JP3083780B2 - Method for producing labeled saccharide - Google Patents
Method for producing labeled saccharideInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、標識化糖類の製
造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、生体等における各種糖類の挙動測定に有用な天然型
の標識化糖類を製造する新規な方法に関するものであ
る。[0001] The present invention relates to a method for producing a labeled saccharide. More specifically, the present invention relates to a novel method for producing a natural type labeled saccharide useful for measuring the behavior of various saccharides in a living body or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術とその課題】1位炭素を放射性同位元素
(例えば[11C] ポジトロン核種)で標識した標識化糖類
を製造する場合は、中間物質として両端がアルコール型
のアルコール糖が生成するため、これを酸化して1位炭
素だけをアルデヒドに変換する必要がある。従来、この
ステップは化学合成法によって行われていたが、この方
法では、最終的に得られる標識化糖類が4種類の異性体
の混合物となるために、測定時の放射活性が低下してし
まうという不都合が存在した。2. Description of the Related Art When producing a labeled saccharide in which the 1-position carbon is labeled with a radioactive isotope (eg, [ 11 C] positron nuclide), alcohol sugars having alcohols at both ends are produced as intermediates. It is necessary to oxidize this to convert only the 1-position carbon to aldehyde. Conventionally, this step was performed by a chemical synthesis method. However, in this method, the radioactivity at the time of measurement decreases because the finally obtained labeled saccharide is a mixture of four types of isomers. The inconvenience existed.
【0003】また、D−グルコースやD−マンノース等
の場合には、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)
によっても所望の糖類を選択分取することが難しいこと
から、1位炭素だけが標識化された天然型糖類を簡便か
つ確実に製造するための方法が待望されていた。この発
明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであ
り、放射性同位元素で標識された1位炭素のみがアルデ
ヒドに変換した天然型標識化糖類を製造するための方法
を提供することを目的としている。In the case of D-glucose, D-mannose, etc., high performance liquid chromatography (HPLC)
However, since it is difficult to selectively fractionate a desired saccharide, there has been a long-awaited demand for a method for easily and reliably producing a natural saccharide in which only the 1-position carbon is labeled. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a natural-type labeled saccharide in which only the 1-position carbon labeled with a radioisotope is converted to an aldehyde. The purpose is.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、1位炭素が放射性同位元素で標
識された糖類の製造法であって、前駆体糖類またはその
保護誘導体の1位炭素を放射性同位元素で標識し、これ
にキシリトールを酸化する酵素を作用させて選択的に1
位炭素を酸化させることによって1位炭素が放射性同位
元素で標識された天然型糖類を得ることを特徴とする標
識化糖類の製造方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a saccharide wherein the 1-position carbon is labeled with a radioisotope, comprising a precursor saccharide or a protected derivative thereof. Is labeled with a radioactive isotope, and an enzyme that oxidizes xylitol acts on the carbon to selectively react with the isotope.
Provided is a method for producing a labeled saccharide, characterized in that a natural saccharide in which the 1st carbon is labeled with a radioisotope is obtained by oxidizing the 1st carbon.
