JPS61289881A - 重水素含有物質および植物細胞培養によるその生産 - Google Patents

重水素含有物質および植物細胞培養によるその生産

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JPS61289881A
JPS61289881A JP60132809A JP13280985A JPS61289881A JP S61289881 A JPS61289881 A JP S61289881A JP 60132809 A JP60132809 A JP 60132809A JP 13280985 A JP13280985 A JP 13280985A JP S61289881 A JPS61289881 A JP S61289881A
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deuterium
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chlorella
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Yoshikazu Yamamoto
山本 好和
Ryuzo Mizuguchi
隆三 水口
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Nippon Paint Co Ltd
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    • 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
    • C12P1/00Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • 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
    • C12N1/12Unicellular algae; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は重水素含有物質および植物細胞培養によるその
生産、特に重水素原子を含有する植物細胞培養用培地、
該培地を用いる植物細胞培養方法、該培養方法によって
得られる植物細胞培養物、該培養物から重水素原子含有
物質を採取する方法および該採取方法によって得られる
重水素含有物質に関する。
(従来の技術) 重水素原子はいイつゆる標識化合物を製造4−ろ際の安
定核種の一つとして汎用されており、ごれまで重水素原
子で標識した多数の無機および有機化合物が知られてい
る。しかしながら、これらの化合物は、通常、化学合成
によって製造されており、分子構造が複雑になるにつれ
、重水素原子含有率の高い化合物を合成オろことは困雉
となる。他方、重水素原子含有率の高い化合物(」、近
年、動物に対する生理活性研究用試剤としてその需要が
高まりつつある。
(発明が解決しようどする問題点) 本発明者ら(J植物細胞の物質生産能を利用し、かつ細
胞培養法を適用することにより重水素原子含有率の高い
化合物を効率よく生産ずろことを企図し、研究を進めた
従来、バクテリヤ、カビなど種々の微生物についてこれ
を重水素原子含有培地中で培養すると、時に微生物の生
育が不可能で死滅することがある一方、時に生育が可能
で重水素原子含有物質の生産が認められろこともある。
しかしながら、微生物を除く植物細胞については、これ
を重水素原子含有培地中で培養した例はなく、従−)で
植物細胞がそのような重水素原子含有培地中で生育オろ
か否か、生育オろとして6重水素原子含有物質を回収可
能な程度に充分に生産オろことが出来るか否か全く不明
であった。
(発明が解決しようとずろ問題点) 前記したところから明らかなように、本発明の究極の目
的は重水素原子を高い含有率で含んだ化学物質を植物細
胞の化学物質生産能を利用して効率よく製造することに
ある。植物細胞には普通の水素原子と重水素原子とを識
別4°ろ能力はないものと考えられるから、生産されろ
化学物質中に重水素原子を高い含有率で含有させろため
には、植物細胞を培養ずろ培地中に重水素原子を高濃度
に含有せしめる必要がある。そのような高濃度の重水素
