CZ309480B6 - Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům - Google Patents

Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům Download PDF

Info

Publication number
CZ309480B6
CZ309480B6 CZ2021-461A CZ2021461A CZ309480B6 CZ 309480 B6 CZ309480 B6 CZ 309480B6 CZ 2021461 A CZ2021461 A CZ 2021461A CZ 309480 B6 CZ309480 B6 CZ 309480B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
skin
oil
preparations
extract
microbiome
Prior art date
Application number
CZ2021-461A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2021461A3 (cs
Inventor
Karel Bezouška
CSc. DSc Bezouška Karel prof. RNDr.
Jan Engl
CSc Engl Jan RNDr.
Original Assignee
BiomServ s.r.o
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BiomServ s.r.o filed Critical BiomServ s.r.o
Priority to CZ2021-461A priority Critical patent/CZ309480B6/cs
Publication of CZ2021461A3 publication Critical patent/CZ2021461A3/cs
Publication of CZ309480B6 publication Critical patent/CZ309480B6/cs

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/96Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution
    • A61K8/99Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution from microorganisms other than algae or fungi, e.g. protozoa or bacteria
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/66Microorganisms or materials therefrom
    • A61K35/74Bacteria
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/164Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/44Oils, fats or waxes according to two or more groups of A61K47/02-A61K47/42; Natural or modified natural oils, fats or waxes, e.g. castor oil, polyethoxylated castor oil, montan wax, lignite, shellac, rosin, beeswax or lanolin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/08Solutions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10Dispersions; Emulsions
    • A61K9/107Emulsions ; Emulsion preconcentrates; Micelles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/02Local antiseptics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q11/00Preparations for care of the teeth, of the oral cavity or of dentures; Dentifrices, e.g. toothpastes; Mouth rinses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00Preparations for care of the skin

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines Containing Plant Substances (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům jsou založené na použití bezbuněčných extraktů připravených z komensálních bakterií kůže a dutiny ústní, specificky bakterií Staphylococcus epidermidis a Fusobacterium simiae. Připravené extrakty vykazovaly významnou antimikrobiální aktivitu včetně schopnosti neutralizovat respirační viry, tato se dále zvýšila u formulovaných olejových emulzí nebo vodných přípravků obsahujících zejména antimikrobiální látky rostlinného původu. Praktická schopnost ochrany byla u přípravků vyzkoušena na myším modelu akutní respirační infekce a dále praktickými zkouškami u uživatelů. Bakteriální extrakty podle vynálezu jsou výhodně součástí kosmetických přípravků pro podporu zdravého mikrobiomu kůže a sliznic, popřípadě biocidních desinfekčních přípravků desinfikujících kůži lidí a zvířat. Hlavní výhodou navržených nových přípravků je jejich šetrný vztah k normální mikroflóře kůže a sliznic, které svojí činností během aplikace nenarušují, ale naopak je posilují a napomáhají jim i ve správném vyladění účinnosti imunitního systému.

Description

Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům
Oblast techniky
Vynález se týká přípravků na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic před patogenními mikroorganismy a viry obsahujících aplikační základ v kombinaci s bezbuněčnými extrakty komensálních mikroorganismů. Tyto přípravky mohou být využity jako přípravky kosmetické a biocidní ve třídě dezinfekcí na lidskou a zvířecí kůži.
Dosavadní stav techniky
Léčba infekcí patogenními mikroorganismy a viry na kůži a přilehlých sliznicích respiračního, gastrointestinálního a urogenitálního systému doposud byla a je prováděna pomocí kombinace různých přístupů. Lze využít chemických látek typu antibiotik, antimykotik, antivirotik nebo dezinfekcí stejně jako pro člověka přirozenějších postupů, mezi něž se řadí například očkování (vakcinace). V posledních letech bylo dále toto spektrum doplněno o přístupy založené na managementu zdravé mikroflóry kůže a sliznic nazývané mikrobiomem.
Použití antibiotik a dezinfekcí bylo v dosavadní historii kritické pro zvládnutí mnohých epidemií a kritických medicínských stavů, a i dnes zůstávají kritické stavy pacientů doménou použití těchto látek. Jinak se však tento přístup dostává v současnosti do problémů z pohledu stále většího rozšíření mikrobiálních kmenů odolných vůči antibiotikům. Velkým problémem je dále v podstatě nespecifický účinek těchto látek eliminujících kromě patogenů též mnohé blahodárné mikroorganismy sloužící potřebám našeho organismu, jejichž obnovení do původního spektra není vždy jednoduše dosažitelné. Z tohoto pohledu je třeba použití antibiotik a dezinfekčních látek vždy pečlivě zvažovat, a pokud to není nezbytné, je lépe se jim vyhnout.
Očkování (vakcinace) sehrálo v historii boje s infekčními chorobami nezastupitelné místo, což platí i v případě současně probíhající pandemie COVID-19. Jednotlivé přístupy zahrnující použití oslabeného viru, použití isolovaného virového antigenu, nebo imunizace pomocí antigenů vytvořených přímo v těle chráněné osoby (vakcíny založené na virových vektorech nebo systémech schopných dopravit do buněk přímo mRNA kódující virové antigeny) se vzájemně vhodně doplňují a mohou přispět k nastolení účinné ochrany. Opět však existují faktory, které snižují univerzálnost tohoto přístupu, ať jde o mutované formy virů generované přímo v infikovaných osobách během pandemie, nebo nevhodnost tohoto přístupu u osob alergických na některou z chemických komponent vakcíny, mladých jedinců do 16 let, osob se specifickými diagnózami (vysoký krevní tlak, diabetes, astma) nebo kojící ženy.
V poslední dekádě je na základě nových výsledků týkajících se lidského mikrobiomu akcentován celostní přístup k řešení infekčních onemocnění kůže a sliznic založený na kombinovaném účinku normální zdravé mikroflóry a správně vyladěného imunitního systému pracujících ve vzájemné rovnováze a kooperaci. Pokud jde o zdraví kůže a přilehlých sliznic, je akcentován zejména význam dominantního komensálního mikroorganismu kůže bakterie Staphylococcus epidermidis (Stacy a Belkaid 2019, Eisenstein 2020) ve společenství s dalšími kožními komensály zahrnující zejména druhy Corynebacterium amycolatum, Cutibacterium acnes a Streptococcus infantis (Claudel a kol., 2019, Kim a kol., 2021). Blahodárné účinky těchto mikroorganismů jsou na molekulární úrovni podmíněny zejména produkcí účinných a selektivních antibiotik nenarušujících rovnováhu mikrobiomu kůže (Sanford a Gallo 2013), produkcí látek schopných správně naladit imunitní systém a udržovat jej v nezbytné kondici (Naik a kol., 2012) stejně jako látek schopných zesilovat kožní bariéru na základě zesíleného spojení keratinocytů v pokožce (Ohnemus a kol. 2008). Jako vhodné se jeví použít extrakty v kombinaci s enzymovým komplexem z enviromentálních mikroorganismů (CZ 308231 B6).
