[发明专利]一种博来霉素族衍生物的微生物发酵制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种新型博来霉素族衍生物的微生物发酵制备方法。 

背景技术

博莱霉素（Bleomycin，英文简字BLM）是20世纪60年代从轮枝链霉菌(Streptomyces verticillus)的发酵产物中分离发现的一类糖肽类抗肿瘤抗生素。目前已有十余种博莱霉素天然组分被发现，它们的结构仅在末端胺基上存在差异，其中主要成分为博莱霉素A2（55％～70％）和博莱霉素B2（25％～32％）。此外，包括泰莱霉素（Tallysomycin），佐伯霉素（Zorbamycin）和腐草霉素（Phleomycin）在内的天然产物与博莱霉素的结构和活性都极为相似，因此统称为博莱霉素族糖肽类抗肿瘤抗生素。 

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的断裂从而抑制肿瘤细胞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，因此对人体白细胞，机体免疫功能和造血系统等的副作用较为轻微。博莱霉素属于细胞周期非特异性药物，从上世纪80年代起被开发成为一种重要的有效抗肿瘤药物，在临床上广泛应用。以BLM A2和B2为主要成分的商品药就被用于治疗睾丸癌，同时还广泛应用于霍奇金淋巴瘤、鳞状上皮细胞癌、生殖细胞瘤和其他肿瘤的治疗。但是博莱霉素能增加活性氧分子从而导致细胞的氧化压力，并诱导肺中的上皮和非上皮细胞的衰老和凋亡最终导致肺纤维化。目前博来霉素一般与其他抗肿瘤药物或辅助药物联合应用，以降低其毒性和获得更好的抗肿瘤效果。 

佐伯霉素（Zorbamycin，英文简字ZBM）是由黄绿链霉菌（Streptomyces flavoviridis）合成的博莱霉素族抗生素。佐伯霉素与博莱霉素在结构极为相似，主要差别在于佐伯霉素中的末端胺基支链不同，第一个噻唑啉/噻唑的氧化程度不同，多肽骨架中存在β-羟基化-L-缬氨酸和L-高丝氨酸结构部分，糖基部分为2-O-(3-O-氨基甲酰-甘露糖基)-6-脱氧-L-古洛糖（如式II所示）。相应的，在佐伯霉素生物合成基因簇（zbm）的40个开放阅读框（ORF）中，仅有22个显示出与对应的博莱霉素生物合成基因簇（blm）开放阅读框的同源性，其 它开放阅读框的不同很可能导致了上述两种化合物的结构差异。 

博莱霉素自被发现后便因其强效的抗肿瘤活性迅速成为治疗多种肿瘤的特效化疗药物，近年来博莱霉素族抗生素在抗病毒研究中的应用，更加拓宽了其应用范围。但是博莱霉素导致的剂量依赖性肺纤维化以及一些肿瘤细胞逐渐形成的耐药性极大地限制了其临床应用和推广。因此合成新型的高效低毒的博莱霉素族衍生物一直都是开发博莱霉素类抗肿瘤药物的关键和热点。虽然博莱霉素的化学全合成已经完成，但是通过传统化学修饰获取的少量博莱霉素衍生物并未展示出更好的活性或更低的毒性，同时博莱霉素及其复杂的分子结构也导致相关的合成过程繁琐且效率低下，无法满足临床研究的需要和工业化生产的应用。随着生物化学和分子生物学的快速发展，新兴的组合生物合成方法通过遗传操纵次代谢产物生物合成基因来获取目标天然产物衍生物，是一种非常有应用前景的高新技术。通过生物合成基因簇中蕴含的信息以及相关微生物的遗传操纵，组合生物合成技术可实现复杂结构的多功能团化合物的特定结构改变。另一方面，包括博莱霉素、泰莱霉素和佐伯霉素在内的几种博莱霉素族抗肿瘤抗生素的生物合成被大量研究，其相关生物合成基因簇已经被分别克隆、测序以及表征，这为我们通过组合生物合成技术来操纵这些生物合成器并获得具有更好抗肿瘤活性和更低毒性的新型博莱霉素衍生物提供了坚实的基础，也为最终的博莱霉素类新型抗肿瘤药物的开发提供了一条新颖高效的途径。 

式II.、博莱霉素（BLM）和佐伯霉素（ZBM）的化学结构，红色虚线圈标示为两者结构差异之处。