JP2014001245A - Block of pathogen by bacillus coagulans - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly effective, non-antibiotic base treatment curing method functioning in the conditions of an acute treatment, and also prophylactically functioning in such a manner that an antibiotic resistant pathogen is moved in both of the human being and animals.SOLUTION: This invention provides a composition, a treatment system and a using method utilizing the discovery that, in the relaxation and obstruction of pathogenic bacterium propagation and/or colony formation velocity by new lactic acid production bacterial strain (such as Bacillus coagulans indicated in this specification) or its extracellular product, and in the relaxation of the toxic physiological effect of infection by these pathogens, they have the ability to offer block activity. This invention provides a composition including lactic acid production bacterial strain (such as Bacillus coagulans) for blocking pathogenic bacterial infection.

Description

(発明の分野)
本発明は、プロバイオティック(probiotic)生物の新規株および/または治療組成物中にその細胞外産物を用いた処置および組成物に関する。
(Field of Invention)
The present invention relates to treatments and compositions using the extracellular products thereof in new strains and / or therapeutic compositions of probiotic organisms.

より詳細には、本発明は、抗生物質耐性種を含む、胃腸管病原体の制御のためのプロバイオティック細胞の1つ以上の種もしくは株および/またはその細胞外産物の利用に関する。   More particularly, the present invention relates to the use of one or more species or strains of probiotic cells and / or their extracellular products for the control of gastrointestinal pathogens, including antibiotic resistant species.

(発明の背景)
胃腸管叢は、胃腸肝機能および全身の生理的健康状態を維持するにおいて重要な多数の役割を果たすことが示されている。例えば、胃腸管内に生息する多くの個々の細菌種の増殖および代謝は、主に、そのほとんどが食餌に由来する、そのような細菌種に対して利用可能な基質に依存する。例えば、以下を参照のこと:
Gibson et al.,1995.Gustroenterology I06:975−982;
Christ,et al.,1992.Gut 33:1234−1238;
Gorbach,1990.Ann.Med.22:37−41;
Reid et al,1990.Clin.Microhiol.Rev.3:335−344。これらの知見により、生きた微生物食物サプリメントである、主にプロバイオティックスを伴う食餌を通じて、菌集合の構造および代謝の活動を改変する試みが行われた。最もよく知られるプロバイオティックスは乳酸産生細菌(すなわち、LactobacilliおよびBifiaohacteria)である。これらは、ヨーグルトおよび他の乳製品において広汎に利用されている。これらのプロバイオティックス生物は、非病原性でありかつ非毒素産生性であり、保存の間生存能を維持し、そして胃および小腸を通じた経路でも生存する。プロバイオティックスは、宿主に恒常的にコロニー形成するわけではないことから、それらは、任意の健康増進特性が継続するために定期的に摂取される必要がある。市販のプロバイオティックス調製物は、一般に、LactobacilliおよびBifidobacteriaの混合物を含むが、酵母種(例えば、Saccharontyces)もまた利用されてきた。
(Background of the Invention)
The gastrointestinal plexus has been shown to play a number of important roles in maintaining gastrointestinal liver function and general physiological health. For example, the growth and metabolism of many individual bacterial species that inhabit the gastrointestinal tract depends primarily on available substrates for such bacterial species, most of which are derived from diet. For example, see:
Gibson et al. , 1995. Gusteroenterology I06: 975-982;
Christ, et al. 1992. Gut 33: 1234-1238;
Gorbach, 1990. Ann. Med. 22: 37-41;
Reid et al, 1990. Clin. Microhiol. Rev. 3: 335-344. These findings have attempted to alter the structure and metabolic activity of the fungal assembly through a diet with live microbial food supplements, primarily with probiotics. The best known probiotics are lactic acid producing bacteria (ie Lactobacilli and Bifiaohacteria). They are widely used in yogurt and other dairy products. These probiotic organisms are non-pathogenic and non-toxin producing, remain viable during storage, and survive the route through the stomach and small intestine. Since probiotics do not constitutively colonize the host, they need to be taken on a regular basis for any health-promoting properties to continue. Commercial probiotic preparations generally include a mixture of Lactobacilli and Bifidobacterium, but yeast species (eg, Saccharontices) have also been utilized.

急性処置の状況において機能し、かつヒトおよび動物の両方において、抗生物質耐性病原体(例えば、抗生物質耐性腸球菌)を移動させるように予防的に機能する、高度に有効で、非抗生物質ベースの治療養生法の開発に対する必要性が残っている。   A highly effective, non-antibiotic-based that functions in acute treatment situations and functions prophylactically to displace antibiotic-resistant pathogens (eg, antibiotic-resistant enterococci) in both humans and animals There remains a need for the development of treatment regimens.

Gibson et al.,1995.Gustroenterology I06:975−982Gibson et al. , 1995. Gusteroenterology I06: 975-982 Christ,et al.,1992.Gut 33:1234−1238Christ, et al. 1992. Gut 33: 1234-1238 Gorbach,1990.Ann.Med.22:37−41Gorbach, 1990. Ann. Med. 22: 37-41 Reid et al,1990.Clin.Microhiol.Rev.3:335−344Reid et al, 1990. Clin. Microhiol. Rev. 3: 335-344

(発明の要旨)
本発明は、この新規乳酸産生細菌株(例えば、本明細書において開示されたBacillus coagulans)、またはその細胞外産物が、病原細菌(特に、抗生物質耐性病原性細菌種(Enterococccus,Clostridium,Escherichia,Klebsiella,Cumpvlobacter,Peptococcus,Heliobacter,Hemophylus,Staphylococcus,Yersinia.Vibrio,Shigella,Salmonella,Streptococcus,Proteus,Pseudomonas,Toxoplasmosis,およびRotovirusの種が挙げられるがそれらに限定されない)のような胃腸病原体)増殖および/またはコロニー形成の速度を緩和および妨害するにおいて、ならびにこれらの病原体による感染の有毒な生理学的効果を緩和するにおいて阻害的活性を示す能力を有するという発見を利用する、組成物、治療系および使用方法を提供する。現在定義されるように、プロバイオティック微生物とは、特定の微少環境中で増殖するときに、利益を付与する微生物であり、これは、例えば、同じ微少環境内で他の生物の増殖を直接阻害または妨害することによる。プロバイオティック生物としては、胃腸管内で増殖し、少なくとも一過的に病原体生物を移動または破壊し、そして宿主に対して他の利益を提供する能力を有する細菌が挙げられるがそれらに限定されない。例えば、以下を参照のこと:Salminen et al.1996.Antonie Van Leeuwenhoek 70:347−358;Elmer et al,1996.JAMA
275:870−876;Rafter,1995.Scand.J.Gastroenterol.30:497−502;Perdigon et al,1995.J.Dairv Sci.78:1597−1606;Gandi,Toxvnsenal Lett.Doctors & Patients,pp.108−110,Jan.1994;Lidbeck et al,1992.Eur.J.Cancer Prev.1:341−353。
(Summary of the Invention)
The present invention provides that this novel lactic acid-producing bacterial strain (eg, Bacillus coagulans disclosed herein), or its extracellular product, is a pathogenic bacterium (especially an antibiotic-resistant pathogenic bacterial species (Enterococcus, Clostridium, Escherichia, (Klebsiella, Cumpvlobacter, Peptococcus, Heliobacter, Hemophyllus, Staphylococcus, Yersinia.Vibrio, Shigella, Salmonella, Streptococcus, Proteus, Proteus, Proteus, Proteus Also Compositions, therapeutic systems and methods of use that take advantage of the discovery that has the ability to exhibit inhibitory activity in mitigating and preventing the rate of colonization and in mitigating the toxic physiological effects of infection by these pathogens I will provide a. As currently defined, a probiotic microorganism is a microorganism that confers a benefit when grown in a particular microenvironment, for example, direct growth of other organisms within the same microenvironment. By inhibiting or interfering. Probiotic organisms include, but are not limited to, bacteria that have the ability to grow in the gastrointestinal tract, at least temporarily move or destroy pathogen organisms, and provide other benefits to the host. For example, see: Salminen et al. 1996. Antonio Van Leeuwenhoek 70: 347-358; Elmer et al, 1996. JAMA
275: 870-876; Rafter, 1995. Scand. J. et al. Gastroenterol. 30: 497-502; Perdigon et al, 1995. J. et al. Dairv Sci. 78: 1597-1606; Gandi, Toxvnsenal Lett. Doctors & Patents, pp. 108-110, Jan. 1994; Lidbeck et al, 1992. Eur. J. et al. Cancer Prev. 1: 341-353.

さらに、本明細書において開示されたBacillus coagulansは、以下の生化学的および生理学的特性を有するが、これらに限定されない:(i)乳酸(プロピオン酸)の(L)+光学異性体の産生;(ii)20−44℃の間の至適増殖温度を有する;(iii)特定の誘導(例えば、熱ショックまたは他の環境因子)なしにヒトまたは動物の体内で繁殖し得る、約90℃までの温度に対して抵抗性の胞子の産生;(iv)細菌、酵母、真菌、ウイルスまたはそれらの任意の組合せの増殖を阻害するプロバイオティック活性を示す1つ以上の細胞外産物の産生;および/または(v)増殖のために広汎なスペクトルの基質を利用する能力。好ましくは、Bacillus coagulansの純化集団は、45℃未満の至適増殖温度を有する。例えば、Bacillus coagulansの純化集団は、20℃の、より好ましくは30℃の、より好ましくは35℃の、より好ましくは36℃の、そして最も好ましくは37℃の至適増殖温度を有する。対照的に、以前に同定された集団のBacillus coagulansは、37℃を超える至適増殖温度(例えば、45℃の至適増殖温度)を有する。この株は、哺乳動物の胃腸管において見出されるpH(例えば、pH2−5)のような低いpHで増殖する。   Further, the Bacillus coagulans disclosed herein have the following biochemical and physiological properties, but are not limited to: (i) Production of (L) + optical isomers of lactic acid (propionic acid); (Ii) having an optimal growth temperature between 20-44 ° C; (iii) up to about 90 ° C, which can be propagated in the human or animal body without specific induction (eg heat shock or other environmental factors) (Iv) production of one or more extracellular products exhibiting probiotic activity that inhibits the growth of bacteria, yeast, fungi, viruses or any combination thereof; And / or (v) the ability to utilize a broad spectrum of substrates for growth. Preferably, the purified population of Bacillus coagulans has an optimal growth temperature of less than 45 ° C. For example, a purified population of Bacillus coagulans has an optimal growth temperature of 20 ° C, more preferably 30 ° C, more preferably 35 ° C, more preferably 36 ° C and most preferably 37 ° C. In contrast, the previously identified population of Bacillus coagulans has an optimal growth temperature above 37 ° C (eg, an optimal growth temperature of 45 ° C). This strain grows at low pH, such as the pH found in the mammalian gastrointestinal tract (eg, pH 2-5).

細胞株の純化または分離された調製物とは、その調製物が特定の温度で調製物の複製を妨害するに十分な量で、別の細菌種または株を含まないことを意味する。純化または分離された細胞株の調製物は、標準的な方法(例えば、限定希釈および温度選択)で作製される。   A purified or isolated preparation of a cell line means that the preparation is in an amount sufficient to prevent replication of the preparation at a particular temperature and does not contain another bacterial species or strain. Preparations of purified or isolated cell lines are made by standard methods (eg limited dilution and temperature selection).

本発明の1つの実施形態において、ヒトまたは動物の胃腸管への経口投与に適した薬学的に受容可能なキャリア中にBacillus coagulansを含む治療組成物が開示される。別の実施形態において、Bacillus coagulans株は、胞子の形態で治療組成物に含まれる。別の実施形態において、Bacillus coagulans株は、乾燥または凍結乾燥した細胞塊の形態で組成物に含まれる。   In one embodiment of the present invention, a therapeutic composition is disclosed comprising Bacillus coagulans in a pharmaceutically acceptable carrier suitable for oral administration to the human or animal gastrointestinal tract. In another embodiment, the Bacillus coagulans strain is included in the therapeutic composition in the form of spores. In another embodiment, the Bacillus coagulans strain is included in the composition in the form of a dried or lyophilized cell mass.

本発明のある実施形態は、1日当たり約1×103〜1×1014CFUの、より好まし
くは約1×105〜1×1011CFUのBacillus coagulansの生存す
る栄養細菌または胞子、好ましくは約5×108〜1010CFUの、Bacillus
coagulansの生存する栄養細菌または胞子の投与を包含する。処置されるべき条件が抗生物質耐性消化病原体であり、そして患者が成人である場合、代表的な投薬量は、1日当たり。約1×102〜1×1014CFUの、生存する栄養細菌または胞子、好まし
くは、約1×108〜1×1010CFUの、そしてより好ましくは、約2.5×108〜1×1010CFUの、生存する栄養細菌または胞子である。
Certain embodiments of the present invention have about 1 × 10 3 to 1 × 10 14 CFU of live Bacillus coagulans or spores, preferably about 1 × 10 5 to 1 × 10 11 CFU, preferably about 1 × 10 3 to 1 × 10 14 CFU per day. About 5 × 10 8 to 10 10 CFU, Bacillus
Includes administration of live vegetative bacteria or spores of coagulans. If the condition to be treated is an antibiotic resistant digestive pathogen and the patient is an adult, a typical dosage is per day. About 1 × 10 2 to 1 × 10 14 CFU of viable vegetative bacteria or spores, preferably about 1 × 10 8 to 1 × 10 10 CFU, and more preferably about 2.5 × 10 8 to 1 × 10 10 CFU of surviving vegetative bacteria or spores.

本発明の別の局面において、ヒトまたは動物に対して経口投与のために適切な薬学的に受容可能なキャリア中においてBacillus coagulansの細胞外産物を含む組成物が開示される。1つの実施形態において、細胞外産物は、純化したBacillus coagulans株の培養物の上清または濾液である。別の実施形態において、細胞外産物は、半純化または純化した、分離したBacillus coagulans株の培養物の凍結乾燥上清または濾液である。好ましい実施形態において、その細胞外産物は、抗微生物性活性を有する活性因子である。これは、分離したBacillus coagulans株の培養物の上清または濾液から分離または精製される。   In another aspect of the invention, a composition comprising an extracellular product of Bacillus coagulans in a pharmaceutically acceptable carrier suitable for oral administration to a human or animal is disclosed. In one embodiment, the extracellular product is a purified supernatant or filtrate of a culture of a purified Bacillus coagulans strain. In another embodiment, the extracellular product is a semi-purified or purified lyophilized supernatant or filtrate of a culture of an isolated Bacillus coagulans strain. In a preferred embodiment, the extracellular product is an active agent having antimicrobial activity. This is separated or purified from the supernatant or filtrate of the isolated Bacillus coagulans strain culture.

細胞外産物は、約1%から90%の範囲のBacillus coagulans細胞外産物の総濃度比を含み、のこりがキャリアまたは送達成分を含む組成物中で被検体に投与される。被検体は、好ましくは、哺乳動物(例えば、ヒト)である。その細菌および/またはその細菌に由来する産物はまた、獣医学的用途に適切である(例えば、イヌおよびネコのような動物を処置するため)。好ましい実施形態は、組成物を包含し、この組成物は、Bacillus coagulansの細胞外産物の総濃度が約10%から75%の範囲の細胞外産物を含み、残りがキャリアまたは送達成分を含む。   The extracellular product comprises a total concentration ratio of Bacillus coagulans extracellular product in the range of about 1% to 90%, and the remainder is administered to the subject in a composition comprising a carrier or delivery component. The subject is preferably a mammal (eg, a human). The bacteria and / or products derived from the bacteria are also suitable for veterinary use (eg to treat animals such as dogs and cats). Preferred embodiments include a composition comprising an extracellular product with a total concentration of extracellular product of Bacillus coagulans ranging from about 10% to 75%, with the remainder comprising a carrier or delivery component.

本発明は、本明細書において開示された治療成分の経口投与のみには限定されない。皮膚および/または粘膜は、Bacillus coagulans栄養細胞または栄養細胞により産生される細胞外組成物を含む組成物を用いて処置される。例えば、Bacillus coagulans株および/またはその細胞外産物の投与は、膣内病原体の軽減を補助し、これらのプロバイオティック乳酸産生細菌での膣の再集団化により再発の発症率を減少させるのに役立つ。この組成物は、膣内の乳酸産生細菌の減少または非存在により特徴づけられる状態を処置するために使用される。この状態は、膣の酵母感染および細菌性膣疾患(vaginosis)の両方の共通の病因である。さらに、そのようなプロバイオティック細胞株の使用は、1つ以上の抗生物質に対して抵抗性である病原体の軽減または予防において有効である。皮膚クリーム、ローション、ジェルなどであって、本明細書において開示されたBacillus coagulansおよび/またはその細胞外産物を含むものは、皮膚、粘膜および角皮組織における病原性生物の軽減または予防において有効であり、そしてさらに抗生物質耐性病原体の発生を減少させる。局所および経口の投与に加えて、その組成物は、膣内、眼内、鼻内、耳内または頬(口腔)に投与される。   The present invention is not limited to oral administration of the therapeutic ingredients disclosed herein. The skin and / or mucous membrane is treated with a composition comprising Bacillus coagulans vegetative cells or an extracellular composition produced by vegetative cells. For example, administration of Bacillus coagulans strains and / or their extracellular products can help reduce vaginal pathogens and reduce the incidence of recurrence through vaginal repopulation with these probiotic lactic acid producing bacteria. Useful. This composition is used to treat conditions characterized by a reduction or absence of lactic acid producing bacteria in the vagina. This condition is a common etiology of both vaginal yeast infections and bacterial vaginosis. Furthermore, the use of such probiotic cell lines is effective in reducing or preventing pathogens that are resistant to one or more antibiotics. Skin creams, lotions, gels, etc., including Bacillus coagulans disclosed herein and / or their extracellular products, are effective in reducing or preventing pathogenic organisms in skin, mucous membranes and keratinous tissue. Yes, and further reduce the occurrence of antibiotic resistant pathogens. In addition to topical and oral administration, the composition is administered intravaginally, intraocularly, intranasally, otically or buccally (orally).

本発明のさらなる実施形態は、バンコマイシンおよびゲンタマイシンのような抗生物質が健康および体重増加の促進のために一般的に使用される家畜の生産におけるプロバイオティック生物の利用を包含する。すべてはないにしてもほとんどのプロバイオティック生物は、これらの2つの抗生物質に対して感受性であり、そしてこの事実は、家畜産業におけるそのような微生物の可能な使用を限定してきた。さらに、家畜生産における抗生物質の使用に関連する多くの環境に関連する問題が存在する。例えば、抗生物質が負荷された動物の排泄物は、非常に遅く分解し、そしてその抗生物質の残留物は残り続け得、さらに生分解を遅らせる。バンコマイシン、ゲンタマイシンおよび他の抗生物質に耐性の細菌の種が増加するにつれ、生分解が増強される。   Further embodiments of the invention include the use of probiotic organisms in the production of livestock where antibiotics such as vancomycin and gentamicin are commonly used to promote health and weight gain. Most if not all probiotic organisms are sensitive to these two antibiotics, and this fact has limited the possible use of such microorganisms in the livestock industry. Furthermore, there are many environmental problems associated with the use of antibiotics in livestock production. For example, the excrement of an animal loaded with antibiotics degrades very slowly, and the antibiotic residue can remain, further delaying biodegradation. As bacterial species resistant to vancomycin, gentamicin and other antibiotics increases, biodegradation is enhanced.

本発明は、動物の胃腸管および糞便における病原体および/または寄生生物を阻害するための組成物、治療経および使用法を記載する。本発明に従って、動物の消化管への経口投与に適切な薬学的または栄養学的に受容可能なキャリア中に、Bacillus coagulansの栄養細胞または胞子を含む組成物が提供される。別の実施形態において、Bacillus coagulans培養物からの細胞外産物が、Bacillus
coagulans栄養細胞または胞子とともにまたはそれなしで利用される。
The present invention describes compositions, treatment regimens and uses for inhibiting pathogens and / or parasites in the gastrointestinal tract and feces of animals. In accordance with the present invention there is provided a composition comprising Bacillus coagulans vegetative cells or spores in a pharmaceutically or nutritionally acceptable carrier suitable for oral administration to the digestive tract of an animal. In another embodiment, the extracellular product from the Bacillus coagulans culture is Bacillus
utilized with or without coagulans vegetative cells or spores.

1つの実施形態において、その細菌は、約1×103−1×1014コロニー形成単位(
CFU)/gの、好ましくは、約1×105−1×1012の、CFU/gの濃度で組成物
中に存在する。他方、別の好ましい実施形態において、その濃度は、約1×109−1×
1013CFU/gであり、約1×105−1×107CFU/g、または約1×108−1
×109CFU/gである。
In one embodiment, the bacteria are about 1 × 10 3 −1 × 10 14 colony forming units (
CFU) / g, preferably in the composition at a concentration of CFU / g of about 1 × 10 5 −1 × 10 12 . On the other hand, in another preferred embodiment, the concentration is about 1 × 10 9 −1 ×.
10 13 CFU / g, about 1 × 10 5 −1 × 10 7 CFU / g, or about 1 × 10 8 −1
× 10 9 CFU / g.

一つの実施形態において、細菌は、動物への経口投与に適切な薬学的に受容可能なキャリア中に存在し、好ましくは、粉末食用サプリメント、種々のペレット化処方物または液体処方物として存在する。   In one embodiment, the bacteria are present in a pharmaceutically acceptable carrier suitable for oral administration to animals, preferably present as a powdered edible supplement, various pelleted formulations or liquid formulations.

本発明はまた、動物の胃腸管および/または糞便において病原体および/または寄生生物の増殖を阻害するための治療系を記載する。これは、標識および本明細書において記載される組成物を備える容器を含む。ここで、その標識は、病原体および/または寄生生物の増殖を阻害するための組成物の使用のために指示書を備える。   The present invention also describes a therapeutic system for inhibiting the growth of pathogens and / or parasites in the gastrointestinal tract and / or feces of animals. This includes a container comprising a label and the composition described herein. Here, the label comprises instructions for the use of the composition to inhibit the growth of pathogens and / or parasites.

そのような非抗生物質性のプロバイオティック細菌ベースの治療養生法の利点としては以下が挙げられるがそれらに限定されない:(i)その組成物の投与は、胃腸管内の腸球菌(Enterococcus)のコロニー形成速度の減少を生じる;(ii)抗生物質耐性の発生に寄与しない;(iii)この組成物は、院内で腸球菌の溜まり場を予防的に減少させるために使用され得、これは、同時に、後天性VREからの高い危険性の患者の機会を減少させる;(iv)その組成物の投薬は、患者の年齢などに応じて変動し得る;ならびに(v)この組成物は、さらなる抗生物質耐性の発生を減少させるために、食用動物において利用され得る。   Advantages of such non-antibiotic probiotic bacteria-based therapeutic regimens include, but are not limited to: (i) administration of the composition of Enterococcus in the gastrointestinal tract Results in a decrease in the rate of colonization; (ii) does not contribute to the development of antibiotic resistance; (iii) the composition can be used in the hospital to prevent enterococci pools prophylactically, Reduce the chance of high-risk patients from acquired VRE; (iv) the dosage of the composition may vary depending on the age of the patient, etc .; and (v) the composition may contain additional antibiotics It can be utilized in food animals to reduce the development of resistance.

そうでないと定義しない限り、本明細書において使用されるすべての科学的および技術的な用語は、関連する分野において当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。そうではないと言及しない限り、本明細書において使用または企図される技術は、当業者にとって周知の標準的な方法論である。上記一般的な説明および以下の詳細な説明は、請求される本発明の例示および説明のためのみのものであり、そしてそれらを限定するものではないことが理解されるべきである。
本発明は、以下を提供する。
(項目1) 分離されたBacillus株を含む組成物であって、該株は:
(a)乳酸を生成し、
(b)20−44℃の範囲の至適増殖温度を有し、そして
(c)2−5のpH範囲で増殖する、
組成物。
(項目2) 上記株は、L(+)右旋性乳酸を生成し、そして約90℃までの温度に耐性の胞子を生成する、項目1に記載の組成物。
(項目3) 上記株は、Bacillus coagulans、Bacillus
stereothermophilus、Bacillus thermoacidurans、Lactobacillus sporogenes、Bacillus smithii、Bacillus dextrolacticus、Lactobacillus cereale、および Bacillus recemilacticusからなる群より選択される、項目1に記載の組成物。
(項目4) 上記株は、Bacillus coagulansである、項目1に記載の組成物。
(項目5) 上記株は、Bacillus coagulans GBI−1、Bacillus coagulans GBI−20、Bacillus coagulans GBI−30およびBacillus coagulans GBI−40からなる群より選択される、項目1に記載の組成物。
(項目6) 項目1に記載の組成物に由来する、細胞外産物。
(項目7) 分離されたBacillus株を含む組成物であって、該株は、乳酸を産生し、そして20−25℃の範囲の至適増殖温度を有する、組成物。
(項目8) 上記株は、L(+)右旋性乳酸を産生し、そして約90℃までの温度に抵抗性の胞子を産生する、項目7に記載の組成物。
(項目9) 上記株は、Bacillus coagulans、Bacillus
stereothermophilus、Bacillus thermoacidurans、Lactobacillus sporogenes、Bacillus smithii、Bacillus dextrolacticus、Lactobacillus cerealeおよびBacillus recemilacticusからなる群より選択される、項目7に記載の組成物。
(項目10) 上記株は、Bacillus coagulansである、項目7に記載の組成物。
(項目11) 上記株は、Bacillus coagulans GBI−20である、項目7に記載の組成物。
(項目12) 項目7に記載の組成物に由来する、細胞外産物。
(項目13) 分離されたBacillus株を含む組成物であって、該株は、乳酸を産生し、25−35℃の範囲の至適増殖温度を有する、組成物。
(項目14) 上記株は、L(+)右旋性乳酸を産生し、そして約90℃までの温度に対して抵抗性の胞子を産生する、項目13に記載の組成物。
(項目15) 上記株は、Bacillus coagulans、Bacillus stereothermophilus、Bacillus thermoacidurans、Lactobacillus sporogenes、Bacillus smithii、Bacillus dextrolacticus、Lactobacillus cereale、およびBacillus recemilacticusからなる群より選択される、項目13に記載の組成物。
(項目16) 上記株は、Bacillus coagulansである、項目13に記載の組成物。
(項目17) 上記株は、Bacillus coagulans GBI−30である、項目13に記載の組成物。
(項目18) 項目13に記載の組成物に由来する、細胞外産物。
(項目19) 分離されたBacillus株を含む組成物であって、該株は、乳酸を産生し、そして35−40℃の範囲の至適増殖温度を有する、組成物。
(項目20) 上記株は、L(+)右旋性乳酸を産生し、そして約90℃までの温度に対して抵抗性の胞子を産生する、項目19に記載の組成物。
(項目21) 上記株は、Bacillus coagulans、Bacillus stereothermophilus、Bacillus thermoacidurans、Lactobacillus sporogenes、Bacillus smithii、Bacillus dextrolacticus、Lactobacillus cereale、およびBacillus recemilacticusからなる群より選択される、項目19に記載の組成物。
(項目22) 上記株は、Bacillus coagulansである、項目19に記載の組成物。
(項目23) 上記株は、Bacillus coagulans GBI−40である、項目19に記載の組成物。
(項目24) 項目19に記載の組成物に由来する細胞外産物。
(項目25) 病原性細菌感染を阻害する方法であって、項目1に記載の組成物に感染部位を接触する工程を包含する、方法。
(項目26) 病原性細菌感染を阻害する方法であって、Bacillus coagulans組成物に感染部位を接触させる工程を包含する、方法。
(項目27) 上記感染部位は、胃腸管である、項目26に記載の方法。
(項目28) 上記感染部位は、皮膚または粘膜である、項目26に記載の方法。
(項目29) 上記組成物は、生存する栄養細菌細胞を含む、項目26に記載の方法。
(項目30) 上記組成物は、細菌胞子を含む、項目26に記載の方法。
(項目31) 上記組成物は、Bacillus coagulansの細胞外産物を含む、項目26に記載の方法。
(項目32) 上記組成物は、10mg−10g/日の用量で投与される、項目26に記載の方法。
(項目33) 上記組成物は、1×102−1×1014の生存する栄養細菌細胞/日
の用量で投与される、項目29に記載の方法。
(項目34) 上記組成物は、1×102−1×1014の胞子/日の用量で投与され
る、項目30に記載の方法。
(項目35) 上記組成物は、経口、経頬、局所、経膣、経鼻、経眼または経耳で投与される、項目26に記載の方法。
Unless defined otherwise, all scientific and technical terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the relevant art. Unless otherwise stated, the techniques used or contemplated herein are standard methodologies well known to those skilled in the art. It should be understood that the foregoing general description and the following detailed description are only exemplary and illustrative of the claimed invention and are not intended to limit it.
The present invention provides the following.
(Item 1) A composition comprising an isolated Bacillus strain, the strain comprising:
(A) producing lactic acid;
(B) has an optimal growth temperature in the range of 20-44 ° C, and (c) grows in the pH range of 2-5.
Composition.
2. The composition of claim 1, wherein the strain produces L (+) dextrorotatory lactic acid and produces spores that are resistant to temperatures up to about 90 ° C.
(Item 3) The above strains are Bacillus coagulans, Bacillus
selected from the group consisting of stereothermophilus, Bacillus thermoacidurans, Lactobacillus spogenes, Bacillus smithii, Bacillus dextrolacticus, Lactobacillus cereal, and cecillus
(Item 4) The composition according to item 1, wherein the strain is Bacillus coagulans.
(Item 5) The composition according to item 1, wherein the strain is selected from the group consisting of Bacillus coagulans GBI-1, Bacillus coagulans GBI-20, Bacillus coagulans GBI-30, and Bacillus coagulans GBI-40.
(Item 6) An extracellular product derived from the composition according to Item 1.
7. A composition comprising an isolated Bacillus strain, wherein the strain produces lactic acid and has an optimal growth temperature in the range of 20-25 ° C.
8. The composition of claim 7, wherein the strain produces L (+) dextrorotatory lactic acid and produces spores that are resistant to temperatures up to about 90 ° C.
(Item 9) The above strains are Bacillus coagulans, Bacillus
from the group consisting of stereothermophilus, Bacillus thermoacidurans, Lactobacillus spogenes, Bacillus smithii, Bacillus dextrolyticus, Lactobacillus cereal and Bacillus rececil.
(Item 10) The composition according to item 7, wherein the strain is Bacillus coagulans.
(Item 11) The composition according to item 7, wherein the strain is Bacillus coagulans GBI-20.
(Item 12) An extracellular product derived from the composition according to item 7.
(Item 13) A composition comprising an isolated Bacillus strain, wherein the strain produces lactic acid and has an optimal growth temperature in the range of 25-35 ° C.
14. The composition of claim 13, wherein the strain produces L (+) dextrorotatory lactic acid and produces spores that are resistant to temperatures up to about 90 ° C.
(Item 15) The above strain is selected from Bacillus coagulans, Bacillus stereothermophilus, Bacillus thermoacidurans, Lactobacillus sporegenes, Bacillus smithii, Bacillus smithii, Bacillus smithii, Bacillus smithi, and Bacillus succinicus
(Item 16) The composition according to item 13, wherein the strain is Bacillus coagulans.
(Item 17) The composition according to item 13, wherein the strain is Bacillus coagulans GBI-30.
(Item 18) An extracellular product derived from the composition according to item 13.
19. A composition comprising an isolated Bacillus strain, wherein the strain produces lactic acid and has an optimal growth temperature in the range of 35-40 ° C.
20. The composition of claim 19, wherein the strain produces L (+) dextrorotatory lactic acid and produces spores that are resistant to temperatures up to about 90 ° C.
(Item 21) The above strains are selected from Bacillus coagulans, Bacillus stereothermophilus, Bacillus thermoacidurans, Lactobacillus sporegenes, Bacillus smithii, Bacillus smithii, Bacillus smithii, Bacillus smithi, and Bacillus stalks.
(Item 22) The composition according to item 19, wherein the strain is Bacillus coagulans.
(Item 23) The composition according to item 19, wherein the strain is Bacillus coagulans GBI-40.
(Item 24) An extracellular product derived from the composition according to item 19.
(Item 25) A method for inhibiting pathogenic bacterial infection, comprising the step of contacting an infection site with the composition according to item 1.
26. A method of inhibiting a pathogenic bacterial infection comprising contacting an infected site with a Bacillus coagulans composition.
(Item 27) The method according to item 26, wherein the infection site is a gastrointestinal tract.
(Item 28) The method according to item 26, wherein the infected site is skin or mucous membrane.
29. The method of claim 26, wherein the composition comprises viable vegetative bacterial cells.
30. The method of claim 26, wherein the composition comprises bacterial spores.
31. The method of claim 26, wherein the composition comprises an extracellular product of Bacillus coagulans.
32. The method of claim 26, wherein the composition is administered at a dose of 10 mg-10 g / day.
33. The method of claim 29, wherein the composition is administered at a dose of 1 × 10 2 −1 × 10 14 viable vegetative bacterial cells / day.
34. The method of claim 30, wherein the composition is administered at a dose of 1 × 10 2 −1 × 10 14 spores / day.
35. The method of claim 26, wherein the composition is administered orally, buccally, topically, vaginally, nasally, ocularly or otically.

