본 발명은 파클리탁셀 함유물질로부터 파클리탁셀을 정제하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 '파클리탁셀 함유물질'은 택서스 속(Taus genus) 식물체 또는 상기 식물체에서 유래된 세포를 이용하여 세포배양한 조직, 세포 또는 배지를 포함하는 세포배양물을 의미한다. 상기 택서스속 식물체로는 택서스 브레비폴리아(Taxus brevifolia), 택서스 카나덴시스(Taxus canadensis), 택서스 쿠스피다타(Taxus cuspidata), 택서스 바카타(Taxus baccata), 택서스 글로보사(Taxus globosa), 택서스 플로리다나(Taxus floridana), 택서스 월리치아나(Taxus wallichiana), 택서스 메디아(Taxus media), 택서스 치넨시스(Taxus chinensis) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 파클리탁셀 정제방법은
(a) 파클리탁셀 함유물질에 유기용매를 가하여 추출하고 추출액을 농축하는 단계;
(b) 상기 (a)의 농축물에 유기용매를 가하여 유기용매층을 분리하고, 이를 감압농축하는 단계;
(c) 상기 (b)의 감압농축물을 순상 크로마토그래피를 실시하여 용출물을 분리하는 단계;
(d) 상기 (c)의 용출물을 아세톤 또는 디클로로메탄에 용해시키고, 펜탄 또는 헥산을 가하여 침전물을 형성하는 단계;
(e) 상기 (d)의 침전물을 고속액체 크로마토그래피로 정제하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 파클리탁셀 정제방법은
(a) 파클리탁셀 함유물질에 유기용매를 가하여 추출하고 추출액을 농축하는 단계;
(b) 상기 (a)의 농축물에 유기용매를 가하여 유기용매층을 분리하고, 이를 감압농축하는 단계;
(c) 상기 (b)의 감압농축물을 순상 크로마토그래피를 실시하여 용출물을 분리하는 단계;
(d') 상기 (c)의 용출물을 메탄올에 용해시키고, 물을 가하여 침전물을 형성하는 단계;
(e) 상기 (d')의 침전물을 고속액체 크로마토그래피로 정제하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계의 유기용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 디클로로메탄로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하기로는 상기 유기용매는 메탄올이다. 유기용매는, 파클리탁셀 함유물질에 20 내지 200 %(v/w)로, 바람직하게는 40 내지 140%(v/w)을 가할 수 있으며, 상온에서 30분간 교반하여 여과하는 과정을 2회 이상 반복하여 파클리탁셀 및 탁산 유도체를 추출한다. 추출액은 감압농축 등의 방법으로 농축할 수 있다.
(b) 단계는, 상기 (a)의 추출액 또는 이의 농축물에 유기용매를 10 % 내지 50 %(v/v), 바람직하게는 20 % 내지 30 %(v/v)로 가하여 교반하고, 분배하여 유기용매층을 분리하는 단계이다. 유기용매층 분리는 2회 이상 반복실시할 수 있으며, 분리된 층은 감압농축 및 건조시킨다. (b) 단계에서 사용되는 유기용매는 물과 혼합되지 않는 유기용매이며, 예컨대 비극성 유기용매일 수 있다. 유기용매의 예로 디클로로메탄, 카본 테트라클로라이드(carbon tetrachloride), 클로로포름(chloroform), 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane) 등의 알킬할라이드, 디-에틸 에테르(di-ethyl ether), 메틸-t-부틸 에테르(methyl-t-butyl ether), 디-이소-프로필 에테르(di-iso-propyl ether) 등의 에테르, n-부탄올, n-펜탄올 등의 C4 - C6의 알콜류, 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone) 등이 있다. (b) 단계를 통하여 극성 물질을 일부 제거한다.
