JPS61254127A - ニチニチソウ器官培養によるインド−ルアルカロイドの製造方法 - Google Patents

ニチニチソウ器官培養によるインド−ルアルカロイドの製造方法

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JPS61254127A
JPS61254127A JP60095756A JP9575685A JPS61254127A JP S61254127 A JPS61254127 A JP S61254127A JP 60095756 A JP60095756 A JP 60095756A JP 9575685 A JP9575685 A JP 9575685A JP S61254127 A JPS61254127 A JP S61254127A
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periwinkle
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organ
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    • 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
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/04Plant cells or tissues
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D519/00Heterocyclic compounds containing more than one system of two or more relevant hetero rings condensed among themselves or condensed with a common carbocyclic ring system not provided for in groups C07D453/00 or C07D455/00
    • C07D519/04Dimeric indole alkaloids, e.g. vincaleucoblastine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用公訴 本発明は、ニチニチソウの器官培養によるインドールア
ルカロイドの生産方法に関するものである。
魚吸兜」匙文莞貝蜂 ニチニチソウ(ラテン名: Catharanthus
 roseus)は、二次代謝産物として抗腫瘍活性を
有するアルカロイド及び降圧薬や不整脈薬等として用い
られる有用なアルカロイド類を生産することが従来から
知られており、その医薬としての利用を目的として、こ
れらのアルカロイドを効率よく生産させた後、これを回
収する種々の試みがなされてきた。
本出願人らは、ニチニチソウのカルスを形成させ、これ
からアルカロイドを回収する方法を開発し、先に特許出
願した(特願昭第57−085228号および57−1
97/112号)。しかしながら、この様なカルスは、
以下に詳しく述べる理由から、二次代謝産物であるアル
カロイド含量が低くなりがちであり、アルカロイドの安
定な供給源上して、必ずしも満足すべきものではなかっ
た。
即ち、従来から、上記のカルスに代表される植物の培養
細胞を利用して該植物の二次代謝産物を生産する試みは
、医薬品を中心として広範な分野で検討されてきた。し
かしながら、未だ工業化に充分な物質生産能を有する培
養細胞は得られていないのが実情である。この様な培養
細胞の物質生産能の低さは、一般的にみて、下記の点に
起因すると考えられる。
i)多くの植物の二次代謝物質の生産能は、器官分化と
の関連が強く、一般には特定の器官にのみ認められるこ
とが多く、これに対して培養細胞は植物ホルモンによっ
て強制的に脱分化させた細胞であり、二次代謝活性のよ
うに一種の生理的分化とも言える性質を失っている可能
性が強いこと。
ii)二次代謝物質は細胞自身の増殖に対して必須の物
質ではなく、また植物培養細胞の場合、二次代謝活性を
始めとする諸性質が細胞間で著しく異なることもあり、
長期にわたって継代培養を繰り返すうちに増殖の良い細
胞、言い換えれば増殖に必要のない二次代謝活性の低い
細胞が優勢になってしまうこと。
111)一般に二次代謝物質の生合成系は複雑であ、 
リ、植物ホルモンの添加やその後の増殖能の向上により
その一部でも阻害を受けると目的物質の生産能は著しく
低下してしまうこと。
