Meiyuan Qian, Yuefeng Tan, Bo Xu
Centrum badawczo-rozwojowe aplikacji
Wstęp
Taxus (Taxus chinensis lub cis chiński) to dziko rosnąca roślina objęta ochroną krajową.Jest to rzadka i zagrożona roślina pozostawiona przez lodowce czwartorzędowe.Jest to także jedyna naturalna roślina lecznicza na świecie.Taxus występuje w strefie umiarkowanej półkuli północnej do regionu środkowo-subtropikalnego i liczy około 11 gatunków na świecie.W Chinach występują 4 gatunki i 1 odmiana, a mianowicie Northeast Taxus, Yunnan Taxus, Taxus, Tibetan Taxus i Southern Taxus.Te pięć gatunków występuje w południowo-zachodnich Chinach, południowych Chinach, środkowych Chinach, wschodnich Chinach, północno-zachodnich Chinach, północno-wschodnich Chinach i na Tajwanie.Rośliny Taxus zawierają szeroką gamę składników chemicznych, w tym taksany, flawonoidy, lignany, steroidy, kwasy fenolowe, seskwiterpeny i glikozydy.Słynny lek przeciwnowotworowy Taxol (lub paklitaksel) jest rodzajem taksanów.Taksol posiada unikalne mechanizmy przeciwnowotworowe.Taksol może „zamrażać” mikrotubule, przeczesując je i uniemożliwiając mikrotubulom rozdzielanie chromosomów w czasie podziału komórek, prowadząc w ten sposób do śmierci dzielących się komórek, zwłaszcza szybko proliferujących komórek nowotworowych[1].Ponadto, aktywując makrofagi, taksol powoduje zmniejszenie liczby receptorów TNF-α (czynnika martwicy nowotworu) i uwolnienie TNF-α, zabijając lub hamując w ten sposób komórki nowotworowe[2].Ponadto taksol może indukować apoptozę, działając na szlak receptora apoptotycznego, w którym pośredniczy Fas/FasL lub aktywując układ proteazy cysteinowej [3].Ze względu na wielokierunkowe działanie przeciwnowotworowe, Taksol jest szeroko stosowany w leczeniu raka jajnika, raka piersi, niedrobnokomórkowego raka płuc (NSCLC), raka żołądka, raka przełyku, raka pęcherza moczowego, raka prostaty, czerniaka złośliwego, głowy i szyi rak itp.[4].Szczególnie w przypadku zaawansowanego raka piersi i zaawansowanego raka jajnika Taxol ma wyjątkowe działanie lecznicze, dlatego jest znany jako „ostatnia linia obrony w leczeniu raka”.
Taksol jest w ostatnich latach najpopularniejszym lekiem przeciwnowotworowym na rynku międzynarodowym i uważany jest za jeden z najskuteczniejszych leków przeciwnowotworowych dla ludzi w ciągu najbliższych 20 lat.W ostatnich latach, wraz z gwałtownym wzrostem populacji i zachorowalności na nowotwory, zapotrzebowanie na taksol również znacznie wzrosło.Obecnie Taxol wymagany do badań klinicznych lub naukowych jest pozyskiwany głównie bezpośrednio z Taxus.Niestety zawartość taksolu w roślinach jest dość niska.Na przykład zawartość taksolu w korze Taxus brevifolia, która jest powszechnie uważana za mającą najwyższą zawartość, wynosi jedynie 0,069%.Do ekstrakcji 1 g taksolu potrzeba około 13,6 kg kory Taxus.Na podstawie tych szacunków potrzeba 3–12 drzew Taxus, które mają ponad 100 lat, aby wyleczyć pacjentkę z rakiem jajnika.W rezultacie wycięto dużą liczbę drzew Taxus, co doprowadziło do niemal wyginięcia tego cennego gatunku.Ponadto Taxus jest bardzo ubogi w zasoby i powolny wzrost, co utrudnia dalszy rozwój i wykorzystanie Taxolu.
Obecnie całkowita synteza taksolu została pomyślnie zakończona.Jednak droga syntezy jest bardzo złożona i kosztowna, co sprawia, że nie ma ona znaczenia przemysłowego.Półsyntetyczna metoda taksolu jest obecnie stosunkowo dojrzała i jest uważana za skuteczny sposób na poszerzenie źródła taksolu oprócz sztucznego sadzenia.W skrócie, podczas półsyntezy taksolu, związek prekursorowy taksolu, który jest stosunkowo obfity w roślinach Taxolu, ekstrahuje się, a następnie przekształca w taksol na drodze syntezy chemicznej.Zawartość 10-deacetylobakatyny Ⅲ w igłach Taxus baccata może wynosić do 0,1%.Igły są łatwe w regeneracji w porównaniu z korą.Dlatego też półsynteza taksolu na bazie 10-deacetylobakatyny Ⅲ przyciąga coraz większą uwagę badaczy[5] (co pokazano na rycinie 1).
Rycina 1. Półsyntetyczna droga taksolu oparta na 10-deacetylobakatynie Ⅲ.