【0005】また、この発明の方法においては、前駆体
糖類がキシリトール、D−グルチトール、ガラクチトー
ル、D−マンニトール、D−アラビトールであり、これ
らから得られる天然型糖類が、各々、D−キシロース、
D−グルコース、D−ガラクトース、D−マンノース、
D−アラビノースであること、放射性同位元素が、
11C、13Cまたは14Cであること、キシリトールを酸化
する酵素が、キサントモナス(Xanthomonas) 属または放
線菌ストレプトミセス(Streptomyces)属由来の酵素であ
ることを好ましい態様としてもいる。In the method of the present invention, the precursor saccharides are xylitol, D-glutitol, galactitol, D-mannitol and D-arabitol, and the natural saccharides obtained from these are D-xylose,
D-glucose, D-galactose, D-mannose,
Being D-arabinose, the radioisotope is
11 C, 13 C or 14 that is C, oxidizing enzyme xylitol, some preferred embodiments it is a Xanthomonas (Xanthomonas) genus or Streptomyces (Streptomyces) derived from genus enzyme.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】この発明の方法は、目的とする標
識化糖類を生成するための原料となる前駆体糖類の1位
炭素を放射性同位元素で標識し、次いでこれにキシリト
ール酸化酵素を作用させ、1位炭素だけを酸化させるこ
とによって、天然型の標識化糖類を製造する方法であ
る。放射性同位元素として11Cを用いた場合の前駆体
と、その選択的酸化によって生成される標識化糖類は、
例えば以下のとおりである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method of the present invention is to label a carbon at position 1 of a precursor saccharide, which is a raw material for producing a target labeled saccharide, with a radioisotope, and then act on the xylitol oxidase. Then, only the 1-position carbon is oxidized to produce a natural-type labeled saccharide. The precursor when 11 C is used as a radioisotope and the labeled saccharide produced by its selective oxidation are as follows:
For example:
【0007】[0007]
【化1】 Embedded image
【0008】[0008]
【化2】 Embedded image
【0009】[0009]
【化3】 Embedded image
【0010】[0010]
【化4】 Embedded image
【0011】また、これ以外にも、標識化D−アラビト
ールの選択的酸化によって生成される標識化D−アラビ
ノースもこの発明に含むことができる。使用するキシリ
トールを酸化する酵素(キシリトールオキシダーゼ)
は、酸素の存在下、キシリトールを酸化し、過酸化水素
およびD−キシロースを生成する能力を有する酵素であ
り、この酵素を産生する細菌、例えばキサントモナス(X
anthomonas) 属または放線菌ストレプトミセス(Strepto
myces)属細菌の培養液から公知の酵素精製方法により単
離、精製したもの、あるいはこれら細菌のゲノムDNA
から単離した酵素遺伝子を用いた遺伝子工学的手法等に
より適宜に調製して使用することができる。また、上記
の能力を有する酵素であれば、例えば、キサントモナス
(Xanthomonas) 属由来のソルビトールオキシダーゼ(特
開平6-169764号公報)、放線菌ストレプトミセス(Strep
tomyces)属由来のソルビトールオキシダーゼ(農芸化学
会誌1997年度大会講演要旨集p.72)等もこの発明に使用
することができる。In addition, labeled D-arabinose produced by selective oxidation of labeled D-arabitol can be included in the present invention. Enzymes that oxidize xylitol (xylitol oxidase)
Is an enzyme capable of oxidizing xylitol in the presence of oxygen to produce hydrogen peroxide and D-xylose, and is a bacterium that produces this enzyme, for example, Xanthomonas (X
anthomonas) genus or Streptomyces (Strepto
myces) isolated and purified from a culture solution of a bacterium of the genus Bacteria by a known enzyme purification method, or genomic DNA of these bacteria
Can be appropriately prepared and used by a genetic engineering technique using an enzyme gene isolated from E. coli. In addition, if the enzyme has the above ability, for example, Xanthomonas
(Xanthomonas) derived from genus sorbitol oxidase (JP-A-6-169764), Streptomyces (Strep
Sorbitol oxidase derived from the genus tomyces (collection of 1997 Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, p. 72) can also be used in the present invention.
【0012】[0012]
【実施例】以下、実施例を示してこの発明の方法をさら
に詳細かつ具体的に説明するが、この発明は以下の例に
よって限定されるものではない。 参考例:キシリトール酸化酵素の調製 乾燥ブイヨン(商品名「ニッスイ」、日水製薬社製)で
前培養したストレプトミセス・エスピー(Streptomyces
sp.)IKD472 (FERM P-14339) をポリペプトン(1%)、イー
スト・エクストラクト(0.5%)、MgSO4-7H2O (0.05%)、KH
2PO4 (0.1%) からなる培地80リットル(pH6.0) に1%
植菌し、35℃で21.5時間通気撹拌培養した。濾過によ
り菌体を得たのち、ダイノミルで菌体を破砕し、破砕液
から遠心分離により上清液(無細胞抽出液)を得た。こ
れを硫安分画(40:60%)、イオン交換クロマトグラフィ
ー、疎水クロマトグラフィー、ゲル濾過等により精製
し、さらに調製電気泳動により活性成分を単離すること
によって、収率15.1% で比活性25.6U/mgのキシリトール
酸化酵素3mgを得た。なお、各精製ステップにおける全
タンパク量、全活性、比活性および収量は表1に示した
とおりである。EXAMPLES Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail and specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Reference example: Preparation of xylitol oxidase Streptomyces sp. (Streptomyces sp.) Pre-cultured with dry broth (trade name "Nissui", manufactured by Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.)
