WO1989012106A1 - Exopolysaccharides fongiques ayant une activite immunostimulante, leur procede d'obtention et composition therapeutique les contenant - Google Patents

Exopolysaccharides fongiques ayant une activite immunostimulante, leur procede d'obtention et composition therapeutique les contenant Download PDF

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WO1989012106A1
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rilevi
nomuraea
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Jean-Paul Laige
Drion Boucias
Gerhard Franz
Bernard Fournet
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    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds

Definitions

  • the present invention relates to fungal exopolysaccharides having immunostimulatory activity in vertebrates which can be used in particular in the treatment of tumors.
  • Glucans with immunostimulatory activity are already known which are used in the treatment of cancers.
  • schizophyllan which is produced by Schizophyllum commune (T. Matsuo et al, Drug Res. 32, 647, 1982).
  • This product is described as 1.6 beta; beta 1,3 glucan with a molecular weight of 4.5 10 5 . It has already been used in the treatment of different types of cancer.
  • the present invention thus relates to fungal exopolysaccharides having an immunostimulatory activity, comprising glucan-type chains of formula
  • exopolysaccharides according to the invention can in particular be produced by strains of Nomuraea rilevi which is an imperfect fungus, pathogenic of many defoliating lepidoptera, and in particular by deposited strains ATCC 46372 and ATCC 52631. But generally they can be produced by fungal pathogens of invertebrates able to excrete a poly saccharide stimulating the defense reactions "of an invertebrate.
  • the present invention has ég leme nt relates to a process for obtaining a exopoly saccharide according to the invention which consists in cultivating a strain producing 1 "exopoly saccharide, in separating by filtration the culture medium and in separating by precipitation or ultrafiltration the exopolysaccharides from the culture medium.
  • the culture medium used with Nomuraea rilevi can consist of glucose (3 to 67% by weight) and yeast extract (1 to 2% by weight).
  • glucose 3 to 67% by weight
  • yeast extract 1 to 2% by weight
  • other carbon sources such as corn syrups and other nitrogen sources such as peptone protein hydrolysates can also be used.
  • the precipitation separation can be carried out in particular with ethanol.
  • the present invention further relates to a therapeutic composition comprising exopolysaccharides as active ingredient.
  • compositions according to the invention can be administered to humans or animals by the topical or parenteral route, and in particular by the intramuscular route. They can be in the form of solid, semi-solid or liquid preparations. As examples, mention may be made of injectable solutions or suspensions, ointments, oily or aqueous co lyres, mouthwashes, nasal and otological solutions, as well as retarded forms.
  • compositions the active principle is generally mixed with one or more usual pharmaceutically acceptable pharmaceutical excipients well known to those skilled in the art.
  • compositions which can be administered topically may in particular contain from 0.1 to 5%. by weight of the active ingredient.
  • compositions administered orally or parenterally can contain in particular 1%. at 60%. by weight of active ingredient.
  • the amount of active ingredient administered obviously depends on the patient being treated, the route of administration and the severity of the disease.
  • the production of the exopolysaccharides according to the invention, their characteristics and their properties will be described below in more detail.
  • Nomuraea rilevi Culture of Nomuraea rilevi and separation of exopolysaccharides.
  • a strain of Nomuraea rilevi (ATCC 46372) is cultivated in a culture medium comprising 3%. glucose and 1%. yeast extract under submerged fermentation conditions. For this purpose, one operates in a fermenter in batch culture under the following conditions: 600 rpm, 0.1-1.0 vvm (volume of air / volume of medium / minute), 25oC.
  • the culture medium and the mycelium are separated by filtration.
  • the culture filtrate is precipitated with ethanol (3-4 vo lumines of ethanol / 1 vol. filtrate). After several washings with alcohol, the precipitate is stored at -20oC in the presence of alcohol.
  • Exopolysaccharides are exclusively composed of hexoses (with, depending on the operation, variable but always very low doses of protein ⁇ 1%. Exopolysaccharides, probably from cell lysis). Analysis of the centesimal composition of the polysaccharide and of the links existing between the different units was carried out using the following techniques: a) Composition of the monosaccharides. The hexose content was measured on non-hydrolyzed samples using phenol and anthron methods. (JP Latgé et al, Can. 3. Microbiol, 30, 1507, 1984). The monosaccharide composition was determined after methanolysis (0.5M HCl / methanol for 24 hours at 80oC).
  • Methylglycosides have been identified in the form of trifluoroacetyl derivatives by gas and liquid chromatography according to the method described by Zanetta et al (J. Chromatog. 69, 291, 1972). b) Methylation.
  • Glucan can be broken down by an extract of Trichoderma (Novozym 1161).
  • the enzymatic digestion of glucan requires the simultaneous presence of exo and endo (1 ⁇ 3) glucanase.
  • (1 ⁇ 6) glucanase accelerates the degradation (enzymatic compositions prepared according to the protocol described by Dubourdieu, Thippoe liable de Bordeaux, 1982).
  • exopolysaccharides comprise beta-type chains (1 ⁇ 3) (1 ⁇ 6) glucan of formula:
  • mannans has also been detected in certain preparations of exopoly saccharides.
  • the main chains contain mannoses linked in 1 ⁇ 2. 1 ⁇ 3 and 1 ⁇ 6.
  • the connections between chains are at the level of carbons 2 and 6 of mannose residues.
  • the percentage of mannan varies according to the strains and operations between 0 and 75%.
  • exopolysaccharides The molecular mass of exopolysaccharides is> 2.10 6 .
  • the exopolysaccharides are eluted to the exclusion in the same place as the reference dextran T2000 (having a molecular mass close to 2 ⁇ 10 6 ).
  • Solubility of exopolysaccharides At saturation, after sterilizing filtration on 0.45 ⁇ m filter, the solubility is 600-700 ug / ml of water or physiological water (0.9% NaCl). 4. Biological activity.
  • Exopolysaccharides have anti-tumor properties due to overall stimulation of the immune system.
  • a) Antitumor activity The exopolysaccharides with anti-tumor activity were inoculated daily in mice before inoculation of the tumor from D-11 until 3-1 or after inoculation of the tumor from D + 1 to D + 11.
  • the weight of the tumor in the control animals is 4.2 g, that of those treated with schizophyllare 5 mg / kg is 2.9 g (all the mice having the tumor).
  • five animals out of 10 treated with 5 mg / kg of the exopolysaccharides of Nomurae rilevi no longer have a tumor (average weight of the tumor in all the animals treated: 0.9 g).
  • Nomuraea rilevi exopolysaccharides were inoculated into Swiss mice at a dose of 1 mg / kg on D-7, 3-3 and D-1 before inoculation of Aspergillus fumigatus and Candida albicans.
  • mice / 10 of the control batch are killed by Aspergillus fumigatus whereas only 3/10 died in the batch where the mice received the exopoly saccharide of Nomuraea rilevi.
  • 8 mice / 10 are killed by Candida in the control group whereas only 1 mouse / 10 died in the group having received the 3 infections of the exopolysaccharide of Nomuraea rilevi.

