Ο καθαρισμός του εκχυλίσματος Taxus από τη μηχανή SepaBean™

Meiyuan Qian, Yuefeng Tan, Bo Xu
Κέντρο Ε&Α εφαρμογών

Εισαγωγή
Το Taxus (Taxus chinensis ή κινέζικο πουρνάρι) είναι ένα άγριο φυτό που προστατεύεται από τη χώρα.Είναι ένα σπάνιο και απειλούμενο φυτό που άφησαν πίσω τους οι παγετώνες του Τεταρτογενούς.Είναι επίσης το μοναδικό φυσικό φαρμακευτικό φυτό στον κόσμο.Το Taxus κατανέμεται στην εύκρατη ζώνη του βόρειου ημισφαιρίου έως τη μεσαία υποτροπική περιοχή, με περίπου 11 είδη στον κόσμο.Υπάρχουν 4 είδη και 1 ποικιλία στην Κίνα, δηλαδή Northeast Taxus, Yunnan Taxus, Taxus, Tibetan Taxus και Southern Taxus.Αυτά τα πέντε είδη διανέμονται στη Νοτιοδυτική Κίνα, τη Νότια Κίνα, την Κεντρική Κίνα, την Ανατολική Κίνα, τη Βορειοδυτική Κίνα, τη Βορειοανατολική Κίνα και την Ταϊβάν.Τα φυτά Taxus περιέχουν μια μεγάλη ποικιλία χημικών συστατικών, συμπεριλαμβανομένων των ταξάνες, φλαβονοειδή, λιγνάνες, στεροειδή, φαινολικά οξέα, σεσκιτερπένια και γλυκοσίδες.Το διάσημο αντικαρκινικό φάρμακο Taxol (ή Paclitaxel) είναι ένα είδος ταξανών.Η ταξόλη έχει μοναδικούς αντικαρκινικούς μηχανισμούς.Η ταξόλη μπορεί να «παγώσει» τους μικροσωληνίσκους χτενίζοντάς τους και να εμποδίσει τους μικροσωληνίσκους να διαχωρίσουν τα χρωμοσώματα κατά τη στιγμή της κυτταρικής διαίρεσης, οδηγώντας έτσι στο θάνατο των διαιρούμενων κυττάρων, ιδιαίτερα των καρκινικών κυττάρων που πολλαπλασιάζονται ταχέως[1].Επιπλέον, με την ενεργοποίηση των μακροφάγων, η ταξόλη προκαλεί μείωση των υποδοχέων TNF-α (παράγοντας νέκρωσης όγκου) και απελευθέρωση του TNF-α, σκοτώνοντας ή αναστέλλοντας τα καρκινικά κύτταρα[2].Επιπλέον, το Taxol μπορεί να προκαλέσει απόπτωση δρώντας στο μονοπάτι του αποπτωτικού υποδοχέα που προκαλείται από Fas/FasL ή ενεργοποιώντας το σύστημα πρωτεάσης κυστεΐνης[3].Λόγω της αντικαρκινικής του δράσης πολλαπλών στόχων, το Taxol χρησιμοποιείται ευρέως στη θεραπεία του καρκίνου των ωοθηκών, του καρκίνου του μαστού, του μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα (NSCLC), του καρκίνου του στομάχου, του καρκίνου του οισοφάγου, του καρκίνου της ουροδόχου κύστης, του καρκίνου του προστάτη, του κακοήθους μελανώματος, της κεφαλής και του τραχήλου καρκίνος, κλπ[4].Ειδικά για τον προχωρημένο καρκίνο του μαστού και τον προχωρημένο καρκίνο των ωοθηκών, το Taxol έχει εξαιρετική θεραπευτική δράση, επομένως είναι γνωστό ως «η τελευταία γραμμή άμυνας για τη θεραπεία του καρκίνου».

