabolito
secundario, en un medio de cultivo fermentativo con rendimientos de
producción en un nivel muy alto, es decir, 1 a 4 g/l, usando
Monascus ruber DSM 13554 (GN/33).
Los medios nutrientes acuosos primero y segundo,
mencionados anteriormente, tienen que ser diferentes el uno del
otro. Los dos microorganismos anteriormente mencionados se cultivan
en medios de cultivo que comprenden al menos una fuente de carbono
simple y/o compleja; preferiblemente se añade al menos una sal
mineral a al menos uno de los medios.
Las fuentes de carbono simples y complejas pueden
venir, por ejemplo, de desechos agrícolas y/o industriales;
particularmente, pueden comprender al menos una de las siguientes
sustancias: azúcares, tales como dextrosa, dextrina, glucosa,
lactosa, fructosa, sacarosa, manitol, manosa; ácidos orgánicos;
alcoholes; aldehídos; glicerol; almidones tales como almidón de maíz
y patata; grasas; aceites; hidratos de carbono y lactosuero y
similares.
Las fuentes de nitrógeno orgánicas e inorgánicas
pueden comprender, por ejemplo, al menos una de las siguientes
sustancias: extracto de malta, melaza del macerado del maíz,
hidrolizado enzimático de caseína, harinas de soja, harinas de
algodón, harinas de cacahuete, extractos de levadura secos, peptonas
tales como peptona de soja, extractos cárnicos, nitratos,
aminoácidos, caseína, sales de amonio tales como sulfato amónico,
urea, y amoníaco y similares.
Las sales minerales usadas preferiblemente en el
proceso del invento pueden variar dependiendo del medio de cultivo;
las sales inorgánicas solubles que proporcionan iones sodio,
potasio, amonio, magnesio, calcio, cobre, sulfato, cloruro, nitrato,
carbonato, pueden ser usadas. Tales sales pueden ser, por ejemplo,
nitrato sódico, sulfato cúprico, nitrato amónico, fosfato potásico
monobásico y bibásico, sulfato magnésico, sulfato potásico
monobásico, nitrato sódico, carbonato cálcico.
Además, el medio puede comprender al menos un
aminoácido (por ejemplo, cisteína, metionina, glutamato, glutamina,
glicina, leucina, etc.) y/o una fuente de fósforo (por ejemplo,
fosfato potásico, etc.) y/o un alcohol (por ejemplo metanol, etanol,
etc.)
Tanto la etapa prefermentativa como la
fermentativa son llevadas a cabo bien en frasco o bien en un
fermentador, según los métodos tradicionales, durante un tiempo
dependiendo del microorganismo según lo que se ilustra anteriormente
y como los profesionales con experiencia en la técnica comprenderán
fácilmente, a través del paso desde el cultivo inclinado a
precultivo, cultivo y fermentador.
La producción de pravastatina fue seguida a
través de ensayos analíticos durante el curso de la
fermentación.
Cromatografía por HPLC
Instrumento: Merck Hitachi
Bomba L-7100; detector
L-7400; colector automático de muestras
L-7200
Volumen de inyección: 20 microlitros
Columna Merck Lichrospher 60 RP Select B (5
microlitros), temperatura ambiente.
Fase móvil: acetonitrilo/agua acidificada con
ácido trifluoroacético (0,05% v/v) (40:60), flujo 0,8
ml/min^{-1}
Detector: UV 230 nM; sensibilidad de absorbancia
0,050
Después de la centrifugación (5 min a 10.000 rpm)
del micelio como está y/o lavado, la fase superior limpia (100
microlitros) fue diluida adecuadamente e inyectada en el sistema
HPLC.
Una cantidad estándar de pravastatina fue
disuelta en metanol con una concentración de 300 mg/l. Las muestras
fueron ensayadas con concentraciones variables, oscilando entre 50 y
300 mg/l.
