JP2020509078A - ベクター媒介性疾患を防除するための組成物及び関連する方法 - Google Patents

ベクター媒介性疾患を防除するための組成物及び関連する方法 Download PDF

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Abstract

本明細書では、ヒトの健康に有用である、例えば宿主昆虫(例えば、節足動物、例えば昆虫、例えば病原体ベクター)に常在する1つ以上の微生物を標的化するための方法及び組成物であって、この調節は、宿主の適応度の低下をもたらす、方法及び組成物が提供される。本発明は、宿主の微生物叢を宿主にとって有害な方法で変化させることができる調節薬剤(例えば、ファージ、ペプチド、小分子、抗生物質又はこれらの組み合わせ)を含む組成物を特徴とする。微生物レベル、微生物活動、微生物代謝又は微生物多様性を破綻させることにより、本明細書に記載される調節薬剤は、ヒトにおいて疾患を引き起こすベクター媒介性病原体を保有する種々の昆虫の適応度を低下させるために使用され得る。【選択図】図2A

Description

関連出願の相互参照
本願は、2017年1月24日に出願された米国仮特許出願第62/450,032号明細書及び2017年11月9日に出願された米国仮特許出願第62/583,925号明細書に対する優先権を主張し、これらの仮特許出願の内容は、本明細書によって全体として参照により本明細書に援用される。
昆虫は、デング熱、トリパノソーマ症及びマラリアなど、ヒトの重篤な疾患を引き起こす病原体のベクターとして機能する。2011年において、1億7千4百万件の診断及び6550億件の死亡により、マラリアは、世界的に最も重大な疾患の1つと見なされる。従って、当該技術分野では、ベクター媒介性疾患を保有する昆虫の防除方法及び組成物が必要とされている。
本明細書では、ヒトにおけるベクター媒介性疾患の蔓延を防除するために昆虫の適応度を調節する組成物及び方法が開示される。本組成物は、宿主に常在する1つ以上の微生物のレベル、活動又は代謝を変化させる薬剤であって、この変化は、宿主の適応度の調節をもたらす、薬剤を含む。
一態様において、本明細書では、ヒト病原体のベクター(例えば、ベクター昆虫)の適応度を低下させる方法であって、以下:セクロピン(配列番号82)、メリチン、コプシン、ドロソマイシン(配列番号93)、ダームシジン(配列番号81)、アンドロピン(配列番号83)、モリシン(配列番号84)、セラトトキシン(配列番号85)、アバエシン(配列番号86)、アピダエシン(配列番号87)、プロフェニン(配列番号88)、インドリシジン(配列番号89)、プロテグリン(配列番号90)、タキプレシン(配列番号91)又はデフェンシン(配列番号92)の1つ以上と少なくとも90%の配列同一性(例えば、少なくとも90%、92%、94%、96%、98%又は100%の配列同一性)を有する抗微生物ペプチドをベクターに送達することを含む方法が提供される。
一部の実施形態において、送達は、ベクターが成長、生活、繁殖、摂餌又は寄生する少なくとも1つの生息場所に抗微生物ペプチドを送達することを含む。
一部の実施形態において、抗微生物ペプチドは、ベクターによる摂取のための、昆虫が摂食可能な組成物で送達され得る。
一部の実施形態において、抗微生物ペプチドは、液体、固体、エアロゾル、ペースト、ゲル又は気体組成物として製剤化され得る。
一部の実施形態において、昆虫は、カ、小昆虫類(midge)、シラミ、スナバエ、マダニ、サシガメ、ツェツェバエ又はノミの少なくとも1つであり得る。
別の態様において、本明細書では、ヒト病原体のベクター(例えば、ベクター昆虫)内の微生物を標的とするように製剤化される、以下:セクロピン(配列番号82)、メリチン、コプシン、ドロソマイシン(配列番号93)、ダームシジン(配列番号81)、アンドロピン(配列番号83)、モリシン(配列番号84)、セラトトキシン(配列番号85)、アバエシン(配列番号86)、アピダエシン(配列番号87)、プロフェニン(配列番号88)、インドリシジン(配列番号89)、プロテグリン(配列番号90)、タキプレシン(配列番号91)又はデフェンシン(配列番号92)の1つ以上と少なくとも90%の配列同一性(例えば、少なくとも90%、92%、94%、96%、98%又は100%の配列同一性)を有する抗微生物ペプチドを含む組成物が提供される。
第2の態様の一部の実施形態において、抗微生物ペプチドは、組成物中において約0.1ng/g〜約100mg/g(約0.1ng/g〜約1ng/g、約1ng/g〜約10ng/g、約10ng/g〜約100ng/g、約100ng/g〜約1000ng/g、約1mg/g〜約10mg/g、約10mg/g〜約100mg/g)又は約0.1ng/mL〜約100mg/mL(約0.1ng/mL〜約1ng/mL、約1ng/mL〜約10ng/mL、約10ng/mL〜約100ng/mL、約100ng/mL〜約1000ng/mL、約1mg/mL〜約10mg/mL、約10mg/mL〜約100mg/mL)の濃度であり得る。
第2の態様の一部の実施形態において、抗微生物ペプチドは、ターゲティングドメインを更に含み得る。
第2の態様の一部の実施形態において、抗微生物ペプチドは、細胞透過性ペプチドを更に含み得る。
更に別の態様において、本組成物は、昆虫宿主に常在する1つ以上の微生物のレベル、活動又は代謝を変化させる薬剤であって、この変化は、昆虫宿主の適応度の低下をもたらす、薬剤を含む。
