JP2003528175A - 大腸菌からのリポ多糖 - Google Patents
大腸菌からのリポ多糖Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、E.コリ DSM6601から抽出されたリポ多糖に関する。このLPSは、E.コリからの従来公知のLPSとは、コアのホスホリル化された糖部及びO-鎖の重合度において異なっている。このリポイドAは、構造的及び生物学的にはE.コリの通常のタイプに相当する。記載のLPSは、それを担持している大腸菌株の同定のために好適であるばかりでなく、これに、その免疫調節作用の保持下に、低められた病原性をも与える。
Description
【0001】
本発明は大腸菌(E.コリ)からの新規リポ多糖に関する。
【0002】
内毒素は、外毒素とは反対に、生きている細菌から分泌されず、特に自己分解
により放出される細菌構成成分であると理解される。いわゆる典型的な内毒素は
、グラム陰性細菌の外細胞膜からの熱安定性のリポ多糖であり、以後これをLP
Sと記載する。LPSは、いわゆるリポイドA、コアオリゴ糖並びに特異的なO
-鎖からなっており、この際、このリポイドAは、LPSの毒性作用に関与して
いる。
により放出される細菌構成成分であると理解される。いわゆる典型的な内毒素は
、グラム陰性細菌の外細胞膜からの熱安定性のリポ多糖であり、以後これをLP
Sと記載する。LPSは、いわゆるリポイドA、コアオリゴ糖並びに特異的なO
-鎖からなっており、この際、このリポイドAは、LPSの毒性作用に関与して
いる。
【0003】
内毒素は、マクロ生体中で、免疫系のメディエーター、例えばインタ−ロイキ
ン1(略字IL-1)及び腫瘍-壊死-因子(略字TNFα)の生産を促進する。
ン1(略字IL-1)及び腫瘍-壊死-因子(略字TNFα)の生産を促進する。
【0004】
腸内細菌、殊にE.コリの内毒素の組成に関しては、既に一連の研究が実施さ
れており、この際、S/R-突然変異株は通常は、1個のみの繰返し単位、即ち、
そのO-鎖の1個の”繰返し単位”を含有することが確認された(図1参照)。
この場合に、O-鎖の重合酵素をコードする遺伝子は欠損しており、従って、1
個のみの繰返し単位がコアオリゴ糖上に転移されることから出発する。LPS-
構造類似タイプであるが他の構造が、屡々ヒト病原菌、例えばナイセリア(Neis
seria)、ビブリオ(Vibrio)、カンピロバクター(Campylobacter) 、ヘリコバク
ター(Helicobacter)等中に見出される。これらの菌は、特別な分子擬態(Mimik
ri)、特に、哺乳動物の糖蛋白質及び糖脂質に似ているシアル酸及びシアル酸含
有オリゴ糖の存在により、宿主の免疫抵抗を抑制することを可能にするLPSを
含有する。E.コリ DSM6601に関して、O6-セロタイプが確認された
。この構造は、P. E. Jansson et. al., Carbohydr. Res. 131 (1984) 277-283
により研究されており、公開されている。この構造は、図2に記載の式に相当す
る。
れており、この際、S/R-突然変異株は通常は、1個のみの繰返し単位、即ち、
そのO-鎖の1個の”繰返し単位”を含有することが確認された(図1参照)。
この場合に、O-鎖の重合酵素をコードする遺伝子は欠損しており、従って、1
個のみの繰返し単位がコアオリゴ糖上に転移されることから出発する。LPS-
構造類似タイプであるが他の構造が、屡々ヒト病原菌、例えばナイセリア(Neis
seria)、ビブリオ(Vibrio)、カンピロバクター(Campylobacter) 、ヘリコバク
ター(Helicobacter)等中に見出される。これらの菌は、特別な分子擬態(Mimik
ri)、特に、哺乳動物の糖蛋白質及び糖脂質に似ているシアル酸及びシアル酸含
有オリゴ糖の存在により、宿主の免疫抵抗を抑制することを可能にするLPSを
含有する。E.コリ DSM6601に関して、O6-セロタイプが確認された
。この構造は、P. E. Jansson et. al., Carbohydr. Res. 131 (1984) 277-283
により研究されており、公開されている。この構造は、図2に記載の式に相当す
る。
【0005】
大腸菌のリポイドAも種々の研究グループにより研究されており、この際、こ
のリポイドAの構造は通常はヘキサアシル形で存在し、E.コリの全てのセロタ
イプに一致することが明らかになった(図3)。このヘキサアシル化合物の構造
は、1984年に、Th. Rietschel et al., Structure and conformation of th
e lipid A component of lipopolysaccharides; Handbook of Endotoxins (Proc
tor, R., ed.), Vol. 1, Chemistry of Endotoxin (E. Th. Rietschel, ed. ),
Elsvier, Amsterdam (1984), pp. 187-220 に開示されており、図3中の記載に
相当する。
のリポイドAの構造は通常はヘキサアシル形で存在し、E.コリの全てのセロタ
イプに一致することが明らかになった(図3)。このヘキサアシル化合物の構造
は、1984年に、Th. Rietschel et al., Structure and conformation of th
e lipid A component of lipopolysaccharides; Handbook of Endotoxins (Proc
