JP2015515260A - バチルス、ヒアルロン酸酵素、及びそれらの使用 - Google Patents

バチルス、ヒアルロン酸酵素、及びそれらの使用 Download PDF

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Abstract

寄託番号CGMCC5744を有するバチルスが提供される。本バチルスによって生産されたヒアルロン酸酵素のアミノ酸配列は、配列番号2で示される。また、本バチルスを使用した、又は本バチルスによって生産されたヒアルロン酸酵素を使用したヒアルロン酸オリゴマー及びその塩の調製方法、又は低分子量ヒアルロン酸若しくはその塩の製造方法も提供される。製造されたヒアルロン酸オリゴマーの塩又は低分子量ヒアルロン酸の塩は、例えば優れた経皮吸収、高い純度、細胞毒性がないこと、及び強い抗酸化性能などの利点を有する。また、化粧品、食品、及び医薬品の分野における、寄託番号CGMCC5744を有するバチルス、本バチルスによって生産された、ヒアルロン酸酵素、ヒアルロン酸オリゴマー又はその塩、並びに低分子量ヒアルロン酸及びその塩の使用も提供される。

Description

本発明は、酵素学及び製薬化学の分野に関し、さらにバチルス属菌、ヒアルロニダーゼ、及びそれらの使用に関する。本発明はさらに、オリゴマーヒアルロン酸若しくはその塩又は低分子量ヒアルロン酸若しくはその塩の調製方法に関し、さらに、バチルス属菌、ヒアルロニダーゼ、オリゴマーヒアルロン酸又はその塩、低分子量ヒアルロン酸又はその塩の使用に関する。
ヒアルロン酸(HA)は、酸性ムコ多糖類の、非分岐の高分子量グリコサミノグリカンであり、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸との二糖の反復単位からなり、動物組織の細胞間物質又はある種の細菌の莢膜に存在する。ヒアルロン酸は、医薬品、化粧品、及び食品で広く使用されており、通常、10〜10Da(ダルトン)の分子量を有する。
オリゴマーヒアルロン酸は、10kDa未満の分子量を有するヒアルロン酸を指す。調査によれば、分子量がヒアルロン酸活性に著しく影響を与え、異なる分子量を有するヒアルロン酸は、まったく逆の活性を有する可能性があることが示されている(GUO,Xuepingら、低分子量及びオリゴマーヒアルロン酸(Low−molecular−weight and Oligomeric hyaluronic acids)、Chinese Journal of Biochemical Pharmaceutics、2003、24(3):148〜150)。
研究により、オリゴマーヒアルロン酸は、インビボで血管新生を促進する活性、加えてインビトロで内皮細胞の増殖を促進する活性を有し、創傷治癒を促進できることが示されている(West DC、Kumar S.内皮細胞増殖及び単分子層の完全性に対するヒアルロナート及びそのオリゴ糖の作用(The effect of hyaluronate and its oligosaccharides on endothelial cell proliferation and monolayer integrity).Exp Cell Res.1989、183(1):179〜96)。オリゴマーヒアルロナートは、血管新生を促進し、創傷治癒を促進する生物活性を有し、医療及び製薬において優れた適用の展望がある。
炎症過程中、オリゴマーヒアルロン酸は、例えば樹状細胞及びマクロファージなどの免疫適格細胞に対して強い活性化効果を有する(Termeer C、Benedix F、Sleeman Jら.ヒアルロナンのオリゴ糖はToll様受容体4を介して樹状細胞を活性化する(Oligosaccharides of Hyaluronan activate dendritic cells via toll−like receptor 4).J Exp Med.2002、195(1):99〜111)。
インビトロにおいて、オリゴマーヒアルロン酸は、マウスTA3/St乳癌細胞、ラットCG神経膠腫細胞、ヒトHCTクローン腫瘍細胞、及びヒトLXI肺癌細胞の増殖を阻害することができ、抗腫瘍機能を有する(Ghatak S、Misra S、Toole BP.ヒアルロナンは癌細胞におけるErbB2リン酸化及びシグナル伝達複合体の形成を構成的に調節する(Hyaluronan constitutively regulates ErbB2 phosphorylation and signaling complex formation in carcinoma cells).J Biol Chem.2005、280(10):8875〜83)。
加えて、オリゴマーヒアルロナート中のヒドロキシル基、カルボン酸基、及び他の極性基は、水分子と水素結合を形成して多くの水と結合することができ、それにより有意な保水作用がもたらされる。したがって、オリゴマーヒアルロナートは、日焼け防止、アンチエイジング、及び保湿化粧品に使用することができる。
現在のところ、ヒアルロン酸の分解方法は、主として3つのグループ、すなわち物理的分解、化学分解、及び生物学的分解に分けられる。物理的分解方法は、ヒアルロン酸を10kDa又はそれ未満に分解することはほとんどできない。化学分解法や酵素的方法によりオリゴマーヒアルロン酸を調製することができるが、化学分解法は、オリゴマーヒアルロン酸の調製において最大の分解度を達成するには厳しい反応条件(例えば、高い酸及び塩基濃度)を必要とする。現状では、糖鎖のグルコシド結合が破壊されると、同様に単糖類(グルクロン酸及びアセチルグルコサミン)残基の構造も破壊され、例えば、単糖類の加水分解及び6員環の破壊によるアセチル基の除去(この現象は、欧州薬局方の標準スペクトルと比べて、赤外線スペクトル写真において一致しない)は、得られたオリゴマーヒアルロン酸の生物活性に影響を及ぼす(GUO Xuepingら、低分子量及びオリゴマーヒアルロン酸(Low−molecular−weight and Oligomeric Hyaluronic Acid)、Chinese Journal of Biochemical Pharmaceutics、2003、24(3):148〜150)。化学分解法により調製されたオリゴマーヒアルロン酸は褐変しやすく(中国特許出願第201110008110.9号)、その生産方法は環境を汚染する可能性がある。酵素的方法によりヒアルロン酸が調製される場合、単糖間のグルコシド結合のみが破壊され、他の構造は破壊されない。加えて、酵素的方法は中程度の反応条件を採用し、強酸及び強塩基を使用しない。得られたオリゴマーヒアルロン酸は、褐変しにくく、環境汚染が回避され、酵素的方法により調製されたようなオリゴマーヒアルロン酸は、一体型の構造を有し、その赤外線スペクトルは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致する。したがって、酵素的方法は、オリゴマーヒアルロン酸の調製に最も好適である。
ヒアルロン酸の分解に使用される酵素は、主としてヒアルロニダーゼ(また「ヒアルロン酸酵素」とも呼ばれる)であり、これは、それらのメカニズムに従って以下の3つのグループに分けられる:(1)エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼ、これは、加水分解酵素であり、β−1,4−グルコシド結合に作用し、主要な生成物は四糖類であり、コンドロイチン又はコンドロイチン硫酸に作用する可能性があり、トランスグリコシダーゼ活性を有する;(2)蛭又は鉤虫由来のヒアルロニダーゼ、これは、エンド−β−グルクロニダーゼであり、β−1,3−グルコシド結合に作用し、加水分解酵素でもあり、主要な分解生成物は四糖類であり、特異的にヒアルロン酸を分解することができる;(3)細菌性ヒアルロニダーゼ、これは、ヒアルロナートリアーゼとも呼ばれており、β−1,4−グルコシド結合に作用し、β−除去メカニズムを介して4,5−不飽和二糖類を生産する(Kreil,G、ヒアルロニダーゼ−−軽視されている酵素のグループ(Hyaluronidases−−a group of neglected enzymes)、Protein Sci、1995、4(9):1666〜1669)。
現在のところ、オリゴマーヒアルロン酸又はその塩の工業的生産方法は、化学分解法である。ヒアルロニダーゼを含有する動物組織源は限りがあるため、いくつかの報告は、微生物から供給されるヒアルロニダーゼ発酵ブロスは、1ユニットあたり比較的低い酵素活性を有し、発酵ブロスの最大の酵素活性は、1.3×10IU/mLであることを示しており(WO2010130810A1;Eileen Ingham、K.T.Holland、G.Gowland、及びW.J.Cunliffe、プロピオニバクテリウム・アクネス由来ヒアルロナートリアーゼ(EC4.2.2.1)の精製及び部分的な特徴付け(Purification and Partial Characterization of Hyaluronate Lyase (EC4.2.2.1) from Propionibacterium acnes)、Journal of General Microbiology(1979)、115、411〜418)、他の報告はいずれも、酵素活性は100IU/mLよりも低く、ヒアルロニダーゼはラージスケールで生産できないことを示しており、したがって、オリゴマーヒアルロン酸又はその塩は、酵素的方法ではラージスケールで生産できない。
加えて、10Da〜10Daの分子量を有するヒアルロン酸は、通常、低分子量ヒアルロン酸(LMW−HA)と呼ばれる。20,000〜60,000の分子量を有するLMW−HAは、インビトロで培養した骨細胞の増殖を刺激して、培養培地中の骨細胞のコロニーの数とシングルコロニーの面積を高めることができる(US5646129)。細菌性の角膜潰瘍の処理においてトブラマイシンと500,000の分子量を有するHAとを含有する点眼剤を使用することにより、トブラマイシンのみを含有する点眼剤と比較して治癒時間が有意に短縮された(Gandolfi SA、Massari A、Orsoni JG.細菌性の角膜潰瘍の処理における低分子量ヒアルロン酸ナトリウム(Low−molecular−weight sodium hyaluronate in the treatment of bacterial corneal ulcers)s[J].Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol、1992、230(1):20〜23)。韓国特許(KR20080087941)は、100,000未満の分子量を有するHAの組成物を提供しており、この組成物は、人体に吸収されやすく、その経口投与により、効果的に皮膚のしわを取り除き、皮膚のはりを改善することができる。日本国特許(JP2000−103723)は、200,000〜400,000の分子量を有するHAを含有する組成物を提供し、この組成物は、育毛を促進することができる。しかしながら、オリゴマーヒアルロン酸又はその塩と同様に、酵素分解法により調製されたようなLMW−HA又はその塩は、化学的方法により調製されたものよりも一体化された構造を有し、化学的方法により調製されたようなLMW−HA又はその塩は、それらの構造において開環及び脱アセチル化を有する可能性がある。
LMW−HAは低い相対分子量を有するために、外用で皮膚によってよく吸収され、皮膚の栄養素供給と廃棄物の排出を促進して皮膚の老化を予防し、深部への保湿を達成し、美しさを維持し、上皮細胞の増殖及び分化を促進し、フリーラジカルを捕捉し、加えて太陽光又は紫外光によって引き起こされる皮膚の傷害を修復することができる。経口LMW−HAは吸収されやすく、皮膚細胞を活性化し、皮膚の水分を維持することができ、それと同時に免疫強化機能及びアンチエイジング機能をもたらす。したがって、化粧品や健康食品で使用されるHAは、通常、LMW−HAである。加えて、LMW−HAはまた、血管新生、細胞免疫性の活性化、及び骨形成も促進することができ、細菌性の角膜潰瘍の処理において優れた治療効果を有するため、医薬分野で広く使用されている。
LMW−HAは、高分子量HAを分解することにより得られ、分解方法としては、主として3つのグループ、すなわち物理的分解、化学分解、及び生物学的分解がある。物理的分解方法としての超音波分解方法は、化学物質及び酵素を使用しないが、高分子量HAをほとんど分解せず、200kDa又はそれ未満の分子量を達成できない(QIN Caifeng、WANG Miao、CHEN Xiaofeng、ヒアルロン酸の分解方法及び処理条件の研究(Studying of Degradation methods and Process Conditions of Hyaluronic Acid)、[J].2007、4:32〜36)。また機械的粉砕方法も、HAの相対分子量を低くするのに有効な方法である。特許では、室温での粉砕時間は0.5時間〜12時間であり、振動周波数は10Hz〜30Hzであることを開示しているが、これはラージスケールでの生産にとって好適ではない(CN101942037A)。化学分解法は、構造を破壊する可能性があり、それにより糖鎖のグルコシド結合だけでなく単糖類(グルクロン酸及びアセチルグルコサミン)残基の構造も破壊する可能性があり、例えば、アセチル基が加水分解によって除去され、単糖類の6員環が破壊される。
いくつかの報告は、酵素分解法による低分子量HAの調製方法を示しており、それによればまず第一に発酵ブロスからHAを単離し、精製し、酵素分解のためにヒアルロニダーゼを添加し、続いて膜濾過、エタノール沈殿、脱水、及び乾燥させることにより、低分子量HAを得ており(CN101020724A)、本方法で使用されるヒアルロニダーゼは、ヒアルロニダーゼの完成品であり、これは極めて高価であり、工業的生産ではとても使用することはできない。現在のところ、いくつかの報告は、微生物から供給されるヒアルロニダーゼ発酵ブロスは、1ユニットあたり比較的低い酵素活性を有し、発酵ブロスの最大の酵素活性は1.3×10IU/mLであることを示しており(WO2010130810A1)、他の報告はいずれも、酵素活性は100IU/mLよりも低く、それゆえに、現状では、低分子量HAは、酵素的方法ではラージスケールで生産できないことを示す。
発明者らは、深い研究と発明的な努力において尽力し、その結果、バチルス、加えてヒアルロニダーゼを得た。本ヒアルロニダーゼは、最大10IU/mL(発酵ブロス)、及び精製後に8×10〜1.5×10IU/mgの高い活性を有しており、この活性は、これまでの論文で報告されたような最大の酵素活性よりもはるかに大きい。本ヒアルロニダーゼは123kDaの分子量を有し、最も好適な温度は42℃であり、最も好適なpHは6.5であり、優れた熱安定性及びpH安定性を有する。本酵素は、触媒的にヒアルロン酸とコンドロイチン硫酸を分解することができるが、アルギン酸ナトリウム、ヘパリンナトリウム、キトサン、キチン、及びヒドロキシメチルセルロースナトリウムを分解することはできない。高分子量ヒアルロン酸を分解するのに本ヒアルロニダーゼを使用すれば、高い反応速度、中程度の反応条件、より少ない環境汚染が達成され、したがって、本酵素は、低分子量ヒアルロン酸及びオリゴマーヒアルロン酸のラージスケールでの工業的生産に適しており、低分子量コンドロイチン硫酸(本発明では、1,000〜10,000の分子量を有するコンドロイチン硫酸と称され、これはさらに、LMWコンドロイチン硫酸とも称される)の生産にも使用することができる。本発明において、発酵でバチルスを使用することにより得られたヒアルロニダーゼは、中程度の条件で高い酵素活性を示し、取り扱いの簡便さ及び環境汚染がないことから、高分子量ヒアルロン酸又はその塩の分解において有用であり;加えて、得られたオリゴマーヒアルロン酸若しくはその塩又は低分子量ヒアルロン酸若しくはその塩は一体型の構造を有し、褐変しない。したがって、以下に示す発明を提供する。
本発明の一態様は、中国微生物菌株保蔵管理委員会普通微生物中心(CGMCC)という名称の寄託機関に、寄託日2012年2月8日に寄託番号CGMCC番号5744で寄託されたバチルス属菌に関する。
従来技術のヒアルロン酸又はその塩の生物学的分解における、例えば低い酵素活性、供給源の制限、及び高いコストなどの欠点を克服するために、本発明者らは、ヒアルロニダーゼを生産するバチルス(バチルス属菌)A50を空気から単離し、この株は、中国微生物菌株保蔵管理委員会普通微生物中心(CGMCC)に、寄託日2012年2月8日に寄託番号CGMCC番号5744で寄託されている。
本発明の別の態様は、本発明のバチルスを使用する工程を含むヒアルロニダーゼの調製方法に関し、特に、以下の工程:
本発明のバチルスを、斜面培養、種培養、発酵培養、遠心分離、硫酸アンモニウム分画沈殿、限外濾過にかけて、ヒアルロニダーゼを得る工程
を含む、ヒアルロニダーゼの調製方法に関する。
本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼの製造方法であって、本方法は、以下の工程:
(1)本発明のバチルスを斜面培養にかけて、斜面培養株を得る工程;
(2)斜面培養株を滅菌した種培養培地に植え付け、25℃〜40℃、100〜200rpmで10〜24時間の条件下で培養して、種溶液を得る工程;
(3)種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、25℃〜40℃、100〜300rpmで12〜24時間の条件下で培養して、ヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得る工程;
(4)遠心分離により発酵ブロスを分離して、上清を得る工程;
(5)上清を硫酸アンモニウム分画沈殿、濾過(例えば、0.65μmの精密濾過膜を使用した濾過)にかけて、粗製ヒアルロニダーゼを得る工程;
(6)工程(5)で沈殿した粗製ヒアルロニダーゼをリン酸緩衝溶液中に溶解させ、限外濾過により低分子量の不純物を除去して、精製ヒアルロニダーゼを得る工程
を含む。
任意選択で、工程(6)は、以下の工程(6−1)〜(6−3):
(6−1):工程(5)の粗製ヒアルロニダーゼをpH4.5〜8.0の緩衝溶液中に溶解させて、粗製酵素溶液を得て;粗製酵素溶液を、3.0×10〜1.4×10Daの分子量カットオフを有する透析バッグにローディングし、pH4.5〜8.0の緩衝溶液中に置き、4℃で終夜透析する工程;
(6−2):透析した粗製酵素溶液を、クロマトグラフィーカラムの充填材としてDEAEアガロースゲルFF媒体と勾配溶出のための0〜0.5MのNaCl溶液とを使用したイオン交換クロマトグラフィー分離にかけて、溶出ピークを回収する工程;
(6−3):工程(6−2)で得られたヒアルロニダーゼサンプルを真空凍結乾燥にかけて、ヒアルロニダーゼとして白色の粉末を得る工程
によって実行することができる。
工程(6−1)〜(6−3)は、ヒアルロニダーゼをさらに精製するためのものである。
上記のヒアルロニダーゼを分離及び精製する過程において、工程(6−2)で得られたヒアルロニダーゼは、SDS−PAGE電気泳動により測定した場合、97%又はそれより高い純度を有する。
上記の工程(1)において、斜面培養培地は、100mLあたり、以下の成分:0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.5〜1.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末を含有し;pHは、6.0〜8.0に調節され、斜面培養の温度は、25℃〜40℃である。
上記の工程(2)において、種培養培地は、100mLあたり、以下の成分:0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.5〜1.5gのグルコースを含有し;pHは、6.0〜8.0に調節される。
上記の工程(3)において、発酵培養培地は、100mLあたり、以下の成分:0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.5〜1.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン80を含有し;pHは、6.0〜8.0に調節される。
斜面培養培地、種培養培地、及び発酵培養培地のpHは、塩酸、硫酸又はリン酸のうち1種又は複数を使用して調節される。
斜面、種培養、及び発酵のための植菌量は、独創的な作業を行わずとも従来技術で得ることができる。種培養培地のための植菌量は、発酵培養のための種溶液の植菌量を得るのに十分な量であり、発酵培養培地のための植菌量は、通常、3%〜15%である。
上記の工程(4)において、発酵ブロスの遠心分離の回転速度は、10000〜15000rpmであり、遠心分離時間は、10〜20分間である。
上記の工程(5)において、硫酸アンモニウム分画沈殿は、以下の工程:上清に硫酸アンモニウムを添加して、20%w/v〜25%w/vの濃度にし、生成した沈殿を濾過により除去し、硫酸アンモニウムを濃度が35%〜40%w/vになるまで連続的に添加し、ヒアルロニダーゼとして沈殿を得る工程を含む。本発明において、「w/v濃度」は、上清1mLあたりの硫酸アンモニウムの質量(g)を指す。
上記の工程(6)において、リン酸緩衝溶液は、好ましくは6.0のpH、好ましくは50mmol/Lの濃度を有するが、実際の環境に応じて変更することができる。限外濾過は、限外濾過膜を使用する。限外濾過膜は、3×10Daの分子量カットオフを有する。
本発明のさらにその他の態様は、前述の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼの調製方法により得られるヒアルロニダーゼに関する。
本発明のバチルスにより生産されたヒアルロニダーゼは、発酵ブロス中で最大1×10〜3×10IU/mLの酵素活性を有し、これは、報告されている最大の酵素活性(1.3×10IU/mL)よりもはるかに大きく、この酵素は、高い熱安定性とpH安定性を有する。この酵素を使用して、高分子量ヒアルロン酸を分解してオリゴマー又は低分子量ヒアルロン酸を生産すれば、コストが有意に低くなり、ラージスケールでの生産に使用することができる。したがって、動物由来ヒアルロニダーゼの高いコストの問題は解決される。この酵素は、生物学的な調査や、オリゴマー又は低分子量ヒアルロン酸の生産における用途において有望である。
本発明はさらに、そのアミノ酸配列が配列番号2に示される単離されたポリペプチド(又はタンパク質)に関し、特に、前記ポリペプチド(又はタンパク質)は、ヒアルロニダーゼである。
本発明はさらに、配列番号2で示されるようなアミノ酸配列をコードする単離されたポリヌクレオチドに関し、特に、前記ポリヌクレオチドは、配列番号3で示されるような配列又は配列番号3の相補配列である。
本発明はさらに、本発明のポリヌクレオチドを含む組換えベクターに関する。
本発明はさらに、本発明の組換えベクターを含む宿主細胞に関する。
本発明のさらにその他の態様は、オリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法に関し、本方法は、本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼ又は本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼを含有する発酵ブロスを使用することにより、10kDaより大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を分解する工程を含む。