- 1 CZ 309480 B6
Je ovšem též třeba zmínit další zajímavé souvislosti mezi zdravým mikrobiomem kůže a sliznic zjištěné v posledních letech. Především bylo zjištěno, že dominantní komensál kůže Staphylococcus epidermidis produkuje látky s antivirovými účinky založenými na velmi zajímavém mechanismu „nespecifického“ zaslepení virového povrchu účinně snižujícího infektivitu (Chen a kol. 2016). Antivirová aktivita byla lokalizována do frakce velkých povrchových proteinů („extracellular matrix-binding protein“) označovaných jako Embp (Christner a kol. 2010). Kromě toho bylo na několika studiích z posledních let jasně prokázáno, že osoby udržující zdravý mikrobiom kůže a sliznic mají zvýšenou odolnost vůči respiratomím virovým infekcím (Kim a kol. 2019). Velmi zajímavé souvislosti byly odhaleny, zejména pokud jde o vzájemný vztah zdravého mikrobiomu dutiny ústní a zdravého mikrobiomu kůže, kdy tato závislost platí i přes zdánlivě autonomní charakter mikrobiomů. Překvapivě se zdravý orální mikrobiom ukazuje v těchto složitých interakcích jako kritický, a to nejen z pohledu ovlivnění zdravého mikrobiomu kůže a přilehlých sliznic, ale i z pohledu svého přímého vlivu na tvorbu zdravého mikrobiomu sliznice respiračního systému (Scannapieco a kol., 2020).
Moderní trendy vědeckého výzkumu se přitom odrážejí i v relevantních patentových dokumentech posledního desetiletí. Tak např. Reddy (US 11077052) popisuje formulace pro léčbu COVID-19 infekcí obsahujících probiotika, peptidy a antioxidanty. Black a kol. (US 9820953) chrání použití huminových extraktů pro urychlení léčby poranění. Walensky a kol. (WO 2017/004591) popisují formulace antimikrobiálních peptidů vhodné pro léčbu bakteriálních infekcí způsobovaných G+ i G- bakteriemi. Několik patentových dokumentů popisuje použité směsí látek zahrnujících mastné kyseliny s krátkým řetězcem jako je kyseliny máselná, propionová nebo jantarová v různých topických nebo i orálních formulacích vhodných pro zlepšení zdraví kůže (US 11065217, US 10786477 a US 10980845). Blanchard a Nebrini (EP 3407739 Bl) popisují použití topické kompozice obsahující prebiotika ve formě fůkosylovaných oligosacharidů pro zlepšení zdraví kůže, jmenovitě pro zlepšení mikrobiomu kůže a léčbu některých kožních chorob (atopická dermatitida). Ve dvou případech byly látky z komensálních mikroorganismů kůže uvedených výše prezentovány ve formě bakteriálních nanovesikulů o rozměrech sahajících od 10 nm až do 1 m, v obou případech bylo možné využít takto připravené nanočástice biologického původu jak k diagnostickým účelům, tak také k léčbě některých kožních onemocnění (atopická dermatitida a jiné zánětíivé stavy na kůži - KR 102223406 a patentová aplikace US 2019/0345561). Nakatsuji a kol. (US 10980848) podali patent na antimikrobiální terapie založené na látkách extrahovaných z klinických isolátů stafylokoků negativních na koagulasu. Bezouška a kol. (CZ 308231 B6) popsali kombinované několikastupňové mikrobiální přípravky a způsob jejich aplikace. Zahrnutím extraktů komensálních a enviromentálních mikroorganismů do olejových emulzí byly formulovány čtyři kompozice a navrženo jejich použití pro řešení různých problémů na kůži pomocí aplikace těchto emulzí v určité vyzkoušené sekvenci.
Mezinárodní patentová přihláška WO 2020/056359 se týká zejména přípravků, které obsahují baktérie kmene Staphylococcus epidermidis, v živé nebo lyofilizované formě, tzn. celobuněčných přípravků. Jsou zmíněny i přípravky obsahující bezbuněčný fermentační extrakt (tj. produkty fermentace za vhodných podmínek). Bezbuněčné fermentační extrakty obsahují antimikrobiální molekuly, výhodně PSM (phenol soluble modulin), což jsou molekuly menší než 30, 10 a popřípadě 3 kDa.
Mezinárodní patentová přihláška WO 2016/179440 popisuje kompozice obsahující bakteriální kmeny Staphylococcus hominis a Staphylococcus epidermidis, a sice živé nebo restituované baktérie, tedy nikoliv bezbuněčné extrakty. Pokud jde o účinné antimikrobiální látky, které jsou předmětem zájmu této přihlášky, jde o malé antimikrobiální peptidy (AMP) jako jsou SHantibiotické peptidy, SH-antimikrobiální peptidy, hogocidin a firmocidin, což jsou peptidy velikosti 3,152 a 3,547 kDa.
-2CZ 309480 B6
Výše uvedená řešení však mají řadu významných omezení. Mnohá z těchto řešení byla náležitě odzkoušena jen na laboratorní úrovni a otázkou tedy zůstává jejich praktické fungování u větších skupin uživatelů. Praktické využití přípravků obsahujících živé nebo životaschopné mikroorganismy se ukazuje jako velmi složité z regulačního pohledu: tyto přípravky je možné uvést na trh pouze jako léčiva v kategorii „live biotherapeutical products“. Požadavky regulátorů v této oblasti jsou neobyčejně složité, mj. je nutno získat důkazy o stavu kolonizace aplikačního místa jednotlivými kmeny stejně jako data, že kolonizací nedochází k porušení struktury normálního mikrobiomu. Z tohoto důvodu je tato cesta přípravku k uživateli tak složitá, že na ní obstálo zatím jen několik mikrobiálních přípravků.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky částečně nebo úplně eliminují přípravky podle předloženého vynálezu, kdy jsou oproti předcházejícím řešením integrovány jednotlivé komponenty pocházející z mikroorganismů do aplikačních směsí vyššího řádu, což významným způsobem napomáhá snadnosti aplikace a tím pádem pohodlí uživatelů. Naopak vyvinutím tří nových aplikačních kompozic pro postřik na kůži, do dutiny ústní a dutiny nosní byly vytvořeny předpoklady pro zabezpečení dokonalé ochrany proti mikroorganismům a virům na všech kritických místech přicházejících v úvahu.
Olejová emulze pro aplikaci na kůži se jeví jako vhodná alternativa k doposud používaným dezinfekcím na kůži rukou nebo na jiná citlivá místa na kůži. Antimikrobiální účinek u většiny běžně používaných dezinfekcí je založen na využití dezinfekčních vlastností organických rozpouštědel (ethanol, 2-propanol) často v kombinaci s detergenty typu kvartérních amoniových solí ve formě roztoků nebo gelů. Dlouhodobé používání takových přípravků nevytváří pro kůži a její mikrobiom příznivé prostředí, kůže se stává v podstatě abiotickou a je tedy zbavena své přirozené ochrany potřebné pro obranu před invazí patogenů. Pozorování publikovaná již před současnou pandemií COVID-19 jasně ukazují, že k této invazi v praxi opravdu dochází, což postupně vede k tvorbě nespecifických dermatitid až dlouhodobých zánětů. Naproti tomu koncepce zde uváděné olejové emulze je založená na schématu komplexní péči o kůži zahrnující upevnění a posílení fyzikální bariéry (promaštění, hydratace), chemické bariéry (kyselé pH nepříznivé pro usídlení patogenů) i biologické ochrany, kterou poskytují vysokomolekulární ochranné komponenty přítomné v bezbuněčném extraktu S100 ze Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228. Nově vytvořená kompozice bohatá na přítomnost emulgátorů a nově navržený výrobní postup zajišťují stabilitu vytvořené olejové emulze, kdy nedochází k separaci fází ani krémování ani po dvou letech skladování při doporučené teplotě. Kombinace účinných antimikrobiálních látek nacházejících se ve vysokomolekulární frakci S100 Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 s antimikrobiálními účinky použitých olejů (olej z černého kmínu, citrusový olej) poskytuje vysokou antimikrobiální účinnost, včetně schopnosti vázat a neutralizovat respirační viry, která je poněkud překvapivě srovnatelná nebo dokonce vyšší oproti běžně používaným chemickým dezinfekčním prostředkům. Emulze je bohatá na prebiotika, jako je xylitol a farnesol, která vytvářejí příznivé podmínky pro rozvoj normální mikroflóry kůže, zatímco potlačují rozvoj patogenů (např. Staphylococcus aureus). Kombinací látek zajišťujících rozvoj zdravého mikrobiomu kůže (který je per se považován za kritický faktor antimikrobiální obrany) a účinnými látkami potlačujícími selektivně rozvoj patogenů je zabezpečena robustní ochrana kůže proti širokému spektru patogenů.