tor, R., ed.), Vol. 1, Chemistry of Endotoxin (E. Th. Rietschel, ed. ),
Elsvier, Amsterdam (1984), pp. 187-220 に開示されており、図3中の記載に
相当する。
【0006】
特異的なO-鎖及びリポイドAが、コアオリゴ糖を介して相互に結合している
。従来、E.コリでは5種の異なるコアオリゴ糖が公知であり;その限りにおい
て次の文献を参照する;O. Holst et al., Chemical structure of the core re
gion of lipopolysaccharide, in : Bactereal Endotoxic Lipopolysaccharides
, Vol. 1, Morrison D. C. and Ryan, J. L. (eds.), Boca Raton, FL, USA (19
92) , pp. 135-170( 図4参照)。
。従来、E.コリでは5種の異なるコアオリゴ糖が公知であり;その限りにおい
て次の文献を参照する;O. Holst et al., Chemical structure of the core re
gion of lipopolysaccharide, in : Bactereal Endotoxic Lipopolysaccharides
, Vol. 1, Morrison D. C. and Ryan, J. L. (eds.), Boca Raton, FL, USA (19
92) , pp. 135-170( 図4参照)。
【0007】
E.コリ菌株 DSM6601のLPSの研究の際に、このリポイドAは、そ
の組成において、そのほかにもE.コリについて記載のリポイドAのヘキサアシ
ル形に相当することが明らかになっている。
の組成において、そのほかにもE.コリについて記載のリポイドAのヘキサアシ
ル形に相当することが明らかになっている。
【0008】
ヒト単球中でのIL-1及びTNFαの放出に関する研究は、リポイドAが同
じ活性を有し、従って、高い確率でE.コリ リポイドAの公知構造に相当する
ことを確認している(図5及び図6参照)。これらの想定は、化学分析により確
認された。
じ活性を有し、従って、高い確率でE.コリ リポイドAの公知構造に相当する
ことを確認している(図5及び図6参照)。これらの想定は、化学分析により確
認された。
【0009】
E.コリ DSM6601の特異的O-抗原の構造は、明らかに1個のみの特
有の”繰返し単位”が規則的にこの鎖中に存在する(図1参照)事実により意想
外であり、このことは、菌株DSM6601が、ヒト単離体にとっては極めて異
例であるS/R-突然変異株であることを推論させる。しかしながら、この”繰返
し単位”の構造は、血清学的分析が示しているように、E.コリ O6のO-鎖
の基本型に相当する。
有の”繰返し単位”が規則的にこの鎖中に存在する(図1参照)事実により意想
外であり、このことは、菌株DSM6601が、ヒト単離体にとっては極めて異
例であるS/R-突然変異株であることを推論させる。しかしながら、この”繰返
し単位”の構造は、血清学的分析が示しているように、E.コリ O6のO-鎖
の基本型に相当する。
【0010】
菌株DSM6601におけるコア-領域は、公知のR1-構造に相当する。しか
しながら、構造的特別性は、LPS1分子当たり8個のホスフェート基が分析的
に確認されたことにあり、この際、リポイドAには通常2個のみのホスフェート
が分配されている。更に、ピロホスホエタノールアミンの非化学当量的含分が見
い出された。
しながら、構造的特別性は、LPS1分子当たり8個のホスフェート基が分析的
に確認されたことにあり、この際、リポイドAには通常2個のみのホスフェート
が分配されている。更に、ピロホスホエタノールアミンの非化学当量的含分が見
い出された。
【0011】
従って、要約すると、菌株DSM6601のLPSは、E.コリからの従来公
知のLPSとは、殊にコアのホスホリル化された糖部及びO-鎖の重合度におい
て著しく異なっていることが確認できる。このリポイドAは、構造的及び生物学
的に、生物学的作用効果においてこの物質の役割を発揮させるE.コリに通常の
タイプに相当する。記載のLPSは、これを担持する大腸菌菌株の同定のために
好適であるばかりでなく、これに、その免疫調節作用の保持下に、低下された病
原性をも与える。O-鎖がα−グリコシド結合の代わりにβ−グリコシド結合し
ている事実は、E.コリのこのS/R-突然変異株DSM6601の例で、はじめ
て明白に示すことができた。
知のLPSとは、殊にコアのホスホリル化された糖部及びO-鎖の重合度におい
て著しく異なっていることが確認できる。このリポイドAは、構造的及び生物学
的に、生物学的作用効果においてこの物質の役割を発揮させるE.コリに通常の
タイプに相当する。記載のLPSは、これを担持する大腸菌菌株の同定のために
好適であるばかりでなく、これに、その免疫調節作用の保持下に、低下された病
原性をも与える。O-鎖がα−グリコシド結合の代わりにβ−グリコシド結合し
ている事実は、E.コリのこのS/R-突然変異株DSM6601の例で、はじめ
て明白に示すことができた。
【0012】
E.コリ DSM6601のリポ多糖(LPS)は、一方で、従来公知の部分
構造から成り(O-特異的鎖、コアオリゴ糖及びリポイドA)、他方、ここに存
在する複合形で、はじめてかつ完全に構造的に特徴付けられた、新規のスムース
