Mutasynthetic production of proansamitocin derivatives. Development of nanoparticle-antibiotic conjugates for the selective drug release upon inductive heating

Abstract

Ansamitocine sind antiproliferative Sekundärmetaboliten aus Actinosynnema pretiosum. Sie bestehen aus einem Polyketid Makrolactam mit AHBA als Starteinheit der Biosynthese. Unter Verwendung von DAHBA-Mutanten wurde mithilfe der Mutasynthese bereits eine große Vielfalt biologisch aktiver Ansamitocin-Derivate erzeugt. Kürzlich wurde eine weitere Mutante von A. pretiosum beschrieben, der sowohl die Gene für die AHBA-Synthese als auch die Gene für die Post-Polyketid-Modifikation fehlen. Dieser Stamm, AH1 genannt, produziert nach Fütterung mit verschiedenen Aminobenzoesäuren Proansamitocin-Derivate, wenn auch in geringerer Ausbeute als bei der ursprünglichen DAHBA-Ausgangsmutante. Besonders interessant waren die Funde eines Makrolacton-Proansamitocin-Derivats nach Fütterung mit einer Hydroxymethylbenzoesäure. Im ersten Teil dieser Studie wurde das Substratspektrum des Stammes AH1 untersucht und neue Proansamitocin-Derivate charakterisiert. Es wurden Studien zur Verbesserung der Kulturbedingungen für diesen neuen Stamm durchgeführt. Ziel dieser Studie war die Isolierung großer Mengen des Makrolacton-Proansamitocin-Derivats durch eine 25-Liter- Fermentation unter Verwendung des BIOSTAT®CultiBag RM-Reaktors. Jedoch konnte das gewünschte Makrolacton unter diesen Bedingungen nicht isoliert werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein neues SPION-Antibiotika-Konjugat synthetisiert, bei dem das Antibiotikum über einen thermosensitiven Linker an das SPION gebunden ist. Die Verwendung von SPIONs zur thermoselektiven Freisetzung nach induktiver Erwärmung ist ein vielversprechendes Werkzeug für neuartige Arzneimittelsysteme. Ein neuer thermosensitiver Linker für die Freisetzung von Carbonsäuren wurde entwickelt und getestet. Dieser Linker zeigte eine schnelle Freisetzung von Nalidixinsäure bei 95 °C in weniger als 30 min, während bei 37 °C über mehrere Stunden keine signifikante Freisetzung beobachtet wurde. Anschließend wurde Nalidixinsäure über diesen Linker mit MagSilica® SPIONs verknüpft, und es wurde eine Freisetzung bei induktiver Erwärmung beobachtet.