U vodného přípravku pro aplikaci do dutiny ústní, popřípadě do dutiny nosní, se jedná o velmi podobné složení, i když podmínky aplikované regulátorem jsou pro obě místa značně odlišné. Zatímco v případě aplikace do dutiny ústní se připouští forma kosmetického přípravku ve formě osvěžujícího ústního spreje, u dutiny nosní je tato forma na základě precedenčního evropského rozhodnutí vyloučena. U přípravků aplikovaných do dutiny nosní se může jednat v případě velmi jednoduchého složení typu solného fyziologického roztoku nebo mořské vody o zdravotnický prostředek, v ostatních případech, a zejména u dokumentované vazby kterékoliv komponenty
- 3 CZ 309480 B6 směsi na lidské buňky, by se jednalo o léčivo. Vazba proteinu Embp na makrofágy a jiné antigen prezentující buňky imunitního systému může nicméně představovat významnou výhodu při tlumení hyperreaktivity imunitního systému v respiračním traktu a toto může společně s prokázanou schopností neutralizovat viry významně přispívat k blahodárným účinkům přípravku u respiračních virových infekcí. Původci dále zohlednili nezbytnost zdravého ústního mikrobiomu pro zdraví mikrobiomu kůže (zejména v pozdním věku), stejně jako zdravý mikrobiom dýchacích cest a respiračního traktu nezbytný pro účinnou obranu proti infekcím. Pro zvýšený účinek na zdravý orální mikrobiom obsahuje tento přípravek navíc bezbuněčný proteinový extrakt (frakce F) připravený z rezidentního orálního mikroorganismu Fusobacterium simiae kmene ATCC 33568. Tato proteinová směs účinně brání adhezi a nasednutí orálních bakteriálních patogenů na struktury orálního plaku, jak ukazují dobré výsledky přípravku v laboratorních testech orálního mikrobiomu. Vzhledem k těmto výrazným účinkům je další oblastí využití přípravku ochrana před zánětem dásní a onemocněním periodontu.
Pokud bychom uvažovali nově vytvořené přípravky j ako celek, j eví sej ako vhodné j e integrovat a nabízet uživatelům ve formě dvojsložkového, popřípadě troj složkového balíčku ochrany před respiračními infekcemi včetně infekce virem SARS-CoV-2. Ovšem i mimo současnou pandemii COVID-19 je možné uvažovat o použití takového balíčku pro ochranu mikrobiomu kůže a dutiny ústní, popřípadě mikrobiomu kůže, dutiny ústní a dutiny nosní, u sezónních virových nákaz, ať již jde o chřipkové sezónní nákazy, rýmy, běžné příklady prostydnutí a zánětu respiračního systému apod. V případě takového dvojsložkového balíčku lze uvažovat o aplikačním protokolu zahrnující ošetření rukou postříkáním olejovou emulzí a jejím rozestřením na ploše ruky, dále ošetření kůže na obličeji pomocí vhodného tamponu a konečně aplikaci vodného orálního přípravku rozstřikem na vnitřní sliznice tváří a plochy kolem zubů. U třísložkového balíčku respirační ochrany je možno uvažovat o podobném postupu zahrnujícím ještě aplikaci do dutiny nosní.
Předmětem vynálezu je přípravek na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům, který obsahuje bezbuněčný proteinový extrakt z komensálních bakterií lidské kůže druhu Staphylococcus epidermidis, obsahující proteiny o velikosti 120 až 480 kDa. Výhodně je extrakt z bakterií formulován do olejové emulze. Výhodněji olejová emulze obsahuje vodu, olivový olej v BIO kvalitě, xylitol, glycerol, olej z černého kmínu, olej z citrusových jader, močovinu, arabskou gumu, polysorbát 80, cetylalkohol, kyselinu stearovou, stearát hořečnatý, glyceryldistearát, phenoxyethanol, farnesylacetát, hydroxid sodný, ethylhexylglycerin, fenyklový olej, olej z Melaleuca altern folia, kyselinu octovou a kyselinu mléčnou. Přípravek je vhodný zejména pro aplikaci na kůži.
Dále je předmětem vynálezu přípravek, který obsahuje výše uvedený bezbuněčný proteinový extrakt z komensálních bakterií lidské kůže druhu Staphylococcus epidermidis a dále obsahuje bezbuněčný proteinový extrakt z komensálních bakterií lidské dutiny ústní druhu Fusobacterium simiae, obsahující proteiny o velikosti 20 až 140 kDa. Výhodně jsou extrakty z bakterií formulovány do vodného přípravku. Výhodněji přípravek obsahuje vodu, vodný extrakt aloe vera v BIO kvalitě, ethanol, glycerol, xylitol, glukosu, laktosu, NaCl, MgSO4.7H2O, kyselinu dihydrooctovou, hydroxid sodný, kyselinu benzoovou, K2HPO4, KC1, kyselinu jantarovou, kyselinu citrónovou, šalvějový extrakt, heřmánkový extrakt, CaCE, polysorbát 80, kyselinu boritou, tymiánovou silici, kyselinu mléčnou, mátovou silici, levandulový olej, acerolu, extrakt třapatky a citrusový olej. Termínem „v BIO kvalitě“ se u olejů (olivový, z černého kmínu) míní to, že se jedná o produkt ekologického zemědělství, certifikovaný v souladu se zákonem č. 242/2000 Sb. a/nebo nařízením Komise (EU) č. 271/2010, lisovaný za studená. V případě vodného extraktu Aloe vera termín „v BIO kvalitě“ označuje produkt ekologického zemědělství, certifikovaný v souladu se zákonem č. 242/2000 Sb. a/nebo nařízením Komise (EU) č. 271/2010, s obsahem čisté šťávy 99,7 %. Přípravek je vhodný zejména pro aplikaci do dutiny ústní a/nebo dutiny nosní.
Přípravky podle vynálezu jsou vhodné pro použití jako kosmetické přípravky nebo dezinfekční přípravky.
-4CZ 309480 B6
Předmětem vynálezu je dále kosmetická sada pro posílení mikrobiomu kůže a sliznic a ochranu před patogenními mikroorganismy a viry, která obsahuje přípravek obsahující výše uvedený bezbuněčný proteinový extrakt z komensálních bakterií lidské kůže druhu Staphylococcus epidermidis, formulovaný pro aplikaci na kůži, a alespoň jeden přípravek obsahující výše uvedený bezbuněčný proteinový extrakt z bakterií druhu Staphylococcus epidermidis a bezbuněčný extrakt z komensálních bakterií lidské dutiny ústní druhu Fusobacterium simiae, formulovaný pro aplikaci do ústní a/nebo nosní dutiny.