(c) 단계는, (b) 단계에서 건조한 건조물을 유기용매에 현탁한 후 이를 순상 컬럼 크로마토그래피를 실시하는 단계이다. 컬럼의 충진제로는 통상적인 실라카겔 예를 들면, 실리카겔 40(63 - 200 ㎛), 실리카겔 60 (63 - 200 ㎛) 또는 실리카겔 60F254(200 - 500 ㎛)을 사용할 수 있다. 상기 건조물을 현탁시키는 유기용매는 디클로로메탄, 메탄올, 벤젠, 아세톤, 헥산 및 에틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유기용매일 수 있다. 순상 컬럼 크로마토그래피는 아이소크래틱(isocartic) 용출 또는 단계적 농도구배(step gradient) 용출을 통하여 분획을 용출시킬 수 있다. 아이소크래틱 용출은, 전개용매로 메탄올 및 디클로로메탄이 0.5 내지 10 : 99.5 내지 90.0 부피비로 혼합된 용매를 사용할 수 있다. 단계적 농도구배 용출은 전개용매로는 디클로로메탄 또는 메탄올 및 디클로로메탄 0.1 내지 5 : 99.9 내지 95 부피비로 혼합된 용매를 사용할 수 있으며, 용출용매로는 0.5 내지 100 %(v/v)의 메탄올 및 잔량의 디클로로메탄을 포함하는 용매를 사용할 수 있다.
상기 '아이소크래틱 방법'은 동일 조성의 용매를 이용하여 용출시키는 방법이고, '단계적 농도구배 방법'은 용매의 조성(농도)를 단계적으로 변화시키면서 용출하는 방법을 의미한다.
상기 (c) 단계에서 순상 크로마토그래피를 이용하여 용출시킨 분획물은 감압농축 및 건조 단계를 더욱 실시할 수 있다. 상기 순상 크로마토그래피 단계는 기존의 합성 흡착제 처리 및 헥산에 의한 침전 공정을 대체하는 공정으로, 기존 정제공정에 비해 공정을 단순화하면서도 파클리탁셀 수율을 현저히 향상시킨다. 또한 순상 크로마토그래피를 통하여 회수된 분획은 이후 단계인 침전 단계를 통하여 고수율의 침전물로 용이하게 회수할 수 있다.
(d) 단계는 (c) 단계의 건조물에 아세톤 또는 디클로로메탄을 가하여 용해시키고, 펜탄 또는 헥산을 가하여 침전물을 형성시키는 단계이다. 아세톤 또는 디클로로메탄 1 ml당 5 내지 100 mg의 건조물을 용해시킬 수 있 수 있으며, 펜탄 또는 헥산은 아세톤 또는 디클로로메탄에 대하여 1: 1 내지 20 부피비로, 바람직하기로는 1: 5 내지 10 부피비로 혼합할 수 있다. 펜탄 또는 헥산을 가한 후 침전 시간 및 온도는 특별히 한정되지 않으나, 침전시간은 1일 내지 5일, 바람직하게는 1일 내지 2일일 수 있으며, 온도는 35℃이하, 바람직하게는 0℃ 내지 15℃일 수 있다. 침전물은 통상의 방법으로 여과하여 수득한다.
(d') 단계는 (c) 단계의 건조물에 메탄올을 가하여 용해시키고, 물을 가하여 침전물을 형성시키는 단계이다. 메탄올 1 ml당 5 내지 100 mg의 건조물을 용해시킬 수 있 수 있으며, 물은 메탄올에 대하여 1: 1 내지 20 부피비로, 바람직하기로는 1: 5 내지 10 부피비로 혼합할 수 있다. 물을 가한 후 침전 시간 및 온도는 특별히 한정되지 않으나, 침전시간은 1일 내지 5일, 바람직하게는 2일 내지 3일일 수 있으며, 온도는 35℃이하, 바람직하게는 0℃ 내지 15℃일 수 있다. 침전물은 통상의 방법으로 여과하여 수득한다.
(e) 단계는 (d) 또는 (d')단계의 침전물을 고속액체 크로마토그래피로 정제하는 단계이다. 컬럼 충진제는 소수성 수지, 예컨대 비극성 불순물을 제거하는 ODS(Octadecylsilylated, C18), C8 또는 C4일 수 있으며, 역상 고속액체 크로마토그래피로 정제될 수 있다. 전개용매로는 55 내지 75 %(v/v)의 메탄올 및 잔량의 정제수를 사용한다. 역상 고속액체 크로마토그래피를 통하여 용출된 분획은 감압농축 건조후 극성 불순물을 제거하는 실리카를 충진한 순상 고속액체 크로마토그래피로 더욱 정제한다. 2차 크로마토그래피는 전개용매 95 내지 99 %(v/v) 디클로로메탄 및 잔량의 메탄올 혼합용액을 사용하여 실시되며, 최종적으로 99.5% 고순도의 파클리탁셀을 수득할 수 있다.