-ラフ(smooth-rough)(S/R)-構造である(図7参照)。セロタイプO6の1
個のみの特有の繰返し単位(repeating unit)からなるこのO-特異的鎖は、コア
オリゴ糖にβ−グリコシド結合しており、従って、O-鎖内(α−グリコシド性
)とは異なって結合している。このコアオリゴ糖はR1-構造を有し、R1-特異
性抗体を用いる血清学的調査により確認される化学的調査結果を示す。このリポ
イドA-成分は、E.コリ リポイドAに特徴的な特定の化学的構成を有する。
構造から成り(O-特異的鎖、コアオリゴ糖及びリポイドA)、他方、ここに存
在する複合形で、はじめてかつ完全に構造的に特徴付けられた、新規のスムース
-ラフ(smooth-rough)(S/R)-構造である(図7参照)。セロタイプO6の1
個のみの特有の繰返し単位(repeating unit)からなるこのO-特異的鎖は、コア
オリゴ糖にβ−グリコシド結合しており、従って、O-鎖内(α−グリコシド性
)とは異なって結合している。このコアオリゴ糖はR1-構造を有し、R1-特異
性抗体を用いる血清学的調査により確認される化学的調査結果を示す。このリポ
イドA-成分は、E.コリ リポイドAに特徴的な特定の化学的構成を有する。
【0013】
E.コリ菌株 DSM6601のこのLPSは、意想外の均一性を有する。こ
の形ではじめて記載される、ホスフェート置換基に関する一つの不均一性(PP
及びP-Etn対P及びP)を確認することができるだけである。複雑なNMR-分
析を用いて、コアオリゴ糖中のP-Etn-置換基を、第2ヘプトース(HepII )の位置2中のR1-コアオリゴ糖に明確に割り当てることができた。
の形ではじめて記載される、ホスフェート置換基に関する一つの不均一性(PP
及びP-Etn対P及びP)を確認することができるだけである。複雑なNMR-分
析を用いて、コアオリゴ糖中のP-Etn-置換基を、第2ヘプトース(HepII )の位置2中のR1-コアオリゴ糖に明確に割り当てることができた。
【0014】
菌株DSM6601のこのLPSの完全な構造は、図7に記載されている。
【0015】
次に、実施例につき本発明を詳述する:
例1
LPSの製造
洗浄され、かつ乾燥された細菌物質から、変更フェノール/水-抽出によりLP
Sを取得した;その限りにおいて、O. Westphal. et al., Bacterial Lipopolys
accharides , Extraction with Phenol-Water and Further Applications of th
e Procedure, Meth. Carbohydr. Chem. , Vol. V (1965) pp. 83-91 が参照され
る。
Sを取得した;その限りにおいて、O. Westphal. et al., Bacterial Lipopolys
accharides , Extraction with Phenol-Water and Further Applications of th
e Procedure, Meth. Carbohydr. Chem. , Vol. V (1965) pp. 83-91 が参照され
る。
【0016】
凍結乾燥された細菌(これは予め蒸留水で2回洗浄された)47gを、Westph
al 及びJann により相応して変更された処方に従って抽出した。この変更は、場
合による異種蛋白質及びDNA/RNA-成分を除去するために役立つ引き続く
水性抽出物の酵素処理(DNアーゼ、RNアーゼ、プロティナーゼK)より成る
。このために、水相(約1.2リットル)に、室温で、それぞれRNアーゼ(リ
ボヌクレアーゼA、牛パンクレアーゼ、シグマ)20mg及びDNアーゼ(DN
アーゼI、牛パンクレアーゼ、グレードII、シグマ)20mgを加え、この混
合物を室温で30時間撹拌した。引き続き、プロテイナーゼK(Tritirachium a
lbum, Boeringer, Mannheim ) 20mgを加え、更に12時間撹拌した。次いで
、この懸濁液を4℃で24時間、蒸留水15リットルに対して3回透析させ、そ
の後凍結乾燥させた。この酵素処理された抽出物を、改めて蒸留水中に入れて、
50mg/lの最終濃度に達成させる。この懸濁液を冷時に3回超遠心した(1
55000×g、4℃、4時間)。沈殿物(LPS)を蒸留水150ml中に入
れ、もう1度3日間水に対して透析させ、その後凍結乾燥させる(LPS収量:
1.45g、3.1%m/m)。
al 及びJann により相応して変更された処方に従って抽出した。この変更は、場
合による異種蛋白質及びDNA/RNA-成分を除去するために役立つ引き続く
水性抽出物の酵素処理(DNアーゼ、RNアーゼ、プロティナーゼK)より成る
。このために、水相(約1.2リットル)に、室温で、それぞれRNアーゼ(リ
ボヌクレアーゼA、牛パンクレアーゼ、シグマ)20mg及びDNアーゼ(DN
アーゼI、牛パンクレアーゼ、グレードII、シグマ)20mgを加え、この混
合物を室温で30時間撹拌した。引き続き、プロテイナーゼK(Tritirachium a
lbum, Boeringer, Mannheim ) 20mgを加え、更に12時間撹拌した。次いで
、この懸濁液を4℃で24時間、蒸留水15リットルに対して3回透析させ、そ
の後凍結乾燥させた。この酵素処理された抽出物を、改めて蒸留水中に入れて、
50mg/lの最終濃度に達成させる。この懸濁液を冷時に3回超遠心した(1
55000×g、4℃、4時間)。沈殿物(LPS)を蒸留水150ml中に入