Objasnění výkresů
Vynález je dále podrobně popsán na příkladných provedeních a blíže osvětleno na připojených schematických výkresech:
Obr. 1. Způsob přípravy tří šarží rekombinantních 70 kDa fragmentů Embp Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 exprimovaných v Escherichia coli a kontrola správnosti produkovaných proteinů metodou hmotnostní spektrometrie, kde obrázek nalevo ukazuje analýzu tří jednotlivých šarží Embp fragmentů před štěpením enzymem enterokinázou a po třech dnech štěpení tímto enzymem pomocí SDS polyakrylamidové elektroforézy, barveno pomocí koloidního barviva Coomassie Brilliant Blue G-250, obrázek vpravo potom potvrzení identity získaného Embp fragmentu metodou hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením (FT-MS). Ukázáno je naměřené spektrum tryptických štěpů fragmentu Embp proteinu a ve spodní části obrázku též pokrytí sekvence proteinu těmito naměřenými fragmenty. Marker molekulových hmotností zahrnoval viditelné standardy o velikosti (seshora dolů) 250, 150, 100, 75, 50 a 37 kDa.
Obr. 2. Způsob přípravy přirozených extraktů o velikosti molekul větší než 100 kDa z bakterie Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 (extrakt S100) a způsob přípravy extraktů z bakterie dutiny ústní Fusobacterium simiae kmene ATCC_33568 (extrakt F) pomocí chromatografie na sloupci Nuvia® c Prime. Ukázán je typický chromatografický profil separace extraktu S100 v horním panelu a extraktu F v prostředním panelu. U obou chromatogramů označuje silná čára absorbanci při 280 nm, slabá čára vodivost, odebrané frakce jsou značeny šedivými čtverci a konec odběru šedivými obdélníky. Odebrané frakce byly analyzovány metodou SDS polyakrylamidové elektroforézy ve spodním panelu. Zde panel vlevo ukazuje analýzu frakcí extraktu S100 v pořadí F1, F5, F7, F8, F9, F10 a F11, poslední dvě dráhy na gelu jsou volné, zatímco panel vpravo ukazuje analýzu frakcí extraktu F, kde jednotlivé dráhy obsahují prošlou frakci a dále frakce F1, F2, F3 a F4, poslední čtyři dráhy na gelu jsou volné. Marker molekulových hmotností ukázaný vždy v prvé (levé) dráze na gelu je identický jako v případě Obr. 1.
Obr. 3. Testy antivirové a antimikrobiální účinnosti pro připravené mikrobiální extrakty a formulované přípravky ve srovnání s relevantními kontrolami. Obrázek vlevo nahoře je ukázána vazba dvou mutovaných rekombinantních Embp fragmentů a osmi nativních rekombinantních Embp fragmentů na proteiny odpovídající vazebným doménám čtyř různých virů, viru SADS způsobujícího střevní problémy a tří virů (AVIN, MERS a SARS) způsobujících respirační problémy. Obrázek vpravo nahoře ukazuje virové neutralizační účinky osmi různých vzorků zahrnujících (zleva doprava) rekombinantní E3 fragment proteinu Embp, dvě nezávislé přípravy S100 extraktů, olejový přípravek podle předloženého vynálezu, vodný přípravek podle předloženého vynálezu a dva různé vzorky chemických antivirotik oproti experimentální kontrole (poslední sloupec). Neutralizační experiment provedený na SARS-CoV-2 viru je doplněn ještě plakovou esejí (kruhy pod grafem). Obrázek dole ukazuje standardní mikrobiální inhibiční test prováděný s desítkovým sériovým ředěním (prvá jamka zleva ředění 10x, druhá jamka zleva ředění 100x atd.) osmi látek zahrnujících dvě šarže extraktu S100, dvě nezávislé šarže olejového přípravku, dvě nezávislé šarže vodného přípravku podle předloženého vynálezu, negativní a pozitivní kontrolu (přípravek Sanytol®). Testované patogeny kůže a sliznic zahrnovaly v panelu A sbírkový kmen Staphylococcus aureus ATCC_9144, v panelu B sbírkový kmen Candida albicans ATCC_8215, v panelu C klinický isolát Staphylococcus aureus rezistentní na methicillin (MRSA)
- 5 CZ 309480 B6 dodaný z Výzkumného ústavu veterinárních léčiv v Brně, v panelu D sbírkový kmen Pseudomonas aeruginosa ATCC_27853, v panelu E sbírkový kmen Klebsiella aerogenes ATCC_13058, v panelu F sbírkový kmen Klebsiella pneumoniae ATCC_10031, v panelu G sbírkový kmen Enterococcus faecalis ATCC_29212, v panelu H sbírkový kmen Acinetobacter baumanii ATCC_17904, v panelu I sbírkový kmen Enterobacter cloaceae ATCC_10699, v panelu J sbírkový kmen Staphylococcus sciuri ATCC_29062, v panelu K klinický isolát Candida albicans dodaný z Výzkumného ústavu veterinárních léčiv v Brně a v panelu L klinický isolát Malassezia pachydermatis dodaný z Výzkumného ústavu veterinárních léčiv v Brně.
Obr. 4. Laboratorní a praktické testy připravených bakteriálních extraktů a formulovaných přípravků. V horním panelu vlevo je znázorněno přežití ve čtyřech skupinách myší (n=10) s podáním kontroly, směsi obou připravených bakteriálních extraktů S100+F, podáním olejového přípravku podle předloženého vynálezu a podáním vodného přípravku podle předloženého vynálezu, přičemž ve všech případech byly fyziologické roztoky (kontrola) nebo zkoušené přípravky podány myším laváží do dutiny ústní. V horním panelu vpravo byla u dvou nejdéle přežívajících myší v každé skupině znázorněna úroveň virové nálože infikujícího kmene chřipkového viru. Ve spodním panelu jsou výsledky dvaceti dobrovolníků, kteří aplikovali vodný přípravek podle předloženého vynálezu obsahující jako účinné látky extrakty S100 + F (10 jedinců) nebo placebo přípravek bez těchto látek (10 dobrovolníků). Dobrovolníci začali aplikovat přípravek vstřikem do dutiny ústní dvakrát denně v den, kdy se u nich objevila respirační infekce (tj. chřipka, rýma nebo nachlazení) a zaznamenali počet dnů do odeznění příznaků (světle šedý sloupce pro skupinu aplikující experimentální přípravek a černý sloupec pro skupinu aplikující placebo). Statistické vyhodnocení dat ukázalo, že u skupiny aplikující placebo činila průměrná doba do odeznění příznaků 6,7 ±0,97 dne, zatímco u skupiny aplikující experimentální přípravek činila tato doba 2,9 ±0,73 dne. Existovalo tedy statisticky významné doby onemocnění u skupiny aplikující přípravek oproti skupině aplikující placebo (p < 10-6). Žádný účastník této studie si nestěžoval na výskyt jakýchkoliv vedlejších příznaků a stejně dobře byl přípravek snášen během testů i 20 dobrovolníky s citlivou kůží.