본 발명에 따른 방법으로, 장시간의 침전 과정 없이 순도 99.5% 이상의 파클리택셀을 65.4% 이상의 수율, 바람직하게는 80.7% 이상의 수율로 얻을 수 있다.
본 발명의 방법을 사용하여 단계별로 수득할 수 있는 시료내 파클리탁셀의 순도 및 회수율 범위를 표 1에 나타내었다.
|
침전물의 순도(%) |
회수율(%) |
출발 파클리탁셀 함유물질 |
0.01-0.05 |
100 |
(a) 단계: 메탄올 추출 |
0.1-0.5 |
93-97 |
(b) 단계: 액액 추출(liquid-liquid extraction) |
3.0-9.0 |
94-96 |
(c) 단계: 순상 칼럼 크로마토그래피 |
20-35 |
95-97 |
(d) 단계: 아세톤/펜탄 침전 |
65-85 |
92-97 |
(d') 단계: 메탄올/물 침전 |
52-82 |
89-92 |
(e) 단계: 역상 고속액체크로마토그래피 |
90-98 |
93-96 |
(e) 단계: 순상 고속 액체크로마토그래피 |
99.5-99.9 |
92-96 |
최종 |
99.5-99.9 |
65.4-80.7 |
상기 파클리탁셀의 순도 및 회수율은 하기 표 2의 조건에서 HPLC를 실시하여 정량분석한 것이다.
기기 |
Hewlett Packard 1090 HPLC |
컬럼 |
Curosil PFP 4.6 - 250 |
컬럼 온도 |
35 ℃ |
이동상 |
아세토나이트릴:물(35-65% 농도구배) |
유속 |
1ml/분 |
주입량 |
10 ul |
검출기 |
UV(227 nm) |
도 1은 각 단계별 파크리탁셀의 순도 및 회수율을 확인한 HPLC 차트이다. (A)는 (b)단계의 유기용매 추출후 HPLC 분석결과이고, (B)는 (c)단계의 순상 크로마토그래피 후 HPLC 분석결과이고, (C)는 (d) 단계의 아세톤/펜탄 침전 후 HPLC 분석결과이고, (D)는 (e) 단계의 고속액체 크로마토그래피 후 HPLC 분석결과이다. 도 2a는 (d') 단계의 메탄올/증류수 침전후 HPLC 분석결과이고, 도 2b는 상기 도 2a의 (e) 단계 이후의 파크리탁셀의 순도 및 회수율을 확인한 HPLC 차트이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다.
실시예 1: 식물 세포배양액의 유기용매 추출 및 액액 추출(liquid-liquid extraction)
택서스 치넨시스에서 유래된 식물세포(SYG-1, KCTC-0232BP)를 배양하여 얻은 식물 세포 100 kg에 메탄올 110 L를 가하고, 상온에서 30분간 교반한 후 여과하였다. 상기 추출과정을 4회 반복하여 메탄올 추출액을 수득하였고, 감압농축하여 약 20L의 농축물을 수득하였다. 상기 농축물에 디클로로메탄 5400 ml을 가하여 교반하고, 분배하여 디클로로메탄층을 분리한 후 감압농축 및 건조하여 순도 6.9%의 건조물 737 g을 수득하였다.
실시예 2 : 순상 컬럼 크로마토그래피(이소크래틱 용출)
실시예 1의 건조물 15 g은 200 ml 디클로로메탄으로 녹이고, 실리카겔 60N(Timely사, Japan)이 충진된 직경 19 mm x 길이 900 mm 스테인레스 스틸로 만든 칼럼에 용해물을 주입하였다. 전개용매로 1 %, 1.5 % 및 2 %(v/v)의 메탄올/디클로로메탄을 각각 사용하였으며, 용출분획을 회수하였다. 회수한 용출분획내 파크릴탁셀의 순도 및 회수율은 하기 표 3과 같다.
