15.2. Перспективы получения и использования нук‐
леозидов
Фармацевтическая промышленность Республики Беларусь сильно
зависит от закупок субстанций за рубежом. Из местных источников
сырья для получения лекарственных средств используется только сы-
рье растительного и животного происхождения, а также целевые ме-
таболиты, получаемые путем микробного синтеза (антибиотики, фер-
менты, витамины и аминокислоты).
Важным сырьем для производства ряда лекарственных препаратов
является РНК, полученная из дрожжевой массы. РНК − исходный мате-
риал для выделения индивидуальных рибонуклеозидов (аденозина, гуа-
нозина, цитидина, уридина), которые в свою очередь являются исходным
сырьем для синтеза более чем 20 ценных лекарственных препаратов,
а также пищевых добавок. В первую очередь, это препараты сердечно-
сосудистого действия – АТФ, фосфаден (АМФ), рибоксин, уридин.
Аденозин является исходным материалом для получения проти-
вовирусных препаратов (аденинарабинозид – против вируса герпеса),
препаратов с антигипертензивной активностью (производные адено-
зин-5-карбоновой кислоты), противовоспалительных и обезболиваю-
щих препаратов.
На основе цитидина получают цитозинарабинозид и циклоцити-
дин (для лечения лейкозов), 5-фторциклоцитидин (противоопухолевое
средство), циклоцитидинмонофосфат (противовирусный препарат).
Производные гуанозина применяются в качестве иммуностимуля-
торов. На его основе производятся тиогуанин (противолейкозный
препарат), ацикловир (противовирусный).
Уридин используется как безвредный стимулятор физических сил
организма при напряженной работе, после длительной болезни, для ле-
чения депрессивных состояний, сосудистых заболеваний мозга. Произ-
водные 5-фторуридина являются противоопухолевыми средствами.
Интенсивно ведутся научные исследования по созданию новых
лекарственных форм на основе нуклеозидов (в том числе для борьбы
с вирусным заболеванием СПИД).
Известны следующие основные способы получения нуклеозидов:
1) экстракция нуклеиновых компонентов из мышц млекопитаю-
щих и птиц;
2) химический синтез;
3) микробиологический синтез;
4) гидролиз нуклеиновых кислот.
155
Экстракционный метод требует большого количества ценных
пищевых продуктов: из 1 кг мышц минтая получают всего 25 мг АТФ,
40 мг АДФ и 35 мг АМФ.
Химический синтез сложен, но некоторые синтетические нуклео-
зиды коммерчески доступны. Например, химическим аминированием
инозина (рибоксина) получают аденозин. Разработан метод фермента-
тивного синтеза нуклеозидов с помощью фермента нуклеозидфосфо-
рилаза, образующего N-гликозидную связь между азотистым основа-
нием и пентозным остатком.
Перспективен микробиологический способ синтеза нуклеозидов.
Например, Bacillus subtilis синтезирует 12–13 г/л инозина (рибоксина);
получен мутантный штамм Bacillus subtilis 556, образующий до 55 г/л
инозина. Бактерии Bacillus pumilus способны накапливать в среде
29,6 г/л инозина и/или 4,2 г/л гуанозина. В Японии получен мутант-
ный штамм Bacillus subtilis, накапливающий 10,4 г/л цитидина в куль-
туральной жидкости.
Самым технологичным и доступным методом промышленного по-
лучения всех четырех нуклеозидов риборяда является гидролиз РНК.
Технические препараты РНК производят из дрожжевой массы.
Основная задача при этом – достичь высокого выхода РНК (85–90%
от РНК, содержащейся в клетках дрожжей) при высоком содержании
основного вещества в техническом препарате (не менее 75%).
Существуют различные методы выделения РНК из дрожжевой мас-
сы, но наиболее экономичным считают процесс экстракции РНК 10–
12%-ным раствором NaCl в щелочной среде при температуре 85–90°С.
Процессуальная схема получения технической РНК представлена
на рис. 15.1.
Гидролиз РНК осуществляют различными методами:
– ферментативный гидролиз с использованием иммобилизован-
ных нуклеаз или интактного мицелия штамма Spicaria violacea;
– кислотный гидролиз;
– щелочной гидролиз.
Из ферментативных методов наиболее отработано применение
мицелия гриба Spicaria violacea. Полнота гидролиза РНК в этом мето-
де достигает 80%. Однако получение мицелия Spicaria violacea
направленным культивированием гриба с содержанием требуемого
набора РНК-гидролизующих ферментов в достаточном количестве яв-
ляется дорогостоящим и труднорегулируемым процессом. Фермент-
ный состав мицелия сильно зависит даже от незначительных измене-
ний условий культивирования.