トリプチカーゼダイズブロス(TSA)またはグルコース酵母抽出物(GYE)の培地の何れかにおける、Bacillus coagulans 1%分離体(GBI−1);ATCC−99%分離体(ATCC第31284号);5937−20℃分離体(GBI−20);および5937−30℃(GBI−30)についての、最小培養温度および至適培養温度を示す棒グラフである。Bacillus coagulans 1% isolate (GBI-1); ATCC-99% isolate (ATCC 31284) in either medium of trypticase soy broth (TSA) or glucose yeast extract (GYE); 5937- FIG. 5 is a bar graph showing the minimum and optimum culture temperatures for 20 ° C. isolates (GBI-20); and 5937-30 ° C. (GBI-30). 図2は、1% Bacillus coagulans株(GBI−1)の末端点の反応速度論を示す棒グラフである。FIG. 2 is a bar graph showing the reaction kinetics of the end points of 1% Bacillus coagulans strain (GBI-1). 図3は、ATCC−99% Bacillus coagulans株(ATCC第31284号)の末端点の反応速度論を示す棒グラフである。FIG. 3 is a bar graph showing the end point reaction kinetics of the ATCC-99% Bacillus coagulans strain (ATCC No. 31284). 図4は、5937−20℃ Bacillus coagulans株(GBI−20)および5937−30℃ Bacillus coagulans株(GBI−30)のTSBおよびGYEの培地との末端点の反応速度論を示す棒グラフである。FIG. 4 is a bar graph showing the kinetics of end points of 5937-20 ° C. Bacillus coagulans strain (GBI-20) and 5937-30 ° C. Bacillus coagulans strain (GBI-30) with TSB and GYE medium. 図5は、5937−20℃ Bacillus coagulans株(GBI−20)および5937−30℃ Bacillus coagulans株(GBI−30)のNBおよびBUGMBの培地との末端点の反応速度論を示す棒グラフである。FIG. 5 is a bar graph showing the reaction kinetics of end points of 5937-20 ° C. Bacillus coagulans strain (GBI-20) and 5937-30 ° C. Bacillus coagulans strain (GBI-30) with NB and BUGMB media. 図6は、Bacillus coagulans ATCC−99%分離体(ATCC第31284号)についての、他のBacillus種との整列、近接結合系統樹および簡略な整列分析の結果を示す図である。FIG. 6 shows the results of alignment with other Bacillus species, proximity binding phylogenetic tree and simple alignment analysis for Bacillus coagulans ATCC-99% isolate (ATCC No. 31284). 図7は、Bacillus coagulans 20℃分離体(GBI−20).についての、他のBacillus種との整列、近接結合系統樹および簡略な整列分析の結果を示す図である。FIG. 7 shows Bacillus coagulans 20 ° C. isolate (GBI-20). FIG. 5 shows the results of alignment with other Bacillus species, proximity-coupled phylogenetic tree and simple alignment analysis. 図8は、Bacillus coagulans 30℃分離体(GBI−30).についての、他のBacillus種との整列、近接結合系統樹および簡略な整列分析の結果を示す図である。FIG. 8 shows Bacillus coagulans 30 ° C. isolate (GBI-30). FIG. 5 shows the results of alignment with other Bacillus species, proximity-coupled phylogenetic tree and simple alignment analysis. 図9は、Bacillus coagulans ATCC−99%分離体(ATCC第31284号)についてのアミノペプチダーゼのプロファイルの結果を示す棒グラフである。FIG. 9 is a bar graph showing the results of aminopeptidase profiles for Bacillus coagulans ATCC-99% isolate (ATCC No. 31284). 図10は、Bacillus coagulans ATCC−1%分離体(GBI−1)についてのアミノペプチダーゼのプロファイルの結果を示す棒グラフである。FIG. 10 is a bar graph showing aminopeptidase profile results for Bacillus coagulans ATCC-1% isolate (GBI-1). 図11は、Bacillus coagulans ATCC−30℃分離体(GBI−30)についてのアミノペプチダーゼのプロファイルの結果を示す棒グラフである。FIG. 11 is a bar graph showing the results of aminopeptidase profiles for Bacillus coagulans ATCC-30 ° C. isolate (GBI-30). 図12は、Bacillus coagulans ATCC−20℃分離体(GBI−20)についてのアミノペプチダーゼのプロファイルの結果を示す棒グラフである。FIG. 12 is a bar graph showing the results of aminopeptidase profiles for Bacillus coagulans ATCC-20 ° C. isolate (GBI-20).

(発明の詳細な説明)
乳酸産生細菌種(例えば、Lactobacillus,BifidiobacteriumおよびBacillusの大部分)は、一般に、胆汁(特にヒト胆汁)の過酷な(すなわち酸性の)pH環境下においてそれらが不安定であることに起因して、腸のコロニー形成のためには不適切であると考えられてきた。しかし、Bacillus coagulans(本明細書において開示される新規株を含む)は、胆汁のような胃腸管で生存およびコロニー形成し、そしてこの低いpH範囲において増殖することが見出された。特に、このヒト胆汁環境は、動物モデルの胆汁環境とは異なり、それゆえ、ヒト胃腸管モデルにおけるBacillus coagulansの精確な説明は今まで全くなかった。
(Detailed description of the invention)
Lactic acid producing bacterial species (eg, Lactobacillus, Bifidiobacterium and most of Bacillus) are generally due to their instability in the harsh (ie acidic) pH environment of bile (especially human bile), It has been considered inappropriate for intestinal colonization. However, Bacillus coagulans (including the new strains disclosed herein) have been found to survive and colonize in the bile-like gastrointestinal tract and grow in this low pH range. In particular, this human bile environment is different from the animal model bile environment, and thus there has never been an accurate description of Bacillus coagulans in the human gastrointestinal tract model.

1つ以上の抗生物質に耐性を示す細菌株の現在の劇的な数の増加にともない、非抗生物質ベースの治療養生法の開発は非常に重要になっている。本発明の開示の前に、急性治療状況において、ならびに治療的に機能する高度に有効な生体合理的な治療、ならびにヒトおよび動物の両方において、抗生物質耐性病原体(例えば、抗生物質耐性腸球菌)を緩和するために予防的におよびベクター制御適用における開発について必要性が残っていた。これは、プロバイオティック微生物での胃腸管のコロニー形成(または再コロニー形成)による。このコロニー形成は、抗生物質耐性消化管病原体のコロニー形成に起因して、コロニー形成速度および可能な生理学的有害効果の両方を減少または予防するように働く。   With the current dramatic increase in the number of bacterial strains resistant to one or more antibiotics, the development of non-antibiotic-based therapeutic regimens has become very important. Prior to the disclosure of the present invention, antibiotic-resistant pathogens (eg, antibiotic-resistant enterococci) in acute therapeutic situations and in highly effective biorational therapies that function therapeutically and in both humans and animals There remains a need for development in prophylactic and vector control applications to alleviate. This is due to colonization (or recolonization) of the gastrointestinal tract with probiotic microorganisms. This colony formation serves to reduce or prevent both the rate of colonization and possible physiological adverse effects due to the colonization of antibiotic resistant gastrointestinal pathogens.

乳酸産生細菌は、グラム陽性であり、そしてその形態は、長くスレンダーな桿形から短い球桿形まで変動し、これは、しばしば「鎖」を形成する。その代謝は、発酵性であり、いくらかの種は、酸素耐性(すなわち、酵素フラボタンパク質オキシダーゼを介して酸素を利用し得る)であるが、他方他の種は、非常に嫌気性である。胞子形成乳酸産生細菌は、条件的嫌気性菌であるが、他方残りのものは嫌気性である。これらの細菌の増殖は、pH5−5.5で至適である、そしてこの生物は、アミノ酸、ペプチド、ヌクレオチド塩基、ビタミン、ミネラル、脂肪酸および炭水化物について複雑な栄養要求性を有する。この乳酸細菌は、発酵可能な糖から乳酸を産生する特性を有する。Lactobacillus.Leuconostoc.、PediococcusおよびStreptococcusの属は、この群の重要なメンバーである。乳酸産生細菌の分類学は、グラム反応および種々の発酵可能な炭水化物から乳酸の産生に基づく。これらの群は、以下を含む。   Lactic acid producing bacteria are Gram positive and their morphology varies from long slender cocoons to short spheres, which often form “chains”. Its metabolism is fermentable and some species are oxygen-tolerant (ie, oxygen can be utilized through the enzyme flavoprotein oxidase), while other species are very anaerobic. Spore-forming lactic acid producing bacteria are conditionally anaerobic bacteria, while the rest are anaerobic. Growth of these bacteria is optimal at pH 5-5.5, and this organism has complex auxotrophy for amino acids, peptides, nucleotide bases, vitamins, minerals, fatty acids and carbohydrates. This lactic acid bacterium has the property of producing lactic acid from fermentable sugars. Lactobacillus. Leuconostoc. The genera of Pediococcus and Streptococcus are important members of this group. The taxonomy of lactic acid producing bacteria is based on the gram reaction and the production of lactic acid from various fermentable carbohydrates. These groups include:

ホモ発酵性(Homofermentative):グルコースから85%を超える乳酸を産生する。   Homofermentative: produces over 85% lactic acid from glucose.

ヘテロ発酵性(Heterofermentative):50%しか乳酸を産生せず、そしてかなりの量のエタノール、酢酸および二酸化炭素を産生する。DL−乳酸、酢酸および二酸化炭素を産生するヘテロ発酵性種は周知である。これらの種としては、以下が挙げられる:Lactobacillus acidophilus、Lactobacillns plantarum、Lactobacillacs casei、Lactobacillus brevis、Lactobncillzss lelbruekii、およびLactobacillus lactis。   Heterofermentative: produces only 50% lactic acid and produces significant amounts of ethanol, acetic acid and carbon dioxide. Heterofermenting species that produce DL-lactic acid, acetic acid and carbon dioxide are well known. These species include the following: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus brevis, Lactobacillus sslbrückii, and Lactobacillus slbrucekii, and Lactobacillus sulbracili.

他のプロバイオティック調製物は、最初は、1900年代初頭に健康および寿命に対するそれらの効果について(例えば、以下を参照のこと:Metchinikoff,Prolongation of Life,Willaim Heinermann,London 1910)系統的に評価され、それらの利用は、1950年代における病原性微生物を処置するための抗生物質の出現以来顕著に限定されていた。例えば、以下を参照のこと:Winberg,et al,1993.Pediatr.Nephrol.7:509−514;Malin et al,Aiiii.Nutr.Metab.40:137−145;および米国特許第5,176,911号。不幸なことに、プロバイオシスに関するこれらの初期研究の大部分は、その性質が機構的というよりは観察的であり、従って、多くのプロバイオティック現象を担うプロセスは、定量的に示されなかった。   Other probiotic preparations were initially systematically evaluated for their effects on health and longevity in the early 1900's (see, eg, Mechinikoff, Prolongation of Life, William Heinermann, London 1910). Their use has been significantly limited since the advent of antibiotics to treat pathogenic microorganisms in the 1950s. For example, see: Winberg, et al, 1993. Pediatr. Nephrol. 7: 509-514; Malin et al, Aiii. Nutr. Metab. 40: 137-145; and US Pat. No. 5,176,911. Unfortunately, most of these early studies on probiosis are observable rather than mechanistic in nature, and thus the processes responsible for many probiotic phenomena have not been shown quantitatively .

腸の微生物叢とそのヒト宿主の健康に対する効果との間の関連についての関心は増加しつつある。ヒト胃腸管の生態系は、500種を超える細菌によりコロニー形成されており、そして非常に複雑な微少環境を表す。腸の微生物叢の組成物は、常に変化しており、例えば、食餌、ストレス、年齢ならびに抗生物質および他の薬物での処置のような因子によって影響を受ける。   There is an increasing interest in the link between the gut microbiota and its effect on the health of the human host. The human gastrointestinal tract ecosystem is colonized by over 500 species of bacteria and represents a very complex microenvironment. The composition of the gut microbiota is constantly changing and is affected by factors such as diet, stress, age and treatment with antibiotics and other drugs.

乳酸産生細菌の有利な効果を提供するために、多くの製造業者が種々のプロバイオティック調製物を市場に出してきた。これらの調製物の報告された保健効果は、種々の障害の処置における効力を包含する。それらとしては、以下が挙げられるがそれらに限定されない:腸炎、便秘、下痢、(腹部)膨満、胃酸過多、胃腸炎、歯肉炎、抗コレステロール血症、肝臓脳障害、および腫瘍形成、ならびに抗生物質での処置の後の有利な叢での腸の再コロニー形成。しかし、これらの報告は、胃腸管内に移植された叢の生存性における相違のような因子に起因して非常に問題が多い。首尾よい利用は、以下の因子に依存する:(i)投薬形態への製造および続いての保存の間高度の計数の生存する生物;(ii)一旦摂取されたときの、酸性の胃分泌物およびそれらの腸への経路におけるこれらの乳酸産生細菌の生存性;ならびに(iii)病原体に対するアンタゴニスト性の代謝物(例えば、L(+)右旋性乳酸およびバクテリオシン)を十分量産生すること。   Many manufacturers have marketed various probiotic preparations to provide the beneficial effects of lactic acid producing bacteria. The reported health benefits of these preparations include efficacy in the treatment of various disorders. These include, but are not limited to: enteritis, constipation, diarrhea, (abdominal) bloating, hyperacidity, gastroenteritis, gingivitis, anticholesterolemia, liver brain damage, and tumor formation, and antibiotics Intestinal recolonization at favorable plexus after treatment with. However, these reports are very problematic due to factors such as differences in the viability of the plexus transplanted into the gastrointestinal tract. Successful use depends on the following factors: (i) high counts of living organisms during manufacture and subsequent storage in dosage forms; (ii) acidic gastric secretions once ingested And the viability of these lactic acid producing bacteria in their intestinal pathways; and (iii) producing sufficient quantities of antagonistic metabolites against pathogens such as L (+) dextrorotatory lactic acid and bacteriocin.

これまで、以下を含むがそれらに限定されない多くの種のLactobacillusが試験されてきた:Lactobacillus bulgaricus、Lactobacillus bifidus、Lactobacillts aciclophilus、Lactobacillles casei、およびLactobacillus
brevis。しかし、興味深いことに、長い間治療用途に最もよい候補とみなされてきたLactobacillus acidophilusは、胃腸管の再コロニー形成のためのプロバイオティック生物としておよび胃腸障害の緩和においてまったく無効であることがその後示された。さらに、この細菌種は、D(−)(左旋性)乳酸を生成する。この乳酸は、有効なアンタゴニスト剤ではなく、そして代謝性障害を誘導する可能性があり得る。この事実に鑑み、世界保健機関(WHO)は、成人についてD(−)乳酸の摂取の制限を、および乳児栄養において完全な回避を推奨してきている。
So far, many species of Lactobacillus have been tested, including but not limited to: Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus bifidus, Lactobacillus aclophilus, Lactobacillus casei, and Lactobacillus il.
brevis. Interestingly, however, Lactobacillus acidophilus, which has long been regarded as the best candidate for therapeutic use, has since been found to be totally ineffective as a probiotic organism for recolonization of the gastrointestinal tract and in alleviating gastrointestinal disorders. Indicated. In addition, this bacterial species produces D (-) (left-handed) lactic acid. This lactic acid is not an effective antagonist agent and may induce metabolic disorders. In view of this fact, the World Health Organization (WHO) has recommended limiting intake of D (-) lactic acid for adults and complete avoidance in infant nutrition.

今や、プロバイオティック細菌が、競合阻害のプロセスにより、腐敗微生物または病原性微生物の増殖を減少または予防することが分かった。このことは、非生理学的に誘導される酸性環境(すなわち、乳酸または他の生物学的酸の産生を通じる)を介するか、および/または細菌の抗微生物効果を担う抗生物質様物質(すなわちバクテリオシン)の産生による。例えば、以下を参照のこと:Klaenhammer,1993.FEMS Microbiol.Rev.12:39−85;Barefoot et al.,1993.J.Diarv Sci.76:2366−2379。例えば、抗生物質を産生する選択されたLactobacillus株は、感染、静脈洞炎、痔核、歯科炎症および種々の他の炎症状態の処置について有効であることが実証されている。例えば、以下を参照のこと:米国特許第5,439,995号。同様に、Lactobacillus reuteriは、グラム陰性およびグラム陽性の細菌、酵母ならびに種々の原生動物に対して抗微生物活性を有する抗生物質を産生することが示された。例えば、米国特許第5,413,960号および同第5,439,678号。さらに、プロバイオティック細菌のタンパク質分解、脂質分解およびガラクトシダーゼの活性もまた、消化された栄養物の消化性および同化を改善することが示されており、これにより、これら細菌が、回復期/老人の栄養においておよび抗生物質治療の補助物としての評価がなされている。   It has now been found that probiotic bacteria reduce or prevent the growth of spoilage or pathogenic microorganisms through a process of competitive inhibition. This may be via a non-physiologically induced acidic environment (ie through the production of lactic acid or other biological acids) and / or antibiotic-like substances responsible for bacterial antimicrobial effects (ie bacteriophages). Shin) production. For example, see: Klaenhammer, 1993. FEMS Microbiol. Rev. 12: 39-85; Barefoot et al. 1993. J. et al. Diarv Sci. 76: 2366-2379. For example, selected Lactobacillus strains that produce antibiotics have proven effective for the treatment of infection, sinusitis, hemorrhoids, dental inflammation and various other inflammatory conditions. For example, see: US Pat. No. 5,439,995. Similarly, Lactobacillus reuteri has been shown to produce antibiotics with antimicrobial activity against Gram negative and Gram positive bacteria, yeast and various protozoa. For example, U.S. Pat. Nos. 5,413,960 and 5,439,678. In addition, probiotic bacterial proteolytic, lipolytic and galactosidase activities have also been shown to improve the digestibility and assimilation of digested nutrients, which allows these bacteria to be in convalescent / senile In nutrition and as an adjunct to antibiotic treatment.

プロバイオティックスはまた、抗変異原性特性を有することも示されている。例えば、グラム陽性およびグラム陰性の細菌は、高温での調理の間に生成する変異原性の熱分解生成物に結合することが実証された。乳酸産生細菌で行った研究により、これらの細菌は、そのプロセスが細菌細胞壁に存在する炭水化物ポリマーに対する変異原性熱分解生成物の吸収により生じるという事実に起因して、生きているかまたは死んでいるかのいずれかであり得る。例えば、以下を参照のこと:Zang,et al.,1990.J.Dairy Sci.73:2702−2710。Lactobacillusもまた、粘膜表面のレベルで続いてそのプロセスが生じることが見出される場合に重要な役割を果たし得る発癌物質(例えば、N−ニトロソアミン)を分解することが示されている。例えば、以下を参照のこと:Rowland and Grasso,1986.Appl.Microbiol.29:7−12。さらに、発癌物質アゾオキシメタンが注射されたラットへのラクツロースおよびBifidobacteria longumの共投与は、異常な腸陰窩病巣を減少することが実証された。この病巣は、一般に、前新生物マーカーであると考えられている。例えば、以下を参照のこと:Challa,et al.,1997.Cuncinogenesis 18:5175−21。Bifidobacteriaの精製した細胞壁はまた、Bifidobacteria infantisの細胞壁が増殖中の腫瘍細胞を破壊する食細胞の活性化を誘導するという点で抗腫瘍原性活性を有し得る。例えば、以下を参照のこと:Sekine,et al.,1994.Bifidobacteria and Microflora l3:65−77。Bifidobacteriaプロバイオティックスはまた、フルクトオリゴサッカリド(FOS;例えば、Koo and Rao,1991.Nlltrit.Rev.51:137−146を参照のこと)と同時投与されるときに、マウスにおいて、1,2−ジメチルヒドラジンによって誘導される結腸発癌性を減少すること、ならびにラットにおける肝臓および乳腺の腫瘍を阻害すること(例えば、Reddy and Rivenson,1993.Caslcer Res.53:3914−3918を参照のこと)が示された。興味深いことに、結腸癌について高い危険性にある集団は、腸叢を有することが示された。腸叢は、ステロイドを効率よく代謝し、そしてグルクロナイドを加水分解し、他方、同時に発癌物質(例えば、ニトロソアミン)を産生する。高濃度の生存する乳酸産生細菌を含む食餌は、そのような個体においてこれらの有害な細菌媒介性活動を有意に低くすることが見出された。   Probiotics have also been shown to have antimutagenic properties. For example, gram positive and gram negative bacteria have been demonstrated to bind to mutagenic pyrolysis products that are produced during cooking at high temperatures. Studies done with lactic acid producing bacteria indicate that these bacteria are alive or dead due to the fact that the process results from absorption of mutagenic pyrolysis products to carbohydrate polymers present in the bacterial cell wall It can be either. For example, see: Zang, et al. 1990. J. et al. Dairy Sci. 73: 2702-2710. Lactobacillus has also been shown to degrade carcinogens (eg, N-nitrosamines) that can play an important role if the process is found to occur subsequently at the mucosal surface level. For example, see: Rowland and Grasso, 1986. Appl. Microbiol. 29: 7-12. Furthermore, co-administration of lactulose and Bifidobacterium longum to rats injected with the carcinogen azooxymethane was demonstrated to reduce abnormal intestinal crypt lesions. This lesion is generally considered to be a preneoplastic marker. For example, see: Challa, et al. 1997. Cuccinogenesis 18: 5175-21. The purified cell wall of Bifidobacteria can also have anti-tumorigenic activity in that the cell wall of Bifidobacteria infantis induces phagocytic activation that destroys growing tumor cells. For example, see: Sekin, et al. 1994. Bifidobacterium and Microflora 13: 65-77. Bifidobacteria probiotics also have 1,2-dimethylhydrazine in mice when co-administered with fructo-oligosaccharides (FOS; see, eg, Koo and Rao, 1991. Nltrit. Rev. 51: 137-146). Has been shown to reduce colon carcinogenicity induced by and liver and mammary tumors in rats (see, eg, Reddy and Ravenson, 1993. Cascer Res. 53: 3914-3918). . Interestingly, populations at high risk for colon cancer have been shown to have intestinal plexus. The intestinal plexus efficiently metabolizes steroids and hydrolyzes glucuronides, while at the same time producing carcinogens (eg nitrosamines). A diet containing a high concentration of live lactic acid producing bacteria has been found to significantly reduce these harmful bacterial-mediated activities in such individuals.

胃腸管の微生物叢が宿主内の粘膜免疫および全身性免疫に影響を与えることもまた実証された。例えば、以下を参照のこと:Famularo,et al.,Stimulation of Immunity by Probiotics.In:Probiotics:Therapeutic and Other Beneficial Effects.pg.133−161.(Fuller,R.,ed.Chapman and Hall,1997)。腸上皮細胞、血液白血球、Bリンパ球、Tリンパ球、および免疫系のアクセサリ細胞は、すべて、上記免疫における相関関係が示された。例えば、以下を参照のこと:Schiffrin,et al.,1997.Anl.J.Clin.Nutr.66 (suppl):5−20S。免疫調節特性を有する、他の細菌代謝産物としては、エンドトキシン性脂質ポリサッカリド、ペプチドグリカンおよびリポテイコ酸が挙げられる。例えば、以下を参照のこと:Standiford,1994.Infect.Linmun.62:119−125。従って、プロバイオティック性生物は、以下を含むがそれらに限定されない多くのレベルで免疫系と相互作用すると考えられる:サイトカイン産生、単核細胞増殖、マクロファージ食細胞作用および殺傷、自己免疫の調節、細菌および原生動物病原体に対する免疫など。例えば、以下を参照のこと:Matsumara,et al.,1992.Animal Sci.Technol.(Jpn)63:1157−1159;Solis−Pereyra and Lemmonier,1993.Nutr.Res.13:1127−1140。Lactobacillus株はまた、炎症性応答および免疫学的応答における顕著な変化をもたらすことが示された。これらには、Bリンパ球およびTリンパ球の数における類似の減少を惹起することなく、結腸炎症浸潤の減少が含まれるがそれらに限定されない。例えば、以下を参照のこと:De Simone,et al.,1992.Immunopharmacol.Immunotoxicol.14:331−340。   It has also been demonstrated that the gastrointestinal microbiota affects mucosal and systemic immunity in the host. See, for example, Famularo, et al. , Stimulation of Immunity by Probiotics. In: Probiotics: Therapeutic and Other Beneficial Effects. pg. 133-161. (Fuller, R., ed. Chapman and Hall, 1997). Intestinal epithelial cells, blood leukocytes, B lymphocytes, T lymphocytes, and accessory cells of the immune system all showed a correlation in the immunity. See, for example: Schiffrin, et al. 1997. Anl. J. et al. Clin. Nutr. 66 (suppl): 5-20S. Other bacterial metabolites that have immunomodulatory properties include endotoxin lipid polysaccharides, peptidoglycans and lipoteichoic acid. For example, see: Standardford, 1994. Infect. Linmun. 62: 119-125. Thus, probiotic organisms are believed to interact with the immune system at many levels including but not limited to: cytokine production, mononuclear cell proliferation, macrophage phagocytosis and killing, regulation of autoimmunity, Such as immunity against bacterial and protozoan pathogens. For example, see: Matsumura, et al. 1992. Animal Sci. Technol. (Jpn) 63: 1157-1159; Solis-Pereyra and Lemmonia, 1993. Nutr. Res. 13: 1127-1140. Lactobacillus strains have also been shown to produce significant changes in inflammatory and immunological responses. These include, but are not limited to, decreased colonic inflammatory infiltration without causing a similar decrease in the number of B and T lymphocytes. For example, see: De Simone, et al. 1992. Immunopharmacol. Immunotoxicol. 14: 331-340.

胃腸上皮に対するプロバイオティックスの付着が宿主免疫反応性を改変するそれらの能力の重要な決定因子であるが、他方、これは、LactobacillusまたはBifidobacteriumの一般的な特性ではなく、しかも、首尾よいプロバイオシスに必須でもない。例えば、以下を参照のこと:Fuller,1989.J.Appl.Bacteriol.66:365−378。例えば、Lactobacillus acidophilusおよびBifidobacteriaのヒト腸細胞様CACO−2細胞への接着は、腸毒素産生性および腸病原性のEscherichia coliならびにSalmonella typhimuriumおよびYersinia pseudotuberculosisの結合を妨害することが実証された。例えば、以下を参照のこと:Bernet,et al.,1994.Gut 35:483−489;Bernet,et al.,1993.Appl.Environ.Microbiol.59:4121−4128。   While the attachment of probiotics to the gastrointestinal epithelium is an important determinant of their ability to modify host immunoreactivity, on the other hand, this is not a general property of Lactobacillus or Bifidobacterium, but also to a successful probiosis It's not essential. For example, see Fuller, 1989. J. et al. Appl. Bacteriol. 66: 365-378. For example, adhesion of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium to human intestinal cell-like CACO-2 cells has been demonstrated to interfere with enterotoxigenic and enteropathogenic Escherichia coli and Salmonella typhimurium and Yersinia pseudotuberculosis. See, for example: Bernet, et al. 1994. Gut 35: 483-489; Bernet, et al. 1993. Appl. Environ. Microbiol. 59: 4121-4128.

胃腸の微生物叢は、侵入する生物に対する微生物ベースのバリアを提示するが、病原体は、その微少生物相の統合性がストレス、疾患、抗生物質処置、食餌変化または胃腸管の生理的変更によって損傷されるときにしばしば確立される。例えば、Bifidobacteriaは、大腸における病原体のコロニー形成に対向することに関与することが知られている。例えば、以下を参照のこと:Yamazaki,et al.,1982.Bifidobacteria and Microflora 1:55−60。同様に、Bifidobacteria breveを胃腸炎の小児へ投与することにより、原因性病原性細菌(すなわち、Campylobacter jejuni)をその糞便から排除し(例えば、以下を参照のこと:Tojo,1987.Acta Pediatr.Jpn.29:160−167)、そして乳児の処方ミルクにBifidobacteria bifidiiniおよびStreptococcus thermophilusを補充すると、入院した小児においてロタウイルス下痢および下痢の症状を減少することが見出された(例えば、以下を参照のこと:Saavedra,1994.The Laizcet 344 1046−109)。   The gastrointestinal microflora presents a microbial-based barrier to invading organisms, but pathogens are damaged by the integrity of their microbiota by stress, disease, antibiotic treatment, dietary changes or physiological changes in the gastrointestinal tract. Is often established when. For example, Bifidobacterium is known to be involved in opposing pathogen colonization in the large intestine. For example, see: Yamazaki, et al. 1982. Bifidobacterium and Microflora 1: 55-60. Similarly, Bifidobacterium breve is administered to children with gastroenteritis to eliminate causative pathogenic bacteria (ie, Campylobacter jejuni) from its feces (see, for example, Tojo, 1987. Acta Pediatr. Jpn. 29: 160-167) and supplementing infant formula milk with Bifidobacterium bifidini and Streptococcus thermophilus has been found to reduce rotavirus and diarrhea symptoms in hospitalized children (see, eg, below) (Saavedra, 1994. The Laizcette 344 1046-109).

さらに、乳酸産生細菌はまた、皮膚および粘膜にコロニー形成し得、そして細菌感染を制御するために予防的または治療的のいずれかで使用され得る。例えば、乳酸産生細菌は、膣上皮細胞中のグリコーゲンを利用して乳酸を産生し得、これは、この環境を4.0−4.5の範囲のpHに維持する。この産生環境は、膣感染を担うCandida albicans、Gardnerella vaginalis、および種々の非特異的な細菌のような病原体の増殖について実施可能ではない。これらの乳酸産生細菌の枯渇が真菌および細菌の婦人科疾患における原因および効果の関係であると実証された大量の定性的な証拠が存在する。   Furthermore, lactic acid producing bacteria can also colonize the skin and mucous membranes and can be used either prophylactically or therapeutically to control bacterial infections. For example, lactic acid producing bacteria can utilize glycogen in vaginal epithelial cells to produce lactic acid, which maintains this environment at a pH in the range of 4.0-4.5. This production environment is not feasible for the growth of pathogens such as Candida albicans, Gardnerella vaginalis, and various non-specific bacteria responsible for vaginal infection. There is a great deal of qualitative evidence that demonstrates the depletion of these lactic acid producing bacteria is a causal and effective relationship in fungal and bacterial gynecological diseases.

(抗生物質投与および多剤抗生物質耐性病原体細菌株)
抗生物質は、ヒトおよび動物の両方における病原性微生物を制御するために使用される。不幸なことに、抗微生物剤(特に広スペクトル抗生物質)の広汎な使用により、多数の深刻な臨床的結果を生じた。例えば、抗生物質は、胃腸管内における消化機能および健康に寄与する有益で病原性ではない微生物(すなわち、叢)をしばしば殺傷する。従って、再発(感染およびそれに関連する症状の戻り)および二次日和見感染はしばしば、胃腸管内の乳酸産生叢および他の有益な叢の枯渇から生じる。
(Antibiotic administration and multidrug antibiotic resistant pathogen bacterial strain)
Antibiotics are used to control pathogenic microorganisms in both humans and animals. Unfortunately, extensive use of antimicrobial agents (especially broad spectrum antibiotics) has produced a number of serious clinical consequences. For example, antibiotics often kill beneficial and non-pathogenic microorganisms (ie flora) that contribute to digestive function and health in the gastrointestinal tract. Thus, recurrence (infection and return of symptoms associated with it) and secondary opportunistic infections often result from depletion of the lactic acid production and other beneficial flora in the gastrointestinal tract.

不幸なことに、すべてではなくてもほとんどの乳酸産生すなわちプロバイオティック細菌は、一般の抗生物質化合物に非常に感受性である。従って、通常の抗生物質値用の経過の間に、多くの個体は、多数の有害な生理学的副作用を生じる。これらには、以下が挙げられる:下痢、腸痙攣、およびときに下痢。これらの副作用は、主に、抗生物質の非選択的な作用に起因する。なぜなら、抗生物質は、有益で非病原性の細菌と病原性の細菌との間を識別する能力を有しないからであり、両方の細菌型がこれらの因子によって殺傷されるからである。従って、抗生物質を摂取した個体は、しばしば、通常胃腸管にコロニー形成する有益な微生物(すなわち、腸叢)が殺傷または重篤に弱体化される結果として胃腸管の問題に苦しむ。腸叢の組成物において生じた変化は、ビタミン産生腸細菌が殺傷されるときはビタミン欠損を、病原生成物が過剰増殖し、そして残りの有益な胃腸細菌に置き換わる場合下痢および脱水より重症の場合疾患を生じ得る。   Unfortunately, most if not all lactic acid production or probiotic bacteria are very sensitive to common antibiotic compounds. Thus, during the course of normal antibiotic levels, many individuals produce a number of harmful physiological side effects. These include the following: diarrhea, intestinal cramps, and sometimes diarrhea. These side effects are mainly due to the non-selective action of antibiotics. This is because antibiotics do not have the ability to distinguish between beneficial and non-pathogenic bacteria and pathogenic bacteria, as both bacterial types are killed by these factors. Thus, individuals who have taken antibiotics often suffer from gastrointestinal problems as a result of killing or severely weakening the beneficial microorganisms that normally colonize the gastrointestinal tract (ie, the gut). Changes that occur in the composition of the intestinal plexus are more severe than diarrhea and dehydration when the vitamin-producing enterobacteria are killed, the vitamin deficiency is replaced, the pathogenic products are overgrown, and the remaining beneficial gastrointestinal bacteria are replaced Can cause disease.

抗微生物剤の無差別の使用の別の有害な結果は、多剤抗生物質耐性病原性細菌株の発生である。例えば、以下を参照のこと:Mitchell,1998.The Lancet 352:462−463。例えば、メチシリン耐性Staphylococcts aureus(MRSA)株は、豪州の単一の病院における50を超える死亡例の原因であった。以下を参照のこと:Shannon,1998.Lancet 352:490−491。しかし、これらのMRSA感染の初期の報告は、バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)を含む、腸球菌の多剤耐性(MDR)株のより最近の蔓延によって存在が薄くなった。バンコマイシンは、一般に、「最後の手段」の抗生物質とみなされている。そのような耐性の発生は、従来の抗生物質治療では処置不可能なままである全身性感染の多くの報告をもたらした。   Another deleterious consequence of indiscriminate use of antimicrobial agents is the occurrence of multidrug antibiotic resistant pathogenic bacterial strains. For example, see: Mitchell, 1998. The Lancet 352: 462-463. For example, the methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) strain was responsible for over 50 deaths in a single Australian hospital. See: Shannon, 1998. Lancet 352: 490-491. However, early reports of these MRSA infections have been diminished by the more recent spread of enterococcal multidrug resistant (MDR) strains, including vancomycin-resistant enterococci (VRE). Vancomycin is generally regarded as a “last resort” antibiotic. The development of such resistance has led to many reports of systemic infections that remain untreatable with conventional antibiotic therapy.

(多剤耐性腸球菌)
バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)は、過去10年間において重要な院内感染病原体として出現した。最初に米国で報告されたのは1989年であり、これらの生物は、迅速に米国中へと拡散した。特にEnterococcus jaecium株のVREは、しばしば、受容性の腸球菌の処置に有効なすべての抗生物質に対して耐性である。この状況により、VRE感染を処置する臨床医は、至適ではない殺菌剤(例えば、クロラムフェニコール)または治療上の選択肢がないという状況になった。感染制御手段およびバンコマイシンの使用の減少を通じたVREの蔓延を抑える努力はあまり効果を上げていない。
(Multi-drug resistant enterococci)
Vancomycin-resistant enterococci (VRE) have emerged as an important nosocomial pathogen in the past decade. First reported in the United States in 1989, these organisms quickly spread throughout the United States. In particular, the Enterococcus jaecium strain VRE is often resistant to all antibiotics effective in the treatment of receptive enterococci. This situation has led clinicians treating VRE infections to lack suboptimal bactericides (eg, chloramphenicol) or therapeutic options. Efforts to control the spread of VRE through reduced infection control measures and vancomycin use have been less effective.

VREがコロニー形成した腸は、これらの生物の拡散について最も重要な供給源である。VREを有するほとんどの患者は、無症状腸コロニー形成を有する。これは、数カ月継続し得る。これらの患者はVRE感染を発症する危険にあり、そして医療機関従事者、環境および他の患者への拡散の可能な供給源である。VREの拡散を最小限にすることを実施する感染制御手段は、高価であり、患者、家族構成員および医療機関従事者にとって不便である。   The intestine colonized by VRE is the most important source for the spread of these organisms. Most patients with VRE have asymptomatic intestinal colonization. This can last for months. These patients are at risk of developing a VRE infection and are a possible source of spread to health care workers, the environment and other patients. Infection control measures that implement minimizing the spread of VRE are expensive and inconvenient for patients, family members, and healthcare providers.

最近の研究によって、乳酸産生Bacillus coagulans種、本明細書において開示される特にBacillus coagulansの新規株について、抗生物質耐性消化病原体の予防または治療の処置のために生物合理的な治療において使用するための深い可能性が実証された。急速に出現する疾患および抗生物質耐性の現在の状況に鑑み、新たな治療および病原体を制御することに関する新たな考え方が要求される。いくつかの適用において、抗生物質は、医療機関の状況における抗生物質の誤用および家畜生産における「成長因子」としての誤用から生じた、新規および抗生物質耐性株の大量リザーバを考えるときそれらの有用性が過去のものとなった。   Recent studies have shown that lactic acid producing Bacillus coagulans species, particularly the new strains of Bacillus coagulans disclosed herein, for use in biorational therapy for the prevention or treatment of antibiotic-resistant digestive pathogens. Profound potential has been demonstrated. In view of the current situation of rapidly emerging diseases and antibiotic resistance, new therapies and new thinking about controlling pathogens are required. In some applications, antibiotics are useful in considering large reservoirs of new and antibiotic-resistant strains resulting from misuse of antibiotics in the context of medical institutions and as "growth factors" in livestock production. Became a thing of the past.

