博来霉素衍生物及制备方法和应用与流程

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及博来霉素衍生物及制备方法和应用。

背景技术：

博莱霉素是20世纪60年代发现的一类糖肽类抗肿瘤抗生素，日本的梅泽滨夫等首先从轮枝链霉菌(streptomycesverticillus)发酵产物中分离得到，在临床应用已经40多年，为一线治疗药物，抗癌活性强。博莱霉素是一个由10余种组分组成的混合物，它们的结构仅在末端胺基上存在差异，依据纸层析rf值的不同分为a族和b族。天然产生的轮枝链霉菌发酵培养基中分离得到博莱霉素主要成分博莱霉素a2(55％～70％)和博莱霉素b2(25％～32％)，其他的还有培洛霉素、平阳霉素(a5)、博安霉素(a6)等，通过cm-sephadex-c25柱层析可以进一步分离到a1、a2、a3、a4、a5、a6和b1、b2、b3、b4、b5、b6等。

博莱霉素由5个氨基酸、2个六碳糖和1个氨基侧链构成，各组分子结构间差异仅在于氨基取代侧链的不同，具体可见下式。

1：β-氨基丙氨酸；2：嘧啶；3：缬氨酸；4：苏氨酸；5：末端氨；6：β-羟基组氨酸；7：联噻唑；8：古洛糖；9：甘露糖；；10：氨甲酰

博莱霉素末端氨:

a1型：r＝-nh-(ch2)3-so-ch3

a2型:r＝-nh-(ch2)3-s-(ch3)2

a5型:r＝-nh-(ch2)3-nh-(ch2)4-nh2

a6型:r＝-nh-(ch2)3-nh-(ch2)4-nh-(ch2)3-nh2

b1型：r＝-nh2

b2型：

b4型：

博来霉酸：r＝-oh

博莱霉素有独特的分子结构和生物活性，能够介导激活氧分子，并选择性地引起单链和双链dna的断链，从而抑制肿瘤细胞的dna合成和复制。此外，博莱霉素还可以选择性地裂解rna从而抑制蛋白质的合成。博莱霉素的活性机理决定了其不会抑制骨髓造血系统和免疫系统，因此，对人体淋巴细胞、机体免疫功能和造血系统的副作用轻微。博莱霉素属于细胞周期非特异性药物，从上世纪80年代起被开发为一种重要的有效的抗肿瘤药物，在临床上广泛应用。我国注射用盐酸博莱霉素主要有国产和进口两种，其中日本进口的博莱霉素(商品名bleocin)白色至淡黄色疏松块状物，主要成分是盐酸博莱霉素a2(55～70％)，分子式：c55h84c1n17o21s3·hcl(blm-a2)，分子量1487.47，主要治疗皮肤癌、头颈部癌(上颌窦癌、咽部癌、喉癌、口腔癌如舌癌、唇癌等)、肺癌(特别是原发和转移性磷癌)、食道癌、恶性淋巴瘤、子宫颈癌、神经胶质瘤、甲状腺癌)。规格是15mg(效价)/瓶(以博莱霉素计)。国产注射剂为冻干剂型，1.5万博莱霉素单位，适用于头颈部、食管、皮肤、宫颈、阴道、外阴、阴茎的鳞癌，霍奇金病及恶性淋巴瘤，睾丸癌及癌性胸腔积液等。

盐酸博莱霉素是博莱霉素的盐酸盐形成，是一种广谱抗癌药物，博莱霉素能嵌入到dna的g-c碱基之间，促使dna解链；然后与铁的复合物结合生成超氧或羟自由基，引起dna断裂，对鳞癌，包括，头颈部、皮肤、食道、肺、宫颈、甲状腺及恶性淋巴瘤等有效，对脑瘤、恶性黑色素瘤和纤维肉瘤也有一定疗效。

¹¹¹in(铟)是银白色并略带淡蓝色的金属，质地非常软，原子量111。铟的化学性质：从常温到熔点之间，铟与空气中的氧作用缓慢，表面形成极薄的氧化膜(in2o3)，温度更高时，与活泼非金属作用。大块金属铟不与沸水和碱溶液反应，但粉末状的铟可与水缓慢的作用，生成氢氧化铟。铟与冷的稀酸作用缓慢，易溶于浓热的无机酸和乙酸、草酸。铟能与许多金属形成合金(尤其是铁，粘有铁的铟会显著的被氧化)。铟的主要氧化态为+1和+3，主要化合物有in2o3、in(oh)3、incl3，与卤素化合时，能分别形成一卤化物和三卤化物。