La etapa de recuperación [etapa c)] se lleva a
cabo según los métodos tradicionales, como los profesionales con
experiencia en la técnica comprenderán fácilmente, por ejemplo, por
medio de filtración del micelio y extracción del producto crudo, al
final de la fermentación, a partir de la fase superior única con un
disolvente orgánico tal como, por ejemplo, acetato de etilo, cloruro
de metileno, cloroformo, acetonitrilo, acetona, éter de petróleo y
similares.
La purificación de producto de fermentación
extraído puede llevarse a cabo por medio de cromatografía sobre
resinas de intercambio iónico y/o resinas de absorción tales como,
por ejemplo RELITE 2AS y SEPABEADS SP 207.
Los siguientes ejemplos ilustran el invento sin
limitarlo.
La cepa Monascus ruber GN/33 - DSM 13554,
fue almacenada en agar inclinado que consistía en PDA e incubado
durante 10 días a 25ºC.
Se usaron frascos de 250 ml, conteniendo cada uno
50 ml del medio de precultivo que tiene la siguiente composición
(g/l) en 1000 ml de agua de grifo.
Glucosa | 25 |
Hidrolizado de caseína | 10 |
Extracto de levadura | 15 |
NaNO_{3} | 2 |
MgSO_{4}\cdot7 H_{2}O | 0,5 |
NaCl | 1 |
La esterilización fue llevada a cabo a 121ºC aún
durante 20 minutos, la glucosa fue esterilizada separadamente y
añadida al medio de cultivo después en condiciones estériles; el pH
resultante de 4,4 fue ajustado a 6,2 con NaOH 1N.
Cada frasco fue inoculado con 1,5 ml de una
suspensión estándar, en H_{2}O destilada estéril, que contenía
Tween 0,5%, esporas (absorbancia 0,1 a 580 nM) obtenidas de cultivo
en PDA incubadas a 25ºC durante 2 días. Los frascos fueron colocados
en incubación a 28ºC sobre un agitador alternante (60
movimientos/min, 5 cm de recorrido).
Se usaron frascos de 1000 ml equipados con
deflectores, conteniendo cada uno 100 ml de medio de cultivo con la
siguiente composición (g/l) en 1000 ml de agua de grifo:
Glicerol | 60 |
Glucosa | 20 |
Peptona | 10 |
Harina de soja completa | 30 |
NaNO_{3} | 2 |
MgSO_{4}\cdot7 H_{2}O | 0,5 |
La esterilización fue llevada a cabo a 121ºC aún
durante 30 minutos, la glucosa fue esterilizada separadamente y
añadida al medio de cultivo después en condiciones estériles; el pH
resultante de 5,9 fue ajustado a 5,8 con HCL 1N.
Cada frasco fue inoculado con 10% del precultivo
de 2 días. Los frascos fueron colocados en incubación a 25ºC en un
agitador alternante (60 movimientos/min, 5 cm de recorrido) durante
144 horas.
Al final de la fermentación, el cultivo fue
analizado con el siguiente resultado: producción de pravastatina
1435 mg/l.
El procedimiento ilustrado en el Ejemplo 1 fue
aún repetido, el frasco fue inoculado (10%) con un caldo de cultivo
de 48 horas, obtenido usando el mismo medio de cultivo y en las
mismas condiciones de fermentación que las presentadas en el Ejemplo
4.
Al final de la fermentación (120 horas), el
cultivo fue analizado con el siguiente resultado: producción de
pravastatina 1025 mg/l.
Las esporas de Monascus ruber DSM 13554
fueron recogidas, como se describe en el Ejemplo 1, e inoculadas en
frascos de 750 ml equipadas con deflectores, que contenían 100 ml de
medio de cultivo que tenía la siguiente composición (g/l) en 1000 ml
de agua de grifo:
\newpage
Glicerol | 40 |
Glucosa | 20 |
Peptona | 10 |
Harina de soja completa | 10 |
NaNO_{3} | 2 |
MgSO_{4}\cdot7 H_{2}O | 0,5 |
La esterilización fue llevada a cabo a 121ºC aún
durante 30 minutos, la glucosa fue esterilizada separadamente y
añadida al medio de cultivo después en condiciones estériles; el pH
resultante de 5,7 fue ajustado a 5,8 con NaOH 1N.