院内菌血症、手術創傷感染および尿管感染の主要な原因である腸球菌は、多くのおよびときにすべての標準的な治療に対して耐性となりつつある。新たな迅速な評価方法は、種レベルでの腸球菌単離体を試験することの重要性が注目されつつある。ほとんどの腸球菌感染は、Enterococcus faecalisによる生じる。これはおそらく、明白な毒性に関連する特性を発現するようであるが、少なくとも現在の所、これはまた、少なくとも1つの有効な抗生物質に対して感受性を保持するようである。のこりの感染は、ほとんど、Ertterococcus faeciumにより生じる。これは、公知の明白な病原特性が実質的にない種であるが、最後の手段の抗生物質でさえ耐性であるようである。多剤耐性腸球菌の有効な制御は以下を必要とする:(i)腸球菌、環境およびヒトの間の相互作用のよりよい理解;(ii)はるかにより賢明な抗生物質の使用;(iii)病院内および他の患者ケア環境におけるよりよい接触隔離;(iv)改善された調査;および最も重要なことに、(v)新たな治療パラダイムの開発(例えば、非抗生物質ベース)であって、薬物導入と薬物耐性とのサイクルがあまり脆弱ではないもの。   Enterococcus, the major cause of nosocomial bacteremia, surgical wound infections and urinary tract infections, is becoming resistant to many and sometimes all standard treatments. New rapid assessment methods are drawing attention to the importance of testing enterococcal isolates at the species level. Most enterococcal infections are caused by Enterococcus faecalis. This is likely to develop characteristics related to overt toxicity, but at least for now it also seems to retain sensitivity to at least one effective antibiotic. The rest of the infection is mostly caused by Eterococcus faecium. This is a species with virtually no known overt virulence characteristics, but even last resort antibiotics appear to be resistant. Effective control of multi-drug resistant enterococci requires: (i) a better understanding of the interaction between enterococci, environment and human; (ii) use of much more sensible antibiotics; (iii) Better contact isolation in hospitals and other patient care environments; (iv) improved research; and, most importantly, (v) the development of new treatment paradigms (eg, non-antibiotic-based), The cycle between drug introduction and drug resistance is not very fragile.

2つの型の腸球菌が感染を生じる:(i)患者のネイティブの叢に由来するものであって、その属に固有であるものを超えた耐性を有するようではなく、そして感染しないようである型。および(ii)多剤耐性抗生物質耐性特性を有し、そして院内感染し得る単離体。多剤耐性(MDR)腸球菌(すなわち、2つ以上の抗生物質(しばしばバンコマイシンを含むがそれに限定されない)に対して有意な耐性を有する株)の治療チャレンジは、より鋭い視点に重要な院内感染病原体としてのそれらの役割をもたらした。   Two types of enterococci cause infection: (i) derived from the patient's native flora, do not appear to have resistance beyond that inherent in the genus, and do not appear to be infected Type. And (ii) isolates having multidrug resistant antibiotic resistance properties and capable of nosocomial infection. The therapeutic challenge of multi-drug resistant (MDR) enterococci (ie, strains with significant resistance to two or more antibiotics, often including but not limited to vancomycin) is an important hospital-acquired infection for a sharper perspective Brought their role as pathogens.

最近の10年間の間、腸球菌は、院内感染菌血症、手術創傷感染、および尿管感染の主要な原因として認知されるようになった。2つの型の腸球菌が一般的に、原因感染に関連することが見出されている:(i)患者のネイティブ叢に由来し、その属に固有の耐性を超えた耐性を有するようではなく、かつ床間の拡散をしないようである型、および(ii)多剤抗生物質耐性特性を有し、そして院内感染し得る分離体。多剤耐性(MDR)腸球菌(すなわち、2つ以上の抗生物質(しばしばバンコマイシンを含むがそれに限定されない)に対して有意な耐性を有するそれらの株)の治療チャレンジは、移住様な院内感染病原体をより鋭い視点へともたらした。   During the last decade, enterococci have been recognized as a leading cause of nosocomial bacteremia, surgical wound infections, and urinary tract infections. Two types of enterococci are generally found to be associated with causative infections: (i) derived from the patient's native flora and not appear to have resistance beyond that inherent in the genus And a type that does not appear to spread between beds, and (ii) a isolate with multidrug antibiotic resistance properties and capable of nosocomial infection. The therapeutic challenge of multidrug resistant (MDR) enterococci (ie, those strains that have significant resistance to two or more antibiotics, often including but not limited to vancomycin) Brought a sharper perspective.

腸球菌は、通常腸(bowel)に棲息し、そしてゴキブリからヒトにいたるまで、ほとんどすべての動物の腸(intestine)において見出され得る。ヒトにおいて、糞便中の代表的な濃度の腸球菌は、108CFU/gまでである。例えば、以下を参照の
こと:Rice,ei al.,1995.Occurrence of high−level aminoglycoside resistance in environmental isolates of enterococci.Appl.Envinon.Microbiol.61:374−376。腸に棲息する主要な種は、変動する。欧州、米国および極東において、Enterococcus faecalisがいくつかの症例において主要であり、そして他の場合ではEnterococcus faeciumが主要である。さらに、4つ以上の公知の腸球菌種のうち(例えば、以下を参照のこと:Devriese,et al.,1993.Phenotypic identification of the genus Enterococcus and differentiation of phylogenetically distinct enterococcal species and species
groups.J.Appl.Bacteriol.75:399−408)、Enterococcacs faecalisおよびEnterococcus faeciumのみが、検出可能な数でヒトにコロニー形成し、そして感染する。ここで、Enterococcus faecalisは、ヒト感染のおよそ80%から分離され、そしてEnterococcus faeciumはのこりの個体から分離される。
Enterococci usually inhabit the bowel and can be found in the intestines of almost all animals, from cockroaches to humans. In humans, typical concentrations of enterococci in feces are up to 10 8 CFU / g. For example, see: Rice, ei al. , 1995. Occurrence of high-level amino acid resistance in environmental isolates of enterococci. Appl. Envinon. Microbiol. 61: 374-376. The main species that inhabit the gut vary. In Europe, the United States and the Far East, Enterococcus faecalis is dominant in some cases, and in other cases Enterococcus faecium is dominant. In addition, among four or more known enterococcal species (see, for example, Devriese, et al., 1993. Phenotypic identifying of the genocentococcus and differential of splicens.
groups. J. et al. Appl. Bacteriol. 75: 399-408), only Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium colonize and infect humans in detectable numbers. Here, Enterococcus faecalis is isolated from approximately 80% of human infections, and Enterococcus faecium is isolated from the rest of the individuals.

腸球菌は、非常に強固で、そして広汎な種々の増殖条件に寛容であり、この条件は10℃から45℃の温度、および低張性、高張性、酸性またはアルカリ性の環境を包含する。アジ化ナトリウムおよび濃胆汁酸塩は、ほとんどの微生物を妨害または殺傷するが、腸球菌はこれに対し寛容であり、そして実際、観点ベースの培地では選択剤として使用されている。条件的生物として、腸球菌は、還元または酸化の条件で増殖するが、腸球菌は通常、厳格な発酵体とみなされる。なぜなら、それらは、クレブスサイクルおよび呼吸鎖を欠如するからである。しかし、Enterococcus faecalisは、例外である。なぜなら、外因性のヘミンを使用してd、bおよびo型のシトクロムを産生し得るからである。Enterococcus jaecalisのシトクロムは、外因性ヘミンの存在下でのみ嫌気性条件下で発現され、そしてそれ故不適切な部位のコロニー形成を促進し得る。   Enterococci are very robust and tolerant to a wide variety of growth conditions, including temperatures from 10 ° C. to 45 ° C. and hypotonic, hypertonic, acidic or alkaline environments. Sodium azide and concentrated bile salts interfere with or kill most microorganisms, whereas enterococci are tolerant to this, and in fact are used as selection agents in viewpoint-based media. As a conditional organism, enterococci grow under reducing or oxidizing conditions, but enterococci are usually considered strict fermenters. Because they lack the Krebs cycle and respiratory chain. However, Enterococcus faecalis is an exception. This is because exogenous hemin can be used to produce d, b and o type cytochromes. Enterococcus jaecalis cytochrome is expressed under anaerobic conditions only in the presence of exogenous hemin and can therefore promote colonization of inappropriate sites.

腸球菌はまた、多くの抗生物質に対して本質的に耐性である。通常トランスポゾンまたはプラスミドによりコードされる、獲得した耐性およびビルレンス特性とは異なり、内因性耐性は、染色体遺伝子に基づき、これは、代表的に転移不可能である。ペニシリン、アンピシリン、ピペラシン、イミペネムおよびバンコマイシンは、とりわけ、一致して阻害性を示す数少ない抗生物質であるが、Enterococcus faecalisに対しては細菌殺傷活性を示さない。Enterococcus faeciumは、βラクタム抗生物質に対してEnterococcus faecalisほどは感受性ではない。なぜなら、前者のペニシリン結合タンパク質は、抗生物質に対して顕著により低い親和性を有するからである。ペニシリンに対して高度に耐性の株の最初の報告は、1980年代に初めて登場し始めた。例えば、以下を参照のこと:Bush,et al.,1989.High−level penicillin resistance among isolates of enterococci:implications for treatment of enterococcal infections.Ann.Intern.Med.110:515−520;Sapico,et al.,1989.Enterococci highly resistant to penicillin and ampicillin an emerging clinical problem.J.Clin.Microbiol.27:2091−2095。   Enterococci are also inherently resistant to many antibiotics. Unlike the acquired resistance and virulence properties normally encoded by transposons or plasmids, intrinsic resistance is based on chromosomal genes, which are typically non-transferable. Penicillin, ampicillin, piperacin, imipenem, and vancomycin are among the few antibiotics that are consistently inhibitory, but do not exhibit bacterial killing activity against Enterococcus faecalis. Enterococcus faecium is not as sensitive to β-lactam antibiotics as Enterococcus faecalis. This is because the former penicillin binding protein has a significantly lower affinity for antibiotics. The first reports of strains highly resistant to penicillin first appeared in the 1980s. For example, see: Bush, et al. 1989. High-level penicillin resistance ammonitions of enterococci: implications for treatment of enterococcal effects. Ann. Intern. Med. 110: 515-520; Sapico, et al. 1989. Enterococci high resistant to penicillin and ampicillin an emerging clinical probe. J. et al. Clin. Microbiol. 27: 2091-2095.

以下により詳細に考察するが、腸球菌は、しばしば、接合トランスポゾン、フェロモン応答性プラスミドおよび他の広汎な宿主範囲のプラスミドにおいて行われる耐性コード遺伝子の交換を通じて、抗生物質耐性を獲得する。過去20年間に、MDR腸球菌の迅速な出現を見た。高レベルのゲンタマイシン耐性は1979年に初めて報告され(例えば、以下を参照のこと:Horodniceanu,et al.,1979.High−level,plasmid−borne resistance to gentamicin in Streptococcus faecalis sub−sp.zymogenes.Antimicrob.Agents Chemother.16:686−689)、そして1980年代に、院内感染の多数の報告が直ぐ続いた(例えば、以下を参照のこと:Zervos,et al.,1987.Nosocomial infection by gentamicin−resistant Streptococcus faecalis:an epidemiologic study.Ann.Intern.Med.106:687−691)。同時に、院内のEnterococcus faecalisおよびEuterococcus faciurnの感染の散発性蔓延は、ペニシリン耐性をともなうようであり、これは、βラクタマーゼ産生に起因する。しかし、そのような分離体は、比較的まれなままである。最後に、バンコマイシンに対する感受性を喪失したMDR腸球菌は、欧州および米国において報告された。例えば、以下を参照のこと:Sahm,et cil.,1989.In−vitro susceptibility studies of vancomycin−resistant Enterococcus faecalis.Antimicrob.Agents Chemother.33:1588−1591。   As discussed in more detail below, enterococci often acquire antibiotic resistance through exchange of resistance-encoding genes performed in mating transposons, pheromone-responsive plasmids, and other broad host range plasmids. In the past 20 years, we have seen a rapid appearance of MDR enterococci. High levels of gentamicin resistance were first reported in 1979 (see, for example, Horodicianu, et al., 1979. High-level, plasmid-born resistance to gentamicin in Streptococcus faecalis. Agents Chemother. 16: 686-689), and numerous reports of nosocomial infections were immediately followed in the 1980's (see, eg, Zervos, et al., 1987. : An epidemi logic study.Ann.Intern.Med.106: 687-691). At the same time, the sporadic spread of nosocomial Enterococcus faecalis and Euterococcus facilun infections appears to be accompanied by penicillin resistance, which is due to β-lactamase production. However, such separators remain relatively rare. Finally, MDR enterococci that have lost sensitivity to vancomycin have been reported in Europe and the United States. For example, see: Sahm, et cil. 1989. In-vitro sustainability studies of vancomycin-resistant Enterococcus faecalis. Antimicrob. Agents Chemother. 33: 1588-1591.

バンコマイシン耐性腸球菌に関するいくつかの表現型の中で、VanA(バンコマイシンおよびタイコプラニン(teicoplanin)に対して耐性である)およびVanB(バンコマイシン単独に対して耐性である)が最も一般的である。米国において、VanAおよびVanBは、それぞれ、約60%および40%のバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)分離体を湿る。例えば、以下を参照のこと:Clark,et al.,1993.Characterization of glycopeptide−resistant Enterococci from U.S.hospitals.Aiitiniicrob.Agents Chemother.37:2311−2317。これらの表現型をコードする誘導可能な遺伝子は、細胞壁合成を変更し、そして株を糖ペプチドに対して耐性にさせる。研究室において、これらの遺伝子は、腸球菌から他の細菌に移り得ることが実証された。例えば、以下を参照のこと:Arthur,et al.,1993.Genetics and mechanisms for glycopeptide−resistance in Enterococci.Antimicrob.Agents Chentother.37:1563−1571。例えば、Staphylococcus aureusは、Enterococcus faecalisからの耐性の転移を通じてバンコマイシン耐性になった。   Of several phenotypes for vancomycin-resistant enterococci, VanA (resistant to vancomycin and teicoplanin) and VanB (resistant to vancomycin alone) are the most common. In the United States, VanA and VanB wet about 60% and 40% of vancomycin-resistant enterococci (VRE) isolates, respectively. See, for example, Clark, et al. 1993. Charactorization of glycopeptide-resistant Enterococci from U. S. hospitals. Aitinimicrob. Agents Chemother. 37: 2311-2317. Inducible genes encoding these phenotypes alter cell wall synthesis and make the strain resistant to glycopeptides. In the laboratory, it has been demonstrated that these genes can be transferred from enterococci to other bacteria. For example, see: Arthur, et al. 1993. Genetics and mechanisms for glycopeptide-resistance in Enterococci. Antimicrob. Agents Chenother. 37: 1563-1571. For example, Staphylococcus aureus became vancomycin resistant through transfer of resistance from Enterococcus faecalis.

以前に考察したように、ほとんどの腸球菌は、天然に生じるか、または固有に、種々の薬物に対して耐性を有し、これには、セファロスポリンおよび飯ごう性のペニシリナーゼ耐性ペニシリン(例えば、オキサシリン)ならびに臨床的に達成可能な濃度のクリンダマイシンおよびアミノグリコシド系が含まれる。ストレプトコッカスに比較して、ほとんどの腸球菌は、ペニシリン、アンピシリンおよびプソイドペニシリンに対して比較的耐性である。多くの腸球菌はまた、細胞壁活性剤(例えば、アンピシリン、バンコマイシンなど)の殺傷効果に対して寛容であるが;最近のデータは、この特性は固有ではないかもしれず、抗生物質への暴露後に獲得されたかもしれないことを示唆する。例えば、トリメトプリム−スルファメトキサゾールに対するEnterococcus faecalisの固有のインビボ耐性は、動物モデルにおける有効性を欠如することを説明し得る。さらに、Enterococcus faecalisに対する最近殺傷活性は、信頼性がないようであり、そしてまさに方法に依存する。動物モデルにおいて、この組合せは、よい活性を示さず、そして一般に、特に全身性感染について有効な抗腸球菌治療として一般には受容されていない。   As previously discussed, most enterococci occur naturally or are inherently resistant to a variety of drugs, including cephalosporin and rice-resistant penicillinase-resistant penicillin (e.g., Oxacillin) and clinically achievable concentrations of clindamycin and aminoglycoside systems. Compared to Streptococcus, most enterococci are relatively resistant to penicillin, ampicillin and pseudopenicillin. Many enterococci are also tolerant to the killing effects of cell wall activators (eg, ampicillin, vancomycin, etc.); recent data may not be unique and acquired after exposure to antibiotics Suggest that it may have been. For example, the inherent in vivo resistance of Enterococcus faecalis to trimethoprim-sulfamethoxazole may explain the lack of efficacy in animal models. Furthermore, the recent killing activity against Enterococcus faecalis appears unreliable and just depends on the method. In animal models, this combination does not show good activity and is generally not generally accepted as an effective anti-enterococcal therapy, especially for systemic infections.

多くの薬剤に対する天然の耐性に加え、腸球菌はまた、プラスミド媒介性およびトランスポゾン媒介性のテトラサイクリン(例えば、ミノサイクリンおよびドキシサイクリン);エリスロマイシン(例えば、アジスロマイシンおよびクラリスロマイシン);クラムフェニコール;高レベルのトリメトプリム;および高レベルのクリンダマイシンに対する耐性を発生した。Enterococcus faecalisが多剤抗生物質耐性特性を獲得する傾向は、接合についての種々の顕著に異なる機構から生じ得る。   In addition to natural resistance to many drugs, enterococci are also plasmid- and transposon-mediated tetracyclines (eg, minocycline and doxycycline); erythromycin (eg, azithromycin and clarithromycin); clamphenicol; Developed resistance to trimethoprim; and high levels of clindamycin. The tendency for Enterococcus faecalis to acquire multidrug antibiotic resistance properties can arise from a variety of significantly different mechanisms for conjugation.

接合の最もよく特徴づけられた系は、フェロモンであるオリゴペプチドおよびフェロモン応答性プラスミドを包含する。例えば、以下を参照のこと:Clewell and Keith,1989.Sex pheromones and plasmid transferin Enterococcus faecalis.Plasmid 21:175−184。この接合系において、Enterococcus faecalisの株は、代表的に、培養培地中に多数の異なる低オリゴペプチド性フェロモンを分泌する。このフェロモンは、異なる型のプラスミドに対して特異的である。フェロモン応答性プラスミドを含む細胞(すなわち、可能なドナー細胞)がその対応するフェロモンと接触するとき、プラスミド上の遺伝子の転写がスイッチオンとなり、その細胞膜の表面上の凝集物質の合成を生じる。次いで、そのドナーが別のEnterococcus faecalis細菌と接触するとき、その凝集物質(これは、2つのArg−Gly−Aspモチーフを含む)は、ほとんどのEntenococcus faecalis細胞の表面上の結合物質に接着し、それら細胞を凝集させる。次いで、いまだによく特徴づけられていないプロセスによって、フェロモン応答性プラスミドは、ドナー細菌から他の(レシピエント)細菌へと移入し得る。一旦そのレシピエント細胞がこの特定プラスミドを獲得すると、その対応する性フェロモンの合成がシャットオフされて、自己凝集が妨害される。この接合系は、Entenococcus faecalisにおいて主に生じるが、プラスミド移入の高度に効率的な手段である。   The best characterized system of conjugation involves oligopeptides that are pheromones and pheromone-responsive plasmids. For example, see: Clewell and Keith, 1989. Sex pheromones and plasmid transferrin Enterococcus faecalis. Plasmid 21: 175-184. In this mating system, Enterococcus faecalis strains typically secrete a number of different low oligopeptide pheromones into the culture medium. This pheromone is specific for different types of plasmids. When a cell containing a pheromone-responsive plasmid (ie a possible donor cell) comes into contact with its corresponding pheromone, transcription of the gene on the plasmid is switched on, resulting in the synthesis of aggregates on the surface of the cell membrane. Then, when the donor comes into contact with another Enterococcus faecalis bacterium, the aggregate (which contains two Arg-Gly-Asp motifs) adheres to the binding agent on the surface of most Enterococcus faecalis cells, Aggregate the cells. The pheromone-responsive plasmid can then be transferred from the donor bacterium to another (recipient) bacterium by a process that has not yet been well characterized. Once the recipient cell has acquired this particular plasmid, the synthesis of its corresponding sex pheromone is shut off, preventing self-aggregation. This mating system occurs primarily in Tenenococcus faecalis, but is a highly efficient means of plasmid transfer.

これもまたよく特徴づけられていない接合の別の系は、腸球菌および他のグラム陽性生物(例えば、連鎖球菌およびブドウ球菌)の種の間を移入し得る広汎な宿主範囲のプラスミドを包含する。例えば、以下を参照のこと:Clewell,1981.Plasmids,drug resistance,and gene transfer in the genus Streptococcus.Microbiol.Rev.45:409−436。この頻度は、一般に、フェロモン系よりも遙かに低い。ブドウ球菌、連鎖球菌および腸球菌は、多数の耐性遺伝子を共有することから、これらの広汎な宿主範囲のプラスミドは、これらの耐性遺伝子のいくつかが異なる属の間に拡散した機構であり得る。   Another system of conjugation that is also not well characterized includes a broad host range plasmid that can transfer between species of enterococci and other gram positive organisms (eg, streptococci and staphylococci). . For example, see: Clewell, 1981. Plasmids, drug resistance, and gene transfer in the genus Streptococcus. Microbiol. Rev. 45: 409-436. This frequency is generally much lower than the pheromone system. Because staphylococci, streptococci and enterococci share a number of resistance genes, these broad host range plasmids may be a mechanism in which some of these resistance genes are spread among different genera.

第三の型の接合は、接合トランスポゾンを包含し、これはまた、多くの異なる種に対する耐性遺伝子の拡散を説明し得る。例えば、以下を参照のこと:Clewell,1986.Conjugative transposons and the dissemination of antibiotic resistance in streptococci.Atinii.Rev.Microbial.40:635−659。あるDNA位置から別の位置へと細胞内でジャンプし得る、通常のトランスポゾンとは逆に、接合トランスポゾンはまた、異なる細菌細胞の間の接合を生じる能力をコードする。プラスミドは、代表的に複製についてかなり複雑な機構を獲得し(しばしば、宿主タンパク質と首尾よい相互作用に依存する)、そして表面排除および不適合成のさらなる問題に直面せざるを得ないことから、接合トランスポゾン(これは、複製しないが、代わりに染色体中または新たな宿主のプラスミド中へ挿入する)は、耐性遺伝子を散在するさらにより効率よくかつ遠くに送達する方法であるようである。これは、接合トランスポゾンTn916のtetM遺伝子はグラム陽性種を越えてグラム陰性の生物(淋菌および髄膜炎菌を含む)ならびにマイコプラズマおよびウレアプラズマ(ureaplasma)へと拡散する理由を説明し得る。例えば、以下を参照のこと:Roberts,1990.Characterization of the TetM determinants
in urogenital and respiratory bacteria.Antimicrob.Agetits Clieniother.34:476−478。他の耐性遺伝子(エリスロマイシンおよびカナマイシンに対する耐性をコードするものを含む)もまた、接合トランスポゾンにおいて発見された;これらは、頻繁に、Tn916を含むかまたはそれに関連する。そのようなトランスポゾンは、Tn916の祖先から進化したかもしれない。これらの出現は、グラム陽性生物の間の耐性のさらなる拡散の可能性を示唆する。特に不吉なことは、接合トランスポゾンに少なくとも機能的に類似するようである、大きな接合染色体エレメント中のvanB遺伝子クラスターの報告である。
The third type of conjugation involves mating transposons, which may also explain the spread of resistance genes to many different species. For example, see: Clewell, 1986. Conjugative transposons and the discussion of antibiotic resistance in streptococci. Atiniii. Rev. Microbial. 40: 635-659. Contrary to normal transposons, which can jump intracellularly from one DNA position to another, conjugating transposons also encode the ability to produce conjugation between different bacterial cells. Plasmids typically acquire a rather complex mechanism for replication (often depending on successful interactions with host proteins) and are faced with additional problems of surface exclusion and improper synthesis. Transposons (which do not replicate but instead insert into the chromosome or into a new host plasmid) appear to be an even more efficient and distant way of delivering resistance genes interspersed. This may explain why the tetM gene of the conjugated transposon Tn916 spreads across gram-positive species into gram-negative organisms (including Neisseria gonorrhoeae and meningococci), as well as mycoplasma and ureaplasma. For example, see: Roberts, 1990. Characterisation of the TetM determineds
in urogenital and respiratory bacteria. Antimicrob. Agetits Clinioother. 34: 476-478. Other resistance genes (including those encoding resistance to erythromycin and kanamycin) have also been found in conjugated transposons; these frequently contain or are associated with Tn916. Such transposons may have evolved from the ancestors of Tn916. Their appearance suggests the possibility of further spread of resistance among Gram positive organisms. Particularly ominous is the report of a vanB gene cluster in a large zygotic chromosomal element that appears to be at least functionally similar to a conjugated transposon.

(多剤耐性腸球菌の疫学)
MDR腸球菌のコロニー形成および感染は世界的に生じている。書記の報告では、米国において、VREによって生じた院内感染の比率は、1989年と1993年の間に20倍を超えて(すなわち、0.3%から7.9%)増加した。このことは、迅速な拡散を示す。あらたなデータベース技術(例えば、The Surveillance Network(TSN)Database USA)は今や、種による耐性プロフィールの評価を可能にする。TSN Databaseは、100を超える米国内の臨床研究所から毎日データを収集しそしてコンパイルしており、可能な研究所試験誤差を同定し、そして公衆衛生を脅かす耐性プロフィールおよび機構(例えば、バンコマイシン耐性黄色ブドウ球菌)の出現を検出する。1995年と1997年9月1日との間にTSN Databaseにより収集されたデータを分析して、バンコマイシン耐性の初期増加がバンコマイシンに特有であるかどうか、それが連続的な傾向を表したかどうか、および種分化がこの傾向を分析するにおいて定性的に重要であるかどうかを決定した。耐性拡散において1995年から1997年にはほとんど変化が生じなかった。対照的に、Enterococcus faeciumのバンコマイシンおよびアンピシリン耐性は、警鐘を鳴らす程度に増加した。例えば、1997年には、1482のEnterococcus faecium 分離体のうち771(52%)がバンコマイシン耐性を示し、そして1474の分離物のうち1220(83%)がアンピシリン耐性を示した。Enterococci faecum耐性にもかかわらず、Enterococci faecalisは、TSN Databaseにおける2つのEnterococcus種が断然最も一般的に遭遇したままであった。Enterococcus faecalis対Enterococcus faeciumの総合分離体は、約4:1であり、血液分離体は3:1であり、そして尿分離物は5:1であった。この観察は、生存戦略および治療上の成功の確率における重要な相違を過小評価すり、重要な因子が通常、これらの生物をEnterococcus種または腸球菌と一緒にすることによってあいまいになる。
(Epidemiology of multi-drug resistant enterococci)
Colonization and infection of MDR enterococci occurs worldwide. According to the report of the secretary, the proportion of nosocomial infections caused by VRE increased more than 20 times between 1989 and 1993 (ie, 0.3% to 7.9%) in the United States. This indicates rapid diffusion. New database technologies (e.g., The Survey Network (TSN) Database USA) now allow assessment of resistance profiles by species. TSN Database collects and compiles daily data from over 100 clinical laboratories in the United States, identifies possible laboratory test errors, and resistance profiles and mechanisms that threaten public health (eg, vancomycin resistant yellow The appearance of staphylococci) is detected. Analyzing data collected by TSN Database between 1995 and September 1, 1997, whether the initial increase in vancomycin resistance was specific to vancomycin and whether it represented a continuous trend And whether speciation is qualitatively important in analyzing this trend. There was little change in resistance spread from 1995 to 1997. In contrast, Enterococcus faecium's resistance to vancomycin and ampicillin was increased to an alarming level. For example, in 1997, 771 (52%) of 1482 Enterococcus faecium isolates were vancomycin resistant and 1220 (83%) of 1474 isolates were ampicillin resistant. Despite Enterococci faecum resistance, Enterococci faecalis remained the most commonly encountered by two Enterococcus species in TSN Database. The total isolate of Enterococcus faecalis vs. Enterococcus faecium was approximately 4: 1, the blood separator was 3: 1 and the urine isolate was 5: 1. This observation underestimates important differences in survival strategies and the probability of therapeutic success, and important factors are usually ambiguous by bringing these organisms together with Enterococcus species or enterococci.

Enterococcus faecalisにおけるアンピシリンおよびバンコマイシンの耐性の広汎な出現および拡散は、現在の治療ジレンマかなり混乱させる。バンコマイシンおよびアンピシリンの耐性が種faeciumについての選択的利点を提供するだけで種faecaliusについては提供しないことが予測される理由はほとんどない。Enterococcus faecalisにおけるこれらの耐性が比較的ないことは、浸透率の現状での欠如およびその特性の平衡を単に反映し得る。2つの種の間のこれらの重要な相違のために、Enterococcus耐性の意味のある評価は、種の同定を含まねばならない。   The widespread emergence and spread of ampicillin and vancomycin resistance in Enterococcus faecalis is quite disruptive to the current therapeutic dilemma. There is little reason that vancomycin and ampicillin resistance is expected to provide only a selective advantage for the species faecium but not for the species faecalis. The relatively lack of these resistances in Enterococcus faecalis may simply reflect the current lack of permeability and the balance of its properties. Because of these important differences between the two species, a meaningful assessment of Enterococcus resistance must include species identification.

腸球菌は、米国において年間約110,000の尿管感染の原因であり、25,000例の菌血症の原因であり、40,000例の創傷感染の原因であり、そして1,100例の心内膜炎の原因であることが実証されている。コレラの感染のほとんどは、院内で起こる。腸球菌感染関連の死は、重篤な同時疾患が共通する事実に起因して確定することが困難である。しかし、腸球菌敗血症は、致死症例の50%までに相関づけられている。しかし、いくつかの最近の症例制御および歴史的コホート研究により、抗生物質耐性腸球菌に関連する死の危険は、感受性腸球菌菌血症よりも顕著により高いことが示された。この傾向は、MDR分離体がより拡散するようになるにつれ増加することが予測される。   Enterococci are responsible for about 110,000 urinary tract infections annually in the United States, responsible for 25,000 bacteremias, responsible for 40,000 wound infections, and 1,100 cases. It has been demonstrated to be the cause of endocarditis. Most cholera infections occur in the hospital. Enterococcal infection-related deaths are difficult to establish due to the fact that serious concurrent illnesses are common. However, enterococcal sepsis has been correlated to up to 50% of fatal cases. However, several recent case control and historical cohort studies have shown that the risk of death associated with antibiotic-resistant enterococci is significantly higher than susceptible enterococci bacteremia. This trend is expected to increase as the MDR separator becomes more diffuse.

MDR腸球菌についての院内伝染の正確な態様は、確定することが困難であるが、分子微生物学的証拠および疫学的な証拠は、患者間の拡散(おそらく、医療機関提供者または医療デバイスの手を介する)、および長期の腸コロニー形成を有する患者による病院間の拡散を強力に示唆する。多くのMDR腸球菌の大発生が報告されている。そして、2例を除きすべてがEnterococctls faeciumに起因していた。臨床Enterococcus faecalis分離体のより多い数に特に鑑みるとこの格差は、Enterococcus faeciumにおいて生じる耐性の組合せの新規性に起因して、報告の偏向を反映し得る。MDR腸球菌の大発生からの分離体がDNA配列決定により分析されたとき、半数を超えるものが、クローン的に関連する分離体を包含することが実証された。   Although the precise aspects of nosocomial infections for MDR enterococci are difficult to determine, molecular microbiological and epidemiological evidence can be disseminated between patients (probably in the hands of healthcare providers or medical devices). Strongly suggests spread between hospitals by patients with long-term intestinal colonization. Many outbreaks of MDR enterococci have been reported. And all but 2 were attributed to Enterococctls faecium. This disparity, particularly in view of the larger number of clinical Enterococcus faecalis isolates, may reflect reporting bias due to the novel combination of resistances that occur in Enterococcus faecium. When isolates from the outbreak of MDR enterococci were analyzed by DNA sequencing, it was demonstrated that over half included clonally related isolates.

抗生物質での以前の処置は、MDR腸球菌がコロニー形成したかまたは感染したほとんどすべての患者において共通している。例えば、以下を参照のこと:Montecalvo,et al.,1994.Outbreak of vancomycin−,ampicillin−,and aminoglycoside−resistant Enterococcus faecium bacteremia in an adult oncology unit.Antimicrob.Agents Chemother.38:1363−1367。他の危険因子としては、長期入院;疾患スコアの高い重症度;腹内手術;腎不全;腸管摂食(feeding);および特定の病院ユニット、看護師、または患者ケア領域内の汚染した物体および表面への暴露が挙げられる。   Previous treatment with antibiotics is common in almost all patients colonized or infected with MDR enterococci. For example, see: Montecalvo, et al. 1994. Outbreak of vancomcinin-, ampicillin-, and aminoglycosides-resistant Enterococcus faecium bacteria in an adult oncology unit. Antimicrob. Agents Chemother. 38: 1363-1367. Other risk factors include long-term hospitalization; high severity of disease score; intra-abdominal surgery; renal failure; intestinal feeding; Exposure to the surface.

抗生物質は、少なくとも2つの機構によりMDR腸球菌でのコロニー形成および感染を促進し得る。まず、多くの広スペクトルの抗生物質は、ほとんどまたは全く抗腸球菌活性を有せず、そして投与は一般的に、感染についての危険な部位での感受性(または耐性)の腸球菌の増殖をもたらす。第二に、ほとんどの抗生物質は、実質的に、外因性生物によるコロニー形成に対する腸管の通常の耐性を減少する。コロニー形成耐性は、主に、通常の嫌気性叢の「限定作用」から生じ、そしてより少ない程度でインタクトな粘膜、胃酸分泌物、腸un銅製および腸関連免疫から生じる。抗生物質が誘導する腸の保護叢における変化は、MDR腸球菌のような外因性病原体のコロニー形成のための触媒として働く。抗生物質制限プログラムは、それらが単に一つの薬剤(例えば、バンコマイシン)だけでなくすべての抗生物質の賢明な処方を含むときに、より有効である。例えば、このアプローチの使用は、バンコマイシン、セフォタキシムおよびクリンダマイシンの使用を制限したある病院薬局においてVREの腸コロニー形成を実質的に減少させた。例えば、以下を参照のこと:Quale,et al.,1996.Manipulation of a
hospital antimicrobial formulary t control an outbreak of vancomycin−resistant enterococci.Clin.Infect.Dis.23:1020−1025。
Antibiotics can promote colonization and infection with MDR enterococci by at least two mechanisms. First, many broad-spectrum antibiotics have little or no anti-enterococcal activity, and administration generally results in the growth of susceptible (or resistant) enterococci at risk sites for infection . Second, most antibiotics substantially reduce the normal resistance of the intestine to colonization by exogenous organisms. Colony resistance arises primarily from the “limited action” of the normal anaerobic flora and to a lesser extent intact mucosa, gastric acid secretions, intestinal uncopper and intestinal associated immunity. Antibiotic-induced changes in the gut protection flora act as a catalyst for colonization of exogenous pathogens such as MDR enterococci. Antibiotic restriction programs are more effective when they include a wise prescription of all antibiotics, not just one drug (eg, vancomycin). For example, the use of this approach substantially reduced VRE intestinal colonization in certain hospital pharmacies that restricted the use of vancomycin, cefotaxime and clindamycin. For example, see: Quale, et al. , 1996. Manipulation of a
hospital antimicrobiological formal control an outbreak of vancomcinin-resistant enterococci. Clin. Infect. Dis. 23: 1020-1025.