本発明に係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法は、以下の工程:
1)ヒアルロン酸又はその塩の溶液の調製:10kDaより大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を精製水に添加して、1%w/v〜30%w/vの濃度を有する溶液を得る工程;
2)酵素分解:工程1)の溶液温度を20℃〜48℃、pH4〜9に調節し、前記溶液にバチルス由来ヒアルロニダーゼを添加し、ヒアルロン酸又はその塩を所望の分子量まで分解して、酵素分解溶液を得る工程;
3)不活性化:酵素分解溶液を50℃〜90℃で10〜60分維持して、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する工程;
を含み、好ましくは、以下の工程:
4)濾過:不活性化された酵素分解溶液に可溶性の無機塩を添加し、完全に溶解するまで撹拌し、0.45μmの濾過膜で濾過して、濾液を得る工程、ここで酵素による加水分解産物100mLあたり、0.1〜10gの可溶性の無機塩が添加される;
5)沈殿:工程4)の濾液を、濾液の3〜20倍の体積のアルコール又はケトンと均一に混合して、オリゴマーヒアルロナートを沈殿させる工程;
6)脱水及び乾燥:工程5)のオリゴマーヒアルロナートの沈殿を分離し、有機溶媒で脱水し、真空乾燥し、オリゴマーヒアルロナートを得る工程
をさらに含む。
本発明に係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法の工程1)において、1kgのヒアルロン酸又はその塩あたり、2×10〜5×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼが添加される。
本発明に係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法の工程2)において、酵素分解の温度は35℃〜45℃であり、酵素分解のpHは5.5〜7.5であり、ヒアルロン酸を酵素溶解して、3000Da以上10Da未満の分子量にする。
本発明に係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法は、以下のA〜Fのうち1つ又は複数を満たす:
A.工程1)において、ヒアルロナートは、ヒアルロン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、及び亜鉛塩からなる群より選択される;
B.工程2)において、酸又は塩基を使用して、pHを4〜9に調節し、前記酸は、塩酸、氷酢酸、硫酸、及びリン酸からなる群より選択され、前記塩基は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである;
C.工程3)において、酵素分解溶液を55℃〜65℃で20〜30分維持することにより、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する;
D.工程4)において、前記可溶性の無機塩は、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、及びマグネシウム塩からなる群より選択され;好ましくは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛若しくはマグネシウムの塩化物、硫酸塩又は硝酸塩である;
E.工程5)において、前記アルコール又はケトンは、エタノール、アセトン、メタノール、プロパノール、又はイソプロパノールである;
F.工程6)において、脱水に使用される有機溶媒は、ケトン又はアルコールである。
上記の方法において、使用されるバチルス由来ヒアルロニダーゼ、すなわちCGMCC番号5744のバチルス(バチルス属菌)A50の発酵により得られた精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、8×10〜1.5×10IU/mgであり、添加される酵素の量は、ヒアルロン酸又はその塩1kgあたり2×10〜5×10IUである。本ヒアルロニダーゼは、ヒアルロン酸に対して優れた分解活性を有し、酵素分解中、期間の長さを制御することにより所望の分子量を有するヒアルロン酸が得られるように、好適な量のヒアルロニダーゼを添加することによってあらゆる低分子量のヒアルロン酸を得ることができる。
加えて、工程4)は、例えばヒアルロニダーゼなどの不純物を除去して産物の純度が改善されるように、濾過膜を使用して酵素による加水分解産物を濾過する。濾過膜は、本発明の孔径の必要条件を満たしている限り、従来技術において一般的な濾過膜である。濾過膜の孔径は0.45μmであり、その原料は、セルロースエステル、ポリスルホン、又はポリアミドであってもよい。
上記の工程6)において、脱水に使用される有機溶媒は、水と互いに可溶性の有機溶媒である;有機溶媒は、好ましくはケトン又はアルコールであり、最も好ましくはエタノール及び/又はアセトンである。いかなる理論にもとらわれるつもりはないが、前記有機溶媒がオリゴマーヒアルロナートの沈殿に添加されると、沈殿中の水の多くが除去される。
本発明のオリゴマーヒアルロン酸又はその塩の調製方法は、取り扱いが簡便であり、中程度の条件を使用し、生成物の構造破壊がなく、環境汚染がなく、発酵由来ヒアルロニダーゼによりコストが低く、ラージスケールでの工業的生産に好適であり、調製されたオリゴマーヒアルロナートは、一体型の構造を有し、優れた経皮吸収性を有し、高い純度を有し、細胞毒性がなく、強い抗酸化剤力を有し、さらに、化粧品、食品、及び医薬品で広く使用することができる。
本発明のさらにその他の態様は、本発明の項目のいずれか1つに係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法により得られるオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートに関する。
本発明のさらにその他の態様は、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上又は95%以上(w/w)の量でN−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖を有するオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートに関し;特に、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の量は、HPLC法により測定される。とりわけ、HPLC条件は以下の通りである:高速液体クロマトグラフィー測定を行うための糖類分析カラムを使用すること;移動相が0.4mol/LのNaHPO溶液であること;流速が0.6ml/分であること;カラム温度が35℃であること;検出波長が232nmであること;及びサンプルのサイズが20μLであること。
例えば、以下の工程を使用することができる:
a.標準的な対照溶液:標準的な対照(ヒアルロン酸二糖ΔDiHAナトリウム塩、H9649、Sigma)の量を量り、リン酸緩衝溶液(pH6.0、5mmol/L)で溶解させて、1mg/mL溶液を配合することにより、標準的な対照溶液を得る。
b.サンプルの前処理:試験されるサンプル(比較例1〜7、例13〜26により調製された)の量を量り、リン酸緩衝溶液(pH6.0、5mmol/L)で溶解させて、1mg/mL溶液を配合する。1mLのサンプル溶液に1000IUのヒアルロニダーゼ(例10〜12で調製することができる)を添加し、42℃の水浴に2時間入れ;酵素分解後に、酵素分解溶液を2分沸騰させて酵素を不活性化することにより、サンプルの酵素分解溶液を得る。
サンプルの酵素分解溶液を20mLのメスフラスコに移し、所定の目盛りまで移動相を添加し、均一に混合し、濾過して、試験される溶液を得る。
c.標準的な対照溶液の処理:1mLの標準的な対照溶液を移動相で20倍に希釈し、予備的な使用のために濾過する。
d.クロマトグラフィー条件:高速液体クロマトグラフィー測定を行うための糖類分析カラムを使用すること;移動相が0.4mol/LのNaHPO溶液であること;流速が0.6ml/分であること;カラム温度が35℃であること;検出波長が232nmであること;サンプルのサイズが20μLであること。
e.結果の計算:標準的な対照と試験されるサンプルとのクロマトグラフィーによる分離を行うために高速液体クロマトグラフィーを使用し、外部標準法によりヒアルロン酸二糖のピーク面積を計算する;特に、以下の式を使用して、オリゴマーヒアルロン酸又はその塩の含量(N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の含量で示される)を計算する。
オリゴマーヒアルロン酸又はその塩の含量:C(%)=

Ax:試験されるサンプルのヒアルロン酸二糖のピーク面積;
:標準的な対照のヒアルロン酸二糖のピーク面積;
Wx:試験されるサンプルの量、mg;
:標準的な対照溶液の濃度、mg/mL;
h(%)は、試験されるサンプルの乾燥減量である。
その全ての内容が参照により本発明に取り入れられる公報番号CN102323344Aの中国特許出願においても、具体的な方法を参照することができる。
本発明の項目のいずれか1つに係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートに関して、HPLC法により測定される場合のその含量と、カルバゾール法により測定される場合のその含量とでは、1%未満の差がある。
本発明の項目のいずれか1つに係るオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートは、3000Da以上10Da未満の分子量を有する。特に、オリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートは、酵素分解法(酵素消化法)により調製され;とりわけ、本発明のヒアルロニダーゼを使用することにより調製される。
本発明の項目のいずれか1つに係るオリゴマーヒアルロナートは、白色の粉末又は顆粒であり、その含量は、95%より多く、その0.1%水溶液は、pH6〜8を有する。その赤外線スペクトルは欧州薬局方の標準スペクトルと一致し、その特性は優れており、その構造は破壊されていない。
本発明のさらにその他の態様は、低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法に関し、本方法は、本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼ又は本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼを含有する発酵ブロスを使用して、1000kDaよりも大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を分解する工程を含む。
本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法は、以下の工程:
1)ヒアルロン酸又はその塩の溶液の調製:1000kDaよりも大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を精製水に添加して、0.1%w/v〜2%w/vの濃度を有する溶液を得る工程;
2)酵素分解:工程1)の溶液温度を20℃〜48℃に、pHを4〜9に調節し、次いで前記溶液にバチルス由来ヒアルロニダーゼを添加して、ヒアルロン酸又はその塩を所望の分子量まで分解して、酵素分解溶液を得る工程;
3)不活性化:酵素分解溶液を50℃〜90℃で10〜60分維持して、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する工程;
を含み、好ましくは、以下の工程:
4)濾過:不活性化された酵素分解溶液に可溶性の無機塩を添加し、完全に溶解するまで撹拌し、0.45μmの濾過膜で濾過して、濾液を得る工程、ここで酵素による加水分解産物100mLあたり、0.1〜10gの可溶性の無機塩が添加される;
5)沈殿:工程4)の濾液を、濾液の1〜10倍の体積のアルコール又はケトンと均一に混合して、低分子量ヒアルロナートを沈殿させる工程;
6)脱水及び乾燥:工程5)の低分子量ヒアルロナートの沈殿を分離し、有機溶媒で脱水し、真空乾燥し、低分子量ヒアルロナートを得る工程
をさらに含む。
本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法の工程1)において、1kgのヒアルロン酸又はその塩あたり、10〜10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼが添加される。
本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法の工程2)において、酵素分解の温度は35℃〜45℃であり、酵素分解のpHは5.5〜7.5であり、ヒアルロン酸を酵素溶解して、10kDa〜1000kDa;好ましくは10kDa〜770kDa、又は10kDa〜700kDa、又は10kDa〜600kDa、又は10kDa〜500kDa;より好ましくは10kDa〜400kDa;より好ましくは10kDa〜300kDa、10kDa〜200kDa、10kDa〜150kDa、10kDa〜100kDa、10kDa〜50kDa、又は10kDa〜30kDaの分子量にする。
本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法は、以下のA〜Fのうち1つ又は複数を満たす:
A.工程1)において、ヒアルロナートは、ヒアルロン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、及び亜鉛塩からなる群より選択される;
B.工程2)において、酸又は塩基を使用して、pHを4〜9に調節し、前記酸は、塩酸、氷酢酸、硫酸、及びリン酸からなる群より選択され、前記塩基は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである;
C.工程3)において、酵素分解溶液を55℃〜65℃で20〜30分維持することにより、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する;
D.工程4)において、可溶性の無機塩は、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、及びマグネシウム塩からなる群より選択され;好ましくは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛又はマグネシウムの塩化物、硫酸塩又は硝酸塩である;
E.工程5)において、前記アルコール又はケトンは、エタノール、アセトン、メタノール、プロパノール、又はイソプロパノールである;
F.工程6)において、脱水に使用される有機溶媒は、ケトン又はアルコールである。
本発明のさらにその他の態様は、本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法により調製される、低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートに関する。
本発明のさらにその他の態様は、90%以上又は95%以上(w/w)の量でN−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖を有する低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートに関し;特に、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の量は、HPLC法により測定される。とりわけ、HPLC条件は以下の通りである:高速液体クロマトグラフィー測定を行うための糖類分析カラムを使用すること;移動相が0.4mol/LのNaHPO溶液であること;流速が0.6ml/分であること;カラム温度が35℃であること;検出波長が232nmであること;及びサンプルのサイズが20μLであること。具体的な方法はさらに、上記したオリゴマーヒアルロン酸又はその塩の含量(N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の含量)を測定するための方法を指す場合もある。
本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートは、10kDa〜1000kDa;好ましくは10kDa〜770kDa、又は10kDa〜700kDa、又は10kDa〜600kDa、又は10kDa〜500kDa;より好ましくは10kDa〜400kDa;より好ましくは10kDa〜300kDa、10kDa〜200kDa、10kDa〜150kDa、10kDa〜100kDa、10kDa〜50kDa、又は10kDa〜30kDaの分子量を有する。特に、低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートは、酵素分解法(酵素消化法)により調製され;より特に、本発明のヒアルロニダーゼを使用することにより調製される。
本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートに関して、HPLC法により測定される場合のその含量と、カルバゾール法により測定される場合のその含量とでは、1%未満の差がある。
いかなる理論にもとらわれるつもりはないが、同じ酵素量が使用される場合、異なる分子量を有するヒアルロン酸は、異なる酵素分解時間を制御することにより得ることができ、すなわち、低分子量ヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートは、好適な酵素分解時間を制御することにより得ることができる。しかしながら、実際には、酵素活性は長期間を経た後に低下する可能性があり、ヒアルロナートの溶液が細菌で汚染される可能性があることから、異なる量の酵素の添加を制御することにより異なる分子量を有するヒアルロン酸を得ることが好ましく、例えば、低分子量ヒアルロナートの調製はより少ない量の酵素しか必要としないが、オリゴマーヒアルロナートの調製はより多くの量の酵素を必要とする。
生成物の分子量は、間隔を置いてサンプリングすることにより測定することができる。オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートの分子量は、GPC−MALLS法又はLaurent法(GPC−MALLS方法がより便利である)により測定することができる;当業者は、当分野における知見に従って検出するために好適な時間間隔を選択することができる。
本発明のさらにその他の態様は、本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼ、本発明のポリヌクレオチド、本発明の組換えベクター、本発明の組換え宿主細胞、又は本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナートを含む組成物に関し;任意選択で、本組成物は、薬学的に許容される、又は食品学的に許容されるキャリアー若しくは添加剤をさらに含み;特に、本組成物は、化粧品、食品、又は医薬品であり;とりわけ、化粧品は、日焼け防止、日焼け後の修復、アンチエイジング、又は保湿化粧品である。
本発明のさらなる態様は、ヒアルロニダーゼ製造における、本発明のバチルス、本発明のポリヌクレオチド、本発明の組換えベクター、又は本発明の組換え宿主細胞の使用に関する。
当分野で公知の技術的な手段を使用して、本発明に係るヒアルロニダーゼをコードするポリヌクレオチドを発現ベクターにクローニングして、好適な宿主細胞に形質導入して、本発明のヒアルロニダーゼを発現させることができる。
本発明はさらに、オリゴマーの酸若しくはオリゴマーヒアルロナート、低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナート、又は低分子量コンドロイチン硫酸の製造における、本発明の項目のいずれか1つに係るヒアルロニダーゼの使用に関する。
本発明はさらに、血管新生を促進する、及び/又は創傷治癒若しくは抗酸化若しくはフリーラジカル捕捉若しくは日焼け防止若しくは日焼け後の修復を促進する、又はHUVEC細胞増殖を促進する、又は抗腫瘍(例えば乳房腫瘍、肺癌、又は神経膠腫)、又は免疫性を強化するための医薬品の製造における、又は食品又は健康管理製品又は化粧品の製造における、本発明の項目のいずれか1つに係るオリゴマーの酸又はオリゴマーヒアルロナート、又は本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナートの使用に関し;特に、化粧品は、日焼け防止、日焼け後の修復、アンチエイジング、又は保湿化粧品である。
本発明のさらにその他の態様は、インビボ若しくはインビトロで、血管新生を促進する、及び/又は創傷治癒若しくは抗酸化若しくはフリーラジカル捕捉を促進する、又はHUVEC細胞増殖を促進する、又は腫瘍(例えば乳房腫瘍、肺癌、又は神経膠腫)を抑制する方法に関し、本方法は、対象に、本発明の項目のいずれか1つに係るオリゴマーの酸又はオリゴマーヒアルロナート、又は本発明の項目のいずれか1つに係る低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナートの有効量を投与又は使用する工程を含み;特に、対象は哺乳動物であり、とりわけ、対象はヒトである。
本発明において、特に他の規定がない限り、「オリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナート」は、簡略的に「オリゴマーヒアルロン酸又はその塩」と称される場合もあり、オリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートは、10kDa未満の分子量を有し;好ましくは、3000Da以上10Da未満の分子量を有する。オリゴマーヒアルロナートの種類は特に限定されないが、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩などが挙げられる。
本発明において、特に他の規定がない限り、「低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナート」は、簡略的に「低分子量ヒアルロン酸又はその塩」と称される場合もあり、低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートは、10kDa〜1000kDa;好ましくは、10kDa〜500kDa;より好ましくは10kDa〜400kDa;さらに好ましくは10kDa〜300kDa、10kDa〜200kDa、10kDa〜150kDa、10kDa〜100kDa、10kDa〜50kDa、又は10kDa〜30kDaの分子量を有する。低分子量ヒアルロナートの種類は特に限定されないが、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩などが挙げられる。
本発明において、所定の成分の含量パーセントに関して、特に他の規定がない限り、重量パーセント(w/w)で示される。
本発明のその他の用語のいくつかを以下に示す。
発現ベクター
また本発明は、本発明のヌクレオチド配列、プロモーター、加えて転写及び翻訳終結シグナルを含む組換え発現ベクターにも関する。上記の様々な核酸及び調節配列は一緒に連結されて、組換え発現ベクターを調製することができ、ベクターは、1つ又は複数の便利な制限部位を含んでいてもよく、これらの部位にヒアルロニダーゼをコードするヌクレオチド配列を挿入又は置換させることができる。又は本発明のヌクレオチド配列は、好適な発現ベクターに本発明のヌクレオチド配列を含有するヌクレオチド配列又はヌクレオチドコンストラクトを挿入することにより発現させてもよい。発現ベクターを調製する際、コードされた配列は、好適な発現調節配列に作動可能に連結されるようにベクター中に配置することができる。
組換え発現ベクターは、組換えDNA操作の実行及びヌクレオチド配列の発現に好適なあらゆるベクター(例えば、プラスミド又はウイルス)であってもよい。ベクターは、通常、ベクターとそれが導入される宿主細胞の適合性に従って選択される。ベクターは、直鎖状のプラスミドでもよいし、又は閉ループプラスミドでもよい。
ベクターは、例えばプラスミド、染色体外要素、小染色体、又は人工染色体などの自己増殖ベクター(すなわち、染色体なしで複製可能な染色体外の無傷の構造)であってもよい。ベクターは、あらゆる自己複製メカニズムを含有していてもよい。又はベクターは、宿主細胞に導入されると、ゲノムに統合され、統合された染色体と共に複製されるようなベクターである。加えて、単一のベクター若しくはプラスミド、又は2つ以上のベクター若しくはプラスミドは、一般的に、宿主細胞のゲノムに導入しようとする全DNAを含有し、又はトランスポゾンも使用することができる。
好ましくは、本発明のベクターは、形質転換した細胞を選択するための1つ又は複数の選択的なマーカーを含む。選択的なマーカーは、生成物に、殺生剤若しくはウイルスに対する耐性、重金属に対する耐性を付与する、又は栄養要求性を付与する遺伝子である。細菌性の選択的なマーカーの例としては、バチルス・ズブチリス(bacillus subtilis)若しくはバチルス・リケニフォルミス(bacillus licheniformis)のdal遺伝子、又は例えばアンピシリン、カナマイシン、クロロマイセチン若しくはテトラサイクリンなどの抗生物質の耐性マーカーが挙げられる。
好ましくは、本発明のベクターは、宿主細胞のゲノムにベクターの安定な統合を確実にする、又は細胞中で細胞のゲノムに頼ることなくベクターの自己複製を確実にする要素を含む。
自己複製に関して、ベクターは、標的宿主細胞中での自己複製が確実に起こるようにする複製起点を含んでいてもよい。複製起点は、宿主細胞中で温度感受性型に変化させる突然変異を含んでいてもよい(例えば、fEhrlich、1978、Proceedings of the National Academy of Sciences 75:1433を参照)。
遺伝学的産物の収量が増加するように、本発明のヌクレオチド配列の1つ又は複数のコピーが宿主細胞に挿入されてもよい。ヌクレオチドのコピー数の増加は、宿主細胞のゲノムに配列の少なくとも1つの追加のコピーを挿入するか、又はヌクレオチド配列と共に増幅することができる選択的なマーカーを挿入し、好適な選択的な物質の存在下で細胞を培養し、増幅したコピーを含有する選択的なマーカー遺伝子を選び出し、ヌクレオチド配列の追加のコピーを含有する細胞を得ることにより実行することができる。
本発明の組換え発現ベクターであるコンストラクトに上記の要素を連結させる操作は当分野で周知である(例えば、Sambrookら、Molecular Cloning Mannual、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press、Cold Spring Harbor、New York、1989を参照)。
宿主細胞
本発明はさらに、ヒアルロニダーゼ生産のための本発明のヌクレオチド配列(ポリヌクレオチド)の組換えのための組換え宿主細胞に関する。本発明のヌクレオチド配列を含有するベクターは、ベクターが染色体に統合された形態で、又は自己増殖性染色体外ベクターの形態で維持されるように宿主細胞に導入することができる。用語「宿主細胞」は、複製中の突然変異による、親細胞とは異なる全ての派生物を包含する。宿主細胞の選択は、主として、ヒアルロニダーゼをコードする遺伝子及びそれらの源に依存する。
宿主細胞は、原核細胞であってもよいし、又は真核細胞であってもよく、例えば細菌又は酵母細胞などである。ベクターは当業者公知の技術により宿主細胞に導入することができる。
調製方法
本発明はさらに、本発明のヒアルロニダーゼの組換え生産方法に関し、本方法は、(a)ヒアルロニダーゼ生成に好適な条件下でヌクレオチドコンストラクトを含有する宿主細胞を培養すること、前記ヌクレオチドコンストラクトは、本ヒアルロニダーゼをコードするヌクレオチド配列を含む;及び(b)ペプチドを回収することを含む。
本発明の調製方法において、細胞は、ヒアルロニダーゼ生産に好適な培養培地中で培養される。例えば、好適な培養培地中で、ヒアルロニダーゼの発現及び/又はヒアルロニダーゼの分離を可能にする条件下で、細胞は、スモール又はラージスケールでの発酵用の振盪フラスコ、実験用又は工業用発酵タンク(例えば連続式、バッチ式、流加バッチ式、又は固体発酵式など)で培養される。炭素源及び窒素源、加えて無機塩を含有する好適な培養培地中で、当分野で公知の培養工程が使用される。好適な培養培地は、製造元によって供給されるものでもよいし、又は公知の組成(例えば、American Type Culture Collectionのカタログに記載されたもの)に従って調製してもよい。培養培地にヒアルロニダーゼが分泌される場合、培養培地からヒアルロニダーゼを直接回収することができる。ヒアルロニダーゼが分泌されない場合、細胞溶解物産物からヒアルロニダーゼを回収することができる。
生産されたヒアルロニダーゼは、当分野で公知の方法により回収することができる。例えば、ヒアルロニダーゼは、従来の操作(例えば、これらに限定されないが、遠心分離、濾過、抽出、噴霧乾燥、蒸発又は沈殿など)により培養培地から回収することができる。
本発明のヒアルロニダーゼは、当分野で公知の工程により精製することができ、これらの工程としては、これらに限定されないが、クロマトグラフィー(例えば、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、クロマトフォーカシング、及びサイズ排除クロマトグラフィー)、HPLC、電気泳動(例えば、分取用等電点分画法)、較差溶解度(例えば、硫酸アンモニウム沈殿)、SDS−PAGE又は抽出(例えば、Protein Purification、J.C.Janson及びLars Ryden編、VCH Publishers、New York、1989を参照)が挙げられる。
本発明の有益な作用
本発明において、バチルスを使用して、オリゴマーヒアルロン酸若しくはその塩又は低分子量ヒアルロン酸又はその塩を生産する方法は、操作が簡単であり、中程度の条件を使用し、生成物の構造へのダメージがなく、環境汚染がなく、且つ発酵源からのヒアルロニダーゼが低コストであり、さらにラージスケールでの工業的生産に好適である。本発明のオリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートは、例えば一体型の構造、高い純度、細胞毒性がないこと、強い抗酸化能、褐変がないことなどの利点を有し、化粧品、食品、及び医薬品の分野で使用することができる。
SDS−PAGE電気泳動図であり、マーカーは、未染色のタンパク質分子量マーカーであり;レーン1、2、3は、それぞれ例10、11、12で調製されたヒアルロニダーゼである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、欧州薬局方に係るヒアルロン酸ナトリウムの標準の赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、比較例1で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、例13で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、例14で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、例15で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、例16で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、例17で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 様々な方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルのグラフであり、例18で調製されたオリゴマーヒアルロナートの赤外線スペクトルである。 ヒアルロニダーゼ活性に対する温度の作用を示すグラフである。 ヒアルロニダーゼの熱安定性の実験結果を示すグラフである。 ヒアルロニダーゼ活性に対するpHの作用を示すグラフである。 ヒアルロニダーゼのpH安定性の実験結果を示すグラフである。 オリゴマーヒアルロナートの経皮吸収速度を示すグラフである。 オリゴマーヒアルロナートのDPPHのフリーラジカル捕捉能力を示すグラフである。 低分子量ヒアルロナートのDPPHのフリーラジカル捕捉能力を示すグラフである。 オリゴマーヒアルロナートの還元能力を示すグラフである。 低分子量ヒアルロナートの還元能力を示すグラフである。 UVA放射線照射後のL929細胞へのオリゴマーヒアルロナートの修復作用を示すグラフである。 UVA放射線照射後のL929細胞への低分子量ヒアルロナートの修復作用を示すグラフである。 UVA放射線照射に対するL929細胞へのオリゴマーヒアルロナートの保護作用を示すグラフである。 UVA放射線照射に対するL929細胞への低分子量ヒアルロナートの保護作用を示すグラフである。
本発明に関する寄託された生物学的材料:
本発明のバチルス(バチルス属菌)A50を、2012年2月8日に中国微生物菌株保蔵管理委員会普通微生物中心(CGMCC)に寄託番号CGMCC番号5744で寄託し、その寄託機関の住所は、Institute of Microbiology of Chinese Academy of Sciences、3#、Buld.1、West Beichen Road、Chaoyang District、Beijing、100101である。
本発明のいくつかの実施形態を以下の実施例と共に詳細に例示するが、当業者であれば、以下の実施例は単に本発明を例示することを意図しており、本発明の範囲への限定とみなすべきではないことを理解しているであろう。実施例で提示されていない具体的な技術又は条件は、当分野の文献(例えば、J.Sambrookら、HUANG Peitangら翻訳の「Molecular Cloning」、第3版、Science Press)で説明されている技術又は条件に従って、又は製品の説明書に従って実行された。製造元が示されていない試薬又は機器は全て、一般的な市販品であった。
以下の実施例又は比較例において、オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートの分子量をGPC−MALLS法により測定し;含量をHPLC法又はカルバゾール法により測定した。オリゴマーヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロン酸、及び直接的な発酵により調製されたヒアルロン酸(構造は破壊されななかった)は全て、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の反復単位からなるため、それらの含量はそれらの二糖の含量に等しく、オリゴマーヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロン酸又は通常のヒアルロン酸は、バチルス由来ヒアルロニダーゼで二糖に分解することができ、二糖の含量は、オリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの含量が得られるようにHPLC法により決定することができた。またオリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの含量は、カルバゾール法により決定することもできる(LING Peixue、Hyaluronic Acid [M].Beijing:China Light Industry Press、2002)。ヒアルロン酸又はその塩の構造が破壊されている場合、ヒアルロニダーゼは破壊された部分のグルコシド結合を切らないと予測されるため、それにより二糖の含量の低下が起こると予想される。カルバゾール法のメカニズムは、ヘキスロン酸含量を決定することを含み、それにより直接的な発酵により得られたオリゴマーヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロン酸又はヒアルロン酸の含量を得ることができる。それゆえに、これらの2つの方法により測定された含量の差を使用して、ヒアルロン酸又はその塩の構造が破壊されたかどうか、加えてその破壊の程度を間接的に観察することができる。
本発明においてヒアルロン酸又はその塩の分解に使用されるヒアルロニダーゼ(すなわち、以降、バチルス由来ヒアルロニダーゼ)を、バチルスA50の発酵により得られたヒアルロニダーゼ発酵ブロスを調製し、それに続いて例えば遠心分離、硫酸アンモニウム分画沈殿、限外濾過などの工程を行うことによって得た。製造方法は、斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を入手し、滅菌した種培養培地に植え付け、25℃〜40℃、100〜200rpmで10〜24時間で培養し、次いで滅菌した発酵培養培地に種溶液を植え付け、植菌量は3%〜15%であった、25℃〜40℃、100〜300rpmで12〜24時間培養し、発酵手順中のpHを、酸を使用して6.0〜8.0に維持し、発酵が終了した後ヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て;発酵ブロスを10000〜15000rpmで10〜20分遠心分離し、上清を得て、上清に硫酸アンモニウムを添加して、20%w/v〜25%w/vの濃度にし、生成した沈殿を濾過により除去し、硫酸アンモニウムを濃度が35%w/v〜40%w/vになるまで連続的に添加し、得られた沈殿、すなわちヒアルロニダーゼをリン酸緩衝溶液中に溶解させ、最後に3×10Daの限外濾過膜で低分子量の不純物を除去して、酵素分解において有用なヒアルロニダーゼを得ることを含んでいた。
使用した培養培地は以下の通りであった:
斜面培養培地(100mL):0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.5〜1.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末;pHは、6.0〜8.0に調節され、水、斜面培養の温度は、25℃〜40℃であった。
種培養培地(100mL):0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.5〜1.5gのグルコース;pHは、6.0〜8.0に調節された。
発酵培養培地(100mL):0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.5〜1.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン80;pHは、6.0〜8.0に調節された。
上記の方法により調製された発酵ブロスを中国薬局方の方法により測定したところ(中国薬局方、2010年版、付則VII.C.ヒアルロニダーゼの測定を参照)、そのヒアルロニダーゼ活性は、1×10〜3×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、8×10〜1.5×10IU/mgであった。
(例1)バチルス(バチルス属菌)A50の獲得及び同定
1.バチルス(バチルス属菌)A50の獲得
強化培養培地を含有するペトリ皿を覆う皿をあけて、皿を空気中に置き、空気から定着した細菌を回収し、1時間後に覆いの皿を閉じ、好気培養のために皿を25℃〜40℃のインキュベーターに置き、24時間培養した後、分離により得られたシングルコロニーをスクリーニング培養培地に植え付け、25℃〜40℃、150rpmで12〜16時間好気培養を行い、そのヒアルロニダーゼ活性を中国薬局方の方法により測定し、最大の酵素活性を有する株を本発明の株として選んだところ、その株の酵素は、最大10IU/mLの活性を示すことができた。
上記で使用された培養培地の組成は以下の通りであった:
強化培養培地(100mL):0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.01〜1gのヒアルロン酸ナトリウム、2.0gの寒天粉末。
スクリーニング培養培地(100mL):0.2〜2.0gのペプトン、0.2〜2.0gの酵母粉末、0.05〜0.15gのKHPO・3HO、0.05〜0.15gのMgSO・7HO、0.01〜1gのヒアルロン酸ナトリウム。
得られたバチルス(バチルス属菌)A50を、2012年2月8日に中国微生物菌株保蔵管理委員会普通微生物中心(CGMCC)に寄託番号CGMCC番号5744で寄託し、その寄託機関の住所は、Institute of Microbiology of Chinese Academy of Sciences、3#、Buld.1、West Beichen Road、Chaoyang District、Beijing、100101であった。
2.バチルス(バチルス属菌)A50の形態学的特徴
バチルスは、単一の形態又は連鎖した形態で棒状の形状を有していた。細菌のコロニーは乳白色であり、しわがあった。
3.バチルス(バチルス属菌)A50の分子生物学的な特徴の同定
細菌性の16S rDNA万能プライマーをWeisburgの方法に従って合成した:
プライマー1:5’−AGAGTTTGATCCTGGCTCAG−3’;(配列番号4);
プライマー2:5’−GGTTACCTTGTTACGACTT−3’(配列番号5)。
A50株の全DNA(Beijing Tiandz、Inc.のカラムタイプの細菌性DNAoutキットを使用して抽出した)をテンプレートとして使用し、その16S rDNAフラグメントを増幅し、ここでPCR増幅反応システムは以下に示す通りとした:
10×PCR緩衝溶液 5.0μl
dNTP(10mM) 1.0μl
プライマー1(10μM) 1.0μl
プライマー2(10μM) 1.0μl
TaqDNAポリメラーゼ(5U/μL) 0.5μl
DNAテンプレート(50ng/μL) 0.5μl
脱イオン水を添加して総体積を50μlにした。
PCR反応条件は以下に示す通りとした:
PCR産物をアガロースゲル電気泳動で検出し、配列決定した(Weisburg W G、Bams S M、Pelletier D A、ら、系統発生学的な研究のための16SリボソームDNAの増幅(16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study)[J].Journal of Bacteriology、1991、173(2):697〜703)。得られた16S rDNAの配列(配列番号1、1418bp)は、以下に示す通りであった。
gcggctggct ccttacggtt accccaccga cttcgggtgt tacaaactct cgtggtgtga cgggcggtgt gtacaaggcc cgggaacgta ttcaccgcgg catgctgatc cgcgattact agcgattccg gcttcatgca ggcgagttgc agcctgcaat ccgaactgag aatggtttta tgggattggc taaacctcgc ggtcttgcag ccctttgtac catccattgt agcacgtgtg tagcccaggt cataaggggc atgatgattt gacgtcatcc ccaccttcct ccggtttgtc accggcagtc accttagagt gcccaactga atgctggcaa ctaagatcaa gggttgcgct cgttgcggga cttaacccaa catctcacga cacgagctga cgacaaccat gcaccacctg tcactctgtc ccccgaaggg gaacgtccta tctctaggag tgtcagagga tgtcaagacc tggtaaggtt cttcgcgttg cttcgaatta aaccacatgc tccaccgctt gtgcgggccc ccgtcaattc ctttgagttt cagccttgcg gccgtactcc ccaggcggag tgcttaatgc gttagctgca gcactaaagg gcggaaaccc tctaacactt agcactcatc gtttacggcg tggactacca gggtatctaa tcctgtttgc tccccacgct ttcgcgcctc agcgtcagtt acagaccaga aagccgcctt cgccactggt gttcctccac atctctacgc atttcaccgc tacacgtgga attccgcttt cctcttctgt actcaagtcc cccagtttcc aatgaccctc cacggttgag ccgtgggctt tcacatcaga cttaaaggac cgcctgcgcg cgctttacgc ccaataattc cggacaacgc ttgccaccta cgtattaccg cggctgctgg cacgtagtta gccgtggctt tctggttagg taccgtcaag gtaccggcag ttactccggt acttgttctt ccctaacaac agagctttac gacccgaagg ccttcatcgc tcacgcggcg ttgctccgtc agactttcgt ccattgcgga agattcccta ctgctgcctc ccgtaggagt ctgggccgtg tctcagtccc agtgtggccg atcaccctct caggtcggct acgcatcgtc gccttggtga gccgttacct caccaactag ctaatgcgcc gcgggcccat ctgtaagtgt cagcgtaaac cgactttcag cttttcctca tgagaggaaa aggattatcc ggtattagct ccggtttccc gaagttatcc cagtcttaca ggcaggttgc ccacgtgtta ctcacccgtc cgccgctaac caagaggtgc aagcacctca agattcgctc gacttgca(配列番号1)。
