JP2012005481A - 抗生物質含有画分、その抗生物質及びその抗生物質の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物を分画することによって得られる抗生物質含有画分;その培養物から、抗菌活性を示す抗生物質及び/又は感染症に治療効果を示す抗生物質を分離・精製する抗生物質の製造方法;その培養物から得られる抗生物質。
【選択図】図1
Description
<1> 受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物を分画することによって得られることを特徴とする抗生物質含有画分。
<2> 上記抗生物質含有画分が、抗菌活性を示す抗生物質を含む画分である<1>に記載の抗生物質含有画分。
<3> 上記抗生物質含有画分が、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示すものである<1>又は<2>に記載の抗生物質含有画分。
<5> 上記抗生物質含有画分が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症にバンコマイシンに比較して同等又はそれより高い治療効果を示す抗生物質を含む画分である<4>に記載の抗生物質含有画分。
<6> 上記抗生物質含有画分が、抗菌活性を示すが実質的に治療効果を示さない抗生物質を含有する画分である<1>又は<2>に記載の抗生物質含有画分。
<7> 上記抗菌活性を示すが実質的に治療効果を示さない抗生物質が、微生物防除剤として用いられるものである<6>に記載の抗生物質含有画分。
<9> 上記抗生物質が、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示すものである<8>に記載の抗生物質の製造方法。
<10> 上記抗生物質が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示すものである<8>又は<9>に記載の抗生物質の製造方法。
<11> 上記抗生物質が、抗菌活性を示すが実質的に治療効果を示さない抗生物質である<8>に記載の抗生物質の製造方法。
<13> 上記抗生物質が、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示すものである<12>に記載の抗生物質。
<14> 上記抗生物質が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示すものである<12>又は<13>に記載の抗生物質。
<15> 上記抗生物質が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症にバンコマイシンに比較して同等又はそれより高い治療効果を示すものである<14>に記載の抗生物質。
<16> 受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物から得られ、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示し、かつ、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示すことを特徴とする抗生物質。
<17> 下記式(1)で示される<12>ないし<16>の何れかに記載の抗生物質。
<19> <12>に記載の抗生物質を含有することを特徴とする微生物防除剤。
(1)肉汁寒天平板上では薄黄色のコロニーを形成する。拡散性の色素は認められない。
(2)肉汁ゼラチン穿刺培養では内部に渡ってゼラチンを液化しながら生育する。
(1)生育pH(最適生育pH):5〜9(6〜8)
(2)生育温度(至適生育温度):10〜40℃(25〜30℃)
(3)酸素に対する態度:好気的
(4)MRテスト(Methyl red test):−
(5)VPテスト(Voges−Proscauer test):+
(6)色素の生成(Pigment):+
(7)オキシダーゼ(Oxidase test):+
(8)カタラーゼ(Catalase test):+
(9)ウレアーゼ(Urease test):−
(10)フォスファターゼ(Phosphatase test):+
(11)カゼイン加水分解(Casein hydrolysis):+
(12)セルロース加水分解(Cellulose hydrolysis):−
(13)ゼラチン加水分解(Gelatin hydrolysis):+
(14)でんぷん加水分解(Starch hydrolysis):−
(15)デオキシリボヌクレアーゼ(Deoxyribonuclease test):+
(16)硝酸塩還元(Nitrate reduction):−
(17)脱窒(Denitrification):−
