HU224896B1 - A process for the biotransformation of colchicionid compounds into the corresponding 3-glycosyl derivatives - Google Patents

A process for the biotransformation of colchicionid compounds into the corresponding 3-glycosyl derivatives Download PDF

Info

Publication number
HU224896B1
HU224896B1 HU9903806A HUP9903806A HU224896B1 HU 224896 B1 HU224896 B1 HU 224896B1 HU 9903806 A HU9903806 A HU 9903806A HU P9903806 A HUP9903806 A HU P9903806A HU 224896 B1 HU224896 B1 HU 224896B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
culture
conversion
derivatives
cultures
biological
Prior art date
Application number
HU9903806A
Other languages
English (en)
Inventor
Ezio Bombardelli
Cesare Ponzone
Original Assignee
Indena Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Indena Spa filed Critical Indena Spa
Publication of HUP9903806A2 publication Critical patent/HUP9903806A2/hu
Publication of HUP9903806A3 publication Critical patent/HUP9903806A3/hu
Publication of HU224896B1 publication Critical patent/HU224896B1/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/44Preparation of O-glycosides, e.g. glucosides
    • C12P19/56Preparation of O-glycosides, e.g. glucosides having an oxygen atom of the saccharide radical directly bound to a condensed ring system having three or more carbocyclic rings, e.g. daunomycin, adriamycin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H15/00Compounds containing hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to hetero atoms of saccharide radicals
    • C07H15/20Carbocyclic rings
    • C07H15/24Condensed ring systems having three or more rings
    • C07H15/248Colchicine radicals, e.g. colchicosides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/07Bacillus
    • C12R2001/11Bacillus megaterium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

A találmány az (I) általános képletű kolchicinoidszármazékoknak kiválasztott mikrobatörzsek segítségével a megfelelő 3-O-glikozil-származékokká történő biológiai átalakítására vonatkozik. A találmányunk szerinti eljárással kizárólag az A aromás gyűrű C-3 szénatomján glikozidezett kolchicinoidszármazékok állíthatók elő kolchicinből, tiokolchicinből vagy ezek származékaiból nagy kitermeléssel és tisztasággal.
A benzolgyűrű C-3 szénatomján glikozidezett kolchicinoidszármazékok figyelemre méltó farmakológiai jelentőségűek, mivel igen hatékonyak és jól alkalmazhatók új gyógyszerek előállítására.
A tiokolchikozid (3-O-glükozil-tiokolchicin) különös jelentőségű farmakológiai hatóanyag, amelyet főleg a vázizomzat betegségeinek kezelésére, továbbá új tumorellenes, immunszuppresszív, pszoriázisellenes és gyulladásgátló hatású gyógyszerek előállításának kiindulási anyagaként alkalmaznak.
A múltban számos erőfeszítés történt a 3-glikozilkolchicinoid-származékok kémiai reakcióval vagy biológiai átalakítással történő előállítására.
A kémiai út összetett, nemspecifikus reakciók sorozatából áll, és glikozidezett származékok keverékét eredményezi, amelyek közül néhány inaktív. Ezért az aromás gyűrű C-3 szénatomján specifikusan glikozidezett hatóanyagra nézve a kitermelés nagyon kicsi.
A biológiai megközelítés lényegében a tiokolchicin Centella Asiatica tenyészettel történő biológiai átalakításából áll, amelynek során az aromás gyűrű C-2 és C-3 szénatomján monoglikozidezett származék képződik. Az átalakítás nem nagy mértékben szelektív, továbbá gyenge kitermeléssel és termelékenységgel jellemezhető [Sólet, J. M. és munkatársai: Phytochemistry 33, 4, 817-820(1993)].
A kolchicinoidszármazékok biológiai átalakítására tett további erőfeszítések során az aromás gyűrű C-2 és C-3 szénatomjához kapcsolódó metoxicsoportokat egyszerűen demetilezték, ezeket a reakciókat korlátozott kitermelés és termelékenység, valamint gyenge regioszelektivitás jellemezte.
Ezért Hufford, C. D. és munkatársai [J. Pharm. Se., 68, 10, 1239-1242 (1979)] Streptomyces griseus és/vagy Streptomyces spectabilis alkalmazásával, továbbá Béliét, P. és munkatársai [GB-923421 (1959)] különböző Streptomyces törzsek és más baktérium- és gombafajok alkalmazásával a kolchicint és származékait a megfelelő 3-demetilezett származékokká próbálták átalakítani. A fent ismertetett eljárások eredményei megerősítik az érintett mikrobaenzimek szelektivitásának hiányával kapcsolatos állításunkat, például az alkaloidmolekula C-2, C-3 vagy C-10 szénatomjaira vonatkozóan. Ezen túlmenően az említett katalitikus rendszerek termelékenysége meglehetősen gyenge az átalakulás kis kitermelése, az alkalmazható kis szubsztrátumkoncentráció és a tropolongyűrű gyakori degradációja következtében.
Az utóbbi időben Poulev és munkatársai [J. Ferment. Bioeng. 79, 1, 33-38 (1995)] is végrehajtottak bakteriális mikroorganizmusokon specifikus biológiai átalakítást, azonban a kitermelés és a termelékenység ebben az esetben is meglehetősen alacsony volt.