(例2)ヒアルロニダーゼのクローン及び配列分析
バチルス(バチルス属)A50のゲノムDNAを細菌性ゲノムDNA抽出キットで抽出し、ゲノムDNA抽出の結果を1%アガロースゲル電気泳動で検出した。ゲノムを配列決定して、その株の全ゲノムのショットガン配列を得た。その間、本ヒアルロニダーゼの部分的なアミノ酸配列を得るために、バチルス(バチルス属)A50発酵ブロスから単離され精製されたヒアルロニダーゼのN末端配列を決定し、トリプシン分解後に内部ペプチドセグメントの配列を決定した。アミノ酸配列と100%の類似性を有する遺伝子セグメントを見出し、ヒアルロニダーゼをコードする遺伝子のだいたいの位置を発見するために、全ゲノムのショットガン配列及び部分的なアミノ酸配列を、NCBIのBLASTツールを使用してブラスト処理した。その後、ヒアルロニダーゼのN末端配列、SDS−PAGE電気泳動バンドのサイズ、及びGeneToolソフトウェアを用いたオープンリーディングフレーム(ORF)の分析に基づいて、標的遺伝子の特定の位置及び統合されたヌクレオチド配列を決定し、ヌクレオチド配列をBioEditソフトウェアを使用してアミノ酸配列に翻訳した。
ヒアルロニダーゼ(配列番号2、1106aa)のアミノ酸配列は、以下に示す通りであった。
NESTLLLNTSFEETEAPKSGWDQLGAPKWGVWRPTGSPIVTITKEASRTGEYGLKIAAAQSARAAVSQDVPVQGGQTYQLGTWLKTDNIVSGQGARLRVVLYEGTQQLGLLYSSRLTGTHDWSQIKMEVKTPANADSIRVQLFFETGTGTALFDDVSLQLIQPATSIAIEESEITIKEQETGLLHAQMVPADASSKVSWVSADPSIATVDNGKVTGVNPGGTTIMAFTDNGLAATSTVKVIKNDGIERPEVTQLDLQPKELELGSGQVRLLQAIIAPATADAEKLVWSSSNEAVASIQKGLIEAKASGTAVITVETEDGSLKSESQITVTDAVVDEYDQLRKKWKSLMTGLDSYDPTNVRMNEMIQNQTKSAETLWKTMFKNNDRSFLWINFASTDNSADIRDSYRNLTTMAKAFANEHSSLYRNPQLLKDITEALEWLYQNRYNESIAQYSNWWHWEIGVPNELNSLMVLLYDYLDQDSIHRYLKVVDHFQPDPTKSGATTPEKYREALGANRIDVSKVVGVRGVIVKDATKIAAARDALSQTFENVTEGDGFYEDGSFVQHENIAYNGSYGIVLIEGLTDMLELLSNSTWQVTDPKVTNVYDWIETAYEPFMYKGALMDMVRGRAISRNFLQDHQAGHTIIKSVIRMAQFAPEPYAEKYNSMAKYWLQEDTYLDYFKNAGNFRDITLAKQLLEKQEVTPRGDLDFHKTFASMDRVVHRKSGYAFGISMYSNRIQNYEDMNDENRKGWYTGEGMTYLYNGDLAQYSDDFWPTVDPYRMPGTTVDTMRRADGSGEHRSSESWTGGSTLKNFGSAGMSYDAWNSSLIAKKSWFMFDNEIVALGAGITSSEDRNVESIVENRKIRNDGSNQLVINGETLNLSNGGQNQTMAAKWAFLEGNVPGADIGYYFPEGKMLTIKKEERTGAWKDINYGGPAEAIKRSYTTMWFDHGVRPEQDTYSYVLLPGLNKEQTHQYSQNPDITILRNDSAVQAVQDVKENIIGANFWKDEKQSAGPLTVYQKASVTMQEKDGVLEIAVCDPTMENKGSIEIEIDGKAFKVLEADESITVENTKPSIKLKVNVNEAKGKTFTAKLKMIPSQKGNSPNSIR(配列番号2)
ヒアルロニダーゼをコードする遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号3、3324bp、1106アミノ酸をコードする)は、以下に示す通りであった。
AATGAATCTACTTTACTATTGAATACTAGTTTTGAAGAGACGGAGGCGCCAAAATCAGGCTGGGATCAATTAGGTGCACCAAAATGGGGTGTCTGGAGACCTACCGGAAGCCCCATTGTAACCATTACAAAGGAAGCAAGCCGTACGGGTGAGTATGGTTTAAAAATTGCCGCGGCGCAATCTGCTAGAGCTGCCGTGTCACAGGATGTACCTGTTCAGGGCGGGCAGACCTATCAGTTAGGCACCTGGCTGAAGACAGATAATATCGTCAGCGGTCAAGGGGCGCGGCTGAGGGTTGTTTTATATGAAGGAACCCAGCAGCTGGGCTTACTTTACTCTTCAAGATTAACTGGGACCCACGATTGGTCGCAAATAAAAATGGAGGTAAAGACTCCTGCCAATGCCGATAGCATCCGTGTCCAGCTTTTCTTTGAAACAGGAACGGGTACAGCCCTATTTGATGATGTTTCACTGCAGCTCATCCAGCCAGCTACGTCGATTGCTATCGAAGAAAGTGAAATCACCATCAAAGAGCAGGAAACAGGTTTATTGCATGCACAGATGGTTCCTGCTGATGCCAGCTCCAAAGTATCTTGGGTGTCGGCGGATCCATCGATTGCCACCGTTGATAACGGTAAGGTTACGGGTGTAAATCCCGGGGGGACAACGATTATGGCTTTTACCGATAACGGGCTTGCTGCCACTAGTACCGTAAAAGTGATCAAAAATGATGGTATTGAACGGCCGGAGGTAACACAGTTGGATCTACAACCAAAGGAACTCGAGCTTGGATCAGGTCAAGTGCGATTGCTTCAGGCAATTATCGCACCAGCCACTGCCGATGCAGAAAAGTTGGTATGGAGCTCTTCCAATGAAGCAGTCGCTTCTATTCAAAAAGGACTTATTGAAGCGAAAGCCTCAGGAACTGCTGTGATTACCGTAGAAACGGAAGATGGCAGCTTAAAGAGTGAAAGCCAGATTACCGTTACCGATGCAGTCGTAGATGAATATGATCAACTTCGGAAAAAGTGGAAAAGCCTGATGACTGGTCTTGATTCGTACGACCCGACGAATGTGCGGATGAACGAAATGATTCAGAACCAGACAAAATCAGCGGAAACCCTTTGGAAAACAATGTTTAAAAATAACGATCGTTCGTTCTTATGGATTAACTTTGCAAGCACTGACAATTCGGCTGATATTCGCGACAGCTACCGGAATCTAACGACCATGGCTAAAGCGTTTGCCAATGAACACTCCAGCCTTTATCGAAATCCGCAATTGCTAAAGGATATCACGGAGGCGCTAGAGTGGCTGTACCAAAATCGCTATAACGAAAGTATTGCTCAATATAGCAATTGGTGGCATTGGGAAATCGGTGTCCCGAATGAATTAAACAGTTTAATGGTTCTTCTATATGATTATTTGGATCAAGATAGTATTCATCGCTACTTGAAAGTAGTCGACCACTTTCAACCAGATCCAACGAAATCCGGAGCCACCACTCCCGAGAAATACCGGGAAGCTCTTGGCGCCAATCGGATTGATGTCAGCAAGGTAGTCGGTGTGCGAGGGGTAATTGTGAAGGACGCCACGAAAATTGCGGCTGCACGAGATGCCCTAAGCCAAACTTTTGAAAACGTAACTGAAGGAGACGGTTTTTATGAAGATGGCTCCTTCGTTCAGCATGAGAATATCGCCTATAACGGGTCATACGGCATTGTCTTAATTGAAGGCTTGACTGACATGCTCGAACTCTTAAGTAATTCTACTTGGCAAGTGACTGACCCTAAGGTTACCAATGTTTATGACTGGATTGAAACTGCCTATGAACCATTTATGTATAAAGGTGCTTTGATGGATATGGTGAGAGGAAGAGCGATTTCACGTAATTTCCTTCAGGATCATCAGGCTGGACACACCATTATCAAAAGTGTGATTCGAATGGCACAATTTGCTCCAGAGCCATATGCAGAGAAGTATAATTCCATGGCAAAATACTGGCTTCAAGAAGATACTTACCTGGATTATTTTAAAAACGCGGGTAACTTCCGCGATATCACTCTTGCAAAGCAGCTTTTGGAAAAACAAGAGGTCACCCCTCGCGGAGATCTTGATTTTCATAAGACTTTCGCCTCCATGGACCGGGTTGTCCACAGAAAATCGGGCTATGCGTTTGGTATCAGTATGTATTCAAACAGGATTCAAAATTATGAAGACATGAATGATGAAAACCGCAAAGGCTGGTATACCGGAGAAGGGATGACCTACTTATATAATGGTGACCTCGCTCAATATAGTGATGATTTCTGGCCGACAGTGGACCCGTACCGGATGCCAGGGACAACGGTTGATACGATGAGACGAGCGGATGGAAGTGGTGAGCACAGGTCGTCAGAGTCATGGACTGGCGGTTCAACCCTAAAGAATTTTGGTTCTGCAGGAATGTCTTATGATGCTTGGAATAGTTCATTGATTGCCAAAAAGTCATGGTTTATGTTCGATAACGAAATCGTTGCCCTTGGTGCAGGGATTACTAGCAGTGAAGACCGGAATGTTGAGAGTATTGTCGAAAACCGAAAGATTCGAAATGACGGTTCCAATCAATTGGTCATCAATGGTGAAACGCTGAATTTAAGCAATGGTGGTCAAAACCAAACGATGGCCGCTAAATGGGCTTTTCTTGAAGGGAATGTCCCAGGAGCAGATATTGGTTACTATTTCCCAGAAGGTAAAATGCTGACGATTAAAAAAGAAGAACGTACCGGTGCATGGAAAGATATTAATTATGGCGGTCCAGCTGAAGCGATCAAGCGATCCTACACAACGATGTGGTTTGACCATGGTGTCCGTCCTGAGCAGGATACGTACTCCTATGTTCTATTGCCAGGTTTAAATAAGGAACAAACACACCAATATTCTCAAAATCCTGATATTACGATTTTACGAAATGATTCTGCTGTCCAAGCGGTACAAGACGTAAAGGAGAATATCATAGGGGCTAATTTCTGGAAGGATGAAAAGCAAAGTGCTGGTCCGTTAACTGTTTATCAAAAAGCCTCCGTGACCATGCAGGAGAAGGATGGAGTCCTTGAGATTGCTGTATGTGATCCGACGATGGAAAACAAGGGTTCTATCGAAATCGAAATTGATGGCAAGGCGTTCAAGGTTTTAGAAGCCGATGAAAGTATCACGGTAGAAAATACGAAGCCGTCAATCAAGTTGAAGGTCAATGTGAATGAGGCAAAAGGGAAAACGTTCACAGCGAAATTGAAAATGATTCCGAGCCAAAAGGGCAATAGCCCGAACTCAATCAGATAATAA(配列番号3)
NCBI/BLASTソフトウェアに基づくアミノ酸配列の相同性の分析から、配列番号2のアミノ酸配列と最大の類似性を有するタンパク質は、バチルス(パエニバチルス・アルギノリチカス(Paenibacillus alginolyticus))のキサンタンリアーゼXalB前駆体であり、類似性は最大46%であり、31%〜46%の類似性を有するタンパク質は、大部分がヒアルロナートリアーゼであり、加えてキサンタンリアーゼ、多糖類リアーゼ−8ファミリー、及びいくつかのその他の推定の、又は名前のないタンパク質であり、これらは全て、ムコ多糖類(GAG)リアーゼファミリーに属していたことが示された。
NCBI/BLASTソフトウェアに基づく遺伝子配列の相同性の分析から、配列番号3のヌクレオチド配列に相同な配列がないことが示され、これは、配列番号3のヌクレオチド配列を有するヒアルロニダーゼをコードする遺伝子が新規の遺伝子であることを意味した。
(例3)ヒアルロニダーゼ(1)の調製
斜面培養培地の組成(100mL):0.2gのペプトン、2.0gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末;塩酸を使用してpHを6.0に調節した。
種培養培地の組成(100mL):0.2gのペプトン、2.0gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース;塩酸を使用してpHを6.0に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):0.2gのペプトン、2.0gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を滅菌した種培養培地に植え付け、25℃、150rpmで24時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、25℃、200rpmで24時間培養し、発酵過程中に硫酸を使用してpHを6.0に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て、発酵ブロスを10000rpmで20分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、20%濃度にし、沈殿を濾過で取り除いて、次いでその濃度が35%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られた沈殿をヒアルロニダーゼとして採取し、得られたヒアルロニダーゼの沈殿をリン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に低分子量の不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、1.0×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、8.0×10IU/mgであった。
(例4)ヒアルロニダーゼの調製(2)
斜面培養培地の組成(100mL):1.0gのペプトン、1.0gの酵母粉末、0.1gのKHPO・3HO、0.1gのMgSO・7HO、1.0gのグルコース、2.0gの寒天粉末;リン酸を使用してpHを7.0に調節した。
種培養培地の組成(100mL):1.0gのペプトン、1.0gの酵母粉末、0.1gのKHPO・3HO、0.1gのMgSO・7HO、1.0gのグルコース;リン酸を使用してpHを7.0に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):1.0gのペプトン、1.0gの酵母粉末、0.1gのKHPO・3HO、0.1gのMgSO・7HO、1.0gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を採取し、これを滅菌した種培養培地に植え付け、30℃、100rpmで15時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、35℃、300rpmで16時間培養し、発酵過程中に硫酸を使用してpHを7.0に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを生産して入手し、発酵ブロスを15000rpmで10分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、22%濃度にし、沈殿を濾過で取り除いて、次いでその濃度が最大38%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られたヒアルロニダーゼの沈殿をリン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に低分子量の不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、3.0×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、9.5×10IU/mgであった。
(例5)ヒアルロニダーゼの調製(3)
斜面培養培地の組成(100mL):1.5gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.15gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末;硫酸を使用してpHを8.0に調節した。
種培養培地の組成(100mL):1.5gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.15gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース;硫酸を使用してpHを8.0に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):0.5gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.1gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス(バチルス属菌)A50、CGMCC番号5744)を採取し、これを滅菌した種培養培地に植え付け、35℃、200rpmで13時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、40℃、100rpmで12時間培養し、発酵中に塩酸を使用してpHを7.0に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て、発酵ブロスを12000rpmで15分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、25%濃度にし、生成した沈殿を濾過で取り除いて、次いで濃度が35%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られたヒアルロニダーゼの沈殿を採取して、リン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に小さい不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、1.2×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、9.0×10IU/mgであった。
(例6)ヒアルロニダーゼの調製(4)
斜面培養培地の組成(100mL):2.0gのペプトン、0.5gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、1.0gのグルコース、2.0gの寒天粉末;硫酸を使用してpHを6.5に調節した。
種培養培地の組成(100mL):2.0gのペプトン、0.5gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、1.0gのグルコース;硫酸を使用してpHを6.5に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):1.5gのペプトン、0.2gの酵母粉末、0.15gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を採取し、これを滅菌した種培養培地に植え付け、40℃、180rpmで10時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、36℃、280rpmで15時間培養し、発酵中にリン酸を使用してpHを8.0に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て、発酵ブロスを10000rpmで20分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、20%濃度にし、生成した沈殿を濾過で取り除いて、濃度が40%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られたヒアルロニダーゼを採取し、リン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に低分子量の不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、1.5×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、8.2×10IU/mgであった。
(例7)ヒアルロニダーゼの調製(5)
斜面培養培地の組成(100mL):0.5gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.15gのKHPO・3HO、0.1gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末;リン酸を使用してpHを7.5に調節した。
種培養培地の組成(100mL):0.5gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.15gのKHPO・3HO、0.1gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース;リン酸を使用してpHを7.5に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):2.0gのペプトン、0.2gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.05gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を採取し、これを滅菌した種培養培地に植え付け、36℃、120rpmで14時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、30℃、180rpmで20時間培養し、発酵中にリン酸を使用してpHを7.5に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て、発酵ブロスを10000rpmで20分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、25%濃度にし、生成した沈殿を濾過で取り除いて、次いで濃度が40%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られたヒアルロニダーゼの沈殿を採取して、リン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に小さい不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、2.0×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、9.3×10IU/mgであった。