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Abstract

L'invention a pour objet des exopolysaccharides fongiques ayant une activité immunostimulante, comprenant des chaînes de type glucane de formule (I), qui présentent entre elles des pontages, et éventuellement des chaînes de type mannane et ayant une masse moléculaire au moins égale à 5.105.

Description

Exopolysaccharides fongiques ayant une activité immunostimulante, leur procédé d'obtention et composition thérapeutique les contenant.
La présente invention c o n c e r n e des exopolysaccharides fongique ayant une activité immunostimulante chez les vertébrés qui pe u t être utilisée notamment dans le traitement des tumeurs. On connait déjà des glucanes ayant une activité immunostimulante qui sont utilisés dans le traitement de cancers. Parmi ces glucanes on peut citer le schizophyllane qui est produit par Schizophyllum commune (T. Matsuo et al, Drug Res. 32, 647, 1982). Ce produit est décrit comme étant un béta 1,6; béta 1,3 glucane ayant une masse moléculaire de 4,5 105. Il a dejà été utilisé dans le traitement de différents types de cancer.
On a maintenant trouvé des exopoly s a ccharides qui présentent une activité supérieure à celle du Schizophyllane.
La présente invention a ainsi pour objet des exopolysaccharides fongiques ayant une activité immunostimulante, comprenant des chaines de type glucane de formule
Figure imgf000003_0001
qui présentent entre elles des pontages, et éventuellement des chaines de type mannane et ayant une masse moléculaire au moins égale à 5 .105. Les exopolysaccharides selon l'invention peuvent être notamment produits par des souches de Nomuraea rilevi qui est un champignon imparfait, pathogène de nombreux lépidoptères défoliateurs, et not ammen t par des souches déposées ATCC 46372 et ATCC 52631. Toutefois plus généralement ils peuvent être produits par des champignons pathogènes d'invertébrés capables d'excréter un poly saccharide stimulant les réactions de défense "d'un invertébré. La présente invention a ég a leme n t pour objet un procédé d'obtention d'un exopoly saccharide selon l'invention qui consiste à cultiver une souche productrice de 1" exopoly saccharide, à séparer par filtration le milieu de culture et à séparer par précipitation ou ultrafiltration les exopolysaccharides du milieu de culture.
Le milieu de culture utilisé avec Nomuraea rilevi peut être constitué de glucose (3 à 67. en poids) et d'extrait de levure (1 à 2%. en poids). Mais on peut également utiliser d'autres sources de carbone telles que des sirops de mais et d'autres sources d'azote telles que des hydrolysats de protéine du type peptone.
La séparation par précipitation peut être réalisée notamment par de l'éthanol.
En outre il est possible d'obtenir un exopoly saccharide ne comprenant pas de chaines de type mannane par traitement du produit obtenu par de l'éthanol aqueux à 40 %. Ceci peut être réalisé directe ment en ajoutant au filtrat de culture de l'éthanol de façon à avoir une concentration finale en éthanol voisine de 40%, auquel cas seul I'exopolysaccharide comprenant des chaines de type glucane précipite.
La présente invention a en outre pour objet une composition thérapeutique comprenant les exopolysaccharides à titre de principe actif.
Les compositions thérapeutiques selon l'invention peuvent être administrées à l'homme ou aux animaux par voie topique ou parenterale, et notamment par voie intramusculaire. Elles peuvent être sous la forme de préparations solides, semi-solides ou liquides. Comme exemples, on peut citer les solutions ou suspensions injectables, les pommades, les co l ly r e s huileux ou aqueux, les collutoires, les solutions nasales et otologiques, ainsi que les formes retard.
Dans ces compositions le principe actif est généralement mélangé avec un ou plusieurs excipients pharma ceutiquement acceptables habituels bien connus de l'homme de l'art.