Příklady uskutečnění vynálezu
Vynález je dále demonstrován pomocí příkladných řešení popisujících a ukazujících způsob biotechnologické výroby potřebných účinných látek, způsob formulace těchto látek do kosmetických a farmaceutických kompozic, testování antimikrobiální účinnosti účinných látek i formulovaných přípravků a konečně jsou v příkladech zahrnuty testy in vivo na laboratorním zvířecím modelu a ověření účinnosti přípravku u reálných uživatelů - dobrovolníků. Pomocí příkladných provedení je demonstrována povaha, podstata a praktické ověření vynálezu, který však není těmito příkladnými provedeními omezován. Tato příkladná provedení jsou uvedena, aby byl popis důkladný a úplný a plně zprostředkoval podstatu vynálezu v rozsahu patentových nároků.
Provedení příkladných řešení je založeno na metodách běžných v oboru řešení. Pro bioinformatický průzkum Embp proteinu byla využita dostupná literární data v kombinaci s biologickými databázemi dostupnými na internetu (www.ncbi.nlm.nih.org, www.expasy.org a IEDB.org). Kultivace geneticky modifikovaných organismů v kategorii 1 byla prováděna ve firemní laboratoři na základě ohlášení na MŽP ČR, č. j. MZP/2021/750/164. DNA fragmenty kódující cca 70 kDa úseky gigantického Embp proteinu byly amplifikovány s použitím AccuPrimeTM Pfx DNA polymerasy (Invitrogen), separovány na agarózovém gelu a fragmenty ligovány přímo do pBAD-202/D-TOPO expresního vektoru (Invitrogen) a následně transformovány do buněk Escherichia coli kmene TOP10.
Bakteriální kmeny použité k přípravě extraktů zahrnovaly Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 získaný ze sbírky CCM Brno jako CCM4418 a Fusobacterium simiae kmene ATCC_33568 získaný ze sbírky CCM Brno jako CCM3660. K provedení kultivací použitých mikroorganismů byla použita média popsaná v příkladu provedení 4. Kultivace byla provedena za
- 6 CZ 309480 B6 podmínek specifikovaných u konkrétních kultivací v termostatované bakteriální třepačce s maximální kapacitou 1,6 l třepané kultury. Dvanáct vybraných transformantů na selekčním médiu bylo nejprve třepáno v malých experimentálních kulturách v bohatém médiu LB v objemu 1,5 ml pro provedení prvého indukčního pokusu, u úspěšných produkčních klonů byla následně prováděna kultivace v objemu 400 ml bohatého média. Produkční kultura byla zakoncentrována metodou Depth Filtration na filtru DOCH (Merck), následně byla kultura z filtrů odebrána pomocí zpětného chodu extrakčního pufru o a sonikována na zařízení Ultrasonic Disruptor po dobu 4 x 5 min při intenzitě 40 W v pulsním režimu (10 s sonikační puls následovaný 10 s prodlevou). Sonikovaná kultura byla zpracována metodou Depth Filtration s použitím kaskády filtrů DOCH a COCH (Merck), vyčeřený filtrát byl následně nanášen na kolonu chelating-Sepharosy 4B nabité nikelnatými ionty a ekvilibrované v sonikačním pufru. Rekombinantní proteiny obsahující His6 kotvu byly eluovány okyselením na pH = 5,5, koncentrovány, převedeny do vhodného pufru a štěpeny prasečí enterokinázou (Sigma) po dobu 3 dní. Úspěšné odštěpení histidinové kotvy společně s velikostí proteinu bylo kontrolováno SDS elektroforézou a proteiny zbavené kotvy dále přečištěny ionexovou a gelově permeační chromatografií.
Bakteriální buňky Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 a Fusobacterium simiae kmene ATCC_33568 byly kultivovány v 1. třídě mikrobiologického rizika. Kultury byly zpracovány obdobným způsobem, výsledný extrakt byl převeden do pufru PBS pomocí centrifugačních proteinových koncentrátorů (10 kDa MWCO) a proteiny byly sterilně filtrovány pomocí 0,22 pm filtrů Corning. Koncentrace proteinu byla stanovena Bradfordovou metodou a nastavena na 10 mg/ml pomocí sterilního PBS.
Rekombinantní proteiny odpovídající virovým “spike“ proteinům byly produkovány podle publikovaných protokolů s použitím pBAD expresního systému a genů připravených synteticky (BioCat, SRN). Pro provedení vazebných stanovení byly jednotlivé rekombinantní Embp proteiny E1 až E8 inkubovány s částicemi agarózy pokryté spike proteiny, povařeny v pufru pro SDS elektroforézu a kvantitativně vyhodnoceny.
Pro testování antimikrobiální účinnosti vůči klíčovým patogenům na kůži byl použit MIC test v desítkovém ředění. Pro stanovení ochranné aktivity přípravků in vivo byl proveden experiment na čtyřech skupinách myší po 10 jedincích podle standardního protokolu. Praktické testy ochrany u uživatelů probíhaly v zimě 2020/2021 v době výskytu virových respiračních infekcí, jak je popsáno v popisu k obrázku č. 4. Veškeré testy probíhaly na základě podepsaného informovaného souhlasu s tím, že účastníkům testu byl k dispozici aplikační návod a protokol pro zápis výsledků. Veškeré údaje získané během studie jsou anonymní, identita testujících osob nebyla přihlašovateli vyjevena. V rámci zkoušek pro vypracování Zprávy o bezpečnosti kosmetického přípravku podle EU 1223/2009 byla bezpečnost olejového přípravku testována u 20 dobrovolníků s citlivou kůží.
Příklad 1
Bioinformatická analýza antivirových Embp proteinů
Údaje týkající se aminokyselinové sekvence a doménové stavby Embp proteinu ze Staphylococcus epidermidis známé ze stavu techniky byly dále zpracovány pomocí výše uvedených databází. Zdrojové soubory pro 480 kDa funkčně významný C-terminální segment proteinu byly konsolidované do jediné nukleotidové sekvence s aminokyselinovou sekvencí uvedenou těsně pod nukleotidy v jednopísmenkovém kódu. Celá oblast kódující 480 kDa fragment byla s ohledem na doménovou stavbu rozdělena na osm jednotlivých proteinů o predikované velikosti 60 až 70 kDa a byly odečteny definující oligonukleotidové sekvence. Kromě toho byly též s pomocí predikčního programu navrženy v každé z jednotlivých úseků Embp proteinu imunodominantní peptidové sekvence pro přípravu protilátek.
- 7 CZ 309480 B6
Příklad 2
Příprava rekombinantních fragmentů proteinu Embp a jejich verifikace hmotnostní spektrometrií
Při amplifikaci genových fragmentů s využitím optimalizované DNA polymerázy byly získané DNA fragmenty očekávané velikosti pro jednotlivé úseky Embp proteinů. U delších úseků již k produktivní amplifikaci nedocházelo a vzhledem k limitu velikosti proteinů exprimovatelných v Escherichia coli se v těchto experimentech dále nepokračovalo. Celková úroveň exprese jednotlivých úseků pro proteiny E1 až E8 byla dobrá stejně jako rozpustnost proteinu v extrakčním pufru. Z důvodu možných interferencí expresní a purifikační kotvy v biologických stanoveních byla tato kotva účinně odštěpena (viz obr. 1 vlevo) pomocí enzymu enterokinázy, přičemž jako nejúčinnější se ukázal prasečí přirozený enzym. Byly získány proteiny s čistotou kolem 90 %. Identita získaných proteinů byla potvrzena moderní metodou FT-MS, bylo dosaženo vysokého pokrytí proteinových sekvencí (viz obr. 1 vpravo).