A fent említettekhez hasonló mikroorganizmusokból származó enzimes hatóanyagokat (Streptomyces, Bacillus) alkalmaztak más vegyületek, például maytansinoidok biológiai átalakítására [4 361 650 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, Izawa, M. és munkatársai, J. Antibiotics, 34, 12, 1587-1590 (1981)]. A katalizált reakció ebben az esetben is kizárólag a demetilezésre vonatkozott, ami alacsony kitermeléssel és termelékenységgel ment végbe.
A Bacillus megateriumból származó α-amiláz glikoziltranszferáz hatóanyaga is ismert [Brumm, P. J. és munkatársai: Starch, 43, 8, 319-323 (1991)], ahol a transzferázreakció akceptorspecificitása (kizárólag glükóz vagy glükozidok esetében) különösen magas. Ugyanezen mikrobaforrásból előállított ciklodextrin-glükozil-transzferázok katalizálják a rubusosid (13-Ο-β-ϋglükozil-szteviol-p-D-glükozil-észter) a-1,4-transzglükozilezését keményítőből kiindulva. A transzferázreakció akceptora ebben a biológiai átalakításban is a szubsztrátum glucid frakció [Darise, M. és munkatársai: Agric. Bioel. Chem., 48, 10, 2483-2488 (1984)]. Ciklodextrin-glikozil-transzferázokat használtak előzőleg G6, G7 és G8 ciklodextrinek keményítőből történő előállítására [Kitahata, S., Okada, S., Agric. Bioi. (Chem., 38, 12, 2413-2417(1974)].
Ezek a példák bizonyítják a Bacillus megateriummal expresszált glikoziltranszferáz hatóanyag nagy szubsztrátumspecificitását, amely kizárólag glucid akceptorokat foglal magában, így a különböző komplex molekulaszerkezetű szekunder metabolitok, például a kolchicinoidok reakcióira nem terjed ki. Ezért nincs ismert példa az említett mikroorganizmusok alkalmazására a kolchicinoid 3-glikozilszármazékokká történő enzimes átalakítására.
Felismertük, hogy a Bacillus megaterium törzsek nagy kolchicin- és tiokolchicinkoncentráció jelenlétében is képesek szaporodni, és a kolchicinoid szubsztrátumokat rendkívül nagy aktivitással és nagyon specifikus biológiai átalakítással kizárólag az aromás gyűrű C-3 szénatomján glikozidezett származékokká alakítják.
Ennek megfelelően találmányunk az (I) általános képletű 3-O-glikozil-kolchicinoid-származékok előállítási eljárására vonatkozik, amelyek képletében
R1 jelentése O-glikozid-csoport,
R2 jelentése hidrogénatom vagy 1-7 szénatomos acilcsoport,
R3 jelentése 1-6 szénatomos alkoxi- vagy 1-6 szénatomos tio-alkil-csoport, amelynek során R1 jelentésében hidroxil- vagy metoxicsoportot tartalmazó vegyületeket biológiai átalakításnak vetünk alá Bacillus megateriummal.
A Bacillus megaterium egy Gram-pozitív spóratermelő baktérium, amelynek sejtátmérője 1,0 pm-nél nagyobb, és sokféle tenyészközegben aerob körülmények között szaporodik, katalázpozitív és zselatinhidrolizáló tulajdonságú.
A találmányunk szerint alkalmazható Bacillus megaterium törzsek nagy kolchicin- és/vagy tiokolchicin2
HU 224 896 Β1 koncentrációknál is életképesek, és kielégítően képesek szaporodni (3 g/l koncentráció felett), amit a szaporodás vizsgálatával és mikroszkópos analízissel bizonyítunk.
A kongenerikus fajok, mint a Bacillus cereus esetében, már 1,5 g/l szubsztrátumkoncentrációnál szaporodási nehézségek mutatkoznak (a kontroll 15% és 25% közötti abszorbanciája), ami kifejezettebbé válik 3 g/l koncentrációnál, amikor is drámai autolízis következik be. Ezzel szemben a Bacillus megaterium kiválasztott tenyészetei a fent említett koncentrációknál sokkal nagyobb szaporodási szinteket érnek el (kétszeres és háromszoros közötti) a Bacillus cereusszal összehasonlítva.
A biológiai átalakulás nagy szelektivitása és hatékonysága meglepő és szokatlan, a kitermelés 80% és 100% közötti, általában körülbelül 90% és 95% közötti.
Ezen túlmenően a biológiai átalakításban használt mikroorganizmusok katalitikus aktivitása, még ismételt fermentációs lépésekben is folyamatosan fennmarad, ami a sarzsonkénti, valamint folyamatos eljárásban specifikus biológiai átalakulást biztosít. Ezért ezzel az eljárással nagy termelékenység és reprodukálhatóság érhető el.
A jelzett reakció régiószelektivitása figyelemre méltó kitermelés mellett jó minőségű és nagy tisztaságú terméket biztosít, egyszerű áramlásirányban végrehajtott eljárásban 100%-os tisztaság érhető el.
