Нейропротекторный агент из свиного мозга на основе натрий моносиалового ганглиозида
NEUROPROTECTIVE AGENT FROM PIG BRAIN BASED ON SODIUM MONOSIAL GANGLIOSIDE

Изобретение относится к области химико-фармацевтической промышленности и касается ганглиозидных нейропротекторных средств из животного сырья.
Ганглиозиды, представляющие собой гликосфинголипиды, содержащие сиаловую кислоту, присутствуют в клеточной мембране млекопитающих, особенно в мембранах нервных клеток. Ганглиозиды играют существенную роль в развитии нервной клетки, росте, дифференцировании, репарации нерва.
В частности значительную роль в лечении заболеваний центральной нервной системы играет натрий моносиаловый ганглиозид (моносиалотетрагексозилганглиозид натрия, GM1, monosialotetrahexosylganglioside). GM1 при введении в организм может включаться в структуру нейрональных мембран и вызывать динамические перестройки в эндогенных ганглиозидах. Известно, что GM1 способствуют лечению различных нарушений функционирования ЦНС и является нейропротекторным средством (Neuroprotective effects of monosialotetrahexosylganglioside, Ai-ping Xi. et al., Neural Regen Res. 2015 Aug; 10 (8): 1343-1344). Моносиалотетрагексозила ганглиозид оказывает защитное воздействие на вторичный дегенеративный нерв после травм. А также положительно воздействует на параметры церебральной гемодинамики и травмы, ведущие к отеку мозга. Ганглиозид снимает отек нервных клеток с помощью повышения активности ферментов клеточной мембраны. Эксперименты на животных показали, что Ганглиозид помогает при расстройствах поведения, вызванных болезнью Паркинсона.
Как правило, источником для получения субстанций на основе ганглиозидов является животное сырье, такое как мозговая ткань быков или свиней.
Например, известен патент RU 2483736 С2, опубл. 2013.06.10, который описывает моносиалоганглиозид в форме его натриевой соли, который получен способом, включающим а) отделение GM1 от Фукозил GM1 в липидной смеси, содержащей моносиалоганглиозид GM1 в качестве основного ганглиозидного компонента, с помощью колоночной ионообменной хроматографии с использованием элюента, содержащего ионы калия или цезия, (б) извлечение растворенного вещества из элюированного раствора, (в) диафильтрацию водного раствора извлеченного растворенного вещества стадии (б), (г) добавление натриевой соли и диафильтрацию полученного водного раствора, (д) извлечение GM1 в форме его натриевой соли.
Международная заявка WO 2014144953 раскрывает ганглиозиды и смеси ганглиозидов, например GM1, и их содержащие фармацевтические продукты, полученные из линий клеток костного мозга и клеток нейробластомы.
Патент US 4849413 А, опубл. 1989-07-18, раскрывает производные ганглиозида, такие как эфиры и амиды на основе GM1, полученного из бычьей мозговой ткани.
CN 104151372 А – 2014.11.19 описывает субстанцию моносиалотетрагексилганглиозида натрия, полученную из замороженного свиного мозга, который размораживают, моют, гомогенизируют, добавляют жидкий раствор в концентрированную соляную кислоту, перемешивают и затем центрифугируют для получения отделенного мозгового протеина; b) осажденный протеин добавляют в метанол, гомогенизируют, перемешивают и центрифугируют для получения спиртового экстракта; с) концентрируют; d) гидролизуют концентрат, полученный ранее, затем отделяют центрифугированием и собирают жидкость супернатанта для получения продукта гидролиза; е) проводят ультрафильтрацию продукта гидролиза многократно, отделяя вещества с молекулярными массами выше 1600 дальтон для получения предварительного чистого продукта GM1, далее проводят ультрафильтрацию предварительно очищенного продукта GM1 и удаляют вещества с молекулярными массами ниже 1500 дальтон для получения чистого раствора GM1; f) высушивают.
