大麻素的生物合成制造技术

本发明专利技术提供制造大麻素和大麻素类似物的方法以及制造这些化合物的系统。本发明专利技术方法针对根据式I或式II的化合物与大麻素合成酶接触。还描述一种用于制造大麻素和大麻素类似物的系统，其通过使THCA合成酶与大麻素前驱体接触并且改性所述反应混合物的至少一种特性以相对于第二大麻素形成的量影响第一大麻素形成的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请案要求2013年2月28日申请的美国临时专利申请案第61/770,766号的优先 权，所述临时专利申请案的内容通过引用并入本文中。 本专利技术涉及大麻素的生物合成。更具体来说，本专利技术涉及使用蛋白激酶合成酶酶 类离体制造毫克到克或千克量的适于医药和保健食品应用的大麻素的方法，所述酶类负责 在植物中合成大麻素。
技术介绍
大麻素为衍生自大麻(Cannabis sativa)的化合物，大麻为大麻科的一年生植物。 所述植物含有约60种大麻素。大部分熟知的天然存在的大麻素为四氢大麻酚(THC)，其用于 治疗各种医学病况，包括青光眼、AIDS消瘦、神经痛、治疗与多发性硬化症有关的痉挛、肌肉 纤维疼痛以及化学疗法诱发的恶心。另外，已报告THC呈现治疗过敏、发炎、感染、癫痫症、抑 郁症、偏头痛、躁郁症、焦虑症以及药物依赖性和戒断综合症的治疗效果。THC作为抗催吐药 物尤其有效并且投予以控制呕吐，呕吐是使用类鸦片镇痛剂和麻醉剂、高度活性抗反转录 病毒疗法和癌症化学疗法所伴随的常见副作用。 大麻素逐渐用于医药和保健食品应用。用于此类应用的大麻素化合物几乎完全获 自天然来源，例如植物组织。因此，现有技术披露使用不同溶剂萃取方法从大麻植物的毛状 体获得大麻素化合物。一些与此类方法有关的缺点包括产量差，与植物生长和维持有关的 尚成本以及与植物提取物的提取和纯化有关的成本。植物的安全性还是制造医药级大麻素 化合物的成本附加的重要考虑因素。 然而，尤其用于治疗与化学疗法、疼痛有关的恶心和呕吐的大麻素化合物作为刺 激患有消瘦综合症的AIDS患者食欲的药剂以及用于治疗青光眼的药剂的逐渐增加的重要 性已促使本专利技术者开发离体酶催化的半合成方案来大规模制造大麻素和大麻素类似物。本 专利技术方法还允许以降低的成本合成大麻素和其类似物。
技术实现思路
前述总体描述以及下文的【附图说明】和【具体实施方式】都是示范性以及说明性的，并 且打算提供对所主张的本专利技术的进一步解释。所属领域的技术人员从本专利技术的以下详细描 述容易显而易知其它目标、优势和新颖特征。 -方面，本专利技术提供一种制造大麻素或大麻素类似物的方法，所述方法通过： (a)选择根据式I的化合物； (b)选择大麻素合成酶作为将式I化合物转换成大麻素或大麻素类似物的催化剂； (C)使式I化合物与大麻素合成酶接触；以及 (d)分离来自步骤(b)的产物。可以依据这一合成策略将分离的产物脱羧。 在式I中，R选自-OH、卤素、-SH或-NRaRb基团。取代基RjPR2各自独立地选自由以下 组成的群组:-H、-C(0)Ra、-0Ra、任选经取代的&-&〇直链或分支链亚烷基、任选经取代的C 2-C10直链或分支链亚烯基、任选经取代的C2-Ciq直链或分支链亚炔基、任选经取代的C 3-C10芳 基、任选经取代的C3-Ciq环烷基、（C 3-Ciq)芳基-(C1-Ciq)亚烷基、（C3-C iq)芳基-(C2-Ciq)亚烯 基以及(C3-C iq )芳基-(C1-Ciq )亚炔基。 对于某些式I化合物,RjPR2连同其键结的碳原子一起形成(：5-&()环状环。一方面， C5-Ciq环状环包含一或多个选自氧、硫或氮的杂原子。式I中的R3选自由以下组成的群组： H、-C(O) Ra以及C1-Ciq直链或分支链烷基，而IM5PR b各自独立地是-H ^om-NH2JC1-C10) 直链或分支链烷基或C3-Ciq环烷基。然而，本专利技术方法不允许四氢大麻酚或大麻二酚的合 成。 依据这一策略，大麻素合成酶选自大麻二醇酸合成酶、四氢大麻酚酸合成酶或大 麻环萜酚酸合成酶群组。其中X选自-OH、-SH或-NRaRb。 -方面，本专利技术方法描述大麻素合成酶与固体支撑物的固定。根据上文所述的方 法制造的大麻素和大麻素类似物以单个对映异构体形式存在。这些化合物的对映异构纯度 为至少95 %到至少99 %。 根据另一实施例提供制造根据式II的大麻素或大麻素类似物的方法，所述方法通 过： (a)使根据式III的化合物与根据式IV的化合物；在催化式III化合物与式IV化合物反应的酶存在下反应形成式II化合物； (b)使式II化合物与大麻素合成酶接触； (C)分离来自步骤(b)的产物；以及 (d)任选地使来自（c)的产物脱羧获得大麻素或大麻素类似物。 