Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa quy trình sản xuất hợp chất chủ chốt chống ung thư illudin M: quy trình hậu xử lý
Tóm tắt
Các hợp chất chuyển hóa thứ cấp đã đóng vai trò quan trọng như những điểm khởi đầu cho các chương trình phát triển thuốc do những đặc điểm độc đáo của chúng so với các phân tử tổng hợp. Tuy nhiên, những hạn chế liên quan đến việc phát hiện và cung cấp các phân tử này thông qua biotechnological khiến các công ty dược phẩm lớn rút lui khỏi lĩnh vực này. Các lý do bao gồm những vấn đề liên quan đến nuôi cấy chủng, sàng lọc, phát hiện lại, tinh chế và đặc trưng hóa các phân tử mới từ các nguồn tự nhiên. Tuy nhiên, các báo cáo gần đây đã mô tả những phát triển công nghệ giải quyết những vấn đề này. Trong khi nhiều báo cáo này tập trung vào việc xác định và đặc trưng hóa các phân tử để cho phép tổng hợp hóa học sau đó, một chiến lược cung cấp dựa trên công nghệ sinh học rất hiếm khi được đề cập. Điều này có thể do các quy trình sản xuất thường nằm trong nghiên cứu sở hữu trí tuệ và / hoặc rất ít quy trình có thể đáp ứng các yêu cầu của một chiến dịch phát triển dược phẩm. Chúng tôi đã đặt mục tiêu thu hẹp khoảng trống này cho illudin M — một sesquiterpene nấm được sử dụng để phát triển các tác nhân chống ung thư — với ý định cho thấy rằng công nghệ sinh học có thể là một lựa chọn quan trọng thay thế cho các quy trình tổng hợp xử lý các phân tử nhỏ. Chúng tôi đã sử dụng các mô hình quy mô µL để phát triển một chiến lược hấp thụ và chiết xuất để thu hồi illudin M từ dịch nuôi cấy của Omphalotus nidiformis và những phát hiện này đã thành công được chuyển giao vào quy mô phòng thí nghiệm. Bằng cách hấp thụ và elute sản phẩm sử dụng một giường nhựa cố định, chúng tôi đã giảm thể tích làm việc khoảng ~ 90% và loại bỏ pha nước khỏi quy trình. Sau một bước rửa, một phân đoạn illudin M có nồng độ cao đã được thu được bằng cách elution isocratic với 80% methanol. Phân đoạn này được làm khô và chiết xuất bằng cách sử dụng một hỗn hợp nước/heptan, làm giàu illudin M trong pha heptan. Từ heptan, illudin M có thể ngay lập tức được kết tinh bằng cách cô đặc dung dịch, đạt được độ tinh khiết cuối cùng > 95%. Chúng tôi đã phát triển một quy trình hạ nguồn mạnh mẽ, có thể mở rộng và chi phí thấp để thu được illudin M tinh khiết cao. Bằng cách sử dụng chiết xuất pha rắn, chúng tôi đã giảm thiểu việc sản xuất chất thải dung môi. Heptan từ bước tinh chế cuối cùng có thể được tái chế. Lượng dung môi giảm cần thiết, và thời gian tinh chế ngắn khiến phương pháp này trở thành một lựa chọn rất kinh tế và thân thiện với môi trường so với các quy trình đã công bố.
Từ khóa
#illudin M #chuyển hóa thứ cấp #công nghệ sinh học #quy trình sản xuất #chiết xuất pha rắn #tinh chế #hợp chất chống ung thưTài liệu tham khảo
Wild C, Weiderpass E, Stewart B. World Cancer Report: Cancer Research for Cancer Prevention. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2020. http://publications.iarc.fr/586
Newman DJ, Cragg GM. Natural Products as sources of new drugs over the nearly four decades from 01/1981 to 09/2019. J Nat Prod. 2020;83:770–803.
Cragg GM, Newman DJ. Natural products as sources of anticancer agents : current approaches and perspectives. In: Cechinel Filho V, editor. Natural products as Source of Molecules with Therapeutic Potential. Springer; 2018. p. 309–331.
Atanasov AG, Zotchev SB, Dirsch VM, Orhan IE, Banach M, Rollinger JM, et al. Natural products in drug discovery: advances and opportunities. Nat Rev Drug Discov. 2021;20:200–16.