Los frascos fueron inoculados e incubados como se
describe en el Ejemplo 1, durante 72 horas.
Se preparó un fermentador de volumen útil de 5 l,
que contenía el medio de cultivo con la siguiente composición (g/l)
en 1000 ml de agua de grifo:
Glicerol | 65 |
Glucosa | 30 |
Peptona | 10 |
Harina de soja libre de grasa | 25 |
de tipo Cargill | |
NaNO_{3} | 2 |
MgSO_{4}\cdot H_{2}O | 0.5 |
La esterilización fue llevada a cabo a 121ºC aún
durante 45 minutos, la glucosa fue esterilizada separadamente y
añadida al medio de cultivo después en condiciones estériles; el pH
resultante de 5,8 fue ajustado a 5,5 con HCL 1N.
El fermentador fue inoculado con el caldo de
cultivo prefermentado durante 72 horas procedente de 5 frascos, como
se describe anteriormente (inóculo 10%).
La fermentación fue realizada en las siguientes
condiciones: temperatura 25ºC, agitación 300 rpm, aireación 1,5 vvm,
adición de 8 ml de antiespumante
(Polipropilén-glicol 2000, Aldrich).
Al final de la fermentación (96 horas), el
cultivo fue analizado, con el siguiente resultado: la producción de
pravastatina 3065 mg/l.
El aislamiento de la pravastatina fue realizado
por medio de filtración del micelio y extracción de la fase superior
única con disolventes. La masa de cultivo filtrada fue acidificada a
pH 1,5 con ácido trifluoroacético, manteniendo la temperatura entre
0ºC y 5ºC. La extracción fue realizada usando un volumen igual de
acetato de etilo y realizando la extracción dos veces. Los dos
volúmenes extraídos fueron recogidos, deshidratados con sulfato
sódico anhidro, filtrados y concentrados al vacío, obteniendo así un
rendimiento de extracción total de 85% (2605 mg/l, producto
crudo).
La masa cruda fue tratada con H_{2}O y
absorbida sobre resina aniónica fuerte RELITE 2AS (Resindion
S.R.L.-Mitsubishi Chemical Corporation); se realizó una elución con
acetato de sodio .
Una segunda absorción fue realizada sobre resina
adsorbente SEPBEADS SP 207 (Resindion S.R.L.-Mitsubishi Chemical
Corporation); la masa se eluyó con H_{2}O y se liofilizó
(rendimiento: 1302,5 mg/l).
El procedimiento ilustrado en el Ejemplo 3 fue
aún repetido, se usó cloruro de metileno como disolvente para llevar
a cabo la extracción.
Un rendimiento de extracción de 65% (1992 mg/l de
pravastatina cruda) de fermentación fue obtenida.
El procedimiento ilustrado en el Ejemplo 3 fue
repetido aún, después de filtración, el micelio fue lavado con
H_{2}O acidificada y luego extraído como se presenta en el Ejemplo
3, obteniendo así un rendimiento de pravastatina de 1700 mg/l.
El procedimiento ilustrado en el Ejemplo 3 fue
aún repetido, el medio de cultivo fue microfiltrado y lavado con
agua acidificada. El filtrado límpido fue extraído como se describe
en el Ejemplo 3 obteniendo 4183 mg/l de pravastatina cruda.
\vskip0.333000\baselineskip
<110> GNOSIS s.r.l.