铟的配位聚合物：

1.in(ⅲ)与刚性的二羧酸(1,3-间苯二甲酸和1,4-萘二酸)，在不同的溶剂中得到了四个化合物[in_2(oh)_2(1,3-bdc)_2(2,2’-bipy)2](1)，hin(1,3-bdc)_2·2dmf(2)，in(oh)(1,4-ndc)·2h_2o(3)和hin(1,4-ndc)_2·2h_2o·1.5dmf(4)。化合物1是1d链状结构，化合物2是2d层状结构，它们分别通过π-π相互作用最终形成了3d超分子结构。化合物3和4都是无限的3d网络结构，虽然用的是同一羧酸配体，但是由于所用溶剂的不同，化合物3形成的是sral2拓扑结构，而化合物4形成的是2-重穿插的dia拓扑结构。化合物1-4的合成，充分证明了溶剂在配位聚合物的合成过程中起到的重要作用。

2.in(ⅲ)与柔性的二羧酸(1,4-苯二乙酸，反式-1,4-环己二酸和4,4’-二苯醚二甲酸)，在不同的溶剂热条件下，得到了三个化合物(me_2nh_2)[in(cis-1,4-pda)2](5),in(oh)(trans-1,4-chdc)(6)和in(oh)(oba)·dmf·2h_2o(7)。化合物5是in～(3+)与cis-1,4-pda～(2-)形成的1d非共面的双链结构，化合物6和7则都是由–in-oh-in-oh–棒状次级结构基元形成的无限的3d网络结构。化合物5-7的合成主要是考察了柔性不同的二羧酸配体对产物结构的影响。

3.in(ⅲ)与旋光性的d-樟脑酸(d-h_2cam)，在溶剂热的条件下合成了一个3d具有单一手性结构的铟配位聚合物inh(d-c_(10)h_(14)o_4)_2(8)。经拓扑分析可得，化合物8具有dia拓扑结构。4.in(ⅲ)与含氮杂环羧酸(2-吡啶羧酸和2,3-吡嗪二羧酸)，在溶剂热条件下合成了两个化合物in_2(oh)_2(2-pdc)_4(9)和hin(2,3-pdc)_2(10)。其中化合物9是由双核分子in_2(oh)_2(2-pdc)_4通过π-π相互作用形成的1d波浪形的链状结构；化合物10形成的是3d的nbo拓扑结构。

铟的放射性：铟有微弱放射性，天然铟有两种主要同位素，一种为稳定同位素113in，另一种为115in。使用回旋加速器制备～(111)铟，具有γ射线,其量子能为171和245千电子伏，可用γ室或扫描器检测。鉴于～(111)铟的半衰期短(2.8天)，药剂注射后头24小时排泄70～90％，适于作为肿瘤的放射性治疗核素。

博莱霉素是一种抗肿瘤药物，(111)铟是一种不会再体内大量积聚，半衰期始终，能量中等，患者接受辐射剂量少，博莱霉素与(111)铟结合是一种理想的肿瘤放疗药物。但是，将博莱霉素和(111)铟简单的混合并不能带来很好的疗效，并且存在一些缺点：1、博莱霉素半衰期短，进入体内很快降解；2、in-博莱霉素与血液中的转铁蛋白结合，随着血流分布全身，肿瘤的富集度受到影响；3、富集度差带来了相应的毒性。4、杀瘤活性不高。

技术实现要素：

本发明的技术方案之一是提供具有如下结构的博来霉素衍生物或其药学上可接受的盐：

其中，r＝-nh-(ch＝ch)n-c(nh2)＝nh，n为0，1，2，3或4。

所述博来霉素衍生物的盐为盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、枸橼酸盐、酒石酸盐、乙酸盐、丙酸盐中的一种或多种；优选为盐酸盐。

博来霉素衍生物的盐的制备方法可采用本领域常规技术手段，例如在搅拌状态下，将博来霉素衍生物加入到相应的酸中，即得。

本发明涉及到的博来霉素衍生物为博来霉素的b族衍生物，其可以通过常规的化学合成手段。例如采用takita合成法合成得到，也可以通过发酵方法得到。

本发明的技术方案之二是：一种博来霉素衍生物的制备方法，所述方法是在现有的博来霉素发酵基础上建立的，具体为：在现有的博来霉素的发酵过程中添加带有-nh-ch＝ch-nh结构的氨基小分子。

优选地，所述氨基小分子为四乙酸二氨基乙烯、马来酸伊索拉定、丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或多种，均为普通市售产品，可市购获得。该氨基小分子优选以滴加补液的方式加入发酵体系中。