(18)硫化水素生成(H2S production):−
(19)インドール生成(Indole production):−
(20)クエン酸塩の利用(Citrate utilization):+
(21)OF−test:oxidation
(22)下記の糖類等からの酸及びガスの生成能
L−アラビノース(L−arabinose):−
D−キシロース(D−xylose):−
D−グルコース(D−glucose):+
D−マンノース(D−mannose):+
D−フラクトース(D−fructose):+
D−ガラクトース(D−galactose):−
D−マルトース(D−maltose):+
D−スクロース(D−sucrose):+
D−ラクトース(D−lactose):+
D−トレハロース(D−trehalose):+
D−ソルビトール(D−sorbitol):−
グリセロール(glycerol):−
スターチ(starch):−
(12)16s rRNA配列の解析結果
RH2180−5のコロニーから、コロニーPCRにより、16S rRNA領域の塩基配列を増幅し、シーケンサーによる解析を行った結果、5’末端側、3’末端側のいくつかの塩基を除く、配列表の配列番号1に示される16S rRNAのほぼ全長に当たる塩基配列が見出された。この配列表の配列番号1の塩基配列は、16S rRNA全長ではないため、「16S rRNA領域」とした。
本発明の抗生物質含有画分等を産生するRH2180−5の培養方法は、リソバクター属の微生物に対して行われる一般的な培養方法に準じて行えばよい。具体的には、RH2180−5を、YME培地、SGM培地、CDY培地等の栄養源含有培地に接種し、好気的条件下で培養を行う。培地中の炭素源としては、例えば、D−グルコース、D−フラクトース、シュクロース、デンプン、デキストリン、グリセリン、糖蜜、水飴、油脂類等の有機炭素化合物が用いられ、窒素源としては、肉エキス、カゼイン、ペプトン、酵母エキス、乾燥酵母、胚芽、大豆粉、尿素、アミノ酸、アンモニウム塩等の有機・無機窒素化合物を用いることができる。また、塩類は、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、リン酸塩、鉄塩、銅塩、亜鉛塩、コバルト塩等の無機塩類を必要に応じて適宜添加する。更に、ビオチン、ビタミンB1、シスチン、オレイン酸メチル、ラード油等の生育促進物質を添加することが、目的物の産生量を増加させる点で好ましい。また、シリコン油や界面活性剤等の消泡剤を添加してもよい。
RH2180−5の培養物からの抗菌活性成分の回収は、通常の微生物培養物から生理活性物質を回収し精製する方法で行えばよい。ここで培養物とは、培養上清、培養菌体、培養菌体破砕物を含むものである。例えば、培養物に抽出処理としてアセトン等の適当な有機溶媒を加えて懸濁した後に、遠心分離やろ過膜分離等を行って菌体と分離した抽出上清に対して、通常用いられる単離精製処理を加えればよい。また必要に応じて残った菌体残渣を摩砕処理等してから再度抽出処理を行ってもよい。
<MICによる有用菌株の絞込み)
本発明においても、数万株の非常に多くの菌株から有用菌株の絞込みを行う一次スクリーニングは、抗菌活性を評価する方法が好適に用いられる。まったく抗菌活性を認めない菌株は検討対象とならないからである。抗菌活性を評価する方法であれば何れの方法であってもよいが、MICを指標として各種供試菌株の培養上清中に黄色ブドウ球菌に対して抗菌活性の認められた菌株をピックアップする方法が好ましい。その後、菌株数が数千から数百程度に絞り込まれたら、それらから得られる抗生物質含有画分や抗生物質の治療効果の評価はカイコ黄色ブドウ球菌感染モデルを用いてそのED50を測定することで検討することができる。
RH2180−5の産生した培養物からの各分画段階の抗生物質含有画分や、そこから分離・精製した抗生物質の抗菌活性は、MICによって評価することができる。MICは一般的に認められている標準法に従って実施する。例えば、CLSI(旧NCCLS米国臨床検査標準委員会)に基づく微量液体希釈法によって実施する。
ここで、RH2180−5(受託番号NITE P−870)を培養し、その培養物を分画することによって得られる本発明の「抗生物質含有画分」とは、RH2180−5の培養物から、抗菌活性及び/又は治療効果を示す抗生物質を含む画分を分画したもの、その分画から一部の物質を分離・抽出した画分、分離・抽出した画分中の抗生物質を部分的に精製した画分、更に、純物質までに精製した抗生物質を含む画分の何れの画分をも意味するものである。