Известен GM1 из мозга свиньи, полученный экстракцией смесью вода-метанол - хлороформ и двухступенчатого хроматографического отделения с помощью DEAE-сефарозной ионно-обменной средой и Sephacryl S-100 средой. Очищенная субстанция гомогенна, имеет чистоту около 98,0%. Молекулярная масса, измеренная методом высокоэффективной вытеснительной хроматографии, составляет 30.0 kDа и 1546.9 Da при масс-спектроскопическом измерении ионизацией распылением в электрическом поле (Liujiao Bian, Isolation and purification of monosialotetrahexosylgangliosides from pig brain by extraction and liquid chromatography, Biomedical Chromatography, Volume 29, Issue 10, pages 1604-1611, October 2015). Данное решение может быть указано в качестве ближайшего аналога.
Задачей настоящего изобретения является получение нейропротекторного агента из свиного мозга на основе натрий моносиалового ганглиозида с высокой степенью чистоты, пригодной для производства эффективных инъекционных форм ганглиозида.
Моносиалотетрагексозилганглиозид натрия (GM1)
Новый нейропротекторный агент представляет собой субстанцию на основе моносиалотетрагексозилганглиозид натрия, полученную из свиных мозгов путем экстракции, осаждения смеси, содержащей ганглизиоды раствором натрия гидрооксида и ее адсорбции на макроретикулярной ионообменной смоле с последующим хроматографическим разделением на ионообменной колонне, отбора фракции с моносиалотетрагексозиловым ганглиозидом натрия, определенную тонкослойной хроматографией, растворения ее в смеси трихлорметана, метилового спирта и очищенной воды, с последующей очисткой с помощью ионообменной смоляной колонны, активированного угля, катиоонобменной смоляной колонны, фильтрацией и, высушиванием, и имеющую следующие характеристики:
- содержание моносиалотетрагексозилганглиозида натрия (C73H130N3NaO31 или C75H134N3NaO31) не менее 96%, при содержании в нем 19.0%-21.0% остатков сиаловой кислоты из расчета на сухое вещество,
- рН водного раствора с концентрацией 20 мг на 1 мл 5.0~6.5,
- площадь пика примесей с молекулярным весом более 5000 дальтон не более 1.00% от площади пика моносиалотетрагексозилганглиозида натрия,
- влажность не более 5%.
В качестве макроретикулярной ионообменной смолы могут быть использованы такие, как смолы на основе дивинил бензола или на основе полистирола, которые выпускаются в частности под торговыми названиями «Dowex» (фирма «Dow Chemical Со») и «Amberlyte» (фирма «Rohm and Haas»).
В качестве катионообменной смолы могут быть использованы, например, сефароза SP, сефароза CM, Trisacryl М SP, DOWEX МАС-3, Fractogel EMD Amberlite и др.
Предпочтительно в качестве ионообменных смол используют смолы марки GUDU, в частности гель сильной кислоты с катионообменной смолой 001*7, например катионообменной смолой на основе полистиролсульфоната, сшитой приблизительно с дивинилбензолом (http://www.sxresin.com/en/display.asp?id=51). Смолу сильноосновного анионита 1-го (гель) типа 201*4 (http://www.sxresin.com/en/display.asp?id=90).
Полученное средство может быть использовано для приготовления раствора для инъекций, с практически отсутствующей пирогенностью.
Возможность осуществления изобретения может быть продемонстрирована ниже представленными примерами.
Пример 1
(1) Приготовление экстракта
Помещают Трихлорметан, метиловый спирт и свиной мозг в экстрактную емкость в соответствии с соотношением (2.5-2.6):5:1, после перемешивания дают смеси отстояться в течение 2 часов, пока верхний слой жидкости в емкости не станет прозрачным. Верхний слой жидкости смешивают с 1.5% раствором Гидроксида Натрия в объемном соотношении 5:1. Проводят расщепление (гидролиз) путем медленного нагревания; когда жидкость выливается наружу, регулируют паровой клапан, чтобы стабилизировать выливание жидкости. Температура контролируется, чтобы не превысила 80°С до момента полного расщепления и забора образца верхнего слоя расщепленной жидкости. (Промежуточный продукт I).
