JP2967532B2 - タキサン類化合物の製造方法 - Google Patents

タキサン類化合物の製造方法

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    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02Oxygen as only ring hetero atoms

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タクサス属植物に起源
を有する培養細胞を培養し、この培養物からタキソール
類、バッチカイン類を生成せしめ、これを、回収するこ
とからなるタキサン類化合物の製造方法に関する。さら
に詳しくは、本発明は、タクサス属植物起源の細胞の培
養物であるカルスまたは液体培養細胞から高収率でタキ
サン類化合物を産生させ、回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、タクサス属植物 (Taxus sp.)植物
体中に、タキソールおよびその各種誘導体が存在するこ
とが知られていた。また、これらのタキソール化合物類
がメラノーマB16を含む種々のセルラインにおいて高
い抗腫瘍活性を示すことが知られており、タキソール化
合物類の抗腫瘍成分としての有効性についての各種の臨
床試験の結果が報告されている。
【0003】これらのタキソール化合物類を用いた薬理
試験および商業規模での化学療法には大量のタキソール
化合物類が必要とされるが、天然起源のタキソール化合
物類を大量に生産することはこれまで行われていない。
タキソール化合物類は、複雑な構造の化合物であり、化
学合成による生産もこれまで行われていない。従って、
タキソールの各種誘導体の調製も、その出発材料は天然
起源のものが用いられている。
【0004】しかしながら、タキソールおよびその各種
誘導体を含有するタクサス属植物は、特殊な植物であ
り、成長が遅く、人工的な栽培も行われていない状況に
ある。また、タキソール化合物類の生産には大量のタク
サス属植物のバルクが必要とされるだけでなくバルクか
らタキソール化合物類を分離、回収するのに複雑な工程
が必要とされ、また、回収された生産物が変異し易いな
どの問題点があった。
【0005】また、最近になって、タクサス属植物の生
組織を特定の培地で培養することによりタキサン骨格を
含むアルカロイド化合物を生産させ、これを分離、回収
することも研究されている。これは、タクサス属植物の
生組織を用いて組織培養法によりタキサン骨格を含むア
ルカロイド化合物を生産する点で従来の天然バルク抽出
法に比較して新しい生産技術であると言える。
【0006】しかしながら、従来報告されているもの
は、アルカロイド化合物の生産性が充分なものではな
く、薬剤試験および化学療法など薬剤成分が大量に必要
とされる応用、利用研究およびその実用化のためには目
的化合物の生産性が低い点で全く不充分なものであり、
これらタキサン骨格を含むアルカロイド化合物を高い生
産性をもって生産することが可能な新しい生産技術を開
発することが強く要請されている状況にあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑み
て、本発明者らは、抗腫瘍成分として有用性の高いタキ
ソール類およびバッカテイン類などのタキサン類化合物
を高い生産性をもって生産することが可能な新しい生産
技術を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた
結果、タクサス属植物に起源を有する細胞を特定の成分
を添加した培地を用いて培養することにより、従来のタ
クサス属植物の組織培養法に比較してタキサン類化合物
の生産性が著しく向上することを見い出し、本発明を完
成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、抗腫瘍活性を示すタ
キソール類およびバッカテイン類などのタキサン類化合
物をタクサス属植物の細胞培養法により著しく高い生産
性で生産することが可能なタキサン類化合物の新規製造
方法を提供することを目的とするものである。
【0009】さらに、本発明は、タクサス属植物の細胞
を組織培養することにより、従来の組織培養法に比較し
て著しく生産性の向上したタキサン類化合物の新規製造
方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、次のようなタキサン類化合物の製造
方法に関する。タクサス属植物(Taxus sp.)