(バンコマイシン耐性遺伝エレメント)
近年になって、後天的なバンコマイシン耐性の腸球菌における警告的な発生があった。バンコマイシンは、1950年から臨床で使用されているが、これは、1970年代後半および特に1980年代まではそれほど顕著には使用されていなかった。複数の細菌遺伝子がバンコマイシン耐性の発生に関与することから、そのような耐性の発生は、簡単でもなく、最近のことでもなかった。
(Vancomycin resistant genetic element)
In recent years there has been a warning outbreak in acquired vancomycin-resistant enterococci. Vancomycin has been used clinically since 1950, but it was not as prominently used until the late 1970s and especially until the 1980s. Since multiple bacterial genes are involved in the development of vancomycin resistance, the development of such resistance has been neither simple nor recent.

腸球菌におけるバンコマイシン耐性は、多くのレベルで異種性である。3つの表現型のバンコマイシン耐性(VanA、VanBおよびVanC)(各々は、異なるリガーゼに関連する)は、今や十分に記載されている。4つ目のVanD型が最近報告された。例えば、以下を参照のこと:Noble,et al.,1992.Co−transfer
of vancomycin and other resistance genes from Enterococcus faecalis NCTC 12201 to Staphlococcts aureus.FEMS Microbiol.Lett.93:195−198。VanA型およびVanB型の耐性は、獲得され(すなわち、腸球菌の通常のゲノムの一部ではない)およびしばしば転移可能な遺伝子クラスターによってコードされる。VanA型の株は、代表的にバンコマイシンに対して高度に耐性であり、そしてタイコプラニンに対して中程度から高度に耐性である。この表現型はしばしば、プラスミドまたはトランスポゾンに媒介され、そして誘導性である(すなわち、バンコマイシンに対する最近の暴露は、一緒に耐性を付与するいくつかのタンパク質の合成の誘導を生じる)。例えば、以下を参照のこと:Hiramatsu,et al.,1997.Methicillin−resistant Staphylococcus aureus clinical strain with reduced vancomycin susceptibility.J.Antimicrob.Chemother.40:135−146。VanA遺伝子クラスターは、小さなTn3様トランスポゾンであるTn1546において見出されており、そして密接に関連する様であるエレメント(例えば、Tn1546内の挿入配列(IS1251)を有するTn5488)において見出されている。例えば、以下を参照のこと:Eliopoulos,et
al.,1994.In vitro activities of two glycylcyclines against gram−positive bacteria.Antimicrob.Agents Chemother.38:534−541。次いで、これらのエレメントは、転移可能および転移不可能なプラスミドの両方において、ならびに宿主株の染色体において見出された。
Vancomycin resistance in enterococci is heterogeneous at many levels. Three phenotypes of vancomycin resistance (VanA, VanB and VanC), each associated with a different ligase, are now well described. A fourth VanD type was recently reported. For example, see: Noble, et al. 1992. Co-transfer
of vancomycin and other resistance genes from Enterococcus faecalis NCTC 12201 to Staphlococcus aureus. FEMS Microbiol. Lett. 93: 195-198. VanA and VanB resistances are acquired (ie not part of the normal genome of enterococci) and are often encoded by transposable gene clusters. VanA type strains are typically highly resistant to vancomycin and moderate to highly resistant to tycoplanin. This phenotype is often mediated by plasmids or transposons and is inducible (ie, recent exposure to vancomycin results in the induction of the synthesis of several proteins that confer resistance together). For example, see: Hiramatsu, et al. 1997. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus clinical strain with reduced vancomycin susceptibility. J. et al. Antimicrob. Chemother. 40: 135-146. The VanA gene cluster is found in Tn1546, a small Tn3-like transposon, and in elements that appear to be closely related (eg, Tn5488 with an insertion sequence (IS1251) within Tn1546). For example, see: Eliopoulos, et
al. 1994. In vitro activities of two glycycyllines against gram-positive bacteria. Antimicrob. Agents Chemother. 38: 534-541. These elements were then found in both transferable and non-transferable plasmids, as well as in the host strain chromosome.

VanB型の耐性は、転移可能であるとは当初見出されていなかったが、少なくともいくつかの症例において、VanB遺伝子クラスターは、大きな(すなわち、90kbから250kb)染色体に位置する転移可能なエレメントに見出され、これらのうちの秘湯は、64kbの複合トランスポゾン(すなわち、Tn1547)をその中に含む。VanB含有64kbトランスポゾンは、1つの腸球菌の染色体から移動し、そして別のものの染色体へと挿入されたことが示された250kbの移動性エレメントの部分である。実証されてはいないが、大きな移動性エレメントを含むvanBの環状化は、1つの株の染色体から切り出され得、環状化され得、ある腸球菌からべつの腸球菌から転移し得、そしてレシピエントの染色体へと再挿入され得る接合トランスポゾンについて記載された機構に類似する。64kbのこのトランスポゾンはまた、宿主腸球菌内で別のプラスミドへとジャンプし得、そして次いでそのプラスミドは、他の最近へと接合によって転移し得、VanB耐性遺伝子をそれに取り込み得る。   VanB-type resistance was not initially found to be metastasizable, but in at least some cases, the VanB gene cluster is a transposable element located on a large (ie, 90 kb to 250 kb) chromosome. Found, these secret baths contain a 64 kb complex transposon (ie, Tn1547) therein. The VanB-containing 64 kb transposon is part of a 250 kb migratory element that was shown to have migrated from one enterococcal chromosome and inserted into another. Although not demonstrated, circularization of vanB containing large mobile elements can be excised from one strain's chromosome, can be circularized, can be transferred from one enterococci to another enterococci, and recipients Similar to the mechanism described for mating transposons that can be reinserted into the chromosome of. The 64 kb of this transposon can also jump to another plasmid within the host enterococci, and the plasmid can then be transferred to another recently by conjugation and can incorporate the VanB resistance gene into it.

対照的に、VanC1およびVanC2は通常存在する遺伝子であって、それぞれ.gaiiitarttmおよびF.casseliflavusの内因性の種の特性である遺伝子であり、転移可能ではない。   In contrast, VanC1 and VanC2 are normally present genes, respectively. gaiiitalttm and F.M. A gene that is characteristic of the endogenous species of Casseriflavus and is not transposable.

(治療アプローチ)
MDR腸球菌感染(例えば、心内膜症または菌血症)を処置するために適切な抗生物質はしばしば、好中球減少症の存在下では利用可能ではない。ペニシリンとバンコマイシンとの組合せ、シプロフロキサシンとアンピシリンとの組合せ、またはノボビオシンとドキシサイクリンとの組合せがとりわけ使用されてきたが、予測不可能であり得、そして臨床的に実証されないままである。広スペクトルアプローチの実質的な欠点は、より多くの生物が感染し(すなわち、保護的プロバイオティック生物および病原体の両方)、より多くの耐性が進化する機会が増えることである。広スペクトル抗生物質は、特定の診断の非存在下で経験的治療を可能とし、そして短期での投資に対してより実質的な見返りを生成する。しかし、広スペクトルの抗生物質は、疾患発生生物のみならず、まれな変異または遺伝子交換事象により耐性を発生するに十分大きな数で存在するプロバイオティック生物にも影響を与える。
医療および薬学の学界が広スペクトル治療の使用および開発を主要な治療様相として依存することを継続する限り、開発中の他の治療剤の様相(例えば、標的化治療)が存在するが、薬物導入、続く耐性の出現のサイクルは、疑いなく継続する。
(Therapeutic approach)
Antibiotics suitable for treating MDR enterococcal infections (eg, endocarditis or bacteremia) are often not available in the presence of neutropenia. Combinations of penicillin and vancomycin, ciprofloxacin and ampicillin, or novobiocin and doxycycline have been used inter alia but may be unpredictable and remain clinically unproven. A substantial drawback of the broad spectrum approach is that more organisms are infected (ie, both protective probiotic organisms and pathogens), and more resistance evolves. Broad spectrum antibiotics allow empirical treatment in the absence of specific diagnoses and generate a more substantial return on short-term investment. However, broad spectrum antibiotics affect not only disease-causing organisms, but also probiotic organisms that are present in large enough numbers to develop resistance due to rare mutations or gene exchange events.
As long as the medical and pharmaceutical academia continues to rely on the use and development of broad-spectrum therapy as the primary therapeutic modality, there are other therapeutic aspects (e.g. targeted therapies) in development, but drug introduction The subsequent cycle of resistance emerges without doubt.

1つ以上の抗生物質に対する耐性を示す細菌株の数の現在の劇的な増加にともなって、非抗生物質ベースの治療養生法の開発が特に重要である。本発明の開示前は、プロバイオティック微生物を用いた胃腸管のコロニー形成(または再コロニー形成)(これは、抗生物質耐性消化病原体のコロニー形成に起因して、コロニー形成速度および可能な生理学的有害効果の両方を減少または予防するように機能する)によって、急性処置シナリオにおいて治療的に機能し、そして予防的およびベクター制御適用において、ヒトおよび動物の両方において、抗生物質耐性病原体(例えば、抗生物質耐性腸球菌)の発生を抑えるかまたは遅延させるように機能する高度に有効な生物合理的な治療の開発に対する必要性が残存する。   With the current dramatic increase in the number of bacterial strains that are resistant to one or more antibiotics, the development of non-antibiotic-based therapeutic regimens is particularly important. Prior to the disclosure of the present invention, colonization (or recolonization) of the gastrointestinal tract using probiotic microorganisms (which is due to colonization of antibiotic-resistant digestive pathogens and the possible physiological It functions therapeutically in acute treatment scenarios by functioning to reduce or prevent both adverse effects) and in both humans and animals in prophylactic and vector controlled applications, for example antibiotic resistance pathogens (e.g. antibiotics) There remains a need for the development of highly effective biorational therapies that function to reduce or delay the development of substance-resistant enterococci).

腸球菌に加えて、本発明のプロバイオティック組成物は、以下を含むがそれらに限定されない病原体の他の一般または抗生物質耐性株に対して有効である:Candicla、Clostridimn、Escherichia.Klebsiella、Cantpylobactej−、Peptococcus、Heliobacter、Hemophylus、Staphylococcus、Yersinia、Vibrio、Shigella、Salmonella、Streptococcus、Proteus、Pseudomonus、Toxoplasmosis、およびRotovirtss の種。そのような非抗生物質のプロバイオティック細菌ベースの治療養生法の利点としては、以下が挙げられるがそれらに限定されない:(i)この組成物の投与は、胃腸管における腸球菌のコロニー形成速度の減少を生じる;(ii)抗生物質耐性の発生に寄与しない;(iii)この組成物は、院内の腸球菌のリザーバを予防的に減少させるために使用され得、これは、高危険性の患者がVREを獲得する機会を同時に減少させる;(iv)この組成物の投薬量は、患者、状態などに依存して変動し得る;および(v)その組成物は、食用動物において利用されて、さらなる抗生物質耐性の発生を減少させ得る。   In addition to enterococci, the probiotic compositions of the invention are effective against other common or antibiotic resistant strains of pathogens including, but not limited to: Candicla, Clostridim, Escherichia. Klebsiella, Cantpylobactej-, Peptococcus, Heliobacter, Hemophyllus, Staphylococcus, Yersinia, Vibrio, Shigella, Salmonella, Streptococcus, Protecoscus Advantages of such non-antibiotic probiotic bacteria-based therapeutic regimens include, but are not limited to: (i) administration of this composition is the rate of colonization of enterococci in the gastrointestinal tract (Ii) does not contribute to the development of antibiotic resistance; (iii) the composition can be used to preventively reduce nosocomial enterococcal reservoirs, which are high-risk Simultaneously reduces the chance that the patient will acquire a VRE; (iv) the dosage of the composition may vary depending on the patient, condition, etc .; and (v) the composition is utilized in food animals , Can reduce the occurrence of further antibiotic resistance.

さらなる実施形態において、皮膚クリーム、ローション、ジェルであって、本明細書において開示されるBacillus coagulansの新規株および/またはその細胞外産物を含むものは、皮膚、粘膜および角皮組織における病原性生物の軽減または予防において有用であり、そしてさらに抗生物質耐性病原体の出現を減少させる。例として、そして限定ではないが、これらの新規Bacillus coagulans株からの細胞、胞子および/または細胞外産物は、この明示の目的のための皮膚産物中に組み込まれ得る。例えば、Pseudomorzas、Staphylococcusおよび/またはEnterococcus病原性抗生物質耐性株は、しばしば、重症やけどの感染に関連する。従って、唾液、ローション、ジェルなどは、本発明において開示されるようなBacillus coagulans株および/またはその細胞外産物と組み合わせて、これらの病原性生物を軽減または予防するにおいて有効である。さらに、これらのプロバイオティック細菌の投与は、やけどの症例における皮膚の適切な生物多様性の状態を達成する助けとなる。なぜなら、一般的にそのような生物多様性は、病原性の過剰増殖に関連しない。   In further embodiments, skin creams, lotions, gels, including the novel strains of Bacillus coagulans disclosed herein and / or their extracellular products, are pathogenic organisms in skin, mucosa and keratinous tissue. Are useful in reducing or preventing, and further reduce the appearance of antibiotic-resistant pathogens. By way of example and not limitation, cells, spores and / or extracellular products from these new Bacillus coagulans strains can be incorporated into skin products for this express purpose. For example, Pseudomorzas, Staphylococcus and / or Enterococcus pathogenic antibiotic resistant strains are often associated with severe burn infection. Thus, saliva, lotion, gel, etc. are effective in reducing or preventing these pathogenic organisms in combination with Bacillus coagulans strains and / or their extracellular products as disclosed in the present invention. Furthermore, the administration of these probiotic bacteria helps to achieve an appropriate biodiversity state of the skin in burn cases. Because, in general, such biodiversity is not associated with pathogenic overgrowth.

(プロバイオティック乳酸産生細菌株) 本明細書において利用される「プロバイオティック(共生;probiotic)」とは、一過性または内因性の叢の少なくとも一部を形成し、それにより宿主生物に対する有利な予防および/または治療効果を示す微生物をいう。プロバイオティックスは、一般的に当業者により臨床的に安全である(すなわち、非病原性)であることが知られる。例として、そして任意の特定の機構に限定されないが、本発明の酸産生細菌の予防および/または治療の効果は、以下に起因して部分的に病原体の増殖の競合阻害から生じる:(i)その卓越したコロニー形成能;(ii)所望されない微生物の寄生;(iii)酸(例えば、乳酸化合物、酢酸化合物および他の酸化合物)の産生および/または抗微生物活性を有する他の細胞外産物;ならびに(iv)それらの種々の組合せ。本発明の酸産生細菌の上記の産物および活性は、相乗的に作用して本明細書において開示される有利なプロバイオティック効果を生成することに留意されるべきである。   Probiotic Lactic Acid Producing Bacterial Strain As used herein, “probiotic” refers to forming at least part of a transient or endogenous flora and thereby to a host organism A microorganism that exhibits an advantageous prophylactic and / or therapeutic effect. Probiotics are generally known to be clinically safe (ie non-pathogenic) by those skilled in the art. By way of example and not limitation of any particular mechanism, the effect of prevention and / or treatment of acid-producing bacteria of the present invention results in part from competitive inhibition of pathogen growth due in part to: (i) Its excellent colony-forming ability; (ii) unwanted microbial parasitism; (iii) production of acids (eg lactic acid compounds, acetic acid compounds and other acid compounds) and / or other extracellular products with antimicrobial activity; And (iv) various combinations thereof. It should be noted that the above products and activities of the acid producing bacteria of the present invention act synergistically to produce the advantageous probiotic effects disclosed herein.

本発明の方法および組成物において使用するために適切なプロバイオティック細菌は、以下である:(i)酸化合物(例えば、乳酸、酢酸など)を産生および分泌する能力を有する;(ii)胃腸管内での有利な機能を実証する;および(iii)非病原性である。例示であるが限定ではなく、多くの適切な細菌が同定され、そして本明細書において開示されるが、本発明は、開示される目的および対象である限り現在分類される細菌種に限定されないことが留意されるべきである。乳酸のインビボ産生による生理化学的結果は、本発明のプロバイオティック乳酸産生細菌の有効性にとって重要である。乳酸産生は、局所的な微生物叢環境内でのpHを顕著に減少させ(すなわち、酸性度が増加する)、そして多くの所望されない生理学的に有害な細菌および真菌の増殖に寄与しなくなる。従って、乳酸産生の機構により、プロバイオティックは、競合する病原制裁金の増殖を阻害する。   Probiotic bacteria suitable for use in the methods and compositions of the invention are: (i) have the ability to produce and secrete acid compounds (eg, lactic acid, acetic acid, etc.); (ii) gastrointestinal Demonstrates advantageous function in the tube; and (iii) is non-pathogenic. By way of illustration and not limitation, a number of suitable bacteria have been identified and disclosed herein, but the invention is not limited to the bacterial species currently classified as long as it is disclosed and intended. Should be noted. The physiochemical results from in vivo production of lactic acid are important for the effectiveness of the probiotic lactic acid producing bacteria of the present invention. Lactic acid production significantly reduces pH (ie increases acidity) within the local microbiota environment and does not contribute to the growth of many undesirable physiologically harmful bacteria and fungi. Thus, due to the mechanism of lactic acid production, probiotics inhibit the growth of competing pathogenic sanctions.

本発明のプロバイオティックとして有用である代表的な乳酸産生細菌は、Bacillus属の非病原性メンバーを包含する、有効な乳酸産生体であり、これは、病原性生物の増殖を阻害するバクテリオシンまたは他の化合物を生産する。   Representative lactic acid producing bacteria useful as probiotics of the present invention are effective lactic acid producers, including non-pathogenic members of the genus Bacillus, which are bacteriocins that inhibit the growth of pathogenic organisms. Or produce other compounds.

Bacillus種、特に胞子を形成する能力を有するそれらの種(例えば、Bacillus coagulans)は、本発明の好ましい実施形態である。胞子形成能力は、これらの細菌種を熱および他の条件に対して比較的耐性とし、製品処方物における長期寿命を提供し、そして胃腸管内のpH、塩などの条件下で組織の生存およびコロニー形成にとって処置である。さらに、多くのBacillus種のさらなる有用な特性は、非病原性であること、嫌気性であること、条件的であることおよび異種栄養性であることを包含し、従って、これらの細菌種を安全とし、かつ、胃腸管に容易にコロニー形成することを可能にする。   Bacillus species, particularly those species that have the ability to form spores (eg, Bacillus coagulans) are preferred embodiments of the present invention. The sporulation capacity makes these bacterial species relatively resistant to heat and other conditions, provides long life in product formulations, and tissue survival and colonies under conditions such as pH, salt, etc. in the gastrointestinal tract It is a treatment for formation. Furthermore, additional useful properties of many Bacillus species include non-pathogenic, anaerobic, conditional and heterotrophic, thus making these bacterial species safe And enables easy colonization in the gastrointestinal tract.

本明細書において開示される好ましい方法および組成物は、Bacillus coagulansの新規株および/またはその細胞外産物をプロバイオティックとして利用する。本発明前は、一般に、種々の「古典的な」Luctobacillusおよび/またはBifidobacteriumの種は、胃腸管の高度に酸性環境において、特にヒト胃腸管においてそれが不安定であることに起因して腸のコロニー形成に不適切である。本発明の純化されたBacillus coagulans株は、胃腸管で生存し得、そしてコロニー形成し得る。なぜなら、増殖のための至適温度は、Bacillus coagulansの標準的な公知の株よりも低いからである。さらに、プロバイオティックBacillus coagulansは、非病原性であり、そして概して、米国連邦医薬品局(FDA)および米国農務省(USDA)によりおよび当業者により安全である(すなわち、GRAS分類)とみなされる。   Preferred methods and compositions disclosed herein utilize new strains of Bacillus coagulans and / or their extracellular products as probiotics. Prior to the present invention, various "classical" Lactobacillus and / or Bifidobacterium species generally were found to be Inadequate for colony formation. The purified Bacillus coagulans strain of the present invention can survive in the gastrointestinal tract and can colonize. This is because the optimum temperature for growth is lower than the standard known strain of Bacillus coagulans. Further, probiotic Bacillus coagulans are non-pathogenic and are generally considered safe (ie, GRAS classification) by the US Federal Drug Administration (FDA) and the US Department of Agriculture (USDA) and by those skilled in the art.

Bacillus coagulansは、熱耐性胞子を精製する能力を有することから、これは、その製造において熱および圧力を必要とする薬学的組成物を製造するために特に有用である。従って、処方物は、薬学的に受容可能なキャリアにおける生存するBacillus coagulans胞子の利用は、本発明において開示される組成物を製造および使用するために特に好ましい。   Since Bacillus coagulans has the ability to purify heat-resistant spores, it is particularly useful for producing pharmaceutical compositions that require heat and pressure in their production. Accordingly, the use of viable Bacillus coagulans spores in a pharmaceutically acceptable carrier is particularly preferred for making and using the compositions disclosed in the present invention.

これらの種々のBacillus種の細胞培養物、細胞ペーストおよび胞子調製物を形成するための増殖は、一般に当該分野において周知である。さらに、本発明は、Bacillus coagulansの培養物によって生成される細胞外産物の分離および部分精製のための方法を開示する。   Growth to form cell cultures, cell pastes and spore preparations of these various Bacillus species is generally well known in the art. In addition, the present invention discloses a method for the separation and partial purification of extracellular products produced by Bacillus coagulans cultures.

(Bacillus coagulansの伝統的な株の商業的供給源) Bacillus coagulansのグラム陽性桿菌は、1.0μmより大きな直径の細胞を有し、胞子嚢の変動する膨張を伴い、副芽胞結晶生成を伴わない。Bacillus coagulansは、非病原性のグラム陽性の胞子形成細菌であり、L(+)乳酸(右旋性)をホモ発酵条件下で生成する。これは、天然の供給源(例えば、栄養培地に接種された熱処理された土壌サンプル)から分離された(例えば、以下を参照のこと:Bergey’s Manual of Systemic Bacteriology,Vol.2,Sneath,P.H.A.et al.,eds.,Williams & Wilkins,Baltimore,MD,1986)。純化されたBacillus coagulans株は、エンドヌクレアーゼ(例えば、米国特許第5,200,336号);アミラーゼ(米国特許第4,980,180号);ラクターゼ(米国特許第4,323,651号)およびシクロマルトデキストリングルカノトランスフェラーゼ(米国特許第5,102,800号)を含む酵素の供給源として働いてきた。Bacillus coagulansはまた、乳酸を産生するために利用されてきた(米国特許第5,079,164号)。Bacillus coagulansの株(これはまた、Lactobacillus sporogenesとしても言及された;Sakaguti & Nakayama,ATCC 第31284号)は、他の乳酸産生細菌および蒸したダイズから発酵した食品を生成するBacillus nattoと組み合わされた(米国特許第4,110,477号)。Bacillus coagulans株はまた、疾患を減少し、そして食餌利用を改善し、それゆえ動物の成長速度を増強するために家禽および家畜のための動物飼料添加物として使用されてきた(国際PCT特許出願第WO9314187号および同第WO 9411492号)。特に、Bacillus coagulans株は、一般的な栄養サプリメントおよび薬剤としてヒトおよび動物における便秘および下痢を制御するために使用されてきている。   (Commercial source of traditional strains of Bacillus coagulans) Bacillus coagulans Gram-positive bacilli have cells with a diameter greater than 1.0 μm, with variable swelling of the spore sac and no paraspore crystal formation. . Bacillus coagulans is a non-pathogenic Gram-positive spore-forming bacterium that produces L (+) lactic acid (dextrorotatory) under homofermentation conditions. This was isolated from a natural source (eg, a heat treated soil sample inoculated in a nutrient medium) (see, eg, Bergey's Manual of Systemic Bacteriology, Vol. 2, Sneath, P HA et al., Eds., Williams & Wilkins, Baltimore, MD, 1986). Purified Bacillus coagulans strains include endonucleases (eg, US Pat. No. 5,200,336); amylases (US Pat. No. 4,980,180); lactases (US Pat. No. 4,323,651) and It has served as a source of enzymes including cyclomaltodextrin glucanotransferase (US Pat. No. 5,102,800). Bacillus coagulans has also been utilized to produce lactic acid (US Pat. No. 5,079,164). A strain of Bacillus coagulans (which was also referred to as Lactobacillus spogenes; Sakaguchi & Nakayama, ATCC No. 31284) was combined with Bacillus natto to produce fermented food from other lactic acid producing bacteria and steamed soybeans. (US Pat. No. 4,110,477). The Bacillus coagulans strain has also been used as an animal feed additive for poultry and livestock to reduce disease and improve food utilization and thus enhance animal growth rates (International PCT patent application no. WO9314187 and WO9411492). In particular, Bacillus coagulans strains have been used as a general nutritional supplement and drug to control constipation and diarrhea in humans and animals.

Bacillus coagulansの培養物は、以下の主な国際培養物収集機関において寄託されている:Agricultural Research Service
Culture Collection;Russian Collection of Microorganisms;Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH(German Collection of Microorganisms and Cell Cultures,VKM DSMZ);American Type Culture Collection(ATCC);Finnish Microorganism Collection(University of Goteborg,Sweden);日本理研微生物系統保存施設(JCM);および 日本培養物収集機関連合(Japan Federation for Culture Collection)。
Bacillus coagulans cultures have been deposited with the following major international culture collection agencies: Agricultural Research Service.
Culture Collection; Russian Collection of Microorganisms; Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures, VKM DSMZ); American Type Culture Collection (ATCC); Finnish Microorganism Collection (University of Goteborg, Sweden); Japan RIKEN microorganisms Strain Conservation Facility (JCM); and Japan Federation for Culture Collage tion).

上記寄託物から、合計8つの乳酸産生細菌種が存在し、これらは、以下の何れかであった:(i)過去にはBacillus coagulansとして分類および寄託されていたが、別の関連するBacillus種に再分類されたか;または(ii)別の密接に関連する種として寄託されていたが最近Bacillus coagulansに再分類された。これらの関連する種としては、以下が挙げられるがそれらに限定されない:Bacillus coagulans、Bacillus stereothermophilus.、Bacillus thermoacidurans、Lactobacillus sporogenes、Bacillus smithii、Bacillus dextrolacticus,Lactobacillus cereale、およびBacillus recemilacticus。しかし、これらの関連する細菌株の分類に関して現在ある程度の混乱が存在する。なぜなら、最適な、または適切な増殖パラメータについてでさえ、類似の株の間においてでさえ規定された規則が存在しないからである。例えば、Bacillus stereothermophilusは、約55℃の至適増殖を有することが知られる。   There were a total of eight lactic acid producing bacterial species from the deposits, which were either: (i) previously classified and deposited as Bacillus coagulans, but another related Bacillus species Or (ii) has been deposited as another closely related species but has recently been reclassified to Bacillus coagulans. These related species include, but are not limited to: Bacillus coagulans, Bacillus stereothermophilus. , Bacillus thermoacidurans, Lactobacillus spogenes, Bacillus smithii, Bacillus dextrolyticus, Lactobacillus cereale, and Bacillus recelyticus. However, there is currently some confusion regarding the classification of these related bacterial strains. This is because there are no defined rules even among similar strains, even for optimal or appropriate growth parameters. For example, Bacillus stereothermophilus is known to have an optimal growth of about 55 ° C.

種々のBacillus coagulans細菌株が現在American Type Culture Collection (ATCC,Rockville,MD)から市販されており、これらには、以下の受託番号が含まれる:Bacillus coagulans Hammer NRS 727 (ATCC第11014号);Bacillus coagulans Hammer strain C(ATCC第11369号);Bacillus coagulans Hammer(ATCC第31284号);およびBacillus coagulans Hammer NCA 4259(ATCC第15949号)。純化されたBacillus coagulans細菌はまた、 Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkuturen GmbH(Braunschweig,Germany)からも以下の受託番号を用いて入手可能である:Bacillus coagulans Hammer 1915 (DSM第2356号);Bacillus coagulans Hammer 1915(DSM第2383号、 ATCC第11014号に対応);Bacillus coagulans Hammer(DSM第2384号、ATCC第11369号に対応);およびBacillus coagulans Hammer(DSM第2385号、ATCC第15949号に対応)。Bacillus coagulans細菌はまた、Sabinsa Corporation(Piscataway,NJ)または K.K.Fermentation(日本、京都)のような商業供給源から入手され得る。   A variety of Bacillus coagulans bacterial strains are currently commercially available from the American Type Culture Collection (ATCC, Rockville, MD), which includes the following accession numbers: Bacillus coagulans Hammer NRS 727 (ATCC 11014; ATCC 11014) coagulans Hammer strain C (ATCC No. 11369); Bacillus coagulans Hammer (ATCC No. 31284); and Bacillus coagulans Hammer NCA 4259 (ATCC No. 15949). Purified Bacillus coagulans bacterium is also available from Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkuturen GmbH (Birschweig, Germany) using the following accession number: (Corresponding to DSM 2383, ATCC 11014); Bacillus coagulans Hammer (corresponding to DSM 2384, ATCC 11369); and Bacillus coagulans Hammer (corresponding to DSM 2385, ATCC 15949). Bacillus coagulans bacteria are also found in Sabinsa Corporation (Piscataway, NJ) or K. et al. K. It can be obtained from commercial sources such as Fermentation (Kyoto, Japan).

これらの上記のBacillus coagulans株およびその増殖要件は、以前に記載されている(例えば、以下を参照のこと:Baker.D.et al,1960.Cai.J.Alicrobiol.6:557−563;Nakamura.H.et al,1988.Iiit.J Sist.Bacteriol.38:63−73)。さらに、種々の株のBacillus coagulansはまた、天然の供給源(例えば、熱処理された土壌サンプル)から、周知の手段(例えば、以下を参照のこと:Bergey’s Manual of Systemic Bacteriology,Vol.2,p.1117,Sneath,P.H.A.et al.,eds.,Williams & Wilkins,Baltimore,MD,1986)分離され得る。   These above-mentioned Bacillus coagulans strains and their growth requirements have been described previously (see, eg, Baker. D. et al, 1960. Cai. J. Alibiobiol. 6: 557-563; Nakamura H. et al, 1988. Iit. J Sist. Bacteriol 38: 63-73). In addition, various strains of Bacillus coagulans can also be obtained from natural sources (eg, heat-treated soil samples) from well-known means (see, eg, Bergey's Manual of Systemic Bacteriology, Vol. 2, 1117, Sneath, PHA et al., eds., Williams & Wilkins, Baltimore, MD, 1986).

Bacillus coagulansは、元々記載されるように、この細菌がLactobacillus sporogenesと標識されている事実からも明らかなようにもともとLactobacillusと誤って特徴づけられていた(以下を参照のこと:Nakamura et al.1988.Vint.J.Last.Bacteriol.38:63−73)。しかし、初期の分類は、Bacillus coagulansが胞子を形成し、そして代謝を通じてL(+)乳酸を分泌するという事実に起因して不正確であった。これらの両方の局面は、その有用性にとって重要な特徴を提供する。その代わり、これらの発生および代謝的側面は、その細菌が乳酸Bacillusとして分類され、それゆえ再度命名されることが必要となった。   Bacillus coagulans was originally mischaracterized as Lactobacillus, as originally described, as evidenced by the fact that this bacterium is labeled Lactobacillus spogenes (see below: Nakamura et al. 1988). Vint. J. Last. Bacteriol. 38: 63-73). However, the initial classification was inaccurate due to the fact that Bacillus coagulans form spores and secrete L (+) lactic acid through metabolism. Both of these aspects provide important features for their usefulness. Instead, these developmental and metabolic aspects required that the bacteria be classified as lactobacillus and therefore re-named.

(Bacillus coagulansの生化学的特徴付け)
Bacillus coagulansは、Bacillus属のメンバーであり、胞子形成性であり、これは、胃の酸性環境で活性化され、腸の中で,出芽および増殖し得、好ましい乳酸のL(+)光学異性体を生成し、そして多くの細菌および真菌の病原体の増殖を有効に妨害し得る。以下の表1は、乳酸産生細菌およびその類似物の生化学的属性を示す比較チャートである。
(Biochemical characterization of Bacillus coagulans)
Bacillus coagulans is a member of the genus Bacillus and is sporulated, which is activated in the acidic environment of the stomach and can germinate and grow in the intestine, and is the preferred L (+) optical isomer of lactic acid And can effectively interfere with the growth of many bacterial and fungal pathogens. Table 1 below is a comparison chart showing the biochemical attributes of lactic acid producing bacteria and the like.

Figure 2014001245

公知のLactobacillus種は、一般的に消化管の過酷な(すなわち酸性)pH環境(例えば、胆汁、特にヒト胆汁の存在下)における不安定性のため腸の集落形成に不適切と考えられている。この不安定性は、プロバイオティック物として乳酸産生細菌株の使用がより活発に探求されない主な理由の1つである。
Figure 2014001245

Known Lactobacillus species are generally considered unsuitable for colonization due to instability in the harsh (ie, acidic) pH environment of the digestive tract (eg, in the presence of bile, particularly human bile). This instability is one of the main reasons why the use of lactic acid producing bacterial strains as probiotics is not explored more actively.

これらの前記細菌種と対照的に、Bacillus coagulansは胃腸管において生存、コロニー形成、および増殖可能である。特に、ヒト胆汁環境は、動物モデルの胆汁環境とは異なり、そしてヒト胃腸管モデルにおけるBacillus coagulansの増殖は、記載されていない。以下の増殖特性は、乳酸産生細菌の他の種以上のBacillus coagulansの強さとして以下が挙げられるが、これらに限定されないことを示している:
通性好気性生物:Bacillus coagulansは、遊離酸素を含む環境または偏性嫌気性環境のいずれかにおいて十分に増殖する能力を有する。このことは、LactobacilliおよびBifidobacteriaが好気性耐性でないという事実のため重要である。従って、本質において、これらの上記の細菌種は、偏性嫌気性であり、そして遊離酸素を含む環境においては十分に増殖しない。Bacillus coagulansは、遊離酸素環境において生存可能であるため、表面活性処方(例えば、皮膚粉末、クリーム、軟膏など)において使用され、病原体の過剰増殖に対して予防的に作用し得る。
In contrast to these bacterial species, Bacillus coagulans can survive, colonize, and grow in the gastrointestinal tract. In particular, the human bile environment is different from the animal model bile environment, and the growth of Bacillus coagulans in the human gastrointestinal tract model has not been described. The following growth characteristics indicate that the strength of Bacillus coagulans over other species of lactic acid producing bacteria includes, but is not limited to:
Facultative aerobic organisms: Bacillus coagulans have the ability to grow well in either free oxygen containing environments or obligate anaerobic environments. This is important due to the fact that Lactobacilli and Bifidobacterium are not aerobic. Thus, in essence, these above bacterial species are obligately anaerobic and do not grow well in environments containing free oxygen. Bacillus coagulans can be used in surface active formulations (eg, skin powders, creams, ointments, etc.) and can act prophylactically against pathogen overgrowth because they can survive in a free oxygen environment.