取代基R、Ri、R2以及R3如上文所定义并且抱选自由以下组成的群组:直链或分支链 (C1-Ciq )亚烷基、直链或分支链(C2-Ciq )亚烯基、直链或分支链(C2-Ciq )亚炔基、-C (0) - (C1-C10)亚烷基、-C(O)-(C2-C1Q)亚烯基以及-C(O)-(C 2-C1Q)亚炔基。此外，对于式II、111和IV化 合物，任何亚烷基、亚烯基、亚炔基、芳基、芳基亚烷基或环烷基经一或多个选自由以下组成 的群组的基团进一步取代：-〇H、卤素、-NRbRc^-CXC^Rh-CXC^NRUCi-CioH^S^CNjCi-C 4)烷氧基、（C1-C4)卤烷基以及(C1-C4)羟基烷基，并且R a、Rb以及Rc可各自独立地为-m-SH、-NH2、（ C1-Ciq )直链或分支链烷基或C3-Ciq环烷基。还提供一种用于制造四氢大麻酚、大麻色素或四氢大麻酚和大麻色素两者或其类 似物的方法，所述方法通过： (a)选择根据式V的化合物； (b)使式V化合物与四氢大麻酚酸合成酶接触； (C)改性包含式V化合物和四氢大麻酚酸合成酶的反应混合物的至少一种特性获 得四氢大麻酚、大麻环萜酚或四氢大麻酚和大麻色素两者或其类似物作为产物。 对于式V化合物，R选自-OH、卤素、-SH或-NRaRb基团，RjPR 2各自独立地选自由以下 组成的群组:-H、-C(0)Ra、-0Ra、任选经取代的&-&〇直链或分支链亚烷基、任选经取代的C 2-C10直链或分支链亚烯基、任选经取代的C2-Ciq直链或分支链亚炔基、任选经取代的C 3-C10芳 基、任选经取代的C3-Ciq环烷基、（C3-Ciq)芳基-(C 1-Ciq)亚烷基、（C3-Ciq)芳基-(C2-C iq)亚烯 基以及(C3-Ciq)芳基-(C1-C iq)亚炔基，并且R3选自K(O)R^C1-Ciq直链或分支链烷基。对 于特定化合物，RdPR 2连同其键结的碳原子一起形成C5-Ciq环状环并且取代基RjPRb各自独 立地是-H、-OH、-SH、-NH 2、（ C1-C1Q)直链或分支链烷基或C3-C1Q环烷基。 一方面，改性反应混合物的至少一种特性包含改变反应混合物的pH，例如将pH改 为约4.0到约8.0单位的范围内从而控制上述方法制造的四氢大麻酚比大麻色素的比率。 本专利技术技术还提供用于制造大麻素或大麻素类似物的系统。此类系统包含固持培 养基和多个细胞的发酵器，其中细胞被配置成产生和分泌大麻素合成酶;含有反应物的生 物反应器，反应物被配置成与大麻素合成酶相互作用形成第一大麻素和第二大麻素，以及 被配置成控制生物反应器的条件的控制机构。后一控制机构用于相对于第二大麻素形成的 量影响第一大麻素形成的量。 所述系统可另外包含被配置成至少部分分离所述多个细胞与所述培养基的过滤 器，使得分离后含有大麻素的培养基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造大麻素或大麻素类似物的方法，其包含以下步骤：(a)选择根据式I的化合物；(b)选择大麻素合成酶作为将所述式I化合物转换成所述大麻素或大麻素类似物的催化剂；(c)使所述式I化合物与所述大麻素合成酶在溶剂存在下反应；(d)分离来自步骤(b)的产物；以及(e)任选地使来自(c)的产物脱羧；其中R选自‑OH、卤素、‑SH或‑NRaRb基团；R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：‑H、‑C(O)Ra、‑ORa、任选经取代的C1‑C10直链或分支链亚烷基、任选经取代的C2‑C10直链或分支链亚烯基、任选经取代的C2‑C10直链或分支链亚炔基、任选经取代的C3‑C10芳基、任选经取代的C3‑C10环烷基、(C3‑C10)芳基‑(C1‑C10)亚烷基、(C3‑C10)芳基‑(C2‑C10)亚烯基以及(C3‑C10)芳基‑(C1‑C10)亚炔基，或R1和R2连同其键结的碳原子一起形成C5‑C10环状环；R3选自由以下组成的群组：H、‑C(O)Ra以及C1‑C10直链或分支链烷基；以及Ra和Rb各自独立地是‑H、‑OH、‑SH、‑NH2、(C1‑C10)直链或分支链烷基或C3‑C10环烷基；其前提条件是所述大麻素不是四氢大麻酚或大麻二酚。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·温尼茨基，马克·东斯基，
申请(专利权)人：全谱实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE