АНТИБИОТИК ИНА 5812, ШТАММ-ПРОДУЦЕНТ Streptomyces roseoflavus ИНА-Ас-5812 И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИБИОТИКА
ANTIBIOTIC INA 5812, STRAIN-PRODUCER Streptomyces roseoflavus INA-As-5812 AND METHOD FOR ANTIBIOTIC OBTAINING

Изобретение относится к биологически активным соединениям, проявляющим антибактериальную активность, а именно антибиотику ИНА 5812, который может быть применен в качестве лекарственного препарата в медицинской практике.
Предлагаемое соединение, штамм-продуцент и способ получения антибиотика в патентной и научно-технической литературе не описан.
Предлагаемее природное соединение, антибиотик ИНА 5812, относится к группе гликопептидных соединений, характеризующихся пептидной структурой из аминокислотных цепей и присутствием сахарного остатка.
Антибиотики этой группы обладают активностью в отношении грамположительных бактерий и микобактерий, в том числе и Mycobacterium tuberculosis. Преимуществом гликопептидных антибиотиков перед рядом антибиотиков других групп является бактерицидный тип действия и высокая активность в отношении микроорганизмов, устойчивых ко многим препаратам, включая β-лактамные антибиотики и фторхинолоны. Поиск новых лекарственных средств гликопептидного строения, менее токсичных и более активных, перспективен среди продуктов биосинтеза культур актиномицетов. Из числа таких природных гликопептидных соединений в настоящее время в медицинской практике применяются противобактериальные антибиотики ванкомицин, тейкопланин и рамапланин, эффективные при тяжелых гнойно-септических заболеваниях, вызываемых грамположительными микроорганизмами, особенно стафилококками, в том числе метициллинрезистентными штаммами (MRSA), энтерококками, пневмококками, стафилококковом сепсисе, а также мембранном колите в связи с их высокой активностью в отношении анаэробного возбудителя Clostridium difficile.
Целью изобретения является создание природного гликопептидного антибиотика, обладающего противобактериальной активностью и расширяющего арсенал средств воздействия на грамположительные бактерии.
Цель достигается выделением почвенного штамма Streptomyces roseoflavus ИНА-Ас-5812-продуцента нового гликопептидного антибиотика ИНА 5812, обладающего высокой антибактериальной активностью. Антибиотик ИНА 5812, образующийся при культивировании нового штамма ИНА-Ас-5812, имеет мол. массу (метод MALDI-TOF-MS) 1917,8 Да.
3
max
max
-1
Антибиотик дает положительные реакции на свободные аминогруппы (с нингидрином), на углеводы (реакции Молиша и Фелинга), на фенольные гидроксилы (с FeCl и реакция Паули). Обладает сильной голубой флуоресценцией в УФ-свете и характерным УФ-спектром с λ (метанол) при 237, 262 и 360 нм. В ИК-спектре имеются сильные полосы поглощения в области: ν, см: 3301; 3062; 2927; 1645; 1538; 1382; 1231; 1072; 1003; 702.
Характерным отличительным признаком антибиотика ИНА 5812 как гликопептидного соединения является аминокислотный состав. В кислотном гидролизате антибиотика обнаружены следующие аминокислоты: β-аланин, глицин, орнитин, тирозин, α,β-диаминомасляная кислота, аланин, пролин, лейцин, аспарагиновая кислота, серии и три небелковые аминокислоты. Антибиотик содержит нейтральный сахар арабинозу.
Сущность изобретения состоит в том, что получен новый штамм-продуцент Streptomyces roseoflavus в результате систематического скрининга почвенных культур стрептомицетов, образующих противобактериальные гликопептидные антибиотики.
Полученный новый штамм депонирован в коллекции культур ФГБУ НИИНА им. Г.Ф. Гаузе РАМН под номером ИНА-Ас-5812.
Штамм ИНА-Ас-5812 накапливает антибиотик в культуральной жидкости (2-5 мкг/мл) и характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиологическими признаками.