れ、もう1度3日間水に対して透析させ、その後凍結乾燥させる(LPS収量:
1.45g、3.1%m/m)。
【0017】
例2
E.コリ菌株 DSM6601からのLPSの分析
変更モルガン-エルソン-テスト(Strominger, J. L. Park, J.T. Thompson, R
. E. J. Biol. Chem. 234, 3263-3268 (1959) )によるが、選択的にHPLC(
PICO-TAG、水)をも用いて、ヘキソサミン(HexN)(ここで、グル
コサミン+ガラクトサミン、GlcN+GalNを意味する)を測定した。モル
ガン-エルソン-テストとは対照的に、この分析法では、GlcN及びGalNを
別々に測定し、かつ定量することができるだけではなく、更にGlcN-ホスフ
ェート、2-エタノールアミン(Etn)及び2-エタノールアミンホスフェート(
Etn-P)(これらは屡々LPS中に存在する)の存在をも並行して測定するこ
とができる。気-液クロマトグラフィ(GC)を、Varian 3700 GC又はHewlett P
ackard(HP 5890 Serie III)ガスクロマトグラフで、毛細管カラム(fused-sili
ca SPB-5(R)、30m、Supelco) 上で実施した。組み合わされた気-液クロマト
グラフ/質量分析(GC-MS)を、HP-1毛細管カラム(30m、Hewlett Pac
kard)を備えた質量分析計(HP Modell 5890)で行った。GC-及びGC-MS分
析が、それらのアルジトールアセテート(Alditolacetate)としての中性糖(G
lc、Gal、Hep、Man)の測定のために使用され(Sawardeker, J. S.,
Slonerker, J. H. Jeanes, A. Anal. Chem. 37, 1602-1604 (1967)) 、並びに
それらの脂肪酸メチルエステル-誘導体としての脂肪酸の測定及び定量のために
は、強力なメタノール分解(2M HCl/MeOH、120℃、16時間)(
Wollenweber, H. W. and Rietschel, E. Th. ,Analysis of lipopolysaccharide
(lipid A) fatty acids, J. Microbiol. Meth. 11, (1990) 195-211) 及びクロ
ロホルムでの抽出の後に使用された。この双方のGC-分析法では、150℃(
3分間等温)で開始し、5℃/minの直線的温度勾配を用いて320℃まで高
めた。ホスフェートは、Lowry et al., (Lowry, O. H., Roberts, N. R., Leine
r, K. Y., Wu, M. KL. Farr, A. L., J. Biol. Chem. 207, 1-17 (1954) )によ
り、かつ2-ケト-3-デソキシ-D-マンノ-オクツロソン酸(Kdo)は、チオバ
ルビツール酸テストを用いて測定された(Waravdekar, V. C. & Saslaw, L. D.,
J. Biol. Chem. 234, 1945-1950 (1959))。
. E. J. Biol. Chem. 234, 3263-3268 (1959) )によるが、選択的にHPLC(
PICO-TAG、水)をも用いて、ヘキソサミン(HexN)(ここで、グル
コサミン+ガラクトサミン、GlcN+GalNを意味する)を測定した。モル
ガン-エルソン-テストとは対照的に、この分析法では、GlcN及びGalNを
別々に測定し、かつ定量することができるだけではなく、更にGlcN-ホスフ
ェート、2-エタノールアミン(Etn)及び2-エタノールアミンホスフェート(
Etn-P)(これらは屡々LPS中に存在する)の存在をも並行して測定するこ
とができる。気-液クロマトグラフィ(GC)を、Varian 3700 GC又はHewlett P
ackard(HP 5890 Serie III)ガスクロマトグラフで、毛細管カラム(fused-sili
ca SPB-5(R)、30m、Supelco) 上で実施した。組み合わされた気-液クロマト
グラフ/質量分析(GC-MS)を、HP-1毛細管カラム(30m、Hewlett Pac
kard)を備えた質量分析計(HP Modell 5890)で行った。GC-及びGC-MS分
析が、それらのアルジトールアセテート(Alditolacetate)としての中性糖(G
lc、Gal、Hep、Man)の測定のために使用され(Sawardeker, J. S.,
Slonerker, J. H. Jeanes, A. Anal. Chem. 37, 1602-1604 (1967)) 、並びに
それらの脂肪酸メチルエステル-誘導体としての脂肪酸の測定及び定量のために
は、強力なメタノール分解(2M HCl/MeOH、120℃、16時間)(
Wollenweber, H. W. and Rietschel, E. Th. ,Analysis of lipopolysaccharide
(lipid A) fatty acids, J. Microbiol. Meth. 11, (1990) 195-211) 及びクロ
ロホルムでの抽出の後に使用された。この双方のGC-分析法では、150℃(
3分間等温)で開始し、5℃/minの直線的温度勾配を用いて320℃まで高
めた。ホスフェートは、Lowry et al., (Lowry, O. H., Roberts, N. R., Leine
r, K. Y., Wu, M. KL. Farr, A. L., J. Biol. Chem. 207, 1-17 (1954) )によ