실험번호 |
% (v/v), 메탄올/디클로로메탄 |
순도(%) |
회수율(%) |
A |
1.0/99.0 |
32.6 |
84.0 |
B |
1.5/98.5 |
31.8 |
90.5 |
C |
2.0/98.0 |
30.7 |
97.5 |
실시예 3 : 순상 컬럼 크로마토그래피(단계적 농도구배 용출)
실시예 1의 건고물 15 g은 200 ml의 디클로로메탄으로 녹이고, 실리카겔 60N(Timely사, Japan)이 충진된 직경 19mm x 900mm 스테인레스 스틸로 만든 칼럼에 주입하였다. 전개용매는 디클로로메탄, 메탄올/디클로로메탄(0.5 : 99.5 부피비) 혼합용매 및 메탄올/디클로로메탄(1 : 99 부피비) 혼합용매 각각을 사용하였고, 용출용매로는 메탄올 및 디클로로메탄이 2:98 부피비로 포함된 용매를 사용하였다. 용출분획을 회수하였으며, 분획내 파크릴탁셀의 순도 및 회수율을 하기 표 4에 나타낸다.
실험번호 |
전개용매, 메탄올 : 디클로로메탄 %(v/v) |
순도(%) |
회수율(%) |
D |
0 : 100 |
22.7 |
96.9 |
E |
0.5 : 99.5 |
24.2 |
96.5 |
F |
1.0 : 99.0 |
25.5 |
97.3 |
실시예 4: 순상 컬럼 크로마토그래피(단계적 농도구배 용출)
실시예 3의 단계를, 대량 공정으로 실시하였다.
실시예 1의 건조물 510 g을 5600 ml의 디클로로메탄으로 녹이고, 1 %(v/v)의 메탄올 및 잔량의 디클로로메탄을 포함하는 전개용매로 채워진 실리카겔 60N(Timely사, Japan)이 충진된 컬럼(직경 100 mm x 길이 900 mm, 스테인레스 스틸 재질)에 주입하였다. 이후 용출용매로 2 %(v/v)의 메탄올 및 98 %(v/v)의 디클로로메탄을 포함하는 용매를 가하여 용출분획을 수득하였다. 상기 분획은 감압농축하여 99.9 g의 건조물로 수득하였다. 상기 과정으로 정제된 파클리탁셀의 순도는 32.2 %이고, 수율은 97.0 %이다.
실시예 5: 아세톤/펜탄 침전
실시예 4의 건조물 40 mg에 아세톤 2 ml을 가하여 용해시킨 후, 펜탄을 6, 8, 10, 12, 14, 16 및 18 mL을 각각 가한 후 4 ℃에서 48시간 방치하였다. 이후 여과하여 침전물을 회수하였으며, 침전물내 파클리탁셀의 순도 및 회수율을 확인하여 하기 표 5에 나타내었다.
실험번호 |
출발물질 |
아세톤, ml |
펜탄, ml |
침전물 |
순도 (%) |
양, mg |
순도 (%) |
회수율 (%) |
G |
32.2 |
40 |
2 |
6 |
85.1 |
82.2 |
H |
32.2 |
40 |
2 |
8 |
81.4 |
83.9 |
I |
32.2 |
40 |
2 |
10 |
79.8 |
95.4 |
J |
32.2 |
40 |
2 |
12 |
77.4 |
96.5 |
K |
32.2 |
40 |
2 |
14 |
77.1 |
96.6 |
L |
32.2 |
40 |
2 |
16 |
76.5 |
97.6 |
M |
32.2 |
40 |
2 |
18 |
70.4 |
97.6 |
실시예 6 : 아세톤/펜탄 침전
하기 표 6의 조건으로 침전 과정을 실시하였으며, 실험방법은 실시예 5과 동일하게 하였다. 그 결과는 하기 표 6에 나타낸다.
실험번호 |
출발물질 |
아세톤, ml |
펜탄, ml |
침전물 |
순도 (%) |
양, mg |
순도 (%) |
회수율(%) |
N |
32.2 |
10 |
2 |
12 |
74.7 |
83.7 |
O |
32.2 |
20 |
2 |
12 |
79.5 |
93.4 |
P |
32.2 |
40 |
2 |
12 |
77.4 |
96.5 |
Q |
32.2 |
80 |
2 |
12 |
54.5 |
98.9 |
실시예 7: 아세톤/펜탄 침전
순상 크로마토그래피에서 수득한 서로 다른 순도를 갖는 분획의 건조물에 대하여, 하기 표 7의 조건으로, 실시예 5와 동일한 방법으로 실험을 수행하였다. 그 결과는 하기 표 7과 같다.