Les compositions thérapeutiques admimstrables par voie topique peuvent contenir notamment de 0,1 à 5 %. en poids du principe actif.
Les compositions thérapeutiques administrablés par voie orale ou parenterale peuvent contenir notamment de 1%. à 60%. en poids de principe actif.
La quantité de principe actif administré dépend évidemment du patient qui est traité, de la voie d'administration et de la sévérité de la maladie. On décrira ci-après plus en détail l'obtention des exopolysaccharides selon l'invention, leurs caractéristiques et leurs propriétés.
1) Culture de Nomuraea rilevi et séparation des exopolysaccharides. On cultive une souche de Nomuraea rilevi (ATCC 46372) dans un milieu de culture comprenant 3 %. de glucose et 1%. d'extrait de levure dans des conditions de fermentation submergée. A cet effet, on opère dans un fermenteur en culture discontinue dans les conditions suivantes : 600 tpm, 0,1-1,0 vvm (volume d 'a ir/volume de milieu/minute), 25ºC.
A pr è s 48 h de croissance, le milieu de culture et le mycélium sont séparés par filtration. Le filtrat de culture est précipité par éthanol (3-4 vo lumes d'éthanol/1 vol. filtrat). Après plusieurs la-va g e s à l'alcool, le précipité est conservé à -20ºC en présence d'alcool.
2) Composition et caractéristiques des exopolysaccha rides.
Les exopolysaccharides sont exclusivement composés d'hexoses (avec, en fonction des opérations, des doses variables mais toujours très faibles de protéines <1%. des exopolysaccharides, provenant probable-ment de la lyse cellulaire). L'analyse de la composition centésimales du poly saccharide et des liaisons existant entre les différentes unités a été effectuée à l'aide des techniques suivantes : a) Composition des monosaccharides. La teneur en hexose a été mesurée sur des échantillons non hydrolyses en utilisant des méthodes au phénol et à l'anthrone. (JP Latgé et al, Can. 3 . Microbiol, 30, 1507, 1984). La composition en monosaccharide a été déterminée après méthanolyse ( HCl 0,5M/méthanol pendant 24 heures à 80ºC). Les méthylglycosides ont été identifiés sous forme de dérivés trifluoroacetyles par chroma tographie en phase gazeuse et liquide selon la méthode décrite par Zanetta et al (j. Chromatog. 69, 291, 1972). b) Méthylation.
L'acétolyse et l'oxydation périodique des échantillons d'exopolysaccharide ont été réalisées comme décrit par Dubourdieu et al. (Carbohydr. Res. 93, 294, 1981). Des é ch a n t illo n s d'exopoly saccharides intacts ou ayant subi une acétolyse ou une oxydation périodique ont été méthylés par la méthode décrite par Finne (Carbohydr. Res. 80, 336, 1980) puis méthanolysés avec un mélange méthanol/HCl 0,5M à 80ºC pendant 24 heures. Les dérivés méthylés sont identifiés par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse comme décrit par Fournet et al (Anal. Biochem. 116, 486, 1981) : colonne 0V 101 30 m x 0,30 mm, 110 à 230ºC 2º par minute: mode d'ionisation électronique avec un potentiel d'ionisation de 70 eV. c) Analyse enzymatique.
Le glucane peut être dégradé par un extrait de Trichoderma (Novozym 1161). La digestion enzymatique du glucane nécessite la présence simultanée d'exo et d'endo (1→ 3) glucanase. L'adjonction de (1→ 6) glucanase, accélère la dégradation (compositions enzymatiques préparées selon le protocole décrit par Dubourdieu, Thèse Université de Bordeaux, 1982).
Les exopolysaccharides comprennent des chaines de type béta ( 1→3) ( 1 →6) glucane de formule :
Figure imgf000007_0001
Il existe aussi des liaisons interchaines airrsi que le prouve l'identification de 4,6-diméthyl- glucopyranoside et de 4- et 6-monométhylglucopyranosides dans les produits de méthylation après méthanoly se.