Příklad 3
Příprava králičích polyklonálních protilátek proti Embp proteinu
Syntetické peptidy byly konjugovány na BSA glutaraldehydovou metodou a bylo získáno celkem osm peptidových konjugátů. Tyto konjugáty potom tvořily společně s osmi rekombinantními proteiny popsanými v příkladu provedení č. 2 imunogeny pro imunizaci králíků. Z šesti vykonaných pokusů byl nejúspěšnější experiment č. 4 (králík D), kdy se jednalo o čtyři různé imunizace s použitím směsi syntetických konjugátů pro prvou a druhou imunizaci, přičemž u třetí a čtvrté imunizace byla naopak použita směs rekombinantních proteinů. Metodou Western blottingu byla prokázána dobrá reaktivita jak s rekombinantními proteiny a velikosti cca 70 kDa, tak i s fragmenty přirozeného Embp proteinu produkovaného bakterií Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 o velikosti cca 240, 360 a 480 kDa. Získané králičí protilátky byly při ověření vynálezu použity pro charakterizaci přirozených vysokomolekulárních extraktů S. epidermidis (viz dále příklad 4) a pro sledování aplikací.
Příklad 4
Příprava aktivních proteinových extraktů
Vzhledem k omezeným možnostem rekombinantního expresního systému s použitím bakterií Escherichia coli (viz příklad 3) se jako výhodná ukázala přirozená produkce Embp proteinu v produkčním kmeni Staphylococcus epidermidis ATCC_12228. Buňky Staphylococcus epidermidis ATCC_12228 byly kultivovány v médiu MMM o složení Na2HPO4 2,32 g/L, KH2PO4 0,95 g/L, D-glukóza 2 g/L, TBS 0,4 g/L, bovinní podčelistní mucin 0,4 g/L, (NH4ESO4 0,8 g/L a MgSO4.7H2O 0,05 g/L. 100 ml objemy média po sterilizaci byly umístěny do 250 ml Erlenmayerových baněk a třepány 32 h v rotační bakteriální třepačce při teplotě 30 °C a 200 otáčkách za minutu. Nejvyšší koncentrace produkovaných proteinů byly získány sonikací produkčních buněk v kyselém pufru a následnou separací získaného extraktu na koloně Nuvia® c Prime (BioRad), kdy došlo k dobré separaci aktivních proteinů od rozpustných fragmentů buněčných stěn a nukleových kyselin (viz obr. 2 nahoře). Proteiny v hlavním píku eluované změnou pH byly dále koncentrovány na membránách s vylučovacím limitem 100 kDa a převedeny do fyziologického fosfátového roztoku pH 7,4. Pro použití v přípravcích byly spojeny frakce F9 a F10 jak je ukázáno na chromatogramu a elektroforeogramu (viz obr. 2 vlevo dole), čímž byla získána frakce označená jako frakce S100 (označovaná též jako extrakt S100). Velikost proteinů ve frakci podle gelové filtrace byla v rozsahu 120 až 480 kDa a jejich finální koncentrace byla upravena na 10 mg/ml.
- 8 CZ 309480 B6
Fakultativně anaerobní ústní bakterie Fusobacterium simiae ATCC_33568 je kultivovatelná ve velmi bohatém médiu za omezeného přístupu kyslíku, nevyžaduje však velmi komplexní biologická média potřebná pro produkci jiných druhů fusobakterií. Kultivace probíhala v médiu obsahujícím kvasničný autolyzát 5g/L, hovězí extrakt 2 g/L, trypton 10 g/L, D-glukosu 2 g/L, NaCl 5 g/L a L-cystein hydrochlorid 0,3 g/L. 100 ml objemy média po sterilizaci byly umístěny do 250 ml Erlenmayerových baněk, neprodyšně uzavřeny a třepány 48 h v rotační bakteriální třepačce při teplotě 30 °C a 200 otáčkách za minutu. Purifikační postup pro přípravu extraktů z těchto bakterií byl velmi podobný jako v případě extraktů stafylokoka. Byla provedena sonikace produkčních buněk v kyselém pufru a během následné separace získaného extraktu na koloně Nuvia® c Prime (BioRad), byly odebrány frakce číslo F1 až F4 zahrnující celý druhý pík na separaci (viz obr. 2 uprostřed), čímž byla získána frakce označená jako frakce F (označovaná též jako extrakt F). Elektroforéza spojených frakcí je ukázána na obr. 2 dole vpravo. Velikost proteinů ve frakci podle gelové filtrace byla v rozsahu 20 až 140 kDa a jejich finální koncentrace byla upravena na 10 mg/ml.
Příklad 5
Kompozice olejové emulze pro aplikaci na kůži
Pro přípravu olejové emulze s dezinfekčním účinkem na kůži byl aktivní mikrobiální extrakt ze Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 ve formě frakce S100 (viz příklad 4) vpraven do formy olejové emulze o následujícím složení (procenty jsou myšlena procenta hmotnosti): voda 66,826, olivový olej v BIO kvalitě 10,7, xylitol 5, glycerol 4, olej z černého kmínu v BIO kvalitě 3,5, olej z citrusových jader 3,5, močovina 2, arabská guma 1, polysorbát 80 0,5, cetylalkohol 0,5, kyselina stearová 0,5, stearát hořečnatý 0,5, glyceryldistearát 0,5, phenoxyethanol 0,375, farnesylacetát 0,2, hydroxid sodný 0,147, ethylhexylglycerin 0,125, fenyklový olej 0,05, olej z Melaleuca altemfolia (tee tree oil) 0,05, kyselina octová 0,018, kyselina mléčná 0,009 a proteinová frakce S100 (o koncentraci 10 mg/ml) 0,001. Rostlinné extrakty, oleje a silice jsou v kosmetické kvalitě a jsou běžně komerčně dostupné. Během přípravy se nejprve smísí všechny komponenty rozpustné ve vodě, rozpuštění se usnadní sonikací a zahřátím na 55 °C. U olejových komponent se postupuje obdobně a směs olejů a emulgátorů se též zahřeje na 55 °C. Zahřátá vodná fáze se přenese do mixeru a za horka se míchá s přidanou olejovou fází. pH směsi se upraví na hodnotu 4,0 pomocí kyseliny octové a směs se nechá zchladnout za neustálého míchání (minimální otáčky mixeru) na laboratorní teplotu. Poté se pH směsi upraví na hodnotu 5,4, přidá se proteinový extrakt. Poté se plní do 30ml lahviček (případně např. 50, 100, 150 nebo 250ml) s ručním rozstřikovačem a skladuje v tmavém místě při teplotě mezi 15 a 25 °C.
