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Erfindungsgebiet
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Die Erfindung betrifft antivirale
Wirkstoffe. Genauer erläutert,
betrifft die Erfindung die Verwendung von Polysacchariden roter
Mikroalgen als antivirale Stoffe.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es wurde herausgefunden, dass verschiedene
Algen-Polysaccharide eine antivirale Aktivität gegen unterschiedliche Viren
besitzen. Die mögliche
antivirale Aktivität
von Algen-Polysacchariden wurde als erstes von Girber et al., Proc.
Soc. Exp. Biol. Med. 99, 590–593,
1958, gezeigt, der beobachtete, dass aus Gelidium cartilagenium
und Karrageenschleim (aus Chondrus crispus) extrahierte Polysaccharide
einen Schutz für
befruchtete Eier gegen Influenza B- und Mumps-Viren gewährleistet.
Diese Algen-Polysaccharide, die eine antivirale Tätigkeit
besitzen, wurden als hoch sulfatierte Polysaccharide identifiziert.
Das Hinzugeben eines Polykations wie DEAE-Dextran bekämpfte die
Hemmtätigkeit
des negativ geladenen Hemmstoffs.
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Seit diesen Studien wurde gezeigt,
dass mehrere biologisch und synthetisch sulfatierte Polyanione wie Heparin
die Replikation verschiedener Säugetierviren
hemmen. Es wurde herausgefunden, dass Polyanione wie Heparin in
der Lage waren, lediglich dann die virale Infektion zu verhindern,
wenn sie während
der Frühstadien
der Infektion hinzugegeben wurden. Andererseits wurde von anderen
befunden, dass Algen-Polysaccharide wie Karrageenschleim keine Wirkung
auf die Virusanhaftung an oder -eindringung in Wirtszellen hatte. Es
wurde ebenfalls herausgefunden, dass sulfatierte Algen-Polysaccharide
selektiv das humane Immunodefizienz-Virus-(HIV)-Revertase-(R. T.)-Enzym
und die in vitro Replikation hemmen. In in vivo Studien wurde herausgefunden,
dass Heparin in der Lage war, die Tumorrückbildung in Mäusen zu
fördern.
Andere fanden heraus, dass eine Reihe an natürlichen und synthetischen Polyanionen
eine Interferonerzeugung sowohl in vitro als auch in vivo auslösten.
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EP-295956 befasst sich mit nicht-sulfatierten
antiviralen Polysacchariden, die aus verschiedenen Algen, insbesondere
aus Seegras, abstammen, die aus Zellen extrahiert werden und die
ein relativ geringes Molekulargewicht haben; diese beschriebenen
Polysaccharide sind nämlich
in Form von Zellenextrakten und enthalten möglicherweise auch verschiedene
Unreinheiten. Die veranschaulichten Polysaccharide werden im EP-295956
als über
ein Molekulargewicht von nur im Bereich zwischen 103 und
3 × 106 verfügend
beschrieben, was bedeutend geringer ist als das der neuen Polysaccharide
der vorliegenden Erfindung. Weiterhin wird von diesen Polysacchariden
gesagt, dass sie bei der Behandlung von retroviralen Infektionen,
insbesondere AIDS, verwendet werden. EP-47341 offenbart andererseits
pharmazeutische Zusammensetzungen für die Behandlung viraler Infektionen,
die eine Kombination aus einem Fibroblast-Wachstumsfaktor und einem
sulfatierten Polysaccharid umfassen, die gegen Viren wie dem Herpes
Simplex Virus (HSV) und HIV verwendet werden. Das Polysaccharid
kann vielfacher Art sein und u. a. aus einer roten Alge hergeleitet
werden; in diesem Fall hat es eine Rückgratkette der agaroiden Art,
die sich aus alternierenden β(1 → 4)D-galaktose
und α(1 → 3)L-galaktose-Wiederholungseinheiten
zusammensetzt. Jedoch sollte angemerkt werden, dass ein Nachteil
der bekannten antiviralen Polysaccharide, z. B. einige von denen
im EP-497341, ihre Giftigkeit ist, weshalb einige Polysaccharide
der im EP-497341
beschriebenen Art keine Polysaccharide darstellen, die infolge ihrer
Giftigkeit für
Säugetierzellen
wirkungsvoll und therapeutisch als antivirale Wirkstoffe verwendet
werden können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es wurde jetzt herausgefunden, und
es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass aus roten Mikroalgen
hergeleitete sulfatierte Polysaccharide wirkungsvolle antivirale
Wirkstoffe sind.
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Es wurde weiterhin herausgefunden,
und dies ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, dass Polysaccharide
roter Mikroalgen verwendet werden können, um die Virus-Replikation
in Wirtszellen zu hemmen.
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Es wurde auch herausgefunden, und
dies ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, dass die Behandlung von
gesunden Zellen mit Polysacchariden roter Mikroalgen wirkungsvoll
ist, um eine virale Infektion zu verhindern.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung,
antivirale Zusammensetzungen auf der Grundlage eines Polysaccharids
von roten Mikroalgen zusammen mit bekannten antiviralen Wirkstoffen
bereitzustellen, die wirkungsvoll sind, um eine Vielzahl an resistenten
HSV-Stämmen,
z. B. Azyclovir-resistente HSV-Stämme, zu behandeln.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
antivirale Zusammensetzungen bereitzustellen, die Polysaccharide roter
Mikroalgen enthalten, die die Nachteile der bekannten antiviralen
Polysaccharide überwinden.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden ersichtlich, wenn die Beschreibung
fortfährt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 – Wirkung
von Porphyridium sp. polysaccharide (hiernach als P.spP abgekürzt) auf
die Entwicklung der zytopatischen HSV-1 Wirkung;
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2 – Wirkung
von PspP auf die Zellwucherung;
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3 – Wirkung
von P.spP auf die vero Zellinfektion mit HSV-1;
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4 – Wirkung
von P.spP auf die Entwicklung der zytopatischen Wirkung des Varicella-Zoster-Virus (VZV).