上記の任意の組成物の一部の実施形態において、1つ以上の微生物は、宿主に常在する細菌又は真菌であり得る。一部の実施形態において、宿主に常在する細菌は、カンディダトゥス属種(Candidatus spp)、ブフネラ属種(Buchenera spp)、ブラッタバクテリウム属種(Blattabacterium spp)、バウマンニア属種(Baumania spp)、ウィグルスウォーチア属種(Wigglesworthia spp)、ボルバキア属種(Wolbachia spp)、リケッチア属種(Rickettsia spp)、オリエンティア属種(Orientia spp)、ソーダリス属種(Sodalis spp)、バークホルデリア属種(Burkholderia spp)、カプリアビダス属種(Cupriavidus spp)、フランキア属種(Frankia spp)、シノリゾビウム属種(Snirhizobium spp)、ストレプトコッカス属種(Streptococcus spp)、ウォリネラ属種(Wolinella spp)、キシレラ属種(Xylella spp)、エルウィニア属種(Erwinia spp)、アグロバクテリウム属種(Agrobacterium spp)、バチルス属種(Bacillus spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、ストレプトミセス属種(Streptomyces spp)、ミクロコッカス属種(Micrococcus spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、アセトバクター属種(Acetobacter spp)、シアノバクテリア属種(Cyanobacteria spp)、サルモネラ属種(Salmonella spp)、ロドコッカス属種(Rhodococcus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、ラクトバチルス属種(Lactobacillus spp)、エンテロコッカス属種(Enterococcus spp)、アルカリゲネス属種(Alcaligenes spp)、クレブシエラ属種(Klebsiella spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、アルスロバクター属種(Arthrobacter spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、ブレビバクテリウム属種(Brevibacterium spp)、サーマス属種(Thermus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、クロストリジウム属種(Clostridium spp)及び大腸菌属種(Escherichia spp)からなる群から選択される少なくとも1つである。一部の実施形態において、宿主に常在する真菌は、カンジダ属(Candida)、メチニコウイア属(Metschnikowia)、デバロマイセス属(Debaromyces)、スターメレラ属(Starmerella)、ピキア属(Pichia)、クリプトコッカス属(Cryptococcus)、シュードジマ属(Pseudozyma)、シンビオタフリナ・ブフネリ(Symbiotaphrina bucneri)、シンビオタフリナ・コッホイ(Symbiotaphrina kochii)、シェフェルソマイセス・シェハテ(Scheffersomyces shehatae)、シェフェルソマイセス・スティピティス(Scheffersomyces stipites)、クリプトコッカス属(Cryptococcus)、トリコスポロン属(Trichosporon)、アミロステレウム・アレオラツム(Amylostereum areolatum)、エピクロエ属種(Epichloe spp)、ピキア・ピヌス(Pichia pinus)、ハンゼヌラ・カプスラタ(Hansenula capsulate)、ダルディニア・デシピエンス(Daldinia decipien)、セラトシスチス属種(Ceratocytis spp)、オフィオストマ属種(Ophiostoma spp)及びアッタマイセス・ブロマティフィカス(Attamyces bromatificus)からなる群から選択される少なくとも1つである。特定の実施形態において、細菌は、(例えば、カ宿主における)ボルバキア属種(Wolbachia spp.)である。特定の実施形態において、細菌は、(例えば、ダニ宿主における)リケッチア属種(Rickettsia spp.)である。
上記の任意の組成物において、薬剤(以下では調節薬剤とも称され得る)は、宿主に常在する微生物の成長、分裂、生存能、代謝及び/又は寿命を変化させることができる。任意の上記実施形態において、調節薬剤は、宿主に常在する1つ以上の微生物の生存能を低下させることができる。一部の実施形態において、調節薬剤は、宿主に常在する1つ以上の微生物の成長又は生存能を増加させる。
任意の上記実施形態において、調節薬剤は、ファージ、ポリペプチド、小分子、抗生物質、細菌又はこれらの任意の組み合わせである。
一部の実施形態において、ファージは、宿主に常在する細菌上の細胞表面タンパク質に結合する。一部の実施形態において、ファージは、宿主に常在する細菌に対してビルレントである。一部の実施形態において、ファージは、マイオウイルス科(Myoviridae)、サイフォウイルス科(Siphoviridae)、ポドウイルス科(Podoviridae)、リポスリクスウイルス科(Lipothrixviridae)、ルディウイルス科(Rudiviridae)、アンピュラウイルス科(Ampullaviridae)、ビカウダウイルス科(Bicaudaviridae)、クラバウイルス科(Clavaviridae)、コルチコウイルス科(Corticoviridae)、シストウイルス科(Cystoviridae)、フセロウイルス科(Fuselloviridae)、グロブロウイルス科(Gluboloviridae)、グッタウイルス科(Guttaviridae)、イノウイルス科(Inoviridae)、レビウイルス科(Leviviridae)、ミクロウイルス科(Microviridae)、プラズマウイルス科(Plasmaviridae)及びテクティウイルス科(Tectiviridae)からなる群から選択される少なくとも1つである。
一部の実施形態において、ポリペプチドは、バクテリオシン、R型バクテリオシン、根粒Cリッチペプチド、抗微生物ペプチド、溶解素又はバクテリオサイト調節性ペプチドの少なくとも1つである。
一部の実施形態において、小分子は、代謝産物である。
一部の実施形態において、抗生物質は、広域抗生物質である。
