[发明专利]一株高阳链霉菌菌株及其抗癌活性代谢产物与应用

说明书

本发明公开了一株高阳链霉菌菌株及其抗癌活性代谢产物与应用，属于生物制药技术领域。本发明所述的高阳链霉菌菌株命名为AD16，分类命名为Streptomyces koyangensis，微生物保藏号为CGMCC No.11485。本发明的高阳链霉菌AD16菌株来源于人体肠道，是一种新分离的放线菌，具备与其他放线菌不同的性质，能产生抗癌活性代谢产物，可利用其代谢产物治疗癌症；同时由于其是在人体肠道内发现，对于人体的副作用会很低或无，解决了目前抗癌药物副作用大，病人顺应性差等问题，并且有望可以通过调节肠道菌群的平衡达到预防癌症的目的。

技术领域

本发明涉及一株放线菌菌株，具体涉及一株从人体肠道中分离的能产生抗癌活性代谢产物的高阳链霉菌菌株，以及在制备抗癌药物中的应用。本发明属于生物制药技术领域。

背景技术

癌症是一种发病率和死亡率均很高并且逐年呈上升趋势的疾病，而癌细胞是产生癌症的基本原因，是变异的自体细胞，具有无限生长、转移的特点，因此难以控制。严重地危害着人类的健康与生命，受到世界各国的关注。根据世界卫生组织估计，全世界癌症每年患病约700万人，死亡500万人。据了解，过去10年间，全球癌症的发病率和死亡率增长了约22％[白春学,肺癌治疗新观念[J].大众医药,2005,5(5):28；汤海峰,易杨华.海洋肿瘤物质研究概况与展望[J].药物服务与研究， 2002,32(1)：7-16；王传新.肿瘤标志物的研究进展[J].山东卫生,2006,12:53-54.]，而且这一数字还将继续上升，预计到2030年全世界每年因患癌症而死亡的人数将超过1310万。2012年相关部门最新调查表明，我国每年因癌症死亡的人数达到200 万。