Příklad 6
Vodná kompozice pro ústní a nosní sprej
Bakteriální extrakty proteinů ze Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 (frakce S100) a z Fusobacterium simiae kmene ATCC_33568 (frakce F) určené pro rozvoj zdravého mikrobiomu dutiny ústní, a tím pro zdraví dutiny ústní, kůže a sliznice respiračního systému, byly pro aplikaci vpraveny do vodného přípravku níže uvedeného složení (v procentech hmotnosti): voda 83,942, vodný extrakt aloe vera v BIO kvalitě 5, ethanol 3,15, glycerol 3, xylitol 1, glukosa 1, laktóza 1, NaCl 0,64, MgSO4.7H2O 0,32, kyselina dihydrooctová 0,25, hydroxid sodný 0,136, kyselina benzoová 0,1, K2HPO4 0,08, KCl 0,06, kyselina jantarová 0,06, kyselina citronová 0,06, šalvějový extrakt 0,05, heřmánkový extrakt 0,04, CaCl2 0,028, polysorbát 80 0,02, kyselina boritá 0,018, tymiánová silice 0,01, kyselina mléčná 0,009, mátová silice 0,009, levandulový olej 0,004, acerola (Malphighia glabra) 0,004, extrakt třapatky (Echinacea purpurea) 0,004, citrusový olej 0,004, extrakt S100 ze Staphylococcus epidermidis kmene ATCC_12228 (o koncentraci 10 mg/ml) 0,001, extrakt F z Fusobacterium simiae kmene ATCC_33568 (o koncentraci 10 mg/ml) 0,001. Rostlinné extrakty, oleje a silice jsou v kosmetické kvalitě a jsou běžně komerčně dostupné. Smíchají se všechny komponenty s výjimkou rostlinných a bakteriálních extraktů počínaje vodou v nádobě,
- 9 CZ 309480 B6 rozpuštění se urychlí sonikací a zahřátím na 50 °C. Poté se upraví hodnota pH na 7,4, přidají se rostlinné a bakteriální extrakty. Promíchaná směs se filtruje přes filtry PVDF o velikosti pórů 0,66 μm a plní sterilně do 30ml (případně např. 50, 100, 150 nebo 250ml) lahviček s ručním rozstřikovačem a/nebo do 10ml (případně např. 15, 20, 30, 50, 60 nebo 120ml) lahviček pro nosní sprej.
Příklad 7
Laboratorní testy antimikrobiálních aktivit a vliv přípravků na obnovení normálního zdravého mikrobiomu
Pro průkaz schopnosti produkovaných Embp proteinů vázat se na povrchové virové proteiny byly provedeny vazebné experimenty na povrchový glykoprotein viru způsobujícího průjmová střevní onemocnění SADS a dále povrchové glykoproteiny tří respiračních virů, AVIN, MERS a SARS. Z důvodu minimalizace falešných pozitivit byla použita metodika bez zavádění jakýchkoliv značek do testovaných proteinů. Výsledky stanovení prezentované na obr. 3 nahoře vlevo ukázaly, že mutované proteiny s pozměněnou sekundární strukturou ERE1 a ERE2 nevykazovaly žádnou významnou vazbu na kterýkoliv z testovaných proteinů, zatímco nativní proteiny E1ER až E8ER zahrnující různé úseky 480 kDa segmentu Embp proteinu se střídajícími se FIVAR a GA doménami vykazovaly konzistentní vazbu na povrchové glykoproteiny respiračních virů, nikoliv však střevního viru. Virový neutralizační test (viz obr. 3 nahoře vpravo) posloužil pro vzájemné srovnání jednotlivých použitých proteinů, extraktů a přípravků. Výsledky ukázaly, že jednotlivé segmenty 480 kDa úseku byly schopny neutralizovat SARS-Cov2 virus pouze v malé míře, zatímco jak přirozené extrakty S100 a S100d (druhá nezávislá příprava této šarže), stejně jako přípravek formulovaný v olejovém prostředí (přípravek podle příkladu 5) i vodném prostředí (přípravek podle příkladu 6) byly schopny neutralizovat infektivitu viru s účinností téměř shodnou se standardními antivirotiky. Konečně byly bakteriální extrakt a obě finální formulace (podle příkladu 5 a 6) testovány na antimikrobiální činnost proti panelu bakteriálních a kvasinkových patogenů na kůži (viz obr. 3 dole). Tyto experimenty jasně prokázaly, že přípravky podle tohoto vynálezu mají stejnou nebo lepší mikrobiální účinnost ve srovnání s běžnými dezinfekcemi s alkoholy a detergenty.
Příklad 8
Účinnost přípravků při antimikrobiální ochraně zjištěná v experimentech in vivo a v testech individuálních uživatelů
V testu přežití myší s virovou infekcí vysoce infekčním chřipkovým virem (viz obr. 4 nahoře) si vedly oba formulované přípravky velmi dobře, kdy olejový přípravek (podle příkladu 5) zachránil před infekcí až 80 % testovaných myší a vodný přípravek (podle příkladu 6) dokonce 90 % (n = 10 u obou skupin) po dobu čtrnáctidenního sledování (u neošetřených myší všechna zvířata uhynula kolem šestého dne experimentu a samotný extrakt S100 pouze prodloužil tuto dobu na 13 dní). Provedením stěrů u myší v okamžiku jejich vystoupení z experimentu bylo prokázáno, že důvodem úhynu zvířat byla opravdu virová infekce s nekontrolovaným zvýšením virového titru v okamžiku úhynu. Dále byl mezi uživateli vodného přípravku (podle příkladu 6) proveden jednoduchý test účinnosti, kdy jim byl dvojitě zaslepeným způsobem předán přípravek buď ve variantě bez přítomnosti bakteriálních extraktů (placebo) nebo naopak plný přípravek (experiment). Uživatelé začali přípravek aplikovat v okamžiku nástupu prvých příznaků respiračních infekcí zahrnujících chřipku, rýmu nebo nachlazení (nikoliv infekci virem SARSCov2) a počítali dny do úplného vymizení příznaků. Výsledky tohoto testu uvedeného na obr. 4 dole ukázaly, že u osob aplikujících placebo přípravek trvaly příznaky průměrně 6,7 ±0,97 dne (N = 10), zatímco u osob aplikujících přípravek tyto příznaky trvaly 2,9 ±0,73 dne (N = 10). Po podání přípravku se tedy podařilo významně snížit délku trvání příznaků z obvyklé doby cca 1 týdne na pouhé 3 dny.
- 10 CZ 309480 B6
Průmyslová využitelnost
Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům obsahující bezbuněčné extrakty komensálních mikroorganismů mohou být použity k výrobě jednotlivých kosmetických přípravků nebo sad kosmetiky sloužících k posílení zdravého mikrobiomu kůže, sliznice dutiny ústní a sliznice respiračního traktu s tím, že takto posílený mikrobiom dokáže udržet v dobré kondici imunitní systém a významným způsobem tak zvýšit ochranu před patogenními mikroorganizmy včetně respiračních virů. Dále mohou být přípravky podle předloženého vynálezu též použity jako biocidní dezinfekční přípravky představující dezinfekce přátelské vůči mikrobiomu kůže, a přitom poskytující úroveň antimikrobiální a protivirové ochrany srovnatelnou s chemickými dezinfekcemi nepřátelskými vůči zdravé kožní mikroflóře z důvodu přítomnosti alkoholů, detergentů a jiných chemikálií.