一部の実施形態において、調節薬剤は、天然に存在する細菌である。一部の実施形態において、細菌は、バルトネラ・アピス(Bartonella apis)、パラサッカリバクター・アピウム(Parasaccharibacter apium)、フリシェラ・ペララ(Frischella perrara)、スノッドグラセラ・アルビ(Snodgrassella alvi)、ギリアメラ・アピコラ(Gilliamela apicola)、ビフィドバクテリウム属種(Bifidobacterium spp)及びラクトバチルス属種(Lactobacillus spp)からなる群から選択される少なくとも1つである。一部の実施形態において、細菌は、カンディダトゥス属種(Candidatus spp)、ブフネラ属種(Buchenera spp)、ブラッタバクテリウム属種(Blattabacterium spp)、バウマンニア属種(Baumania spp)、ウィグルスウォーチア属種(Wigglesworthia spp)、ボルバキア属種(Wolbachia spp)、リケッチア属種(Rickettsia spp)、オリエンティア属種(Orientia spp)、ソーダリス属種(Sodalis spp)、バークホルデリア属種(Burkholderia spp)、カプリアビダス属種(Cupriavidus spp)、フランキア属種(Frankia spp)、シノリゾビウム属種(Snirhizobium spp)、ストレプトコッカス属種(Streptococcus spp)、ウォリネラ属種(Wolinella spp)、キシレラ属種(Xylella spp)、エルウィニア属種(Erwinia spp)、アグロバクテリウム属種(Agrobacterium spp)、バチルス属種(Bacillus spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、ストレプトミセス属種(Streptomyces spp)、ミクロコッカス属種(Micrococcus spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、アセトバクター属種(Acetobacter spp)、シアノバクテリア属種(Cyanobacteria spp)、サルモネラ属種(Salmonella spp)、ロドコッカス属種(Rhodococcus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、ラクトバチルス属種(Lactobacillus spp)、エンテロコッカス属種(Enterococcus spp)、アルカリゲネス属種(Alcaligenes spp)、クレブシエラ属種(Klebsiella spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、アルスロバクター属種(Arthrobacter spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、ブレビバクテリウム属種(Brevibacterium spp)、サーマス属種(Thermus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、クロストリジウム属種(Clostridium spp)及び大腸菌属種(Escherichia spp)からなる群から選択される少なくとも1つである。
任意の上記組成物において、宿主適応度は、宿主の生存、繁殖又は代謝によって測定され得る。任意の上記実施形態において、調節薬剤は、宿主の農薬感受性(例えば、表12に挙げられる農薬に対する感受性)を増加させることにより宿主の適応度を調節し得る。一部の実施形態において、調節薬剤は、宿主の農薬感受性を増加させることにより宿主の適応度を調節する。一部の実施形態において、農薬感受性は、殺菌剤又は殺真菌剤感受性である。一部の実施形態において、農薬感受性は、殺虫剤感受性である。
上記の任意の組成物において、本組成物は、複数の異なる調節薬剤を含み得る。一部の実施形態において、本組成物は、調節薬剤と農薬用薬剤(例えば、表12に挙げられる農薬)とを含む。一部の実施形態において、農薬用薬剤は、殺菌性又は殺真菌性薬剤である。一部の実施形態において、農薬用薬剤は、殺虫性薬剤である。
上記の任意の組成物において、調節薬剤は、第2の部分に連結され得る。一部の実施形態において、第2の部分は、調節薬剤である。
上記の任意の組成物において、調節薬剤は、ターゲティングドメインに連結され得る。一部の実施形態において、ターゲティングドメインは、調節薬剤を宿主の標的部位に標的化させる。一部の実施形態において、ターゲティングドメインは、調節薬剤を宿主に常在する1つ以上の微生物に標的化させる。
上記の任意の組成物において、調節薬剤は、プレ配列又はプロ配列を不活性化し、それにより前駆調節薬剤を形成することを含み得る。一部の実施形態において、前駆調節薬剤は、宿主体内で活性型に変換される。
上記の任意の組成物において、調節薬剤は、リンカーを含み得る。一部の実施形態において、リンカーは、切断可能リンカーである。
上記の任意の組成物において、本組成物は、担体を更に含み得る。一部の例では、担体は、農業的に許容可能な担体であり得る。
上記の任意の組成物において、本組成物は、宿主用ベイト、粘着性薬剤又はこれらの組み合わせを更に含み得る。一部の実施形態において、宿主用ベイトは、摂食可能な薬剤及び/又は化学誘引剤である。
上記の任意の組成物において、本組成物は、宿主適応度を調節するのに有効な用量であり得る。
上記の任意の組成物において、本組成物は、宿主の腸に生息する微生物への送達のために製剤化され得る。上記の任意の組成物において、本組成物は、宿主のバクテリオサイト及び/又は宿主の腸に生息する微生物への送達のために製剤化され得る。一部の実施形態において、本組成物は、植物への送達のために製剤化され得る。一部の実施形態において、本組成物は、宿主の餌場での使用向けに製剤化され得る。
上記の任意の組成物において、本組成物は、液体、粉末、顆粒又はナノ粒子として製剤化され得る。一部の実施形態において、本組成物は、リポソーム、ポリマー、細菌分泌ペプチド及び合成ナノカプセルからなる群から選択されるものとして製剤化される。一部の実施形態において、合成ナノカプセルは、宿主の標的部位に本組成物を送達する。一部の実施形態において、標的部位は、宿主の腸である。一部の実施形態において、標的部位は、宿主のバクテリオサイトである。