に起源を有する培養細胞をフェニルアラニンを添加した
培地で培養し、培養物中にタキソール、バッチカイン類
を生成せしめ、これらのタキサン類化合物を回収するこ
とを特徴とするタキサン類化合物の製造方法。
【0011】培養細胞の起源として用いるタクサス属植
物としては、タクサス ブレビホリア(Taxus brevifol
ia)、タクサス カナデンシス(T.canadensis) 、タク
サスx メジア cv.ヒクシー(T. x media cv.hicksi
i)、タクサス クスピダータ (T. cuspidata) などが例
示される。タクサス属植物の培養細胞の誘導原料として
利用する植物の部位としては、根、葉、胚、幹、メリス
テムなど植物組織の適宜の細胞が対象となり、タクサス
属植物の生組織を含む切片の形で用いられる。切片の切
り出し部位としては、新芽、若い葉、成熟した種子の中
身、内部の胚、赤色の仮種皮、緑色の仮種皮などが用い
られる。
【0012】本発明においてはタクサス属植物の培養細
胞として植物切片から誘導して得られるカルス、カルス
を液体培地中で培養することにより得られる液体培養細
胞、カルスあるいは液体培養細胞を担体に固定化した固
定化細胞およびタクサス属植物から誘導される分化器官
を用いることができる。
【0013】カルスの誘導には上記植物切片を滅菌処理
し、これをカルス誘導成分を含有する寒天培地などの固
体培地で培養することにより行われる。切片の滅菌は、
エタノールによる表面滅菌、次亜鉛素酸水溶液による処
理および滅菌した蒸留イオン交換水による洗浄などによ
り行う。カルス誘導成分を含有する培地は、ガンボルグ
(Gamborg) B5、ムラシゲ−スクーグ(Murashige-Skoog)
、ニッチ・ニンチ(Nitch & Nitch) などのような無機
塩類およびビタミン類を含有する基礎培地に、炭素源と
してショ糖、グルコースなどの糖類;2,4−ジクロロ
フェノキシ酢酸(2,4-D)、ナフタレン酢酸(NAA) 、イン
ドール酪酸、インドール酢酸などのオーキシン類化合
物、、ベンジルアデニン、カイネチン等のサイトカイニ
ン類などを始めとする植物ホルモン;褐変防止剤および
寒天、カラギーナンなどのゲル化剤を添加して構成す
る。一般に生成したフェノール類化合物が酸化して生じ
るキノン類が重合して着色物質になるため培養の過程で
褐変が生起するが、褐変防止剤を添加することにより培
養物の褐変が防止される。また、植物ホルモンの濃度も
カルスの誘導効率、褐変および増殖に影響する。植物ホ
ルモンの使用量は用いる培地、培養条件に応じて決定さ
れるが、例えば、オーキシンとサイトカイニンについて
は、0から4mg/Lのオーキシンと0から4mg/Lのサイト
カイニンを含有する培地を用いることが好ましい。通常
15℃乃至30℃の培養温度で、上記切片を固体培地に2週
間乃至8週間静置培養することによりカルスが誘導され
る。
【0014】このようにして誘導されたカルスを上記組
成の固体培地上でさらに培養し充分に増殖させる。また
このようにして得られるカルスを液体培地中で培養する
ことにより液体培養細胞が得られる。液体培地は上記の
培地からゲル化剤を除去した成分により調製する。液体
培養条件は通常15℃から30℃の条件で実施する。また主
として通気を目的として、フラスコ培養の場合には振盪
条件下で、またジャー型培養器では通気攪拌条件下で培
養する。さらに、水不溶性の担体に培養細胞を固定する
ことも可能である。また上記カルス誘導およびカルス増
殖の過程で分化器官が誘導されることがあるが、誘導さ
れた分化器官に関しても上記組成の固体培地または液体
培地に置床し上記の培養条件で充分に増殖させる。
【0015】本発明におけるタキソール、バッチカイン
類などのタキサン類化合物の生産を目的とする固体培養
は、フェニルアラニンを上記の培地に添加して得られる
培地に培養細胞を置床して行う。培養は暗所に培養物を
静置し、15℃から30℃前後で通常20日から100
日間実施する。このように固体培養した培養細胞から
記のタキサン類化合物を直接抽出し、精製してもよい
が、この培養細胞をフェニルアラニンを含有する液体培
養用の培地に添加して液体培養を行い、培養細胞および
培養液上清中に前記のタキサン類化合物を生産せしめ、
これを抽出し精製することも可能である。さらに必要に
応じて、この液体培養物を別の液体培地あるいは固体培
地に再度移してタキサン類化合物を生産させることも可
能である。
【0016】本発明において固体培地および液体培地に
添加するフェニルアラニンは、不斉炭素原子が存在し、
光学活性体を形成することがある。本発明では、ラセミ
体であってもあるいはこのような光学異性体であっても
用いることができる。このような化合物を培地中に添加
することによりタキサン類化合物の生産性を著しく向上
することができる。このように、二次代謝産物の生産性
を向上させる上でフェニルアラニンの培養物への添加
は、きわめて有効である。これらの化合物は培地に対
し、0.001mMから100mM以下添加することが
好ましい。添加量が0.001mM以下だとタキサン類
化合物の生産性を向上することができず、添加量が10
0mM以上だとかえって培養細胞の増殖を阻害するので