熱耐性:Bacillus coagulansの休止期の細胞は、65℃と同じくらい高い温度で増殖する能力を有し、ところが内生胞子は、100℃を越える温度に耐え得る。実際、Bacillus stereothermophilusと共にBacillus coagulansは、オートクレーブにおける品質管理目的のために使用される。この事実は、全てのLactobacillusおよびBifidobacteriaの短所のため重大である。商業的生存力を有する細菌について、包装の時間で安定および生存可能でなければならない。この生存力は、消費者に効能のある産物を送達するために維持されなければならない。   Thermotolerance: Bacillus coagulans resting cells have the ability to grow at temperatures as high as 65 ° C, while endospores can withstand temperatures in excess of 100 ° C. Indeed, Bacillus coagulans together with Bacillus stereothermophilus is used for quality control purposes in autoclaves. This fact is significant due to the shortcomings of all Lactobacillus and Bifidobacterium. For bacteria with commercial viability, it must be stable and viable at the time of packaging. This viability must be maintained in order to deliver an effective product to the consumer.

耐塩性:Bacillus coagulansは、7%NaClまたは10%苛性ソーダを含む高いアルカリ性環境において成長する能力を有する。   Salt tolerance: Bacillus coagulans have the ability to grow in highly alkaline environments containing 7% NaCl or 10% caustic soda.

Bergey’s Manual(第7版)に引用されるBacillus coagulansの特徴として以下が挙げられる:サイズとして約0.9μm×3.0〜5.0μmのグラム陽性胞子形成桿体、好気性〜微好気性、ホモ発酵様式においてL(+)(右旋性)乳酸の生成。Bacillus coagulansが、LactobacillusおよびBacillusの両方の典型的な特性を有する事実のため、LactobacillaceaeファミリーとBacillaceaeファミリーとの間のその分類学位置は、しばしば議論される。   Characteristics of Bacillus coagulans cited in Bergey's Manual (7th edition) include the following: Gram-positive sporulation rods having a size of about 0.9 μm × 3.0 to 5.0 μm, aerobic to slightly preferred Production of L (+) (dextrorotatory) lactic acid in a temper, homofermentation mode. Due to the fact that Bacillus coagulans has the typical characteristics of both Lactobacillus and Bacillus, its taxonomic position between the Lactobacillusae family and the Bacillaceae family is often discussed.

2つの種の細菌の間で分類することは、しばしば非常に難しい。この2つの種は、形態学的に同様で、そして同様の生理学的および生物学的特性を有する。DNA相同性分析は、この困難さを解決する有用な技術である。塩基組成物(すなわちGC含有%)および細菌性DNAの特異的ヌクレオチド配列は、一般的に細菌種と亜種との間で異なる。さらに、密接に関連した細菌由来のDNAは、互いにより効果的にハイブリダイズする。本発明において、これらの前述した方法論は、効果的に使用され、区別し、そしてBacillus coagulansとLactobacillus属のメンバーとの間の本質的な類似を理解し、そしてBacillus属のもとでのその分類学上の位置を確認する。   It is often very difficult to classify between two species of bacteria. The two species are morphologically similar and have similar physiological and biological properties. DNA homology analysis is a useful technique to solve this difficulty. The base composition (ie% GC content) and the specific nucleotide sequence of bacterial DNA generally differ between bacterial species and subspecies. In addition, closely related bacterial DNA hybridizes more effectively to each other. In the present invention, these previously described methodologies are effectively used, distinguished and understand the essential similarities between Bacillus coagulans and members of the genus Lactobacillus, and their classification under the genus Bacillus. Check academic position.

下の表2は、Bacillus coagulansのコロニー形態学を考察する。   Table 2 below discusses the colony morphology of Bacillus coagulans.

Figure 2014001245

下の表3は、Bacillus coagulansを利用する炭水化物発酵のメカニズムを考察する。
Figure 2014001245

Table 3 below discusses the mechanism of carbohydrate fermentation utilizing Bacillus coagulans.

Figure 2014001245

(4.Bacillus coagulansの生物学的「安全性」)
Bacillus coagulansは、ほとんどの一般的なLactobacillusおよびBifidobacterium種の使用より長い安全の歴史を享受する。LactobacillusおよびBifidobacterium種は、健康食品店で一般に「栄養性補助」として販売されているか、または培養された乳製品の生成において使用される。
Figure 2014001245

(4. Biological “safety” of Bacillus coagulans)
Bacillus coagulans enjoy a longer safety history than the use of most common Lactobacillus and Bifidobacterium species. Lactobacillus and Bifidobacterium species are commonly sold in health food stores as “nutritional supplements” or are used in the production of cultured dairy products.

生物学的安全性の一般的な認識は、科学的訓練および直接または非直接食品に添加される物質の安全性を評価する経験によって資格を与えられた熟練者の視点のみに基づき得る。このような視点の基礎は、以下を介して得られ得る:
(1)科学的手順。
The general perception of biological safety can be based solely on the perspective of skilled personnel qualified through scientific training and experience in assessing the safety of substances added directly or indirectly to food. The basis for such a perspective can be obtained through:
(1) Scientific procedure.

(2)食品における一般的使用に基づく経験を介する1985年1月1日より前の食品に使用される物質の場合。安全性の一般的認識は、食品に直接または非直接添加される物質の安全性について見識のある科学的共同体中の物質についての一般的な知識を必要とする。   (2) In the case of substances used in food prior to January 1, 1985 through experience based on general use in food. The general perception of safety requires general knowledge about substances in the scientific community that are informed about the safety of substances that are added directly or indirectly to food.

(3)科学的手順に基づく安全性の一般的な認識は、成分のための食品添加剤規制の許可を得るために必要とされる同じ量および質の科学的証拠を必要とすることになっている。科学的手順を介する安全性の一般的な認識は、通常、発表されていない研究および他のデータおよび情報によって確証され得る発表された研究に基づくこととなっている。   (3) The general perception of safety based on scientific procedures would require scientific evidence of the same quantity and quality needed to obtain food additive regulations for ingredients. ing. The general perception of safety through scientific procedures is usually based on published studies that can be confirmed by unpublished studies and other data and information.

(4)1958年1月1日より前の食品における一般的使用に基づく経験を介する安全性の一般的な認識は、食品添加剤規制の許可を必要とする科学的手順の量または質なしに決定され得る。1958年1月1日より前の食品における一般的使用に基づく経験を介する安全性の一般的な認識は、単独で1958年1月1日より前の物質の食品使用に基づくこととなっており、そして通常に一般的に利用可能なデータおよび情報に基づくこととなっている。   (4) The general awareness of safety through experience based on general use in food prior to January 1, 1958 is without the quantity or quality of scientific procedures that require the approval of food additive regulations. Can be determined. The general perception of safety through experience based on general use in food prior to January 1, 1958 is based solely on food use of substances prior to January 1, 1958. , And usually based on generally available data and information.

乳酸産生細菌は、発酵された乳製品において必要な成分である。Bacillus coagulansが、1932年に最初に分離され、1958年1月1日より前の食品産物の生成において使用され、そしてその分離以来任意の病原体または日和見疾患に連坐しなかった事実より、GRAS(一般的な安全と考えられる)一覧表について米国連邦登録の9つのセクションおよびサブセクションほどのもとで許可を受けている。GRAS一覧表は、単純に、食品添加物が、不正な任意の毒素原性または病原性応答と考えられず、そして食品科学、生化学、および微生物学の当業者によって安全を考慮されることを示す。   Lactic acid producing bacteria are necessary ingredients in fermented dairy products. Due to the fact that Bacillus coagulans was first isolated in 1932, used in the production of food products prior to January 1, 1958, and has not been associated with any pathogen or opportunistic disease since its isolation, GRAS (general Is approved under nine sections and subsections of the US Federal Register. The GRAS inventory simply states that food additives are not considered to be any fraudulent toxicogenic or pathogenic response and are considered safe by those skilled in food science, biochemistry, and microbiology. Show.

Bacillus coagulans、亜種Hammer(ATCC−31284)は、Nakayamaによって1933年Yamanashi Universityで土壌分離として始めに分離された。Bacillus coagulans種は、通常土壌分離である。Bacillus cereusおよびBacillus anthraicesを除いて、Bacillus種は、環境において優しいことが公知である。現在まで、病原性または日和見疾患に関与するBacillus coagulansの任意の種の参考文献はなかった。同様に、発表されたデータの分析において、乳酸産生細菌による病因のために危険にさらされる臨床試験もまたなかった。関連する科学的分野で議論されないこれらの事実を考慮して、Bacillus coagulansは、治療組成物として安全である。   Bacillus coagulans, subspecies Hammer (ATCC-31284) was first isolated by Nakayama as a soil separation in 1933 Yamanashi University. Bacillus coagulans species are usually soil separation. With the exception of Bacillus cereus and Bacillus anthraces, Bacillus species are known to be environmentally friendly. To date, there has been no reference of any species of Bacillus coagulans involved in pathogenicity or opportunistic diseases. Similarly, in the analysis of published data, there were also no clinical trials at risk due to the pathogenesis by lactic acid producing bacteria. In view of these facts not discussed in the relevant scientific field, Bacillus coagulans are safe as therapeutic compositions.

(抗体に対するBacillus coagulansの感受性)
GRASに列挙された生物は、「正常な」免疫応答性個体において使用のため安全であるが、感受性の高い個体(例えば、免疫抑制、免疫無防備状態、器官移植など)は、生物学的に安全であると考えられる細菌生産物の摂取を介して菌血症または敗血症になるために危険な状態であり得る。Lactobacilliが激しい全身性感染(すなわち、日和見病因)に連坐する仲間による評価論文があるが、Bacillus coagulans媒介病因を示す報告はない。前述にもかかわらず、研究は、Bacillus coagulansのこれらの新規の株が、このような日和見病因に対して任意に強力であるかどうかを決定するために免疫無防備状態マウス/ラットにおいて最近進行中である。
(Sensitivity of Bacillus coagulans to antibodies)
Organisms listed in the GRAS are safe for use in “normal” immune responsive individuals, while sensitive individuals (eg, immunosuppressed, immunocompromised, organ transplants, etc.) are biologically safe. It can be at risk to become bacteremia or septic through the ingestion of bacterial products that are believed to be. Although there is an evaluation paper by a companion who is associated with severe systemic infection (ie, opportunistic pathogenesis) of Lactobacilli, there is no report showing a Bacillus coagulans-mediated pathogenesis. Despite the foregoing, research is currently underway in immunocompromised mice / rats to determine whether these new strains of Bacillus coagulans are arbitrarily potent against such opportunistic pathogenesis. is there.

Bacillus coagulans亜種Hammer(ATCC31284)の抗生物感受性の分析は、Kirby−Bauer(プレート上のコロニー計数)およびVitek(培養物の吸光度)高感受性試験方法論を使用して実施され、必要な場合、合理性にかかわらずBacillus coagulans集落形成の誘発において有効な特異的抗生物化合物を確かめた。Kirby−Bauer試験を使用して、Bacillus
coagulansは、アンピシリン;シプロフロキサシン;トリメトプリム−スルファメトキサゾール;リファンピン;エリスロマイシン;バンコマイシン;ゲンタマイシン;オキサシリンに対して感受性が高いことが見出され、そしてテトラサイクリンに対して中間の感受性を有した。Vitek試験を使用して、Bacillus coagulansは、ペニシリン;バンコマイシン;ゲンタマイシン(500μg/ml);ストレプトマイシン(2,000μg/ml);ニトロフラントイン;ノルフロキサシン;クロラムフェニコールに対して感受性が高いことが見出され、そしてテトラサイクリンに対して耐性であった。さらに、Nitrocefin試験は、実施され、そしてBacillus coagulansが低レベルβラクタマーゼ生成に対して陽性であることを示した。
Analysis of antibiotic susceptibility of Bacillus coagulans subspecies Hammer (ATCC 31284) was performed using the Kirby-Bauer (colony counting on plate) and Vitek (absorbance of culture) high sensitivity test methodologies and, if necessary, rational A specific antibiotic compound that was effective in inducing the formation of Bacillus coagulans colonies regardless of gender was ascertained. Using the Kirby-Bauer test, Bacillus
coagulans was found to be sensitive to ampicillin; ciprofloxacin; trimethoprim-sulfamethoxazole; rifampin; erythromycin; vancomycin; gentamicin; oxacillin and had intermediate sensitivity to tetracycline . Using the Vitek test, Bacillus coagulans was found to be sensitive to penicillin; vancomycin; gentamicin (500 μg / ml); streptomycin (2,000 μg / ml); nitrofurantoin; norfloxacin; chloramphenicol And was resistant to tetracycline. In addition, a Nitrocefin test was performed and showed that Bacillus coagulans was positive for low-level β-lactamase production.

(Bacillus coagulansによる抗微生物物質の生成)
バクテリオシンは、プロデューサー細菌に密接に関連する種に対する殺菌性活性を有するタンパク質またはタンパク質粒状複合体である。腐敗性生物に対する乳酸産生細菌(例えば、Bacillus coagulans)の阻害活性は、特にバクテリオシンの生成に起因することが考えられる。
(Production of antimicrobial substances by Bacillus coagulans)
Bacteriocins are proteins or protein particulate complexes that have bactericidal activity against species closely related to producer bacteria. The inhibitory activity of lactic acid-producing bacteria (eg, Bacillus coagulans) against spoilage organisms can be attributed in particular to the production of bacteriocin.

下の表4は、種々のバクテリオシンのいくつかを列挙している。このバクテリオシンは、乳酸産生細菌種から分離され、そして特徴付けられた。   Table 4 below lists some of the various bacteriocins. This bacteriocin was isolated and characterized from a lactic acid producing bacterial species.

Figure 2014001245
さらに、乳酸産生細菌はまた、他の代謝産物(例えば、過酸化水素、二酸化炭素、およびジアセチル)を介して病原性/腐敗性微生物の増殖を阻害する。
Figure 2014001245
In addition, lactic acid producing bacteria also inhibit the growth of pathogenic / septic microorganisms through other metabolites such as hydrogen peroxide, carbon dioxide, and diacetyl.

病原性細菌に対する拮抗作用を発揮する乳酸産生細菌の代謝産物は、下の表5に要約する。   Metabolites of lactic acid producing bacteria that exert antagonism against pathogenic bacteria are summarized in Table 5 below.

Figure 2014001245

生成された乳酸の光学異性体形態のレベルは、細菌の特定の種に依存する。これらの異性体の構造的立体配置は、以下のとおりである:
Figure 2014001245

The level of optical isomer form of lactic acid produced depends on the specific species of bacteria. The structural configuration of these isomers is as follows:

Figure 2014001245

ヒトにおいて、両方の異性体は、腸管から吸収される。L(+)乳酸は、グリコーゲン合成において完全かつ迅速に代謝されるが、それに対してD(−)乳酸はより低速で代謝され、そして代謝されない酸は、尿中に排出される。代謝されない乳酸の存在は、胎児において代謝性アシドーシスを生じる。Lactobacillus acidophilusは、D(−)形態を生成し、従って、臨床的利益は疑わしい。対照的に、Bacillus coagulansは、L(+)乳酸のみを生成し、従って、D(−)形態を生成する乳酸産生細菌の他の種より好ましい。
Figure 2014001245

In humans, both isomers are absorbed from the intestinal tract. L (+) lactic acid is metabolized completely and rapidly in glycogen synthesis, whereas D (-) lactic acid is metabolized more slowly and unmetabolized acid is excreted in the urine. The presence of unmetabolized lactic acid results in metabolic acidosis in the fetus. Lactobacillus acidophilus produces the D (−) form, and thus clinical benefit is questionable. In contrast, Bacillus coagulans produces L (+) lactic acid only and is therefore preferred over other species of lactic acid producing bacteria that produce the D (-) form.

(純化されたBacillus coagulansの新規な株)
乳酸産生細菌の以前に利用可能であった株(Bacillus coagulans ATCC型株#31284を含む)は、種々の因子に起因して、プロバイオティックスとして効果的でなかった。これらの因子としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:それらの高い最適増殖温度(すなわち>40℃)要件およびそれらの芽胞発芽のための80℃「芽胞ショック」の要件。これらの要件は、プロバイオティックスとして、(例えば、抗生物質耐性胃腸病原体の処置における)治療的組成物などにおけるこれらの以前に利用可能であったBacillus coagulansの株の使用とは適合しない。
(A new strain of purified Bacillus coagulans)
Previously available strains of lactic acid producing bacteria (including Bacillus coagulans ATCC type strain # 31284) were not effective as probiotics due to various factors. These factors include, but are not limited to: their high optimal growth temperature (ie> 40 ° C.) requirements and 80 ° C. “spore shock” requirements for their spore germination. These requirements are incompatible with the use of these previously available Bacillus coagulans strains as probiotics, such as in therapeutic compositions (eg, in the treatment of antibiotic resistant gastrointestinal pathogens).

本明細書中に記載のBacillus coagulansは、生化学的および生理学的特徴を有する。これらの特徴としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:(i)乳酸(プロピオン酸)の(L)+光学異性体の生成;(ii)45℃未満の最適増殖温度を有する;(iii)特定の誘導(例えば、芽胞ショックまたは他の環境因子)なく、ヒトまたは動物の身体において発芽し得る、約90℃までの温度に耐性の芽胞の生成;(iv)細菌、酵母、真菌、ウイルス、またはこれらの任意の組み合わせの増殖を阻害するプロバイオティックス活性を示す1以上の細胞外産物の生成;および/あるいは(v)増殖のために広範囲の基質を利用する能力。これらの新規な株は、以下でより十分に議論される。   The Bacillus coagulans described herein have biochemical and physiological characteristics. These features include, but are not limited to: (i) production of the (L) + optical isomer of lactic acid (propionic acid); (ii) having an optimal growth temperature of less than 45 ° C .; iii) generation of spores resistant to temperatures up to about 90 ° C. that can germinate in the human or animal body without specific induction (eg spore shock or other environmental factors); (iv) bacteria, yeast, fungi, Production of one or more extracellular products exhibiting probiotic activity that inhibits the growth of the virus, or any combination thereof; and / or (v) the ability to utilize a wide range of substrates for growth. These new strains are discussed more fully below.

実験室の発酵条件下で乳酸および他の細胞外産物を生成する能力をなお有すると同時に、顕著に低い増殖温度最適条件を有する、これまでに特徴づけされていない3つのBacillus coagulansの株を本明細書中で開示する。これらの新規の株は、ATCC型株(ATCC−31284)といくつかの特徴を共有するが、これらは、プロバイオティックスとして使用するためのそれらの有効性が増加した差異(例えば、より低い増殖温度最適条件)を有する。   Three previously uncharacterized strains of Bacillus coagulans that have the ability to produce lactic acid and other extracellular products under laboratory fermentation conditions while at the same time having significantly lower growth temperature optimums Disclosed in the specification. These new strains share some characteristics with the ATCC type strain (ATCC-31284), but they differ in their increased effectiveness for use as probiotics (eg, lower growth temperatures). Optimal condition).

これらの新規の株は、本来は、Bacillus coagulansコロニーの混合した微生物叢中で発見された。このコロニー中で、これらの株は、Bacillus coagulans ATCC型株(本明細書中以降、「ATCC−31284」または「ATCC−99%」)とはコロニー形態および最適増殖温度の両方において、差異を示した。これらの新規な株は、以下のように特徴付けられる:
Bacillus coagulans 1%分離物−GBI−1と示す
Bacillus coagulans 20℃分離物−GBI−20と示す
Bacillus coagulans 30℃分離物−GBI−30と示す
Bacillus coagulans 40℃分離物−GBI−40と示す。
These new strains were originally discovered in a mixed microbiota of Bacillus coagulans colonies. In this colony, these strains differ from the Bacillus coagulans ATCC type strain (hereinafter “ATCC-31284” or “ATCC-99%”) in both colony morphology and optimal growth temperature. It was. These new strains are characterized as follows:
Bacillus coagulans 1% isolate-GBI-1 Bacillus coagulans 20 ° C isolate-GBI-20 Bacillus coagulans 30 ° C isolate-GBI-30 Bacillus coagulans 40 ° C-I

Bacillus coagulans 1%分離物株(本明細書中以降「GBI−1」と示す);20℃の最適増殖温度を有するBacillus coagulans株(本明細書中以降「GBI−20」と示す);30℃の最適増殖温度を有するBacillus coagulans株(本明細書中以降「GBI−30」と示す);および40℃の最適増殖温度を有するBacillus coagulans株(本明細書中以降「GBI−40」と示す)のこれらの新規な株。Bacillus coagulansのこれらの新規な株の生化学的、生理学的、および形態学的特徴は、以下の具体的実施例の節において十分に議論される。   Bacillus coagulans 1% isolate strain (hereinafter referred to as “GBI-1”); Bacillus coagulans strain with optimal growth temperature of 20 ° C. (hereinafter referred to as “GBI-20”); 30 ° C. Bacillus coagulans strain (hereinafter referred to as “GBI-30”) having an optimal growth temperature of 40 μC; and Bacillus coagulans strain (hereinafter referred to as “GBI-40”) having an optimal growth temperature of 40 ° C. Of these new strains. The biochemical, physiological, and morphological characteristics of these novel strains of Bacillus coagulans are fully discussed in the specific examples section below.

(抗生物質耐性細菌の胃腸感染の処置)
本発明は、本明細書中に開示される治療的組成物または治療システムを用いて、抗生物質耐性細菌の胃腸感染を処置、低減または制御する方法を意図する。開示された処置方法は、胃腸の感染と関連する病原性細菌の増殖を阻害し、そしてこれらの病原性細菌感染の有害な生理学的影響/症状を付随して緩和するように機能する。
(Treatment of gastrointestinal infection of antibiotic-resistant bacteria)
The present invention contemplates methods of treating, reducing or controlling gastrointestinal infections of antibiotic resistant bacteria using the therapeutic compositions or therapeutic systems disclosed herein. The disclosed methods of treatment function to inhibit the growth of pathogenic bacteria associated with gastrointestinal infections and concomitantly mitigate the deleterious physiological effects / symptoms of these pathogenic bacterial infections.

本明細書中に開示されるBacillus coagulansの新規な株は、一般に、当業者に安全であるとみなされ(すなわち、FDAにより承認されたGRAS)、従って、食品における直接摂取のために、または栄養補助食品(food supplement)として適切である。本発明の方法は、細菌感染を処置または予防するために、1以上のBacillus coagulans株および/またはその細胞外産物を含む治療的組成物を、ヒトまたは動物の胃腸管に投与することを包含する。投与は、好ましくは、液体、散剤、固形食品などの経口投与に適合性の処方物(当該分野で周知の方法を用いることにより本発明の治療的組成物を含むように処方される)を用いて行われる。   The new strains of Bacillus coagulans disclosed herein are generally considered safe for those skilled in the art (ie, GRAS approved by the FDA) and are therefore for direct consumption in food or for nutrition Suitable as a food supplement. The methods of the invention include administering a therapeutic composition comprising one or more Bacillus coagulans strains and / or extracellular products thereof to the gastrointestinal tract of a human or animal to treat or prevent a bacterial infection. . Administration is preferably with a formulation compatible with oral administration such as liquids, powders, solid foods, etc. (formulated to contain the therapeutic composition of the present invention by using methods well known in the art). Done.

本発明の方法は、胃腸管に対して抗生物質耐性病原体のコロニー形成を処置または予防するように、以下の1以上を含む組成物をヒトまたは動物に投与することを包含する:Bacillus coagulans細菌細胞(すなわち、栄養性細菌細胞);芽胞;および/または分離されたBacillus coagulans細胞外産物(抗生物質様特性を有する代謝産物を含む)。特に、VRE、VISA、PRP、および他の病原体に関しては、この方法は、患者に、例えば、食品中でまたは栄養補助食品としてBacillus coagulansを投与する工程を包含する。経口投与は、水性懸濁液、乳濁液、散剤もしくは固体(既に食品中に処方されているか、または使用者により消費する前に食品に添加される組成物としてのいずれか)においてである。胃腸管への投与はまた、肛門坐剤の形態で(例えば、ゲルまたは半固体処方物で)であり得る。全てのこのような処方物は、標準的方法論を用いて行われる。   The method of the invention comprises administering to a human or animal a composition comprising one or more of the following to treat or prevent colonization of antibiotic resistant pathogens to the gastrointestinal tract: Bacillus coagulans bacterial cells (Ie, vegetative bacterial cells); spores; and / or isolated Bacillus coagulans extracellular products (including metabolites with antibiotic-like properties). In particular, with respect to VRE, VISA, PRP, and other pathogens, the method includes administering Bacillus coagulans to a patient, for example, in a food or as a dietary supplement. Oral administration is in aqueous suspensions, emulsions, powders or solids, either already formulated in the food or as a composition added to the food prior to consumption by the user. Administration to the gastrointestinal tract can also be in the form of a rectal suppository (eg, in a gel or semi-solid formulation). All such formulations are performed using standard methodologies.

治療的組成物の投与は、好ましくは、本発明の治療的組成物(全て、当該分野で周知の方法を用いて処方される)を含むゲル、懸濁液、エアロゾルスプレー、カプセル剤、錠剤、散剤、半固体処方物(例えば、坐剤)を用いて、胃腸管に対して行われる。   Administration of the therapeutic composition is preferably a gel, suspension, aerosol spray, capsule, tablet, comprising the therapeutic composition of the present invention (all formulated using methods well known in the art) It is performed on the gastrointestinal tract using powders, semi-solid formulations (eg suppositories).

病原性細菌の感染を予防または処置することにおいて有効な、活性なプロバイオティック乳酸産生細菌を含む組成物の投与は、一般に、1日〜1ヶ月の範囲の期間にわたって、投薬量あたり約10mg〜10gの治療的組成物の1〜10回の投薬からなる。投与は、(一般に)12時間に1回および4時間に1回までである。好ましい実施形態は、1用量あたり約0.1g〜5gを1〜7日間にわたり、1日あたり2〜4回の治療的組成物の投与である。この好ましい用量は、病原性細菌の感染を予防または処置するために十分である。当然のことながら、特定の経路、投薬量および投与のタイミングは、一部分は、特定の病原体および/または処置される状態、ならびにこの状態の程度に依存する。   Administration of compositions comprising active probiotic lactic acid producing bacteria that are effective in preventing or treating pathogenic bacterial infections generally ranges from about 10 mg per dosage over a period ranging from 1 day to 1 month. Consists of 1 to 10 doses of 10 g therapeutic composition. Administration is (generally) once every 12 hours and once every 4 hours. A preferred embodiment is the administration of the therapeutic composition from about 0.1 to 5 g per dose for 2 to 4 times per day for 1 to 7 days. This preferred dose is sufficient to prevent or treat infection with pathogenic bacteria. It will be appreciated that the particular route, dosage and timing of administration will depend, in part, on the particular pathogen and / or condition being treated and the extent of this condition.

本発明の実施形態は、1日あたり約1×103〜1×1010CFUの生存性の栄養性細
菌または芽胞、より好ましくは1日あたり約1×105〜1×1010CFUの生存性の栄
養性細菌または芽胞、およびもっとも好ましくは、1日あたり約5×108〜1×109CFUの生存性の栄養性細菌または芽胞の投与を含む。処置される状態が、抗生物質耐性の消化管の病原体を含み、そして患者が成体である場合、代表的な投薬量は、1日あたり約1×102〜1×1014CFUの生存性の栄養性細菌または芽胞、好ましくは、1日あた
り約1×108〜1×1010CFUの生存性の栄養性細菌または芽胞、およびより好まし
くは、1日あたり約2.5×108〜1×1010CFUの生存性の栄養性細菌または芽胞
である。
Embodiments of the present invention provide about 1 × 10 3 to 1 × 10 10 CFU viable vegetative bacteria or spores per day, more preferably about 1 × 10 5 to 1 × 10 10 CFU per day. Administration of viable vegetative bacteria or spores, and most preferably about 5 × 10 8 to 1 × 10 9 CFU of viable vegetative bacteria or spores per day. If the condition being treated includes antibiotic-resistant gastrointestinal pathogens and the patient is an adult, a typical dosage is about 1 × 10 2 to 1 × 10 14 CFU of viability per day. Vegetative bacteria or spores, preferably about 1 × 10 8 to 1 × 10 10 CFU of viable vegetative bacteria or spores per day, and more preferably about 2.5 × 10 8 to 1 per day × 10 10 CFU viable vegetative bacteria or spores.

本発明の別の実施形態は、総濃度比約1%〜90%の範囲のBacillus coagulans細胞外産物および残りがキャリアまたは送達成分を含む組成物の投与を開示する。好ましい実施形態は、総濃度比約10%〜75%の範囲のBacillus coagulans細胞外産物および残りがキャリアまたは送達成分を含む組成物を含む。   Another embodiment of the present invention discloses the administration of a composition comprising Bacillus coagulans extracellular product and the remainder comprising a carrier or delivery component in a total concentration ratio range of about 1% to 90%. Preferred embodiments include compositions comprising Bacillus coagulans extracellular product in the total concentration ratio range of about 10% to 75% and the balance comprising a carrier or delivery component.

本発明は、病原性細菌感染を処置、減少および/または制御するための治療システムをさらに意図する。代表的には、このシステムは、本発明の治療的組成物を含む包装の形態であるか、または包装材料との組み合わせである。この包装材料は、包装の成分の使用のための表示または指示を含む。この指示は、本発明の方法または組成物について本明細書中に記載されるように、包装された成分の意図された使用を示す。   The present invention further contemplates a therapeutic system for treating, reducing and / or controlling pathogenic bacterial infections. Typically, this system is in the form of a package containing the therapeutic composition of the present invention or in combination with a packaging material. The packaging material includes indicia or instructions for use of the packaging components. This instruction indicates the intended use of the packaged ingredients as described herein for the method or composition of the invention.

例示であって限定ではないが、システムは、本発明に従う治療的組成物の1以上の単位投薬量を含み得る。あるいは、このシステムは、代わりにバルク量の治療的組成物を含み得る。この表示は、適切な場合、単位用量またはバルク形態のいずれかで治療的組成物を用いるための指示を含み、そして組成物の貯蔵に関する情報、適応症、投薬量、経路、および投与態様などの情報を含み得る。   By way of illustration and not limitation, the system may include one or more unit dosages of a therapeutic composition according to the present invention. Alternatively, the system can instead include a bulk amount of the therapeutic composition. This indication includes instructions to use the therapeutic composition in either unit dose or bulk form, as appropriate, and includes information regarding storage of the composition, indications, dosages, routes, and modes of administration, etc. Information can be included.

さらに、特定の意図された使用に依存して、このシステムは、必要に応じて、組み合わされた包装または別々の包装のいずれかで、1以上の以下の成分を含み得る:ビフィズス菌栄養性(bifidogenic)オリゴサッカリド、矯味矯臭剤、キャリアなどの成分。1つの特に好ましい実施形態は、治療方法において使用するための処方物とプロバイオティックスとを組み合わせるための指示とともに、従来の液体製品と組み合わせて使用するためのBacillus coagulans芽胞の単位用量包装を含む。   In addition, depending on the particular intended use, the system may optionally include one or more of the following ingredients, either in a combined package or in separate packages: bifidogenic) components such as oligosaccharides, flavoring agents and carriers. One particularly preferred embodiment includes unit dose packaging of Bacillus coagulans spores for use in combination with conventional liquid products, along with instructions for combining formulations and probiotics for use in therapeutic methods.

(動物における病原体および寄生生物の阻害)
本発明はまた、動物の胃腸管における寄生生物および/または抗生物質耐性病原性生物の増殖を阻害するための組成物および使用方法を開示する。本明細書中で使用される場合、用語「病原体」および「寄生生物」は、動物の胃腸管および/または糞便中で増殖する有害な生物の状況で交換可能に用いられるが、これらの用語が異なる意味を有することは理解される。
(Inhibition of pathogens and parasites in animals)
The present invention also discloses compositions and methods of use for inhibiting the growth of parasites and / or antibiotic resistant pathogenic organisms in the gastrointestinal tract of animals. As used herein, the terms “pathogen” and “parasite” are used interchangeably in the context of harmful organisms that grow in the gastrointestinal tract and / or feces of an animal, although these terms are It is understood that it has a different meaning.

本発明は、動物の胃腸管における病原体の増殖を阻害または予防するための組成物および使用の方法を記載しており、この方法は、この動物の胃腸管に、以下の1つ以上の本発明の組成物を投与して、胃腸管での抗生物質耐性病原体のコロニー形成を処置または防止する工程を包含する:Bacillus coagulans細菌細胞(すなわち、増殖型細菌細胞);胞子;および/または分離されたBacillus coagulans細胞外産物(代謝保有抗生物質様特性を含む)。詳細には、VRE、VISA、PRP、および他の病原体について、この方法は、例えば、食物中のBacillus coagulansまたは食物補給として、動物に投与する工程を包含する。経口投与は、好ましくは、水性懸濁液、エマルジョン、粉末または固体中であるか、すでに食物中に処方されているか、または組成物(消費の前にユーザーによって食物中に添加される)としてである。胃腸管に対する投与はまた、座剤の形態(例えば、ゲルまたは半固体処方物)でもあってもよい。このような処方物の全てが標準的方法論を用いて作成される。   The present invention describes compositions and methods of use for inhibiting or preventing the growth of pathogens in the gastrointestinal tract of an animal, the method comprising in the gastrointestinal tract of the animal one or more of the following inventions: Administering or treating a colony of antibiotic resistant pathogens in the gastrointestinal tract, comprising: Bacillus coagulans bacterial cells (ie, proliferating bacterial cells); spores; and / or isolated Bacillus coagulans extracellular product (including metabolizing antibiotic-like properties). Specifically, for VRE, VISA, PRP, and other pathogens, the method includes administering to an animal, for example, as a Bacillus coagulans or food supplement in food. Oral administration is preferably in an aqueous suspension, emulsion, powder or solid, already formulated in food, or as a composition (added to food by the user prior to consumption) is there. Administration to the gastrointestinal tract may also be in the form of a suppository (eg, a gel or semi-solid formulation). All such formulations are made using standard methodologies.

本発明の方法は、栄養的な結果を得るために、本明細書に記載のような種々の投薬レジメンで、動物に、活性成分を含む本発明の組成物の投与を包含する。腸および糞便において寄生虫の増殖を阻害するのに効果的な活性成分を含む組成物の投与は、体重約100kgの動物について1日から1ヶ月まで、この組成物の1投与あたり10mg〜10gの1〜10投与単位から一般に構成される。投与単位は一般に、12時間ごとに1回〜4時間ごとに1回まで投与される。1日〜7日までの、1日あたりこの組成物の好ましくは2〜4投与(それぞれ、1投与あたり約0.1〜50gを含む)が、所望の結果を得るのに十分である。   The methods of the present invention include the administration of a composition of the present invention comprising an active ingredient to an animal in various dosage regimes as described herein to obtain nutritional results. Administration of a composition comprising an active ingredient effective to inhibit parasite growth in the intestine and feces is from 10 mg to 10 g per dose of the composition from 1 day to 1 month for animals weighing about 100 kg. Generally composed of 1 to 10 dosage units. The dosage unit is generally administered once every 12 hours to once every 4 hours. Preferably from 2 to 4 doses of this composition per day from 1 to 7 days (each containing about 0.1 to 50 g per dose) are sufficient to achieve the desired result.