原子存在下で植物細胞が生育4−ることか出来るか否か
品だ疑問視されたのであるが、現実には多少の抑制が認
められるものの、概ね良好に生育する事実が見出だされ
た。特に培地中の重水素原子濃度を徐々に高めて植物細
胞を次第に重水素原子に順応せしめることにより、生育
は順調に進行する。また、生育の進行に応じて目的とす
る重水素原子を高濃度に含有する化学物質が生産される
事実が明らかとなった。
本発明は」ユ記の知見に基づいて完成されたムのであっ
て、培地中の全水素原子のうち85%以」−が重水素原
子である植物細胞用培地を使用して植物細胞の培養を行
い、その培養物から重水素原子を高濃度に含有する化学
物質を採取する点に特徴がある。
′(作用) 以下、主としてクロレラ(Chlorella ell
ipsoi−dea)を利用した重水素化トコフェロー
ルの製造を例にとって本発明を説明するが、本発明の技
術思想がこれのみに限定されるものでないことは前記お
よび後記の開示から明らかであろう。すなイつち、本発
明はクロレラに限らず種々の植物細胞を利用して種々の
化学物質を生産する場合に応用され得=4− るちのである。特に光独立栄養的に増殖出来ろ植物細胞
の場合には、分子内の水素原子が総て重水素原子である
化学物質を得ることが可能であり、本発明の特徴的効果
が最もよく発揮される。
本発明方法により重水素原子含有率の高い化学物質を生
産オろためには、重水素原子を含有する培養培地に所望
の化学物質を産生ずる能力を有ずろ植物細胞を無菌的に
添加する。培養に使用される培地は、液体、固体のいず
れの培地であってもよく、目的に合わせて適宜選択され
てよい。たとえばクロレラの場合には、通常クロレラの
培養に使用されている金沢の培地を用い、その組成物中
の水を重水で置き換えたもの(重水素原子含有率85%
以上)を使用すればよい。好ましくは更に水辺外の培地
成分の水素原子をすべて重水素原子に置き換える。これ
によって100%重水素原子で置換された物質を得るこ
とが出来る。クロレラ以外の藻細胞ではたとえばポルボ
ックス培地、ブリスト−ル培地、ブトマー培地などを用
い、その中の水を重水で置換したものを使用する。また
、高6.う・植物細胞ではノことえげポワイト17η地
、リンスマイヤー・スクーク培地などを用い、その中の
水を重水で置換したちのか用いられろ。これらの培地(
」植物細胞の添加に6日光−て除菌を行らのか音通てあ
り、このために(J通常オートタレーブ法や蒸気殺菌法
などが適用されてもよし)が、培地中の重水素原子含打
率か高し)場合に(jフィルター除菌やγ線照射による
殺菌を適用゛4′ろ方が好ましい。
次に添加した植物細胞の種類や性質に応じて適宜の培地
pI+を保持しつつ、適宜のl晶度で適当+CII間培
養全培養。たとえば夕「ルうの場合に(J約25°Cに
おいて約2週間に渡り培養を行う。培養方法は、振とう
培養、攪拌培養、静置培養等のとれを選択しても構わな
いが、用いろ植物細胞の種類、性質に応じて適宜決定さ
れる。また、培養期間も用いる細胞の種類や目的とオろ
物質の採取効率に応じて決定される。用いた植物細胞か
クロレラの3」;うに光独立栄養細胞の場合に(」、光
照射が必要である。光強度は通常l000ルックス以−
1=−1好ましくは5000ルツクス以上であることが
望ま1、い。必要に応じ培地に対し空気や酸素が導入さ
れるが、特に先独立栄養細胞の場合に(J通気に二酸化
炭素を富化させろと増殖が促進されるので好ましい。
本発明でいう植物細胞培養物とは、培養後の培養液全体
をいい、増殖した植物細胞と使用1−た培地から成る。
また、重水素原子含仔物質には、培養物から単離される
化合物だI:lでなく、抽出液、抽出物、細胞乾燥物、
その粉砕物等が含まれる。
培養物から植物細胞を分離するには、通常用いられてい
る適宜の分離方法(たとえばろ過、遠心分離、抽出)を
採用すればよい。得られた植物細胞や培地は、凍結乾燥
や熱風乾燥などの方法によって乾燥物にすることが出来
る。乾燥あるいは生の植物細胞や培地から重水素原子含
有化合物を単離するには、対応する重水素原子非含有化
合物に適用される分離方法がそのまま採用されてよい。
たとえば化合物がステロールや脂肪酸のような非極性、
油溶性のものであればメタノール、アセトン、エーテル
、ヘンセン、酢酸エヂルなどの有機溶媒を用いて抽出し
、配糖体や多糖類のような水溶性のものであれば熱水、