优选地，所述氨基小分子的加入量为1-10μmol/l，进一步优选为2-5μmol/l，最优选为小于等于3μmol/l。此种条件下发酵能够顺利进行，博来霉素具有良好的收率。

其中，所述博来霉素发酵为本领域技术人员公知，即以博来霉素原始生产菌株轮枝链霉菌(str.verticillus)为发酵菌，经过三级发酵生产博来霉素，所述轮枝链霉菌(str.verticillus)为已知菌种(如u-43株)，可市购获得。

本发明优选的发酵方法为：将轮枝链霉菌接种进入培养基内，于25-30℃条件下培养，在发酵进行到od值0.5以上时，滴加带有-nh-ch＝ch-nh结构的氨基小分子。

所述培养基包括8-12份葡萄糖，20-40份黄豆饼粉，20-40份玉米浆，20-40份工业淀粉，10-30份麦芽糖，1-5份氯化钠，0.5-1.5份磷酸氢二钾，0.2-1份硫酸锌，3-8份大豆蛋白胨，800-1200份水；

优选地，包括10份葡萄糖，30份黄豆饼粉，30份玉米浆，30份工业淀粉，20份麦芽糖，3份氯化钠，1份磷酸氢二钾，0.5份硫酸锌，5份大豆蛋白胨，1000份水。

为了更好的分离发酵产物中的博来霉素衍生物，所述方法还包括对发酵液进行后处理的步骤，所述后处理为：过滤发酵液去除杂质，用大孔吸附树脂x-5对所述发酵液进行脱盐，然后以cm-sephadexc-25为层析柱，nh4cl为洗脱液进行层析，收集液体，干燥即得。

所述nh4cl优选浓度为0.05-0.15m(最优0.1m)的水溶液。

可选地，将干燥产物采用本领域常规技术手段制备成药学上可接受的盐。

在博来霉素发酵过程中加入带有-nh-ch＝ch-nh结构的氨基小分子，可以抑制其他天然博来霉素的生成，生产出包含该种末端氨的新的博来霉素产物。采用本发明所述的方法，能够理想地产生本发明所述的博来霉素衍生物，发酵液经精制处理后，所获得的博来霉素衍生物的组分含量能够达到50％以上，该博来霉素衍生物为多个化合物的混合物，其共同的特征是与末端氨能够与联噻唑形成共轭结构，共轭结构的存在有利于其与¹¹¹铟的螯合，相比现有技术中博来霉素与¹¹¹铟的简单混合，螯合物具有更强的结合力，博来霉素衍生物能够更好的将¹¹¹铟带入病灶发挥作用。

本发明的技术方案之三是：上述任意一种方法制备得到的博来霉素衍生物或药学上可接受的盐。

本发明的技术方案之四是：博来霉素衍生物或其药学上可接受的盐，或任意一种方法制备得到的博来霉素衍生物或药学上可接受的盐在制备治疗抗肿瘤药物中的应用。

优选地，所述肿瘤为头颈部肿瘤；进一步优选为甲状腺肿瘤、舌癌或喉癌。

在一种具体的应用形式中，针对博来霉素和¹¹¹铟简单混合存在的缺陷，可以将¹¹¹铟和博来霉素衍生物制备成螯合物，该螯合物用于肿瘤的诊断与治疗，效果良好。为了实现上述目的，可采用如下技术方案：

一种¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物，由¹¹¹incl3与博来霉素衍生物或博来霉素衍生物的盐制备得到，其中，所述博来霉素衍生物为上述任意一种博来霉素衍生物或其药学上可接受的盐，或任意一种方法制备得到的博来霉素衍生物或药学上可接受的盐。

所述的¹¹¹incl3为已知物质，可市购获得，或采用如下方法制备得到：以纯银片为靶源，在回旋加速器上用α粒子辐照，从辐照后的银片中分离¹¹¹铟，形成¹¹¹incl3。

在一种具体的实施方式中，¹¹¹incl3的制备方法为：对直径为50mm，厚度为1.5mm抛光的纯度为99.99％的银靶片，α粒子束辐照9μah，冷却24hr后，用热稀硝酸(硝酸浓度1mm)溶液溶解，然后稀释到0.02m，加入等体积的10^-4m的d2ehpa溶液萃取，分层后去掉水相，再用等体积的1m盐酸溶液从d2ehpa中反萃取出¹¹¹铟，过滤之后得到¹¹¹incl3的溶液。其中，α粒子束能量选择25mev为最佳值。