更なる態様において、本明細書では、上記の任意の組成物を含む宿主も提供される。一部の実施形態において、宿主は、昆虫である。一部の実施形態において、昆虫は、カ、小昆虫類、シラミ、スナバエ、マダニ、サシガメ、ツェツェバエ又はノミである。特定の実施形態において、昆虫は、カである。特定の実施形態において、昆虫は、マダニである。特定の実施形態において、昆虫は、コダニである。特定の実施形態において、昆虫は、シラミである。
本明細書では、宿主の適応度に必要な微生物を標的とする調節薬剤を含む宿主の適応度の調節システムも提供され、ここで、このシステムは、宿主の適応度を調節するのに有効であり、宿主は、昆虫である。調節薬剤は、本明細書に記載される組成物のいずれを含むこともできる。一部の実施形態において、調節薬剤は、粉末として製剤化される。一部の実施形態において、調節薬剤は、溶媒として製剤化される。一部の実施形態において、調節薬剤は、濃縮物として製剤化される。一部の実施形態において、調節薬剤は、希釈剤として製剤化される。一部の実施形態において、調節薬剤は、前出の任意の組成物を担体と組み合わせることにより送達のために調製される。
なおも更なる態様において、本明細書では、本明細書に記載される任意の組成物を使用した昆虫の適応度の調節方法も提供される。1つの例では、昆虫宿主の適応度を調節する方法は、前出の請求項のいずれか1つの組成物を宿主に送達することを含み、ここで、調節薬剤は、宿主に常在する1つ以上の微生物を標的とし、それにより宿主の適応度を調節する。別の例では、昆虫宿主の微生物多様性を調節する方法は、前出の請求項のいずれか1つの組成物を宿主に送達することを含み、ここで、調節薬剤は、宿主に常在する1つ以上の微生物を標的とし、それにより宿主の微生物多様性を調節する。
上記の任意の方法の一部の実施形態において、調節薬剤は、宿主に常在する1つ以上の微生物のレベルを変化させることができる。上記の任意の方法の一部の実施形態において、調節薬剤は、宿主に常在する1つ以上の微生物の機能を変化させることができる。一部の実施形態において、1つ以上の微生物は、細菌及び/又は真菌であり得る。一部の実施形態において、1つ以上の微生物は、宿主適応に必要である。一部の実施形態において、1つ以上の微生物は、宿主生存に必要である。
上記の任意の方法の一部の実施形態において、送達するステップは、1つ以上の微生物に影響を及ぼし、それにより宿主の微生物多様性を調節するのに十分な用量及び時間で調節薬剤を提供することを含み得る。一部の実施形態において、送達するステップは、植物への前出の任意の組成物の局所施用を含む。一部の実施形態において、送達するステップは、遺伝子操作された植物を介して調節薬剤を提供することを含む。一部の実施形態において、送達するステップは、宿主に調節薬剤を摂食可能物として提供することを含む。一部の実施形態において、送達するステップは、調節薬剤を保有している宿主を提供することを含む。一部の実施形態において、調節薬剤を保有している宿主は、調節薬剤を1つ以上の別の宿主に伝播させることができる。
任意の上記方法の一部の実施形態において、本組成物は、農薬用薬剤(例えば、表12に挙げられる農薬)に対する宿主の感度を増加させるのに有効であり得る。一部の実施形態において、宿主は、調節薬剤の送達前に農薬用薬剤に対して抵抗性である。一部の実施形態において、農薬用薬剤は、アレロケミカル薬剤である。一部の実施形態において、アレロケミカル薬剤は、カフェイン、大豆シスタチンN、モノテルペン類、ジテルペン酸又はフェノール化合物である。一部の実施形態において、本組成物は、宿主を選択的に死滅させるのに有効である。一部の実施形態において、本組成物は、宿主適応度を低下させるのに有効である。一部の実施形態において、本組成物は、宿主における必須アミノ酸及び/又はビタミンの生産を低下させるのに有効である。
任意の上記方法の一部の実施形態において、宿主は、昆虫である。一部の実施形態において、宿主は、ヒト病原体のベクターである。一部の実施形態において、ベクターは、カ、小昆虫類、シラミ、スナバエ、マダニ、サシガメ、ツェツェバエ又はノミである。特定の実施形態において、ベクターは、カである。特定の実施形態において、ベクターは、マダニである。特定の実施形態において、ベクターは、コダニである。特定の実施形態において、ベクターは、シラミである。
一部の実施形態において、ヒト病原体は、ウイルス、原虫、細菌、原生生物又は線虫である。一部の実施形態において、ウイルスは、トガウイルス科(Togaviridae)、フラビウイルス科(Flaviviridae)、ブニヤウイルス科(Bunyaviridae)、ラブドウイルス科(Rhabdoviridae)又はオルビウイルス科(Orbiviridae)の群に属するものである。一部の実施形態において、細菌は、エルシニア属(Yersinia)、フランシセラ属(Francisella)、リケッチア属(Rickettsia)、オリエンティア属(Orientia)又はボレリア属(Borrelia)に属するものである。一部の実施形態において、原虫は、プラスモジウム属(Plasmodium)、トリパノソーマ属(Trypanosoma)、リーシュマニア又はバベシア属(Babesia)に属するものである。一部の実施形態において、線虫は、ブルギア属(Brugia)に属するものである。一部の実施形態において、本組成物は、ヒトへの病原体の伝播を予防するか又は低下させるのに有効である。一部の実施形態において、本組成物は、宿主間での病原体の水平又は垂直伝播を予防するか又は低下させるのに有効である。一部の実施形態において、本組成物は、宿主適応度、宿主発育又は媒介能力を低下させるのに有効である。
別の態様において、本明細書では、宿主の適応度を調節する調節薬剤を同定するスクリーニングアッセイも提供される。1つの例では、宿主の適応度を調節する調節薬剤を同定するスクリーニングアッセイは、(a)宿主に常在することができる微生物を1つ以上の候補調節薬剤に曝露するステップと、(b)宿主の適応度を低下させる調節薬剤を同定するステップとを含む。