156
Рис. 15.1. Схема получения технической РНК из дрожжевой массы
Экстракция РНК
t
= 85–90°С,
рН 8,5–9,0
Осветление
экстракта
сепарацией
Коагуляция
растворенных
белков
t
= 50–55°С,
рН 6,5–7,0
Дрожжевая
суспензия
NaCl Раствор
NaOH (30%)
Биомасса
дрожжей
Раствор
коагулянта
Термообработка
экстракта
t
= 80→40°С,
рН 3,8–4,1
Осветление
экстракта
сепарацией
t
= 40°С
Белковый
осадок
Высаждение
кальциевой
соли РНК
t
→ 70°С,
рН 6,9–7,1
Отделение
кальциевой
соли РНК
сепарацией
Паста РНК
CaCl
2
Раствор
NaOH (30%)
Фасовка РНК
Сушка пасты РНК
t
= 40–45°С
Отделение РНК
фильтрованием
Промывка РНК
ацетоном
Отделение РНК
фильтрованием
Ацетон на
регенерацию
Этанол на
регенерацию
Промывка РНК
этанолом
Отделение
пасты РНК
сепарацией
Промывка РНК
водой
t
= 0–5°С
Отделение
пасты РНК
сепарацией
Паста РНК
Получение РНК
из кальциевой
соли
рН 1,8–2,0
Вода
C
2
H
5
OH
Вода
t
= 0–5°С
HCl
Маточный
раствор
157
Кислотный гидролиз РНК в мягких условиях (рН 4) приводит
к получению сложной смеси из-за сопутствующего разрыва гликозид-
ной связи в пуриновых нуклеотидах. Гидролиз формиатом аммония
осуществляют в жестких условиях (230°С). В щелочной среде образу-
ется смесь нуклеотидов, нуклеозидов и олигонуклеотидов.
В качестве гидролизующих агентов целесообразно использовать
соединения, образующие с ионами РО
4
3
нерастворимый осадок. Этим
требованиям отвечают соединения кальция и магния. Разработан про-
цесс гидролиза РНК в присутствии гидроксида свинца (НПО «Био-
лар», Латвия), но практическое применение метода ограничено серь-
езными недостатками процесса: экологическими проблемами с отхо-
дами, содержащими свинец, и присутствием в препаратах остатков
соединений свинца.
Наиболее приемлема разработанная в Республике Беларусь техно-
логия гидролиза РНК оксидом кальция. Процесс гидролиза осуществ-
ляют при температуре 130–135°С, давлении 0,2–0,3 МПа в течение 3 ч.
В этих условиях РНК гидролизуется на 80–90%. При гидролизе обра-
зуется фосфат кальция, который выпадает в осадок и легко отделяется
фильтрованием.
Из числа нуклеозидов гидролизата наименее растворим в воде гуа-
нозин. Он выпадает в осадок даже из теплых окрашенных гидролиза-
тов без дополнительной обработки. При охлаждении гидролизата гуа-
нозин кристаллизуется. Содержание основного вещества в кристаллах
составляет 80–85%. Для получения продукта высокой чистоты техни-
ческий гуанозин подвергают перекристаллизации с очисткой активи-
рованным углем. Обработку углем осуществляют при температуре
80–90°С. После отделения угля раствор охлаждают до комнатной
температуры и кристаллизуют в течение 48 ч. Кристаллы отделяют
фильтрованием через капроновую ткань, промывают дистиллирован-
ной водой и этанолом и сушат при 40–50°С (рис. 15.2).
Гидролизат после выделения гуанозина концентрируют упари-
ванием при 70°С под разрежением и разделяют нуклеозиды ионооб-
менной хроматографией на сильноосновном анионите АВ-17-2М
в ОН
–
-форме. Для элюирования нуклеозидов используют дистилли-
рованную воду, растворы слабых кислот. Цитидин выделяют, ис-
пользуя в качестве элюента дистиллированную воду. Цитидиновую
фракцию упаривают под разрежением (70°С), очищают активиро-
ванным углем (50% угля от массы цитидина) при температуре 95–
100°С. После отделения угля раствор упаривают (70°С), в концентрат
158
добавляют этанол и кристаллизуют при 4–6°С в течение 48 ч. Кри-
сталлы сушат при 40–50°С.
Рис. 15.2. Процессуальная технологическая схема
получения препаратов индивидуальных рибонуклеозидов
Гидролиз
пасты
технической
РНК
Достарыңызбен бөлісу: |