本发明同时还提供所述螯合物的制备方法：包括在酸性条件下，将博来霉素衍生物或其盐溶于¹¹¹incl3溶液中的步骤。

形成螯合物的关键条件包括控制体系的ph值在酸性条件下，酸性条件有助于铟-博螯合物的形成。优选的酸性条件为ph值1-3。

具体为：按照博来霉素衍生物与¹¹¹incl3的摩尔比0.5-2的比例，于20-30℃，将博来霉素衍生物或盐溶于ph1-3的¹¹¹incl3溶液中。

其中，¹¹¹incl3溶液的浓度优选为2-10mm。

进一步优选地，溶解过程中保持体系的生理渗透压为250～350mosm/kg·h2o，例如可采用1mnacl溶液调节体系的渗透压。

优选地，所述制备方法还包括对得到的悬液进行后处理的步骤，所述后处理具体为：用大孔吸附树脂对悬液脱盐，将脱盐后的澄清液体上cm-sephadexc-25[nh4⁺]层析柱，用nh4cl-hcl溶液反复洗脱即得，测定洗脱液的摩尔渗透压，并调整渗透压到250～350mosm/kg·h2o范围即可。

其中，脱盐采用的大孔吸附树脂优选为x-5树脂，nh4cl-hcl溶液的浓度优选为0.05-0.15m(最优0.1m)，优选采用1mnacl溶液调节体系的渗透压。

从图1和图2可以看出，采用本发明的分离方法(后处理方法)能够有效地实现博来霉素衍生物和螯合物的分离。

上述任意一种¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物或任意一种制备方法得到的¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物对肿瘤有良好的治疗效果，尤其是头颈部肿瘤，所述头颈部肿瘤优选为甲状腺肿瘤、舌癌或喉癌。

博来霉素是抗肿瘤抗生素，临床具有重要的意义，开发高效滴度的新型博来霉素抗癌药是发展的趋势，最简单直接的解决方案是利用博来霉素的亲肿瘤的导向性以及穿过血脑屏障的能力，减低用量，达到治疗肿瘤的目的。本发明是将¹¹¹铟(iii)与博莱霉素衍生物反应，在酸性条件下制备博莱霉素衍生物-¹¹¹铟螯合物，该螯合物所用博莱霉素衍生物是常规用量的十分之一(1.5～3mg/剂量)，但是，并不影响博莱霉素的靶向特点，博莱霉素衍生物所携带的¹¹¹铟作为肿瘤杀伤因子，具有杀瘤效果。在抗肿瘤治疗时，¹¹¹铟的使用量为1～20mm/剂，放射剂量为2～40mci/剂，该螯合物的半衰期为2.8天，能够富集于肿瘤细胞，毒性低而杀瘤活性高。

为了更好的临床应用，本发明提供一种注射液，该注射液含有上述任意一种¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物或任意一种制备方法得到的¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物，所述注射液的放射性活性为2-30mci/ml。

将本发明的注射剂肌肉或者静脉注射到对荷瘤动物体内进行研究发现，标记功效近100％，2-4周观察肿瘤，可见该螯合物具有明确的杀瘤活性，注射后不同时间间隔采用γ扫描动物，可见放射性in很快衰减，体内蓄积性危害小，由于博来霉素衍生物的用量仅仅是常规用量的十分之一，因此不良反应也显著降低。

其中，所述注射液的制备方法可采用本领域常用技术手段。

所述注射液中可根据实际需要添加药学上可接受的辅料或载体。

本发明所述的¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物是一个核素俄歇电子(auger)结合化疗的靶向诊断治疗肿瘤的配合物，¹¹¹铟与博来霉素衍生物中的特定成分结合，靶向作用于肿瘤发生部位，可以用于癌症的诊断和治疗，在治疗过程中没有常用抗癌药物所引起的白细胞减少，也不抑制机体的免疫功能，这对癌症患者的治疗极其重要。肿瘤细胞比正常细胞更容易吸收博来霉素衍生物，博来霉素衍生物与¹¹¹铟形成络合物(螯合物)后，使用很低的博来霉素衍生物量即可将¹¹¹铟携带进入肿瘤细胞，¹¹¹铟的半衰期短(2.8天)，放射活性适中，在抗肿瘤治疗时，¹¹¹铟的使用量为1～20mm/剂，放射剂量为2～40mci/剂，即能够产生很好的体内外杀肿瘤效果。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，即得本发明各较佳实施例。