本スクリーニングアッセイの一部の実施形態において、調節薬剤は、宿主に常在する微生物である。一部の実施形態において、微生物は、細菌である。一部の実施形態において、細菌は、宿主に常在するとき宿主適応度を低下させる。本スクリーニングアッセイの一部の実施形態において、調節薬剤は、アレロケミカル分解微生物に影響を及ぼす。一部の実施形態において、調節薬剤は、ファージ、抗生物質又は試験化合物である。一部の実施形態において、抗生物質は、チメンチン又はアジスロマイシンである。
本スクリーニングアッセイの一部の実施形態において、宿主は、無脊椎動物であり得る。一部の実施形態において、無脊椎動物は、昆虫である。一部の実施形態において、昆虫は、カである。一部の実施形態において、昆虫は、マダニである。特定の実施形態において、昆虫は、コダニである。特定の実施形態において、昆虫は、シラミである。
本スクリーニングアッセイの任意の上記実施形態において、宿主適応度は、宿主微生物叢を調節することにより調節され得る。
定義
本明細書で使用されるとき、用語「バクテリオシン」は、抗微生物特性を備えたペプチド又はポリペプチドを指す。天然に存在するバクテリオシンは、ある種の原核生物によって生産されるものであり、その生産株に関連する生物に対抗して作用するが、生産株自体に対抗しない。本明細書で企図されるバクテリオシンとしては、限定はされないが、天然に存在するバクテリオシン、例えば細菌によって生産されるバクテリオシン及びその誘導体、例えば改変バクテリオシン、組換え発現バクテリオシン及び化学合成バクテリオシンが挙げられる。一部の例では、バクテリオシンは、本明細書に記載されるバクテリオシンの機能的に活性な変異体である。一部の例では、バクテリオシンの変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるバクテリオシン又は天然に存在するバクテリオシンの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。
本明細書で使用されるとき、用語「バクテリオサイト」は、共生細菌特性を備えた細胞内細菌が常在するある種の昆虫に見られる特殊化した細胞を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「有効量」は、記載される結果を生じさせるのに十分である、例えば宿主生物(例えば、昆虫、例えばカ、マダニ、コダニ、シラミ)の適応度を減少させるか又は低減するのに十分である、標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の調節薬剤濃度に達するのに十分である、標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の調節薬剤濃度に達するのに十分である、標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の調節薬剤濃度に達するのに十分である、標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節するのに十分である調節薬剤(例えば、ファージ、溶解素、バクテリオシン、小分子又は抗生物質)又は前記薬剤を含む組成物の量を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「適応度」は、宿主生物が生存する能力及び/又は生存能力のある子孫を生産する能力を指す。生物の適応度は、限定はされないが、寿命、繁殖率、移動性、体重及び代謝率を含めた1つ以上のパラメータによって測定され得る。適応度は、活動(例えば、刺咬動物又はヒト)又は疾患伝播(例えば、ベクター間伝播又はベクター−ヒト間伝播)の尺度に基づいて更に測定され得る。
本明細書で使用されるとき、用語「腸」は、宿主の前腸、中腸又は後腸を含めた宿主の腸の任意の一部分を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「宿主」は、常在性微生物(例えば、内因性微生物、内部共生微生物(例えば、一次又は二次内部共生体)、片利共生生物及び/又は病原性微生物)を保有する生物(例えば、昆虫、例えば蚊、シラミ、コダニ又はマダニ)を指す。
本明細書で使用されるとき、「宿主適応度の低下」又は「宿主適応度の低下」は、限定はされないが、以下の所望の効果:(1)宿主の個体群の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下;(2)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)の繁殖率の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下;(3)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)の移動性の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超えてる低下;(4)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)の体重の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下;(5)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)の代謝率又は活動の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える増加;(6)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)によるベクター間病原体伝播(例えば、ある昆虫から別の昆虫への病原体の垂直又は水平伝播)の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下;(7)ベクター−ヒト間病原体伝播(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下;(8)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)寿命の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下;(9)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)の農薬(例えば、殺虫剤)に対する感受性の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える増加;又は(10)宿主(例えば、昆虫、例えば蚊、マダニ、コダニ、シラミ)による媒介能力の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%、100%又はそれを超える低下のいずれか1つ以上を含め、調節薬剤の投与がもたらす結果としての宿主生理学又は前記宿主によって行われる任意の活動の任意の破綻を指す。