(例8)ヒアルロニダーゼの調製(6)
斜面培養培地の組成(100mL):1.0gのペプトン、1.0gの酵母粉末、0.1gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末;塩酸を使用してpHを7.0に調節した。
種培養培地の組成(100mL):1.0gのペプトン、1.0gの酵母粉末、0.1gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース;塩酸を使用してpHを7.0に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):1.5gのペプトン、0.5gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、1.5gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を採取し、これを滅菌した種培養培地に植え付け、32℃、150rpmで18時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、28℃、200rpmで22時間培養し、発酵中に塩酸を使用してpHを8.0に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て、発酵ブロスを15000rpmで10分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、24%濃度にし、生成した沈殿を濾過で取り除いて、次いで濃度が36%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られたヒアルロニダーゼの沈殿を採取して、リン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に小さい不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、1.8×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、8.4×10IU/mgであった。
(例9)ヒアルロニダーゼの調製(7)
斜面培養培地の組成(100mL):2.0gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース、2.0gの寒天粉末;リン酸を使用してpHを7.0に調節した。
種培養培地の組成(100mL):2.0gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.05gのKHPO・3HO、0.15gのMgSO・7HO、0.5gのグルコース;リン酸を使用してpHを7.0に調節した。
発酵培養培地の組成(100mL):0.5gのペプトン、1.5gの酵母粉末、0.15gのKHPO・3HO、0.1gのMgSO・7HO、1.0gのグルコース、0.05mLのトゥイーン−80。
斜面培養株(バチルス属菌A50、CGMCC番号5744)を採取し、これを滅菌した種培養培地に植え付け、30℃、200rpmで20時間培養し、次いで種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、ここで植菌量は10%であり、34℃、220rpmで14時間培養し、発酵中にリン酸を使用してpHを7.5に維持し、発酵によりヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得て、発酵ブロスを12000rpmで15分遠心分離して、上清を得て、この上清に硫酸アンモニウムを添加して、25%濃度にし、生成した沈殿を濾過で取り除いて、次いで濃度が38%になるまで硫酸アンモニウムを連続的に添加し、得られたヒアルロニダーゼの沈殿を採取して、リン酸緩衝溶液(pH6.0、50mmol/L)に溶解させ、最後に小さい不純物を3×10Daの限外濾過膜で除去して、精製ヒアルロニダーゼを得た。
発酵ブロス中のヒアルロニダーゼ活性は、1.2×10IU/mLであり、精製ヒアルロニダーゼの特異的な活性は、中国薬局方に記載の方法を使用して測定したところ、8.1×10IU/mgであった。
(例10)ヒアルロニダーゼの調製(8)
バチルス属菌A50の発酵ブロス(例えば、例3〜9のいずれか1つの発酵ブロス)を4℃で遠心分離し、細菌を除去し、上清を回収した。上清に、硫酸アンモニウムの固体粉末を濃度が最大20%w/vになるまでゆっくり添加し、沈殿を濾過で取り除いて、濾液に硫酸アンモニウムの固体粉末を濃度が最大40%w/vになるまで連続的に添加し、沈殿を濾過により回収した。沈殿を4.5のpHを有するNaHPO−クエン酸緩衝溶液に溶解させ、粗製酵素溶液を得た。粗製酵素溶液を3.0×10Daの分子量カットオフを有する透析バッグに入れ、pH4.5のNaHPO−クエン酸緩衝溶液中に置き、4℃で終夜透析した。透析バッグ中の溶液をイオン交換クロマトグラフィーで分離し、ここでクロマトグラフィーのカラムの充填材はDEAEアガロースゲルFF媒体であり、0〜0.5MのNaCl溶液を用いて勾配溶出を実行し、溶出ピークを回収した。最終的に回収された溶出液をSDS−PAGE電気泳動で処理し、分離及び精製の効果を検出した。図1に、電気泳動の結果をレーン1として示した:ヒアルロニダーゼ純度は、97.6%であった。その間に、最終的に回収された目的のプロテアーゼの溶出液を真空凍結乾燥にかけ、ヒアルロニダーゼとして白色の粉末を得た。得られたヒアルロニダーゼは、1.3×10IU/mgの特異的な活性を有する。
(例11)ヒアルロニダーゼの調製(9)
バチルス属菌A50の発酵ブロス(例えば、例3〜9のいずれか1つの発酵ブロス)を4℃で遠心分離し、細菌を除去し、上清を回収した。上清に、硫酸アンモニウムの固体粉末をその濃度が最大25%w/vになるようにゆっくり添加し、沈殿を濾過で取り除いて、濾液に硫酸アンモニウムの固体粉末を濃度が最大40%w/vになるまで連続的に添加し、沈殿を濾過により回収した。沈殿を6.5のpHを有する50mMのNaHPO−NaHPO緩衝溶液に溶解させ、粗製酵素溶液を得た。粗製酵素溶液を1.0×10Daの分子量カットオフを有する透析バッグに入れ、50mMのpH6.5のNaHPO−NaHPO緩衝溶液中に置き、4℃で終夜透析した。透析バッグ中の溶液をイオン交換クロマトグラフィーで分離し、ここでクロマトグラフィーのカラムの充填材はDEAEアガロースゲルFF媒体であり、0〜0.5MのNaCl溶液を用いて勾配溶出を実行し、溶出ピークを回収した。最終的に回収された溶出液をSDS−PAGE電気泳動で処理し、分離及び精製の効果を検出した。図1に、電気泳動の結果をレーン2として示した:ヒアルロニダーゼ純度は、98.1%であった。その間に、最終的に回収された目的のプロテアーゼの溶出液を真空凍結乾燥にかけ、ヒアルロニダーゼとして白色の粉末を得た。得られたヒアルロニダーゼは、1.4×10IU/mgの特異的な活性を有する。
(例12)ヒアルロニダーゼの調製(10)
バチルス属菌A50の発酵ブロス(例えば、例3〜9のいずれか1つの発酵ブロス)を4℃で遠心分離し、細菌を除去し、上清を回収した。上清に、硫酸アンモニウムの固体粉末を濃度が最大20%になるようにゆっくり添加し、沈殿を濾過で取り除いて、濾液に硫酸アンモニウムの固体粉末を濃度が最大40%w/vになるまで連続的に添加し、沈殿を濾過により回収した。沈殿を50mMのpH8.0のNaHPO−NaHPO緩衝溶液に溶解させ、粗製酵素溶液を得た。粗製酵素溶液を1.4×10Daの分子量カットオフを有する透析バッグに入れ、50mMのpH8.0のNaHPO−NaHPO緩衝溶液中に置き、4℃で終夜透析した。透析バッグ中の溶液をイオン交換クロマトグラフィーで分離し、ここでクロマトグラフィーのカラムの充填材はDEAEアガロースゲルFF媒体であり、0〜0.5MのNaCl溶液を用いて勾配溶出を実行し、溶出ピークを回収した。最終的に回収された溶出液をSDS−PAGE電気泳動で処理し、分離及び精製の効果を検出した。図1に、電気泳動の結果をレーン3として示した:ヒアルロニダーゼ純度は、97.5%であった。その間に、最終的に回収された目的のプロテアーゼの溶出液を真空凍結乾燥にかけ、ヒアルロニダーゼとして白色の粉末を得た。得られたヒアルロニダーゼは、1.5×10IU/mgの特異的な活性を有する。
本発明のヒアルロニダーゼは、高い酵素活性、優れた熱安定性、及びpH安定性を有し、ヒアルロン酸のラージスケールでの工業的な分解のための酵素量の必要条件を満たすことができ、本酵素の調製方法は、簡単であり、中程度の条件を使用し、低コストであり、例えば化学分解の環境汚染、生物学的分解酵素の源の限定、加えて低い活性及び高いコストなどの欠点を克服するものである。
以下の実施例で、本発明の8×10〜1.5×10IU/mgの酵素活性を有するヒアルロニダーゼを使用した酵素消化法によるオリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの調製を説明する。
(例13)オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、300kgの2×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、pHを氷酢酸で4.0に調節し、温度を20℃に高め、1.35×1010IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例3で調製した)を添加し、分子量が10Da未満になるまで酵素分解を続け(この期間中に、連続的にサンプリングしGPC−MALLS法により検出した)、温度を50℃に高め、60分維持し、1kgのNaClを添加し、酵素分解溶液を0.45μmの混成のセルロース濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために20mのエタノールを使用して、ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、白色の顆粒であり、HPLC法により測定されたその含量は、96.8%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.5%であり;このオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、pH6.8で8.6kDaの分子量を有していた。図2(C)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトル図2(A)と一致した(欧州薬局方の標準スペクトルのサンプルは分解していなかった)。
(例14)オリゴマーヒアルロン酸カリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、10kgの3×10Daの分子量を有するヒアルロン酸カリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、pHを水酸化ナトリウムで9.0に調節し、温度を48℃に高め、4×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例4で調製した)を添加し、分子量が10Da未満になるまで酵素分解を続け、温度を90℃に高め、10分維持し、100kgのKClを添加し、酵素分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために5mのケトンを使用して、ヒアルロン酸カリウムの沈殿を得て、この沈殿をアセトンで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸カリウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸カリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.8%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.3%であり;このオリゴマーヒアルロン酸カリウムは、pH6.5で3.2kDaの分子量を有していた。図2(D)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致した。
(例15)オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、30kgの1.6×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、pHを水酸化カリウムで8.0に調節し、温度を40℃に高め、1.2×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例5で調製した)を添加し、分子量が10Da未満になるまで酵素分解を続け、温度を60℃に高め、60分維持し、50kgのNaClを添加し、酵素分解溶液を0.45μmのナイロン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために10mのプロパノールを使用して、ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をプロパノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、97.6%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.8%であり;その分子量は、6.2kDaであり、pHは、7.1であった。図2(E)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致した。
(例16)オリゴマーヒアルロン酸カルシウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、60kgの8×10Daの分子量を有するヒアルロン酸カルシウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、pHを氷酢酸で7.0に調節し、温度を35℃に高め、2.4×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例6で調製した)を添加し、分子量が10Da未満になるまで酵素分解を続け、温度を70℃に高め、30分維持し、35kgのCaClを添加し、酵素分解溶液を0.45μmのポリエーテルスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために3mのイソプロパノールを使用して、ヒアルロン酸カルシウムの沈殿を得て、この沈殿をイソプロパノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸カルシウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸カルシウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、96.6%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.3%であり;その分子量は、5.6kDaであり、pHは、6.5であった。図2(F)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致した。
(例17)オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、200kgの2×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、pHを硫酸で6.0に調節し、温度を25℃に高め、8×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例7で調製した)を添加し、分子量が10Da未満になるまで酵素分解を続け、温度を80℃に高め、20分維持し、60kgのNaClを添加し、酵素分解溶液を0.45μmのポリエーテルスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために6mのメタノールを使用して、ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をメタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.7%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.3%であり;その分子量は、7.6kDaであり、pHは、7.3であった。図2(G)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致した。
(例18)オリゴマーヒアルロン酸亜鉛の調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、100kgの10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、pHを水酸化ナトリウムで5.0に調節し、温度を20℃に高め、4×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例8で調製した)を添加し、分子量が10Da未満になるまで酵素分解を続け、温度を55℃に高め、40分維持し、20kgのZnClを添加し、酵素分解溶液を0.45μmのニトロセルロース濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために4.5mのエタノールを使用して、ヒアルロン酸亜鉛の沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸亜鉛を得た。このオリゴマーヒアルロン酸亜鉛は、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、96.8%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.6%であり;その分子量は、9.1kDaであり、pHは、6.8であった。図2(H)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致した。
(例19)低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製(1)
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、1kgの3×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を48℃に制御し、pHを水酸化ナトリウムで9.0に調節し、酵素分解のために10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例9で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を50℃に高め、60分維持した。2kgのNaClを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのポリプロピレン濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために1mのアセトンを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をアセトンで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.3%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.5%であり;その分子量は、931kDaであった。
(例20)低分子量ヒアルロン酸カリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、20kgの1×10Daの分子量を有するヒアルロン酸カリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を20℃に制御し、pHを氷酢酸で4.0に調節し、酵素分解のために10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例7で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を90℃に高め、10分維持した。100kgのKClを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのニトロセルロース濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために10mのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸カリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸カリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸カリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、96.8%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.5%であり;その分子量は、15kDaであった。