Ezenkívül nagy előnyt jelent, hogy nincs szükség tisztítási lépésre és a termék kinyerésére, az eljárás gazdaságos és biztonságosan alkalmazható.
A találmányunk szerinti eljárásban alkalmazható baktériumtörzsek kiválasztásának operatív szekvenciái a következők:
A) nagy kolchicinszubsztrátum-koncentráció jelenlétében szaporodásra képes Bacillus megaterium-tenyészetek kiválasztása természetes forrásokból vagy törzsgyűjteményből;
B) az A) pont szerinti izolátum kiválasztása a kolchicin megfelelő 3-O-glikozil-származékokká történő átalakítási aktivitásának bizonyítására, fokozatosan növekvő koncentrációkban adagolt specifikus szubsztrátumokon végzett biológiai átalakítási vizsgálatokkal;
C) a B) pont szerint kiválasztott törzsek mikrobiológiai jellemzése;
D) a biológiai átalakítás kitermelésének fokozatos növelése a B) pont szerinti baktériumpopuláció célspecifikus kiválasztásával;
E) a kritikus fermentációs paraméterek tanulmányozása és optimalizálása a biológiai átalakítás optimalizálására;
F) a nagy termelékenységű tenyészetek tartósítására vonatkozó eljárás tanulmányozása és optimalizálása ipari méretű termelékeny eljáráshoz megfelelően stabil homogén oltóanyag biztosítására;
G) az eljárás nagy méretekben történő kifejlesztése fermenterben, sarzsban és folyamatos eljárásban történő alkalmazáshoz;
H) az eljárás kidolgozása és optimalizálása áramlásirányban végrehajtott eljárásra és a termék kinyerésére.
A találmányunk szerint alkalmazható mikroorganizmusok jellemzően törzsdeponálási centrumokból beszerzett tenyészetgyűjteményekből vagy különböző eredetű földmintákból választhatók el, szerves nitrogénforrást (peptonok, élesztőextraktumok, húsextraktumok, aszparagin) és szénforrást (glicerin, keményítő, maltóz, glükóz) tartalmazó különböző agarközegeken végzett szelektív visszanyeréssel, 5 és 8 közötti, előnyösen 6 és 7 közötti pH-értéken. Az inkubációs hőmérséklet 20 °C és 45 °C közötti, előnyösen 28 °C és 40 °C közötti.
Az átalakítandó kolchicinszubsztrátum toxikus koncentrációjának jelenlétében szaporodó tenyészet kapacitását skálás hígítási eljárással és különböző agarozott szubsztrátumokon párhuzamosan végzett baktériumszélesztéssel határozzuk meg, melynek egy részét előzőleg a kolchicinhez vagy tiokolchicinhez adjuk 0,1 g/l és 3 g/l közötti koncentrációban, a mikroorganizmusok nagyobb része szaporodásának gátlására.
Az ismertetett körülmények között szaporodásra képes kolóniákat sterilen kivonjuk, és különböző agarozott közegekbe helyezzük tisztaságuk és szaporodási homogenitásuk igazolására.
A tenyészetek konzerválására alkalmazott tenyészközegek jellegzetes mikrobiológiai szubsztrátumok, amelyek szerves nitrogénforrásokat (peptonok, élesztőextraktumok, tripton, húsextraktumok) és egy szénforrást (glükóz, maltóz, glicerin) tartalmaznak 5 és 8 közötti, előnyösen 6 és 7 közötti pH-η. Az inkubációs hőmérséklet 20 °C és 45 °C közötti, előnyösen 28 °C és 40 °C közötti.
Ezután megvizsgáljuk a kiválasztott mikroorganizmusok szaporodóképességét alámerített tenyészetben a kolchicinoidszármazékok jelenlétében, valamint az utóbbiaknak a megfelelő 3-glikozilszármazékokká történő átalakulási képességét.
Ezeket a vizsgálatokat 20 ml folyékony közeget tartalmazó 100 ml-es lombikokban végezzük, amely folyékony közeg egy vagy több szerves nitrogénforrást (élesztőextraktumok, peptonok, tripton, kazeinhidrolizátumok, húsextraktumok, gabona-áztatólé), szervetlen foszfor- és nitrogénforrásokat és különböző kationokkal (kálium, nátrium, magnézium, kalcium, vas, mangán) képzett szervetlen sókat tartalmazó különböző közegkészítmények.
A tenyészetmintákat adott esetben szokásos mutageneziseljárásokkal (mint az UV-besugárzás) végrehajtott mutagénkezeléseknek vethetjük alá specifikus biológiai átalakítási aktivitást mutató mutánsok indukálására, amelyet a fentivel azonos eljárással végezhetünk.
A biológiai átalakítási vizsgálatból származó mintákat TLC és HPLC kromatográfiás eljárásokkal analizáljuk a 3-glikozilszármazékok előállításának meghatározására.
A kiválasztott mikroorganizmusok kolchicinoidszubsztrátumoknak a megfelelő 3-glikozilszármazékokká történő átalakulóképességét egy lombikban 300 ml térfogatban végrehajtott biológiai átalakítási vizsgálattal igazoljuk az elválasztási lépésben alkalmazottal azonos tenyésztáptalajon.