sp.) IKD472 (FERM P-14339) was obtained by polypeptone (1%), yeast extract (0.5%), MgSO 4 -7H 2 O (0.05%), KH
1% in 80 liters (pH 6.0) of medium consisting of 2 PO 4 (0.1%)
The cells were inoculated and cultured with aeration and stirring at 35 ° C. for 21.5 hours. After the cells were obtained by filtration, the cells were crushed with a Dynomill, and a supernatant (cell-free extract) was obtained from the crushed liquid by centrifugation. This is purified by ammonium sulfate fractionation (40: 60%), ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, gel filtration, etc., and the active ingredient is isolated by preparative electrophoresis to give a specific activity of 25.6 with a yield of 15.1%. 3 mg of U / mg xylitol oxidase were obtained. The total amount of protein, total activity, specific activity and yield in each purification step are as shown in Table 1.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】実施例:D−[1-11C] グルコースの製造例 [11C] 二酸化炭素から合成した[11C] ヨウ化メチルを、
窒素気流(30ml/分)によって、トリフェニルホスフィ
ン(4mg, 0.017mmol)および2,3:4,5-ジ−O−イソプロピ
リデン−D−アラビノース (3mg, 0.013mmol) を溶解さ
せたO−ジクロロベンゼン0.3ml を含む 0.8ml容反応容
器に導入した。150 ℃で2分間加熱した後、エピクロロ
ヒドリン (70μl, 0.9mmol) を加え、その反応混合物を
さらに4分間加熱した。ジメチルホルムアミド/水(25
/1) 70μl に4−メチルホルホリンN−オキシド(NM
O)(5mg, 0.04mmol) を添加し、未反応のトリフェニル
ホスフィンを除去した。アルケンは、公知のC−18シ
ステムを用いて分離溶出した。Example: Production Example of D- [1- 11 C] Glucose [ 11 C] Methyl iodide synthesized from [ 11 C] carbon dioxide was
O-Diol in which triphenylphosphine (4 mg, 0.017 mmol) and 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-D-arabinose (3 mg, 0.013 mmol) were dissolved by a nitrogen stream (30 ml / min). It was introduced into a 0.8 ml reaction vessel containing 0.3 ml of chlorobenzene. After heating at 150 ° C. for 2 minutes, epichlorohydrin (70 μl, 0.9 mmol) was added and the reaction mixture was heated for another 4 minutes. Dimethylformamide / water (25
/ 1) 70 μl of 4-methylformolin N-oxide (NM
O) (5 mg, 0.04 mmol) was added to remove unreacted triphenylphosphine. The alkene was separated and eluted using a known C-18 system.
【0015】未反応のトリフェニルホスフィンを除去し
たのち、反応混合物を、アセトン200 μl; NMO(5m
g, 0.04mmol) 水溶液50μl; 4−メチル−2−キノリ
ルエーテル(DHQD−MQ)(7mg, 0.015mmol); Os
O4(65μl, 0.01mmol, 4% 水溶液)を含む3ml容チュー
ブに移した。非対称性脱水素基化(asymmetric dihydro
xylation: AD)は、随時撹拌しながら、室温で7分間
かけて行った。混合物をジクロロメタン2.5ml 中に溶解
し、3mlシリカゲルSPE (solid phase extraction)
カラムに移した。0.6ml ジクロロメタンで洗浄した後、
標識化したジオール混合物をアセトニトリル/ジクロロ
メタン(4/1)1ml中に溶出した。3,4:5,6-ジ−O−
イソプロピリデン−D−[1-11C] グルチトールは、公知
のC−18システムを用いて分離溶出した。After removing unreacted triphenylphosphine, the reaction mixture was treated with 200 μl of acetone;
g, 0.04 mmol) aqueous solution 50 μl; 4-methyl-2-quinolyl ether (DHQD-MQ) (7 mg, 0.015 mmol); Os
It was transferred to a 3 ml tube containing O 4 (65 μl, 0.01 mmol, 4% aqueous solution). Asymmetric dihydrogenation
xylation: AD) was carried out at room temperature for 7 minutes with occasional stirring. The mixture is dissolved in 2.5 ml of dichloromethane and 3 ml of silica gel SPE (solid phase extraction)
Transferred to column. After washing with 0.6ml dichloromethane,
The labeled diol mixture was eluted in 1 ml of acetonitrile / dichloromethane (4/1). 3,4: 5,6-di-O-
Isopropylidene-D- [1- 11 C] glutitol was separated and eluted using a known C-18 system.