好ましい方法は、1日あたり1×102〜1×1010の生存細菌または胞子、ある実施
形態では、1日あたり、1×103〜1×106、他の実施形態では1×106〜1×109、そしてより好ましくは、およそ5×108〜1×109の生存細菌または胞子の消化管への投与を包含する。代表的な投与範囲は、1日あたりおよそ1×103〜1×106の生存細菌にわたるか、または1日あたりおよそ1×106〜1×109の生存細菌にわたる。
Preferred methods are 1 × 10 2 to 1 × 10 10 viable bacteria or spores per day, in some embodiments 1 × 10 3 to 1 × 10 6 per day, and in other embodiments 1 × 10 6. Includes administration of ˜1 × 10 9 , and more preferably approximately 5 × 10 8 to 1 × 10 9 viable bacteria or spores into the gastrointestinal tract. Typical dosage ranges range from approximately 1 × 10 3 to 1 × 10 6 viable bacteria per day, or approximately 1 × 10 6 to 1 × 10 9 viable bacteria per day.

本発明の別の実施形態は、キャリアまたは送達成分を含む残渣に対して約1%〜90%の細胞外産物の範囲にわたるBacillus coagulans細胞外産物の総濃度比を含む組成物の投与を開示する。好ましい実施形態は、キャリアまたは送達成分を含む残渣に対して約10%〜75%の細胞外産物の範囲にわたるBacillus coagulans細胞外産物の総濃度比の組成物を含む。   Another embodiment of the present invention discloses administration of a composition comprising a total concentration ratio of Bacillus coagulans extracellular product ranging from about 1% to 90% extracellular product relative to a residue comprising a carrier or delivery component. . A preferred embodiment comprises a composition with a total concentration ratio of Bacillus coagulans extracellular product ranging from about 10% to 75% extracellular product relative to the residue comprising the carrier or delivery component.

本方法は、病原体または寄生生物の阻害が所望される任意の動物で代表的に実施される。この動物は、寄生生物/病原体のこのような阻害が経済的および健康的な利点を提供する、任意の家畜または動物学的種であり得る。任意の動物が特許請求の範囲の方法によって有利であり得る。この動物としては、鳥類、爬虫類、哺乳動物(例えば、ウマ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタなどの家畜)、または動物学的に関心のある任意の種々の動物が挙げられる。栄養吸収、食物利用、およびバイオアベイラビリティーの当業者には、他の目的も容易に明白である。   The method is typically practiced on any animal where inhibition of pathogens or parasites is desired. The animal can be any domestic or zoological species for which such inhibition of parasites / pathogens provides economic and health benefits. Any animal may be advantageous by the claimed method. The animals include birds, reptiles, mammals (eg, domestic animals such as horses, cows, sheep, goats, pigs) or any of a variety of animals of zoological interest. Other objectives will be readily apparent to those skilled in the art of nutrient absorption, food utilization, and bioavailability.

本発明はさらに、病原細菌感染を処置、減弱、および/または制御する治療システムを包含する。代表的には、このシステムは、本発明の治療用組成物を含むパッケージの形態、またはパッケージング材料との組み合わせである。パッケージング材料は、パッケージの内容物の使用のためのラベルまたは説明書を含む。この説明書(指示書)は、本発明の方法または組成物について本明細書に記載されるパッケージング組成物の意図される用途を示す。   The invention further encompasses therapeutic systems that treat, attenuate, and / or control pathogenic bacterial infections. Typically, this system is in the form of a package containing the therapeutic composition of the present invention, or in combination with a packaging material. The packaging material includes a label or instructions for use of the package contents. This instruction (instruction) indicates the intended use of the packaging composition described herein for the method or composition of the invention.

例えば、限定はしないが、システムは、本発明に従う治療用組成物の単位用量以上を含み得る。あるいは、このシステムは、代わりに治療用組成物のバルク量を含み得る。このラベルは、適切な場合、単位用量またはバルク形態のいずれかで治療用組成物を用いるための説明書(指示書)を含み、そしてまた組成物の保管に関する情報、疾患効能、投与量、経路および投与の様式などの情報を含み得る。   For example, without limitation, the system may include more than a unit dose of the therapeutic composition according to the present invention. Alternatively, the system can instead include a bulk amount of the therapeutic composition. This label includes instructions, where appropriate, for using the therapeutic composition in either unit dose or bulk form, and also information regarding storage of the composition, disease efficacy, dosage, route And information such as mode of administration.

さらに、特定の意図される用途に依存して、このシステムは以下の成分の1つ以上を組み合わせてか、または別々のパッケージでのいずれかで必要に応じて含み得る:ビフィドジェニック(bifidogenic)オリゴサッカライド、香料、キャリアなどの組成物。特定の好ましい実施形態の1つは、治療方法における使用のための処方を用いるプロバイオティック細菌と組みあわせた説明書とともに、従来の液体製品と組み合わせて使用するためのBacillus coagulans胞子の単位用量パッケージを含む。   Further, depending on the particular intended application, the system may optionally include one or more of the following components, either in combination or in separate packages: bifidogenic Compositions such as oligosaccharides, fragrances and carriers. One particular preferred embodiment is a unit dose package of Bacillus coagulans spores for use in combination with conventional liquid products, along with instructions in combination with probiotic bacteria using a formulation for use in therapeutic methods. including.

糞便が所望されない生物に増殖および繁殖の土壌を提供する限り、糞便中の寄生生物および病原生物の増殖を制御および/または阻害することは、糞便が産生され、蓄積され、そして/または貯蔵される領域においてこれらの所望されない寄生生物の増殖および繁殖を阻害する。例えば、納屋または家畜小屋において、動物のケージにおいて、フィードロットにおいて、動物展示囲いにおいて、および動物が飼育され糞便が溜まる同様の領域において、寄生生物/病原体が、他の宿主を刺激し、それに伝播し、増殖し、そして/または感染する機会が存在する。これらの環境によってもたらされる種々の所望されない問題は、本発明によって解決される。例えば、寄生生物または病原体が、宿主に伝播し、そしてさらに感染することは所望されない。そして複数の動物をケージで一緒にしている場合、感染の伝播を制御するなんらかの手段は非常に有利である。さらに、寄生生物または飛翔する昆虫により宿主動物が咬まれる多くの状況では、動物を刺激するか、そして/またはイライラさせ、過剰に蹴ったり、噛んだり、そして関連の行動を含む行動上の問題をもたらし、これは近くにいる動物および動物を取り扱う人に危険である。   Controlling and / or inhibiting the growth of parasites and pathogenic organisms in stool is produced, accumulated and / or stored as long as stool provides growth and breeding soil to organisms where it is not desired Inhibits the growth and propagation of these unwanted parasites in the region. For example, parasites / pathogens stimulate and propagate to other hosts in barns or livestock sheds, in animal cages, in feed lots, in animal display enclosures, and in similar areas where animals are raised and feces accumulate There is an opportunity to propagate, propagate and / or infect. Various undesirable problems caused by these environments are solved by the present invention. For example, it is not desirable for parasites or pathogens to be transmitted to the host and further infected. And if multiple animals are held together in a cage, some means of controlling the transmission of the infection is very advantageous. In addition, in many situations where the host animal is bitten by a parasite or flying insect, the animal is stimulated and / or irritated, causing behavioral problems including excessive kicking, biting, and related behavior. This is dangerous for nearby animals and those who handle animals.

別の実施形態において、本発明は、動物が飼育される動物のケージ/オリ/囲いにおいて飛んでいる昆虫の集団を減少および/または制御するための方法を意図する。この方法は、ケージに入れられた動物の胃腸管に本発明の組成物を投与する工程を包含する。   In another embodiment, the present invention contemplates a method for reducing and / or controlling the population of insects flying in the cage / ori / enclosure of the animal in which the animal is housed. The method includes administering the composition of the present invention to the gastrointestinal tract of an animal in a cage.

本発明は、多くの種類の寄生生物および病原性生物を制御するのに有用であり、従って本発明は生物体の任意の特定の属または種を阻害することに限定される必要はない。例えば、この組成物の有効性について本明細書に記載された機構に基づき、動物寄生生物として作用し得る全ての昆虫種が本発明の方法によって標的され得ることが理解される。寄生生物は任意の種々の動物(哺乳動物、爬虫類、鳥類などを含む)に感染し得、従って本発明は任意の特定の動物に限定されないとみなされる。周知の寄生生物または重要な寄生生物の例は、本発明の例示のために本明細書に記載されているが、本発明を限定するとはみなされない。代表的な寄生生物ならびに動物および/またはヒト宿主は、「Merck’s Veterinary Manual」および「Cecils’Human Diseases」のような種々の獣医文献に非常に詳細に記載されている。ウマの寄生生物としては、Gasterophilus種(例えば、G.intestinalis、G.haemorrhiodalis、およびG.nasalis)により生じるウマウシバエ(horse bots)、唇ウシバエ(lip bots)または喉ウシバエ(throat bots)、Habronema種(例えば、H.muscaeまたはH.microstoma mulus)により生じるか、もしくはCrascia種(例えば、C.mepastoma)により生じるか、もしくはTrichostrongvlus種(例えば、T.axei)により生じる胃寄生虫、Parascaris種(例えば、P.eciuorum)により生じる回虫(白色寄生虫)、Stroncrvlus種(例えば、S.vulcraris,S.epuinusまたはS.edentatus)により生じる血中寄生虫(柵状寄生虫(palisada worms)赤色寄生虫、またはスクレロストーマ属)、Triodontophorus種(例えば、T.tenuicollis)により生じる盲腸および結腸の小円虫、Oxvuris種(例えば、O.eaui)により生じる蟯虫、Stroncivloides westeriにより生じる腸の糞線虫属感染、Anonlocephala種(例えば、A.macmaおよびA.perfoliata)、ならびにParanonlocephala mamillanaにより生じるにより生じるサナダムシが挙げられる。   The present invention is useful for controlling many types of parasites and pathogenic organisms, and therefore the present invention need not be limited to inhibiting any particular genus or species of an organism. For example, based on the mechanisms described herein for the effectiveness of this composition, it is understood that all insect species that can act as animal parasites can be targeted by the methods of the invention. Parasites can infect any of a variety of animals (including mammals, reptiles, birds, etc.), and therefore the present invention is considered not limited to any particular animal. Examples of well-known or important parasites are described herein for purposes of illustration of the invention, but are not to be construed as limiting the invention. Representative parasites and animal and / or human hosts are described in great detail in various veterinary literature, such as “Merck's Veterinary Manual” and “Cecils' Human Diseases”. Horse parasites include Horse bots, lip bots or throat Hotts (e.g., G. intestinalis, G. haemorrhiodalis, and G. nasalis), throat Hotts, For example, a gastric parasite, Parascaris species (e.g., caused by H. muscae or H. microsoma mulus), or by a Crascia species (e.g., C. mepastomoma), or caused by a Trichostronglus species (e.g., T. axei) Roundworms (white parasites) produced by P. eciourum), Stroncvlus species (eg S blood parasites (palisada worms, red parasites, or genus Sclerostoma), cecum and colon caused by Tridontophorus species (eg, T. tenucollis) caused by Vulcriris, S. epeunus or S. edentus Small roundworms, helminths caused by Oxvulis species (eg, O. euui), intestinal nematode infections caused by Stroncivloides westeri, Anonocephala species (eg, A. macma and A. perfoliata), and caused by Paranonlocephala malam The resulting tapeworm is mentioned.

種々の他の寄生生物(Haemonchus種により生じる線虫(wire worm)(すなわち床屋の看板虫(barber’s pole worm)または大胃虫(large stomach worm))を含む)が、反芻動物、代表的にはウシにおいて疾患を生じる。反芻動物、代表的にはブタにおいて生じる寄生生物としては、Hvostroncmulus種により生じる胃寄生虫が挙げられる。   Various other parasites, including wire worms caused by Haemonchus species (ie, barber's pole worms or large stomach worms), are ruminants, typically Cause disease in cattle. Parasites that occur in ruminants, typically pigs, include gastric parasites caused by Hvostromumulus species.

さらなる寄生生物が種々の動物宿主に感染することが公知であり、従って、本発明の方法による処置のための標的である。例えば、胃腸寄生生物は、種々の動物に感染し、そしてイヌにおいて食道寄生虫を生じるSpirocerca種(例えば、S.lupi)、ならびにイヌおよびネコにおいて胃寄生虫を生じるPhysoloptera種を含み得る。   Additional parasites are known to infect various animal hosts and are therefore targets for treatment by the methods of the present invention. For example, gastrointestinal parasites can include Spirocerca species (eg, S. lupi) that infect various animals and produce esophageal parasites in dogs, and Physolooptera species that produce gastroparasites in dogs and cats.

動物が球粒化された食物または顆粒食物を給餌される場合、この組成物は、球粒化された食物または顆粒食物中に含まれ得るか、あるいは本発明の球粒化された組成物と組み合わせて球粒化された食物の混合物を含み得る。本発明の組成物の球粒化された処方物と球粒化された食物との混合は、これが市販の食餌を用い、同時に投与されるべき本発明の組成物の量を調節する、従来のシステムを提供する限り、本発明の実施に特に好ましい方法である。   If the animal is fed a spheronized or granulated food, the composition can be included in the spheronized or granulated food, or the spheronized composition of the invention and It may comprise a mixture of foods that are spheronized in combination. The mixing of the spheronized formulation of the composition of the present invention with the spheronized food is a conventional diet that uses a commercial diet and adjusts the amount of the composition of the present invention to be administered simultaneously. As long as a system is provided, it is a particularly preferred method for practicing the present invention.

治療用組成物の投与は、本発明の栄養組成物を含む、ゲル、懸濁液、エアロゾルスプレー、カプセル、錠剤、顆粒、ペレット、ウエーハ、粉末または半固体処方物(例えば、座剤)(全て当該分野で周知の方法を用いて処方された)を用いて、腸に好ましい。   Administration of the therapeutic composition may be a gel, suspension, aerosol spray, capsule, tablet, granule, pellet, wafer, powder or semi-solid formulation (eg, suppository) (all suppositories) comprising the nutritional composition of the invention. Preferred for the intestine using a method well-known in the art.

本発明はさらに、動物の胃腸管におけるまたは動物の糞便における寄生生物および/または病原体の増殖を阻害するシステムを意図する。これは、ラベルおよび本発明による組成物を含む容器を含み、ここでこのラベルは、病原体/寄生生物の増殖を阻害するための組成物の使用のための指示書(説明書)を含む。   The present invention further contemplates a system that inhibits the growth of parasites and / or pathogens in the gastrointestinal tract of an animal or in the faeces of an animal. This comprises a container containing a label and a composition according to the invention, wherein the label comprises instructions (instructions) for the use of the composition to inhibit the growth of pathogens / parasites.

代表的には、このシステムは、本発明の組成物を含むパッケージの形態で、またはパッケージング材料と組み合わせて、存在する。このパッケージング材料は、このパッケージの組成物の使用のためのラベルまたは指示書を含む。この指示書は、本発明の方法または組成物について本明細書に記載されたパッケージング組成物の意図された用途を示す。   Typically, this system exists in the form of a package containing the composition of the present invention or in combination with a packaging material. The packaging material includes a label or instructions for use of the composition of the package. This instruction indicates the intended use of the packaging composition described herein for the method or composition of the invention.

例えば、システムは、本発明による治療用組成物の1つ以上の単位用量を含み得る。あるいは、このシステムはバルク量の組成物を含み得る。このラベルは、適切な場合、単位用量またはバルク形態のいずれかでこの組成物を用いるための指示書を含み、そして組成物の保管に関する情報、給餌の説明、健康および食事の指示、投与量、投与経路、あらかじめ選択した食物とのこの組成物の混合の方法などの情報を含み得る。   For example, the system may include one or more unit doses of the therapeutic composition according to the present invention. Alternatively, the system can include a bulk amount of the composition. The label includes instructions for using the composition in either unit dose or bulk form, where appropriate, and information regarding storage of the composition, feeding instructions, health and diet instructions, dosage, Information such as route of administration, method of mixing the composition with a preselected food may be included.

(A.Bacillus coagulansの培養)
Bacillus coagulansは、好気性かつ通性であり、そして代表的には2重量%までのNaClを含有する栄養ブロス中で、pH5.7〜6.8で培養されるが、NaClもKClも増殖には必要ない。約4.0〜7.5のpHが、胞子形成(すなわち、胞子の形成)の開始に至適である。本明細書において開示されたBacillus coagulansの新規な株は、20℃〜40℃で至適に増殖し、そして胞子は低温殺菌に耐え得る。さらに、この細菌は、硝酸供給源または硫酸供給源を利用することにより通気性および有機栄養の増殖を示す。
(A. Culture of Bacillus coagulans)
Bacillus coagulans are aerobic and facultative and are typically grown in nutrient broth containing up to 2% by weight NaCl at pH 5.7-6.8, but both NaCl and KCl grow. Is not necessary. A pH of about 4.0-7.5 is optimal for initiation of sporulation (ie, sporulation). The new strain of Bacillus coagulans disclosed herein grows optimally between 20 ° C. and 40 ° C., and the spores can withstand pasteurization. In addition, the bacteria exhibit aeration and organic nutrient growth by utilizing a nitric acid source or a sulfuric acid source.

Bacillus coagulansは、種々の培地中で培養され得るが、
特定の増殖条件がより効率的であり、ここで高レベルの胞子形成を生じる培養物を生成することが実証されている。例えば、胞子形成は、培養培地が10mg/lのMgSO4
ルフェートを含む場合に強化されることが実証されている。ここでは、増殖細胞に対する胞子の比が約80:20で生成される。さらに、特定の培養条件は、代謝酵素のスペクトルが特に本発明に適している(すなわち、強化されたプロバイオティック活性および生分解性に関する乳酸および酵素の産生)細菌胞子を産生する。これらの前述の培養条件により産生される胞子が好ましいが、生存しているBacillus coagulans胞子を産生する種々の他の適合する条件が、本発明の実施において利用され得る。
Bacillus coagulans can be cultured in a variety of media,
Certain growth conditions have been demonstrated to be more efficient where they produce cultures that produce high levels of sporulation. For example, sporulation has been demonstrated to be enhanced when the culture medium contains 10 mg / l MgSO 4 sulfate. Here, a ratio of spores to proliferating cells is produced at about 80:20. Furthermore, certain culture conditions produce bacterial spores whose metabolic enzyme spectrum is particularly suitable for the present invention (ie, production of lactic acid and enzymes for enhanced probiotic activity and biodegradability). Although spores produced by these aforementioned culture conditions are preferred, a variety of other suitable conditions that produce viable Bacillus coagulans spores can be utilized in the practice of the invention.

Bacillus coagulansの培養の適切な培地としては、以下が挙げられる:PDB(ジャガイモデキストロースブロス);TSB(トリプシンダイズブロス);およびNB(栄養ブロス)(これらは全て、当該分野で周知であり、種々の供給業者から入手可能である)。本発明の1つの実施形態において、家禽および/または魚の組織の酵素消化物を含む、そして食物酵母を含む、培地補充物が特に好ましい。好ましい培地補充物により、少なくとも60%のタンパク質、約20%の複合炭水化物、および約6%の脂質を含む培地を生じる。培地は、種々の商業的供給業者、とりわけ、DIFCO(Newark、NJ);BBL(Cockeyesville,MD);Advanced Microbial Systems(Shakopee,MN);およびTroy Biologicals(Troy,MD)から入手し得る。Bacillus coagulansの有効な増殖培地は、Glucose Ysast抽出物(GYE)培地である。GYEの処方は以下の表6に示す。   Suitable media for cultivation of Bacillus coagulans include: PDB (potato dextrose broth); TSB (trypsin soy broth); and NB (nutritive broth) (all of which are well known in the art and are Available from suppliers). In one embodiment of the invention, a medium supplement comprising enzyme digests of poultry and / or fish tissue and comprising food yeast is particularly preferred. A preferred medium supplement yields a medium containing at least 60% protein, about 20% complex carbohydrates, and about 6% lipid. Media can be obtained from various commercial suppliers, notably DIFCO (Newark, NJ); BBL (Cockeysville, MD); Advanced Microbiological Systems (Shakopee, MN); and Troy Biologicals (Troy, MD). An effective growth medium for Bacillus coagulans is Glucose Ysast extract (GYE) medium. The GYE recipe is shown in Table 6 below.

Figure 2014001245

次いで、この培地のpHを約6.3に調節し、次に120℃で15分間、1.2kg/cm2で蒸気滅菌した。
Figure 2014001245

The pH of the medium was then adjusted to about 6.3 and then steam sterilized at 1.2 kg / cm 2 at 120 ° C. for 15 minutes.

本発明のBacillus coagulans細菌株の分析に利用した微量ミネラル溶液の処方は、以下の表7に示す。   The formulation of the trace mineral solution used for the analysis of the Bacillus coagulans bacterial strain of the present invention is shown in Table 7 below.

Figure 2014001245

(i)スモールスケールの培養
Bacillus coagulansのスモールスケールの培養は、上述のグルコース酵母エキス(GYE)培地を用いることにより達成し得る。この培地に播種し、そして細胞密度が約1×108〜1×109細胞/mlになるまで増殖させた。この細菌を標準的なエアリフト発酵槽を利用して30℃で培養した。胞子形成のために受容可能なMnSO4の範囲を、1.0mg/l〜1.0g/lに見出した。この栄養細菌細胞は、65℃ま
で活性を有して繁殖し得、そして胞子は90℃まで安定である。
Figure 2014001245

(I) Small scale culture Small scale culture of Bacillus coagulans can be achieved by using the above-described glucose yeast extract (GYE) medium. This medium was seeded and grown to a cell density of about 1 × 10 8 to 1 × 10 9 cells / ml. The bacteria were cultured at 30 ° C. using a standard airlift fermenter. The range of acceptable MnSO 4 for sporulation was found to be 1.0 mg / l to 1.0 g / l. This vegetative bacterial cell can propagate with activity up to 65 ° C and the spores are stable up to 90 ° C.

培養後、このBacillus coagulansの細菌細胞または胞子を、標準的な方法(例えば、濾過、遠心分離)を用いて回収し、そしてその後この回収された細胞および胞子を凍結乾燥、噴霧乾燥、風乾または凍結し得る。本明細書に記載されるように、細胞培養物からの上清を回収して、そして本発明の処方物においてBacillus coagulansにより分泌された有用な抗菌活性を有する細胞外物質として使用し得る。   After incubation, the Bacillus coagulans bacterial cells or spores are recovered using standard methods (eg, filtration, centrifugation), and the recovered cells and spores are then lyophilized, spray dried, air dried or frozen. Can do. As described herein, the supernatant from the cell culture can be collected and used as an extracellular material with useful antibacterial activity secreted by Bacillus coagulans in the formulations of the invention.

上述の培養の方法から得られる代表的な収量は、約1×109〜1×1013の範囲の生
存胞子であり、そしてより代表的には乾燥前の1gあたりで約10〜15×1010細胞/胞子である。Bacillus coagulansの胞子は、乾燥工程後、室温で保存する場合に少なくとも90%の生存性を7年間まで維持することにも注目される。故に、Bacillus coagulansのハンマー(Hammer)胞子を含む組成物の室温での有効な保存期間は、約10年間である。
Typical yields obtained from the culture methods described above are in the range of about 1 × 10 9 to 1 × 10 13 viable spores, and more typically about 10 to 15 × 10 6 per gram before drying. 10 cells / spore. It is also noted that Bacillus coagulans spores maintain at least 90% viability for up to 7 years when stored at room temperature after the drying step. Therefore, the effective shelf life at room temperature of a composition comprising Bacillus coagulans Hammer spores is about 10 years.

(ii)ラージスケールの培養
Bacillus coagulansのラージスケールのバッチ発酵は、上述のグルコース酵母エキス(GYE)培地を用いて達成され得る。発酵槽は、次のものを備え得る:60psiの圧力等級を有する500リットル314シリーズのステンレスエアリフト発酵槽;インプロセスの電極を備えたHanna duel設定pH値制御システム;滅菌空気の供給のために0.2μmのインラインフィルターを備えた高圧タービン送風機;10kwプロセス温度制御装置;および適切な高バースト圧用ステンレススチールの衛生ホースおよび金具。
(Ii) Large scale culture Large scale batch fermentation of Bacillus coagulans can be achieved using the glucose yeast extract (GYE) medium described above. The fermentor may comprise: a 500 liter 314 series stainless steel airlift fermentor with a 60 psi pressure grade; a Hanna duel set pH value control system with in-process electrodes; 0 for sterile air supply High pressure turbine blower with 2 μm in-line filter; 10 kw process temperature controller; and appropriate high burst pressure stainless steel sanitary hoses and fittings.

バッチ発酵は、次の手順を含む。Bacillus coagulansのシングルコロニーを、滅菌した曲管を用いてペトリ皿のコロニーから選択した。次いでこのシングルコロニーを用いて、GYE培地、デキストロース、および無機物を含む2リットルのエルレンマイアーフラスコに播種した。この培養物を、オービタルシェーカー(2”軌道を有する)で35℃、約18時間インキュベートした。この2リットルの培養物を用いて、GYE培地、デキストロース、および無機物を含む500リットルの滅菌されたバッチ発酵槽に播種した。このバッチ発酵槽を、高通気下(36〜38LPM)で35℃、約30時間稼動させた。このインキュベーションの後、このバッチ発酵槽の通気を止め、そして4時間の間温度を20℃まで下げ、含有される細菌細胞の沈降を促進した。この発酵ブロスを、10℃、12,000rpmでAlpha−Laval Sharples連続供給遠心分離を用いて収菌し、そして細菌の沈殿物をその後の凍結乾燥のために回収した。   Batch fermentation includes the following procedures. A single colony of Bacillus coagulans was selected from the petri dish colonies using a sterile curved tube. This single colony was then used to inoculate a 2 liter Erlenmeyer flask containing GYE medium, dextrose, and minerals. The culture was incubated on an orbital shaker (with 2 "orbital) for about 18 hours at 35 ° C. Using this 2 liter culture, a 500 liter sterilized batch containing GYE medium, dextrose, and minerals. The batch fermenter was sown for about 30 hours at 35 ° C. under high aeration (36-38 LPM) After this incubation, the batch fermenter was turned off and for 4 hours. The temperature was lowered to 20 ° C. to facilitate sedimentation of the contained bacterial cells.The fermentation broth was harvested using an Alpha-Laval Sharples continuous feed centrifuge at 12,000 rpm at 10 ° C. and the bacterial sediment. Was recovered for subsequent lyophilization.

(Bacillus coagulansの胞子の調製)
Bacillus coagulansの胞子の乾燥培養物を、例えば、次のようにして調製し得る。約1×107個の胞子を、30g(wt/vol)のGYE培地、デキス
トロース、および無機物を含む1リットルの培養培地に播種した。この培養物を、37℃で72時間、高酸素環境下で保持し、約15×1010個の細胞/g(培地)を有する培養物を生成した。次いでこの培養物を濾過して液体培養培地を除去し、得られた細菌のペレットを水で再懸濁し、そして凍結乾燥した。この凍結乾燥した細菌を、標準的で優れた製造実験(cGMP)の方法を用いて細かい「粉末」にした。
(Preparation of Bacillus coagulans spores)
A dry culture of Bacillus coagulans spores can be prepared, for example, as follows. About 1 × 10 7 spores were seeded in 1 liter of culture medium containing 30 g (wt / vol) GYE medium, dextrose, and minerals. This culture was maintained at 37 ° C. for 72 hours in a high oxygen environment to produce a culture having about 15 × 10 10 cells / g (medium). The culture was then filtered to remove the liquid culture medium and the resulting bacterial pellet was resuspended in water and lyophilized. The lyophilized bacteria were made into a fine “powder” using standard and good manufacturing experiment (cGMP) methods.

(Bacillus coagulansの細胞外生成物の調製)
Bacillus coagulansの培養物を、具体的な実施例A(i)〜(ii)に記載されるように調製した。記載されるように、培養物を5日間保持した。この培養物をまず250°Fで30分間オートクレーブし、次いで4000r.p.m.で15分間遠心分離した。得られた上清を回収し、そして未使用の0.8μmのフィルターを備えたブフナー漏斗によるミクロン以下濾過に供した。次いで濾液を回収し、0.2μmのNalge真空フィルターを通してさらに濾過した。次いで得られた濾液を回収した(培養培地1リットルあたり約900mlの容量)。これは細胞外生成物を含有する液体からなり、定量的に分析され、そしてその後の阻害実験に用いられた。
(Preparation of extracellular product of Bacillus coagulans)
Bacillus coagulans cultures were prepared as described in specific Examples A (i)-(ii). Cultures were maintained for 5 days as described. The culture was first autoclaved at 250 ° F. for 30 minutes and then 4000 r. p. m. For 15 minutes. The resulting supernatant was collected and subjected to submicron filtration through a Buchner funnel equipped with an unused 0.8 μm filter. The filtrate was then collected and further filtered through a 0.2 μm Nalge vacuum filter. The resulting filtrate was then collected (approximately 900 ml capacity per liter of culture medium). This consisted of a liquid containing extracellular products, was quantitatively analyzed and used in subsequent inhibition experiments.

以下の方法は、この上清を特徴付けるために用いられた。   The following method was used to characterize this supernatant.

(タンパク質の液体クロマトグラフィー)
20mlの培養上清を、バッファーA(0.25M Tris HCl;pH8.0)で平衡化した分析用Mono9クロマトグラフィーカラム(Pharmacia)にロードし、BioCAD Sprintクロマトグラフィーシステム(Perseptive
Biosystems、Inc.)を用いて2ml/mmで稼動させた。このカラムを15mlのバッファーAで洗浄し、そして12分間の時間枠に渡って、0%B(すなわち、バッファーBは、3MのNaCl水溶液である)〜40%Bの範囲の直線勾配で溶出した。次いでこのカラムを100%Bで5分間洗浄した。続いてこのカラムを、バッファーAで再度平衡化した。吸光度を280nmでモニターして、細菌のタンパク質中に見出される芳香族アミノ酸(すなわち、チロシン)の溶出を検出した。
(Liquid chromatography of proteins)
20 ml of the culture supernatant was loaded onto an analytical Mono9 chromatography column (Pharmacia) equilibrated with buffer A (0.25 M Tris HCl; pH 8.0) and BioCAD Sprint chromatography system (Perseptive).
Biosystems, Inc. ) At 2 ml / mm. The column was washed with 15 ml of buffer A and eluted with a linear gradient ranging from 0% B (ie, buffer B is a 3M aqueous NaCl solution) to 40% B over a 12 minute time frame. . The column was then washed with 100% B for 5 minutes. The column was then re-equilibrated with buffer A. Absorbance was monitored at 280 nm to detect elution of aromatic amino acids (ie, tyrosine) found in bacterial proteins.

この結果は、タンパク質混合物の大部分が0.1M〜0.8MのNaClで溶出し、そして無機物の小さなフラクションが3.0MのNaCl濃度で溶出したことを実証する。フラクションを収集して保存し、そしてその後の分析を容易にするためにSpectrapor透析用メンブレン(MW約1,000ダルトンで「切り捨て」られる)で水に対して透析した。   This result demonstrates that the majority of the protein mixture eluted at 0.1 M to 0.8 M NaCl and a small fraction of mineral eluted at a NaCl concentration of 3.0 M. Fractions were collected and stored and dialyzed against water with a Spectrapor dialysis membrane ("truncated" at about 1,000 Daltons MW) to facilitate subsequent analysis.

(紫外分光法および可視分光法)
Uvikon930走査分光光度計(Kontron Instruments)を用い、1cmの石英キュベットに入れて、200nmおよび600nmの波長の間で異なる吸光スペクトルを決定した。基準線は、水または培養培地を用いて決定した。
(Ultraviolet spectroscopy and visible spectroscopy)
Using a Uvikon 930 scanning spectrophotometer (Kontron Instruments), placed in a 1 cm quartz cuvette, the absorption spectra differing between wavelengths of 200 nm and 600 nm were determined. Baseline was determined using water or culture medium.

水(ブランク)での結果は、290nm〜305nmでのBacillus coagulansについての吸収ピークと、210nmと400nmとの間で見出される有意な量の付加的な吸収物質を示す。また、UV波長において主にタンパク質の存在に起因する有意な吸収があることも示した。   The water (blank) results show an absorption peak for Bacillus coagulans from 290 nm to 305 nm and a significant amount of additional absorbing material found between 210 nm and 400 nm. It has also been shown that there is significant absorption mainly due to the presence of proteins at UV wavelengths.

(SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動)
電気泳動を、Laemmliの方法(Laemmli、1970、Nature 227:680−685を参照のこと)により実施した。アクリルアミドゲルを1mmのカセット(Novex)に流し込み、そして市販品供給者の推奨(すなわち、120ボルト、90分間[12%ゲル]および2時間[16%])に従い実行した。次いでこのゲルを、Blumらの方法(Blumら、1987.Electrophoresis 8:93−99)により銀染色した。16%のアクリルアミドが、最もBacillus coagulansのタンパク質を分離することが見出された。全てのサンプルを電気泳動のための調製の前に水に対して透析し、塩が結合した電気泳動の人為的産物を改善した。広範囲のタンパク質マーカー(BioRad)を、タンパク質の分子量決定のために用いた。
(SDS polyacrylamide gel electrophoresis)
Electrophoresis was performed by the method of Laemmli (see Laemmli, 1970, Nature 227: 680-685). The acrylamide gel was run into a 1 mm cassette (Novex) and run according to the recommendations of the commercial supplier (ie 120 volts, 90 minutes [12% gel] and 2 hours [16%]). The gel was then silver stained by the method of Blum et al. (Blum et al., 1987. Electrophoresis 8: 93-99). 16% acrylamide was found to isolate the most Bacillus coagulans protein. All samples were dialyzed against water prior to preparation for electrophoresis to improve salt-bound electrophoresis artifacts. A wide range of protein markers (BioRad) were used for protein molecular weight determination.

この電気泳動の結果は、Bacillus coagulansについて4,000以下から30,000ダルトンの範囲で有意な数のタンパク質のバンドを実証した。   The electrophoresis results demonstrated a significant number of protein bands for Bacillus coagulans ranging from less than 4,000 to 30,000 daltons.

(高圧液体クロマトグラフィー)
5mlの培養上清を、2mlのアセトニトリル、ベンゼンまたは24:1(v/v)のクロロホルム:イソアミルアルコールを用いて約2時間抽出した。この相は4時間で分離が可能となり、これをさらに5,000×gで10分間遠心分離した。次いで有機相を0.2μmのPVDFフィルター(Gehnan Acrodisc LC−13)を通して濾過し、そして20mM Tris−HCl(pH7.5)の移動相中のEconosil C−18 10U HPLCカラム(Altech)にロードした。計5分後に溶出を開始した(水中で60%アセトニトリル(ACN)までの15分間の直線勾配)。60%ACNで5分間溶出を続け、次いでカラムを20mM Tris−HCl(pH7.5)で洗浄し、そして再度平衡化した。
(High pressure liquid chromatography)
5 ml of culture supernatant was extracted with 2 ml of acetonitrile, benzene or 24: 1 (v / v) chloroform: isoamyl alcohol for about 2 hours. This phase became separable in 4 hours and was further centrifuged at 5,000 × g for 10 minutes. The organic phase was then filtered through a 0.2 μm PVDF filter (Gehnan Acrodisc LC-13) and loaded onto an Econosil C-18 10U HPLC column (Altech) in a mobile phase of 20 mM Tris-HCl, pH 7.5. Elution started after a total of 5 minutes (15 minute linear gradient to 60% acetonitrile (ACN) in water). Elution was continued with 60% ACN for 5 minutes, then the column was washed with 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) and equilibrated again.