(2) Абсорбция на макроретикулярной ионообменной смоле и десорбция образца верхнего слоя жидкого экстракта
При абсорбции жидкого экстракта контролируют скорость течения в пределах 5.00 л/мин. После адсорбции и сатурации промывают смолу питьевой водой, пока не будет вытекать прозрачная жидкость и контролируют скорость течения в пределах 8.00 л/мин. Растворяют и десорбируют раствором Гидроксида Натрия в метиловом спирте с рН 11.50-11.80; контролируя скорость потока в пределах 3.5 л/мин; температуру 28-30°С; и собирают десорбированный раствор в пропорции более чем 95%.
Перемещают десорбированную жидкость в концентрирующую емкость; перемешивают и нагревают, контролируя температуру, чтобы не превышала 30°С; и концентрируют до 1-3% от начального объема. Отстаивают концентрированный раствор более 8 часов для кристаллизации и разделения под действием центробежных сил. Осадок на фильтре промывают ацетоном и этиловым спиртом; после высыхания получают предварительно преобразованную ганглиозидную смесь.
Из предварительно преобразованной ганглиозидной смеси готовят водный раствор; после смешивания до полного растворения добавляют соляную кислоту до рН 3.00-3.20. Нагревают до 75-85°С и подвергают трансформации в течение 1.5-2 ч. После трансформации добавляют ацетон в 10-15-кратном объеме; равномерно перемешивают, отстаивают и оставляют. Центрифугируют; промывают осадок на фильтре ацетоном и получают ганглиозидную смесь (Промежуточный продукт III).
(3) Разделение ганглиозидной смеси
Смешивают Промежуточный Продукт III и проточную фазу (Трихлорметан, Метиловый спирт и очищенная вода в соотношении 55:40:4), в соответствии с соотношением объемов 1:3, после сорбции ионообменную хроматографическую колонну промывают проточной фазой (Трихлорметан, Метиловый спирт и очищенная вода в соотношении 55:40:4); элюируют и детектируют собираемый раствор в соответствии с методом тонкослойной хроматографии; и затем собирают раствор в соответствии с результатом определения соответственно. После того как вытекающая жидкость, соответствующая требованиям, декомпрессируется и концентрируется при условиях 0.06-0.1МПа вакуумной степени и температуре, не превышающей 35°С, регулируют значение рН до 7-8 насыщенным раствором Гидроксида Натрия; отстаивают, центрифугируют и добавляют ацетон и после сушки получают сырьевой продукт (Промежуточный продукт IV).
(4) Отделение Моносиалотетрагексозиловых ганглиозидов сырьевого продукта
Смешивают Промежуточный Продукт IV и промывочную фазу (Трихлорметан, Метиловый спирт и очищенная вода в соотношении объемов 60:40:4) в соответствии с соотношением объемов 1:3, пропускают через ионную хроматографическую колонну, промывают. Собирают элюат в соответствии с результатом тонкослойной хроматографии (TLC). Из раствора, с результатом измерения TLC которого получен Промежуточный Продукт V, требуется забор образцов собранной жидкости из каждой емкости. После подготовки образец подвергается HPLC детекции с максимальной единичной примесью ≤0.5%; концентрируют и отстаивают образцы с примесями ≤3.0%; удаляют супернатант, чтобы получить моносиалотетрагексогиловый ганглиозный сырьевой продукт (GM-1 сырьевой продукт).
(5) Очистка, сушка и упаковка субстанции агента
Растворяют сырьевой продукт проточной фазой (Трихлорметан, Метиловый спирт и очищенная вода в соотношении объемов 70:35:4.1). Раствор пропускают через ионно-обменные смолы при скорости течения 10 л/ч. После регулирования значения рН вытекающей жидкости до 4.50-5.50 насыщенным раствором гидроксида натрия, декомпрессии, концентрирования и добавления ацетона для получения осадка; фильтрации и сушки воздухом, получают очищенный сырьевой продукт.