HU 224 896 Β1
A pozitív választ adó mikroorganizmusokat használjuk fel a biológiai átalakítás optimalizálására szolgáló vizsgálatban különböző tenyésztáptalajokban 300 ml térfogatban. A vizsgált fő tenyésztési és fermentációs paraméterek: szerves nitrogénforrások, szénforrások, ásványi sók, hőmérséklet, keverés-szellőztetés, pH, inkubálás ideje, oltóanyagarány, szubkultúraeljárások, az átalakítandó szubsztrátum addíciós ideje.
A találmányunk szerinti biológiai átalakítás végrehajtására alkalmas kiválasztott bakteriális mikroorganizmusok mind szilárd, mind folyékony tenyészetszubsztrátumokon képesek szaporodni, amelyek egy vagy több szerves nitrogénforrást, előnyösen keményítőextraktumot, húsextraktumot, peptont, triptont, kazeinhidrolizátumokat, gabona-áztatólét tartalmaznak. A szaporításra és biológiai átalakításra alkalmazható szénforrások például a glükóz, fruktóz, szacharóz, glicerin vagy malátaextraktum, előnyösen glükóz, fruktóz vagy glicerin. Ezen túlmenően a tenyészközeg szervetlen foszforforrásokat és kálium-, nátrium-, magnéziumvagy ammóniumsókat tartalmaz.
A kiválasztott mikroorganizmusok 20 °C és 45 °C közötti, előnyösen 28 °C és 40 °C közötti hőmérsékleten, 5 és 8 pH-értéken, előnyösen 6 és 7 közötti pH-értéken képesek szaporodni. A kérdéses mikroorganizmusok ugyanilyen körülmények között képesek a kolchicinoidvegyületeket a megfelelő 3-glikozilszármazékokká alakítani. Ezek az átalakítások alámerített tenyészetben rotációs rázógépben 150 fordulat/perc és 250 fordulat/perc között keverve inkubált lombikban játszódnak le.
A mikrobás szaporodásra vonatkozó kérdéses biológiai átalakulás egyedi kinetikája következtében a biológiai átalakulás céljából optimális körülmények azonosak a szaporítás optimális körülményeivel. Ezért a megfelelő mikrobás szaporodás (például a fent idézett szerves és szervetlen komponenseken alapulók) elősegítésére alkalmas tenyészközeg szintén megfelelő hatóanyagként alkalmazható a kérdéses szubsztrátum biológiai átalakítására. Az utóbbit a kezdeti fermentációs lépésben adagoljuk a tenyészethez.
A találmányunk szerinti biológiai átalakítás enzimes átalakuláson alapul, amely a szaporodás exponenciális fázisában kezdődik, és a szaporodással párhuzamosan növekszik, a maximális 3-glikozilszármazék-átalakulási szint (amely nagyon magas, 95% és 100% közötti) az első 24 óra és 30 óra közötti időtartam alatt érhető el. A biológiai átalakulás régiószelektivitása abszolút: 2-glikozilszármazékok jelenléte sosem volt tapasztalható. A képződő termékek kizárólag extracellulárisak.
A találmányunk szerinti biológiai átalakítás fermenterszinten is végrehajtható a tenyészeti körülményeket változatlanul tartva, különösen a tenyészközeg, a hőmérséklet és az eljárási idő tekintetében. Jó szaporodás elérése céljából fontos a megfelelő mértékű keverés és szellőztetés, a szellőztetés mértéke előnyösen 1 I tenyészetre vonatkoztatva percenként 1 I és 2 I közötti, előnyösen 1,5 I és 2 I közötti mennyiségű levegő (vvm).
A biológiai átalakításban előállított termékeket a tenyésztáptalajból a folyadékfrakcióból származó biomassza elválasztása után centrifugálással és a felülúszó visszanyerésével vagy mikroszűréssel és a permeátum visszanyerésével extraháljuk. A tenyészetet a termék optimális kinyerése céljából alkoholokkal kezeljük.
A biológiai átalakítás termékének tisztítását és visszanyerését kromatográfiás eljárások alkalmazásával végezhetjük abszorpciós gyantákon történő elválasztással és alkoholokkal, előnyösen metanollal végzett elúcióval. A terméket tartalmazó hidrometanololdatokat további tisztításnak vethetjük alá lipofil szerves oldószerekkel, előnyösen metilén-kloriddal végzett extrakcióval. Az alkoholos keverékekkel és szerves oldószerekkel végzett további kezelések után a kapott alkoholos oldatokból a termék kristályosítással nyerhető ki tiszta állapotban.
A biológiai átalakítási eljárás tropoloncsoportot tartalmazó szubsztrátumokra nézve specifikus és számos kolchicinoidszármazék esetében alkalmazható, mint a kolchicin, tiokolchicin, 3-demetil-kolchicin, 3-demetil-tiokolchicin, N-dezacetil-tiokolchicin és más, különböző módon helyettesített kolchicinszármazékok.
Egyéb, tropolont nem tartalmazó természetes vegyületek nem glikozideződnek Basicillus megateriummal.
A glükózt más cukrokkal is helyettesíthetjük, például fruktózzal vagy galaktózzal a glikoziltranszferázaktivitás csökkenése nélkül.