り、かつ2-ケト-3-デソキシ-D-マンノ-オクツロソン酸(Kdo)は、チオバ
ルビツール酸テストを用いて測定された(Waravdekar, V. C. & Saslaw, L. D.,
J. Biol. Chem. 234, 1945-1950 (1959))。
【0018】
遊離のリポイドA及びコアオリゴ糖の製造及び精製
LPS(258.8mg)を、0.1M NaOAc/HOAc(pH4.4)2
5ml中に懸濁させ、100℃で1時間、温和な酸加水分解にかけた。その後、
加水分解物から親油性部分(リポイドA)をクロロホルム25mlを用いて3回
抽出した(収量23.2mg)。有機相からのリポイドAを、調製用(praeparat
ive)薄層クロマトグラフィ(PSC)を用いて更に精製し(2mmPSCシリカ
ゲル60プレート、E.Merk,Darmstadt)、これをクロロホルム/メタノール/水
100:75:15(v/v/v)を用いるクロマトグラフィにかけ、蒸留水中に
浸漬することにより展開させた。こうして、6フラクシヨンが得られ、それの主
フラクシヨン(Rf≒0.4)は、ジホスホリル化された精製ヘキサアシル-リポ
イドAを表す(DPHLA-Ec6601)。精製されたDPHLA-Ec660 1 (収量2.06mg)を、クロロホルム-メタノール8:2(v/v)中に溶か
し、MALDI-TOF-MSの前に、イオン交換体(Amberlite IRA 120、H+-
形)で処理した。精製されたDPHLA-Ec6601の一部分(250μg)
を生物学的実験のために使用した。
5ml中に懸濁させ、100℃で1時間、温和な酸加水分解にかけた。その後、
加水分解物から親油性部分(リポイドA)をクロロホルム25mlを用いて3回
抽出した(収量23.2mg)。有機相からのリポイドAを、調製用(praeparat
ive)薄層クロマトグラフィ(PSC)を用いて更に精製し(2mmPSCシリカ
ゲル60プレート、E.Merk,Darmstadt)、これをクロロホルム/メタノール/水
100:75:15(v/v/v)を用いるクロマトグラフィにかけ、蒸留水中に
浸漬することにより展開させた。こうして、6フラクシヨンが得られ、それの主
フラクシヨン(Rf≒0.4)は、ジホスホリル化された精製ヘキサアシル-リポ
イドAを表す(DPHLA-Ec6601)。精製されたDPHLA-Ec660 1 (収量2.06mg)を、クロロホルム-メタノール8:2(v/v)中に溶か
し、MALDI-TOF-MSの前に、イオン交換体(Amberlite IRA 120、H+-
形)で処理した。精製されたDPHLA-Ec6601の一部分(250μg)
を生物学的実験のために使用した。
【0019】
クロロホルム抽出の水相を凍結乾燥させ(収量:272mg)、このオリゴ糖
をTSK-カラム[3.5×90cm、TSK HW-40(S)、E. Merck]を
用いて、ピリジン-酢酸-水8:20:2000(v/v/v)中で更に精製した。
個々のオリゴ糖-フラクシヨン(プールA、B、C及びD)を、GC-MS及びN
MR-分光分析法を用いて分析した。主フラクシヨン(プールA、#28-41;
49.05mg)(これは、O-鎖の糖成分(Man、GalNac)をもコアオ
リゴ糖のそれ(Hep、Kdo)をも含有する)を更に精製した。他のフラクシ
ヨンは、単糖類、Kdoの詳細に調査されなかった副産物(Artefakte) (アン
ヒドロ-及びラクトン)及び最後に塩を含有した。TSK-分離の主フラクシヨン
は、GC-MS-分析でも、NMR-分析でも、コアオリゴ糖(Kdo、Gal、H
ep)及びO-鎖(Man、GalNAc)の全ての成分を示したので、更に後
処理した。
をTSK-カラム[3.5×90cm、TSK HW-40(S)、E. Merck]を
用いて、ピリジン-酢酸-水8:20:2000(v/v/v)中で更に精製した。
個々のオリゴ糖-フラクシヨン(プールA、B、C及びD)を、GC-MS及びN
MR-分光分析法を用いて分析した。主フラクシヨン(プールA、#28-41;
49.05mg)(これは、O-鎖の糖成分(Man、GalNac)をもコアオ
リゴ糖のそれ(Hep、Kdo)をも含有する)を更に精製した。他のフラクシ
ヨンは、単糖類、Kdoの詳細に調査されなかった副産物(Artefakte) (アン
ヒドロ-及びラクトン)及び最後に塩を含有した。TSK-分離の主フラクシヨン
は、GC-MS-分析でも、NMR-分析でも、コアオリゴ糖(Kdo、Gal、H
ep)及びO-鎖(Man、GalNAc)の全ての成分を示したので、更に後
処理した。
【0020】
このために、先ず、オリゴ糖を均一まで精製するために、分析的高圧-アニオ
ン-交換-クロマトグラフィ(high pressure anion exchange chromatography, H
PAEC)が好適であるか否かを試験した。更に、複合糖構造(DIONEX-系)の
分析のために、分析用Carbopac PA1カラム(4.6mm×250mm)及び直
線的塩-勾配(0℃で5分、次いで50分間で0.5MNaOAcまで)で1ml
/minの流速を用いる特異的HPLC-法を使用した。溶離液を、パルス電流
測定検出器(PAD)を用いて、還元当量(糖分子)につき検査した。この方法
で、4つのオリゴ糖-フラクシヨンを得ることができ、これらを、半調製用PA
ECを用いて同様な方法で更に精製した。
ン-交換-クロマトグラフィ(high pressure anion exchange chromatography, H