これに対して植物の器官を培養するいわゆる器官培養に
よれば、親植物の二次代謝産物の生産能を維持すること
が可能であると考えられる。器官培養とは、脱分化した
組織、あるいは未分化の組織から茎葉根などの器官を特
異的に分化させた培養系であり、これをさらに安定に継
代培養あるいは大量培養することによって、物質生産系
として利用が可能である。これまでにヂョウセンニンジ
ンやジギタリスなどで目的物質の生産性が有意に上昇し
た例がある。しかし、実際に器官培養を用いて有用物質
の安定生産を計る場合には、次の様な問題が伴う。
り植物種によって器官分化能(再分化能)に大きな差が
あり、必ずしもすべての植物には応用できない。
ii)目的物質の生産能が特定の器官に局在する場合、
その器官を特異的に分化・増殖させる必要がある。ニチ
ニチソウは、再分化させにくい植物として知られており
、これまでに植物体の再生や茎葉組織の誘導及びその液
内培養の例が僅かに認められるのみで、安定な器官培養
株は確立されていなかった。またこれらの誘導例はすべ
てカルスの状態からのものであり、誘導頻度は極めて低
く、また長い期間を要するという欠点を有し、実用的で
はなかった。
発明の構成 本発明者らは、上記の実情に鑑み、ニチニチソウの有用
な二次代謝産物である抗腫瘍性アルカロイドのビンブラ
スチン(VLB)、ビンクリスチン(VCR)を始めと
する種々のインドールアルカロイドを安定かつ効率良く
製造する方法を確立するために鋭意研究を重ねた結果、
ニチニチソウの幼年から初期に分岐、発達してきた組織
を採り、これを器官培養することによって、アルカロイ
ド生産能の高い器官培養株を得ることに成功し、不発明
を完成するに至った。
即ち、本発明は、アルカロイドの生産性が高く、しかも
安定なニチニチソウの器官培養株を提供するものである
また本発明は、ニチニチソウの器官培養株を用いて、ニ
チニチソウの二次代謝産物である抗腫瘍性アルカロイド
をはじめとする種々の有用なインドールアルカロイドを
製造する方法を提供するも    ゛のである。
以下に本発明に係るインドールアルカロイドの製造法に
ついて詳述する。本発明の好ましい実施態様においては
、南アフリカ産のニチニチソウを用いた。すなわち、マ
ダガスカル産ニチニチソウの種子を材料とし、これを常
法に従って表面の滅菌を行なった後、精製水を含ませた
脱脂綿上、またはMurashige−8koog培地
(アガロース0.55%含有)上で無菌的に発芽させた
。発芽後7〜10日の双子葉形成期の幼年(Seedi
ng)全体を、植物ホルモンを添加したMurashi
ge−9koog培地(アガロース0.55%含有)に
移し、25℃において植物培養用モノルクスライト(約
10001LIX)照射下、培養を行なった。1〜2週
間後には、双子葉部分から水平方向に分岐が起こり、多
数の茎葉器ICに発達オろので、この部分を切り取り、
同一組成の培地で継代すると、安定にこれらの茎葉器官
のみを分化、増殖さU゛る器官培養株か得られた。
この器官培養株の誘導には、ペンノルアデニン(BA)
の添加が有効であり、添加率は01〜10mg10が好
ましく、特にI 、 Omg/ρ添加の場合に、最ら増
殖の良い株が得られた。また、この器官培養株の誘導は
、種子をホルモン添加した培地」二で直接培養して行な
うこともできろ。当業者にとっては自明のことであるか
、継代培養は、表面培養、液体培養のいずれでも同様に
行なうことができろ。
さらにこの茎葉器官を、同一組成の液体培地、またはB
Aと共にインド−ル酢酸(■ΔΔ)やナフタレン酢酸(
NΔΔ)の如きオーキシンを0.0 ]〜0 、 ] 
mg/Cの割合で添加したアガロース表面培地に移した
場合、増殖はBΔ単独添加の表面培地で培養した場合よ
りも2〜3倍増殖が促進される。
このような増殖能の向」−は、さらに培地成分や温度、
光強度、光照射時間を調節することによっても期待でき
る。
作四−勿来 本発明の器官培養株は、幼年から直接誘導するものであ
り、カルスを経ないため、誘導頻度は80%以上であり
、また発芽から安定な株かえられるまで2力月程度とい
う比較的短期間で誘導が可能である。ニチニチソウの場
合、アルカロイド(特に抗腫瘍性アルカロイド)は、全
草に含まれているものの、その含有量は葉部で最も高い
と言われており、従って、茎葉器官を特異的に分化した
株は、従来の細胞培養と比べてアルカロイド生産におい
て非常に有利であると考えられる。ざらに得られた株の
形態及び増殖は、植物ホルモンや培養条件の制御によっ
て調節可能であり、特に液内培養を行なった場合は、表
面培養と比較して数倍増殖が良くなり、大量培養にも応
用可能であるという特徴を有する。アルカロイド生産性