カイコ黄色ブドウ球菌感染モデルにおける治療効果を指標として選択される分離・精製方法に特に限定はないが、培養物の溶媒抽出、転溶、水沈殿、ODSカラム等によるクロマトグラフィー、ODSカラム等を用いたRP−HPLCによる分取等を挙げることができる。上記溶媒抽出の溶媒や転溶の溶媒としては特に限定はないが、アセトン等の水溶性溶媒;ブタノール等の親水性溶媒;それらの混合溶媒;水と親水性溶媒との混合溶媒;水と水溶性溶媒との混合溶媒;等が好ましい。また、ODSカラムの代わりに、オクチル基やブチル基で修飾した担体、ポリスチレン系のポリマー担体等を充填したカラムを用いてもよい(表1参照)。
以上のRP−HPLCによって、RH2180−5の培養物から9つのピーク(抗生物質含有画分に相当)に分けられる化合物を分取することができた(図1)。これらはUV吸収パターンが類似していることから互いに類似する化合物であり、RP−HPLCより前段階の分離・精製方法によっては単一の成分となっている。
上記各ピークに含まれる抗生物質の示す抗菌スペクトルは、上記したMICによって検討することができる。それによって、例えば、RH2180−5Peak5物質は、試験例1の表3に示すように、黄色ブドウ球菌、腸球菌等のグラム陽性細菌に対して抗菌活性を示した。更に、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)だけでなくバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)に対しても抗菌活性を有し、多剤耐性細菌にも有効であることを確認することができた(表3参照)。
RH2180−5の産生する抗生物質は、各精製工程においてカイコ黄色ブドウ球菌感染モデルにおいてその治療効果を有することが確認されている。前記特許文献4において、カイコ黄色ブドウ球菌感染モデルに治療効果を示す物質は、マウス感染モデルに対しても治療効果を示すことが確認されている。そこで、RH2180−5Peak5物質に対しても同様の確認を行ったところ、RH2180−5Peak5物質はマウス感染モデルにおいても治療効果を示し、そのED50値は0.6mg/kgとなりバンコマイシンの1.6mg/kgよりも明確に低く治療効果の高いことが確認された。(試験例3の表5参照)
<RH2180−5Peak5物質の分離・精製>
(1)抗菌活性を有する微生物のMICによる探索
各地から採取した土壌を生理食塩水に懸濁し、その上清をGA培地及びHV培地に塗布し、30℃でインキュベート後に生育した菌を分離し、YME培地又はSGM培地、CDY培地にて30℃で5日間培養した。アセトンを等量加え、懸濁後に遠心分離しその上清をエバポレーションした。得られた残存物を生理食塩水で希釈後に黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性を微量液体希釈法によるMICにて評価した。その結果、14346株中、3487株の培養上清に抗菌活性が認められた。
上記抗菌活性が認められた3487株の検体を、カイコモデルに供してその治療効果を検討したところ、45株の培養上清に治療効果が認められた。
上記45株中、沖縄で採取された土壌から分離されたRH2180−5について、培養上清からの治療活性物質の精製を実施した。RH2180−5は、後述する16S rRNA配列の解析、産生する抗生物質の化学構造、産生する抗生物質の抗菌スペクトル等から、リソバクター(Lysobacter)属に属する新規微生物と判定された。
<RH2180−5の培養とRH2180−5Peak5物質の製造>
RH2180−5の斜面培養から白金耳で菌を掻き取り、100mLのYME培地を入れた500mL容の三角フラスコに接種し、30℃で3日間振とう培養を行い種培養液とした。次いで、この種培養液1.0mLを、上記液体培地100mLを入れた500mL容の三角フラスコ12本に接種し、30℃で5日間振とう培養を行った。
RH2180−5Peak5物質を、ブルカー・ダルトニクス社(BrukerDaltonics)BioTOF−Q質量分析器による精密質量分析に供した結果、分子量は1616.9[ESI−TOF−MSで、(M+H)+が、m/z=1617.8755]であることが分かった。
また、6N塩酸下、105℃で一晩加水分解処理をした後に、日立アミノ酸分析機によりアミノ酸分析を行ったところ、各々2分子のThr、Glu、Argと、各々1分子のSer、Gly、Ileが検出された(図2)。
更に、日本電子ECA−500NMRによる1H、13C−NMR解析(図3)、TOF−MS解析(図4)の結果、RH2180−5Peak5物質は、図5に示す新規骨格を有する化合物であることが明らかとなった。
GlnとGluについては、酸加水分解の結果では両方ともGluとなり、D,L体が1:1で検出されたため、グルタミンおよびグルタミン酸を含むペプチドに対して、ビス(1,1―トリフルオロアセトキシ)ヨードベンゼンを反応させることにより、グルタミンをジアミノ酪酸に変換し、加水分解後、反応しなかったグルタミン酸について、キラルカラムによる絶対配置の決定を行ったところ、GlnがD体、GluがL体であることが明らかになった。(この分解法によるペプチドのD,L体の決定法は本願において初めて行われた新規の方法である。)