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5 – Entwicklung
der zytopatischen HSV-1 Wirkung nach Entfernung vom P.spP;
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6 – Hinzugeben
von P.spP auf vor-infizierte Zellkulturen;
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7 – Wirkung
von P.spP auf die Erzeugung des infektiösen Virus in einem einzigen
Replikationszyklus; und
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8 – Zytopatoxische
Wirkungen von Karrageenschleim K und Dextransulfat verglichen mit
P.spP.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In einer Hinsicht betrifft die Erfindung
eine antivirale Zusammensetzung, die als aktiven Bestandteil einen
antivital wirksamen Anteil eines Polysaccharids umfasst, das aus
Poly sacchariden roter Mikroalgen- oder einem Gemisch aus zwei oder
mehreren von roten Mikroalgen aus Polysacchariden hergeleitet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die antivirale Zusammensetzung als aktiven
Bestandteil einen wirkungsvollen Infektions-hemmenden Anteil eines
aus roten Mikroalgen hergeleiteten Polysaccharids. Obwohl das Polysaccharid
natürlich
mittels verschiedener Verfahren wie beispielsweise Extraktion aus
Zellwänden
erhalten werden kann, ist es bevorzugt, ein Polysaccharid zu benutzen,
das von den Algen im Nährsubstrat
ausgeschieden wird und das im wesentlichen eine reine Form des Polysaccharids darstellt.
Dies ist, abgesehen von anderen Erwägungen wie beispielsweise der
geringeren Gefahr einer Co-Extraktion unerwünschter Stoffe, die vorhanden
sind, wenn Extraktionsverfahren benutzt werden, aus dem Blickpunkt
der Industrie natürlich
vorteilhafter und ökonomischer.
Solche Zusammensetzungen sind nützlich,
um bereits infizierte Zelle wie viral infizierte Wunden in Säugetieren
zu behandeln, indem die Replikation des Virus innerhalb der Wirtszelle
gehemmt und virale Wieder-Infektionen verhindert werden. Natürlich führt das
Hemmen der Replikation des Virus und die Verhinderung viraler Wieder-Infektionen
zum Verschwinden der Symptome der viralen Infektion.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung umfasst die antivirale Zusammensetzung als aktiven
Bestandteil einen Anteil eines aus roten Mikroalgen hergeleiteten
Polysaccharids, der zum Schutz gegen eine virale Infektion wirksam
ist. Gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung werden gesunde Zellen mit dem Polysaccharid behandelt,
dessen Vorhandensein ihre Infektion durch das Virus verhindert.
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Natürlich kann die antivirale Zusammensetzung
der Erfindung in irgendeinem geeigneten Lösungsmittel bereitgestellt
werden. Solchermaßen
kann z. B. das aus roten Mikroalgen hergeleitete antiviral wirksame Polysaccharid
zusammen mit pharmazeutischverträglichen
Vehikeln und/oder Trägern
und/oder Hilfsmittel bereitgestellt werden. Geeignete Vehikel für die Verabreichung
schließen
z. B. Cremes, Salben und Lösungen und
Suspensionen (flüssige
Formen) ein. Jedoch sollte angemerkt werden – und dies ist ein wesentlicher
Vorteil der Erfindung – dass
das Polysaccharid "wie
es ist", nämlich in
seiner natürlichen
Form, wie von den Mikroalgen-Zellen ausgeschieden, verwendet werden
kann; wenn es einmal vom Medium isoliert ist, existiert es in einer
leicht zähflüssigen Form;
die günstig
ohne den Zusatz irgendeines Trägers
oder Vehikels verwendet werden kann. Natürlich kann das Polysaccharid,
wann auch immer erwünscht – entweder
für eine
besondere Anwendungsform bzw. für
die Bereitstellung des Polysaccharids zusammen mit anderen Wirkstoffen – auf viele unterschiedliche
Weisen, wie in der pharmazeutischen Praxis gängig und den Fachleuten auf
dem Gebiet offensichtlich – formuliert
werden.
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Zusätzlich können die antiviralen Zusammensetzungen
der Erfindung weiterhin zusätzliche,
herkömmliche
antivirale Mittel wie Acyclovir, Famcyclovir, Velacyclovir, Idoxuridin,
Rifluridin, Vidarabin, Interferonen und dergleichen umfassen. Es
wurde herausgefunden, und dies ist eine Aufgabe der Erfindung, dass
es vorteilhaft ist, antivirale Zusammensetzungen bereitzustellen,
die sowohl ein Polysaccharid als auch ein bekanntes antivirales
Mittel, z. B. Acyclovir, enthalten. Dies ist so, da es eine Reihe
an Acyclovir-resistenten HSV-Stämmen
gibt, die, wie die Erfinder herausfanden, wirkungsvoll mit dem Polysaccharid
roter Mikroalgen behandelt werden. Solchermaßen können durch die Bereitstellung
von z. B. einer Acyclovir-Polysaccharid-Mischformulierung alle Arten
einer HSV-Infektion behandelt werden, ohne dass der Patient untersucht
und bestimmt werden braucht, ob der besondere Stamm, an dem er leidet,
in Bezug auf Acyclovir resistent ist oder nicht. Auf eine ähnliche
Art und Weise können
die Polysaccharide der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden,
um Infektionen durch andere Viren zu behandeln, speziell wenn die
Stämme
dieser Viren in Bezug auf die in ihrer Behandlung verwendeten gewöhnlichen
Wirkstoffe resistent geworden sind, wobei die Kombination aus dem
Polysaccharid der Erfindung und einem oder mehreren dieser herkömmlichen
Wirkstoffe dadurch für die
Behandlung dieser anderen Viren am wirkungsvollsten ist, dass eine
solche Kombination gegen Viren – ob sie
gegenüber
den herkömmlichen
Wirkstoffen resistent oder empfindlich wären – wirkungsvoll wäre.
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Obwohl die Erfindung nicht auf die
Behandlung oder Vorbeugung von Infektionen eingeschränkt ist, die
von irgendeinem speziellen Virus verursacht werden, ist ein nützliches
und weit verbreitetes Virus, für
das sie vorteilhaft ist, das Herpes Simplex Virus (Typ 1 und Typ
2). Andere Viren können
gemäß der vorliegenden Erfindung
behandelt werden, wie beispielsweise das Varicella Zoster Virus
(VZV), Syncitial Atmungsvirus (RSV), Murinleukämie- und Sarcoma-Viren (MuLV
und MuSV).