PAEC)が好適であるか否かを試験した。更に、複合糖構造(DIONEX-系)の
分析のために、分析用Carbopac PA1カラム(4.6mm×250mm)及び直
線的塩-勾配(0℃で5分、次いで50分間で0.5MNaOAcまで)で1ml
/minの流速を用いる特異的HPLC-法を使用した。溶離液を、パルス電流
測定検出器(PAD)を用いて、還元当量(糖分子)につき検査した。この方法
で、4つのオリゴ糖-フラクシヨンを得ることができ、これらを、半調製用PA
ECを用いて同様な方法で更に精製した。
【0021】
半調製用HPAECは、CarboPac PA1カラム[(9mm×250mm)Dio
nex System]を用いて、分析用HPAECにおけると同様な塩勾配(0で5分、
次いで50分で0.5MNaOAcまで)及び4ml/minの流速で行った。
半調製用HPSEC上へのオリゴ糖の施与(42mg;TSK-カラムからのプ
ールA)を、2つの類似のHPAEC-ランで行った。溶離液をそれぞれ1分当
たりのフラクシヨンで集めて、これらを、分析用HPAECを用いて個々に調査
した。この方法で、半調製用HPAECを用いて2つの主フラクシヨンが得られ
た(フラクシヨン1、保留時間tR〜12分及びフラクシヨンII、tR〜15
分)。双方のHPAEC-フラクシヨンは、MALDI-TOF-MS及びNMR-
分析の前に、G-10-カラム(2.5×120cm)を用いて脱塩しなければな
らなかった(収量:フラクシヨンI 4.68mg;フラクシヨンII 4.39
mg)。
nex System]を用いて、分析用HPAECにおけると同様な塩勾配(0で5分、
次いで50分で0.5MNaOAcまで)及び4ml/minの流速で行った。
半調製用HPSEC上へのオリゴ糖の施与(42mg;TSK-カラムからのプ
ールA)を、2つの類似のHPAEC-ランで行った。溶離液をそれぞれ1分当
たりのフラクシヨンで集めて、これらを、分析用HPAECを用いて個々に調査
した。この方法で、半調製用HPAECを用いて2つの主フラクシヨンが得られ
た(フラクシヨン1、保留時間tR〜12分及びフラクシヨンII、tR〜15
分)。双方のHPAEC-フラクシヨンは、MALDI-TOF-MS及びNMR-
分析の前に、G-10-カラム(2.5×120cm)を用いて脱塩しなければな
らなかった(収量:フラクシヨンI 4.68mg;フラクシヨンII 4.39
mg)。
【0022】
マトリックス-アシステッド レーザー脱離/イオン化 飛行時間(MALDI
-TOF)質量分析法 マトリックス-アッシステッド レーザー脱離/イオン化 飛行時間質量分析(
MALDI-TOF-MS)を、Bruker-ReflexII飛行時間分析器(Bruker-Fran
zen Analytik, Bremen) を用いて、もっぱら直線的構成及び負のモードで、20
kVの促進電圧及び”遅延イオン抽出”で記録した。先ず試料をクロロホルム中
に(リポイドA)又は蒸留水中に(オリゴ糖-フラクシヨン)10μg/μlの濃
度で溶かし、その少量分2μlを0.5M2,4,6-トリヒドロキシアセトフェノ
ンより成るマトリックス溶液(Aldrich,Steinheim)2μlと共にメタノール中
に溶かした。この混合物の少量(0.5μl)を金属ホールダー上に載せ、ドラ
イヤーで乾燥させた。
-TOF)質量分析法 マトリックス-アッシステッド レーザー脱離/イオン化 飛行時間質量分析(
MALDI-TOF-MS)を、Bruker-ReflexII飛行時間分析器(Bruker-Fran
zen Analytik, Bremen) を用いて、もっぱら直線的構成及び負のモードで、20
kVの促進電圧及び”遅延イオン抽出”で記録した。先ず試料をクロロホルム中
に(リポイドA)又は蒸留水中に(オリゴ糖-フラクシヨン)10μg/μlの濃
度で溶かし、その少量分2μlを0.5M2,4,6-トリヒドロキシアセトフェノ
ンより成るマトリックス溶液(Aldrich,Steinheim)2μlと共にメタノール中
に溶かした。この混合物の少量(0.5μl)を金属ホールダー上に載せ、ドラ
イヤーで乾燥させた。
【0023】
NMR分光分析法
1次元(1D)1H及び31P-NMR-及び2次元(2D)NMR-スペクト
ルを、Bruker Avance DRX-600 Spectrometer (Bruker, Rheinstetten) を用いて
、かつ13C NMRスペクトルを、Bruker AMX-360-Spectrometer を用いて、
300Kで、2H2O中で記録した。各々の測定の前に、試料を重水素化水(2 H2O)で2回凍結乾燥させた。外部参照シグナルとして、アセトン(δH2.
225ppm、δc31.45ppm)又は85%H3PO4(δp 0ppm
)を用いた。標準ブルカーソフトウエア(XWINNMR1.3)を、NMR-デ
ータの記録のために使用した。TOCSY(total correlated spectroscopy)
又はNOESY(Nuclear Overhauser enhancement spectroscopy) の混合時間は
、100又は500msであった。
ルを、Bruker Avance DRX-600 Spectrometer (Bruker, Rheinstetten) を用いて
、かつ13C NMRスペクトルを、Bruker AMX-360-Spectrometer を用いて、
300Kで、2H2O中で記録した。各々の測定の前に、試料を重水素化水(2 H2O)で2回凍結乾燥させた。外部参照シグナルとして、アセトン(δH2.