については、本発明の器官培養株中の抗腫瘍性アルカロ
イドであるV L Bの含量と、総アルカロイド含量と
を親植物の葉部の場合と比較した結果、V L B含量
については親植物の115〜1/20の値、総アルカロ
イド含量については、約1/3の値が得られた。そして
、その増殖速度からすれば、本発明の器官培養株のvr
、B及びその他のアルカロイドの生産性は親植物をしの
ぐものであると考えられる。
加えて、この茎葉器官から根を分化させ、植物体を再生
すること、培地中から炭素源を除き光独立栄養(pho
toautotrophic)株を誘導することも可能
である。
なお、組織あるいは培養器官からのアルカロイドの回収
は、当業者周知の方法に従って行なうことかでき、例え
ば、組織を凍結乾燥後、メタノールで1〜3日抽出し、
これを減圧下蒸発乾固させたものを、1)H7,4のリ
ン酸緩衝液に溶かし、ラジオイムノアッセイの試別とし
た。
また、不発明各らは、これまでニチニチソウのカルス培
養細胞によるV L B生産について検訓を行なって来
たが、カルス培養の場合、高いものでも107z g/
g dry wt、(乾重量)程度であり、しかも数回
の継代培養によって急激に低下し、誘導少数カ月を経た
カルスでは、はとんどV 1.、 B生産性が認められ
なかった。これに対し、本発明の器官培養の場合、後述
の定量実験の結果に示されている如く、誘導初1υ1の
含量が約90 tig/g dry wt、と高く、ま
た継代によってもその形態及び含量が変化しにくいこと
から有力なV L B生産系と考えられる。また、総ア
ルカ[1イド含量も親植物の約1/3とカルス培養に比
べて高いことから、V L Bといった抗腫瘍性アルカ
ロイド以外の有用なインドールアルカロイドについても
高い生産性が得られろことが期待される。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明ずろ。
田倒VL− (1)茎葉組織の誘導とその増殖(茎葉器官培養株の調
製) マダガスカル産ニヂニヂソウの種子を(1%Na0CI
を用いて)無菌化し、これを水分を十分に含ませたガー
ゼ上で発芽させて幼年を得た。この幼年をベンジルアデ
ニン0.1−tomg/4を含むMurashige 
=S koog培地(agarose 0 、55%)
上に移し、25℃、約+0001uxの光照射下で培養
した。この幼年は、正常な成長を示さず、子葉部からの
多数の分岐が認められ、この部分を切り取り同様な条件
で培養を行うことによって、活発に増殖し、しかも形態
的に安定な茎葉器官培養株を得た。これらの器官培養株
は、最適条件下では、1ケ月に、約10倍の生重量に成
長した。
(2)茎葉器官培養株のビンブラスチン含量及び総アル
カロイド含量の定量 茎葉器官培養株のアルカロイド生産性を検討する目的で
、抗腫瘍性アルカロイドであるVLBをラジオイムノア
ッセイ法を用いて、また総アルカロイド量をメチルオレ
ンジ法を用いて測定した結果、表1に示したように茎葉
器官培養株では、90μg/g dry wt、 m後
の含量を示した。親植物の含量は1,000〜2.OO
Oμg/gdrywt、(文献値500〜I 、000
μg/g d+’y wt、 )であり、この器官培養
株のV L B含量は親植物の1/l O〜1/20で
あることが示された。また、総アルカロイド量は、親植
物のほぼ1/3量の0.2%dry wt、であった。
表」−茎葉器官培養および親植物中のビンブ親植物A 
  −21,00 親植物B        132、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ニチニチソウを器官培養して得られるアルカロイド
    生産能に富む器官培養株。 2、ニチニチソウの種子を発芽させ、その幼年の双子葉
    部分から分岐、発達させた初期の組織を採取し、これを
    器官培養して得られる第1項に記載の器官培養株。 3、ニチニチソウの器官培養株からアルカロイドを回収
    することを特徴とするインドールアルカロイドの製造方
    法。 4、ニチニチソウの種子を発芽させ、その幼年の双子葉
    部から分岐、発達させた初期の組織を採取し、これを器
    官培養して得た器官培養株からアルカロイドを回収する
    ことを特徴とする第3項に記載のインドールアルカロイ
    ドの製造方法。
JP60095756A 1985-05-02 1985-05-02 ニチニチソウ器官培養によるインド−ルアルカロイドの製造方法 Pending JPS61254127A (ja)

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