Találmányunkat az alábbi példákban ismertetjük részletesen.
1. példa
Mezőgazdasági földből izolált Bacillus megaterium-tenyészetek aliquot mennyiségeit 20 ml steril sóoldatban szuszpendáljuk, és 1:10 000 000 hígítási faktorral skálás hígítást végzünk. A különböző hígításokhoz tartozó szuszpenziókat LB-agar tenyészközegen és LB-agaron tálcákra helyezzük, rendre kolchicinnel vagy tiokolchicinnel 2 g/l végső koncentrációban, ahogy ez a táblázatban látható. A tenyészeteket 28 °C-on 3 napig sötétben inkubáljuk. A kolchicinoiddal adagolt kiválasztott közegen szaporított kolóniákat izoláljuk, és nem szelektív közegen történő szélesztéssel tisztítjuk. A mintákat a fentiek szerint inkubáljuk, azonban rövidebb ideig, 24 órán át. Ezután a tenyészeteket átvisszük egy kémcsőbe ugyanezen agarközegre, és a fentiek szerint inkubáljuk 24 órán át.
A fentiekben ismertetett módon kiválasztott tenyészetek aliquot mennyiségeit egy 100 ml-es Erlenmeyerlombikban 20 ml ST-tenyészközeg oltására használjuk, ahogy ez a táblázatban látható, ehhez kolchicint vagy tiokolchicint adunk 0,4 mg/ml végső koncentrációban. A tenyészeteket egy éjszakán át 28 °C-on inkubáljuk rotációs rázógépben 200 fordulat/perc értéken.
A kolchicinszubsztrátum átalakítását a tenyésztáptalajok aliquot mennyiségeinek analízisével követjük 3-4 óránként szilikagélen végzett vékonyréteg-kromatográfiával aceton:etil-acetát:víz 5:4:1 arányú elúciós rendszerrel.
HU 224 896 Β1 nap inkubálás után a 3-glikozilszármazékkal szemben katalitikus hatásúnak bizonyult tenyészetek aliquot mennyiségeit lemezekre visszük fel a fentiekben ismertetett skaláris hígítással, ezáltal a kémcsőben új oltóanyagokat állítunk elő. A lombikban a biológiai átalakítási vizsgálatot a fentiekkel azonos körülmények között megismételjük, azonban lényegesen magasabb végső kolchicin- és tiokolchicinkoncentrációknál (1 mg/ml). A leghatékonyabb tenyészeteket, ahol a szubsztrátum átalakítása 80%-kal egyenlő vagy annál nagyobb, használjuk fel fagyasztott kriocsövekben az oltóanyag előállítására, a 3. példában ismertetett módon.
Táblázat
A tenyészközeg előállítása
. LB-agar (sterilizálás: 121 °Cx20 perc) - pH 7
Tripton 10 g/l
Élesztőextraktum 5 g/l
Nátrium-klorid 10 g/l
Agaragar 15 g/l
. ST táptalaj (sterilizálás: 121 °Cx20 perc) -pH 7
Glükóz 20 g/l
Glicerin 10 g/l
Pepton 15 g/l
Élesztőextraktum 5 g/l
Nátrium-klorid 3 g/l
Ammónium-klorid 3 g/l
Dikálium-hidrogén-foszfát 8 g/l
Kálium-dihidrogén-foszfát 3 g/l
Magnézium-szulfát-7 kristályvíz 0,5 g/l
2. példa
Az 1. példában ismertetett eljárást ismételjük meg az alábbi kollekciótörzsekből származó Bacillus megaterium-tenyészetekből kiindulva (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen, Braunschweig, Németország): DSM 90, 509, 322, 333, 1667, 1670, 1671.
DSM 90,
DSM 509,
DSM 322,
DSM 333,
DSM 1667,
DSM 1670,
DSM 1671.
A tenyészeteket az 1. példa szerint választjuk ki és 4 napig folyékony tenyészetben inkubált 1 mg/ml tiokolchicinhez adjuk: a vékonyréteg-analízis a szubsztrátum tiokolchikoziddá történő átalakulását detektálja 50% (DSM 1671 törzs esetében) és 70% (DSM 90 törzs esetén) vagy 80% közötti vagy efölötti (DSM 333, DSM 509, DSM 1667, DSM 1670 törzsek esetében) kitermeléssel.
3. példa
A fenti példában ismertetett módon kiválasztott, kémcsőbe bemért tenyészetminták aliquot mennyiségeit használjuk 20 ml ST-táptalaj 100 ml-es Erlenmeyer-lombikban történő oltására.
A táptalajtenyészeteket 30 °C-on inkubáljuk rotációs rázógépben 1 éjszakán át 200 fordulat/perc értéken. Inkubálás után a tenyészeteket steril glicerinoldathoz adjuk 20% végső koncentrációban. Ezután a tenyészeteket 2 ml-es kriocsőbe mérjük be, és azonnal folyékony nitrogénbe merítjük.