水性アルコールなどを用いて抽出すればよい。たとえば
クロレラを培養して重水素化トコフェロールを生産する
場合、培養物をろ過して液体培地と固形分としてのクロ
レラに分離し、更に遠心分離、水洗、乾燥してクロレラ
乾燥物を得る。このクロレラ乾燥物を有機溶媒(たとえ
ばアセトン、メタノール)で抽出し、この抽出液から有
機溶媒を留去し、残渣をカラムクロマトグラフィーに付
して重水素化トコフェロールを採取する。
重水素化物が得られたかどうかの確認は、通常マススペ
クトルで行う。たとえば前記重水素化トコフェロールの
場合、培地中の重水素原子含有化合物00%でな0れば
重水素化トコフェロールの親ピークは標準物質の分子量
C2eI−1io(L=430から完全重水素化トコフ
ェロールC9qD5oO3−480まで分布すると考え
られる。標準物質はm/z431.432にそれぞれp
+1 、p+2のピークを生じるので、重水素化トコフ
ェロールのm/z430強度に対応する431,432
のピーク強度以上の強度を有するピークが431,43
2に、また433以上にピークが観察されれば重水素化
物が存在することが確認できる。もちろんm/z 43
0から479までピークが観察されずm/z480.4
81.482のピークのみであればこれは完全重水素化
物であると確認できる。
培養物から単離された化合物ではなく、抽出物や細胞乾
燥物などが重水素化物であるかどうかの確認は、抽出物
や細胞乾燥物から代表的な成分を単離して、その化合物
が重水素化物であるかを確認することによって行う。
(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明
する。
実施例1 京都市にて採集した地衣類アカザルオガセ(ザルオガセ
科)から誘導して得た菌と藻から成る培養組織(19)
を下記組成を有するリリー・バーネット培地中で20℃
において2か月間培養した。培地としては、ブドウ糖I
O9/Q、、I7−アスパラギン29/ρ、リン酸二水
素カリウ2. I g/ρ、硫酸マグネソウム05g/
ρ、硝酸鉄0.2mg/(1,硫酸亜鉛02wtg/Q
、塩酸チアミン1ooμg/Q、ビオチン5μ9/りを
100mσの重水に溶解させ、pト■を58に調整し、
更に0.22xμのメンブランフィルタ−で除菌ろ過し
たもの(重水素原子含有率約99%)を用いた。増殖し
た培養組織(5り)を10時間凍結乾燥し、得られた乾
燥物(約19)をn−ヘキサンに24時間浸漬し、ろ過
後溶媒を留去してn−ヘキザン抽di物(約20mg)
を得た。n−ヘキサン抽出物を少量のエーテルに溶解し
、シリカゲル薄層にスポツティングしてn−ヘキサン、
エーテルおよびギ酸から成る溶媒で展開した。風乾した
後、標品ウスニン酸と同一のRf値を有し、紫外線で発
光するスポットをかき取り、マススペクトルを測定した
。標品ウスニン酸(c、。H、807)はm/z344
に親ピークが存在し、p−1−1、p+2のピークが検
出される。本サンプルと標品のマススペクトルを比較す
ると、本サンプルにはm/z 344以上の親ピークが
観察され、その結果本サンプル中に(Jウスニン酸の同
位体物質がγ7存することが確認された。
火施湾一点 ノチトメ(セリ稍)の葉柄から誘導して得たノヂドメ培
養細胞(1g)を下記組成を有する1、ランデ・スクー
ク液体培地中で25°Cにおいて暗所下4週間140 
rpmで回転振とう培養した。培地としてはショ糖30
g/ρ、硝酸アンモニウム165g10、硝酸カリウA
l、9g/Q、、塩化カルシウド440mg10.、硫
酸マグネシウム370m’i/Q、リン酸二水素カリウ
ム170 yx9/Q、ホウ酸6 、2 mg/ρ、硫
酸マンガン22.3%g/ρ、硫酸亜鉛86n9/f2
.ヨウ化カリウム0 、83 mg/f!、モリブデン
酸ナトリウム0 、25 H/Q、塩化コバルト257
%g/(1、硫酸銅25μg/ρ、エヂレンジアミン四
酢酸ナトリウム37 、3 mg/Q、硫酸第一鉄27
.8m9/(2、ミオイノシトール100肩g/Q、グ
リシノ2rpg/ρ、塩酸ピリドキンン0 、5 ug
/ρ、ニコチン酸0.!5mg/(1、塩酸チアミン0
.1xg/ρ、2゜4−ンクロルフエノキシ酢酸10’
M、カイネチンIO’Mを10071Qの重水に溶解さ
せ、1)T−Tを6.0に調整し、更に0.22mμの