Το Taxol είναι το πιο δημοφιλές αντικαρκινικό φάρμακο στη διεθνή αγορά τα τελευταία χρόνια και θεωρείται ένα από τα πιο αποτελεσματικά αντικαρκινικά φάρμακα για τον άνθρωπο τα επόμενα 20 χρόνια.Τα τελευταία χρόνια, με την εκρηκτική αύξηση του πληθυσμού και τη συχνότητα εμφάνισης καρκίνου, η ζήτηση για Taxol έχει επίσης αυξηθεί σημαντικά.Επί του παρόντος, το Taxol που απαιτείται για κλινική ή επιστημονική έρευνα εξάγεται κυρίως απευθείας από την Taxus.Δυστυχώς, η περιεκτικότητα σε ταξόλη στα φυτά είναι αρκετά χαμηλή.Για παράδειγμα, η περιεκτικότητα σε Taxol είναι μόνο 0,069% στον φλοιό του Taxus brevifolia, ο οποίος γενικά θεωρείται ότι έχει την υψηλότερη περιεκτικότητα.Για την εκχύλιση 1 g Taxol, απαιτούνται περίπου 13,6 kg φλοιού Taxus.Με βάση αυτή την εκτίμηση, χρειάζονται 3 – 12 δέντρα Taxus ηλικίας άνω των 100 ετών για τη θεραπεία ενός ασθενούς με καρκίνο των ωοθηκών.Ως αποτέλεσμα, ένας μεγάλος αριθμός δέντρων Taxus έχει κοπεί, με αποτέλεσμα να σχεδόν εξαφανιστεί αυτό το πολύτιμο είδος.Επιπλέον, η Taxus είναι πολύ φτωχή σε πόρους και αργή ανάπτυξη, γεγονός που καθιστά δύσκολη την περαιτέρω ανάπτυξη και χρήση του Taxol.

Προς το παρόν, η συνολική σύνθεση του Taxol έχει ολοκληρωθεί με επιτυχία.Ωστόσο, η συνθετική του διαδρομή είναι πολύ περίπλοκη και υψηλού κόστους, με αποτέλεσμα να μην έχει βιομηχανική σημασία.Η ημισυνθετική μέθοδος Taxol είναι πλέον σχετικά ώριμη και θεωρείται αποτελεσματικός τρόπος επέκτασης της πηγής Taxol εκτός από την τεχνητή φύτευση.Εν συντομία, στην ημι-σύνθεση της Taxol, η πρόδρομη ένωση Taxol που είναι σχετικά άφθονη στα φυτά Taxus εκχυλίζεται και στη συνέχεια μετατρέπεται σε Taxol με χημική σύνθεση.Η περιεκτικότητα σε 10-deacetylbaccatin Ⅲ στις βελόνες του Taxus baccata μπορεί να είναι έως και 0,1%.Και οι βελόνες είναι εύκολο να αναγεννηθούν σε σύγκριση με τους φλοιούς.Ως εκ τούτου, η ημι-σύνθεση της Ταξόλης με βάση την 10-δεακετυλοβακκατίνη Ⅲ προσελκύει όλο και μεγαλύτερη προσοχή από τους ερευνητές[5] (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1).

Σχήμα 1. Η ημι-συνθετική οδός της Ταξόλης με βάση την 10-δεακετυλομπακκατίνη Ⅲ.

Σε αυτήν την ανάρτηση, το φυτικό εκχύλισμα Taxus καθαρίστηκε με ένα προπαρασκευαστικό σύστημα υγρής χρωματογραφίας μηχανής SepaBean™ σε συνδυασμό με φυσίγγια φλας αντίστροφης φάσης SepaFlash C18 (RP) που παράγονται από την Santai Technologies.Το προϊόν-στόχος που πληροί τις απαιτήσεις καθαρότητας ελήφθη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεταγενέστερη επιστημονική έρευνα, προσφέροντας μια οικονομικά αποδοτική λύση για τον γρήγορο καθαρισμό αυτού του είδους φυσικών προϊόντων.