Anchel M, Hervey A, Robbins WJ. Antibiotic substances from Basidiomycetes VII Clitocybe illudens. Proc Natl Acad Sci. 1950;36(5):300–5.
Mcmorris TC, Cong Q, Kelner MJ. Structure—activity relationship studies of illudins: analogues possessing a spiro-cyclobutane ring. J Org Chem. 2003;68:9648–53.
Kelner MJ, McMorris TC, Wang W, Moon S, Taetle R. On the mechanism of toxicity of illudins: the role of glutathione. Chem Res Toxicol. 1990;3:574–9.
McMorris TC, Kelner MJ, Chadha RK, Siegel JS, Moon sik S, Moya MM. Structure and reactivity of illudins. Tetrahedron. 1989;45(17):5433–40.
Le P, Nodwell MB, Eirich J, Sieber SA. A chemical proteomic analysis of illudin-interacting proteins. Chem Eur J. 2019;25(54):12644–51.
Allarity therapeutics. Pipeline: clinical trials. 2020. https://allarity.com/pipeline/clinical-trials/. Accessed 9 Aug 2021.
Schobert R, Biersack B, Knauer S, Ocker M. Conjugates of the fungal cytotoxin illudin M with improved tumour specificity. Bioorganic Med Chem. 2008;16:8592–7.
Knauer S, Biersack B, Zoldakova M, Effenberger K, Milius W, Schobert R. Melanoma-specific ferrocene esters of the fungal cytotoxin illudin M. Anticancer Drug. 2009;20:676–81.
Schobert R, Seibt S, Mahal K, Ahmad A, Biersack B, Effenberger-Neidnicht K, et al. Cancer selective metallocenedicarboxylates of the fungal cytotoxin illudin M. J Med Chem. 2011;54:6177–82.
Chaverra-Muñoz L, Briem T, Hüttel S. Optimization of the production process for the anticancer lead compound illudin M: improving titers in shake flasks. Microb Cell Fact. 2022;21(98):1–19.
Chaverra-Muñoz L, Hüttel S. Optimization of the production process for the anticancer lead compound illudin M: process development in stirred tank bioreactors. Microb Cell Fact. 2022;21(145):1–18.
Burgess ML, Zhang YL, Barrow KD. Characterization of new illudanes, illudins F, G, and H from the Basidiomycete Omphalotus nidiformis. J Nat Prod. 1999;62:1542–4.
Arnone A, Merlini L, Nasini G, PavaDe V, Zunino F. Secondary mould metabolites Part 59 Sesquiterpene illudanes: semi-synthesis of new illudins, structures and biological activity. J Chem Soc. 2001;1:610–6.
Hatti-Kaul R. Downstream processing in indudtrial biotechnology. In: Soetaert W, Vandamme EJ, editors. Industrial biotechnology. Wiley VCH; 2010. p. 279–319.
Ghosh AC, Mathur RK, Dutta NN. Extraction and purification of cephalosporin antibiotics. In: Scheper T, editor. Advances in biochemical engineering/biotechnology. Berlin: Springer; 1997. p. 112–42.
Stanbury PF, Whitaker A, Hall SJ. Principles of Fermentation Technology. In: The recovery and purification of fermentation products: Third Edition. Elsevier; 2017. p. 619–86.
Voser W. Isolation of hydrophilic fermentation products by adsorption chromatography. J Chem Tech Biotechnol. 1982;32:109–18.
Casey JT, Walsh PK, O’Shea DG. Characterisation of adsorbent resins for the recovery of geldanamycin from fermentation broth. Sep Purif Technol. 2007;53:281–8.
Ramos AM, Otero M, Rodrigues AE. Recovery of vitamin B12 and cephalosporin-C from aqueous solutions by adsorption on non-ionic polymeric adsorbents. Sep Purif Technol. 2004;38(1):85–98.
Rohm and has company. Amberlite XAD 16N industrial grade polymeric adsorbent. 2008. http://www.prep-hplc.com/Uploads/ueditor/file/20190724/5d37f29593220.pdf
Patel H. Fixed-bed column adsorption study: a comprehensive review. Appl Water Sci. 2019;9(45):1–17.