宿主適応度の低下は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して決定することができる。
用語「昆虫」には、任意の発育段階にある、即ち幼虫及び成虫の、節足動物門(Arthropoda)及び昆虫綱(Insecta)又は蛛形綱(Arachnida)に属する任意の生物が含まれる。
本明細書で使用されるとき、エンドリシン、自己溶解素、ムレイン加水分解酵素、ペプチドグリカン加水分解酵素又は細胞壁加水分解酵素としても知られる「溶解素」は、細菌の細胞壁のペプチドグリカンを切断することにより細菌を溶解させることができる加水分解酵素を指す。本明細書で企図される溶解素としては、限定はされないが、天然に存在する溶解素、例えばファージによって生産される溶解素、細菌によって生産される溶解素及びその誘導体、例えば改変溶解素、組換え発現溶解素及び化学合成溶解素が挙げられる。バクテリオシンの機能的に活性な変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるいずれかを含め、合成、組換え又は天然由来のバクテリオシンの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有し得る。
本明細書で使用されるとき、用語「微生物」は、細菌又は真菌を指す。微生物は、調節薬剤としての役割を果たし得るものを含め、宿主生物に常在する微生物(例えば、内因性微生物、内部共生微生物(例えば、一次又は二次内部共生体))又は宿主にとって外因性の微生物を指し得る。本明細書で使用されるとき、用語「標的微生物」は、宿主に常在し、且つ直接又は間接的のいずれかで調節薬剤の影響を受ける微生物を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「薬剤」又は「調節薬剤」は、宿主生物(例えば、昆虫、例えばカ、マダニ、コダニ、シラミ)に常在する微生物のレベル及び/又は機能を変化させ、それにより宿主生物(例えば、昆虫、例えばカ、マダニ、コダニ、シラミ)の適応度を調節する(例えば、減少させる)能力を有する薬剤を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「農薬」又は「農薬用薬剤」は、農業、環境又は家庭/住居の病害虫、例えば昆虫、真菌、細菌又はウイルスの防除に使用することができる物質を指す。用語「農薬」は、天然に存在する又は合成の殺虫剤(幼虫駆除剤及び成虫駆除剤)、昆虫成長調節物質、殺ダニ剤(ダニ駆除剤)、殺線虫剤、外部寄生生物撲滅薬、殺菌剤、殺真菌剤又は除草剤(農業において植物成長を制御又は変更するために使用することができる物質)を包含するものと理解される。農薬又は農薬用薬剤の更なる例は、表12に挙げられる。一部の例では、農薬は、アレロケミカルである。本明細書で使用されるとき、「アレロケミカル」又は「アレロケミカル薬剤」は、別の生物(例えば、宿主昆虫、例えばカ)の生理学的機能(例えば、発芽、成長、生存又は繁殖)に影響を及ぼすことができる生物によって生産される物質である。
本明細書で使用されるとき、用語「ペプチド」、「タンパク質」又は「ポリペプチド」は、長さ(例えば、少なくとも2、3、4、5、6、7、10、12、14、16、18、20、25、30、40、50、100アミノ酸又はそれを超える)、翻訳後修飾(例えば、グリコシル化又はリン酸化)の有無又は例えばペプチドに共有結合的に連結した1つ以上の非アミノアシル基(例えば、糖、脂質等)の存在に関わらず、天然に存在する又は天然に存在しないアミノ酸鎖(D−アミノ酸又はL−アミノ酸のいずれも)を包含し、例えば天然タンパク質、合成若しくは組換えのポリペプチド及びペプチド、ハイブリッド分子、ペプトイド又はペプチドミメティクスが含まれる。
本明細書で使用されるとき、2つの配列間の「パーセント同一性」は、Altschul et al.,(1990)J.Mol.Biol.215:403−410に記載されるBLAST 2.0アルゴリズムによって決定される。BLAST解析の実行用ソフトウェアは、国立バイオテクノロジー情報センター(National Center for Biotechnology Information)を通じて公的に利用可能である。
本明細書で使用されるとき、用語「「バクテリオファージ」又はファージ」は、細菌に感染して複製するウイルスを指す。バクテリオファージは、細菌内でそのゲノムを細胞質に注入した後に複製し、これは、細菌細胞溶解をもたらす溶菌サイクル又は細菌細胞をインタクトなまま残す溶原(非溶菌)サイクルのいずれかを用いて行われる。ファージは、天然に存在するファージ分離株であるか、又は部分的なファージゲノム(例えば、宿主細菌の内部でファージのライフサイクルを行うのに必要な全ての必須遺伝子を少なくとも含む)若しくは完全なファージゲノムのいずれかをコードするベクター若しくは核酸を含めた改変ファージであり得る。