脂肪酸鎖の水酸基については、改良モッシャー法により絶対配置Rを決定した。
その結果、RH2180−5Peak5物質は、各アミノ酸が図6に示す立体構造を有する新規な環状ペプチド化合物であることが分かった。
<RH2180−5Peak5物質の抗菌スペクトル>
RH2180−5Peak5物質の各種細菌に対する抗菌スペクトルを微量液体希釈法によるMICにより検討した。その結果を表3に示す。MICの結果から、本物質は黄色ブドウ球菌、腸球菌に抗菌活性を示すことからグラム陽性細菌に対して抗菌活性を示すことが明らかとなった。またメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)だけでなくバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)に対しても同等又はそれより高い抗菌活性を示した。このMICの値は、従来報告のある抗生物質と比べて低い値でもなく、また、特に高い抗菌活性を示したものではないが、治療効果については、後述する検討により、バンコマイシンと比べた場合、バンコマイシン以上の治療効果を有することが確認された。
<各ピーク物質の多剤耐性菌と薬剤耐性を有さない菌に対する抗菌活性の比較検討>
試料量の少ないピーク1物質を除くピーク2物質からピーク9物質の8つの物質について、多剤耐性菌と薬剤耐性を有さない菌に対する抗菌活性の比較検討を行った。
試験対象菌には、試験例1と同じ黄色ブドウ球菌と腸球菌を選択し、微生物も同じMSSA1とEF1、MRSA3とMRSA4及びVREについて各ピーク物質の示すMICをCLSI(旧NCCLS米国臨床検査標準委員会)に基づく微量検体希釈法によって測定した。その結果を表4に示す。
MRSA3:OX,FL,KM,TC,EM耐性黄色ブドウ球菌
MRSA4:OX,FL,KM,CP,CPLX耐性黄色ブドウ球菌
EF1 :腸球菌
VRE :バンコマイシン耐性腸球菌
TC:テトラサイクリン、CP:クロラムフェニコール、EM:エリスロマイシン
CPLX:シプロフロキサシン
<RH2180−5Peak5物質のマウス黄色ブドウ球菌感染モデル(マウスモデル)における治療効果と毒性の検討>
7%ムチン+0.2mMクエン酸鉄(III)アンモニウム(Ferric ammonium citrate)に、黄色ブドウ球菌Smith株を懸濁し、6.2×106個(20×LD50)を一群5匹のマウス(ICR雌4週齢)の腹腔に投与した。各薬剤は、以下に示す方法で上記菌株投与2時間後に皮下注射した。
同様にしてバンコマイシンについても、今回用いたマウスモデルに対するED50を検討した。
RH2180−5Peak5物質の場合、PBS投与で生存なしの条件で、25mg/kgの投与量でマウス全匹の生存が確認された。また、ED50はプロビット法により求めた。
その結果、ED50の80倍量に相当する50mg/kgの投与量では急性毒性を認めなかった。従って、RH2180−5Peak5物質は低毒性であることが示唆された。
<RH2180−5Peak5物質の抗菌スペクトルの検討>
先のRH2180−5Peak5物質の、MRSA、VREを含む各種の微生物に対する抗菌スペクトルの検討を行った。10%血清を添加した場合と血清を添加しなかった場合それぞれのMIC値をCLSI(旧NCCLS米国臨床検査標準委員会)に基づく微量検体希釈法によって測定した。測定結果を表6に示す。
<RH2180−5Peak5物質の殺菌活性の検討>
CA−Mueller Hinton Broth培地に1.8x108個の黄色ブドウ球菌を摂取し、先のRH2180−5Peak5物質(25μg/mL)、バンコマイシン(VM、5μg/mL)、ゲンタマイシン(GM、2.5μg/mL)を添加し、15分後、30分後、60分後、120分後の生存細胞数をCFU(colony forming unit/mL)として求めた。結果を表7に示す。
<RH2180−5Peak5物質の溶菌活性の検討>
CA−Mueller Hinton Broth培地に黄色ブドウ球菌液を希釈し、RH2180−5Peak5物質、バンコマイシン、ダプトマイシンを試験例1で用いたときの5倍の濃度で添加し、37℃で培養した。吸光度計(島津製作所社製)を用いて、添加後の600nmにおける吸光度(OD600)を経時的に測定した。結果を図7に示す。
<16S rRNA解析>
RH2180−5の16S rRNAの塩基をコロニーPCR法によって増幅し、増幅できたRNA断片についてシーケンサーによって解析した。その結果、5’末端側、3’末端側のいくつかの塩基を除く、ほぼ16S rRNA領域全長に相当する塩基配列を決定した。その塩基配列を配列表の配列番号1に示す。