\vskip0.333000\baselineskip
<120> PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE
PRAVASTATINA
\vskip0.333000\baselineskip
<130> G68359VM/GF
\vskip0.333000\baselineskip
<160> 4
\vskip0.333000\baselineskip
<170> Patent In versión 3.1
\vskip0.333000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.333000\baselineskip
<211> 20
\vskip0.333000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.333000\baselineskip
<213> Aspergillus terreus
\vskip0.333000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.333000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgcatcgatga agaacgcagc
\hfill20
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.333000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.333000\baselineskip
<211> 20
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<212> ADN
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<213> Aspergillus terreus
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<400> 2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.333000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskiptcctccgctt attgatatgc
\hfill20
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.333000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.333000\baselineskip
<211> 341
\vskip0.333000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Aspergillus terreus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.333000\baselineskip
<400> 3
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\vskip0.333000\baselineskip
<210> 4
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<211> 344
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<212> ADN
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<213> Aspergillus terreus
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.333000\baselineskip
<400> 4
Claims (10)
1. Un proceso fermentativo para producir
pravastatina que comprende
a) prefermentar la cepa Monascus ruber DSM
13554 (GN/33), en condiciones aerobias, en un primer medio nutriente
acuoso que comprende al menos una fuente asimilable de carbono y
nitrógeno;
b) fermentar la cepa prefermentada en condiciones
aerobias, en un segundo medio nutriente acuoso que comprende al
menos una fuente asimilable de carbono y nitrógeno y
c) recuperar la pravastatina.
2. Un proceso fermentativo según la
reivindicación 1, en el que al menos un medio comprende una sal
mineral.
3. Un proceso fermentativo según cualquiera de
las reivindicaciones previas, en el que las etapas a) y b) son
llevadas a cabo durante 2 hasta 4 y 4 hasta 12 días,
respectivamente, a una temperatura que oscila entre 20 y 35ºC y un
pH que oscila entre 4 y 8.
4. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que las etapas a) y b) son llevadas
a cabo durante 3 y 9 días, respectivamente, a una temperatura que
oscila entre 22 y 28ºC y un pH que oscila entre 5 y 7.
5. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que la fuente de carbono comprende
al menos una de las siguientes sustancias: azúcar, ácidos orgánicos,
alcoholes, aldehídos, glicerol, almidones, grasas, aceites, hidratos
de carbono y lactosuero.
6. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que la fuente de carbono comprende
al menos una de las siguientes sustancias: dextrosa, dextrina,
glucosa, lactosa, fructosa, sacarosa, manitol, manosa, almidón de
maíz y almidón de patata.
7. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que la fuente de nitrógeno
comprende al menos una de las siguientes sustancias: extracto de
malta, melaza del macerado del maíz, hidrolizado enzimático de
caseína, harinas de soja, harinas de algodón, harinas de cacahuete,
extractos de levadura secos, peptonas, extractos cárnicos, nitratos,
aminoácidos, caseína, sales de amonio, urea, amoníaco.
8. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que al menos un medio comprende una
sal inorgánica soluble mineral que proporciona iones sodio, potasio,
amonio, magnesio, calcio, cobre, sulfato, cloruro, nitrato,
carbonato.
9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que al menos un medio comprende al
menos una de las siguientes sales: nitrato sódico, sulfato de cobre,
nitrato amónico, fosfato potásico monobásico y dibásico, sulfato
magnésico, sulfato potásico monobásico, nitrato sódico, carbonato
cálcico.
10. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones previas, en el que la etapa a) y/o la etapa b) son
llevadas a cabo mediante aireación bien con aire, bien con oxígeno
y/o bien con una mezcla de los mismos.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01114462A EP1266967B1 (en) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Process for the production of pravastatin and lovastatin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2210066T3 true ES2210066T3 (es) | 2004-07-01 |
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ID=8177727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES01114462T Expired - Lifetime ES2210066T3 (es) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Procedimiento para la produccion de pravastatina y lovastatina. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1266967B1 (es) |
AT (1) | ATE258603T1 (es) |
DE (1) | DE60101904T2 (es) |
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