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Rote Mikroalgen sind im Stand der
Technik gut bekannt und werden von den Fachleuten auf dem Gebiet
sofort erkannt. Die Polysaccharide der Erfindung, die in Form von
aus verschiedenen roten Mikroalgen ausgeschiedenen Polysacchariden
erhalten werden, variieren in ihrer Wirksamkeit, obwohl sie alle
aktiv sind. Eine bevorzugte Mikroalge, aus der das antivirale Polysaccharid
hergeleitet wird, wird unter Porphyridium sp., P. aerugineum und
R. reticulata ausgewählt.
Die Mikroalgen können
auf irgendeine den Fachleuten auf dem Gebiet gut bekannte gewöhnliche
Weise, z. B. durch das Verfahren und Gerät gezüchtet werden, die im EP-576870 derselben
Anmelder der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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Daher betrifft die Erfindung in einer
Hinsicht die Verwendung einer Zusammensetzung, die als aktiven Bestandteil
einen antiviral-wirksamen Anteil und aus roten Mikroalgen herstammenden
Polysaccharids für
die Behandlung und Vorbeugung von viralen Infektionen umfasst.
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Unter einem anderen Aspekt betrifft
die Erfindung die Verwendung roter Mikroalgen für die Vorbereitung eines antiviralen
Medikaments.
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Die Monosaccharid-Zusammensetzung
und die Stöchiometrie
der verschiedenen zu verwendenden Anteile der Polysaccharide können mithilfe
der Säurehydrolyse
unter einer Vielzahl an Bedingungen, gefolgt von chromatographischen
Techniken, bestimmt werden. Die Haupt-Monosaccharide, die in den
Polysacchariden der roten Mikroalgenarten gefunden werden, sind
Xylose, Glukose und Galaktose. Die Zusammenfassung der Eigenschaften
der roten Mikroalgen-Polysaccharide,
die in der folgenden Beschreibung mittels Beispielen erläutert wird,
wird in der Tabelle 1 unten abgegeben.
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Tabelle
1
Chemische Zusammensetzung der Polysaccharide aus verschiedenen
roten Mikroalgen
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Legende:
- P.spP
- Porphyridium sp.
Polysaccharide;
- P.aP
- P. Aeruginieum Polysaccharide;
und
- R.rP
- R. Reticulata Polysaccharide.
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Die oben beschriebenen Polysaccharide
von roten Mikroalgen können
weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass sie einen enzymatischen
Abbau haben, während
ein Extrakt eines Dinoflagellats aufgetragen wird, das aus einer
offenen Kultur von Porphyridium Zellen isoliert wird, wie in Simon
et al., J. Phycol. 28, 460–455
(1992) gezeigt, oder einem Gemisch aus Bodenbakterien oder einem
Dinoflagellat isoliert wird, wie von Arad (Malis) et al. in Phytochem.,
32, 2, 287–290
(1993) gezeigt wurde.
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Diese Polysaccharide können auch
durch ihre physikalischen Eigenschaften gekennzeichnet sein, die eine
typische Löslichkeit von
10 bis 20 gr./Liter haben, wobei die Zähflüssigkeit einer solchen Lösung 25
bis 40 cp. und das Molekulargewicht 5–7 × 106 ist.
Sie sind auch durch ihre Festigkeit in einem weiten Bereich von pH,
Temperaturen, Osmolaritäten,
verschiedenen Salzigkeiten und Widerstand in Bezug auf den biologischen Abbau
gekennzeichnet. Keine bekannten Carbohydrolasen spalten die Polysaccharide
der Erfindung, und daher war es, wie oben erörtert, nötig, sich Bodenbakterien oder
einem Dinoflagellat zuzuwenden, um den biologischen Abbau zu erreichen.
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Der Temperaturwiderstand des Polysaccharids
macht es möglich,
seine Autoklav-Sterilisation durchzuführen, ohne seine antivirale
Tätigkeit
nachteilig zu beeinflussen. Wie den Fachleuten auf dem Gebiet verständlich sein
wird, ist dies vom praktischen und industriellen Standpunkt aus
ein allgemeiner Vorteil der Polysaccharide der Erfindung.
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Die Erfindung wird jetzt mit Bezug
auf die folgenden Beispiele dargestellt. Die benutzten Beispiele,
Materialien und Verfahren sind nicht dazu vorgesehen, die Erfindung
auf irgendeine Weise einzuschränken,
sondern werden eher zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt.
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Materialien und Verfahren
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Die folgenden Materialien und Verfahren
werden in den folgenden Beispielen verwendet.
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Zellen und Viren
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Grüne Affennierenzellen (Vero
Zellen) wurden in einem RPMI Medium gezüchtet, mit 10% neugeborenem
Kälberserum
ergänzt,
und enthielten Antibiotika (Penicillin, Streptomycin und Neomycin).
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Herpes Simplex Viren des Typs 1 und
2 (HSV-1 und HSV-2) wurden verwendet und an Vero Zellen gezüchtet. Die
Virus-Konzentration wurde durch eine Plaque-Untersuchung ausgewertet.
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Vorbereitung und Reinigung
von Mikroalgen-Polysacchariden
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Kurz zusammengefasst, wurden Polysaccharide
aus roten Mikroalgen (Porphyridium sp, "P.sp";
Porphyridium aeruginieum, "P.a" und Rhodella reticulata, "R.r") vorbereitet, die
unter Bedingungen gezüchtet
wurden, die für
ihr Wachstum optimal sind.
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Die Algen wurden in einer stationären Wachstumsphase
geerntet und die Zellen durch Schleudern aus dem Wachstumsmittel
getrennt, nachdem die überstehende
Flüssigkeit
wiederholt der Kreuzstromfiltration unterworfen wurde, und zwar
als erstes, um die Salze zu entfernen, und dann um die Konzentration
zu erhöhen.