К его 15% водному раствору добавляют активированный уголь массой 20% от массы; и затем раствор фильтруют; фильтрат проходит через катионообменные смолы со скоростью течения 5 л/ч; вытекающую жидкость собирают и значение рН доводят до 4.70-4.80 насыщенным раствором гидроксида натрия и затем фильтруют. После дистилляции при 70-75°С, к охлажденному отфильтрованному раствору добавляется в два раза больший по объему концентрированный ацетон; температуру снижают не ниже 0°С; раствор отстаивают и фильтруют; осадок подвергают аэрации и затем вакуумной сушке 24 ч при 0.08 МПа вакуума и при 49°С-51°С для получения субстанции агента. Высушенный конечный продукт дробят до получения порошка в течение 30-40 минут, пакуют, маркируют и помещают в место хранения.
Пример 2
Исследование характеристик полученного нейропротекторного агента.
Исследование чистоты полученной субстанции
К 0,2 мл раствора для испытания с содержанием установленного количества элемента добавляют 2 мл воды, затем 2 мл раствора резорцин-соляной кислоты (0,2 г резорцина смешивают с 10 мл воды, добавляют 90 мл соляной кислоты, затем 0,25 мл 0,1 моль/л сульфата меди), подогревают в теплой ванне 15 минут, цвет раствора сине-фиолетовый; извлекают 5 мл н-амилового спирта, слой н-амилового спирта синий.
Берут около 20 мг продукта, добавляют 1 мл ледяной уксусной кислоты, нагревают в кипящей воде до полного растворения, после чего добавляют 1 каплю раствора трихлорида железа, и в кипящей ванне медленно вливают 1 мл серной кислоты, что повлечет разделение раствора на 2 слоя, цвет 2 слоев должен быть коричневый.
Данный продукт представляет собой дифференциальную реакцию натриевой соли (Приложение IV С Китайской Фармакопеи (2010 версия) том II).
Проверка кислотности
Продукт разбавляют водой так, чтобы на 1 мл приходилось 20 мг раствора, в соответствии с Приложением VIH Китайской Фармакопеи (2010 версия, том II), значение рН составило 5.0~6.5.
В соответствии с УФ-методом спектрофотомерии (Приложение IVA Китайской Фармакопеи 2010 версия, том II) определяют степень поглощения при длине волны 585 нм и сравнивают с эталоном. Сухой продукт содержит 19.0%-21.0% остатков сиаловой кислоты.
Ясность и цвет раствора
Продукт разбавляют водой так, чтобы на 1 мл приходилось 20 мг раствора, получается бесцветный раствор.
Соответствующее вещество
К продукту добавляют воды и растворяют так, чтобы на 1 мл приходилось 5 мг в качестве раствора для испытаний; точно измеряют 1 мл и помещают в мерный стакан 50 мл, заливают водой до мерной шкалы, перемешивают, получая эталонный раствор. Берут эталонный раствор сиаловой кислоты, GD1а и GD3, добавляют воды так, чтобы получился раствор с содержанием в 1 мл 100 μg, в качестве фиксированного раствора. Основываясь на количественном методе хроматографии, берут 20 μl эталонного раствора, помещают в жидкий хроматограф, регулируют чувствительность так, чтобы пик основного компонента хроматографа составлял около 20%-30% всей шкалы. Затем отмеряют по 20 μl раствора для испытаний, эталонного раствора и фиксированного раствора, отдельно вливают в жидкий хроматограф. В случае, если в хроматографии время удерживания сиаловой кислоты, GD3 и GD1 в растворе для испытания соответствует хроматографическому пику, по отдельности не должно превышать более чем в 1/4 (0.5%), 1/2 (1.0%) и 1 (2.0%) раз основного пика эталонного раствора соответственно, основной пик остальных одиночных примесей не должен превышать более чем в 1/4 (0.5%) раза основной пик эталонного раствора, и сумма пиков различных примесей должна быть не более чем в 2.5 (5.0%) раза больше основного пика эталонного раствора. В хроматографии раствора для испытаний любой пик, площадь которого составляет менее 0.05 площади основного пика эталонного раствора, можно не учитывать.