【0016】11C 標識ジオールを、80μl の6M塩酸で
予め処理した加水分解容器に移し、窒素気流(140ml/
分)により85℃5分間の処理によって保護基の加水分
解および有機溶媒の除去を行った。Ca2+陽イオン交換
カラムを用い、16.2分間かけてD−[1-11C] グルチトー
ルを溶出した。以上の各反応における各々の生成物は、
化5に示したとおりである。なお、*は標識位置を示
す。The 11 C-labeled diol was transferred to a hydrolysis vessel previously treated with 80 μl of 6 M hydrochloric acid and subjected to a nitrogen stream (140 ml /
) At 85 ° C for 5 minutes to hydrolyze the protecting group and remove the organic solvent. Using a Ca 2+ cation exchange column, D- [1- 11 C] glutitol was eluted over 16.2 minutes. Each product in each of the above reactions is
As shown in Chemical formula 5. In addition, * shows a label position.
【0017】[0017]
【化5】 Embedded image
【0018】すなわち、この化5において化学式を示し
た物質は以下のとおりである。 (1) 2,3:4,5-ジ−O−イソプロピリデン−D−アラビノ
ース(出発物質) (2) アルケン (3) 3,4:5,6-ジ−O−イソプロピリデン−D−[1-11C]
グルチトール (4) D−[1-11C] グルチトール 次いで、リン酸カリウム緩衝液(KPB)を用いて加水
分解容器を洗浄し、得られた溶液をチューブに移し、6
M水酸化カリウムでpHを7.4 〜8.0 に調整した。これ
にカタラーゼ(10 μl,3600単位) およびキシリトール酸
化酵素 (40μl,4単位) を添加し、室温で7分間反応さ
せた後、6M塩酸 (50μl)でタンパク質を変性させた。That is, the substances represented by the chemical formulas in Chemical Formula 5 are as follows. (1) 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-D-arabinose (starting material) (2) alkene (3) 3,4: 5,6-di-O-isopropylidene-D- [ 1- 11 C]
Glutitol (4) D- [1- 11 C] glutitol Then, the hydrolysis vessel was washed with potassium phosphate buffer (KPB), and the resulting solution was transferred to a tube.
The pH was adjusted to 7.4-8.0 with M potassium hydroxide. Catalase (10 μl, 3600 units) and xylitol oxidase (40 μl, 4 units) were added thereto, reacted at room temperature for 7 minutes, and denatured with 6 M hydrochloric acid (50 μl).
【0019】以上のとおりにして得られた反応溶液を濾
過した後、陰イオン交換クロマトグラフィー分析した。
結果は図1に示したとおりであり、D−[1-11C] グルコ
ースの画分が得られ、この画分から、天然型D−[1-
11C] グルコースを精製した。なお、D−[1-11C] グル
チトール(4) からD−[1-11C] グルコース(5) への変換
反応は化6のとおりに示すことができる。The reaction solution obtained as described above was filtered and analyzed by anion exchange chromatography.
The results are as shown in FIG. 1 and a fraction of D- [1- 11 C] glucose was obtained. From this fraction, natural D- [1-C] was obtained.
[11 C] glucose was purified. Incidentally, D- [1- 11 C] conversion reaction from glucitol (4) D- [1- 11 C ] glucose (5) can be demonstrated as of 6.