メンブランフィルタ−で除菌ろ過したもの(重水素原子
含有率約98%)を用いた。培養液をろ過して細胞と培
地とに分離し、細胞(約69)をベンゼンに浸漬した。
培地(100i(りにベンゼン(100πQ)を加え、
分液ロートで振とうしてベンゼン抽出液を得た。細胞の
ベンゼン抽出液と合わせて、溶媒を留去し、培養物のベ
ンゼン抽出物(約8屑9)を少量のベンゼンに溶解し、
シリカゲル薄層にスポツティングして、n−ヘキサンと
酢酸エチルから成る溶媒で展開した。風乾した後、標品
ρ−セザミンと同一のRf値を有し、紫外線で発光する
スポットをかき取り、マススペクトルで測定した。標品
ρヘセサミンはm/z354に親ピークが存在し、p+
Lp+2ピークが検出される。本サンプルにはm/z 
354以上の親ピークが観察され、その結果本サンプル
中にはぐ一セザミンの同位体物質が存在することが確認
された。
寒皺鯉劣 クロレラ培養株(1祿)を下記組成を有する培地(IQ
)中で25°Cにおいて1%の二酸化炭素を富化した乾
燥空気を通気しながら5000ルツクスの光照射下攪拌
培養した。培地としては重水素化尿素0.6g/ρ、リ
ン酸二重水素カリウム03g/ρ、無水硫酸マグネシウ
ム旧3g/Q、をIσの重水に溶解し、pHを重水人I
NのNa0Dで6.0に調整し、022mμのメンブラ
ンフィルタ−でろ過したもの(重水素含有率100%)
を用いた。
48時間後収穫し、遠心分離によって水洗後、乾燥し、
クロレラ乾燥物(約4g)を得た。クロレラ乾燥物(約
1g)を無水アセトンに24時間浸漬した後、アセトン
を留去してアセトン抽出物(約250ig)を得た。こ
のアセトン抽出物を少量のエーテルに溶解後、不溶物を
除いた液をシリカゲル薄層にスポツティングした。n−
ヘキサンと酢酸エチルから成る溶媒で展開し、乾燥空気
中で風乾した後、標品のトコフェロールと同一のRf値
を有する部分をかき取った。かき取ったシリカゲルをマ
ススペクトル装置にか(づ、スペクトルを得た。
標品トコフェロール(ビタミンEC2,T−T、。02
)tJm/z430に親ピークが検出されるが、本ザン
プルはm/z480に親ピークが検出され、その池水素
原子同位体物質に由来するm/z430〜479まての
親ピークはほとんどS忍められなかった。このことは本
ザンプルが完全重水素化トコフェロールであることを示
す。また、これにより本クロレラ乾燥物が完全重水素化
クロレラ乾燥物であることが推定できる。
特許出願人 日本ペイ ン ト株式会社代理人弁理士青
 山葆 ほか1名 −Aクク−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、培地中の全水素原子のうち85%以上が重水素原子
    であることを特徴とする植物細胞培養用培地。 2、培地の除菌が、ろ過および/またはγ線照射によっ
    て行なわれる特許請求の範囲第1項記載の培地。 3 培地中の全水素原子のうち85%以上が重水素原子
    である植物細胞培養用培地において植物細胞を培養する
    ことを特徴とする植物細胞の培養方法。 4、培養が光照射下で行なわれる特許請求の範囲第3項
    記載の培養方法。 5、植物細胞が光独立栄養細胞である特許請求の範囲第
    3項記載の培養方法。 6、培地中の重水素原子含量を徐々に高めることにより
    植物細胞を重水素原子に順応させながら培養を行う特許
    請求の範囲第3項記載の培養方法。 7、培地中の全水素原子のうち85%以上が重水素原子
    である植物細胞培養用培地において植物細胞を培養する
    ことにより得られた植物細胞培養物。 8、培地中の全水素原子のうち85%以上が重水素原子
    である植物細胞培養用培地において植物細胞を培養し、
    得られた植物細胞培養物から重水素原子含有物質を採取
    することを特徴とする重水素原子含有物質の製造法。
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GB2304343A (en) * 1995-08-19 1997-03-19 Univ Manchester Deuterated product from culture in a deuterated medium

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