癌症治疗中，虽然以根治性手术为首要选择，但药物治疗仍是一个很重要的环节，使用高效抗癌药物可以延长患者的生存时间和生活质量。目前最为常见的抗癌药物有抗代谢药物、天然植物药、抗肿瘤抗生素等。在众多抗肿瘤药物中，天然植物类抗肿瘤药所占的比重最大，占据了27.0％的份额，其次为抗代谢类抗肿瘤药，占26.1％。在单品排名前10位的抗肿瘤药中，植物类抗肿瘤药占据了前两个席位，分别为紫杉醇和多西他赛。然而，来源于纤维堆囊菌(Sorangium celulosum)的埃博霉素与紫杉醇的抗癌机制基本相似，但比紫杉醇更易溶于水，分子量更小，结构简单，在合成生产和疗效上都优于紫杉醇，尤其是对紫杉醇类耐药的肿瘤细胞具有高活性，被认为是紫杉醇的更新换代产品[黎志凤，EtienneNguimbi，李越中，等.埃博霉素(Epothilones)的PKS/NRPS杂合基因簇[J].生物工程学报，2003，19(5): 511-515.]。这表明微生物能够产生高效的抗癌活性物质。微生物是重要的天然产物的资源，其品种多样，其代谢产物的化学结构复杂而多样，是研制新药取之不尽的宝库。放线菌素是人类发现的第一种具有抗癌作用的抗生素[Hollstein,U.Actinomycin.Chemistry and mechanism of action.Chemical Reviews.1974,74(6):625–652]，是一类高(G+C)％的革兰阳性菌，它最早是由赛尔曼·A·瓦克斯曼和他的同事H.B.伍德拉夫在1940年共同发现[Waksman S A，Woodruff H B.Actinomyces antibioticus，aNew Soil Organism Antagonistic to Pathogenic and Nonpathogenic Bacteria[J].JBacteriol，1941；42(2):231－249.]。放线菌所产生的活性化合物包括抗生素、抗病毒物质、免疫抑制剂、抗肿瘤药物以及多种酶类。迄今来源于微生物的活性化合物中，放线菌的代谢产物所占比例最大，约占45％，据估计还有1万 -3万种微生物的代谢产物生物活性未明，其中放线菌来源的为5000-10000种，因此对于放线菌的研究具有非常重要的意义。研究发现放线菌素主要通过诱导细胞分化和细胞凋亡、抑制某些蛋白酶活性以及影响细胞周期等而发挥其抗肿瘤活性。放线菌素可以抑制体外培养的哺乳动物细胞的有丝分裂。放线菌素D可以引起HeLa细胞和一些小鼠肿瘤细胞的形态学改变，引起核仁的破碎和染色体的断裂。放线菌素 D在低剂量下可以诱导小鼠红细胞、小鼠骨髓红血球干细胞的分化[Boyne JR， Whitehouse A.Nucleolar disruption impairs Kaposi’s sarcoma-associatedherpesvirus ORF57-mediated nuclear export of intronless viral mRNAs[J].FEBSLett，2009， 583(22):3549－3556.]，同时其与DNA结合，抑制RNA合成[J.M.Kirk.,Themdoe of action of actinomycinD,Biochim.BioPhys.Acat(1960)42:167一169；I.H.Golbderg,M.Rabinowitz,ActiomnycinD ihnbition ofdeoxyribonucleic of acid-dependentsynthesis of ribonueleic acid.Scienee(1962)136:315一316；1.H.Goldberg,M.Rabinowitz,E.Reieh,Basis of actinomycinaction,I.DNA bindingand inhibition of RNA一polymerase synthetic reactions by actinomycinProc.Natl.Acda.Sci-(1962)48:2094-2101；E.Reieh,1.H.Goldberg,Actinomycin andnucleic acid fuction Porg.Nucleic AcidRes.Mol.Biol.(1964)3:183-234.]阻断RNA聚合酶催化下生成的RNA，阻断转录过程的延伸阶段 [A.Sentenac,E.J.Simon,P.Formageot,Initiation of chains by RNA polymerase and the effects of ihnibitors studiedby a direct filtrationt technique.Biochim.BioPhys.Acta(1968)161:299-308.]。放线菌素D可以与双链DNA 牢固结合， 抑制DNA聚合酶， 但对DNA聚合酶的抑制作用远不如抑制RNA聚合酶的作用。放线菌素D严重影响核糖体RNA的合成，启动细胞凋亡级联反应，导致细胞凋亡[R.P.Perry,selective effect of actinomycinD on the intracellular ofRNA synthesis in tissue culture cells.ExP.CellRes.(1963)29:400-406；S.IaPalucci一 EsPinoza,M.T.Farnez-Fenrandez Eeffet of Protein synthesisihnibitosr and low concentrations of actinomycinD on ribosomal RNA synthesis,FEBSLett.(1979)107(2):281-284.]。研究也发现核酸代谢对放线菌素D敏感， 发现其影响mRNA与核糖体之间的相互作用[R.H.Singer,S.Penman,Satbiliy t of HeLacell mRNA inactinomycin.Natuer,(1972)240:100一102.]，影响了DNA甲基化 [M.Gold,J.Hurwitz,Theenzymatic methylation of ribonucleic acid nadDeoxyribonucleic acid.VI.FURTHERSTUDIES ON THE PROPERTEIS OF THE DEOXYRIBONUCLEIC ACID METHYLATIONREACTION.J.Biol.Chem.(1964)239, 3866-3874.]、DNA的修复 [M.M.Elkind,GF:Whitmore,T.Alescio,ActinomycinD:Suppression ofRecovery in X-irradiatedmammalian cells.Science(1964)143,1454-1457.]、脱氧核糖核酸酶的降解 [N.K.Sarkareffects of actinomycinD and mitomycinC on the degration of deoxyribonucleicacid and polydeoxyribonucleotide by deoxyribonucleases and venom phosphodiestearse.Bioehim.BioPhys.Acta(1967)145,174-177]、核糖三磷酸的焦磷酸交换反应[H.Goldberg,M.Rabinowitz,E.Reich,Basis of actinomycin action.II.Effect ofaetinomycin on the nucleoside triphosphate-inorganic pyorphosphateexchange.Proc.Natl.Acad.Sci.(1963)49,226-229.]以及RNA由细胞核向细胞质的转移过程[H.Harris,Rapidly labelled ribonucleic acid in the cell nucleus.Nature(1963)198,184-185；R.Lieberman,Abrams,P.Ove,Changes in the meatabolism ofribonucleic acid Preceding the synthesis of deoxyribonucleic acid inmammalian cells cultured from the animal.J.Biol.Chem.(1963)238:2141-2149；M.Girard,S.Penman,J.E.DarneII,The effect of actinomycin on ribosomeFormationin Hela cells.proc.Natl.Acad.Sci.(1964)51:205-211.]。高浓度的放线菌素D可引起真核和原核细胞内RNA的降解[G Acs,E.Reieh,S.Valanju,RNA metabolism of B.Subtilis,effects ofactinomycin.Biochim.BioPhys.Acta(1963)76:68；H.Harris,Rapidlylabelled ribonucleic acid in the cell nucleus.Natuer(1963)198,184-185；R.Wiesner.G Aes,E.Reieh,A.Shafiq,Degradation of ribonucleic acid in mousefibroblasts treated with actinomycin.J.Cell Biol.(1965)27,47-52；G A.Stewart,E.Fabre,The rapid acceleration of hepatic nuclear ribonucleic acid break downby actinomycin but not by ethionine.J. Biol.Chem.(1968)243,4479-4485.]。高浓度的放线菌素X2使肿瘤细胞周期S和G2 /M期阻滞[Fields G B，Noble R L.Solid phasepeptide synthesis utilizing 9-fluorenylmethoxycarbonyl amino acids[J].Int JPept Protein Res,1990，35:161－ 214.]，说明放线菌素X2可能是在DNA的合成阶段彻底杀灭肿瘤细胞，同时可以防止癌转移和扩散[施珊珊.海洋放线菌素X2的抗肿瘤和抗病毒研究[D].广州: 暨南大,2009.]。