【0020】[0020]
【化6】 Embedded image
【0021】また、図1に示したクロマトグラフィー分
析の結果、D−[1-11C] グルチトールがD−[1-11C] グ
ルコースに、D−[1-11C] マンニトールがD−[1-11C]
マンノースに変化していることが明確に示された。As a result of the chromatographic analysis shown in FIG. 1, D- [1- 11 C] glutitol was converted to D- [1- 11 C] glucose, and D- [1- 11 C] mannitol was converted to D- [1-C] mannitol. 1- 11 C]
The change to mannose was clearly shown.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この発明に
よって、放射性同位元素で標識された1位炭素のみが酸
化した天然型の標識化糖類が簡単かつ確実に製造可能と
なる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to easily and reliably produce a natural labeled saccharide in which only the 1-position carbon labeled with a radioisotope is oxidized.
【図1】この発明方法による反応生成物の陰イオン交換
クロマトグラフィー分析の結果である。FIG. 1 shows the results of anion exchange chromatography analysis of a reaction product according to the method of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小村 啓悟 広島県福山市南松永町2−179−2 (72)発明者 古谷 祐治 広島県深安郡神辺町十三軒屋20−9 (72)発明者 ベングト ロングストレーム スウェーデン ウプサラ S−751 85 ウプサラユニバーシティー PETセ ンター内 (72)発明者 マチアス エグレン スウェーデン ウプサラ S−751 85 ウプサラユニバーシティー PETセ ンター内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 19/02 A61K 51/00 C07H 1/00 BIOSIS(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Keigo Komura, Inventor 2-179-2, Minamimatsunaga-cho, Fukuyama-shi, Hiroshima (72) Inventor Yuji Furuya 20-9, Jusangenya, Kanbe-cho, Shenzhen-gun, Hiroshima 20-72 (72) Inventor Bengt Longstroke Sweden Uppsala S-751 85 Inside Uppsala University PET Center (72) Inventor Mathias Eglen Sweden Uppsala S-751 85 Inside Uppsala University PET Center (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB) Name) C12P 19/02 A61K 51/00 C07H 1/00 BIOSIS (DIALOG)
Claims (4)
糖類の製造法であって、前駆体糖類またはその保護誘導
体の1位炭素を放射性同位元素で標識し、これにキシリ
トールを酸化する酵素を作用させて選択的に1位炭素を
酸化させることによって1位炭素が放射性同位元素で標
識された天然型糖類を得ることを特徴とする標識化糖類
の製造方法。1. A method for producing a saccharide wherein the 1-position carbon is labeled with a radioisotope, wherein the 1-position carbon of a precursor saccharide or a protected derivative thereof is labeled with a radioisotope and oxidizes xylitol therewith. A method for producing a labeled saccharide, characterized in that a natural saccharide in which the 1-position carbon is labeled with a radioisotope is obtained by selectively oxidizing the 1-position carbon by reacting the saccharide.
チトール、ガラクチトール、D−マンニトール、D−ア
ラビトールであり、これらから得られる天然型糖類が、
各々、D−キシロース、D−グルコース、D−ガラクト
ース、D−マンノース、D−アラビノースである請求項
1の標識化糖類の製造方法。2. The precursor saccharide is xylitol, D-glutitol, galactitol, D-mannitol, D-arabitol, and the natural saccharide obtained therefrom is:
2. The method for producing a labeled saccharide according to claim 1, which is D-xylose, D-glucose, D-galactose, D-mannose, and D-arabinose, respectively.
Cである請求項1または2の標識化糖類の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the radioisotope is 11 C, 13 C or 14 C.
C. The method for producing a labeled saccharide according to claim 1 or 2, wherein the saccharide is C.
トモナス(Xanthomonas) 属または放線菌ストレプトミセ
ス(Streptomyces)属由来の酵素である請求項1または2
の標識化糖類の製造方法。4. The enzyme according to claim 1, wherein the enzyme oxidizing xylitol is derived from the genus Xanthomonas or the genus Streptomyces.
And a method for producing a labeled saccharide.
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- 1997-06-09 JP JP09151135A patent/JP3083780B2/en not_active Expired - Lifetime
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