실험번호 |
출발물질 |
아세톤, ml |
펜탄, ml |
침전물 |
순도 (%) |
양, mg |
순도(%) |
회수율 (%) |
R |
10.2 |
40 |
2 |
12 |
24.4 |
85.4 |
S |
15.4 |
40 |
2 |
12 |
50.2 |
90.3 |
T |
21.7 |
40 |
2 |
12 |
62.4 |
96.5 |
U |
30.1 |
40 |
2 |
12 |
74.2 |
98.8 |
V |
50.2 |
40 |
2 |
12 |
73.8 |
98.5 |
실시예 8 : 아세톤/헥산 침전
순상 크로마토그래피에서 수득한 서로 다른 순도를 갖는 분획의 건조물에 대하여, 하기 표 8의 조건으로, 실시예 5와 동일한 방법으로 실험을 수행하였고, 다만, 펜탄 대신 헥산을 사용하였다. 그 결과는 하기 표 8과 같다.
실험번호 |
출발 물질 |
아세톤, ml |
헥산, ml |
침전물 |
순도 (%) |
양 (mg) |
순도 (%) |
회수율 (%) |
W |
30.0 |
20 |
2 |
12 |
72.1 |
95.4 |
X |
45.8 |
20 |
2 |
12 |
75.4 |
96.2 |
실시예 9 : 디클로메탄/헥산 침전
순상 크로마토그래피에서 수득한 서로 다른 순도를 갖는 분획의 건조물에 대하여, 하기 표 9의 조건으로, 실시예 5와 동일한 방법으로 실험을 수행하였고, 다만, 아세톤 대신 디클로로메탄을, 펜탄 대신 헥산을 사용하였다. 그 결과는 하기 표 9와 같다.
실험번호 |
출발 물질 |
디클로메탄, ml |
헥산, ml |
침전물 |
순도 (%) |
양 (mg) |
순도 (%) |
회수율 (%) |
Y |
30.0 |
20 |
2 |
20 |
52.7 |
93.4 |
Z |
48.3 |
20 |
2 |
20 |
72.4 |
91.6 |
실시예 10: 메탄올과 정제수를 이용한 침전
순상 크로마토그래피에서 수득한 서로 다른 순도를 갖는 분획의 건조물에 대해하여 하기 표 10의 조건으로 메탄올에 시료를 용해하고 정제수를 가한 후 4 ℃에서 3일간 방치하였다. 침전물은 여과하여 수득하였고, 침점물에 함유된 파클리탁셀의 함량 및 순도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 10와 같다.
실험번호 |
출발물질 |
메탄올, ml |
정제수, ml |
침전물 |
순도 (%) |
양, mg |
순도 (%) |
회수율(%) |
1 |
32.2 |
1.0 |
100 |
250 |
52.2 |
90.5 |
2 |
34.4 |
0.2 |
7 |
4.7 |
70.7 |
89.8 |
3 |
49.1 |
0.2 |
10 |
6.7 |
81.1 |
91.9 |
실시예 11 : 고속 액체 크로마토그래피
실시예 5의 실험번호 J의 침전물의 건조물을 70% 메탄올에 용해시키고, ODS(C18)를 충진한 역상 고속액체크로마토그래피에 주입하였다. 전개용매로 65 %(v/v)의 메탄올 및 35 %(v/v)의 정제수를 포함하는 용매를 사용하였고, 이소크래틱 용출로 분획물을 수득하였다. 분획물은 순도 95%의 파클리탁셀을 포함하며, 수율 95%이다.
상기 분획물은 실리카가 충진된 고속액체 크로마토그래피에 주입하고, 98 %(v/v)의 디클로로메탄 및 2 %(v/v)의 메탄올을 포함하는 전개용매를 흘려주어, 용출되는 분획을 수득하였다. 상기 분획은 99.5% 고순도의 파클리탁셀을 포함하며, 이의 수율은 95%이다.
또한 실시예 10의 실험번호 1의 침전물에 대해서도 상기와 같은 동일한 방법으로 정제하여 순도 99.5%의 파클리탁셀 포함 분획을 얻었으며, 수율은 94%였다.