Néhány nap után a tenyészetek 10%-át gyorsan 37 °C-ra melegítjük. A kriocsőben lévő aliquot mennyiségek mindegyikét 20 ml ST-közeget tartalmazó 100 ml-es Erlenmeyer-lombik oltására használjuk fel, amelyet ezt követően 28 °C-on inkubáljuk 1 éjszakán át (prekultúra) 200 fordulat/perc értéken. Inkubálás után mindegyik prekultúrából 2 ml-t sterilen 20 ml friss ST-közegbe viszünk át, és ekkor kolchicint vagy tiokolchicint adunk hozzá 1 g/l végső koncentrációban. A biológiai átalakítást az 1. példában ismertetett körülmények között végezzük és vizsgáljuk. Az analízis megerősíti, hogy a szubsztrátum 3-glikozilszármazékká történő átalakulása a fenti módon kvantitatívan lejátszódik (80% vagy ennél nagyobb), ez a fagyasztott tenyészetek katalitikus stabilitását biztosítja.
A táptalajközegek párhuzamos kontrollja, amelyet közvetlenül felolvasztás után LB-agaron szélesztünk, a fagyasztott tenyészetek életképességét, homogenitását és tisztaságát bizonyítja.
4. példa
Kriocsőben lévő tenyészetek aliquot mennyiségeit felolvasztás után 300 ml Erlenmeyer-lombikban lévő 50 ml ST-közeg (prekultúra) oltására használjuk. Egy éjszakán át 30 °C-on 250 fordulat/perc értéken inkubáljuk, majd 5 ml prekultúrát 50 ml ugyanilyen közegbe visszük át, amely kolchicint tartalmaz 1 g/l végső koncentrációban. A tenyészeteket 2 napig inkubáljuk a fentiekkel azonos körülmények között. Minden 4. órában mintát veszünk a szaporodási szint (600 nm-nél mért abszorbancia meghatározásával), a kolchikozidtermelődés (TLC és HPLC) és a sterilitás (LB-agaron) meghatározására, valamint mikroszkópos morfológiai vizsgálatra.
A HPLC analízishez 1 ml tenyésztáptalaj-frakciót adunk 9 ml metanolhoz, és 2 percig 13 000 fordulat/perc értéken centrifugáljuk. A felülúszó kolchikozidtartalmát reverz fázisú HPLC-vel analizáljuk izokratikus elúcióval víz.acetonitril 80:20 eluens rendszer alkalmazásával.
A HPLC analízis szerint a kolchicin kolchikoziddá történő átalakulása a szaporodással párhuzamosan megy végbe. Körülbelül 26 óra inkubáció után a biológiai átalakulás befejeződik.
A kolchikozid végső kitermelése 80% és 85% közötti.
5. példa
A 4. példában ismertetett eljárást ismételjük meg, azonban kolchicin helyett tiokolchicint adunk a tenyészethez azonos végső koncentrációban, ami 1 g/l.
A tenyészetek növekedési és képződési válasza hasonló a kolchicin esetében meghatározotthoz, a tiokolchikozid kitermelése körülbelül 90%.
6. példa
A 4. példában ismertetett eljárást ismételjük meg, azonban kolchicin helyett 3-demetil-tiokolchicint adunk
HU 224 896 Β1 a tenyészethez azonos végső koncentrációban, ami 1 g/l. A tenyészetek növekedési és képződési válasza hasonló a fent meghatározotthoz, a tiokolchikozid kitermelése körülbelül 90%.
7. példa
A 4. példában ismertetett eljárást ismételjük meg, azonban kolchicin helyett N-formil-tiokolchicint adunk a tenyészethez azonos végső koncentrációban, ami 1 g/l. A tenyészetek növekedési és képződési válasza hasonló a fent meghatározotthoz, a tiokolchikozid kitermelése körülbelül 90%.
8. példa
Erlenmeyer-lombikban 1 I ST-táptalajt oltunk be a DSM 1670 törzs kriocsőben lévő tenyészetével. A lombikokat 1 éjszakán át 30 °C-on inkubáljuk 250 fordulat/perc értéken. Az oltóanyagot sterilen 14 l-es fermenterbe visszük át, ami 9 I steril ST-táptalajt tartalmaz, és tiokolchicint adunk hozzá 1 g/l végső koncentrációban. A fermentációt megfelelő mértékű keverés és szellőztetés mellett végezzük (a keverés 900 fordulat/perc, a szellőztetés 1 vvm és 1,5 vvm közötti, a tenyészet szaporodásától függően). A tenyészettáptalajból minden második órában mintát veszünk, és a következő analízisnek vetjük alá:
- optikai sűrűség (OD) 600 nm-en,
- a törzs sterilitása és tisztasági analízise LB-agaron,
- mikroszkópos morfológia (Gram-törzs),
- TLC-vel és HPLC-vel végzett tiokolchikozidtartalom-analízis.
óra fermentáció után a tiokolchikozid átalakulása majdnem befejeződik. A végső kitermelés körülbelül 90%.