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Genauer erläutert, ist das folgende das
detaillierte Verfahren zum Züchten
von Porphyridium sp., wobei dieses Verfahren mit kleineren Modifikationen
auch für
die obigen anderen Mikroalgenarten nützlich ist, um den spezifischen
optimalen Erfordernissen für
alle anderen Typen, wie sie den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt
sind, nachzukommen.
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Porphyridium sp. wurde in künstlichem
Meerwasser (ASW) nach Jones et al. (Jones, r. F., Speer H. L. und
Kury, W. (1963), Physiol. Plant 16, 636–643) gezüchtet. Das ASW wurde aus den
folgenden Komponentenlösungen
vorbereitet: Makroelementen-Lösung
NaCl | 27
g/l |
MgSO4 7H2O | 6,6
g/l |
MgCl2 6H2O | 5,6
g/l |
CaCl2 2H2O | 1,5
g/l |
KNO3 | 1,0
g/l |
KHP2O4 | 0,07
g/l |
NaHCO3 | 0,04
g/l |
Mikroelementen-Lösung
ZnCl2 | 4,0
mg/100 ml |
HB3O3 | 60,0
mg/100 ml |
CoCl2 6H2O | 1,5
mg/100 ml |
CuCl2 2H2O | 4,0
mg/100 ml |
MnCl2 4H2O | 40,0
mg/100 ml |
(NH4)Mo7O24 4H2O | 37,0
mg/100 ml |
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Eisenlösung
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240 mg FeCl3 wurden
in 100 ml Na2 EDTA (0,05 M, pH 7,6) aufgelöst.
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Tris-Puffer
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Eine molare Vorrat-Pufferlösung eines
pH-Werts von 7,6 wurde mit 121,1 g/l Trizma HCl und 27,8 g/l Trizma
Base vor bereitet. Für
die Vorbereitung von einem Liter ASW wurden zu der obigen Makroelementenlösung 1 ml
von der Mikroelementenlösung,
1 ml der Eisenlösung
und 20 ml der Tris-Pufferlösung
hinzugegeben, um ein ASW eines pH-Werts von 7,6 bereitzustellen.
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Die Porphyridium sp.-Kulturen im
AXW wurden, wie zuvor beschrieben, innen begonnen (Adda, M., Merchuk,
J. G. und Arad (Malis), S. (1986) Biomass 10, 131–140). Die
Kultur wurde dann nach außen
an Polyethylen-Schutzhüllen überführt und
mit ASW auf 8–106 Zellen/ml verdünnt. Die Kultur wurde in einem
Chargen-Regime gezüchtet, das
4–5 Tage
lang ein logarithmisches Wachstum aufweist, wobei sie in diesem
Stadium eine stationäre
Wachstumsphase erreichte, in der das Wachstumsmedium mit dem Polysaccharid
der Erfindung angereichert wurde. Da die Algen in einem solchen
Chargen-Modus gezüchtet
wurden, wurden während
der Wachstumszeitspanne keine Nährstoffe
zugeführt.
15–30
Tage nach Beginn der Kultur wurde die Kultur dann geschleudert,
und der mit dem Polysaccharid der Erfindung angereicherte Überstand
(d. h. das Polysaccharid wurde aus den Zellen ausgeschieden) wurde
daraufhin von den pelletierten Zellen getrennt und, wie unten angemerkt,
weiter behandelt. Es sollte angemerkt werden, dass folgende Parameter
während
des Wachstums der Kultur anhaltend überwacht wurden: die Zellanzahl,
Biomasse, der Anteil des Polysaccharids im Medium (von den Zellen
ausgeschieden) und die Zähflüssigkeit.
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Der oben erwähnte, mit dem ausgeschiedenen
Polysaccharid angereicherte Überstand
wurde einer Kreuzstromfiltration ausgesetzt, indem eine Hohlfaser-Mikrofiltrationskartusche
eines Filtrationsbereichs von 2,1 m2, einer
Porengröße von 0,45 μ, eines inneren
Faserndurchmessers von 1 mm und Gehäuse-Nachweismittels der Größe 55 verwendet
wurde.
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Die so erhaltenen Polysaccharide
wurden in den folgenden Beispielen verwendet.
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Auswirkung der Algen-Polysaccharide
auf die Zellwucherung Vero-Zellen wurden bei einem Mittelwert von
5 × 105 Zellen je Platte in Platten von 9,6 cm2 geerntet. Sie wurden bei Vor handensein
verschiedener Polysaccharid-Konzentrationen mit einem RPMI-Medium
gespeist, das 10% Serum eines neugeborenen Kalbs enthielt, und bei
37°C inkubiert.
Das Medium wurde alle drei Tage mit einem frischen Medium ausgetauscht, das
die richtige Polysaccharid-Konzentration enthielt. Täglich wurden
die Zellen dreier Platten aus jeder Behandlung mit Trypsin behandelt
und mit einem Neubauer-Hämazytometer
gezählt,
und der Mittelwert wurde berechnet.
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Abschätzung der zytopatischen Wirkung
(CPE)
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Monoschichten von Vero-Zellen wurden
bei Vorhandensein verschiedener Polysaccharid-Konzentrationen mit
HSV infiziert. Nach mehreren Virusreplikationsrunden (24 bis 48
Inkubationsstunden bei 37°C)
bei Vorhandensein des Polysaccharids wurden die zytopatischen Wirkungen
(hiernach wird darauf als "CPE" Bezug genommen),
die durch den Zellabbau, die granulösen und verformten Zellkerne,
die rauben Zellmembranen, den partiellen oder vollständigen Verlust
der Zellverankerung an der Plattenfläche, und die Entwicklung intrazellulärer Vakuolen
definiert sind, unter einem Phasen-Kontrast-Mikroskop in den Zellkulturen
untersucht.
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Zellen-Infektion
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Vero-Zellen-Monoschichten wurden
bei 37°C
zwei Stunden lang in einem 2%igen Serum mit HSV inkubiert. Dann
wurden die nicht adsorbierten Viruspartikeln entfernt, ein frisches
Medium, das 2% Serum enthielt, hinzugegeben und die Zellen-Monoschichten
bei 37°C
inkubiert.