225ppm、δc31.45ppm)又は85%H3PO4(δp 0ppm
)を用いた。標準ブルカーソフトウエア(XWINNMR1.3)を、NMR-デ
ータの記録のために使用した。TOCSY(total correlated spectroscopy)
又はNOESY(Nuclear Overhauser enhancement spectroscopy) の混合時間は
、100又は500msであった。
【0024】
血清学的分析
血清学的分析をウエスタン-ブロットとして実施し、これを3種の異なる抗体
を用いて展開させた。
を用いて展開させた。
【0025】
1. ポリクローナル抗-O6-抗血清(ウサギ)を、E.コリ菌株 DSM6
601(セロタイプO6:K5:H1)を用いて、Hygieneinstitut Hamburg(P
rof.Bockemuehl)で製造した。
601(セロタイプO6:K5:H1)を用いて、Hygieneinstitut Hamburg(P
rof.Bockemuehl)で製造した。
【0026】
2. ポリクローナル抗-E.コリ R1-抗血清(ウサギ、内部名称:K29
9/d58)を、R1−コアを有するラフ形-突然変異株を用いる免疫化により得
た(抗-R1)。
9/d58)を、R1−コアを有するラフ形-突然変異株を用いる免疫化により得
た(抗-R1)。
【0027】
3. 最小構造より大きい(>Rd)全てのE.コリ コアオリゴ糖に対して
広く交叉反応するモノクローナル抗体(WN1-222-5、内部名称:F167
)を使用した。
広く交叉反応するモノクローナル抗体(WN1-222-5、内部名称:F167
)を使用した。
【0028】
【表1】
【0029】
a:個々の成分のモル割合(括弧内)は、O-鎖中のGalNAc及びGlc
NAcの存在に基づき、ミリスチン酸の値(14:0)に対して標準化させた(
1.0モル14:0/LPSモル)、 b:GlcNを、アミノ酸分析器を用いて測定。値は、GlcNとGlcN-
6Pの合計の結果である、 c:HexNをモルガン-エルソン法で光度測定 n.b.:非測定 。
NAcの存在に基づき、ミリスチン酸の値(14:0)に対して標準化させた(
1.0モル14:0/LPSモル)、 b:GlcNを、アミノ酸分析器を用いて測定。値は、GlcNとGlcN-
6Pの合計の結果である、 c:HexNをモルガン-エルソン法で光度測定 n.b.:非測定 。
【0030】
記載の方法で得られるLPS-プレパラートを、比較-LPSと一緒にポリアク
リルアミドゲル電気泳動にかけた(図1参照)。LPSのSDS-PAGE-分析
の表示のために、16%ポリアクリルアミドゲルを用いて操作した(U. K., Lae
mmli, Cleavage of structural proteins during assembly of head of bacteri
ophage T4, Nature, 227, 680-685 (1970)) 。LPS-バンドを敏感なアルカリ
銀着色法を用いて着色させた(C.M.Tsai and Frasch, C. F., A sensitiv silve
r stain for detecting lipopolysaccharides in polyacrylamide gels, Anal.
Biochem., 119, 1982, 115-119) 。
リルアミドゲル電気泳動にかけた(図1参照)。LPSのSDS-PAGE-分析
の表示のために、16%ポリアクリルアミドゲルを用いて操作した(U. K., Lae
mmli, Cleavage of structural proteins during assembly of head of bacteri
ophage T4, Nature, 227, 680-685 (1970)) 。LPS-バンドを敏感なアルカリ
銀着色法を用いて着色させた(C.M.Tsai and Frasch, C. F., A sensitiv silve
r stain for detecting lipopolysaccharides in polyacrylamide gels, Anal.
Biochem., 119, 1982, 115-119) 。
【0031】
この調査の結果が図1に記載されている。
【0032】
例3
生物学的活性
a)IL-1-活性
培養上澄み中でのMNC-増殖検定を用いて、IL-1-活性を測定する。ヒト単
球(MNC)を自由意志献血者の末梢血液から単離し(MNC8×105/20
0ml)、これをガラス中に移し、同時に試験物質を加える。この試験管内での
生物学的活性試験のために、細胞を先ず、LPSで刺激する(10ng/ml)
。8時間のインキュベーシヨン時間の後に、培養上澄みの150mlでサイトカ
イン放出について調査した。IL-1-活性は、培養上澄み中の繊維芽細胞-増殖
検定を用いて測定される。このために必要である繊維芽細胞をヒト包皮から取得
した。この繊維芽細胞の増殖は、IL-1により上昇された。培養上澄みの用量
作用曲線とプロビット分析での標準の曲線との比較により、培養上澄み中の生物
学的活性が測定される。公知の内毒素活性細菌菌株(サルモネラ フリーデナウ
:Salmonella friedenau) からのLPSが参照(正の対照)として使用され、従
って、図5中に共に提示されている。
球(MNC)を自由意志献血者の末梢血液から単離し(MNC8×105/20
0ml)、これをガラス中に移し、同時に試験物質を加える。この試験管内での
生物学的活性試験のために、細胞を先ず、LPSで刺激する(10ng/ml)
。8時間のインキュベーシヨン時間の後に、培養上澄みの150mlでサイトカ
イン放出について調査した。IL-1-活性は、培養上澄み中の繊維芽細胞-増殖
検定を用いて測定される。このために必要である繊維芽細胞をヒト包皮から取得
した。この繊維芽細胞の増殖は、IL-1により上昇された。培養上澄みの用量
作用曲線とプロビット分析での標準の曲線との比較により、培養上澄み中の生物
学的活性が測定される。公知の内毒素活性細菌菌株(サルモネラ フリーデナウ
:Salmonella friedenau) からのLPSが参照(正の対照)として使用され、従
って、図5中に共に提示されている。
【0033】
b)TNFα−活性