本明細書で使用されるとき、用語「植物」は、全植物、植物器官、植物組織、種子、植物細胞、種子及びその子孫を指す。植物細胞には、限定なしに、種子、浮遊培養物、胚、分裂組織領域、カルス組織、葉、根、シュート、配偶体、胞子体、花粉及び小胞子の細胞が含まれる。植物部位には、限定はされないが、以下:根、茎、シュート、葉、花粉、種子、腫瘍組織並びに様々な形態の細胞及び培養物(例えば、単一細胞、プロトプラスト、胚及びカルス組織)を含めた、分化した及び未分化の組織が含まれる。植物組織は、植物のものであるか、又は植物器官、組織若しくは細胞培養物のものであり得る。加えて、植物は、例えば、本明細書に記載される方法又は組成物における任意の調節薬剤の異種タンパク質又はRNAを産生するように遺伝子操作され得る。
本明細書で使用されるとき、用語「ベクター」は、ヒト病原体を保有するか又はそれをリザーバからヒトに伝播させることができる昆虫を指す。例示的ベクターとしては、半翅目(Hemiptera)、及び一部の膜翅目(Hymenoptera)、及び双翅目(Diptera)、例えばカ、ミツバチ、スズメバチ、小昆虫類、シラミ、ツェツェバエ、ノミ及びアリなど、並びに蛛形綱(Arachnida)のメンバー、例えばマダニ及びコダニに見られるとおりの刺し−吸い型口器を備えたものなどの昆虫が挙げられる。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
図は、本発明の1つ以上の特徴、態様又は実施形態を例示することを目的とし、限定することを意図するものではない。
様々な抗生物質送達システムの画像を示す。初齢LSR−1アブラムシを様々な治療溶液で経植物送達(図1A)、葉面塗布(図1B)、マイクロインジェクション(図1C)、局所送達(図1D)、葉の灌流及び切断(図1E)、葉の灌流及び経植物(図1F)並びに植物及びアブラムシ両方の噴霧処理と経植物送達との組み合わせ(図1G)によって処理した。 3つの異なる条件:必須アミノ酸不含の人工食(ADのみ)、100μg/mlリファンピシンを含有する必須アミノ酸不含の人工食(AD+Rif)及び100μg/mlリファンピシン及び必須アミノ酸を含有する人工食(AD+Rif+EAA)で経植物送達によって処理した初齢LSR−1アブラムシにおけるリファンピシン処理時のアブラムシの発育遅延を示す。図2Aは、各発育段階における生存アブラムシの割合を示す一連のグラフである(標本サイズ=33匹のアブラムシ/群)。 3つの異なる条件:必須アミノ酸不含の人工食(ADのみ)、100μg/mlリファンピシンを含有する必須アミノ酸不含の人工食(AD+Rif)及び100μg/mlリファンピシン及び必須アミノ酸を含有する人工食(AD+Rif+EAA)で経植物送達によって処理した初齢LSR−1アブラムシにおけるリファンピシン処理時のアブラムシの発育遅延を示す。図2Bは、12日の時点で撮影した各処理の代表的な画像を示す。スケールバー2.5mm。図2Cは、リファンピシン処理の劇的効果を示すアブラムシの体表面積測定値を示す。必須アミノ酸のアドバックにより、発育不足が部分的にレスキューされる。 リファンピシン処理によってアブラムシの死亡が引き起こされたことを示す。必須アミノ酸不含の人工食(ADのみ)、100ug/mlリファンピシンを含有する必須アミノ酸不含の人工食(AD+Rif)並びに100ug/mlリファンピシン及びを含有する人工食(AD+Rif+EAA)で経植物送達によって処理したLSR−1アブラムシについて、生存を毎日モニタした。括弧内の数字は、各群のアブラムシの数を表す。統計的有意性は、ログ・ランク検定によって決定し、以下の統計的有意差が決定された:ADのみ対AD+Rif、p<0.0001及びAD+Rif対AD+Rif+EAA、p=0.017。 リファンピシン処理によってアブラムシの繁殖の消失が引き起こされたことを示すグラフである。初齢LSR−1アブラムシを必須アミノ酸不含の人工食(ADのみ)、100ug/mlリファンピシンを含有する必須アミノ酸不含の人工食(AD+Rif)並びに100ug/mlリファンピシン及びを含有する人工食(AD+Rif+EAA)で経植物送達によって処理し、アブラムシが成虫期に達した後の各日に産生される子孫の数を測定した。アブラムシが成虫期に達した後、1日当たりに産生される子孫の数の平均値±S.D.を示す。 リファンピシン処理によって内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が除去されたことを示すグラフである。処理後7日に種々の条件について共生体力価を決定した。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。各群3匹のアブラムシのアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。統計的有意差は、一元配置ANOVA、続くチューキーの事後検定を用いて決定した;、p<0.05。 リファンピシン処理を葉面塗布によって送達すると、アブラムシの発育が遅延したことを示す。100μlの2つの異なる溶液:溶媒対照(0.025%Silwet L−77)及び50μg/mlリファンピシンを葉に塗布することにより、初齢eNASCOアブラムシを処理した。図6Aは、各条件についての時間の経過に伴う発育段階を示す一連のグラフである。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す(標本サイズ=20匹のアブラムシ/群)。 リファンピシン処理を葉面塗布によって送達すると、アブラムシの発育が遅延したことを示す。100μlの2つの異なる溶液:溶媒対照(0.025%Silwet L−77)及び50μg/mlリファンピシンを葉に塗布することにより、初齢eNASCOアブラムシを処理した。図6Bは、アブラムシの体表面積測定値を示すグラフであり、リファンピシンを塗布した葉がアブラムシのサイズに及ぼす劇的効果が示される。統計的有意差は、一元配置ANOVA、続くチューキーの事後検定を用いて決定した;、p<0.05。 リファンピシン処理を葉面塗布によって送達すると、アブラムシの死亡が引き起こされたことを示す。100μlの2つの異なる溶液:溶媒対照(Silwet L−77)及び50μg/mlリファンピシンを葉に塗布することにより処理したeNASCOアブラムシについて、生存を毎日モニタした。処理は、アブラムシの生存率に影響を与える。 リファンピシン処理を葉面塗布によって送達すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が除去されたことを示す。