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Plaque-Untersuchung
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Nach einer Adsorptionsperiode von
2 Stunden bei 37°C
wurde das nicht adsorbierte Virus entfernt und ein Überzug des
Mediums, der 0,6% Agar und 2% Kalbsserum enthielt, hinzugegeben.
Alle Monoschichten wurden über
mehrere Tage (4–7
Tage) bei 37°C
in einer angefeuchteten Atmosphäre
von 5% CO2 in der Luft inkubiert, bis die
zytopatische Wirkung beobachtet wurde. Der Überzug wurde dann beseitigt,
die Zellen-Monoschicht mit Formalin/Salz (10% Formalin im Salz)
fixiert, die Zellen wurden mit Kristallviolett gefärbt und
die Beläge
gezählt.
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Beispiel 1
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Hemmwirkung von Polysacchariden roter
Mikroalgen auf die zytopatischen HSV-1- und HSV-2-Wirkungen (CPE)
in Vero-Zellen Die Zellen wurden in Anwesenheit verschiedener Konzentrationen
von drei Varianten an Algen-Polysacchariden mit HSV-1 oder HSV-2
infiziert. CPE50 stellt die Polysaccharid-Konzentration dar,
die einen 50% Schutz der zytopatischen Wirkung gewährt. Die
Ergebnisse deuten auf eine bedeutende Hemmung der HSV-1- und HSV-2-Infektion
hin, die durch die Verwendung dieser Polysaccharide verursacht wird
(siehe Tabelle II). Die besten Ergebnisse wurden während der
Verwendung von P.spP erhalten, das nicht einmal bei Konzentrationen,
die hundertmal größer als
erforderlich sind, um den CPE50-Schutz zu
erhalten, irgendwelche zytotoxischen Auswirkungen zeigte.
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Beispiel 2
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Wirkung von P.spP auf
die Entwicklung der zytopatischen HSV-1-Wirkung (CPE)
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Eine Reihe an Experimenten wurde
durchgeführt,
in denen verschiedene Konzentrationen von P.spP verwendet wurden,
um die Wirkung der P.spP-Konzentration auf die Entwicklung und das
Fortschreiten der CPE in Vero-Zellen zu bestimmen, die mit 1 Multiplizität an Infektionen
(hiernach wird darauf als "moi" Bezug genommen") an HSV-1 infiziert
wurden. Die erzielten Ergebnisse werden in der 1 gezeigt. Kurve "A" zeigt die
zytopatische Wirkung in Abwesenheit von P.spP. Kurve "B" betrifft die Verwendung von 1 μg/ml an P.spP, Kurve "C" betrifft 10 μg/ml an P.spP; Kurve "D" betrifft 50 μg/ml an P.spP, und "E" betrifft 100 μg/ml an P.spP. Als Ergebnis
der Infektion der Zellen mit HSV-1 in Anwesenheit wachsender Konzentrationen
an P.spP erscheint es so, als gäbe
es eine Verzögerung
im Auftreten der CPE. Zusätzlich
waren die Kinetik der CPE-Entwicklung und das Fortschreiten als
Ergebnis der wachsenden P.spP-Konzentration viel langsamer.
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Es ist ersichtlich, dass 100 μg/ml an P.spP
im Zeitraum des Experiments (2 Wochen) einen vollen Schutz gegen
die Zerstörung
der Zellen-Monoschicht durch den HSV-1 liefert. Diese P.spP-Konzentration hatte
keine gesundheitsschädlichen
Auswirkungen auf die nicht infizierten Zellen, wie im Beispiel 3
gezeigt wird.
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Beispiel 3
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Wirkung von P.spP auf
das Zellenwachstum
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Um die möglichen zytopatischen Wirkungen
von P.spP auf die Zellkultur zu prüfen, wurden seine Auswirkungen
auf die Zellmorphologie und Zellwucherung untersucht. Vero-Zellen
wurden bei geringen Konzentrationen geerntet und, wie im Beispiel
1 erläutert,
sieben Tage lang mit verschiedenen Konzentrationen von P.spP behandelt. 2 veranschaulicht Vero-Zellen,
die bei einer Konzentration von 0,9 × 106 Zellen
je 9,6 cm2 Platte geerntet wurden. Diese
Zellen wurden in Abwesenheit (Kurve A) oder Anwesenheit von 25 μg/ml (Kurve
B), 250 μg/ml
(Kurve C) oder 1.000 ug/ml (Kurve D) an P.spP bei 37°C inkubiert.
Weitere Vero-Zellen-Monoschichten
wurden in Abwesenheit (Kurve E) oder Anwesenheit (Kurve F) von 1.000 μg/ml an P.spP bei
1 moi mit dem HSV-1 infiziert. Mikroskopische Beobachtungen zeigten,
dass es selbst dann keine Wirkung auf die Zellmorphologie gab, wenn
1.000 μg/ml
an P.spP verwendet wurden. 2 zeigt,
dass P.spP selbst dann keine Auswirkung auf die Wucherung der Vero-Zellen
hat, wenn eine Konzentration von 250 μg/ml an P.spP verwendet wurde.
Mit 1.000 μg/ml
an P.spP behandelte Zellen wuchsen während der ersten drei Tage bei
Kontrollpegeln, woraufhin ihr Wachstum stoppte. Außerdem waren
die HSV-1-infizierten Zellen in der Lage, als nicht infizierte Zellen
zu wuchern, wenn sie von Beginn als Infektion an mit P.spP behandelt
wurden.
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Beispiel 4
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Wirkung von P.spP auf
die primäre
Infektion
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Konfluierende Vero-Zellkulturen wurden
bei Vorhandensein verschiedener P.spP-Konzentrationen mit 1 moi
an HSV-1 infiziert. Die Anzahl der primär infizierten Zellen wurde
durch die Plaque-Untersuchung bestimmt. 3 (Kurve A) zeigt Vero-Zellen, die bei Vorliegen
von verschiedenen P.spP-Konzentrationen mit 1 moi an HSV-1 infiziert
wurden. PFU (Belag-bildende Einheiten) wurden durch die Standard-Plaque-Untersuchung
ausgewertet. Die Ergebnisse (3 – Kurve
A) zeigten, dass 10 μg/ml
an P.spP einen 90–95%igen Schutz
der Plaque-Bildung bewirkten. Ein 50%iger Schutz vor Plaque, die
durch HSV-1 gebildet werden, entspricht 1 μg/ml an P.spP.
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Beispiel 5
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P.spP-Virusinfektion
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5 Moi HSV-1 wurden 30 Minuten lang
bei 37°C
mit verschiedenen Konzentrationen an P.spP inkubiert. Dann wurde
die Wirkung der freien Polysaccharide entweder durch (1) das Bewerkstelligen
der seriellen Verdünnung
des Gemischs mit einem Medium, das 2% Serum enthält, und zwar vor der Infektion,
oder (2) durch Niederschlag des Virus-P.spP-Gemischs durch eine
20%ige Saccharose-Schicht reduziert, indem serielle Verdünnungen
des niedergefällten
Virus und der infizierenden Vero-Zellen gemacht werden. Die Wirkung
von P.spP auf die HSV-1-Infektion wurde durch die Anzahl der gebildeten
Plaques, wie von der Plaque-Untersuchung bestimmt, ausgewertet.
Es gab eine starke Hemmung in der Plaque-Bildung, entweder wenn
die hohe Verdünnung
bis zu 10–3 der
Virus-P.spP-Gemische gemacht wurde (3 – Kurve
B) oder auch wenn dieses Gemisch durch Saccharose-Schichten niedergefällt wurde
(Tabelle III). Zusätzlich
ist es ersichtlich, dass bei einer Konzentration von 10 μg/ml an P.spP
eine etwa 70–80%ige
Hemmung in der Plaque-Bildung erhalten wurde, im Vergleich mit einer
90–95%igen
Hemmung, wenn dieselbe P.spP-Konzentration zum Infektionszeitpunkt
hinzugegeben wurde (3 – Kurve
A).
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Beispiel 6
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P.spP-Zelleninteraktion
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Um die mögliche Interaktion zwischen
P.spP und Wirtszellen zu prüfen,
die die Virus-Adsorption stören kann,
wurden Vero-Zellen
zwei Stunden lang bei 37°C
mit einem Medium inkubiert, das verschiedene P.spP-Konzentrationen
enthielt. Am Ende der Inkubation wurde ungebundenes P.spP entfernt,
und die Zell-Monoschichten wurden dreimal mit PBS gewaschen. Dann
wurden diese Zellkulturen mit 1 moi an HSV-1 infiziert und die Anzahl
an gebildeten Plaques durch die Plaque-Untersuchung bestimmt. Die
Ergebnisse (in Kurve C, 3 angegeben)
zeigen eine schwache Hemmung der viralen Infektion dieser mit P.spP
vorbehandelten Zellkulturen.
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Beispiel 7
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Wirkung von P.spP auf
die Entwicklung der Varicella-Zoster-Virus(VZV)-CPE
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Eine Reihe von Untersuchungen wurden
durchgeführt,
in denen unterschiedliche Konzentrationen von P.spP verwendet wurden,
um die Wirkung der P.spP Konzentration auf die Entwicklung und das
Fortschreiten von CPE in Vero-Zellen zu bestimmen, die durch 1 moi
von Varicella Zoster, Virus (VZV) infiziert wurden. Die erhaltenen
Ergebnisse werden in 4 gezeigt.
Die zytopatische Wirkung von VZV wird in der Abwesenheit (Kurve
A) oder Anwesenheit von 0, 1 μg/ml
(Kurve B), 1 μg/ml
(Kurve C), 100 μg/ml
(Kurve D), 1000 μg/ml (Kurve
E) von P.spP gemessen. Es erscheint, dass als ein Ergebnis der Infizierung
der Zellen mit VZV in der Anwesenheit einer ansteigenden Konzentration
an P.spP eine Verzögerung
im Auftritt von CPE vorhanden ist, und zwar ähnlich zum Phänomen, das
in Zusammenhang mit HSV-1, wie im Beispiel 2 erläutert, festgestellt wird.
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Beispiel 8
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Wirkung von P.spP Entfernung
auf die Entwicklung von HSV-1 CPE
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Vero-Zellen-Monoschichten wurden
bei Vorliegen von 100 μg/ml
an P.spP mit 0,1 moi an HSV-1 infiziert. Zwei Stunden nach der Infektion
wurden nicht adsorbierte Virus-Partikeln entfernt, und Zellen-Monoschichten
wurden dreimal mit PBS gewaschen und ein frisches Medium hinzugegeben,
das mit (Kurve A, 5)
oder ohne (Kurve B, 5)
P.spP ergänzt
wurde. Zellkulturen wurden durch die invertierte Mikroskop-Beobachtung
auf das Auftreten von CPE hin untersucht. Die in der 5 gezeigten Ergebnisse zeigten, dass
die Monoschichten, die mit P.spP bis zum Ende des Experiments behandelt
wurden, einen vollen Schutz gegen die HSV-1 CPE-Entwicklung zeigten, wohingegen
es in den Monoschichten, die nur zum Zeitpunkt der Infektion mit
P.spP behandelt wurden, für
das Erscheinen der CPE eine Verzögerung
von 4 Tagen gab.
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Diese Ergebnisse könnten durch
die Möglichkeit
erklärt
werden, dass es einigen der infizierten Viruspartikeln gelang, die
Zellen beim Vorliegen von P.spP zu infizieren. Die kontinuierliche
Behandlung mit der P.spP nach der Infektion hemmte die Replikation
der Viren innerhalb der Wirtszellen.
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Beispiel 9
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Zugabe von P.spP zu vor-infizierten
Zellkulturen
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Vero-Zellen-Monoschichten wurden
ohne Behandlung mit P.spP mit 0,1 moi (Kurven A und B, 6) oder 1 moi an HSV-1 (Kurve
C, 6) infiziert. Am
Ende der Infektion wurden die Monoschichten dreimal mit PBS gewaschen
und ein frisches Medium mit (Kurven B und C, 6) oder ohne (Kurve A) 100 μg/ml an P.spP hinzugegeben.
Die Monoschichten wurden täglich
bezüglich
des Auftretens und der Entwicklung von CPE untersucht.
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Die Ergebnisse zeigen an, dass P.spP
vollständig
das Erscheinen der CPE in den Kulturen verhinderte, die mit geringem
moi infiziert waren (Kurve C, 6).
In einigen dieser Kulturen wurde das P.spP 10 Tage nach der Infektion
entfernt, und den Kulturen wurde ein frisches Medium zugeführt, das
2% Serum ohne. P.spP enthielt. Drei Tage nach der P.spP-Entfernung
erschien die CPE (Kurve C, 6).
In Kulturen, die mit hohen moi infiziert wurden, gab es als Ergebnis
der Behandlung mit P.spP eine Verzögerung von 4 Tagen für das Erscheinen
der CPE (Kurve B, 6).
Auch war die Entwicklungsrate der CPE in diesen Kulturen sehr langsam, wenn
man sie mit von P.spP unbehandelten Kulturen vergleicht (Kurve A, 6).
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Beispiel 10
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Wirkung von P.spP auf
die HSV-1-Produktion einer einzigen Replikationsrunde
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Vero-Zellen-Monoschichten wurden
mit 1 moi an HSV-1 infiziert. Am Ende der Infektion wurde der Virus-Überschuss
entfernt, und die Zellkulturen wurden dreimal mit PBS gewaschen
und mit einem frischen Medium versorgt, das verschiedene Konzentrationen
an P.spP enthielt. Nach 24 Stunden Inkubation bei 37°C wurde das
Medium entfernt, die Zellkulturen wurden dreimal mit PBS gewaschen,
die Zellen gesammelt und durch drei Gefrier-Schmelzyklen zerrissen. Zellüberreste
wurden niedergefällt
und erzeugte infektiöse
Viren durch die Standard-Plaque-Untersuchung ausgewertet.
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Die in 7 gezeigten
Ergebnisse, die als Prozentsatz der positiven Steuerung (P.spP unbehandete Zellen)
dargelegt sind, deuten darauf, dass so wenig wie 1 μg/ml an P.spP
die Produktion an infektösen
HSV-1 während
eines ersten einzelnen Replikationszyklus eingehend hemmt.
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Die Ergebnisse zeigen an, dass P.spP
die HSV-1-Replikation auch durch die Beeinflussung seiner Produktion
innerhalb der Wirtszelle hemmen kann.
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Beispiel 11
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Zytopatische Wirkung verschiedener
Polysaccharide auf Vero-Zellen
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Vero-Zellen wurden bei einer Konzentration
von 4 × 105 Zellen je 9,6 cm2 Platte
geerntet. Diese Zellen wurden in Abwesenheit (Kurve A, 8) oder Anwesenheit von
100 μg/ml
an P.spP (Kurve B), 1 μg/ml
(Kurve C) und 10 μg/ml
(Kurve E) an Dextransulfat, 1 μg/ml
(Kurve D) und 10 μg/ml
(Kurve F) an Karrageenschleim K bei 37°C inkubiert. Die Zellen wurden
mit Trypsin behandelt und in unterschiedlichen Zeitabständen nach der
anfänglichen
Behandlung mit den Polysacchariden gezählt.
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Wie deutlich im Beispiel 2 (2) gezeigt, wurde eine wesentliche
antivirale Wirkung erzielt, wenn das P.spP bei einer Konzentration
von 50 μg/ml
oder mehr verwendet wurde. Wenn jedoch Karrageenschleim K und Dextransulfat
verwendet wurden, konnten diese Konzentrationen von 50 μg/ml oder
mehr infolge ihres giftigen Verhaltens nicht verwendet werden, und
auch nicht bei Konzentrationen, die kleiner als 10 μg/ml waren, wie
in der 8 gezeigt wird.
Obwohl Karrageenschleim K und Dextransulfat eine ähnliche
(geringe) antivirale Tätigkeit
wie das P.spP bei geringen Konzentrationen haben (z. B. 1 μg/ml oder
weniger), können
sowohl Karrageenschleim K als auch Dextransulfat jedoch nicht in
höheren
antiviral wirksamen Konzentrationen verwendet werden, da sie bei
Konzentrationen, die über
1 μg/ml
liegen, für
Zellen giftig sind. Dies zeigt daher die Überlegenheit von P.spP der
Erfindung, das selbst bei Konzentrationen von über 100 μg/ml ohne Giftigkeit verwendet
werden kann.
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Beispiel 12
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Wirkung von P.spP auf
die HSV-1-Infektion an Hasenaugen Verfahren und Experimente
-
Augen von 1,5 kg Hasen wurden mit
HSV-1 infiziert, indem die Hornhaut mit einer Spritzennadel aufgekratzt
und 0,1 ml der Virussuspension (106 PFU/ml)
auf den aufgekratzten Bereich aufgetragen wurde. Die bestimmten
Augen wurden zweimal am Tag bis zum Ende des Experiments (3–4 Wochen)
mit 1000 μg/ml
an Porphyridium sp. Polysaccharid (P.spP) in Form von Tropfen behandelt.
Die folgenden Experimente wurden durchgeführt:
- 1)
Vergleichsprobe Augen – Nicht
infizierte Augen wurden zweimal am Tag mit Phosphat-gepuffertem
Salz (PBS) behandelt.
- 2) P.spP – Nicht
infizierte Augen wurden zweimal am Tag mit P.spP behandelt.
- 3) Infizierte Augen – Augen
wurden ohne Behandlung mit dem Polysaccharid mit dem Virus infiziert.
- 4) Infizierte und mit P.spP behandelte Augen – Augen
wurden infiziert und nach 15 Minuten mit dem Polysaccharid behandelt.
Die Behandlugn wurde zweimal am Tag bis zum Ende des Experiments
(3–4 Wochen) fortgesetzt.
