Procedimiento de fabricación de sustancias biológicamente activas a partir de medicamentos,

caracterizado por el hecho de que los medicamentos son antibióticos ß-lactámicos y por que por el efecto de la enzima que forma radicales laccasa EC 1.10.3.2. (clasificación según la Nomenclatura internacional de enzimas (Enzym Nomenclature, Academic Press, Inc, 1992, pags. 24-154)) se pueden obtener productos de acoplamiento con enlaces heteromoleculares conteniendo moléculas aromáticas como compuestos con un espectro de actividad modificada que presentan un comportamiento de repartición modificado con la medida de que la molécula aromática que está sustituida es el benceno

Biotransformación de compuestos biológicamente activos a partir de substancias químicas de diferentes clases por medio de la enzima laccasa y peroxidasa de manganeso.

Se divulgan nuevos compuestos biológicamente activos, el procedimiento para su fabricación y su utilización. De los antibióticos y la quimioterapia se obtienen productos de acoplamiento que presentan una eficacia antimicrobiana mejorada o características de aplicación mejoradas en una biotransformación catalizada con las enzimas laccasa.

Estado de la técnica

Los antibióticos forman un grupo de compuestos, heterólogo en cuanto a su estructura y efecto biológico, que pertenecen a la terapéutica más aplicada en la medicina humana y veterinaria así como en la protección fitosanitaria. A los antibióticos pertenecen las sustancias formadas por microorganismos así como los derivados formados de estos que pueden combatir enfermedades infecciosas en caso de aplicación intrasomática. Además de los antibióticos antibacterianos se descubrieron antibióticos con tripanocidas antifúngicos, antivíricos así como con características cancerostáticas. Por aplicación de antibióticos fabricados por vía fermentativa en la quimioterapia del cáncer, la definición originaria fue igualmente ampliada como por aplicación en la cría de animales como sistema ergotrópico y en la protección fitosanitaria como herbicidas, insecticidas, pesticidas, acaricidas, nematocidas, molusquicidas (U. Gräfe: Biochemie der Antibiotika, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlín, New York, 1992). El hallazgo de nuevas zonas de actividad celular para antibióticos y sustancias bioactivas similares hasta hoy en día aún no está terminado y conduce a nuevas posibilidades de aplicación en la medicina humana y veterinaria así como por ejemplo en la protección fitosanitaria.

La modificación extensiva parcialmente sintética de antibióticos naturales existentes y la síntesis química total han dado lugar finalmente a medicamentos que superan considerablemente el potencial originario de las sustancias naturales. Finalmente fueron localizados también sintéticos totales sin referencia a productos microbianos, que han de equipararse a los antibióticos clásicos en cuanto a su efecto sobre microorganismos y su mecanismo de acción (U. Gräfe: Biochemie der Antibiotika, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlín, New York, 1992).

En lo sucesivo se utiliza el concepto antibióticos en este sentido general para sustancias biológicamente activas con efectos selectivos en diferentes zonas de actividad de microorganismos patógenos (bacterias, hongos, virus) y organismos filogénicos superiores (p. ej. rickettsias, tripanosomas, células tumorales o parásitos).

Los antibióticos con diferentes actividades biológicas para diferentes campos de aplicación son modificados continuamente por reacciones químicas, para adaptarlos a nuevas tareas. Ningún otro grupo de antibióticos ha sufrido una modificación semisintética tan amplia como los antibióticos ß-lactámicos. El descubrimiento del ácido 6-aminopenicilánico como cuerpo básico de las penicilinas y el ácido 7-aminocefalosporánico como cuerpo básico de las cefalosporinas introdujo una nueva etapa de la modificación con la dirección de destino (meta) de derivados de efecto optimizado, que hasta hoy en día no está terminada.

Las ventajas de las penicilinas y cefalosporinas originariamente descubiertas, como la toxicidad muy escasa y el alto efecto bactericida, fueron adaptadas a las exigencias aumentadas mediante una modificación química continua. Las patentes US-A-5,695,951 y US-A5,939,299 divulgan métodos para clorurar el derivado de cefalosporina cefalexina mediante una haloperoxidasa. Un método para la introducción enzimática de halógenos utilizando haloperoxidasas está descrito en WO-A-OO/15771.

Estas modificaciones químicas y bioquímicas de los antibióticos ß-lactámicos sin embargo no podían mantenerse al nivel del desarrollo de resistencia de los microorganismos patógenos, de modo que actualmente numerosos gérmenes, en particular los estafilococos multirresistentes, ya no pueden ser medicados con los antibióticos ß-lactámicos actualmente disponibles.