9. példa
A 8. példában ismertetett eljárást ismételjük meg, azonban 28 óra fermentáció után csak a tenyészettáptalaj 90%-át nyerjük vissza a termék extrahálására (1. frakció). A maradék 10%-ot sterilen egy 9 I friss steril ST-közeget és 10 g tiokolchicint tartalmazó fermenterbe adjuk. A fermentációt a 8. példában ismertetett módon végezzük. 26 óra után a 9 I tenyészettáptalajt összegyűjtjük és extraháljuk (2. frakció). A maradék tenyészettáptalaj-térfogatot sterilen további 9 liter steril friss ST-közeghez és 10 g friss tiokolchicínhez adjuk. A fermentációt a fentiek szerint végezzük. 26 óra után a tenyésztáptalaj teljes mennyiségét összegyűjtjük és extraháljuk (3. frakció). A törzs biológiai átalakulási aktivitása stabil marad mind a három körben, körülbelül 90% kitermelés és lényegében háromszoros teljes tiokolchikozidképződés mellett, összehasonlítva az egyetlen sarzson alapuló eljárással.
10. példa
A fermentációból származó végső tenyésztáptalajt, amelynek teljes térfogata körülbelül 27 I, átfolyásos mikroszűrésnek vetjük alá 0,22 pm-es kerámiatölteten a sejteknek a táptalajtól történő elválasztására. A permeátumot HP 21 Mitsubishi abszorpciós gyantával töltött oszlopon abszorbeáljuk. Vízzel mossuk és a terméket metanollal eluáljuk. A metanolos eluátumot vákuumban szárazra pároljuk, majd metanolban oldjuk. Ismételt metilén-kloridos extrakciók után az alkoholos frakciót szárazra pároljuk és etanol-metilén-klorid 1:1 arányú keverékében újraoldjuk. Szilikagélen végzett derítés után az oldatot vákuumban bepároljuk, és a metilén-kloridot etanollal helyettesítjük. A képződő szuszpenziót koncentráljuk és kristályosodni hagyjuk. A szilárd anyagot etanol-kloroform keverékből újraoldjuk és szilikagélen derítjük, majd egy második etanolos kristályosítást végzünk.
A képződött terméket HPLC, C-NMR, H-NMR és tömegspektroszkópiával analizáljuk, az eredmények megegyeznek a tiokolchikozid-standardértékekkel.

Claims (5)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás az (I) általános képletű 3-O-glikozil-kolchicínoid-származékok előállítására, a képletben
    R1 jelentése O-glikozid-csoport,
    R2 jelentése hidrogénatom vagy 1-7 szénatomos acilcsoport,
    R3 jelentése 1-6 szénatomos alkoxi- vagy 1-6 szénatomos tio-alkil-csoport, azzal jellemezve, hogy R1 jelentésében hidroxil- vagy metoxicsoportot tartalmazó vegyületet Bacillus megateriummal végzett biológiai átalakításnak vetünk alá.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan (I) általános képletű vegyületeket állítunk elő, ahol R1 jelentése O-glükozid-csoport.
  3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kolchikozidot és tiokolchikozidot állítunk elő.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a biológiai átalakítást alámerített tenyészetben végezzük 28 °C és 40 °C közötti hőmérsékleten 6 és 7 közötti pH-értéken, és szénatomforrásként glükózt, fruktózt vagy glicerint alkalmazunk.
  5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy R1 jelentésében hidroxil- vagy metoxicsoportot tartalmazó (I) általános képletű vegyületre nézve 0,1 g/l és 3 g/l közötti koncentrációjú tenyészközeget használunk.
HU9903806A 1996-10-07 1997-10-02 A process for the biotransformation of colchicionid compounds into the corresponding 3-glycosyl derivatives HU224896B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT96MI002063A IT1285777B1 (it) 1996-10-07 1996-10-07 Processo di biotrasformazione di composti colchicinoidi nei corrispondenti 3-glicosilderivati
PCT/EP1997/005429 WO1998015642A1 (en) 1996-10-07 1997-10-02 A process for the biotransformation of colchicinoid compounds into the corresponding 3-glycosyl derivatives

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP9903806A2 HUP9903806A2 (hu) 2000-03-28
HUP9903806A3 HUP9903806A3 (en) 2001-12-28
HU224896B1 true HU224896B1 (en) 2006-04-28

Family

ID=11374985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9903806A HU224896B1 (en) 1996-10-07 1997-10-02 A process for the biotransformation of colchicionid compounds into the corresponding 3-glycosyl derivatives

Country Status (21)

Country Link
US (1) US6150140A (hu)
EP (1) EP0931161B1 (hu)
JP (1) JP3428027B2 (hu)
KR (1) KR100311067B1 (hu)
CN (1) CN1094978C (hu)
AT (1) ATE213782T1 (hu)
AU (1) AU714810B2 (hu)
CA (1) CA2252725C (hu)
CZ (1) CZ295451B6 (hu)
DE (1) DE69710744T2 (hu)
DK (1) DK0931161T3 (hu)
ES (1) ES2171906T3 (hu)
HK (1) HK1019620A1 (hu)
HU (1) HU224896B1 (hu)
IT (1) IT1285777B1 (hu)
NO (1) NO319286B1 (hu)
PL (1) PL187106B1 (hu)
PT (1) PT931161E (hu)
RU (1) RU2196826C2 (hu)
SK (1) SK282344B6 (hu)
WO (1) WO1998015642A1 (hu)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1295272B1 (it) * 1997-10-03 1999-05-04 Indena Spa Biotrasformazione di composti colchiconici nei corrispondenti 3- glicosilderivati
ITMI20031144A1 (it) * 2003-06-06 2004-12-07 Indena Spa Analoghi del colchicoside.
SG165175A1 (en) * 2004-05-12 2010-10-28 Indena Spa Biotransformation of colchicinoid compounds
JP4580980B2 (ja) * 2004-05-12 2010-11-17 インデナ・ソチエタ・ペル・アチオニ コルヒチノイド化合物のバイオトランスフォーメーション
SI2128170T1 (sl) 2008-05-28 2011-04-29 Indena Spa Postopek za glikozidacijo kolhicina in tiokolhicina
US8497290B2 (en) * 2009-05-27 2013-07-30 Takeda Pharmaceuticals U.S.A., Inc. Thiocolchicine derivatives, method of making and methods of use thereof
US20110178180A1 (en) * 2010-01-18 2011-07-21 Kurt Nielsen Deuterium-enriched colchicine, thiocolchicine, and derivatives thereof; methods of preparation; and use thereof
EP2619315A2 (en) 2010-09-22 2013-07-31 Elysian Life Sciences Private Limited A microbial method for the biotransformation of colchicinoid compounds
WO2015097567A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 Alkaloids Corporation Process for the conversion of colchicinoids to their 3-glycosylated derivatives via their respective 3-demethyl analogues
CN105861601B (zh) * 2016-04-29 2019-05-24 中国药科大学 一种生物转化制备二氢去氢双松柏醇葡萄糖单糖苷(hmzg)的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1344157A (fr) * 1959-05-22 1963-11-29 Roussel Uclaf Nouvelles colchicines et leur procédé d'obtention
JPS5233195B2 (hu) * 1971-09-30 1977-08-26
GB8701381D0 (en) * 1987-01-22 1987-02-25 Erba Farmitalia Antitumor agent
IE70073B1 (en) * 1990-12-14 1996-10-30 Ainsworth Tech Inc Communication system

Also Published As

Publication number Publication date
NO319286B1 (no) 2005-07-11
EP0931161B1 (en) 2002-02-27
PL331942A1 (en) 1999-08-16
JP3428027B2 (ja) 2003-07-22
HK1019620A1 (en) 2000-02-18
WO1998015642A1 (en) 1998-04-16
DE69710744T2 (de) 2002-09-05
CZ118799A3 (cs) 1999-07-14
JP2000508179A (ja) 2000-07-04
HUP9903806A3 (en) 2001-12-28
CN1218514A (zh) 1999-06-02
ITMI962063A1 (it) 1998-04-07
CA2252725A1 (en) 1998-04-16
HUP9903806A2 (hu) 2000-03-28
SK44599A3 (en) 2000-01-18
CN1094978C (zh) 2002-11-27
RU2196826C2 (ru) 2003-01-20
AU714810B2 (en) 2000-01-13
PL187106B1 (pl) 2004-05-31
SK282344B6 (sk) 2002-01-07
CA2252725C (en) 2008-03-18
ES2171906T3 (es) 2002-09-16
ATE213782T1 (de) 2002-03-15
DK0931161T3 (da) 2002-06-10
NO991633L (no) 1999-04-06
CZ295451B6 (cs) 2005-08-17
KR20000022478A (ko) 2000-04-25
KR100311067B1 (ko) 2001-12-17
PT931161E (pt) 2002-07-31
AU4864897A (en) 1998-05-05
DE69710744D1 (de) 2002-04-04
IT1285777B1 (it) 1998-06-18
NO991633D0 (no) 1999-04-06
US6150140A (en) 2000-11-21
EP0931161A1 (en) 1999-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU224896B1 (en) A process for the biotransformation of colchicionid compounds into the corresponding 3-glycosyl derivatives
Yoshimoto et al. New anthracycline metabolites from mutant strains of Streptomyces galilaeus MA144-M1 I. Isolation and characterization of various blocked mutants
RU2218409C2 (ru) Способ биотрансформации колхиконового соединения в соответствующее 3-0-гликозильное производное
JP4198883B2 (ja) コルヒコン化合物を対応する3−グリコシル誘導体に生物学的に転換する方法
KR101116424B1 (ko) 콜키시노이드 화합물들의 생체내변환방법
FUKAGAWA et al. DEEPOXIDATION OF 16-MEMBERED EPOXYENONE MACROLIDE ANTIBIOTICS I. MICROBIAL DEEPOXIDATION AND SUBSEQUENT ISOMERIZATION OF DELTAMYCINS A 1, A 2, A 3, A 4 (CARBOMYCIN A) AND X
JPH08149986A (ja) 12−ヒドロキシ−6−o−アルキルエリスロマイシン及びその類縁体の製造方法
KR960014621B1 (ko) 신 균주 스트렙토마이세스 라벤도폴리아 dk-506 및 이를 이용한 아클라시노마이신 a의 제조와 분리정제 방법
CA2258282C (en) Biological process for producing steroids hydroxylated at the 25-position
Přikrylova et al. Microbial transformation of semisynthetic derivatives of daunomycinone modified in ring a
JPH0889277A (ja) 12−ヒドロキシ−6−o−アルキルエリスロマイシン及びその類縁体の製造方法