附图说明

图1为博来霉素衍生物与螯合物的分离图；

图2为采用紫外吸收方法监测到的博来霉素衍生物与螯合物的cm-sephadexc-25[nh4⁺]层析柱分离效果图；

图3为实施例1发酵产物的高效液相色谱图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中涉及到的原料或试剂均为已知物质，可市购获得，或采用本领域常规技术手段制备得到；如无特殊说明，所涉及的操作均为本领域常规操作。实施例中涉及的¹¹¹铟盐酸盐可以市购获得，或者采用如下方法制备得到：对直径为50mm，厚度为1.5mm抛光的纯度为99.99％的银靶片，α粒子束辐照9μah，冷却24hr后，用热稀硝酸(硝酸浓度1mm)溶液溶解，然后稀释到0.02m，加入等体积的10^-4m的d2ehpa溶液萃取，分层后去掉水相，再用等体积的1m盐酸溶液从d2ehpa中反萃取出¹¹¹铟，过滤之后得到incl3的溶液。

实施例1

博来霉素衍生物的制备方法，包括如下步骤：

(1)菌株活化：配制高氏一号培养基：将可溶性淀粉10g、氯化钾0.5g、磷酸二氢钾1g、硫酸镁0.5g、硝酸钠2g、硫酸亚铁2g、溶于1升水中，将轮枝链霉菌接种进入培养基内，在28℃条件下培养7d；收获单孢子悬液体，浓度10⁸个/ml；

(2)二级发酵：配制发酵培养基：将葡萄糖10g、黄豆饼粉30g、玉米浆30g、工业淀粉30g、麦芽糖20g、氯化钠3g、磷酸氢二钾1g、硫酸锌0.5g、大豆蛋白胨5g、溶于1000ml水中，将步骤(1)活化的轮枝链霉菌接种进入培养基内，在28℃条件下培养5d；在发酵进行到od值0.5以上时，加入四乙酸二氨基乙烯氨基小分子，滴加，控制最高浓度为3μm/l；

(3)三级发酵：配制培养基同(2)，按照1：20倍放大培养，将步骤(2)的发酵液接种进入培养基内，在28℃条件下培养4d。

发酵结束后，采用如下方式对发酵液进行后处理：过滤去除杂质，用大孔吸附性树脂x-5脱盐后，以cm-sephadexc-25为层析柱，nh4cl为洗脱剂，进行柱层析，收集液体，采用常规方法干燥即得。

以上只是示例性的说明了博来霉素衍生物的发酵方法，本领域技术人员可以理解的是，替换步骤(2)中的四乙酸二氨基乙烯氨基小分子为马来酸伊索拉定或丙烯酸二甲氨基乙酯，其他条件不变的情况下，同样可以得到博来霉素衍生物。

对发酵产物进行高效液相色谱检测，结果如图3所示，从图中可以看出发酵产物中产生了新组分，即为本发明的博来霉素衍生物。

实施例2

¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物的制备方法：取n2干燥的博莱霉素衍生物干粉1mg加入到80μl的¹¹¹incl3溶液中，使用1m的nacl溶液调整离子强度在250～300mosm/kg·h2o之间，于20～30℃，轻轻搅拌30min以上使博来霉素衍生物溶解，得混合溶液。搅拌过程控制体系的ph值在2.0。

用大孔吸附树脂x-5对所得的混合溶液脱盐，将脱盐后的澄清液体上cm-sephadexc-25[nh4⁺]层析柱，用0.1m的nh4cl-hcl溶液反复洗脱即得，测定洗脱液的摩尔渗透压，并调整渗透压到250～350mosm/kg·h2o范围即得。

实施例3

一种注射液，所述注射液中含有1mg/剂实施例1的¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物。

经检测，该注射液中¹¹¹铟的放射性活性为5mci/剂。

对比例1

该实施例提供¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物的制备方法，与实施例1相比，其区别仅在于：搅拌过程中控制体系的ph值为7.0。

对比例2

该实施例提供¹¹¹铟-博来霉素衍生物的螯合物的制备方法，与实施例1相比，其区别仅在于：搅拌过程中控制体系的ph值为9.0。

对比例3

采用与实施例1相同的方法制备螯合物，其区别仅在于：将博来霉素衍生物替换为市售博来霉素。

将实施例1、对比例1、对比例2以及对比例3中所获的产物，用薄层层析法点样检测，点样后，采用体积比1:1的8％醋酸铵-甲醇展开剂进行分离，后采用溴酚蓝染色，结果为：实施例1的样品向阳极迁移，实施例2、实施例3、以及对比例1的样品均向阴极迁移。

上述结果表明：在co2饱和凝胶中，在电极作用下博来霉素衍生物与铟形成的螯合物与未结合的博来霉素衍生物具有不同的带电特征，螯合物具有阳极迁移的特点，螯合物的静电量为负电荷。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。