Las laccasas (E.C. 1.10.3.2) son enzimas que catalizan la oxidación de un substrato. Ellas se obtienen a partir de microbios, plantas y animales. En la naturaleza las laccasas y peroxidasas desempeñan un papel importante, p. ej. en la degradación biológica de lignina, por eso pueden ser aisladas entre otras cosas de los hongos de podredumbre blanca. Dichas enzimas ligninolíticas son capaces de transformar oxidativamente diferentes contaminantes ambientales (Jonas, U, Hammer, E, Schauer F., Bollag, J.- M.: Biodegradation 1998; 8: 321-328; Bollag, J.-M., Shuttleworth, K.L., Anderson, D.H.: Appl Environ Microbiol 1988; 54: 3086-3091; Bumpus, J.A., Aust, S.D.: Bioessays 1986; 6: 166-170; Bumpus, J.A., Tien, M., Wright, D.A.: Science 1985; 228: 143-147).

DE-A-197 26 241 divulga un sistema de multicomponentes ampliado para el tratamiento de aguas residuales que puede contener entre otras cosas también oxidoreductasas obtenidas a partir de hongos de podredumbre blanca. Entre otras cosas puede emplearse también la laccasa en una concentración de 0,001 a 1 U/ml para el tratamiento de aguas residuales. El sistema de multicomponentes desarrollado para el tratamiento de aguas residuales puede emplearse también para síntesis orgánicas, p. ej. para la oxidación de alifatos insaturados o para la oxidación de alcoholes para obtener aldehídos. Ha resultado ventajoso según DE-A-24 02 452 efectuar oxidaciones mediadas por la laccasa en un sistema bifásico de agua y un disolvente orgánico.

US-A-5,389,356 y US-A-5,468,628 describen métodos de la oxidación o reducción selectiva, en la cual una peroxidasa sirve de catalizador generando radicales libres. Este método p. ej. es adecuado para degradar tetracloruro de carbono.

Además es conocido oxidar fenoles mediante la laccasa o peroxidasa, teniendo las soluciones reactivas un efecto antimicrobiano y pueden ser utilizadas en procesos industriales para la desgerminación. Una aplicación especial de la oxidación inofensiva con ayuda de tirosinasas y laccasas está descrita en US-A 6,015,683. Por lo tanto con la ayuda de la laccasa por intermediación se produce un reactivo colorante que permite la verificación espectrofotométrica de acetaminofén en soluciones acuosas.

En la fuerza de oxidación se basa también el efecto antimicrobiano conocido de las laccasas en presencia de oxígeno. Igualmente en una oxidación se basa la formación de derivados de fenoxazinona antimicrobiana eficaz bajo la influencia de laccasa. La laccasa y peroxidasa de manganeso se aprovechan de manera económica para los más diversos propósitos. Ellas blanquean el material que contiene lignina y se utilizan por eso en la industria papelera. De WO-A 95/01426 es sabido que los compuestos órgano-químicos, que consisten en al menos dos anillos aromáticos, pueden reforzar la actividad de la laccasa. Este refuerzo fue aprovechado para blanquear colorantes en soluciones o lignina y materiales que contienen lignina.

En US-A-4,478,683 es descrito impedir el crecimiento de microorganismos en la depuración de aguas residuales industrial por adición de laccasas y peroxidasas.

La laccasa y peroxidasa de manganeso fueron utilizadas en pocos casos para efectuar un acoplamiento de diferentes compuestos biológicos. Puesto que entonces se debe contar preferiblemente con hacer frente a los grupos funcionales esenciales para la eficacia, se puede esperar generalmente un empeoramiento de la eficacia. Probablemente por este motivo, los ensayos para utilizar la peroxidasa de manganeso y la laccasa para la derivatización de antibióticos se limitan a pocos ejemplos. En los ejemplos realizados hasta ahora no se logró el objetivo deseado de un refuerzo del efecto antimicrobiano. Por ejemplo se utilizó la laccasa para enlazar los antibióticos del grupo del ácido aureólico con hidroquinonas (Anyanwutaku, I.O., Petrowski, R.J., Rosazza, I.P.: Bioorg. Med. Chem. 1994; 2: 543-551). La actividad biológica de las sustancias de partida se perdió en este caso. Agematu et al. (Biosci. Biotechnol. Biochem. 57 (8), 1387-1388 (1993) describen la transformación del ácido 7-(4-hidroxifenilacetamido)-cefalosporínico por una oxidación fenólica catalizada por la laccasa. También aquí el producto de reacción era menos eficaz que la cefalosporina originaria. Uemtsu et al. (jpn. Kokai Tokkyo JP 05,163,281) emplean oxidasas para la oxidación de las cefalosporinas.