本发明涉及一种新的大分子肽类抗肿瘤抗生素的制造方法。 C-1027抗生素是在筛选抗肿瘤抗生素的过程中,从近2000株放线菌的发酵液中,用精原细胞检测出的,不仅具有较强的抗瘤活性,而且还有抗革兰氏阳性细菌及抗革兰氏阴性细菌的作用,但无抗真菌作用。本发明涉及的C-1027抗生素,经检测和查阅现有的技术资料,均未发现有过报导,故可确定为一新的化合物。
本发明的目的是为提供一个具有较好抗肿瘤作用的新抗生素,以解决目前临床使用的抗肿瘤抗生素品种不足或疗效欠佳的问题。
本发明的要点是由具有产生C-1027能力的菌株(下称C-1027产生菌)在适当条件下进行培养,从培养液中分离、提取得到该物质。
用于制造C-1027的产生菌是链霉菌属菌株C-1027,可用Streptomyces globisporus var.qianjiangensis n.var.C-1027来表示。此菌株是从中国湖北省潜江县土壤分离得到的,(原日本专利说明书中误写为“中国云南土壤”),并以CGMCC NO 0135号保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。该菌株地微rz物学性质如下:
形态特征:
C-1027菌株的孢子丝直至波曲(图1),成熟的孢子链每链10至30个或更多的孢子,孢子柱形,表面光滑(图2)。
培养特征:
C-1027菌株在各种合成的或有机的培养基上形成白色至淡黄的气生菌丝,往往带有微褐或淡肉桂色色彩。
基内菌丝一般无色或乳脂淡黄,浅黄灰或浅灰黄,没有特定的颜色。
在所试验的培养基上不产生可溶性色素。C-1027的培养特征详见表1。
C-1027的生理特征见表2。
C-1027的碳原利用谱见表3。
C-1027菌株的全细胞水解产物含有LL-二氨基庚二酸和葡萄糖、核糖。
表1 C-1027菌株的培养特征
培养基 生长 气生菌丝体 基内菌丝体 可溶性色素
ISP NO2 丰茂 象牙黄至黄灰或淡橄榄软皮黄 浅软皮黄 无或浅黄
ISP NO3 适度 浅黄白至淡橄榄软皮黄 无色或乳脂 无
ISP NO3 适度 浅黄白至淡橄榄软皮黄 无色或乳脂 无
ISP NO5 丰茂 浅黄灰或淡橄榄软皮黄 无色或乳脂 无
ISP NO6 薄 白至浅黄色 浅黄 无
ISP NO7 丰茂 浅黄灰或淡橄榄软皮黄 无色或浅灰黄 无
察氏琼脂(蔗糖) 薄 浅黄白至淡橄榄软皮黄 无色 无
察氏琼脂(葡萄糖)丰茂 浅黄白至淡橄榄软皮黄 无色或乳脂 无
高氏1号琼脂 丰茂 浅黄灰或淡橄榄软皮黄 无色或浅黄灰 无
葡萄糖天门冬素琼脂 适度 浅黄灰或淡橄榄软皮黄 无色 无
Bennetts 琼脂 适度 白至浅黄灰 浅黄 浅黄或无
马铃薯琼脂 丰茂 淡橄榄软皮黄 无色至橄榄软皮黄 无
表2 C-1027菌株的生理特性
观察项目 特征
黑色素产生
ISP NO1 培养基 阴性
ISP NO6 培养基 阴性
ISP NO7 培养基 阴性
H2S的产生 阳性
明胶液化 阳性
牛乳:凝固 阳性
胨化 阳性
硝酸还原 阳性
生长的温度(ISP NO2培养基)
28-32℃ 丰茂,生长迅速,
37℃ 适度,慢
45℃ 不生长
表3 C-1027菌株的碳源利用谱
碳源 生长
L-阿拉伯糖 ++++
D-木糖 +++
D-葡萄糖 +++
D-果糖 ++++
蔗糖 -
肌醇 -
L-鼠李糖 ++++
D-甘露醇 ++++
D-半乳糖 ++++
乳糖 -
纤维素 -
卫茅醇 -
水杨苷 +
棉籽糖 -
基于形态、培养、生理生化、胞壁分析等特征的研究结果表明,C-1027菌株应属于链霉菌属的球孢类群。与球孢链霉菌Streptomyces globispous和西唐氏链霉菌Streptomyces setonii都很相似。经过在同样培养条件下比较结果表明,C-1027菌株与球孢链霉菌更接近但仍存在三点差异,故将C-1027菌株定名为球孢链霉菌潜江变种Stretomyces globisporus var qianjiangensis n.var.(日本专利说明书定为Streptomyces setonii C-1027西唐化链霉菌C-1027)
本发明的C-1027物质可用上述C-1027菌株,在适宜的条件下进行培养、制造,通常宜在需氧环境下进行振荡、通气、搅拌培养。
C-1027产生菌所使用的培养基,以含有该菌可利用的营养物质的培养基为好,各种合成、半合成或天然培养基均可使用。培养基组成的碳源有葡萄糖、果糖、甘油、湖精、淀粉、糖密、玉米浆、有机酸等,可以单度使用或组合使用。氮源有蛋白胨、肉膏、酵母膏、大豆粉、干酪素、氨基酸、尿素等有机氮源以及硝酸钠、硫酸铵等无机氮源,可以单独使用或组合使用。还可在培养基中视其需要适当添加钠盐、钾盐、镁盐、磷酸盐及其它重金属盐类。
培养过程中产生泡沫,可添加大豆油、亚麻仁油及十八醇、十四醇、十七烷醇等高级醇类或各种硅化物等消沫剂。
培养基的PH以中性为好,培养温度在20-37℃范围,最佳温度27-30℃。培养时间一般在2-5天之间。按上述培养条件进行培养,可不断积蓄出C-1027物质。上述各种培养条件,可视所用微生物的种类、特性及各种外部条件适当改变,也可从上述范围内,调整选择最适条件。
由上述培养产生的C-1027物质,其分离提取可采用一般提取发酵产物的方法进行,如盐析、疏水性层析、离子交换层析、吸附层析、凝胶过滤层析等,可单独或任意组合的方式进行。
分离提取方法是:将存在于培养液中的C-1027物质,首先过滤、离心,使滤液与菌丝体分开。取滤液加硫酸铵盐析,然后将含有C-1027的沉淀物离心分离或加助滤粉过滤。为了利于沉淀,可以加硫酸铁、三氯化铁、硫酸铝等沉淀剂。如因添加沉淀剂使溶液PH发生较大变化,可先加入碳酸钠、碳酸钾、磷酸二氢钠等中和剂,使PH保持在5-8之间,上述盐析过程可反复进行。
以上所述的沉淀物,溶于水或适当的缓冲液如Tris-盐酸缓冲液、磷酸缓冲液等,再用cellophane膜,限外滤过膜等脱盐后,进一步精制。精制可用Dowex.1 Amberlite IRA-400等强碱性离子交换树脂,Amberlite IR-45、DEAE-cellulose等弱碱性离子交换树脂、助滤粉、Hydroxy磷灰石等吸附剂,将C-1027水溶液通过进行吸附,然后再洗脱,可除去杂质。洗脱液经过离子交换树脂Sephadex和Cellulose吸附,用Nacl水溶液、Tris-盐酸缓冲液、磷酸缓冲液等洗脱。该洗脱液经限外过滤浓缩后,再经Sephadex G-50,G-75等凝胶过滤精制,最好得到纯品,所含低分子盐类,可经过Sephadex G-25层析,限外过滤、透析等手段除去。用上述各种层析法反复进行,将更有利于除去杂质。
采用上述各种精制法及其组合所得到的C-1027精制液冷冻干燥后,可得到C-1027白色粉末。
本发明所得的C-1027为单一物质,通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳显示单一带、Sephadex G-50柱层析显示对称单一峰、TSK-gel G-2000SW高效液相色谱为单一峰、LKB等电点电泳呈单一带,均可得到证实。
C-1027物质的理化性质如下:
性状:白色粉末
溶解性:易溶于水,不溶于甲醇、丙酮、醋酸乙酯等有机溶媒。
紫外吸收光谱:在水、0.01N Hcl、0.01N NaOH中测定的结果分别如图3中的曲线1、2、3所示,从图中可观察到,在中性、酸性水溶液中270-275、350-360nm,在碱性溶液中270-275、340-345nm处有最大吸收值。
红外吸收光谱:以KBr片测定结果,如图4所示,主要吸收在3300、1640、1530cm-1处。
熔点:无明确熔点R分解点,在发泡中漫漫变褐、变黑,260℃完全炭化。
呈色反应:茚三酮、双缩脲、Folin-Lowry反应阳性,蒽酮、苯胺一邻苯二甲酸反应阴性。
等电点:PH 3.5-3.7
酸碱性:酸性
元素分析:C45.22%、H6.65%、N14.03%
分子量:利用TSK gelG-2000SW高效凝胶过滤色谱法及SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法计算出分子量约为15,000。
氨基酸组成:6NHCl,110℃水解20小时,测定所含氨基酸结果见表4。检出其所含氨基酸有:天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、酪氨酸、亮氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、而半胱氨酸是以S-磺酸半胱氨酸形成,色氨酸是在NaOH水解后被检出的。
N-末端氨基酸:根据DNP法检出N-末端氨基酸为丙氨酸。
表4 C-1027氨基酸组
氨基酸 重量% 氨基酸 重量% 氨基酸 重量%
天冬氨酸 6.16 苏氨酸 6.27 丝氨酸 8.97
谷氨酸 4.74 脯氨酸 4.96 甘氨酸 6.41
丙氨酸 9.36 胱氨酸 1.90 缬氨酸 6.85
蛋氨酸 0 异亮氨酸 0.76 亮氨酸 3.76
色氨酸 0 酪氨酸 2.76 苯丙氨酸 4.78
组氨酸 1.19 赖氨酸 1.10 精氨酸 1.14
本发明的生物活性表明:C-1027物质对革兰氏阳性细菌生长有较强的抑制作用,其抗菌谱如表5所示。C-1027物质还具有明显的抗瘤活性,体外试验作用很强。用克隆生成测定法检查,对人肝癌BEL-7402细胞的半数杀伤浓度(IC50)为0.000013μm,其活性比阿霉素和丝裂霉素C强。(阿霉素和丝裂霉素C的IC50分别为0.00084μM和0.0059μM)。C-1027物质对小鼠L1210和P388白血病有明显抑制作用。DBA小鼠腹腔内接种白血病细胞,24小时后腹腔内注射C-1027一次,60天观察结果。该物质对小鼠腹水癌包括艾氏腹水癌、H22腹水肝癌均有明显的抑制作用。昆明种小鼠腹腔内接种癌细胞,24小时后腹腔内注射C-1027物质,60天观察结果。以上疗效均见表6。
C-1027物质对小鼠移植性实体瘤包括S180内瘤、U14宫颈癌和Harding-passey黑色素瘤均有明显的抑制作用。皮下接种肿瘤,24小时后静脉内一次注射C-1027物质,对Harding-passy黑色素瘤的抑制率见表7。
表5 C-1027物质的抗菌活性
试验菌 最低抑菌浓度 微克/毫升
金黄色葡萄球菌209P 0.78
枯草杆菌 6633 0.78
八联球菌 0.78
变形杆菌 0×19 >100
大肠杆菌 B 3.13
大肠杆菌 0111 50
肺炎克氏杆菌 25
痢疾杆菌302 >100
绿脓肝菌 11 >100
分枝杆菌 607 (3.13)
草分枝杆菌 1.56
白色念珠菌 >100
青霉素 5404 >100
精原细胞 0.0039
注:()表示抑制圈边缘不清晰。
表6 C-1027物质抗瘤活性
肿瘤名称 剂量(mg/kg) 给药次数 生存期(天) 生命延长率(%)
白血病 0.025 1 >60 >275
L12100.012 1 >60 >275
0.006 1 >60 >275
对照 16
白血病 0.025 1 >60 >275
P388, 0.012 1 >60 >275
0.006 1 22 37.5
对照 16
腹水肝癌 0.025 1 38.5 156
H220.012 1 48 220
0.006 1 22 47
对照 15
表7 C-1027物质抗瘤活性肿瘤名称剂量动物死亡数瘤重(克)抑制率(%)P值Harding-Passey黑色素瘤0.20.10.05对照10000.200.560.752.98938175<0.01<0.01<0.01
此外,C-1027物质对KB细胞体外杀伤效果ED50(50%有效剂量)很好,半数有效剂量只有0.001-0.0001μg/ml。
C-1027物质制造方法实施例如下:
甘油2%,糊精2%,Soytone1%、酵母膏0.3%(NH4)2SO40.2%,CaCO30.2%、培养基PH6.6,500ml三角瓶中加100ml培养基灭菌,接种入C-1027菌,27℃,旋转震荡培养48小时(180转/分,振幅10cm)。然后再用甘油2%,糊精2.0%、鱼粉1%、(NH4)2SO40.2%、CaCO20.2%、PH6.8培养基500ml三角瓶中装100ml,灭菌。上述种子以5%量种入,27℃培养96小时。
培养完后,取PH8.0的培养液10l离心、过滤,得到7l滤液,用HCl调PH4,加3.5Kg(NH4)2SO4,5℃搅拌3小时,析出的C-1027沉淀离心分离(5℃、3000转、30分钟)得到。此沉淀溶于400ml去离子水、透析、冷冻干燥得粗粉5.3g。
上述粗粉2g溶于400ml去离子水,离心(5℃、3000转、30分钟),除去不溶物。活化物经DEAE-Cellulose柱吸附,400ml去离子水洗后,0.1MNacl洗脱,活性部份112ml,透析,膜内液体冷冻干燥。
这样得到的粗制品245mg,溶于水,经Sephadex G-50柱去离子水层析,活性部份80ml,冷冻干燥得120mg白色粉末,此物再溶于水,经Sephadex G-75柱层析,收集活性部份冷冻干燥,得到62mg C-1027白色粉末精制品,其理化性质及生物学特性如前所述。
附图说明:
图1:C-1027菌株的孢子丝(300×)
图2:C-1027菌株的孢子(15000×)
图3:C-1027的紫外光谱
图4:C-1027的红外光谱