ACN抽出されたBacillus coagulansの上清についての逆相HPLCの結果は、溶媒の有機的特性が増大するにつれて、HPLCの「有機的な性質」(すなわち、より高い割合のACNで溶出する物質の増大)および色素性分子(すなわち、可視光を吸収する分子)の捕捉における増大を導くことを示した。上述のこれらの分子を分離して、さらに特徴付けた。   Reversed phase HPLC results on the ACN-extracted Bacillus coagulans supernatant showed that as the organic properties of the solvent increased, the “organic nature” of the HPLC (ie, the increase in material eluting at a higher percentage of ACN) ) And pigmented molecules (ie, molecules that absorb visible light) have been shown to lead to an increase in capture. These molecules described above were isolated and further characterized.

上述のこれらの分析方法の結果は、Bacillus coagulansからの培養上清は、自然状態では非常に不均一で、複数のタンパク質分子および有機分子を含有することが実証された。しかし、この分子の中で優勢なのはタンパク質であり、それぞれのサンプルで合計20の異なる種類が存在する。これらのタンパク質種を、イオン交換クロマトグラフィーの使用によりさらに細分化し得、それ故にさらなる特徴付けが可能になる。さらに、(高波長での吸収に基く)高度に複合化された、および(非極性溶媒およびC−18 HPLCカラムでの保持についてのこれらの優先度に基く)疎水性の両方である多数の色素性分子(すなわち、可視光を吸収する分子)も存在する。   The results of these analytical methods described above demonstrated that the culture supernatant from Bacillus coagulans is very heterogeneous in nature and contains multiple protein and organic molecules. However, it is proteins that predominate in this molecule, and there are a total of 20 different types in each sample. These protein species can be further subdivided by the use of ion exchange chromatography, thus allowing further characterization. In addition, many dyes that are both highly complex (based on absorption at high wavelengths) and hydrophobic (based on their preference for retention on nonpolar solvents and C-18 HPLC columns) There are also sex molecules (ie, molecules that absorb visible light).

本発明の実施形態において、細胞外生成物を含有する液体は、経皮組織、角質組織、または粘膜組織での直接の適用についての使用のための液体オイントメント組成物に処方され得る。   In embodiments of the present invention, the liquid containing the extracellular product can be formulated into a liquid ointment composition for use for direct application in transdermal, keratinous, or mucosal tissue.

(新規のBacillus coagulans株の分離および特徴付け)
(生存細菌コロニーの分離および特徴付け)
(希釈および熱処理)
約1gの凍結乾燥したBacillus coagulansのサンプルを、表面が滅菌されたホモジナイズ用容器に置いた。約200mlの滅菌生理食塩水の希釈溶液(1リットルあたり、8.5mgの塩化ナトリウムおよび25mgのラウリル硫酸ナトリウムを含む)を加え、そしてこの混合物を12,000〜15,000rpmで5分間ホモジナイズした。
(Isolation and characterization of a new Bacillus coagulans strain)
(Isolation and characterization of viable bacterial colonies)
(Dilution and heat treatment)
Approximately 1 g of lyophilized Bacillus coagulans sample was placed in a homogenizing container with a sterilized surface. Approximately 200 ml of sterile saline diluted solution (containing 8.5 mg sodium chloride and 25 mg sodium lauryl sulfate per liter) was added and the mixture was homogenized at 12,000-15,000 rpm for 5 minutes.

1mlのホモジナイズした懸濁液を、次いでスクリューキャップ付チューブ(25mm×150mmの大きさ)中の9.0mlの生理食塩水に移し、そして完全に混合した。この連続的な希釈を、最終2×10-8倍希釈まで繰り返し、「希釈因子」と命名されるものを得た。次いで最終の希釈チューブを70℃の水槽で30分間熱処理し、その後直ちに45℃まで冷却した。 1 ml of the homogenized suspension was then transferred to 9.0 ml saline in a screw capped tube (25 mm x 150 mm size) and mixed thoroughly. This serial dilution was repeated to a final 2 × 10 −8 fold dilution to obtain what was termed “dilution factor”. The final dilution tube was then heat treated in a 70 ° C. water bath for 30 minutes and then immediately cooled to 45 ° C.

(プレーティング)
グルコース酵母エキス(GYE)寒天培地を溶解し、次いで水槽中で45℃まで冷却した。サンプル1つあたり、合計5つのペトリ皿を用いた。熱処理した最終希釈チューブの1mlを、各ペトリ皿に加え、次いで上述の溶解されたGYE寒天培地5mlをペトリ皿に加えそして完全に混合した。固まったら、このプレートを逆さにした位置で、40℃で合計48時間インキュベートした。
(Plating)
Glucose yeast extract (GYE) agar was dissolved and then cooled to 45 ° C. in a water bath. A total of 5 Petri dishes were used per sample. 1 ml of the heat-treated final dilution tube was added to each petri dish, then 5 ml of the above-dissolved GYE agar medium was added to the petri dish and mixed thoroughly. Once set, the plates were incubated in an inverted position at 40 ° C. for a total of 48 hours.

(細菌の生存コロニーのカウント)
30〜300のコロニーを示すプレートをカウントのために選択した。コロニーの合計数でほとんど変化のないプレートをカウントし、次いでプレートあたりの平均数を計算した。プレートあたりのカウントされたコロニーの平均数に希釈因子の逆数をかけることにより、サンプル1グラムあたりの生存細胞数を得た(例えば、プレートあたりの平均コロニー数が90であり、そして最終希釈因子が2×10-6である場合、その時の生存胞子数は、1グラムあたり90×(2×106)または1.8×1010個の生存胞子であった)
(Count of bacterial surviving colonies)
Plates showing 30-300 colonies were selected for counting. Plates with little change in total number of colonies were counted and then the average number per plate was calculated. Multiply the average number of colonies counted per plate by the reciprocal of the dilution factor to obtain the number of viable cells per gram of sample (eg, the average number of colonies per plate is 90 and the final dilution factor is If it was 2 × 10 −6 , then the number of surviving spores was 90 × (2 × 10 6 ) or 1.8 × 10 10 viable spores per gram)
.

後で議論するが、その後のガスクロマトグラフィー脂肪酸メチルエステル(GC−Fame)およびBiologTM分析は、これらの細菌が、これまでに特徴付けられていなかったBacillus coagulans株であることを示した。以下の表8は、本明細書中で記載される新規のBacillus coagulans株(すなわち、20℃
Bacillus coagulans分離体(5937−20℃);30℃ Bacillus coagulans分離体(5937−30℃);ATTC 99% Bacillus coagulans分離体(ATCC99%);およびATTC 1% Bacillus coagulans分離体(ATCC1%)、ここで(−)は、増殖しないことを示し;(+)は、少しのまたは最小の増殖を示し;ならびに(++)かなりのまたは最適な増殖を示す)間の相違を説明する。グルコース酵母エキス(GYE)培地およびトリプチカーゼダイズブロス(TSB)培養培地を用いた。
As discussed later, subsequent gas chromatographic fatty acid methyl ester (GC-Fame) and Biolog analysis indicated that these bacteria were Bacillus coagulans strains that had not been characterized previously. Table 8 below shows the new Bacillus coagulans strain described herein (ie, 20 ° C.
Bacillus coagulans isolate (5937-20 ° C.); 30 ° C. Bacillus coagulans isolate (5937-30 ° C.); ATTC 99% Bacillus coagulans isolate (ATTC 99%); and ATTC 1% Bacillus coagulans isolate (here) (−) Indicates no growth; (+) indicates little or minimal growth; and (++) indicates significant or optimal growth). Glucose yeast extract (GYE) medium and trypticase soy broth (TSB) culture medium were used.

Figure 2014001245

図1は、棒グラフの形式で、トリプチカーゼダイズブロス(TSA)培地かまたはグルコース酵母エキス(GYE)培地のいずれかでの、Bacillus coagulans 1%分離体(GBI−1);ATCC−99%分離体;5937−20℃分離体(GBI−20);および5937−30℃分離体(GBI−30)の最小培養温度および最適培養温度を説明する。
Figure 2014001245

FIG. 1 shows, in bar graph format, Bacillus coagulans 1% isolate (GBI-1) in either trypticase soy broth (TSA) medium or glucose yeast extract (GYE) medium; ATCC-99% separation. The minimum and optimum culture temperatures of the body; 5937-20 ° C. isolate (GBI-20); and 5937-30 ° C. isolate (GBI-30) are described.

(pH変動の研究)
(材料および方法)
合計4つのBacillus coagulans株の培養物を、pH変動試験、有機栄養プレートカウント、およびトリプチックダイズブロス(TSB)培地で28時間の間の4時間間隔の培養増殖物の光学的な透過率(%)での光学密度(OD)により分析した。これらの株として、以下が挙げられる:20℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−20℃);30℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−30℃);ATTC 99% Bacillus coagulans分離体(ATCC99%);および1% Bacillus coagulans分離体(GBI−1)。
(Research on pH fluctuation)
(Materials and methods)
A total of four cultures of Bacillus coagulans strains were tested for pH permeation, organic nutrient plate counts, and optical transmission (%) of culture growth at 28 hour intervals in tryptic soy broth (TSB) medium. ) And the optical density (OD). These strains include: 20 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-20 ° C.); 30 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-30 ° C.); ATTC 99% Bacillus coagulans isolate (ATCC 99%); and 1 % Bacillus coagulans isolate (GBI-1).

上述の細菌株をそれぞれ、20mlのTSB培地を含む50mlのエルレンマイアーフラスコに加えた。7つのフラスコを、各々の4つの分離体(28時間のそれぞれ4時間間隔での研究のための分離体)のために準備した。最初の播種用培養物は、試験管中のブロス培養物であり、これは10%の透過率(%)を有する。1.0mlのこの培養物を次いで合計28個のフラスコ(それぞれの株に対する7個のフラスコを意味する)のそれぞれに加えた。この播種されたフラスコを、ロータリーインバイアロンメンタル(environmental)シェーカーで45℃、28時間インキュベートした。4時間ごとにシェーカーを停止し、そして新しい培養物を評価のために回収した。光学的な透過率(%)についてのODの読みとり、pH、および3M ペトリフィルムスプレッドプレート法による総有機栄養プレートカウントを実施し、異なる時間間隔での細菌細胞密度およびpHの変化をモニターした。pHの評価、透過率(%)についてのOD、および総有機栄養プレートカウントをそれぞれ表9、表10、および表11に示す。   Each of the above bacterial strains was added to a 50 ml Erlenmeyer flask containing 20 ml TSB medium. Seven flasks were prepared for each of the four separators (separators for the study at 28 hours each 4 hour interval). The initial seeding culture is a broth culture in a test tube, which has a permeability (%) of 10%. 1.0 ml of this culture was then added to each of a total of 28 flasks (meaning 7 flasks for each strain). The seeded flask was incubated at 45 ° C. for 28 hours on a rotary invitromental shaker. The shaker was stopped every 4 hours and new cultures were collected for evaluation. OD readings for% optical transmission, pH, and total organic nutrient plate counts by 3M Petri film spread plate method were performed to monitor changes in bacterial cell density and pH at different time intervals. Table 9, Table 10, and Table 11 show the pH evaluation, OD for transmittance (%), and total organic nutrient plate count, respectively.

Figure 2014001245
Figure 2014001245

Figure 2014001245
Figure 2014001245

Figure 2014001245

(実験結果)
表9〜11から確認され得るように、異なる間隔でのL(+)乳酸産生に関して、すべての分離体の間に顕著な変化がある。細胞密度に対応するこの間隔を、Vitek機を540nmまたは680nmのいずれかで稼動させて、光透過率を用いて、およびTSBでの標準のプレートカウントを用いて決定した。20℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−20℃)および30℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−30℃)は、1% Bacillus coagulans分離体(GBI−1)およびATTC 99% Bacillus coagulans分離体よりも、高増殖速度を提供し、それは8時間の間隔およびその後の発酵ブロスの低下したpHにおいてより顕著に有効であった(TSBを発酵基質として用いた)。これらの結果は、上述のこれらの株が、1% Bacillus coagulans分離体(GBI−1)およびATTC 99% Bacillus coagulans分離体のいずれかよりも、Escherichia、Campylobacter、Candida、ClostridiumおよびStaphylococcusのようなpH特異的な疾患を和らげることについて有効であることを示すようだ。
Figure 2014001245

(Experimental result)
As can be seen from Tables 9-11, there is a significant change between all isolates with respect to L (+) lactic acid production at different intervals. This interval corresponding to cell density was determined using the Vitek machine at either 540 nm or 680 nm, using light transmission, and using standard plate counts with TSB. 20 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-20 ° C.) and 30 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-30 ° C.) are also 1% Bacillus coagulans isolate (GBI-1) and ATTC 99% Bacillus coagulans isolate. It provided a growth rate, which was more markedly effective at the 8 hour interval and subsequent reduced pH of the fermentation broth (TSB was used as the fermentation substrate). These results indicate that these strains described above are more likely to be found in Escherichia, Campylobacter, Candida, Clostridium and staphlocos, than either 1% Bacillus coagulans isolate (GBI-1) or ATTC 99% Bacillus coagulans isolate. It seems to show effectiveness in relieving specific diseases.

(増殖/終点の速度論的研究)
(GBI−1およびATCC−99% Bacillus coagulans分離体)
Bacillus coagulans種の2つの培養物を増殖/終点の速度論的試験を用いて分析した。これらの種として:1% Bacillus coagulans分離体(GBI−1)およびATCC−99% Bacillus coagulans分離体が挙げられる。
(Proliferation / endpoint kinetic study)
(GBI-1 and ATCC-99% Bacillus coagulans isolates)
Two cultures of Bacillus coagulans species were analyzed using a growth / endpoint kinetic test. These species include: 1% Bacillus coagulans isolate (GBI-1) and ATCC-99% Bacillus coagulans isolate.

速度論的アッセイ番号1において、1% Bacillus coagulans種(GBI−1)を試験した。速度論的アッセイ番号2において、ATCC−99% Bacillus coagulans種を試験した。試験するBacillus coagulansの特定の種をトリプチカーゼダイズブロス(TSB)培地中で全部で48時間、45℃で増殖させた。インキュベーションに続いて、培養物を約40〜50%T(濁度)の濁度になるまで滅菌生理食塩水中に懸濁した。希釈した培養物を以下の1つを含む特定の増殖培地を含む96ウエルのマイクロタイタープレートウエルに置いた:TSB、グルコース酵母エキス(GYE)培地、またはさらに酸素添加するかまたは酸素添加しないかのいずれか。増殖培地に酸素添加するために、各培地の100mlを4l/分の流速の酸素コンセントレーターに全部で15分間置いた。さらに、各マイクロプレートウエルはまた、テトラゾリウム色素/酸化還元指示薬システムを含む。細菌の増殖(すなわち、代謝呼吸または炭素源の酸化)を、分光光度マイクロプレートリーダーにおいて590nmで測定されるテトラゾリウム還元によりモニターした。   In kinetic assay number 1, a 1% Bacillus coagulans species (GBI-1) was tested. In kinetic assay number 2, the ATCC-99% Bacillus coagulans species was tested. Specific species of Bacillus coagulans to be tested were grown at 45 ° C. for a total of 48 hours in trypticase soy broth (TSB) medium. Following incubation, the culture was suspended in sterile saline until turbidity of approximately 40-50% T (turbidity). The diluted culture was placed in a 96-well microtiter plate well containing a specific growth medium containing one of the following: TSB, glucose yeast extract (GYE) medium, or further oxygenated or not oxygenated either. To oxygenate the growth medium, 100 ml of each medium was placed in an oxygen concentrator with a flow rate of 4 l / min for a total of 15 minutes. In addition, each microplate well also contains a tetrazolium dye / redox indicator system. Bacterial growth (ie, metabolic respiration or carbon source oxidation) was monitored by tetrazolium reduction measured at 590 nm in a spectrophotometric microplate reader.

32℃で22時間の全インキュベーションの間、細菌の増殖を20分毎に測定した。速度論的データをプロセスし、そしてバックグラウンドのブランク値を差し引きした。   Bacterial growth was measured every 20 minutes during a total incubation of 22 hours at 32 ° C. Kinetic data was processed and background blank values were subtracted.

上記に参照した速度論的増殖アッセイの完了に続いて、マイクロプレート中で590nmで測定したテトラゾリウムの還元を終点速度論的アッセイとして読む。図2および図3は、それぞれ1% Bacillus coagulans種(GBI−1)およびATCC−99% Bacillus coagulans種の両方の終点速度論を示す。   Following completion of the kinetic proliferation assay referenced above, the reduction of tetrazolium measured in a microplate at 590 nm is read as an endpoint kinetic assay. FIGS. 2 and 3 show the endpoint kinetics for both 1% Bacillus coagulans species (GBI-1) and ATCC-99% Bacillus coagulans species, respectively.

(5937−20℃および5937−30℃ Bacillus coagulans分離体)
Bacillus coagulans種の2つの培養物を増殖/終点の速度論的試験を用いて分析した。これらの種として:20℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−20)および30℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−30)が挙げられる。
(5937-20 ° C and 5937-30 ° C Bacillus coagulans isolates)
Two cultures of Bacillus coagulans species were analyzed using a growth / endpoint kinetic test. These species include: 20 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-20) and 30 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-30).

速度論的アッセイ番号3において、20℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−20)を試験した。速度論的アッセイ番号4において、30℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−30)を試験した。試験するBacillus coagulansの特定の種をグルコース酵母エキス(GYE)培地中で全部で48時間、35℃で増殖させた。インキュベーションに続いて、培養物を約40〜50%T(濁度)の濁度になるまで滅菌生理食塩水中に懸濁した。希釈した培養物を以下の1つを含む特定の増殖培地を含む96ウエルのマイクロタイタープレートのウエルに置いた:GYEまたはトリプチカーゼダイズブロス、栄養ブロス(NB)またはバイオログユニバーサル増殖培地(Biolog Universal Growth Medium(BUGMB))、またはさらに酸素添加するかまたは酸素添加しないかのいずれか。増殖培地に酸素添加するために、各培地の100mlを4l/分の流速の酸素コンセントレーターに全部で15分間置いた。さらに、各マイクロプレートウエルはまた、テトラゾリウム色素/酸化還元指示薬システムを含む。細菌の増殖(すなわち、代謝呼吸または炭素源の酸化)を、分光光度マイクロプレートリーダーにおいて590nmで測定されるテトラゾリウム還元によりモニターした。     In kinetic assay number 3, a 20 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-20) was tested. In kinetic assay number 4, a 30 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-30) was tested. The particular species of Bacillus coagulans to be tested was grown at 35 ° C. for a total of 48 hours in glucose yeast extract (GYE) medium. Following incubation, the culture was suspended in sterile saline until turbidity of approximately 40-50% T (turbidity). The diluted culture was placed in the wells of a 96-well microtiter plate containing a specific growth medium containing one of the following: GYE or trypticase soy broth, nutrient broth (NB) or biolog universal growth medium (Biolog Universal Growth Medium (BUGMB)) or either further oxygenation or no oxygenation. To oxygenate the growth medium, 100 ml of each medium was placed in an oxygen concentrator with a flow rate of 4 l / min for a total of 15 minutes. In addition, each microplate well also contains a tetrazolium dye / redox indicator system. Bacterial growth (ie, metabolic respiration or carbon source oxidation) was monitored by tetrazolium reduction measured at 590 nm in a spectrophotometric microplate reader.

32℃で18時間の全インキュベーションの間20分毎に、細菌の増殖を測定した。速度論的データをプロセスし、そしてバックグラウンドのブランク値を差し引きした。   Bacterial growth was measured every 20 minutes during a total incubation of 18 hours at 32 ° C. Kinetic data was processed and background blank values were subtracted.

上記に参照した速度論的増殖アッセイの完了に続いて、マイクロプレート中で590nmで測定したテトラゾリウムの還元を終点動態アッセイとして読む。図4および図5は、それぞれ5937−20℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−20)および5937−30℃ Bacillus coagulans分離体(GBI−30)の終点速度論のヒストグラムを表す。   Following completion of the kinetic proliferation assay referenced above, the reduction of tetrazolium measured in a microplate at 590 nm is read as an endpoint kinetic assay. 4 and 5 represent the endpoint kinetic histograms of the 5937-20 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-20) and 5937-30 ° C. Bacillus coagulans isolate (GBI-30), respectively.

(Bacillus coagulans分離体のBiologTM分析)
ATCC型の種であるBacillus coagulans Hammer(ATCC番号31284)と本明細書中で開示されたBacillus coagulansの新種を区別するために、炭素源認識パターンによる微生物の同定および特徴付けのためにバイオログマイクロプレートシステムTM(Biolog Microplate SystemTM)を使用した。ATCC型の種(ATCC番号31284)の接種物を3個のトリプチカーゼダイズブロスの入ったフラスコに入れた。次に、温度に起因する任意の細菌選択に関して補正するために、これらのフラスコを異なる温度でインキュベーションした。30時間のインキュベーション後、各ブロスフラスコからの一定分量をラミナーフローバイオロジカルキャビネット中で無菌的に移し、予め調製して乾燥させたペトリ皿中のTSA培地にプレートした。30℃、35℃および40℃で24時間および48時間のインキュベーション後、コロニー形成単位(CFU)に関する調査を行う。
(Biolog analysis of Bacillus coagulans isolate)
To distinguish between the ATCC-type species Bacillus coagulans Hammer (ATCC No. 31284) and the new species of Bacillus coagulans disclosed herein, the biolog micros were used for the identification and characterization of microorganisms by carbon source recognition patterns. A Plate System (Biolog Microplate System ) was used. An inoculum of ATCC type seed (ATCC No. 31284) was placed in a flask containing three trypticase soy broths. These flasks were then incubated at different temperatures to compensate for any bacterial selection due to temperature. After 30 hours of incubation, aliquots from each broth flask were aseptically transferred in a laminar flow biological cabinet and plated onto TSA medium in a pre-prepared and dried petri dish. After incubation for 24 and 48 hours at 30 ° C., 35 ° C. and 40 ° C., a survey on colony forming units (CFU) is performed.

本発明において開示されたBacillus coagulans種の炭素源認識パターンによる微生物の同定および特徴付けのためにバイオログマイクロプレートシステムTMを使用した。上述したマイクロプレート技術は、95の異なる分析方法の使用により微生物の特徴付けを可能にする。従って、1つのマイクロプレートから作製される全部で4×1028の可能なパターンが得られる。各微生物の種に対して識別可能なパターンが得られ、そして細菌の異なる種は異なるパターンの「科」を与え、このパターンはバイオログマイクロログTM(Biolog MicrologTM)ソフトウエアにより認識されそして区別され得る。バイオログマイクロログTMシステムのためのマイクロプレート分析は、グラム陰性菌、グラム陽性菌、酵母、乳酸産生細菌、およびE.coli/Salmonellaの分析に対して利用可能である。さらに、さらなる選択培地の使用によりさらなる分析がまた行われ得る。 The Biolog Microplate System was used for the identification and characterization of microorganisms by the carbon source recognition pattern of the Bacillus coagulans species disclosed in the present invention. The microplate technology described above allows characterization of microorganisms through the use of 95 different analytical methods. Thus, a total of 4 × 10 28 possible patterns produced from one microplate are obtained. Discernable pattern obtained for the species of the microorganism, and different species of bacteria gives "family" of different patterns, this pattern is recognized by the bio-log micro log TM (Biolog Microlog TM) software and distinguish Can be done. Microplate analysis for the Biolog Microlog system includes Gram negative bacteria, Gram positive bacteria, yeast, lactic acid producing bacteria, and E. coli. It can be used for the analysis of E. coli / Salmonella. In addition, further analysis can also be performed by the use of additional selective media.

簡単には、多数の微生物の増殖および成長を支える栄養培地(例えば、GYEまたはTSA)上に生物体を画線接種することにより所定の微生物分離体の特徴付けを行う。しかし、より好みの難しい生物体は増殖にチョコレートまたはBIER寒天を必要とし得、一方、多くの「環境的な」は、より最小の培地でより良好に増殖することが見出された。培養プレートを4〜18時間、28℃〜35℃でインキュベーションした。   Briefly, a given microbial isolate is characterized by streaking the organism on a nutrient medium (eg, GYE or TSA) that supports the growth and growth of a large number of microorganisms. However, more unfavorable organisms may require chocolate or BIER agar for growth, while many “environmental” have been found to grow better with minimal media. Culture plates were incubated at 28-35 ° C for 4-18 hours.

インキュベーションに続いて、生理食塩水で湿らせた綿棒の使用により培養プレートから細菌コロニーを取り除いた。次に、既知の標準濁度と比較することによって、0.85%の生理食塩中で均一な濁度の懸濁液を調製した。細菌懸濁液をマイクロプレートウエル(150μl/ウエル)に接種し、このプレートを対応するマイクロプレートのふたでカバーした。次に、カバーしたプレートを4時間または一昼夜(16〜24時間)、28℃〜35℃でインキュベーションした。   Following incubation, bacterial colonies were removed from the culture plates by use of a cotton swab moistened with saline. A uniform turbidity suspension was then prepared in 0.85% saline by comparison with the known standard turbidity. The bacterial suspension was inoculated into microplate wells (150 μl / well) and the plates were covered with corresponding microplate lids. The covered plates were then incubated at 28 ° C. to 35 ° C. for 4 hours or overnight (16-24 hours).

次に、マイクロプレートリーダーを590nmで使用してマイクロプレートを読んだ。各ウエルにおける吸光度および透過度(すなわち、色)を陰性コントロールウエル(A−1)に対して参照し、このコントロールレベル以上に記録された任意の紫色を特定の炭素源の利用が陽性であるとして読めるようにした。以下の式を使用してウエルA−1と比較した場合のパーセント色変化(Percent Color Change)としてデータを報告した:   The microplate was then read using a microplate reader at 590 nm. The absorbance and transmittance (ie color) in each well is referenced to a negative control well (A-1) and any purple recorded above this control level is positive for the use of a particular carbon source. I was able to read it. Data was reported as percent color change when compared to well A-1 using the following formula:

Figure 2014001245

一般的に、パーセント色変化が40と等しいかもしくはそれより大きい値であると見出された場合、所定のウエル内の反応を「陽性」と考えた。しかし、各基質が異なり得、そして40より小さい値の陽性試験が可能であり得るパラメーターとしてこの値を経験的に決定しなければならない。使用されたコンピュータアルゴリズムは、再現性およびオペレーターによる偏りの回避を確実にする標準化設定を提供する。使用されたすべての炭素源の名前は、応答とは関係なしに結果として提供される。
Figure 2014001245

In general, a reaction in a given well was considered “positive” if the percent color change was found to be equal to or greater than 40. However, this value must be determined empirically as a parameter where each substrate can be different and a positive test with a value of less than 40 can be possible. The computer algorithm used provides a standardized setting that ensures reproducibility and avoidance of operator bias. The names of all carbon sources used are provided as a result regardless of the response.

以下の表12は、本明細書中で開示された新規なBacillus coagulans種に関するトリプチカーゼダイズ寒天(TSA)を使用する全従属栄養プレート計数を示す。   Table 12 below shows total heterotrophic plate counts using trypticase soy agar (TSA) for the novel Bacillus coagulans species disclosed herein.

Figure 2014001245

以下の表13は、本明細書中で開示された新規なBacillus coagulans種と比較する各サンプルにおける好気性型種のおおよそのパーセンテージを示す。
Figure 2014001245

Table 13 below shows the approximate percentage of aerobic type species in each sample compared to the novel Bacillus coagulans species disclosed herein.

Figure 2014001245

(GC−FAMEプロセシング)
細菌種をトリプチカーゼダイズ寒天(TSA)プレートに画線接種した。次に24時間のインキュベーションに続いて、TSAプレートを刊行された標準的なGC−FAME方法論によりガスクロマトグラフィー脂肪酸メチルエステル(GC−FAME)分析のために調製した。続いて、細菌種を好気性菌(TSBA)および臨床的好気性菌(CLIN)コンピュータデータベースの両方に対して調べた。GC−FAME分析の結果を以下の表14に示す。
Figure 2014001245

(GC-FAME processing)
Bacterial species were streaked on trypticase soy agar (TSA) plates. Following the 24 hour incubation, TSA plates were then prepared for gas chromatography fatty acid methyl ester (GC-FAME) analysis by published standard GC-FAME methodology. Subsequently, the bacterial species were examined against both aerobic bacteria (TSBA) and clinical aerobic bacteria (CLIN) computer databases. The results of GC-FAME analysis are shown in Table 14 below.

Figure 2014001245

(16SリボソームRNA(rRNA)配列分析)
(材料および方法)
16SリボソームRNA(rRNA)配列分析を、Bacillus coagulans菌株:GBI−1;ATCC−99%;GBI−40;GBI−30;およびGBI−20に関して実施した。
Figure 2014001245

(16S ribosomal RNA (rRNA) sequence analysis)
(Materials and methods)
16S ribosomal RNA (rRNA) sequence analysis was performed on Bacillus coagulans strains: GBI-1; ATCC-99%; GBI-40; GBI-30; and GBI-20.

16S rRNA遺伝子配列データを作成するために使用したプロトコールを、以下に示す。16S rRNA遺伝子を、細菌コロニーから分離したゲノムDNAからPCR増幅した。増幅に使用されたプライマーは、500bpパッケージに関してE.coli位置005および531に対応した。過剰のプライマーおよびdNTPを、続いて、Microcon 100TM(Amicon)分子量カットオフ膜の使用によって増幅産物から除去した。次いで、PCR増幅産物を、アガロースゲル電気泳動分析に供して、これらの産物の質および量の両方を確認した。 The protocol used to generate 16S rRNA gene sequence data is shown below. The 16S rRNA gene was PCR amplified from genomic DNA isolated from bacterial colonies. Primers used for amplification are E. coli for the 500 bp package. corresponded to E. coli positions 005 and 531. Excess primer and dNTPs were subsequently removed from the amplification product by use of a Microcon 100 (Amicon) molecular weight cut-off membrane. The PCR amplification products were then subjected to agarose gel electrophoresis analysis to confirm both the quality and quantity of these products.

16S rRNA増幅産物のサイクル配列決定を、AmpliTaq FSTM DNAポリメラーゼおよびdローダミン色素ターミネーターを用いて実施した。過剰の色素−標識ターミネーターを、Sephadex G−50スピンカラムを用いて配列決定反応物から除去した。次いで、増幅産物を、遠心分離によって回収し、真空下で乾燥させ、そして使用するまで−20℃で貯蔵した。これらの産物を、ホルムアミド/青色デキストリン/ETDAの溶液中に再懸濁し、そして電気泳動する前に熱変性させた。サンプルを、予め注がれた(pre−poured)5% Long RangerTM(RMC)ポリアクリルアミド/尿素ゲルを用いて、ABI Prism 377 DNA Sequencer上で約6時間、電気泳動した。得られた配列データを、PE/Applied Biosystems DNAの編集およびアセンブリーのソフトウェアを用いて分析した。 Cycle sequencing of 16S rRNA amplification products was performed using AmpliTaq FS DNA polymerase and drhodamine dye terminator. Excess dye-labeled terminator was removed from the sequencing reaction using a Sephadex G-50 spin column. The amplification product was then recovered by centrifugation, dried under vacuum, and stored at −20 ° C. until use. These products were resuspended in a solution of formamide / blue dextrin / ETDA and heat denatured before electrophoresis. Samples were electrophoresed on an ABI Prism 377 DNA Sequencer for about 6 hours using pre-poured 5% Long Ranger (RMC) polyacrylamide / urea gel. The resulting sequence data was analyzed using PE / Applied Biosystems DNA editing and assembly software.

指定される細菌の同定は、16S rRNA遺伝子配列相同性に基づいた。このサンプル配列を、MicroSeqTM配列分析ソフトウェアを用いるPE Applied Biosystem’s MicroSeqTMデータベースに対して比較することによって同定した。最も高い程度の配列相同性を提供する配列整列を、遺伝的距離形式のパーセント(すなわち、2つの整列した配列間の差異のパーセント)で示す。この形式において、低いパーセンテージが高い程度の配列相同性を示すことに注意すべきである。図6〜図8は、本発明に開示される新規Bacillus coagulans菌株の種々の他のBacillus種との整列、およびNeighbor Joining Tree and Concise Alignment分析によって得られた結果を提供する。ATCC−99%分離物に関する結果を図6に示し;GBI−20に関する結果を図7に示し;そしてGBI−30に関する結果を図8に示す。 The identification of the designated bacteria was based on 16S rRNA gene sequence homology. The sample sequence was identified by comparison against the PE Applied Biosystem's MicroSeq database using MicroSeq sequence analysis software. Sequence alignments that provide the highest degree of sequence homology are indicated as a percentage of the genetic distance format (ie, the percent difference between the two aligned sequences). It should be noted that in this format, a low percentage indicates a high degree of sequence homology. FIGS. 6-8 provide results obtained by alignment of the novel Bacillus coagulans strain disclosed in the present invention with various other Bacillus species, and by Neighbor Joining Tree and Consistion Alignment analysis. The results for the ATCC-99% isolate are shown in FIG. 6; the results for GBI-20 are shown in FIG. 7; and the results for GBI-30 are shown in FIG.

最も近い隣接物(SaitouおよびNei,1987.Mol.Biol.Evol.4:406−425を参照のこと)および/またはUPGMA(Waterman,1995,Introduction to Computational Biology 360−365(ChapmanおよびHall Publishing)を参照のこと)もまた、本明細書中に提供される。同様に「系図」を、最も高い程度の配列相同性を提供する整列配列一致を用いて作製した。   Closest neighbors (see Saitou and Nei, 1987. Mol. Biol. Evol. 4: 406-425) and / or UPGMA (Waterman, 1995, Introduction to Computational Biology 360-365 (Chapman and Hall Publishing) Reference is also provided herein. Similarly, a “genealog” was generated using aligned sequence matches that provided the highest degree of sequence homology.

(実験結果)
全ての実験結果を、遺伝的距離形式(これは、本質的に相同性パーセントと正反対である)で示すことに注意すべきである。
(Experimental result)
Note that all experimental results are presented in a genetic distance format, which is essentially the exact opposite of the percent homology.

種レベル:これは、種レベルの一致を示す。99%よりも大きい16S rRNA配列相同性は、種レベルの一致の指標である(StaekebrandtおよびGoebel,1994.Taxonomic Note:A Place for DNA−DNA
Reassociation and 16S rRNA Sequence Analysis in the Present Species Definition in Bacteriology.Int.J.Syst.Bacteriol.44:846−849を参照のこと)。
Species level: This indicates species level agreement. 16S rRNA sequence homology greater than 99% is an indicator of species-level concordance (Staekebrandt and Goebel, 1994. Taxonomic Note: A Place for DNA-DNA
Association and 16S rRNA Sequence Analysis in the Present Specialties Definition in Bacteriology. Int. J. et al. Syst. Bacteriol. 44: 846-849).

属レベル:これは、サンプルは特定の属内にグループ化するようであるが、整列は種レベルの一致を生成しなかったことを示す。属レベルの一致は、サンプル種がMicroSeqデータベース中に含まれないことを示す。   Genus level: This indicates that the sample appears to be grouped within a particular genus, but the alignment did not produce a species level match. A genus level match indicates that the sample species is not included in the MicroSeq database.