Citovaná literatura
1. Berry D, Afeyan NB a kol. US 10980845_B2 (uveřejněno 20. dubna 2021).
2. Bezouška K, Engl J a kol. CZ 308231_B6 (uveřejněno 11. března 2020).
3. Black GW, Christensen J a kol. US 9820953_B2 (uveřejněno 21. listopadu 2017).
4. Blanchard C, Nembrini C EP 3407739_B1 (uveřejněno 23. června 2021).
5. Brucker RM, Zhang X a kol. US 11040077_B2 (uveřejněno 22. června 2021).
6. Chen WH a kol. (2016) Sci Rep 6, 27870.
7. Christner M a kol. (2010) Mol Microbiol 75: 187-207.
8. Claudel JP a kol. (2019) Dermatology 235: 287-294.
9. Eisenstein M (2020) Nature 588: S209.
10. James-Meyer LS, Coles GC US 10786477_B2 (uveřejněno 29. září 2020).
11. Jeon J a kol. KR 102223406_B1 (uveřejněno 20. října 2018).
12. Kim G a kol. (2021) Communic Biol 4: 231
13. Kim HJ a kol. (2019) Microbiome 7: 80.
14. Kim YK, Ban C a kol. US 2019/0345561_A1 (uveřejněno 14. listopadu 2019).
15. Naik S a kol. (2012) Science 337: 1115-1119.
16. Nakatsuji T, Gallo RL US 10980848_B2 (uveřejněno 20. dubna 2021).
17. Ohnemus U a kol. (2008) J Invest Dermatol 128: 906-916.
18. Reddy MS US 11077052_B1 (uveřejněno 3. srpna 2021).
19. Sanford JA, Gallo RL (2013) Sem Immunol 251: 370-377.
20. Scannapieco FA a kol. (2020) Clin Microbiol Newslet 35: 163-169.
21. Spector IC, Feltelson MA a kol. US 11065217_B2 (uveřejněno 20. července 2021).
22. Stacy A, Belkaid Y (2019) Science 363: 227-228.
23. Walensky LD, Mourtada R a kol. WO 2017/004591_A3 (uveřejněno 5. ledna 2017)

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Kosmetický přípravek na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům, vyznačující se tím, že obsahuje bezbuněčný proteinový extrakt z komensálních bakterií lidské kůže druhu Staphylococcus epidermidis, kde proteinový extrakt obsahuje proteiny o velikosti 120 až 480 kDa.
  2. 2. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že extrakt z bakterií je formulován do olejové emulze.
  3. 3. Kosmetický přípravek podle nároku 2, vyznačující se tím, že olejová emulze obsahuje vodu, olivový olej, xylitol, glycerol, olej z černého kmínu, olej z citrusových jader, močovinu, arabskou gumu, polysorbát 80, cetyl alkohol, kyselinu stearovou, stearát hořečnatý, glyceryldistearát, fenoxyethanol, farnesylacetát, hydroxid sodný, ethylhexylglycerin, fenyklový olej, olej z Melaleuca altemfolia, kyselinu octovou a kyselinu mléčnou.
  4. 4. Kosmetický přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje bezbuněčný proteinový extrakt z komensálních bakterií lidské dutiny ústní druhu Fusobacterium simiae, kde proteinový extrakt obsahuje proteiny o velikosti 20 až 140 kDa.
  5. 5. Přípravek podle nároku 4, vyznačující se tím, že extrakty z bakterií jsou formulovány do vodného přípravku.
  6. 6. Kosmetický přípravek podle nároku 5, vyznačující se tím, že vodný přípravek obsahuje vodu, vodný extrakt Aloe vera, ethanol, glycerol, xylitol, glukosu, laktosu, NaCl, MgSO4.7H2O, kyselinu dihydrooctovou, hydroxid sodný, kyselinu benzoovou, K2HPO4, KCl, kyselinu jantarovou, kyselinu citronovou, šalvějový extrakt, heřmánkový extrakt, CaCl2, polysorbát 80, kyselinu boritou, tymiánovou silici, kyselinu mléčnou, mátovou silici, levandulový olej, acerolu, extrakt třapatky a citrusový olej.
  7. 7. Kosmetická sada pro posílení mikrobiomu kůže a sliznic a ochranu před patogenními mikroorganismy a viry, vyznačující se tím, že obsahuje přípravek podle nároku 3 a alespoň jeden přípravek podle nároku 6.
CZ2021-461A 2021-09-30 2021-09-30 Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům CZ309480B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-461A CZ309480B6 (cs) 2021-09-30 2021-09-30 Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-461A CZ309480B6 (cs) 2021-09-30 2021-09-30 Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2021461A3 CZ2021461A3 (cs) 2023-02-15
CZ309480B6 true CZ309480B6 (cs) 2023-02-15

Family

ID=85198521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2021-461A CZ309480B6 (cs) 2021-09-30 2021-09-30 Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ309480B6 (cs)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016179440A2 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 The Regents Of The University Of California Antimicrobial therapy
CZ201975A3 (cs) * 2019-02-11 2020-03-11 BiomCare s.r.o. Kombinované několikastupňové mikrobiální přípravky a způsob jejich aplikace
WO2020056359A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 The Regents Of The University Of California Bacteriotherapy against proprionibacterium acnes for the treatment of acne

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016179440A2 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 The Regents Of The University Of California Antimicrobial therapy
WO2020056359A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 The Regents Of The University Of California Bacteriotherapy against proprionibacterium acnes for the treatment of acne
CZ201975A3 (cs) * 2019-02-11 2020-03-11 BiomCare s.r.o. Kombinované několikastupňové mikrobiální přípravky a způsob jejich aplikace

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2021461A3 (cs) 2023-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
E. Greber et al. Antimicrobial peptides under clinical trials
O’Neill et al. Identification of a human skin commensal bacterium that selectively kills Cutibacterium acnes
JP6594269B2 (ja) 病原性バイオフィルムと関連した状態を治療するための物質および方法
Hu et al. Exploiting bacterial outer membrane vesicles as a cross-protective vaccine candidate against avian pathogenic Escherichia coli (APEC)
Oktay et al. Periodontitis in rats induces systemic oxidative stress that is controlled by bone‐targeted antiresorptives
KR20040012426A (ko) 인간 유래 β-디펜신 타입 2 및/또는 타입 3의 유도활성성분 및 상기 활성성분을 포함하는 화장품 또는약학적 조성물
Liu et al. Effect of the antimicrobial decapeptide KSL on the growth of oral pathogens and Streptococcus mutans biofilm
JP6615609B2 (ja) 抗菌ペプチダーゼの合成を活性化する活性剤としての亜麻仁抽出物の使用
Komiazyk et al. Neutralization of cholera toxin by Rosaceae family plant extracts
Huo et al. Nanopeptide CMCS-20H loaded by carboxymethyl chitosan remarkably enhances protective efficacy against bacterial infection in fish
Xu et al. Effectiveness of egg yolk immunoglobulin (IgY) against periodontal disease‐causing Fusobacterium nucleatum
Khanifar et al. Prevention of EHEC infection by chitosan nano-structure coupled with synthetic recombinant antigen
Gilmore et al. Pathogenesis mediated by bacterial membrane vesicles
Liang et al. Effects of a derivative of reutericin 6 and gassericin A on the biofilm of Streptococcus mutans in vitro and caries prevention in vivo
US11103568B2 (en) Pneumococcal vaccine formulations
Singh et al. Review on a potential of antibiotics
AU2020207527A1 (en) Defensin fragments for use in therapy or prophylaxis
JP2022501423A (ja) 医薬ベシクル製剤を調製するための方法、ならびに関連する製品および使用
CZ309480B6 (cs) Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům
CZ35996U1 (cs) Přípravky na ochranu mikrobiomu kůže a sliznic proti patogenním mikrobům a virům
Wanandy et al. Pharmaceutical and preclinical evaluation of Advax adjuvant as a dose-sparing strategy for ant venom immunotherapy
Al Tall et al. The design and functional characterization of a novel hybrid antimicrobial peptide from Esculentin-1a and melittin
JP2020536968A (ja) 共生疾患進行に対する包括的ワクチン設計
She et al. Repurposing Sitafloxacin, Prulifloxacin, Tosufloxacin, and Sisomicin as antimicrobials against biofilm and persister cells of Pseudomonas aeruginosa
Wan et al. Vaccination of a CdrA fragment conferred protection against Pseudomonas aeruginosa in wound infection via inhibition of biofilm formation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230930