(例21)低分子量ヒアルロン酸亜鉛の調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、12kgの1.61×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を45℃に制御し、pHを氷酢酸で5.0に調節し、酵素分解のために2×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例8で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を80℃に高め、20分維持した。40kgのZnClを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのポリエーテルスルホン濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために3mのメタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸亜鉛の沈殿を得て、この沈殿をメタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸亜鉛を得た。この低分子量ヒアルロン酸亜鉛は、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.5%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.2%であり;その分子量は、754kDaであった。
(例22)低分子量ヒアルロン酸カリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、10kgの1.77×10Daの分子量を有するヒアルロン酸カリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を38℃に制御し、pHをリン酸で6.0に調節し、酵素分解のために5×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例9で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を60℃に高め、30分維持した。30kgのKSOを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのポリエーテルスルホン濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために5mのイソプロパノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸カリウムの沈殿を得て、この沈殿をイソプロパノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸カリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸カリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、96.3%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.3%であり;その分子量は、421kDaであった。
(例23)低分子量ヒアルロン酸マグネシウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、8kgの2.55×10Daの分子量を有するヒアルロン酸マグネシウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を42℃に制御し、pHを硫酸で5.5に調節し、酵素分解のために3×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例6で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を55℃に高め、50分維持した。60kgのMgClを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのポリプロピレン濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために2.5mのプロパノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸マグネシウムの沈殿を得て、この沈殿をプロパノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸マグネシウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸マグネシウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、97.2%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.1%であり;その分子量は、538kDaであった。
(例24)低分子量ヒアルロン酸カルシウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、5kgの2.46×10Daの分子量を有するヒアルロン酸カルシウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を40℃に制御し、pHを氷酢酸で7.0に調節し、酵素分解のために5×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例5で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を65℃に高め、40分維持した。50kgのCaClを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのポリプロピレン濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために4.5mのアセトンを使用して、低分子量ヒアルロン酸カルシウムの沈殿を得て、この沈殿をアセトンで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸カルシウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸カルシウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.1%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.2%であり;その分子量は、205kDaであった。
(例25)低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、2kgの2.78×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を35℃に制御し、pHを氷酢酸で6.5に調節し、酵素分解のために2×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例4で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を58℃に高め、50分維持した。70kgのNaSOを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのニトロセルロース濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために4.8mのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.6%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.3%であり;その分子量は、332kDaであった。
(例26)低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mの精製水を添加し、15kgの1.41×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を43℃に制御し、pHを水酸化ナトリウムで8.0に調節し、酵素分解のために4×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例3で調製した)を撹拌しながら添加した。所望の分子量になるまで酵素分解を続けた;温度を65℃に高め、40分維持した。80kgのNaClを添加し、完全に溶解した後、0.45μmのポリスルホン濾芯で濾過を行い、次いで沈殿のために8mのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは、白色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、98.2%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、99.1%であり;その分子量は、38kDaであった。
(例27)低分子量コンドロイチン硫酸の調製におけるヒアルロニダーゼの使用
1mのステンレス鋼の溶解タンクに、1mのpH6.0リン酸緩衝溶液を調製し、50kgの5×10Daの分子量を有するコンドロイチン硫酸を撹拌しながら溶解タンクに添加し、完全に溶解した後、温度を37℃に制御し、9×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼ(例えば、例3〜9のいずれか1つで調製したヒアルロニダーゼ)を添加し、分子量が5000Daになるまで酵素分解を続け、温度を50℃に高め、60分維持し、酵素分解溶液を0.45μmの濾芯で濾過し、次いで沈殿のために20mのエタノールを使用して、低分子量コンドロイチン硫酸の沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量コンドロイチン硫酸を得た。この低分子量コンドロイチン硫酸は、白色の粉末であり、その含量は、95.8%であり;その分子量は、5.1kDaであり;そのpHは、6.8であった。
比較例1:化学分解法によるオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムの調製(1)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、50gの8×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、10mLの濃塩酸を添加し、分子量が10Da未満になるまで分解処理する際に、pHを水酸化ナトリウムで6.2に調節し、分解溶液を0.45μmの混成のセルロース濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために10Lのエタノールを使用して、ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、63.8%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.9%であり;その分子量は、8.1kDaであり、pHは、4.8であった。図2(B)にその赤外線スペクトルを示すが、これは、欧州薬局方の標準スペクトルと一致しなかった。
比較例2:化学分解法によるオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムの調製(2)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、100gの5×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、10mLの濃塩酸を添加し、分子量が10Da未満になるまで分解処理する際に、pHを水酸化ナトリウムで6.5に調節し、分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために10Lのエタノールを使用して、ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムを得た。このオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、60.2%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、99.2%であり;その分子量は、7.6kDaであり、pHは、4.2であった。
比較例3:化学分解法による低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製(1)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、10gの1×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、5gの水酸化ナトリウムを添加し、温度を65℃に高め、所望の分子量になるまで分解処理する際に、pHを氷酢酸で6.5に調節し、分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために5Lのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、68.2%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、97.5%であり;その分子量は、15kDaであり、pHは、6.9であった。
比較例4:化学分解法による低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製(2)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、15gの1.41×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、6gの水酸化ナトリウムを添加し、温度を65℃に高め、所望の分子量になるまで分解処理する際に、pHを塩酸で6.2に調節し、分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために4Lのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、70.5%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、96.8%であり;その分子量は、39.2kDaであり、pHは、6.4であった。
比較例5:化学分解法による低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製(3)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、8gの1.61×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、6gの水酸化ナトリウムを添加し、温度を60℃に高め、所望の分子量になるまで分解処理する際に、pHを氷酢酸で6.8に調節し、分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために4Lのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、73.2%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.5%であり;その分子量は、330kDaであり、pHは、6.2であった。
比較例6:化学分解法による低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製(4)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、5gの2.25×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、5gの水酸化ナトリウムを添加し、温度を60℃に高め、所望の分子量になるまで分解処理する際に、pHを氷酢酸で6.6に調節し、分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために2Lのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、89.9%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、96.8%であり;その分子量は、530kDaであり、pHは、7.5であった。
比較例7:化学分解法による低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの調製(5)
1Lのビーカーに、1Lの精製水を添加し、このビーカーに、4gの2.46×10Daの分子量を有するヒアルロン酸ナトリウムを撹拌しながら添加し、完全に溶解した後、4gの水酸化ナトリウムを添加し、温度を60℃に高め、所望の分子量になるまで分解処理する際に、pHを塩酸で6.2に調節し、分解溶液を0.45μmのポリスルホン濾過膜で濾過し、次いで沈殿のために3Lのエタノールを使用して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムの沈殿を得て、この沈殿をエタノールで脱水し、次いで真空乾燥して、低分子量ヒアルロン酸ナトリウムを得た。この低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは淡黄色の粉末であり、HPLC法により測定されたその含量は、95.8%であり;カルバゾール法により測定されたその含量は、98.5%であり;その分子量は、770kDaであり、pHは、7.6であった。
実験例1:酵素分解(酵素消化)及び化学分解により調製されたオリゴマーヒアルロナートの構造の比較
全てのオリゴマーヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロン酸、加えて通常のヒアルロン酸は、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の反復単位からなるため、それらの含量はそれらの二糖の含量に等しく、オリゴマーヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロン酸又は通常のヒアルロン酸は、バチルス由来ヒアルロニダーゼで二糖に分解することができ、二糖の含量は、オリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの含量が得られるようにHPLC法により決定することができた。その間に、オリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの含量もカルバゾール法により決定した。ヒアルロン酸又はその塩の構造が破壊されている場合、ヒアルロニダーゼは破壊された部分のグルコシド結合を切らないと予測されるため、それにより二糖の含量の低下が起こると予想される。HPLC法の測定値とカルバゾール法の測定値との差が大きければ大きいほど、オリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの破壊された部分が大きい。
その全ての内容が参照により本発明に取り入れられる公報番号CN102323344Aの中国特許出願においても、具体的な方法を参照することができる。
例えば、HPLCは、以下の工程により行うことができる:
a.標準的な対照溶液:標準的な対照(ヒアルロン酸二糖ΔDiHAナトリウム塩、H9649、Sigma)の量を量り、リン酸緩衝溶液(pH6.0、5mmol/L)で溶解させ、1mg/mL溶液を配合することにより、標準的な対照溶液を得た。
b.サンプルの前処理:試験されるサンプル(比較例1〜7、例13〜26により調製された)の量を量り、リン酸緩衝溶液(pH6.0、5mmol/L)で溶解させて、1mg/mL溶液を配合した。1mLのサンプル溶液に1000IUのヒアルロニダーゼ(例10〜12で調製することができる)を添加し、42℃の水浴に2時間入れ;酵素分解後に、酵素分解溶液を2分沸騰させて酵素を不活性化することにより、サンプルの酵素分解溶液を得た。
サンプルの酵素分解溶液を20mLのメスフラスコに移し、所定の目盛りまで移動相を添加し、均一に混合し、濾過して、試験される溶液を得た。
c.標準的な対照溶液の処理:1mLの標準的な対照溶液を移動相で20倍に希釈し、濾過して使用に備えた。
d.クロマトグラフィー条件:糖類分析カラムを高速液体クロマトグラフィー測定を行うために使用し;移動相が0.4mol/LのNaHPO溶液であり;流速が0.6ml/分であり;カラム温度が35℃であり;検出波長が232nmであり;サンプルのサイズが20μLであった。
e.結果の計算:標準的な対照と試験されるサンプルとのクロマトグラフィーによる分離をそれぞれ行うために高速液体クロマトグラフィーを使用し、外部標準法によりヒアルロン酸二糖のピーク面積を計算した;特に、以下の式を使用して、オリゴマーヒアルロン酸又はその塩の含量を計算した。
ヒアルロナートの含量:C(%)=

Ax:試験されるサンプルのヒアルロン酸二糖のピーク面積;
:標準的な対照のヒアルロン酸二糖のピーク面積;
Wx:試験されるサンプルの量、mg;
:標準的な対照溶液の濃度、mg/mL;
h(%)は、試験されるサンプルの乾燥減量である。
表1に、比較例1〜2及び例13〜18で得られたオリゴマーヒアルロナートの含量の比較を示した。
表1から、HPLC法とカルバゾール法とにより測定された、化学分解法により調製されたオリゴマーヒアルロナートの含量には比較的大きな差があるが、HPLC法とカルバゾール法とにより測定された、酵素分解法により調製されたオリゴマーヒアルロナートの含量には有意差がない、すなわちいずれも1%よりも小さい差しかないことがわかる。これは、酵素分解法により調製されたオリゴマーヒアルロナートは一体型の構造を有するが、化学分解法により調製されたヒアルロナートの構造は相対的にかなりの程度破壊されていることを示す。
一方で、赤外線スペクトルから、酵素消化法により調製されたオリゴマーヒアルロナートは欧州薬局方の標準スペクトルと一致するが、化学分解法により調製されたオリゴマーヒアルロナートは、欧州薬局方の標準スペクトルとは約1610cm−1の波数において有意に異なることが示されており、これは、化学分解法により調製されたオリゴマーヒアルロナートの構造は破壊されているが、酵素消化法により調製されたオリゴマーヒアルロナートは一体型であることを示す。
実験例2:酵素分解(酵素消化)及び化学分解により調製された低分子量ヒアルロナートの構造の比較
表2〜3に、比較例3〜7及び例19〜26で得られた低分子量ヒアルロナートの含量の比較を示した。
具体的な工程は実験例1に記載した通りであった。

表2及び3から、化学分解法により調製された低分子量ヒアルロナートの分子量が770,000よりも低い場合、2つの方法により測定された含量の差は、分子量の減少に伴い増加し;一方で、酵素分解法により調製された低分子量ヒアルロナートの分子量が変化した場合、2つの方法により測定された含量の差は、常に極めて小さく、すなわちいずれも1%未満であったことがわかる。この現象から、酵素分解法により調製された低分子量ヒアルロン酸の構造は一体型であり;一方で、化学分解法により調製された低分子量ヒアルロン酸の分子量が770,000未満の場合、分子量が低ければ低いほど、構造のダメージの程度がより大きくなることが示される。