培養上澄み中のTNFα−活性を、TNF-敏感なセルラインL929を用い
る細胞毒性検定で測定する。培養上澄みの用量作用曲線とプロビット分析での標
準の曲線との比較は、TNF-活性の測定を可能にする。ここでも、サルモネラ
フリーデナウからの公知の内毒素活性LPSを正対照として使用する。結果は
図6に図示されている。
る細胞毒性検定で測定する。培養上澄みの用量作用曲線とプロビット分析での標
準の曲線との比較は、TNF-活性の測定を可能にする。ここでも、サルモネラ
フリーデナウからの公知の内毒素活性LPSを正対照として使用する。結果は
図6に図示されている。
【0034】
この結果は、IL-1-及びTNFα−放出に関して、標準及び正対照として使
用されたサルモネラ フリーデナウからのLPSと菌株DSM6601からのL
PSとの間に著しい差異が確認できないことを示している(図5及び図6の下部
の図参照)。このことは、菌株DSM6601のリポイドAが、高度に精製され
たE.コリのリポイドAと殆ど合同の活性である(図5及び図6の上部の図)こ
とによっても確認される。
用されたサルモネラ フリーデナウからのLPSと菌株DSM6601からのL
PSとの間に著しい差異が確認できないことを示している(図5及び図6の下部
の図参照)。このことは、菌株DSM6601のリポイドAが、高度に精製され
たE.コリのリポイドAと殆ど合同の活性である(図5及び図6の上部の図)こ
とによっても確認される。
【図1】
エセリキア コリ DSM6601のSDS−PAGE
【図2】
E.コリ O6のO-抗原の構造
【図3】
エセリキア コリのヘキサアシルリポイドAの構造
【図4】
E.コリ R1のコアオリゴ糖中の主フラクシヨンの炭化水素-基本骨格の構
造
造
【図5】
E.コリのリポイドA及びE.コリ DSM6601からのリポイドA又はS
.フリーデナウ及びE.コリDSM6601からのLPSにより誘発されるヒト
単球からの用量依存性IL-1放出を示す図表
.フリーデナウ及びE.コリDSM6601からのLPSにより誘発されるヒト
単球からの用量依存性IL-1放出を示す図表
【図6】
E.コリのリポイドA及びE.コリ DSM6601からのリポイドA又はS
.フリーデナウ及びE.コリDSM6601からのLPSにより誘発されるヒト
単球からの用量依存性TNFα−放出を示す図表
.フリーデナウ及びE.コリDSM6601からのLPSにより誘発されるヒト
単球からの用量依存性TNFα−放出を示す図表
【図7】
E.コリ DSM6601の完全なリポ多糖(LPS)の構造
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
C12R 1:19)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF
,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,
ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G
M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ
,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,
MD,RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,
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IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,L
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,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,
RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T
M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU
,ZA,ZW
(72)発明者 ユルゲン マリンカ
ドイツ連邦共和国 ゼルム パウルスヴィ
ーゼ 11
(72)発明者 ユルゲン シュルツェ
ドイツ連邦共和国 ベルクホルツ−レーブ
リュッケ アリス−ブロッホ−シュトラー
セ 7
(72)発明者 ウルリヒ ゾネンボーン
ドイツ連邦共和国 ボッフム アイヒェン
ヴェーク 6
(72)発明者 ウルリヒ ツェーリンガー
ドイツ連邦共和国 アーレンスブルク テ
オドア−シュトルム−シュトラーセ 34ア
ー
(72)発明者 アルトゥア ウルマー
ドイツ連邦共和国 ニーンヴォールト ド
ルフシュトラーセ 10ベー
(72)発明者 エルンスト テオドア リーチェル
ドイツ連邦共和国 ハンブルク アルスタ
ーブリック 14
Fターム(参考) 4B064 AF21 CA02 CA21 CB01 CE08
DA01
4C086 AA01 AA03 EA24 MA01 MA04
ZB26
4C090 AA04 BA76 BC24 BD41 CA43
DA23
Claims (6)
- 【請求項1】 図7に記載の構造を有するリポ多糖(LPS)。
- 【請求項2】 LPS1分子当たりホスフェート基8個を含有する、請求項
1に記載のLPS。 - 【請求項3】 LPS1分子当たりP-Etn0.5モルを含有する、請求項1
又は2に記載のLPS。 - 【請求項4】 洗浄され、かつ乾燥されたE.コリ細菌物質を、公知方法で
フェノール/水-抽出し、こうして得られた抽出物を、RNアーゼ/DNアーゼ及
びプロテイナーゼKで処理することを特徴とする、請求項1から3までのいずれ
か1項に記載のLPSを取得する方法。 - 【請求項5】 E.コリ菌株 DSM6601を使用する、請求項4に記載
の方法。 - 【請求項6】 微生物学、生物工学、分析、診断及び/又は医療目的のため
の、請求項1から3までのいずれかに記載のE.コリ菌株 DSM6601から
のリポ多糖の使用。
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