- 5) Die P.spP – Behandlung
vorinfizierter symptomatischer Augen – Infizierte Augen mit klinischen
Symptomen wurde 5–6
Tage nach der Infektion mit P.spP behandelt.
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Ergebnisse:
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- 1) Keine toxischen Wirkungen wurden in den
nur mit P.spP behandelten Augen beobachtet.
- 2) Mit HSV-1 infizierte Augen (ohne Polysaccharid-Behandlung)
zeigten 5–6
Tage nach der Infektion klinische Symptome (Keratitis mit Ausscheidungen).
- 3) Alle Tiere mit infizierten Augen (ohne Behandlung mit Polysaccharid)
starben 2–3
Wochen nach der Infektion.
- 4) Augen, die infiziert und 15 Minuten nach der Infektion mit
Polysaccharid behandelt wurden, zeigten keine klinischen Symptome.
Die so behandelten Tiere überlebten.
- 5) Augen, die HSV-1-Symptome zeigten, wurden 5–6 Tage
nach der Infektion mit Polysaccharid behandelt. Alle klinischen
Symptome verschwanden und die Tiere blieben verglichen mit nicht
behandelten Tieren über einen
größeren Zeitraum
am Leben. Der Tod erfolgte etwa 4 Wochen nach der Infektion.
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Beispiel 13
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Wirkung von P.spP auf
die Entwicklung der HSV-1-Infektion in neugeborenen Ratten
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Neugeborene Ratten (drei Tage alt)
wurden durch eine subkutane Injektion (S. C.) oder durch Aufkratzen
(Scr.) mit 0,1 ml von 107 PFU/ml HSV-1 infiziert.
30 Minuten nach der Injektion wurde den Tieren subkutan in den infizierten
subkutanen Bereich 0,2 ml an P.spP injiziert. Im Fall des Aufkratzens
wurden das P.spP auf den aufgekratzten Bereich aufgetragen. Die
Behandlung wurde bis zum Ende des Experiments (Tod der Tiere) zweimal
am Tag wiederholt. Polysaccharid-Konzentrationen von 100–1000 μg/ml bewirkten
eine bedeutende Verzögerung
im Auftreten und in der Entwicklung der subkutanen Symptome und
eine Verzögerung
des Todes der Tiere (Tabelle IV).
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Tabelle
IV
Hemmwirkung von P.spP auf die Entwicklung der HSV-1-Infektion
in neugeborenen Ratten
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Beispiel 14
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Wirkung von P.spP auf
zusätzliche
Viren
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Die in den Beispielen 2, 4, 5 und
13 dargelegten allgemeinen Verfahren wurden mit zusätzlichen
Viren, nämlich
dem Syncitial Atmungsvirus (RSV), Murinleukämie- und Sarkoma-Viren (MuLV
und MuSV), wiederholt. Im Anschluss an die virale Infektion der
Zellen und die Behandlung mit dem Polysaccharid der Erfindung wurden
die Auswirkungen der Viren auf die Zellen mittels für jeden
Virustyp spezifischer Standardtests bestimmt. Die Ergebnisse (nicht
gezeigt) zeigten an, dass durch das Polysaccharid der Erfindung
auch für
diese Viren das Wachstum und ihr Infektionsvermögen gehemmt wurden
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Beispiel 15
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Antivirale Auswirkung
der aus den Mikroalgenzellen extrahierten Polysaccharide (zelluläre Polysaccharide)
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Porphyridium sp. Zellen wurden mit
doppelt-destilliertem Wasser gewaschen und durch Schleudern pelletiert.
Die Zellenkugel wurde mit doppelt-destilliertem Wasser aufgelöst und 4
Stunden lang auf 90°C
erhitzt. Das Gemisch wurde dann geschleudert, der Überstand
getrennt und der darin enthaltende Polysaccharidgehalt ausgewertet.
Dieser Überstand
enthält
die sogenannten zellulären
Polysaccharide, d. h. jene Polysaccharide innerhalb der Mikroalgenzellen;
und daher sind diese die extrahierten Polysaccharide, die wahrscheinlich
ebenfalls verschiedene andere zelluläre Komponenten (Unreinheiten)
enthalten werden – im
Gegensatz zu den oben erwähnten
ausgeschiedenen Polysacchariden, die im Wesentlichen in reiner Form
sind.
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Der erhaltene obige Überstand
wurde wie in den vorherigen Beispielen geprüft und zeigte eine gute antivirale
Tätigkeit
gegen HSV-1, obwohl eine solche Aktivität etwas geringer war als die
in Zusammenhang mit den ausgeschiedenen Polysacchariden zu sehende.
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Die obige Beschreibung und die ganzen
Beispiele wurden zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und
sind nicht dazu da, die Erfindung einzuschränken, wenn man von den Einschränkungen
absieht, die in den Ansprüchen
definiert werden. Viele Modifikationen können in verschiedenen oben
beschriebenen Verfahren und Materialien durchgeführt werden. Es können beispielsweise
andere rote Mikroalgen benutzt werden; solche Mikroalgen können unter
anderen Bedingungen gezüchtet
und das Polysaccharid auf eone andere Weise extrahiert werden, oder
es kann als ausgeschiedenes Polysaccharid aus dem Wachstumsmedium
zurückgewonnen
werden. Darüber
hinaus können
ausgeschiedene oder extrahierte Polysaccharide oder Mischungen davon
oder Mischungen von zwei oder mehr Polysacchariden, die aus verschiedenen
roten Mikroalgen herstammen, als solche oder zusammen mit antiviralen
bzw. anderen pharmazeutisch aktiven Wirkstoffen, Zusatzstoffen,
Trägern
oder Bindemitteln verwendet werden. Die Polysaccharide können gemäß der Erfindung
verwendet werden, um Infektionen, die von verschiedenen Viren herrühren, in
verschiedenen Stadien zu behandeln oder zu verhindern, wobei die
Infektionen auf verschiedene Bereiche und Zelltypen einwirken, und
wobei verschiedene Applikationsverfahren, -techniken und Vehikel
sämtlich
verwendet werden können, sofern
sie nicht den Schutzumfang der Erfindung überschreiten.