動物酵素の分解により得られたオリゴマーヒアルロナートは、例えば血管新生を促進すること、創傷治癒を促進すること、腫瘍と闘うこと、及び免疫を調節することなどの生物活性を有する。微生物から供給されるヒアルロニダーゼの分解により得られたオリゴマーヒアルロナートの生物活性は報告されていない。しかしながら、以下の実験的な調査から、本発明で得られたオリゴマーヒアルロナートは細胞毒性がなく、化学分解法により得られたオリゴマーヒアルロナートと比べて、これらは、フリーラジカル捕捉における強い作用、強い還元能力、日焼け防止及び日焼け後の修復における強い作用を有するため、化粧品に使用することができ;オリゴマーヒアルロナートは、小さい分子量を有し、腸で吸収されやすいため、食品に使用することができ;一方で、オリゴマーヒアルロナートは、血管新生の促進及び創傷治癒の促進において有用であるため、医薬品分野で使用することができることが示される。
微生物から供給されるヒアルロニダーゼでの分解により得られた低分子量ヒアルロナートの生物活性も報告されていない。しかしながら、上記の例19〜26から、酵素消化により調製された低分子量ヒアルロナートは一体型の構造を有することが示され、さらに、以下の実験的研究から、本発明で得られた低分子量ヒアルロナートは、フリーラジカル捕捉における強い作用、強い還元能力、日焼け防止及び日焼け後の修復における強い作用を有するため、化粧品及び医薬品に使用することができ;低分子量ヒアルロナートはまた、皮膚の潤滑性と弾性を維持するための食品で使用することもできることが示される。
実験例3:ヒアルロニダーゼ活性に対する温度の作用及びヒアルロニダーゼの熱安定性の試験
pH6.0を有するリン酸緩衝溶液を使用して、最終濃度2mg/mLのHA溶液を調製し、9.9mLを採取し、基質溶液として使用し、100μLの適切に希釈された(ただし232nmにおける吸収値が0.3〜0.7の)ヒアルロニダーゼ溶液(例えば、例3〜12のいずれか1つで調製されたヒアルロニダーゼ)を添加し、水槽中での反応を異なる温度で30分行い、次いで2分沸騰させ、前もって不活性化した希釈酵素溶液を対照として使用し、これらを室温に冷却したら、232nmにおける吸収値を測定し(これらの値はヒアルロニダーゼの活性で示す)、その結果を図3(A)に示すが、ここで最も適切な反応温度は42℃であった。
ヒアルロニダーゼ溶液を、一定温度でそれぞれ40℃、45℃、50℃、55℃、60℃で、異なる期間にわたり維持し、次いで残った酵素活性を測定し、その結果を図3(B)に示した:酵素活性は、40℃及び45℃で比較的安定であり、6時間以内ではほとんどが変化しなかったが、これは、ヒアルロニダーゼ活性は45℃又はそれ未満で極めて安定しており、室温での工業的生産の必要条件を満たすことができることを示す。
実験例4:ヒアルロニダーゼ活性に対するpHの作用及びヒアルロニダーゼのpH安定性の試験
pH1.0〜pH12.0の緩衝溶液をそれぞれ調製し、これらの緩衝溶液を使用して、対応するpHを有する2mg/mLのヒアルロン酸溶液を調製し、9.9mLの異なるpHを有するHA溶液を別々に採取し、基質溶液として使用し、100μLの適切に希釈された(ただし232nmにおける吸収値が0.3〜0.7の)ヒアルロニダーゼ溶液(例えば、例3〜12のいずれか1つで調製されたヒアルロニダーゼ)を添加し、水槽中での反応を30分行い、次いで2分沸騰させ、前もって不活性化した希釈酵素溶液を対照として使用し、これらを室温に冷却したら、232nmにおける吸収値を測定し、その結果を図4Aに示した:この酵素にとって最も好適なpHは6.5であり、この酵素は、pH4.0以下又はpH9.0以上の場合活性がなかった。
ヒアルロニダーゼ(例えば、例3〜12のいずれか1つで調製されたヒアルロニダーゼ)を異なるpHを有する緩衝溶液で適切に希釈し、次いで残った酵素活性を測定し、その結果を図4Bに示した:酵素活性は、pH5.0〜6.0で比較的安定であり、これは6時間以内でほとんど減少しなかった。
本発明のヒアルロニダーゼは、高い酵素活性、優れた熱安定性、及びpH安定性を有し、ヒアルロン酸のラージスケールでの工業的な分解のための酵素量の必要条件を満たすことができ、本酵素の調製方法は、簡単であり、条件が中程度であり、低コストであり、例えば化学分解の環境汚染、生物学的分解酵素の源の限定、低い活性、及び高い値段などの欠点を克服することがわかる。
実験例5:酵素の基質特異性の試験
最終濃度10mg/mLのコンドロイチン硫酸、アルギン酸ナトリウム、ヘパリンナトリウム、キトサン、キチン、及びカルボキシメチルセルロースナトリウムの溶液をpH6.0のリン酸緩衝溶液で別々に調製し、それから各9.9mLを基質溶液として採取し、100μLの適切に希釈された(ただし232nmにおける吸収値が0.3〜0.7の)ヒアルロニダーゼ溶液(例えば、例3〜12のいずれか1つで調製されたヒアルロニダーゼ)を添加し、水槽中での反応を42℃で30分行い、次いで2分沸騰させ、前もって不活性化した希釈酵素溶液を対照として使用し、これらを室温に冷却したら、232nmにおける吸収値を測定した。表4に結果を示した。
結果から、本ヒアルロニダーゼは、触媒的にヒアルロン酸を分解することができ、加えてコンドロイチン硫酸に作用することができるが、アルギン酸ナトリウム、ヘパリンナトリウム、キトサン、キチン、及びカルボキシメチルセルロースナトリウムを分解できないことが示された。
実験例6:化学分解法及び酵素消化法により調製されたオリゴマーヒアルロナートの細胞毒性の比較
実験で使用したL929マウス線維芽細胞(Committee on Type Culture Collection of Chinese Academy of Sciencesの細胞バンクから購入)を観察用細胞として使用し、10%ウシ胎児血清を添加したRPMI−1640培地を完全培地として使用し、陰性対照は、試験されるサンプルをまったく含まない完全培地であり、陽性対照は、5g/Lフェノール溶液(完全培地に溶解させた)であり、ブランク対照は、無細胞完全培地であり、試験されるサンプルは、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムサンプルを添加した完全培地であった。72時間培養した後、相対増殖速度(RGR)を以下の式によって計算した。

式中:
RGRは、相対増殖速度、%であり;
Aは、ブランクを差し引いた、試験されるサンプルのグループ(陰性グループ、陽性グループ)の吸光度であり;
は、ブランクを差し引いた陰性対照グループの吸光度である。
細胞毒性の評価尺度を表5のRGR評価標準に従って決定した。陽性対照グループが少なくとも評価尺度3の反応であり、サンプルの細胞毒性反応の程度が評価尺度2を超えない場合、その細胞毒性は許容されるとみなされた。

結果から、化学分解法により調製されたオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、その濃度が1.0%以下の場合、細胞毒性ではなく;一方で、酵素消化法により調製されたオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、その濃度が3.0%以下の場合、細胞毒性ではないことが示される。化学分解法によるオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムと比較して、酵素消化法により調製された同じ濃度を有するオリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、細胞増殖の促進に対して有意な作用を有する(p<0.05)。
実験例7:酵素消化法により調製されたヒアルロナートの経皮吸収、抗酸化活性及び還元能力に関する研究
1.酵素消化法により調製されたオリゴマーヒアルロナートの経皮吸収に関する研究
無毛マウスの皮膚材料を経皮吸収機器の拡散セルに固定し、拡散セルのドナー側に0.5%のオリゴマーヒアルロナート(別々に例13〜18で調製された)の溶液を添加し、3時間ごとにサンプルを採取し、採取された溶液中のオリゴマーヒアルロナートの含量を測定した。図5(A)に結果を示した。この図表から、オリゴマーヒアルロナートは皮膚内部に入り吸収され得ることが示された。
2.オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートの抗酸化活性の研究
酵素消化法及び化学分解法により調製されたオリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートを別々に、それらのDPPHフリーラジカル捕捉能力及びそれらの還元能力に関して予備的に研究した。
使用された試薬及び細胞株は以下に示す通りであった:
様々な分子量を有するヒアルロナート:
酵素消化されたオリゴマーヒアルロナート:例13〜18で調製された;
化学的方法によるオリゴマーヒアルロナート:比較例1〜2に従って調製された;
酵素消化された低分子量ヒアルロナート:例19〜26で調製された;
化学的方法による低分子量ヒアルロナート:比較例3〜7で調製された;
高分子量ヒアルロン酸ナトリウム(分子量:1610,000、HA−1610k):Furuida Biological Medicine Co., Ltdにより生産された。
1)フリーラジカル捕捉能力に関する研究
DPPHフリーラジカルを捕捉する能力を測定するメカニズム:ジフェニル−ピクリルヒドラジン(DPPH)は、窒素中心を有する安定なフリーラジカルであり、メタノール溶液又はDPPHのエタノール溶液は紫色であり、波長510〜530nmで最大吸光度を有し、その濃度とその吸光度とは直線関係を有していた。フリーラジカルスカベンジャーが存在する場合、フリーラジカルスカベンジャーが1つの電子を供給して、DPPHの孤立電子対の電子と対を形成することにより退色が起こり、この退色の程度は受け取った電子と定量的な関係にあり、すなわち溶液の色が明るくなり、吸光度が減少した(Alisi、C.S.ら、薬草ヒマワリヒヨドリ(Chromolaena odorata Linn)のエタノール抽出物のフリーラジカル捕捉及びインビトロでの抗酸化作用(Free radical scavenging and in−vitro antioxidant effects of ethanol extract of the medicinal herb Chromolaena odorata Linn).British Journal of Pharmaceutical Research、2011,1(4)、141〜155)。フリーラジカルスカベンジャーの能力が大きければ大きいほど、吸光度はより小さくなる。5.0mLの0.1mMのDPPH(2−メチル−2,3−ジヒドロ−5,6−ジフェニルピラジン)エタノール溶液、及び様々な濃度の5.0mLのオリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートを別々に正確に計量し、蓋付き試験管に入れ、均一に混合した。水及び95%エタノールの等量混合溶液をブランク対照として使用した。室温で30分静置した後、溶液の吸光度値を523nmで別々に測定した。
オリゴマーヒアルロナートの実験結果を図5(B)に示し、化学分解オリゴマーヒアルロン酸ナトリウム(比較例1又は比較例2で調製された)と比較して、同じ濃度の酵素消化したオリゴマーヒアルロン酸ナトリウム(例13〜18で調製した)は、より高いDPPHフリーラジカル捕捉能力を有していたことがわかる(p<0.05)。
図5(C)に低分子量ヒアルロナートの実験結果を示した。
これらの図表から、化学分解低分子量ヒアルロナート又は酵素消化低分子量ヒアルロナートのいずれにおいても、フリーラジカル捕捉能力は分子量の減少に伴い増加したことが示された。しかしながら、類似の分子量を有する低分子量ヒアルロナートに関して、酵素消化低分子量ヒアルロナートは、化学分解低分子量ヒアルロナートと比較して高いフリーラジカル捕捉能力を有していた。1000,000よりも大きい分子量を有するヒアルロナートはほとんどフリーラジカル捕捉能力を有していなかった。
2)還元能力の測定
還元能力を測定するメカニズム:pH6.6の弱酸環境におけるフェリシアン化カリウムが還元性物質により還元されて、ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムKFe(CN)を生成し、これがさらにFeClによって供給される第二鉄イオンと反応して、プルシアンブルー(Fe[KFe(CN))を生成し、これが700nmにおいて特定の吸光度を有することから、プルシアンブルーの生産量を指標として使用すれば、吸光度が大きければ大きいほど、還元能力がより強い。したがって、原材料としてヒアルロナート水溶液を使用した場合、その還元能力は、このシステムにおけるプルシアンブルーの生成量を測定することにより判断することができる(Oyaizu、M.有機溶媒及び薄層クロマトグラフィーにより分画されたグルコサミンの吹込成形産物の抗酸化活性(Antioxidant activity of browing products of glucosamine fractionated by organic solvent and thin−layer chromatography).Japanese Journal of Nutrition、1986、44、307〜315)。
2.5mLの各オリゴマーヒアルロナート(例13〜18で調製した)及び低分子量ヒアルロナート(例19〜26で調製した)の溶液、加えて2.5mLのリン酸塩溶液を正確に計量して、それぞれ蓋付き試験管に入れて、2.5mLの1.0%フェリシアン化カリウム溶液を添加し、均一に混合し、50℃の水槽で20分処理した。水槽で処理した後、それを急速に冷却し、2.5mLの10%トリクロロ酢酸溶液を添加し、3000rpmで10分遠心分離した。8mLの上清を採取し、5mLの水と1mLの0.1%三塩化鉄(III)溶液を添加し、三塩化鉄(III)溶液の代わりに等量の水をブランク対照として使用した。室温で10分静置した後、溶液の吸光度値を700nmで測定した。
図5(D)にオリゴマーヒアルロナートの還元能力の結果を示し、この図表から、化学分解オリゴマーヒアルロナート(比較例1又は比較例2で調製された)と比較して、同じ濃度の酵素消化オリゴマーヒアルロナートは、より大きい還元能力を有していたことが示された(p<0.05)。
図5(E)に低分子量ヒアルロナートの還元能力の結果を示し、この図表から、化学分解低分子量ヒアルロナート又は酵素消化低分子量ヒアルロナートのいずれにおいても、分子量の減少に伴い還元能力が増加したことが示された。しかしながら、類似の分子量を有する低分子量ヒアルロナートに関して、酵素消化低分子量ヒアルロナートは、化学分解低分子量ヒアルロナートと比較してより大きい還元能力を有していた。1000,000よりも大きい分子量を有するヒアルロナートはほとんど還元能力を有していなかった。
上記の実験結果から、酵素消化オリゴマーヒアルロナート(例えば、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウム)及び低分子量ヒアルロナート(例えば、低分子量ヒアルロン酸ナトリウム)は、化学分解オリゴマーヒアルロナート(例えば、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウム)及び低分子量ヒアルロナート(例えば、低分子量ヒアルロン酸ナトリウム)と比較して、より高いDPPHフリーラジカル捕捉能力とより高い還元能力を有していたことが示され、したがって、人体でフリーラジカルを効果的に捕捉し、メラニン形成を低減させることができ、さらに、化粧品で使用して、例えば日焼け防止、日焼け後の修復、白化及び増白、アンチエイジングなどの機能を付与することができ;また健康管理食品及び通常の食品で使用して、体内でのフリーラジカル捕捉及びアンチエイジングの機能を付与することもでき;また体内でフリーラジカルによって引き起こされるダメージと闘うための医薬品で使用することもできる。
実験例8:健康管理食品における酵素消化ヒアルロナートの機能に関する研究
1.健康管理食品における酵素消化オリゴマーヒアルロナートの機能に関する研究
例えば、主な機能的な成分としてオリゴマーヒアルロナートを含む健康管理用経口溶液において、添加されたオリゴマーヒアルロナートの量は0.05〜2%であった。経口溶液の配合は以下の通りであった:0.5%オリゴマーヒアルロナート(例13〜18のいずれか1つで調製された)を添加し、次いで25%の食用の糖又はハチミツを添加し、精製水で溶解させた。完全に溶解した後、限外濾過装置を使用して滅菌を行い、次いでこれを10mLの経口溶液ボトル(高温又は紫外オゾンで滅菌済)に注ぎ入れ、蓋をして密封し、上記全ての操作を清潔な作業場で行った。次いで生成物に品質試験を行い、オリゴマーヒアルロナートの経口溶液を得た。対象の年齢は30〜65歳であり、対象を、各グループ30人の6つのグループに分け、それぞれのヒトに、1日あたり10〜20mLのオリゴマーヒアルロナート経口溶液を連続1か月間投与し、その作用を表7に示した。別の30人のヒトを対照グループとして使用し、彼らには食用の糖又はハチミツの溶液を毎日投与した。
表7から、本オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、健康管理食品としてそのまま食べることができ、吸収が極めて容易であり、例えば免疫性を強化すること、老化を遅らせること、皮膚のつや及び弾性の復元などの多くの機能を有することがわかった。本発明のオリゴマーヒアルロナートは小さい分子量を有し、ヒト腸による吸収が可能であることから、体の組織中のヒアルロン酸含量を高め、老化により減少する可能性があるヒアルロン酸を皮膚に供給することができる。加えて、経口投与で吸収された小さい分子量のヒアルロン酸が、体内で高分子量ヒアルロン酸を生成する可能性があり、それにより皮膚が柔らかく滑らかになり、関節が柔軟になり、しわの形成が防がれ、したがって、食品分野に使用することができる。
2.健康管理食品における低分子量ヒアルロナートの機能に関する研究
例えば、主要な機能的な成分として低分子量ヒアルロナートを含む健康管理用経口溶液において、添加された低分子量ヒアルロナートの量は0.05〜2%であった。経口溶液の配合は以下の通りであった:1.0%低分子量ヒアルロナート(例19〜26のいずれか1つで調製された)を添加し、次いで25%食用の糖又はハチミツを添加した。配合方法:クリーンルームで配合を行い、室温で精製水を分取し撹拌し、所定比率の低分子量ヒアルロナートを添加し、次いで完全に溶解するまで撹拌しながら食用の糖又はハチミツを添加し、水を添加して100%にした。完全に溶解した後、湿熱滅菌で滅菌を行い、次いでこれを10mLの経口溶液ボトル(高温又は紫外オゾンで滅菌済)に注ぎ入れ、蓋をして密封し、上記全ての操作を清潔な作業場で行った。次いで生成物に品質試験を行い、低分子量ヒアルロナートの経口溶液を得た。対象の年齢は22〜55歳であり、対象を、各グループ32人の8つのグループに分け、それぞれのヒトに、1日あたり20mLの低分子量ヒアルロナート経口溶液を連続1か月間投与した。別の30人のヒトを対照グループとして使用し、彼らには食用の糖又はハチミツの溶液を毎日投与した。
対象の皮膚の含水量及び水分の損失量を、投与前及び投与後に、指定されたヒトによって皮膚用水分計で測定し、ここで測定の前後で測定部位及び室温及び湿度は一定に維持された。表8にヒトの皮膚の含水量測定の結果を示した。
表8から、対象グループは、低分子量ヒアルロナート投与の1ヶ月後に、投与前の場合と比較して、含水量の有意な増加及び水分の損失の有意な改善を示したことがわかる。対象グループのヒトは、対照グループと比較してより優れたつや、皮膚の引き締まり及び弾性を示したことが観察された。したがって、低分子量ヒアルロン酸の経口投与は、吸収されやすく、優れた水分保持力及び保湿作用を有し、皮膚細胞を活性化することができ、したがってアンチエイジング機能を有する。
したがって、オリゴマーヒアルロナート又は低分子量ヒアルロナートの経口投与後、対象の皮膚のつや、弾性を改善することができ、これらは、健康管理食品、加えて通常の食品で使用することができる。
実験例9:血管新生の促進における酵素消化オリゴマーヒアルロナートの作用に関する研究
ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC、Shandong Province Academy of Medical Sciences提供)培養試験及びニワトリ漿尿膜(CAM)モデル試験(孵化した卵をPoultry Institute of Shandong Province Academy of Agricultural Sciencesから購入した)を使用して、酵素消化オリゴマーヒアルロナート(例13〜18のいずれか1つで調製された)は血管新生を促進することができるのかどうかを研究した。表9に、HUVEC増殖に対する作用とCAM血管新生に対する作用を示す。実験的工程は、例えば、WANG Yanhou、WANG Fengshan、GUO Xueping、比較的低い分子量のヒアルロン酸の調製及び血管新生の促進に対するその作用(Preparation of relatively low molecular weight hyaluronic acid and effects thereof on promoting angiogenesis)、Chinese Journal of Biochemical Pharmaceutics、2007,28(2):107〜109を参考にすることができる。
実験結果から、オリゴマーヒアルロン酸ナトリウムは、血管新生を促進する有意な活性を有し、インビボでCAMの血管新生を促進することができ、インビトロでHUVEC細胞の増殖を促進することができ、例えば創傷治癒などの医療分野で使用することができることが示された。
実験例10:日焼け後の修復及び日焼け防止におけるヒアルロナートの作用に関する研究
太陽光中の紫外線(主としてUVA及びUVBを含む)は、皮膚の日焼け及び太陽光による老化、加えて皮膚癌を引き起こす重要な要因である。皮膚本体の3種の細胞、すなわちケラチノサイト、線維芽細胞、及びメラニン細胞は全て、紫外線に敏感である。UVAダメージは、主として皮膚線維芽細胞のDNAの酸化的ダメージを引き起こすことであり、それにより、DNA突然変異及び皮膚癌が出現する可能性がある。この実験では、マウス線維芽細胞L929(Committee on Type Culture Collection of Chinese Academy of Sciencesの細胞バンクから購入)を所定線量のUVAに晒し、次いで、UVA照射に晒されたL929細胞に対する、様々な分解方法により調製されたヒアルロナート及び異なる分子量を有するヒアルロナートの作用を研究するために、細胞をヒアルロナートで処理した;さらに、マウス線維芽細胞L929をヒアルロナートで処理し、次いで、L929細胞へのUVA照射の防御に対する、様々な分解方法により調製されたヒアルロナート及び異なる分子量を有するヒアルロナートの作用を研究するために、細胞を所定線量のUVA照射に晒した。
使用された試薬及び細胞株は以下に示す通りであった:
線維芽細胞株L929:Committee on Type Culture Collection of Chinese Academy of Sciencesの細胞バンクから購入した;
異なる分子量を有するヒアルロナート:
酵素消化オリゴマーヒアルロナート:例13〜18で調製された;
化学分解オリゴマーヒアルロナート:比較例1〜2に従って調製された;
酵素消化低分子量ヒアルロナート:例19〜26で調製された;
化学分解低分子量ヒアルロナート:比較例3〜7で調製された;
高分子量ヒアルロン酸ナトリウム(分子量:1610,000、HA−1610k):Huaxi Furuida Biomedical Co.,Ltdにより生産された。
1.紫外線に対するヒアルロナートの修復作用に関する研究
UVA放射線照射後のL929マウス線維芽細胞に対する様々な製造方法により調製されたヒアルロナート及び異なる分子量を有するヒアルロナートの修復作用、
対数増殖期中のL929細胞を採取し、膵臓の酵素で消化し、2×10/mLの細胞密度になるように調節し、96−ウェルの細胞培養プレートに、1ウェルあたり100μLの細胞懸濁液を植え付け、二酸化炭素インキュベーター中に置き、従来通り37℃、5%COで終夜培養した。96−ウェルプレートから培養培地を取り出し、次いで1ウェルあたり100μLのPBSを添加した。陰性対照グループには放射線照射しなかったが、一方で他の試験グループのL929細胞には7.2J/cmのUVAを照射した。放射線照射の後にPBSを除去し、細胞を以下の操作で処理した:
非放射線照射グループ(陰性対照グループ):100μLの完全培地を添加した;
放射線照射グループ(陽性対照グループ):100μLの完全培地を添加した;
放射線照射+ヒアルロナート:0.0625%のヒアルロナートを含有する100μLの完全培地を添加した。
24時間連続培養した後、1ウェルあたり20μLのMTTを添加し、次いで細胞培養インキュベーター中で4時間インキュベートし続けた。培養溶液を捨て、1ウェルあたり150μLのDMSOを添加し、暗所で10分振盪し、570nmの波長で吸光度値を酵素標識装置を用いて測定した。細胞の相対増殖速度(RGR)を以下の式で計算した:

式中Aは、試験グループの吸光度値を示し、Ac,0は、陰性対照グループの吸光度値を示す。
図6(A)及び図6(B)に結果を示し、様々な分解方法により調製されたオリゴマーヒアルロナート及び異なる分子量を有するヒアルロナートはいずれも、UVA放射線照射後のダメージを受けた細胞の修復作用を有しており、酵素消化オリゴマーヒアルロナートは、最良の日焼け後の修復作用を有し、一方で化学分解オリゴマーヒアルロナートの作用はその次に良好であった。加えて、ヒアルロナートの分子量が小さくなるに従って、修復作用はより良好になった。酵素消化オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートは、高分子量ヒアルロナートの修復作用よりも優れた日焼け後の修復作用を有していた。
2.ヒアルロナートの紫外線保護作用に関する研究
L929マウス線維芽細胞における異なる方法で調製されたオリゴマーヒアルロナート及び異なる分子量を有するヒアルロナートのUVA照射に対する保護作用を研究した。
この実験において、異なる分子量を有するヒアルロナートをマウス線維芽細胞株L929に適用し、次いで細胞を所定線量のUVA照射に晒し、L929マウス線維芽細胞における異なる分子量を有するヒアルロナート及び異なる方法で調製されたオリゴマーヒアルロナートのUVA照射に対する保護作用を研究した。
対数増殖期中の細胞を採取し、膵臓の酵素で消化し、2×10/mLの細胞密度になるように調節し、96−ウェルの細胞培養プレートに、1ウェルあたり100μLの細胞懸濁液を植え付け、二酸化炭素インキュベーター中に置き、従来通り37℃、5%COで終夜培養した。終夜培養した後、培養培地を取り出し、細胞をグループごとに以下のように処理し、細胞培養インキュベーターで12時間インキュベートした。
非放射線照射グループ(陰性対照グループ):100μLの完全培地を添加した;
放射線照射グループ(陽性対照グループ):100μLの完全培地を添加した;
放射線照射+ヒアルロナート:0.0625%のヒアルロナートを含有する100μLの完全培地を添加した。
96−ウェルプレート中の培養溶液を捨て、次いで1ウェルあたり100μLのPBSを添加した。非放射線照射グループを除き、全ての試験グループのL929細胞を7.2J/cmのUVA照射に晒した。放射線照射の後にPBSを捨て、1ウェルあたり20μLのMTTを添加し、細胞培養インキュベーターで4時間インキュベートを続けた。培養溶液を捨て、1ウェルあたり150μLのDMSOを添加し、暗所で10分振盪し、570nmの波長で吸光度値を酵素標識装置を用いて測定した。細胞の相対増殖速度(RGR)を以下の式で計算した:

式中、Aは、試験グループの吸光度値を示し、Ac,0は、陰性対照グループの吸光度値を示す。
図6(C)及び図6(D)に結果を示し、異なる方法で調製されたオリゴマーヒアルロナート及び異なる分子量を有するヒアルロナートはいずれも、UVA照射に対する保護作用を有していた。酵素消化オリゴマーヒアルロナートは、UVA照射に対して最良の保護作用を有し、一方で酵素消化低分子量ヒアルロナートの作用はその次に良好であった。化学的方法によるオリゴマーヒアルロナート及び高分子量ヒアルロナートは、最も低い保護作用を有していた。
まとめると、酵素消化オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートはいずれも、紫外線に対する修復作用及び紫外線に対する保護作用を有し、なかでも酵素消化オリゴマーヒアルロナートは、最良の紫外線に対する修復作用及び紫外線に対する保護作用を有し;低分子量ヒアルロナートは、優れた紫外線に対する保護作用を有し、それらの紫外線に対する修復作用は化学的方法によるオリゴマーヒアルロナートの修復作用よりも劣っていたが、高分子量ヒアルロナートの修復作用よりも優れていた。したがって、酵素消化オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートは、日焼け防止及び日焼け後の修復のための化粧品で使用することができる。
上述の内容から、本発明の製造方法により得られたオリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートは、外用することにより皮膚の表皮層に透過し、皮膚への栄養素及び水分の供給、皮膚の老化予防、紫外線による損傷の予防、日焼けした皮膚細胞の修復を可能にし、したがって、化粧品に使用することができ;経口投与によって容易に吸収されることから、フリーラジカル捕捉、皮膚細胞の活性化、皮膚の保湿だけでなく、優れた免疫機能を強化する作用及びアンチエイジング機能も有し、したがって、食品及び健康管理製品に使用することができることがわかる。加えて、本オリゴマーヒアルロナート及び低分子量ヒアルロナートは、血管新生を促進する、細胞性免疫を活性化する、及び骨を形成する機能を有し、加えて優れた細菌性の角膜炎の治療効果も有し、したがって、医薬品の分野で使用することができる。
本発明の具体的なモデルを詳細に例示したが、当業者であれば、これらの詳細は当分野における教示に従って改変又は変更が可能であることを理解することができ、これらの変更は全て本発明の保護範囲内である。本発明の全範囲は、添付の特許請求の範囲及びそのあらゆる等価物によって定められる。

Claims (29)

  1. 中国微生物菌株保蔵管理委員会普通微生物中心(CGMCC)という名称の寄託機関に、寄託日2012年2月8日に寄託番号CGMCC番号5744で寄託されたバチルス属菌。
  2. ヒアルロニダーゼの調製方法であって、請求項1に記載のバチルスを使用する工程を含み;特に、以下の工程:
    請求項1に記載のバチルスを、斜面培養、種培養、発酵培養、遠心分離、硫酸アンモニウム分画沈殿、限外濾過にかけて、ヒアルロニダーゼを得る工程
    を含む、上記調製方法。
  3. 以下の工程:
    (1)請求項1に記載のバチルスを斜面培養にかけて、斜面培養株を得る工程;
    (2)斜面培養株を滅菌した種培養培地に植え付け、25℃〜40℃、100〜200rpmで10〜24時間の条件下で培養して、種溶液を得る工程;
    (3)種溶液を滅菌した発酵培養培地に植え付け、25℃〜40℃、100〜300rpmで12〜24時間の条件下で培養して、ヒアルロニダーゼ発酵ブロスを得る工程;
    (4)遠心分離により発酵ブロスを分離して、上清を得る工程;
    (5)上清を硫酸アンモニウム分画沈殿、濾過(例えば、0.65μmの精密濾過膜を使用した濾過)にかけて、粗製ヒアルロニダーゼを得る工程;
    (6)工程(5)で得られた粗製ヒアルロニダーゼをリン酸緩衝溶液中に溶解させ、限外濾過により低分子量の不純物を除去して、精製ヒアルロニダーゼを得る工程
    を含み、
    任意選択で、工程(6)は、以下の工程(6−1)〜(6−3):
    (6−1):工程(5)の粗製ヒアルロニダーゼをpH4.5〜8.0の緩衝溶液中に溶解させて、粗製酵素溶液を得て;粗製酵素溶液を、3.0×10〜1.4×10Daの分子量カットオフを有する透析バッグに入れ、pH4.5〜8.0の緩衝溶液中に置き、4℃で終夜透析する工程;
    (6−2):透析した粗製酵素溶液を、クロマトグラフィーカラムの充填材としてDEAEアガロースゲルFF媒体と勾配溶出のための0〜0.5MのNaCl溶液とを使用したイオン交換クロマトグラフィー分離にかけて、溶出ピークを回収する工程;
    (6−3):工程(6−2)で得られたヒアルロニダーゼサンプルを真空凍結乾燥にかけて、ヒアルロニダーゼとして白色の粉末を得る工程
    によって実行することができる、請求項2に記載の方法。
  4. 請求項2又は3に記載の方法により調製されるヒアルロニダーゼ。
  5. 単離されたポリペプチドであって、前記ポリペプチドのアミノ酸配列は、配列番号2に示され;特に、前記ポリペプチドは、ヒアルロニダーゼである、上記ポリペプチド。
  6. 単離されたポリヌクレオチドであって、前記ポリヌクレオチドは、配列番号2で示されるアミノ酸配列をコードし;特に、前記ポリヌクレオチドは、配列番号3で示される配列又は配列番号3の相補配列である、上記ポリヌクレオチド。
  7. 請求項6に記載のポリヌクレオチドを含む組換えベクター。
  8. 請求項7に記載の組換えベクターを含む組換え宿主細胞。
  9. 請求項4に記載のヒアルロニダーゼ又は請求項5に記載のポリペプチドを使用することにより、10kDaより大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を分解する工程を含む、オリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートの調製方法。
  10. 以下の工程:
    1)ヒアルロン酸又はその塩の溶液の調製:10kDaより大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を精製水に添加して、1%w/v〜30%w/vの濃度を有する溶液を得る工程;
    2)酵素分解:工程1)の溶液温度を20℃〜48℃に、pHを4〜9に調節し、次いで前記溶液にバチルス由来ヒアルロニダーゼを添加して、ヒアルロン酸又はその塩を所望の分子量まで分解して、酵素分解溶液を得る工程;
    3)不活性化:酵素分解溶液を50℃〜90℃で10〜60分維持して、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する工程;
    を含み、
    好ましくは、以下の工程:
    4)濾過:不活性化された酵素分解溶液に可溶性の無機塩を添加し、完全に溶解するまで撹拌し、次いで0.45μmの濾過膜で濾過して、濾液を得る工程、ここで酵素分解溶液100mLあたり、0.1〜10gの可溶性の無機塩が添加される;
    5)沈殿:工程4)の濾液を、濾液の3〜20倍の体積のアルコール又はケトンと均一に混合して、オリゴマーヒアルロナートを沈殿させる工程;
    6)脱水及び乾燥:工程5)のオリゴマーヒアルロナートの沈殿を分離し、有機溶媒で脱水し、次いで真空乾燥し、オリゴマーヒアルロナートを得る工程
    をさらに含む、請求項9に記載の方法。
  11. 工程1)において、1kgのヒアルロン酸又はその塩あたり、2×10〜5×10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼが添加される、請求項10に記載の方法。
  12. 工程2)において、酵素分解の温度は35℃〜45℃であり、酵素分解のpHは5.5〜7.5であり、ヒアルロン酸を酵素溶解して、3000Da以上10Da未満の分子量にする、請求項10に記載の方法。
  13. 以下のA〜Fのうち1つ又は複数を満たす、請求項10に記載の方法:
    A.工程1)において、ヒアルロナートは、ヒアルロン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、及び亜鉛塩からなる群より選択される;
    B.工程2)において、酸又は塩基を使用して、pHを4〜9に調節し、前記酸は、塩酸、氷酢酸、硫酸、及びリン酸からなる群より選択され、前記塩基は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである;
    C.工程3)において、酵素分解溶液を55℃〜65℃で20〜30分維持することにより、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する;
    D.工程4)において、前記可溶性の無機塩は、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、及びマグネシウム塩からなる群より選択され;好ましくは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛又はマグネシウムの塩化物、硫酸塩又は硝酸塩である;
    E.工程5)において、前記アルコール又はケトンは、エタノール、アセトン、メタノール、プロパノール、又はイソプロパノールである;
    F.工程6)において、脱水に使用される有機溶媒は、ケトン又はアルコールである。
  14. 請求項9から13までのいずれか一項に記載の方法により得られるオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナート。
  15. 65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上又は95%以上(w/w)の量でN−アセチルグルコサミン及びD−グルクロン酸の二糖を有するオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナートであって;特に、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の量は、HPLC法により測定される、上記オリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナート。
  16. 分子量が、3000Da以上10Da未満である、請求項14又は15に記載のオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナート。
  17. 請求項4に記載のヒアルロニダーゼ又は請求項5に記載のポリペプチドを使用して、1000kDaより大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を分解する工程を含む、低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートの調製方法。
  18. 以下の工程:
    1)ヒアルロン酸又はその塩の溶液の調製:1000kDaよりも大きい分子量を有するヒアルロン酸又はその塩を精製水に添加して、0.1%wt/vol〜2%w/vの濃度を有する溶液を調製する工程;
    2)酵素分解:工程1)の溶液温度を20℃〜48℃に、pHを4〜9に調節し、次いで前記溶液にバチルス由来ヒアルロニダーゼを添加して、ヒアルロン酸又はその塩を所望の分子量まで分解して、酵素分解溶液を得る工程;
    3)不活性化:酵素分解溶液を50℃〜90℃で10〜60分維持して、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する工程;
    を含み、
    好ましくは、以下の工程:
    4)濾過:不活性化された酵素による加水分解産物に可溶性の無機塩を添加し、完全に溶解するまで撹拌し、0.45μmの濾過膜で濾過して、濾液を得る工程、ここで酵素分解溶液100mLあたり、0.1〜10gの可溶性の無機塩が添加される;
    5)沈殿:工程4)の濾液を、濾液の1〜10倍の体積のアルコール又はケトンと均一に混合して、低分子量ヒアルロナートを沈殿させる工程;
    6)脱水及び乾燥:工程5)の低分子量ヒアルロナートの沈殿を分離し、有機溶媒で脱水し、次いで真空乾燥し、低分子量ヒアルロナートを得る工程
    をさらに含む、請求項17に記載の方法。
  19. 工程1)において、1kgのヒアルロン酸又はその塩あたり、10〜10IUのバチルス由来ヒアルロニダーゼが添加される、請求項18に記載の方法。
  20. 工程2)において、酵素分解の温度は35℃〜45℃であり、酵素分解のpHは5.5〜7.5であり、ヒアルロン酸を酵素溶解して、10kda〜1000kDaの分子量にし;特に、低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートは、酵素消化法により得られる、請求項18に記載の方法。
  21. 以下のA〜Fのうち1つ又は複数を満たす、請求項18に記載の方法:
    A.工程1)において、ヒアルロナートは、ヒアルロン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、及び亜鉛塩からなる群より選択される;
    B.工程2)において、酸又は塩基を使用して、pHを4〜9に調節し、前記酸は、塩酸、氷酢酸、硫酸、及びリン酸からなる群より選択され、前記塩基は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである;
    C.工程3)において、酵素による加水分解産物を55℃〜65℃で20〜30分維持することにより、バチルス由来ヒアルロニダーゼを不活性化する;
    D.工程4)において、前記可溶性の無機塩は、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、及びマグネシウム塩からなる群より選択され;好ましくは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛又はマグネシウムの塩化物、硫酸塩又は硝酸塩である;
    E.工程5)において、前記アルコール又はケトンは、エタノール、アセトン、メタノール、プロパノール、又はイソプロパノールである;
    F.工程6)において、脱水に使用される有機溶媒は、ケトン又はアルコールである。
  22. 請求項17から21までのいずれか一項に記載の方法により調製される低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナート。
  23. 90%以上又は95%以上(w/w)の量でN−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖を有する低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナートであって;特に、N−アセチルグルコサミンとD−グルクロン酸の二糖の量は、HPLC法により測定される、上記低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナート。
  24. 分子量が、10kDa〜1000kDa;好ましくは10kDa〜770kDa、又は10kDa〜700kDa、又は10kDa〜600kDa、又は10kDa〜500kDa;より好ましくは10kDa〜400kDa;さらに好ましくは10kDa〜300kDa、10kDa〜200kDa、10kDa〜150kDa、10kDa〜100kDa、10kDa〜50kDa、又は10kDa〜30kDaである、請求項22又は23に記載の低分子量ヒアルロン酸又は低分子量ヒアルロナート。
  25. 請求項4に記載のヒアルロニダーゼ、請求項5に記載のペプチド、請求項6に記載のポリヌクレオチド、請求項7に記載の組換えベクター、請求項8に記載の組換え宿主細胞、請求項14から16までのいずれか一項に記載のオリゴマーヒアルロン酸又はオリゴマーヒアルロナート、又は請求項22から24までのいずれか一項に記載の低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナートを含む組成物であって;任意選択で、薬学的に許容される、又は食品学的に許容されるキャリアー若しくは添加剤をさらに含み;特に、前記組成物は、化粧品、食品、又は医薬品であり;とりわけ、前記化粧品は、日焼け防止、日焼け後の修復、アンチエイジング、又は保湿化粧品である、上記組成物。
  26. ヒアルロニダーゼ製造における、請求項1に記載のバチルス、又は請求項6に記載のポリヌクレオチド、又は請求項7に記載の組換えベクター、又は請求項8に記載の組換え宿主細胞の使用。
  27. オリゴマーヒアルロン酸若しくはオリゴマーヒアルロナート、低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナート、又は低分子量コンドロイチン硫酸の調製における、請求項4に記載のヒアルロニダーゼ、又は請求項5に記載のポリペプチドの使用。
  28. 血管新生を促進する、及び/又は創傷治癒若しくは抗酸化若しくはフリーラジカル捕捉若しくは日焼け防止若しくは日焼け後の修復を促進する、又はHUVEC細胞増殖を促進する、又は抗腫瘍、又は免疫性を強化するための医薬品の製造における、又は食品若しくは健康管理製品若しくは化粧品の製造における、請求項14から16までのいずれか一項に記載のオリゴマーの酸又はオリゴマーヒアルロナート、又は請求項22から24までのいずれか一項に記載の低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナートの使用であって;特に、前記化粧品は、日焼け防止、日焼け後の修復、アンチエイジング、又は保湿化粧品である、上記使用。
  29. インビボ若しくはインビトロで、血管新生を促進する、及び/又は創傷治癒若しくは抗酸化若しくはフリーラジカル捕捉若しくは日焼け防止若しくは日焼け後の修復を促進する、又はHUVEC細胞増殖を促進する、又は腫瘍を抑制する方法であって、対象に、請求項14から16までのいずれか一項に記載のオリゴマーの酸若しくはオリゴマーヒアルロナート、又は請求項22から24までのいずれか一項に記載の低分子量ヒアルロン酸若しくは低分子量ヒアルロナートの有効量を投与又は使用する工程を含み;特に、前記対象は哺乳動物であり、とりわけ、前記対象はヒトである、上記方法。
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