W tym poście ekstrakt roślinny Taxus został oczyszczony za pomocą urządzenia SepaBean™ z systemem preparatywnej chromatografii cieczowej typu flash w połączeniu z wkładami typu flash z odwróconą fazą (RP) SepaFlash C18 produkowanymi przez Santai Technologies.Otrzymano docelowy produkt spełniający wymagania czystości, który może być wykorzystany w kolejnych badaniach naukowych, stanowiąc ekonomiczne rozwiązanie umożliwiające szybkie oczyszczanie tego rodzaju produktów naturalnych.
| Instrument | Maszyna SepaBean™ | |
| Nabój | Kartridż flash SepaFlash C18 RP 12 g (krzemionka sferyczna, 20 - 45 μm, 100 Å, numer zamówienia: SW-5222-012-SP) | |
| Długość fali | 254 nm (detekcja), 280 nm (monitorowanie) | |
| Faza mobilna | Rozpuszczalnik A: Woda | |
| Rozpuszczalnik B: Metanol | ||
| Przepływ | 15 ml/min | |
| Ładowanie próbki | Surowa próbka 20 mg rozpuszczona w 1 mL DMSO | |
| Gradient | Czas (min) | Rozpuszczalnik B (%) |
| 0 | 10 | |
| 5 | 10 | |
| 7 | 28 | |
| 14 | 28 | |
| 16 | 40 | |
| 20 | 60 | |
| 27 | 60 | |
| 30 | 72 | |
| 40 | 72 | |
| 43 | 100 | |
| 45 | 100 | |
Wyniki i dyskusja
Chromatogram typu flash dla surowego ekstraktu z Taxus przedstawiono na Figurze 2. Analizując chromatogram, produkt docelowy i zanieczyszczenia osiągnęły poziom podstawowy.Co więcej, dobrą powtarzalność uzyskano także poprzez wielokrotne nastrzykiwanie próbek (dane nie pokazane).Zakończenie rozdziału metodą chromatografii ręcznej na kolumnach szklanych zajmie około 4 godzin.W porównaniu z tradycyjną metodą chromatografii ręcznej, metoda automatycznego oczyszczania opisana w tym poście wymaga jedynie 44 minut na ukończenie całego zadania oczyszczania (jak pokazano na rysunku 3).Stosując metodę automatyczną, można zaoszczędzić ponad 80% czasu i dużą ilość rozpuszczalnika, co może skutecznie obniżyć koszty, a także znacznie poprawić wydajność pracy.
Rycina 2. Chromatogram typu flash surowego ekstraktu z Taxus.
Rycina 3. Porównanie metody chromatografii ręcznej z metodą automatycznego oczyszczania.
Podsumowując, połączenie wkładów flash SepaFlash C18 RP z maszyną SepaBean™ może zaoferować szybkie i wydajne rozwiązanie do szybkiego oczyszczania produktów naturalnych, takich jak ekstrakt Taxus.
Bibliografia
1. Alushin GM, Lander GC, Kellogg EH, Zhang R, Baker D i Nogales E. Struktury mikrotubul o wysokiej rozdzielczości ujawniają przejścia strukturalne w αβ-tubulinie po hydrolizie GTP.Komórka, 2014, 157 (5), 1117-1129.
2. Burkhart CA, Berman JW, Swindell CS i Horwitz SB.Związek między strukturą taksolu i innych taksanów na indukcję ekspresji genu czynnika martwicy nowotworu-α i cytotoksyczność.Badania nad rakiem, 1994, 54 (22), 5779-5782.
3. Park SJ, Wu CH, Gordon JD, Zhong X, Emami A i Safa AR.Taksol indukuje apoptozę zależną od kaspazy-10, J. Biol.Chem., 2004, 279, 51057-51067.
4. Paklitaksel.Amerykańskie Towarzystwo Farmaceutów zajmujących się systemem opieki zdrowotnej.[2 stycznia 2015]
5. Bruce Ganem i Roland R. Franke.Paklitaksel z taksanów pierwotnych: perspektywa kreatywnych wynalazków w chemii cyrkonu organicznego.J. Org.Chem., 2007, 72 (11), 3981-3987.
Istnieje seria wkładów flash SepaFlash C18 RP o różnych specyfikacjach firmy Santai Technology (jak pokazano w tabeli 2).
| Numer przedmiotu | Rozmiar kolumny | Przepływ (ml/min) | Maks. ciśnienie (psi/bar) |
| SW-5222-004-SP | 5,4 g | 5-15 | 400/27,5 |
| SW-5222-012-SP | 20 gr | 10-25 | 400/27,5 |
| SW-5222-025-SP | 33 gr | 10-25 | 400/27,5 |
| SW-5222-040-SP | 48 gr | 15-30 | 400/27,5 |
| SW-5222-080-SP | 105 gr | 25-50 | 350/24,0 |
| SW-5222-120-SP | 155 gr | 30-60 | 300/20,7 |
| SW-5222-220-SP | 300g | 40-80 | 300/20,7 |
| SW-5222-330-SP | 420 gr | 40-80 | 250/17,2 |
Tabela 2. Kartridże flash SepaFlash C18 RP.
Materiały opakowaniowe: Wysokowydajna sferyczna krzemionka związana C18, 20 - 45 μm, 100 Å
Dalsze informacje na temat szczegółowych specyfikacji maszyny SepaBean™ lub informacje dotyczące zamawiania kartridży flash z serii SepaFlash można znaleźć na naszej stronie internetowej
Czas publikacji: 20 września 2018 r