Культурально-морфологические и физиологические признаки штамма ИНА-Ас-5812
Температура (28-37)°C; длительность выращивания (7-21) сутки. Споровый посевной материал десятидневной культуры штамма, выращенной на глицериннитратной агаровой среде Линденбайна. Цвет определен по таблице Бондарцева и Праузера (Таблица 1).
Морфологические признаки. Цепочки спор прямые, извитые, поверхность спор гладкая.
Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Растет при (24-37)°C, оптимум роста 28°C и в диапазонах значений pH (5,0-10,0) с оптимумом роста при pH 7,0; желатину разжижает. Молоко пептонизирует. Сахарозу инвертирует. Крахмал гидролизует. На клетчатке не растет. Восстанавливает нитраты до нитритов. Меланоидные пигменты не образует при росте на среде Треснера с пептоном и лимоннокислым железом. Отношение к углеводам: хорошо использует фруктозу, мальтозу, рамнозу; умеренно глюкозу, арабинозу, лактозу; слабо использует сахарозу, сорбит, маннит; не использует рафинозу и целлюлозу при росте на средах с неорганическим источником азота.
Хранение. Штамм хранится в виде спор на стерильной почве с кварцевым песком или на зернах пшена, а также в виде зрелой культуры на агаровых средах под вазелиновым маслом.
Антагонистические свойства. При испытании методом штриха на глюкозо-нитратном агаре №2 Гаузе штамм подавляет рост грамположительных бактерий и дрожжеподобных грибов. Штамм фагоустойчив. Фаг в культуре отсутствует.
Изобретение поясняется следующим примером.
Пример. Для получения спорового материала культуру Streptomyces roseoflavus штамм ИНА-Ас-5812 выращивают в течение (7-10) суток при 37°C на агаровой среде №2 Гаузе следующего состава, %:
Триптон
0,3
Глюкоза
1,0
Пептон
0,5
Агар
3,0
NaCl
0,5
Вода
Водопроводная
pH до стерилизации
7,0-7,2
Среду стерилизуют в течение 30 мин при давлении в 1,0 атм и температуре 120°C.
Для получения посевного мицелия споры культуры засевают на питательную среду следующего состава, %:
Бульон Хоттингера (28-30 мг % аминного азота)
3,0
Пептон
0,5
Глюкоза
1,0
Кальция карбонат
0,2
Натрий хлористый
0,5
Вода
Водопроводная
pH до стерилизации
7,0-7,2
Посевной материал выращивают при 28°C в течение 48 час в колбах Эрленмейера емкостью 750 мл, количество среды в колбах 150 мл. Скорость вращения качалки (200-240) об/мин. Количество посевного материала для инокуляции - (5-7)%.
Ферментация проводится на качалке при 28°C на среде (100 мл в колбах Эрленмейера емкостью 750 мл) следующего состава, %:
Соевая мука
3,0
Глюкоза
3,0
NaCl
0,3
CaCO<sub>3</sub>
0.3
Вода
Водопроводная
pH до стерилизации
7,0-7,2
Антибиотик накапливается в культуральной жидкости продуцента.
Антибиотическую активность культуральной жидкости после 120 ч ферментации определяют методом диффузии в агар с использованием тест-микроорганизма Bacillus subtilis 6633 АТСС.
2
-
Для выделения антибиотика нативный раствор (отфильтрованная от мицелия культуральная жидкость) объемом 5 л, рН которого (6,8-7,3), пропускают через колонку с 500 мл смолы Амберлит XAD-2 (Serva, Германия) при скорости 120 мл/см·ч. По окончании сорбции колонку промывают дистиллированной водой (1 л). Антибиотик ИНА 5812 элюируют со смолы смесью ацетон-н.-бутанол-вода (1:1:1) при pH 3,0. Органические растворители элюата упаривают в вакууме и из водного остатка антибиотик экстрагируют н.-бутанолом, сорбируют для дальнейшей очистки на колонке с DEAE-Сефадексом (в OH-форме). Активные фракции объединяют, удаляют растворитель в вакууме, и антибиотик осаждают из 50% водно-спиртового раствора ацетоном. Полученные сырцы антибиотика хроматографируют на колонке с обращенной фазой С-18 с использованием градиента ацетонитрила в воде и получают чистый антибиотик в виде белого порошка, хорошо растворимого в воде, метаноле, ограниченно - в этаноле и нерастворим в других органических растворителях. Из 5 л нативного раствора получают 10 мг вещества. Активность препарата в отношении Bacillus subtilis 6633 АТСС составляет 3000 ед. разведения/мг.