一致なし:これは、サンプルが、MicroSeqデータベース中で見出される任意の特定の属内に十分にグループ化しなかったことを示す。このような場合に、サンプル配列を用いたGenBankおよびリボソームデータベースプロジェクト(RDP)データベースの両方の検索を、より近い一致を得るために引続いて実施した。サンプル配列が、これらのデータベースのいずれの内にも十分に一致しない場合、これは、その16S rRNA遺伝子配列がデータベース中のいずれにも存在しない新規な種を示し得る。   No match: This indicates that the sample did not group well within any particular genus found in the MicroSeq database. In such cases, a search of both the GenBank and ribosome database project (RDP) databases with the sample sequences was subsequently performed to obtain closer matches. If the sample sequence does not match well in any of these databases, this may indicate a new species whose 16S rRNA gene sequence is not present in any of the databases.

以下の表15は、表形式でのパーセント遺伝子差異研究の結果を提供する。   Table 15 below provides the results of a percent genetic difference study in a tabular format.

(表15)   (Table 15)

Figure 2014001245

16S rRNA配列相同性は、99%よりも大きく、そして種レベルの一致の指標であることを見出された。
Figure 2014001245

16S rRNA sequence homology was found to be greater than 99% and an indicator of species level concordance.

(アミノペプチダーゼプロファイリング)
アミノペプチダーゼのプロファイリングまたは活性を使用して、細菌および真菌を種および亜種に区別し(例えば、Hughesら、1988、LacZY gene modified peptidase activity inPseudomonas aureofaciens.Phytopathology 78:1502;Hughesら、1989、Identification of immobilized bacteria by aminopeptidase profiling.Anal.Chem.61:1656−1660を参照のこと)、ならびに寄生虫の生態学的地位を規定し、そして選好性生物のための培地を開発した。時間決定の(time−resolved)96ウェルプレート蛍光計の近年の開発は、細菌同定のためのペプチダーゼプロファイルを得るための迅速かつ高感度な方法を提供する。Mossmanら、1997.Aminopeptidase profiling using a time−resolved,96−well plate filter fluorometer.Appl.Spectroscopy 51:1443−1446を参照のこと。
(Aminopeptidase profiling)
Aminopeptidase profiling or activity is used to distinguish bacteria and fungi into species and subspecies (see, for example, Hughes et al., 1988, LacZY gene modified peptideid activity in Pseudomonas aureofaciens. 502: Hytopathophys. Immobilized bacteria by aminopeptidase profiling. See Anal. Chem. 61: 1656-1660), as well as defining the ecological status of parasites and developing media for preference organisms. Recent developments in time-resolved 96-well plate fluorometers provide a fast and sensitive method for obtaining peptidase profiles for bacterial identification. Mossman et al., 1997. Aminopeptidase profiling using a time-resolved, 96-well plate filter fluorometer. Appl. See Spectroscopy 51: 1443-1446.

アミノペプチダーゼのプロファイリングは、本明細書中に開示されるBacillus
coagulansの新規な菌株と以前に公知で特徴付けられた菌株(例えば、ATCC型菌株)との識別に関して効果的な手順であることが示された。
Aminopeptidase profiling is disclosed in Bacillus disclosed herein.
It has been shown that this is an effective procedure for distinguishing new strains of coagulans from previously known and characterized strains (eg, ATCC type strains).

(材料および方法)
開示されたアミノペプチダーゼのプロファイリング分析は、Mossmanら、1997、Appl.Spectroscopy 51:1443−1446によって示されたような方法論に従う。各Bacillus coagulans分離物を、Tryptic Soy Broth(TSB)寒天プレート上で、このプレートを10mM pH7のリン酸緩衝液から洗浄する前に、24時間、最初に培養した。以下の表16は、本発明に使用された種々のBacillus coagulans菌株の培養条件を示す。
(Materials and methods)
Profiling analysis of the disclosed aminopeptidases is described by Mossman et al., 1997, Appl. Follow the methodology as shown by Spectroscopy 51: 1443-1446. Each Bacillus coagulans isolate was first incubated on a Tryptic Soy Broth (TSB) agar plate for 24 hours before the plate was washed from 10 mM pH 7 phosphate buffer. Table 16 below shows the culture conditions of the various Bacillus coagulans strains used in the present invention.

(表16)   (Table 16)

Figure 2014001245

培養後、96ウェルの平底で黒色のポリスチレンプレート(FluoroNunc;Nalge−Nunc,Naperville,IL)の各セルに0.5mlを置く前に、細胞密度を、540nm(85% 透過率)での分光測光法によって2.5×106細胞
/mlに調整した。各ウェルは、20個の非蛍光L−アミノ酸−β−ナフチルアミド基質(Sigma Chemical CO.,St.Louis,MI)のうちの1つを、1×10-4Mの終濃度で含んだ。300μlのマイクロプレートウェル容積の平衡は、250μlの10mM リン酸緩衝液からなった。
Figure 2014001245

After incubation, the cell density was measured spectrophotometrically at 540 nm (85% transmittance) before placing 0.5 ml in each cell of a 96 well flat bottom black polystyrene plate (FluoroNunc; Nalge-Nunc, Naperville, IL). It was adjusted to 2.5 × 10 6 cells / ml by the method. Each well contained one of 20 non-fluorescent L-amino acid-β-naphthylamide substrates (Sigma Chemical CO., St. Louis, MI) at a final concentration of 1 × 10 −4 M. The 300 μl microplate well volume equilibration consisted of 250 μl of 10 mM phosphate buffer.

このプロファイルを生成するために使用した20個の異なるペプチダーゼ基質は、以下のアミノ酸のβ−ナフチルアミドを含む:L−アラニン(ALA)、L−アルギニン(ARG)、L−アスパラギン(ASN)、L−アスパラギン酸(ASP)、L−システイン(CYS)、グリシン(GLY)、L−グルタミン酸(GLU)、L−ヒスチジン(HIS)、L−イソロイシン(ILE)、L−ロイシン(LEU)、L−リジン(LYS)、DL−メチオニン(MET)、L−フェニルアラニン(PHE)、L−プロリン(PRO)、L−セリン(SER)、トランスヒドロキシ−L−プロリン(HPR)、L−トリプトファン(TRP)、L−チロシン(TYR)、およびL−バリン(VAL)。β−ナフチルアミン単独をまた、ポジティブコントロールとして使用した。細菌ブランク、基質ブランク、および緩衝液ブランクをまた、ネガティブコントロールとしてアッセイ手順に含めた。各細菌分離物の4つの複製を、4時間のインキュベーション期間の後に泳動した。   The 20 different peptidase substrates used to generate this profile include the following amino acids β-naphthylamide: L-alanine (ALA), L-arginine (ARG), L-asparagine (ASN), L -Aspartic acid (ASP), L-cysteine (CYS), glycine (GLY), L-glutamic acid (GLU), L-histidine (HIS), L-isoleucine (ILE), L-leucine (LEU), L-lysine (LYS), DL-methionine (MET), L-phenylalanine (PHE), L-proline (PRO), L-serine (SER), transhydroxy-L-proline (HPR), L-tryptophan (TRP), L -Tyrosine (TYR), and L-valine (VAL). β-naphthylamine alone was also used as a positive control. Bacterial blanks, substrate blanks, and buffer blanks were also included in the assay procedure as negative controls. Four replicates of each bacterial isolate were run after a 4 hour incubation period.

アミノペプチダーゼのプロファイルを、非蛍光βナフチルアミド基質由来の、酵素的に加水分解した蛍光βナフチルアミド生成物の、時間決定のレーザー蛍光計アッセイから得たデータを用いて構築した。時間決定96ウェルプレート蛍光計は、密封されたチューブ、ブランクにガイドされる窒素レーザー、二又の光ファイバーの励起部分を介した平底FluoroNunc 96ウェルプレートからなる。蛍光を、二又の光ファイバーの発光部分を用いて励起光線に対して00の角度で収集した。389nmのカット−オンフィル
ターを使用して、931A光電子増倍管を用いて検出する前に、所望の発光波長を選択した。総数25の蛍光減衰を、Tektronix DSA 602デジタルオシロスコープによって平均化し、そしてIEEE−488インターフェースカードを介してPCコンピューターに移し、ブランクの差引き後の相対的な蛍光の読み取りを得た。
Aminopeptidase profiles were constructed using data obtained from time-determined laser fluorometer assays of enzymatically hydrolyzed fluorescent β-naphthylamide products from non-fluorescent β-naphthylamide substrates. The time determination 96 well plate fluorometer consists of a sealed tube, a nitrogen laser guided in a blank, a flat bottom FluoroNunc 96 well plate through an excitation portion of a bifurcated optical fiber. Fluorescence was collected at an angle of 0 to the excitation light using the light emitting portion of the bifurcated optical fiber. A desired emission wavelength was selected prior to detection using a 931A photomultiplier tube using a 389 nm cut-on filter. A total of 25 fluorescence decays were averaged by a Tektronix DSA 602 digital oscilloscope and transferred to a PC computer via an IEEE-488 interface card to obtain a relative fluorescence reading after blank subtraction.

(実験結果)
有意な差異を、これらのBacillus coagulans菌株の酵素プロファイルに検出し、これは、16S rRNA配列決定、GC−FAME、およびBiolog同定に関する他の方法では同一である。このデータを、以下に列挙される各々のアミノペプチダーゼ酵素活性に関する蛍光強度をプロットするヒストグラム形式で、4つのBacillus coagulans菌株の各々に関して示す。図9は、Bacillus coagulans 99%ATCC分離体に関するアミノペプチダーゼ酵素活性の各々に対する蛍光強度のヒストグラムプロットを示し;図10は、Bacillus coagulans GBI−1分離体に関するアミノペプチダーゼ酵素活性の各々に対する蛍光強度のヒストグラムプロットを示し;図11は、Bacillus coagulans GBI−30分離体に関するアミノペプチダーゼ酵素活性の各々に対する蛍光強度のヒストグラムプロットを示し;そして図12は、Bacillus coagulans
GBI−20分離体に関するアミノペプチダーゼ酵素活性の各々に対する蛍光強度のヒストグラムプロットを示す。図9〜図12に示されるように、特定のアミノペプチダーゼ各々およびコントロールを、番号1〜24を用いて同定する。これらの番号は以下である:
(Experimental result)
Significant differences were detected in the enzyme profiles of these Bacillus coagulans strains, which are identical in other methods for 16S rRNA sequencing, GC-FAME, and Biolog identification. This data is shown for each of the four Bacillus coagulans strains in a histogram format plotting the fluorescence intensity for each aminopeptidase enzyme activity listed below. FIG. 9 shows a histogram plot of fluorescence intensity for each of the aminopeptidase enzyme activities for the Bacillus coagulans 99% ATCC isolate; FIG. 10 shows a histogram of fluorescence intensity for each of the aminopeptidase enzyme activities for the Bacillus coagulans GBI-1 isolate. FIG. 11 shows a histogram plot of fluorescence intensity for each of the aminopeptidase enzyme activities for the Bacillus coagulans GBI-30 isolate; and FIG. 12 shows the Bacillus coagulans.
Shown is a histogram plot of fluorescence intensity for each of the aminopeptidase enzyme activities for the GBI-20 isolate. As shown in FIGS. 9-12, each specific aminopeptidase and control is identified using numbers 1-24. These numbers are:

Figure 2014001245

番号12(リジンアミノペプチダーゼ)および番号22(β−ナフチルアミン、100%コントロール)に対する活性は、「オフスケール(off−scale)」であることが見出された場合、プロットしない。全ての細胞密度を、85%Tで標準化した。
Figure 2014001245

Activity against number 12 (lysine aminopeptidase) and number 22 (β-naphthylamine, 100% control) is not plotted if found to be “off-scale”. All cell densities were normalized at 85% T.

図9〜図12に示される結果は、これらのBacillus coagulans分離体のアミノペプチダーゼプロファイルに存在する差異を、このプロフィール内の全般的な類似性に関わらず、示す。例えば、20℃の分離体GBI−20(図12を参照のこと)は、プロリンアミノペプチダーゼの相対量における劇的な逸脱を伴って、99%分離体(図9を参照のこと)に最も類似し;一方、30℃の分離体GBI−30(図11を参照のこと)は、1%分離体GBI−1(図10を参照のこと)のパターンに非常に近接して類似するが、フェニルアラニンアミノペプチダーゼの相対量が逸脱する。従って、この方法論は、これらBacillus coagulans菌株を迅速かつ効果的の両方で識別するために使用され得る。   The results shown in FIGS. 9-12 show the differences present in the aminopeptidase profiles of these Bacillus coagulans isolates, regardless of the general similarity within this profile. For example, the 20 ° C. isolate GBI-20 (see FIG. 12) is most similar to the 99% isolate (see FIG. 9) with a dramatic deviation in the relative amount of proline aminopeptidase. On the other hand, the 30 ° C. isolate GBI-30 (see FIG. 11) is very similar to the pattern of 1% isolate GBI-1 (see FIG. 10), but phenylalanine The relative amount of aminopeptidase deviates. This methodology can therefore be used to identify these Bacillus coagulans strains both rapidly and effectively.

(胃腸のVREの阻害におけるBacillus coagulansの使用)
Bacillus coagulans栄養細菌および胞子のバンコマイシン耐性Enterococci(VRE)コロニー形成を阻害する能力を試験した。本発明の開示の前に、VREによる腸コロニー形成の量または持続期間のいずれかの減少に利用可能な、有効な治療はなかった。例えば、多くの抗生物質は、VREコロニー形成に対する非常に一過性の効果のみを有することを示している。従って、VREコロニー形成の改善のために安全かつ有効な治療薬の開発は、VRE感染の潜在的に致命的な結果、患者間のVRE感染、病院費、ならびに患者および保健医療者の不便さを有意に軽減する役割を果たす。
(Use of Bacillus coagulans in the inhibition of gastrointestinal VRE)
The ability of Bacillus coagulans vegetative bacteria and spores to inhibit vancomycin-resistant Enterococci (VRE) colony formation was tested. Prior to the present disclosure, there was no effective treatment available to reduce either the amount or duration of intestinal colonization by VRE. For example, many antibiotics have been shown to have only a very transient effect on VRE colony formation. Therefore, the development of safe and effective therapeutic agents for improving VRE colony formation reduces the potentially fatal consequences of VRE infections, VRE infections between patients, hospital costs, and inconvenience for patients and health care workers. Plays a significant mitigating role.

(材料および方法)
マウスモデル(VRE腸コロニー形成の持続に対する種々の抗生物質の効果を研究するために初めに開発した)を、これらの実験に用いた。総計33匹のマウスを用いる、実験の2つのセットを行った。約5×108VREを経口強制飼養により投与する一方で、ク
リンダマイシンを毎日、5日間、同時に皮下投与することにより、高レベルのVREコロニー形成を33匹全てのマウスにおいて確立させた。この方法は、一貫して、マウスにおける高レベルのVREの致死的コロニー形成の発生を生じる(平均=9log10CFU/1gの糞)。
(Materials and methods)
A mouse model (originally developed to study the effect of various antibiotics on the persistence of VRE intestinal colony formation) was used for these experiments. Two sets of experiments were performed using a total of 33 mice. High levels of VRE colony formation were established in all 33 mice by administering approximately 5 × 10 8 VRE by oral gavage while clindamycin was administered subcutaneously daily for 5 days simultaneously. This method consistently results in the occurrence of high levels of lethal colonization of VRE in mice (mean = 9 log 10 CFU / 1 g feces).

次いで、これらのマウスを、3つの実験群に分け、そして以下の薬剤を投与した:群1=生理食塩水、経口強制飼養により、4日間(総計11匹のコントロールマウス);群2=Bacillus Coagulans一晩の培養、約1×107の栄養細菌生物、経
口強制飼養により、4日間(総計17匹のコントロールマウス);および群3=Bacillus Coagulans胞子、約1×107の生物、経口強制飼養により、4日間
(総計5匹のコントロールマウス)。糞サンプルを、実験の間、3〜5日間隔で収集して、VREおよびBacillus coagulansのレベルを決定した。糞サンプルをホモジナイズし、生理食塩水中で連続希釈し、そしてVREの定量のためのenterococcosel選択寒天またはBacillus coagulansの定量のための6μg/mlのアズトレオナムおよび6μg/mlのナイスタチンを含むBHI寒天上にプレートした。VREがサンプル中で検出されない場合、検出の下限を割り当てた。
These mice were then divided into three experimental groups and administered the following drugs: Group 1 = saline, oral gavage for 4 days (total 11 control mice); Group 2 = Bacillus Coagulans Overnight culture, approximately 1 × 10 7 vegetative bacterial organisms, oral gavage for 4 days (total of 17 control mice); and group 3 = Bacillus Coagulans spores, approximately 1 × 10 7 organisms, oral gavage 4 days (total 5 control mice). Fecal samples were collected at 3-5 day intervals during the experiment to determine the levels of VRE and Bacillus coagulans. Fecal samples are homogenized, serially diluted in saline, and plated on BHI agar containing 6 μg / ml aztreonam and 6 μg / ml nystatin for enterococcosel selection agar for Bacillus coagulans quantification for VRE quantification did. If VRE was not detected in the sample, a lower limit of detection was assigned.

(予備的な微生物学の結果)
Kirby−Bauer抗菌性感受性試験:
以下に対する感受性:
アンピシリン、シプロフロキサシン、トリメトプリム−スルファメトキサゾール、リファンピン、エリトロマイシン、バンコマイシン、ゲンタミシン、およびオキサシリン以下に対する中間の感受性:テトラサイクリン
Vitek機器(Machine)に基づく感受性試験:
以下に対する感受性:
ペニシリン、バンコマイシン、ゲンタマイシン(500μg/ml)、ストレプトマイシン(2,000μg/ml)、ニトロフラントイン、ノルフロキサシン、およびクロラムフェニコール
以下に対する耐性:
テトラサイクリン
ニトロセフィン(nitrocefin)試験:
陽性の低レベルのβラクタマーゼ産生
(マウスのコロニー形成)
Bacillus coagulansを8匹のマウスに与えて、引き続く正式な実験において用いる用量を決定した。全てのマウスを、Bacillus coagulansの投与の前に、高レベルのVRE(>9log10CFU/糞1g)を用いてコロニー形成させた。コントロールマウスは処置を受けなかった。Bacillus coagulansを、胃強制飼養により、以下の3つの異なる用量で、毎日投与した:1.5×106CFU/kg=通常のヒト用量、2.5×108CFU/kg、および3.5×109
FU/kg。糞におけるVREのレベルを、5日後に決定した。これらの予備研究の結果を以下の表17に示す。
(Preliminary microbiology results)
Kirby-Bauer antimicrobial susceptibility test:
Sensitivity to:
Intermediate susceptibility to ampicillin, ciprofloxacin, trimethoprim-sulfamethoxazole, rifampin, erythromycin, vancomycin, gentamicin, and oxacillin below: Sensitivity test based on Tetracycline Vitek instrument (Machine):
Sensitivity to:
Resistance to penicillin, vancomycin, gentamicin (500 μg / ml), streptomycin (2,000 μg / ml), nitrofurantoin, norfloxacin, and chloramphenicol:
Tetracycline nitrocefin test:
Positive low level β-lactamase production (mouse colonization)
Bacillus coagulans were given to 8 mice to determine the dose to use in subsequent formal experiments. All mice were colonized with high levels of VRE (> 9 log 10 CFU / g of feces) prior to administration of Bacillus coagulans. Control mice received no treatment. Bacillus coagulans were administered daily by gastric gavage at three different doses: 1.5 × 10 6 CFU / kg = normal human dose, 2.5 × 10 8 CFU / kg, and 3.5 × 10 9 C
FU / kg. The level of VRE in the feces was determined after 5 days. The results of these preliminary studies are shown in Table 17 below.

Figure 2014001245

*VREのレベルを5×108CFU Bacillus coagulans/kg/日を用いて処置した2/3マウスについて、検出のレベルより下(<1.7log10CFU/g)だった。
Figure 2014001245

* VRE levels were below the level of detection (<1.7 log 10 CFU / g) for 2/3 mice treated with 5 × 10 8 CFU Bacillus coagulans / kg / day.

前述のコロニー形成方法論の使用により、高レベルのVREコロニー形成をマウスの全てにおいて確立した(すなわち、7.1〜10.2log10VRE/糞1g)。生理食塩水コントロールマウスおよびBacillus coagulansマウスに存在するVREの初期レベルは、有意に異ならなかった。VREのレベルは、クリンダマイシンを中止した後の生理食塩水コントロールマウスの全てにおいて漸進的に下降した(以前の実験と一致する)。 By using the colony formation methodology described above, high levels of VRE colony formation were established in all of the mice (ie 7.1 to 10.2 log 10 VRE / feces 1 g). The initial levels of VRE present in saline control mice and Bacillus coagulans mice were not significantly different. VRE levels gradually decreased in all saline control mice after withdrawal of clindamycin (in agreement with previous experiments).

生理食塩水コントロールと比較して、VREのレベルは、Bacillus coagulansを与えたマウスにおいてより急速に下降した。クリンダマイシンを中止した5日後(Bacillus coagulans治療の4日後)に、VREの平均レベルが、生理食塩水コントロールにおける6.7log10VRE/1gの糞と比較して、5.3log10VRE/1gの糞であることを見出した。これは、VREレベルにおける25倍の低下を示した(p<0.05)。クリンダマイシンを中止した8日後(Bacillus coagulans治療を完了した4日後)に、VREの平均レベルが、生理食塩水コントロールにおける4.3log10VRE/1gの糞と比較して、2.9log10VRE/1gの糞であることを見出した。これは、VREレベルにおける28倍の低下を示した(p<0.05)。Bacillus coagulans処置したマウスの35%(6/17動物)は、クリンダマイシンを中止した8日後にVREのレベルを検出できなかった一方、生理食塩コントロールは、この時点でVREのレベルを全く検出できなかった(p<0.05)。Bacillus coagulans胞子を与えた5匹のマウスの糞に存在するVREの平均レベルもまた、生理食塩水コントロールマウスにおけるレベルよりも有意に低かった(p<0.05)が、これら5匹のマウスはVREレベルを検出できなかった。 Compared to the saline control, the level of VRE declined more rapidly in mice that received Bacillus coagulans. 5 days after discontinued clindamycin (Bacillus coagulans treatment of 4 days), the average level of VRE, compared with feces 6.7log 10 VRE / 1g in saline control, 5.3log 10 VRE / 1g I found that it was feces. This indicated a 25-fold decrease in VRE levels (p <0.05). After 8 days was discontinued clindamycin (Bacillus coagulans 4 days after completed treatment), the average level of VRE, compared with feces 4.3log 10 VRE / 1g in saline control, 2.9Log 10 VRE / G of feces was found. This indicated a 28-fold decrease in VRE levels (p <0.05). While 35% (6/17 animals) of Bacillus coagulans-treated mice failed to detect VRE levels 8 days after discontinuing clindamycin, the saline control could detect no VRE levels at this time. None (p <0.05). The mean level of VRE present in the feces of 5 mice fed Bacillus coagulans spores was also significantly lower (p <0.05) than that in saline control mice, but these 5 mice VRE level could not be detected.

Bacillus coagulansを与えたマウスの全ては、4日の治療(範囲3.1〜6.4log10CFU/1gの糞)の1日後のこれらの糞におけるBacillus coagulansのレベルを検出できず、そしてこれらのマウスの全ては、治療の完了の4日後のそれらの糞において検出可能な、低レベルのBacillus coagulansをまだ有した。 All of the mice given Bacillus coagulans were unable to detect the level of Bacillus coagulans in these feces one day after 4 days of treatment (range 3.1-6.4 log 10 CFU / 1 g feces) and these All of the mice still had low levels of Bacillus coagulans detectable in their feces 4 days after completion of treatment.

これらの研究は、Bacillus coagulansの経口投与(栄養細菌および胞子の両方の形態)が、生理食塩水コントロールと比較して、コロニー形成マウスの糞におけるVREのレベルの有意な低下を生じたことを実証した。この結果(これを、このマウスモデルの使用により得た)は、VREコロニー形成ヒト患者を試験した種々の研究における知見と十分に相関する。従って、この確立したマウスモデルは、VREコロニー形成を排除するように設計した薬剤の効果を研究する手段を提供する。Bacillus coagulansを与えたマウスの35%は、治療の完了の4日後のVREのレベルを検出できなかった。比較として、生理食塩水を与えたマウスの全ては、VREを含まなかった。生理食塩水処置マウスと比較して、Bacillus coagulans処置マウスで、平均で、VREのレベルの25〜28倍の低下を観察した。さらに、Bacillus coagulansを与えた65%のマウスは、本来の接種の約50倍に等しいVREの減少を有した。従って、試験マウスの全ては、有意なVRE負荷の低下(2−logVRE減少を示すマウスの60%、ならびにマウスの糞におけるVREの統計的に0%の回復を有するEnterococciの完全な根絶を有する40%を伴う)を有した。これらの結果は、Bacillus coagulans治療が、ヒト患者におけるVREコロニー形成のレベルおよび持続の両方を改善するのに有効な手段であることを示唆する。   These studies demonstrate that oral administration of Bacillus coagulans (both vegetative and spore forms) resulted in a significant reduction in the level of VRE in the feces of colonized mice compared to saline controls. did. This result (which was obtained through the use of this mouse model) correlates well with findings in various studies that tested VRE colonized human patients. Thus, this established mouse model provides a means to study the effects of drugs designed to eliminate VRE colony formation. 35% of mice given Bacillus coagulans failed to detect VRE levels 4 days after completion of treatment. As a comparison, all mice that received saline did not contain VRE. On average, a 25- to 28-fold reduction in the level of VRE was observed in Bacillus coagulans treated mice compared to saline treated mice. Furthermore, 65% of the mice fed Bacillus coagulans had a reduction in VRE equal to about 50 times the original inoculation. Thus, all of the test mice had a significant reduction in VRE load (60% of mice showing 2-logVRE reduction, as well as complete eradication of Enterococci with a statistically 0% recovery of VRE in the mouse feces 40 %). These results suggest that Bacillus coagulans treatment is an effective means to improve both the level and persistence of VRE colonization in human patients.

Bacillus coagulansによるVREの阻害は、Bacillus coagulansのようなプロバイオティック(probiotic)細菌を用いるにもかかわらず、伝統的な阻害の機構のいずれも関与しないように見える。以前に議論したように、微生物の排除のための酸産生Bacillusを用いた2つの主な機構が存在する。これらの機構、以下である:
競合的阻害または排除:これは、ほとんどのBacillusが、基質および微量鉱物についての他の生物を凌ぐ競合の能力である。
微小環境改変(Micro−Enviroment Modification):これは、酸(例えば、乳酸、酢酸など)の産生または抗菌特性を有する他の薬剤による細菌の細胞膜の、物理学的もしくは生化学的特性または活性を変化させるように通常働く。
Inhibition of VRE by Bacillus coagulans does not appear to involve any of the traditional mechanisms of inhibition despite the use of probiotic bacteria such as Bacillus coagulans. As previously discussed, there are two main mechanisms using acid producing Bacillus for the elimination of microorganisms. These mechanisms are the following:
Competitive inhibition or elimination: This is the ability of most Bacillus to compete with other organisms for substrates and trace minerals.
Micro-Environment Modification: This changes the physical or biochemical properties or activities of bacterial cell membranes by the production of acids (eg lactic acid, acetic acid, etc.) or other agents with antibacterial properties Usually works to let you.

VREレベルの劇的な低下(すなわち、60%の有効な群および総根絶群の40%における2−log)が存在したが、結果は、処置群のBacillus coagulans濃度に対応する増加が存在しなかったことを示す(1gのマウス糞あたりのCFUで示した)。1つの実験群が、別の成功した実験群よりもよい結果を実質的に示したと考えられる(しかし、それを正当化するような対応するBacillusの計数を伴わなかった)。従って、これらの結果は、Bacillus coagulansによる競合的阻害が、この研究におけるVREレベルの軽減を生じる機構ではないことを示唆する。   There was a dramatic decrease in VRE levels (ie 2-log in 60% of the effective group and 40% of the total eradication group), but the result was no increase corresponding to the Bacillus coagulans concentration in the treatment group. (Shown as CFU per gram of mouse feces). It is believed that one experimental group showed substantially better results than another successful experimental group (but without a corresponding Bacillus count to justify it). Thus, these results suggest that competitive inhibition by Bacillus coagulans is not a mechanism that results in a reduction in VRE levels in this study.

さらに、Enterococciがこの微小環境(micro−enviroment)のpHにおける変化により阻害されないこともまた、公知である。例えば、Enterococcus faecium(これは、ほとんど(全てではないとしても)VREの輸送および感染の原因となるEnterococcus種である)は、動物生産工業においてプロバイオティックとして使用される。この生物体、それ自身は、乳酸のD−光学異性体を産生し、LactobacillusおよびBifidiobacteriumとともに一般に同時投与され、これらは、乳酸のL−光学異性体を生じる。従って、Enterococcus faeciumは、乳酸産生生物体(乳酸の光学異性体を問わず産生する)により影響されない。従って、細菌のコロニー形成を阻害するためにプロバイオティック細菌(微小環境が変化する)により使用される第2の方法が、Bacillus
coagulansによるVREの阻害において役割を果たすとは考えられない。上述の実験結果に起因して、Bacillus coagulansによるVREの改善が、Bacillusによる1つ以上の抗細菌試薬の産生に起因すると考えられている。この抗細菌試薬は、有機分子(単数または複数)および/または熱耐性タンパク質(単数または複数)であり得る。
Furthermore, it is also known that Enterococci is not inhibited by changes in the pH of this micro-environment. For example, Enterococcus faecium (which is an Enterococcus species responsible for most (if not all) VRE transport and infection) is used as a probiotic in the animal production industry. This organism, itself, produces the D-enantiomer of lactic acid and is commonly co-administered with Lactobacillus and Bifidobacterium, which yields the L-enantiomer of lactic acid. Therefore, Enterococcus faecium is not affected by lactic acid producing organisms (produced regardless of optical isomers of lactic acid). Thus, the second method used by probiotic bacteria (which alters the microenvironment) to inhibit bacterial colonization is Bacillus.
It is not thought to play a role in the inhibition of VRE by coagulans. Due to the above experimental results, it is believed that the improvement in VRE by Bacillus coagulans is due to the production of one or more antibacterial reagents by Bacillus. The antibacterial reagent may be an organic molecule (s) and / or a heat resistant protein (s).

VREの増殖を阻害するための組成物は、未精製または半精製形態(semi−purified form)のいずれかの中での培養培地(上清)との組み合せにおける、Bacillus coagulans栄養細菌および/または胞子の広い濃度(すなわち、1×109〜1×1011CFU)を含む。これは、である。Bacillus coa
gulans栄養細胞および/または胞子とともにある場合、この培養培地はまた、FDAによりGRAS分類と名付けられた。全容積を減少させるために、この培地は部分的にまたは全体的に凍結乾燥され得る。従って、この栄養細菌/胞子およびいくつかの型の上清の構成成分の両方の併用投与は、全ての可能性のあるプロバイオティック阻害機構(すなわち、抗生作用、寄生、競合阻害および微小環境/pH変更)が、上述の治療的組成物の投与により包含されたことを保証するために役立つ。
A composition for inhibiting the growth of VRE is a Bacillus coagulans vegetative bacterium and / or spore in combination with a culture medium (supernatant) in either a crude or semi-purified form. Of a wide concentration (ie, 1 × 10 9 to 1 × 10 11 CFU). This is Bacillus coa
When present with galans vegetative cells and / or spores, this culture medium was also named GRAS classification by the FDA. To reduce the total volume, the medium can be partially or fully lyophilized. Thus, co-administration of both this vegetative bacterium / spore and some types of supernatant components would result in all possible probiotic inhibition mechanisms (ie, antibiotic action, parasitism, competitive inhibition and microenvironment / It serves to ensure that the (pH change) is encompassed by the administration of the therapeutic composition described above.

先に前出で議論されるように、Bacillus coagulans培養培地は、細胞外産物(単数または複数)を含むことが示された。この産物は、細菌により産生され、そして分泌される。これは、細菌、真菌、酵母、およびウイルスに対する顕著な抗菌特性を持つ。これらの抗菌特性を担う1つ以上の試薬の精製のための方法論はまた、現在開発中である。従って、本発明の好ましい実施形態は、これらの細胞外産物(単数または複数)の未精製または半精製形態のいずれかのとの組み合せにおける、Bacillus coagulans栄養細菌および/または胞子の広い濃度(すなわち、1×109〜1×
1011CFU)を含む。
As previously discussed above, the Bacillus coagulans culture medium has been shown to contain extracellular product (s). This product is produced and secreted by bacteria. It has significant antibacterial properties against bacteria, fungi, yeast and viruses. A methodology for the purification of one or more reagents responsible for these antimicrobial properties is also currently under development. Accordingly, preferred embodiments of the present invention provide a wide concentration of Bacillus coagulans vegetative bacteria and / or spores (ie, in combination with either unpurified or semi-purified forms of these extracellular product (s) (ie, 1 x 10 9 to 1 x
10 11 CFU).

Bacillus coagulans治療はまた、VREのほかの株を阻害するために有用である。同様に、Bacillus coagulansを、使用して、病原性生物体(例えば、Candida種、Salmonella、凝固酵素陰性のStaphylococci、および多耐性グラム陰性桿体(例えば、Klebsiella種およびEscherichia coli.))のコロニー形成のレベルを阻止または改善する。   Bacillus coagulans treatment is also useful for inhibiting other strains of VRE. Similarly, Bacillus coagulans can be used to colonize pathogenic organisms (eg, Candida species, Salmonella, clotting enzyme negative Staphylococci, and multiresistant Gram negative rods (eg, Klebsiella species and Escherichia coli.)). Prevent or improve the level of

(等価物)
本発明の特定の実施形態の前述の詳細な説明から、胃腸管内病因およびそれらに関連する疾患の予防および処理のための、乳酸産生細菌(好ましくは、Bacillus coagulans)の利用のための独特な方法論が、開示されていることが容易に明らかであるべきである。特定の実施形態が、本明細書中に詳細に開示されているが、これは、例示のみの目的ために実施例としてなされており、そして添付された特許請求の範囲に関する制限として意図されない。特に、種々の置換、変更および改変が、特許請求の範囲により規定されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明に対してなされ得ることが、本発明者らにより意図される。例えば、本発明の治療組成物に利用される特定の抗生物質の選択は、本明細書中に記載される実施形態の知見を鑑みて、当業者に慣用的な事項であると考えられる。
(Equivalent)
From the foregoing detailed description of particular embodiments of the present invention, a unique methodology for the use of lactic acid producing bacteria (preferably Bacillus coagulans) for the prevention and treatment of gastrointestinal etiology and diseases associated therewith. However, it should be readily apparent that it is disclosed. Although specific embodiments have been disclosed in detail herein, this is done by way of example only for purposes of illustration and is not intended as a limitation on the appended claims. In particular, it is contemplated by the inventors that various substitutions, changes and modifications may be made to the invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the claims. . For example, the selection of a particular antibiotic to be utilized in the therapeutic composition of the present invention is considered routine for those skilled in the art in view of the knowledge of the embodiments described herein.

他の実施形態は添付の特許請求の範囲の範囲内である。   Other embodiments are within the scope of the appended claims.

Claims (1)

本願明細書に記載された発明。Invention described in this specification.
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