生物工程制药之生物转化.ppt

生物转化5.3.3微生物转化喜树碱衍生物10-hydroxycamptothecineR=OH第32页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4生物转化技术在甾体药物研究开发中的应用微生物对类固醇和固醇底物的氧化还原反应，使我们对生物转化的区域选择性和立体选择性留下了特别深刻的印象，并证明酶具有促进碳氢化合物未活化中心区域反应的能力。第33页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.1类固醇母核碳架结构第34页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.4生物转化技术在甾体药物研究开发中的应用5.4.1类固醇母核碳架结构由A、B、C、D四个环组成，并不在一个平面上，其生物活性决定于附着在系统上的基团定位。C6基团凸出类固醇平面之上的构型命名为β构型，它们和环系统的联系用实线表示；那些投影在平面之下的构型称为α构型，它们和环的连接用点线表示。第35页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展甾醇类或类固醇化合物（steroids）是广泛分布于自然界的物质，作为激素可以调节动植物的生命代谢，同时也有助于脂类的消化和吸收以及抗炎、抗毒素等作用。它们以环戊烷多氢菲（cyclopentanoperhydrophenanthrene）为基本结构，其中一大类称为甾醇类（sterols，或固醇类）化合物，如豆甾醇（stigmasterol，见图1）和麦甾醇（sitosterol），上述这些甾醇是目前微生物转化的重要前体物质。第36页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展图1.豆甾醇（Stigmasterol）第37页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展关于微生物转化甾体类物质的研究最早可以追溯到20世纪30年代，Mamoli和Vercellone在研究酵母菌发酵时发现，该菌可以将17-ketosteroids还原为17β-hydroxystreroids，这种方法在生产雄性荷尔蒙、睾丸激素和雌性激素（如雌二醇）等方面具有重要的过渡意义，但之后迅速被高效、廉价的非酶合成方法取代。第38页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展虽然开始时微生物转化的甾体类物质没有能够成功的工业化，但Mamoli等对甾体类物质的生物转化基础和发现性研究具有划时代的意义，之后的1940-1949年，成立的Mamoli学院继续在该领域的研究。第39页,共61页，星期六，2024年，5月5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展1952年在美国厄普强药厂（Upjohn）成功地利用无根根霉实现了由黄体酮到11α-羟基黄体酮的工业化过程，从此，微生物转化甾体类药物得到了人们广泛的重视。生物转化第40页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展一个有重要意义的药物——可的松，也是在20世纪30年代，马约基金会的EdwardC.Kendall和巴塞尔大学的TadeusReichstein分离到了由肾上腺分泌的可的松（共同获得1950年的诺贝尔奖）。1949年，马约基金会的研究者们发现服用可的松可以减缓急性风湿性关节炎的症状，对可的松的大规模需求，极大地刺激了化学合成激素技术的发展。第41页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展最初化学合成可的松是一个需要31步反应的复杂过程，而且收率很低，615kg的脱氧胆酸只能得到1kg的可的松醋酸酯，其市场价格在当时是200美元/g。该合成工艺的主要难点在于将脱氧胆酸C12β羟基转化至C11上，需要9步化学合成反应。第42页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展Murray和Peterson等成功地采用微生物转化的方法一步完成了上述转化过程，几乎在同时施贵宝（Squibb）研究所的科学家也发现一种黑曲霉也能完成同样的转化，采用微生物羟化C11技术后，工业合成可的松的反应步骤由31步缩短到11步，使可的松的市场价格降至6美元/g。第43页,共61页，星期六，2024年，5月生物转化5.3.4.2甾醇类或类固醇化合物的生物转化发展合成可的松的最初底物是由牛胆汁中纯化得到