Таким образом, получен новый штамм Streptomyces roseoflavus ИНА-Ас-5812 - продуцент нового гликопептидного антибиотика ИНА 5812 и предложен способ биосинтеза, выделения и химической очистки, позволяющий получить биологически активное соединение - антибактериальный антибиотик ИНА 5812.
Новый препарат - антибиотик ИНА 5812 - имеет высокие показатели антибактериальной и химиотерапевтической активности и низкое значение острой токсичности
Значения МПК (минимальная подавляющая концентрация), определенные in vitro в отношении двух стандартных штаммов стафилококка, представлены в Таблице 2.
Показатели химиотерапевтической активности in vivo, полученные на модели стафилококкового сепсиса белых мышей, представлены в Таблице 3.
Результаты показывают высокую эффективность антибиотика ИНА 5812 как лекарственного препарата: доза 2,5 мкг/кг обеспечивает 100%-е излечивание стафилококкового сепсиса.
Острая токсичность антибиотика определена на белых мышах и результаты даны в Таблице 4. Максимально переносимая доза антибиотика ИНА 5812 в десять раз превосходит дозу 100%-го излечения опытных мышей от стафилококкового сепсиса.
Таблица 1
Культурально-морфологические признаки штамма Streptomyces roseoflavus ИНА-Ас-5812
Агаровая среда
Рост воздушного мицелия<sup>*</sup>
Цвет мицелия
Растворимый пигмент
Воздушного
Субстратного
№1 Гаузе
+++
Серовато-белый до розоватого (Д-3, Р-2)
Бледно-буроватый (Б-4)
Слабый светло-желтый (Д-4)
Овсяная
++
Бледно-буроватый (Б-6)
Серовато-желтый (Д-3, Ж-1)
Нет
Чапека
+++
Беловатый (Д-3)
Буровато-желтоватый (Д-4)
Нет
Глюкозо-аспарагиновая
+
Желтоватый (Ж-1)
Бледно-буроватый (Б-4)
Нет
Линденбайна (глицерин-нитратная)
+++
Беловато-кремовый (Д-3, Coo6)
Желтовато-кремовый (Б-6)
Нет
Красильникова СР-1
Нет роста
№2 Гаузе
++
Беловато-розоватый (Д-3, Г-3)
Беловато-кремоватый (Д-3, Б-6)
Нет
Треснера (с пептоном и лимонно-кислым железом)
Меланоидные пигменты не образует
*/ (+++) хороший; (++) - умеренный; (+) - слабый.
Таблица 2
Противостафилококковая активность in vitro антибиотика ИНА 5812
Штамм Staphylococcus, №
Минимальная подавляющая концентрация (МПК), мкг/мл
St. aureus 25923 АТСС
0,5
St. epidermis 12228 АТСС
0,5
Таблица 3
Эффективность антибиотика ИНА 5812 при лечении стафилококкового сепсиса белых мышей
Штамм стафилококка, использованный для заражения
Доза препарата (мг/кг), предохраняющая от гибели
50% зараженных животных (ЕД<sub>50</sub>)<sup>*</sup>
100% зараженных животных
Клинический изолят, №10
0,37±0,05
2,5±0,07
*/ ЕД<sub>50</sub> (50% летальная доза) по методу накопления частот Беренса.
Таблица 4
Острая токсичность антибиотика ИНА 5812 при внутривенном введении в опытах in vivo
Показатель токсичности
Доза, мг/кг массы животных
LD50 (по методу Лидтчфилда и Уилкоксона)
53,6 (реф. знач. 41,9-65,3)
МПД (максимально переносимая доза)
28,5±0,5