La présence de mannanes a aussi été détectée dans certaines préparations d'exopoly saccharides. Les chaines principales contiennent des mannoses liés en 1→ 2. 1 → 3 et 1 →6. Les branchements entre chaînes sont au niveau des carbones 2 et 6 de résidus mannose. Le pourcentage de mannane varie suivant les souches et les opérations entre 0 et 75 %. des exopolysaccharides. La masse moléculaire des exopolysaccharides est > 2.106. Ainsi sur Superose 6, les exopolysaccharides sont élues à l'exclusion au même endroit que le dextrane de référence T2000 (ayant une masse moléculaire voisine de 2 x 106).
En microscopie électronique à transmission (ombrage C-Pt à 5-7º après incubation des sucres en présence d'acétate d'uranyle), les exopolysaccharides dans leur milieu de culture apparaissent comme un faisceau de plusieurs fibrilles (largeur totale comprise entre 2 et 4 nm, longueur impossible à mesurer) résultant de l'accouplement de fibrilles. Cet arrangement fibrillaire explose après ultrasonication des exopolysaccharides.
Solubilité des exopolysaccharides : A saturation, après filtration stérilisante sur filtre 0,45 μm, la solubilité est de 600-700 ug/ml d'eau ou d'eau physiologique (NaCl 0,9%.). 4. Activité biologique.
Les exopolysaccharides ont des propriétés antitumorales dues à une stimulation globale du système immunitaire. a) Activité antitumorale. Les exopolysaccharides à activité antitumorale ont été inoculés chaque jour à des souris avant inoculation de la tumeur à partir de J-11 jusqu'à 3-1 ou après inoculation de la tumeur de J+1 à J+11. Sarcome 180/CD1 A J+30, pour des doses de 0,2 à 5 mg/kg d'exopolysaccharides de Nomuraea rilevi. la tumeur est totalement inhibée. Dans les animaux témoins, la tumeur pèse 4.2 g. L'inhibition totale de la tumeur nécessite des doses de schizophyllane de 1 à 5 mg/kg. A 0,2 mg/kg de schizophyllane, l'inhibition de la tumeur est voisine de 60 à 70%..
- Fibrosarcome DBA /McSc1
A j+38, le poids de la tumeur des animaux témoins est 4,2 g, celui de ceux traités par le schizophyllare 5 mg/kg est de 2,9 g (toutes les souris ayant la tumeur). En revanche cinq animaux sur 10 traités avec 5 mg/kg de l'exopolysaccharides de Nomurae rilevi ne présentent plus de tumeur (poids moyen de la tumeur sur tous les animaux traités : 0,9 g). b) Activité anti-microbienne
Les exopolysaccharides de Nomuraea rilevi ont été inoculés à des souris Swiss à la dose de 1 mg/kg à J-7, 3-3 et J-1 avant inoculation de Aspergillus fumigatus et Candida albicans.
A J+15, 9 souris/10 du lot témoin sont tuées par Aspergillus fumigatus alors que 3/10 seulement sont mortes dans le lot où les souris ont reçu l'exopoly saccharide de Nomuraea rilevi. A J+15, 8 souris/10 sont tuées par Candida dans le lot témoin alors que 1 souris/10 seulement est morte dans le lot ayant reçu les 3 infections de l'exopolysaccharide de Nomuraea rilevi.

Claims

REVENDICATIONS 1. Exopolysaccharides fongiques ayant une activité immunostimulante, comprenant des chaines de type glucane de formule
Figure imgf000010_0001
qui présentent entre elles des pontages, et éventuellement des chaînes de type mannane et ayant une masse moléculaire au moins égale a 5.105.
2. Exopolysaccharides selon la revendication 1 , qui sont produits par Nomuraea rilevi.
3. Procédé d'obtention d'un exopoly saccharide selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à cultiver une souche productrice de l'exopoly saccharide, à séparer par filtration le milieu de culture et à séparer par précipitation ou ultra filtra tion les exopolysaccharides du milieu de culture.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on effectue une culture de Nomuraea rilevi dans un milieu de culture comprenant de 3 à 6%. en poids de glucose et 1 à 2 %. en portion d'extrait de levure.
5. Procédé selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce qu'on sépare les exopolysaccharides du milieu de culture par précipitation par l'éthanol.
6. Composition thérapeutique comprenant à titre de principe actif un exopolysaccharide selon la revendication 1 ou la revendication 2.
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