好ましくない。またフェニルアラニンルの添加方法は、
培養細胞の培養初期から添加することも可能であるし、
また培養の途中から添加することも可能である。添加す
る際には、上記のフェニルアラニンを単独で添加するこ
とも可能であるし、適切な界面活性剤や溶剤に溶解した
後添加することもできる。本発明においてフェニルアラ
ニンを培地に0.01mM添加すると特にタキソールお
よびバッカテインIIIの含量の増加が著しい。
【0017】増殖したカルスを液体培地で培養する際
に、液体懸濁培養を行なってもよいが、さらにガラス繊
維を培養液中に介在させ、培養細胞をガラス繊維に吸着
固定化して培養することによりタキサン類化合物の生産
性が著しく向上する。ガラス繊維の形態としては、如何
なるものでもよく、適宜の成型体が用いられる。このよ
うにして得られた培養細胞及び培養液上清を乾燥し、こ
れからタキサン類化合物を抽出し、必要に応じて精製す
る。
【0018】すなわち、生産されたタキサン類化合物
を、ジクロロメタン、メタノール、ヘキサン抽出などに
より抽出し、分離、回収する。分離、回収には、抽出、
カラム分離等従来化合物の分離精製に用いられている通
常の方法が用いられる。また、この抽出液を乾燥してこ
れをタキサン類化合物として用いてもよいし、さらにタ
キサン類化合物を単離してもよい。目的化合物のタキサ
ン類化合物の分析にはHPLC分析などが用いられる。
目的化合物のタキサン類化合物としては、以下の式で示
されるタキソール(I)、バカテインIII(II)な
ど化合物があげられる。
【0019】
【化1】
【0020】
【0021】
【化2】
【0022】本発明の実施例を示すと次のとおりであ
る。
【実施例1】タクサス クスピダータ(Taxus cuspidat
a) の若い幹の切片を用いた。これらの切片を蒸留水で
洗浄し、70%エタノールで表面殺菌を30〜60秒行い、
1.5%次亜塩素酸ナトリウム(数滴のTween 20添加) に2
0〜30分浸漬し、さらに滅菌した蒸留イオン交換水で3
回洗浄して切片の滅菌を行った。この切片をガンボルグ
B5基本培地にショ糖2%、2,4−ジクロロフェノキ
シ酢酸1mg/Lを添加した滅菌培地のプラスチック・プレ
ート上で、25℃、暗黒条件下で静置して培養することに
よりカルスを誘導させた。培養15日目にガンボルグB5
基本培地にショ糖2%、2,4−ジクロロフェノキシ酢
酸1mg/Lを添加した新鮮な培地に植え継ぎ、同様の培地
を用いてカルスを増減させた。35日目、すなわち最初に
培養を開始してから50日目にフェニルアラニンを、ガン
ボルグB5基本培地にショ糖2%、2,4−ジクロロフ
ェノキシ酢酸1mg/Lを添加した培地に、0(対照)、0.1,
1.0,10.0, 100.0mM 添加し、これをオートクレーヴ滅
菌を行い、この培地を用い、プラスチックプレート上で
暗黒条件下で25℃で25日間カルスを本培養した。
【0023】最初の培養開始後55日目に新鮮なカルス
0.5gを取り出し、−20℃で凍結し、これを2mlのヘキ
サン中で破砕した後、25℃、12時間、ヘキサン抽出を行
った。2,500×g、20分間遠心分離処理して沈澱を取り
出し、1mlのメタノール:ジクロロメタン(1:1)
で、室温、1時間、超音波条件下に抽出し、これを 2,5
00×g、20分間遠心分離して上澄み(粗抽出液)を得、
これを、25℃で乾燥し、1mlのジクロロメタンに溶解し
たものに1mlの蒸留水を添加し10秒間混合した後、2,50
0×g、20分間遠心分離してジクロロメタン層を得た。
これを25℃で乾燥し、 500μl のメタノールに溶解し、
0.45μm の濾紙でろ過してHPLC試料を調製した。H
PLC分析で確認したところ、タキソール、バッカテイ
ン類が検出された。タキソール、バッカテイン類の含量
を図1及び図2に示す。タキソール含量は、フェニルア
ラニン0.100mM 添加した場合、乾燥細胞を基準にして
0.041%であり、またバッカテイン類の含量は0.005 %
であった。
【0024】本発明は、タクサス属植物に起源を有する
細胞をフェニルアラニンを添加した培地で培養し、この
培養物からタキソール、バッカティン類などタキサン類
化合物を回収することを特徴とするものであり、このこ
とにより、従来の組織培養と比較してタキサン類化合物
の生産性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1によってタクサス クスピダータを培
養したときのフェニルアラニン添加濃度と同細胞のタキ
ソール含量(%)との関係を示す。
【図2】フェニルアラニン添加濃度とバッカテイン類の
含量(%)との関係を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タクサス属植物(Taxus sp.)
    に起源を有する培養細胞をフェニルアラニンを添加した
    培地で培養し、この培養物からタキソール類、バッチカ
    イン類を生成せしめ、これらのタキサン類化合物を回収
    することを特徴とするタキサン類化合物の製造方法。
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