この塩基配列を元に、NCBIのBLASTを用いて既存菌株との相同性検索を行った。相同性検索の結果、RH2180−5は、Lysobacter enzymogenes DSM 2043T株と99%の相同性を示したことから、Lysobacter属に属する微生物であると考えられた。
RH2180−5は、Lysobacter enzymogenes DSM 2043T株と産生する生理活性物質の抗菌スペクトルが異なること、これまで報告されていない新規で有用なRH2180−5Peak5物質等の物質を産生している点が異なっている。この相違点は大きな違いである。よって、以上の結果から、RH2180−5は、リソバクター(Lysobacter)属に属する新規な菌株であると判定した。
ブダペスト条約に基づく寄託:NITE BP−870
Claims (19)
- 受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物を分画することによって得られることを特徴とする抗生物質含有画分。
- 上記抗生物質含有画分が、抗菌活性を示す抗生物質を含む画分である請求項1に記載の抗生物質含有画分。
- 上記抗生物質含有画分が、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示すものである請求項1又は請求項2に記載の抗生物質含有画分。
- 上記抗生物質含有画分が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示す抗生物質を含む画分である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項に記載の抗生物質含有画分。
- 上記抗生物質含有画分が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症にバンコマイシンに比較して同等又はそれより高い治療効果を示す抗生物質を含む画分である請求項4に記載の抗生物質含有画分。
- 上記抗生物質含有画分が、抗菌活性を示すが実質的に治療効果を示さない抗生物質を含有する画分である請求項1又は請求項2に記載の抗生物質含有画分。
- 上記抗菌活性を示すが実質的に治療効果を示さない抗生物質が、微生物防除剤として用いられるものである請求項6に記載の抗生物質含有画分。
- 受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物から、抗菌活性を示す抗生物質及び/又は感染症に治療効果を示す抗生物質を、分離・精製することを特徴とする抗生物質の製造方法。
- 上記抗生物質が、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示すものである請求項8に記載の抗生物質の製造方法。
- 上記抗生物質が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示すものである請求項8又は請求項9に記載の抗生物質の製造方法。
- 上記抗生物質が、抗菌活性を示すが実質的に治療効果を示さない抗生物質である請求項8に記載の抗生物質の製造方法。
- 受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物から得られることを特徴とする抗生物質。
- 上記抗生物質が、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示すものである請求項12に記載の抗生物質。
- 上記抗生物質が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示すものである請求項12又は請求項13に記載の抗生物質。
- 上記抗生物質が、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症にバンコマイシンに比較して同等又はそれより高い治療効果を示すものである請求項14に記載の抗生物質。
- 受託番号NITE P−870のリソバクター(Lysobacter)属に属する微生物を培養し、その培養物から得られ、少なくとも、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)とバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の両者に抗菌活性を示し、かつ、少なくとも、黄色ブドウ球菌による感染症に治療効果を示すことを特徴とする抗生物質。
- 請求項1又は請求項2に記載の抗生物質含有画分を含有することを特徴とする微生物防除剤。
- 請求項12に記載の抗生物質を含有することを特徴とする微生物防除剤。
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