Протеин определяют по реагентному методу Фолина (Приложение VII М Китайской Фармакопеи (2010 версия), том II). Из расчета на сухой продукт, содержание протеина не более 1.0%.
Примеси с высоким молекулярным весом определяются по методу молекулярной эксклюзионной хроматографии (Приложение V Н Китайской Фармакопеи 2010 версия, том II).
Хроматографические условия и пригодность системы тестирования. Используют гидрофильный модифицированный силикагель в качестве наполнителя хроматографической колонки (например, TSK GEL 2000SWxl, 300 nm × 7.8 mm, 5 μm; или с подобной эффективностью); трифторуксусную кислоту - ацетонитрил - воду (0.05:40:60) в качестве подвижной фазы, скорость потока 0,7 мл/мин; длина волны 214 нм. Число теоретических тарелок в соответствии с рибонуклеазой пика А не менее 5000, степень разделения между смежными пиками не менее 3.0, исходя из соотношения высоты пика и высоты долины.
Подготовка стандартной кривой
Берут рибонуклеазу А (молекулярный вес 13700), инсулин человека (молекулярный вес 5808), тимозин α1 (молекулярный вес 3108) и соматостатин (молекулярная масса 1638), по отдельности добавляют подвижную фазу для растворения и получения раствора 1 мг/мл в качестве стандартного молекулярного раствора. Отмеряют 20 μl вышеуказанного раствора, по отдельности вливают в жидкий хроматограф, записывают хроматограмму, повторяют 5 раз, относительное стандартное отклонение времени удерживания составило менее 2.0%. Принимают время удерживания каждого пика за абсциссу, логарифм молекулярного веса за ординату, проводят линейную регрессию, коэффициент корреляции менее 0.99.
Согласно испытаниям площадь пика примесей с молекулярным весом более 5000 - не более 1.00 мас. %.
Метиловый спирт, ацетон и трихлорметан определяют с помощью метода определения остаточного растворителя (Приложение VIIIP статья I Китайской Фармакопеи (2010 версия) том II). Соответствует требованиям. Влажность. Измеряют с помощью метода определения влажности (Приложение VIII М статья А Китайской Фармакопеи (2010 версия) том II), содержание воды не превышает 5%.
Тяжелые металлы. Измеряют в соответствии с Приложением VIII Н Китайской Фармакопеи (2010 версия), том II, содержание тяжелых металлов не превышает 12%.
Пирогены. Определяют на основе Приложения XID Китайской Фармакопеи (2010 версия) том II; на 1 кг веса домашней кошки вводят 2 мл, соответствует требованиям - не содержит пирогенов.
Определение содержания активного компонента с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии
Хроматографические условия и пригодность системы тестирования. Используют в качестве наполнителя амино-силикагель; раствор фосфорной кислоты (1→100) - ацетонитрил - тетрагидрофуран (30:60:10) в качестве движущей фазы, для обнаружения длины волны 205 нм. Берут необходимое количество эталонного вещества моносиалотетрагексозилганглиозида натрия, сиаловой кислоты, GD1а и GD3, добавляют воды для получения смешанного раствора с содержанием в 1 мл 1 мг, 25 μg, 100 μg и 50 μg соответственно, это раствор пригодности системы. Берут 20 μl, помещают в жидкий хроматограф. Количество теоретических тарелок исчисляется пиком моносиалотетрагексозилганглиозида натрия и не должно быть менее 1000, степень разделения между моносиалотетрагексозилганглиозидом натрия и соседними пиками примесей должна соответствовать требованиям.
Количественное содержание составляет 96-98 мас.%.
Чистота субстанции более 98.5%.
Нейропротекторное действие агента согласно предложенному изобретению оценивали на животных с экспериментальной ишемией головного мозга - модель ишемического инсульта. Было обнаружено, что заявленный агент уменьшал летальность крыс с 30% (контроль) до 5% (р>0,05) и, следовательно, является эффективным средством, которое может широко использоваться в области неврологии.