処理後6日に2つの条件について共生体力価を決定した。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。統計的有意差は、一元配置ANOVA、続くチューキーの事後検定を用いて決定した;、p<0.05。 マイクロインジェクションによるリファンピシン処理によって内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が除去されたことを示すグラフである。指示される条件での注入後4日の共生体力価を決定した。対照サンプルは、前述の溶媒、0.025%Silwet L−77である。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。統計的有意差は、一元配置ANOVA、続くチューキーの事後検定を用いて決定した;、p<0.05。 リファンピシン処理を局所処理によって送達すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が除去されたことを示すグラフである。溶媒(silwet L−77)又は溶媒に希釈したリファンピシン溶液の噴霧後3日における共生体力価を決定した。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。統計的有意差は、一元配置ANOVA、続くチューキーの事後検定を用いて決定した;、p<0.05。 1齢及び2齢LSR−1アブラムシが、水+食品着色料又は水+食品着色料中50μg/mlリファンピシンで灌流した葉上に置かれたことを実証するグラフのパネルを示す。各条件について時間の経過に伴う発育段階を測定した。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す(標本サイズ=74〜81匹のアブラムシ/群)。 水+食品着色料又は水+食品着色料中50μg/mlリファンピシンで灌流した葉上に置いた1齢及び2齢LSR−1アブラムシの生存を実証するグラフを示す。括弧内の数字は、各群のアブラムシの数を表す。統計的有意性は、ログ・ランク検定によって決定した。 水及び食品着色料又はリファンピシン+水及び食品着色料で灌流した葉による処理後8日で決定した共生体力価を実証するグラフを示す。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。囲み枠内の数字は、実験群の中央値を示す。 水+食品着色料又は水+食品着色料中100μg/mlリファンピシンで葉への注入及び経植物によって処理した1齢及び2齢LSR−1アブラムシを実証するグラフのパネルを示す。各条件について時間の経過に伴う発育段階を測定した。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す(標本サイズ=49〜50匹のアブラムシ/群)。 水+食品着色料又は水+食品着色料中100μg/mlリファンピシンで灌流した葉上に置き及びそれで処理した1齢及び2齢LSR−1アブラムシの生存を実証するグラフである。括弧内の数字は、各群のアブラムシの数を表す。ログ・ランク検定を実施し、群間に統計的有意差がないことが決定された。 水及び食品着色料又はリファンピシン+水及び食品着色料で灌流した葉を給餌し且つそれで処理したアブラムシにおける処理後6日(図16A)及び8日(図16B)で決定した共生体力価を示すグラフである。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。囲み枠内の数字は、実験群の中央値を示す。 1齢及び2齢LSR−1アブラムシを対照溶液(水及びSilwet L−77)又は100μg/mlリファンピシンによる処理の併用で処理したことを示すグラフのパネルである。各条件について時間の経過に伴う発育段階を測定した。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す(標本サイズ=76〜80匹のアブラムシ/群)。 1齢及び2齢LSR−1アブラムシを、リファンピシンを含む処理の併用の対照溶液で処理したことを示すグラフである。括弧内の数字は、各群のアブラムシの数を表す。ログ・ランク検定を実施し、群間に統計的有意差がないことが決定された。 対照又はリファンピシン溶液による処理後7日で決定した共生体力価を示すグラフである。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。囲み枠内の数字は、実験群の中央値を示す。統計的有意差は、t検定によって決定した。 キトサン送達システムを示す画像である。A.ピスム(A.pisum)アブラムシを図示されるとおり葉の灌流及び経植物による送達によって治療溶液で処理した。 キトサン処理によってアブラムシの発育遅延が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを対照溶液(水)及び水中300ug/mlキトサンの経植物送達及び葉の灌流によって処理した。実験全体を通じて発育段階をモニタした。処理群毎の各発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢又は繁殖する5齢を表す5R)にあるアブラムシの割合を示す。 キトサンで処理したときに昆虫生存率の低下があったことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水のみ又はキトサン溶液で経植物送達及び葉の灌流によって処理し、実験の経過にわたって生存を毎日モニタした。括弧内の数字は、処理群中のアブラムシの総数を表す。 キトサンで処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水又は水中300ug/mlキトサンで経植物送達及び葉の灌流によって処理した。処理後8日でアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。6匹のアブラムシ/群のアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。各群の中央値を囲み枠内に示す。 ナイシンで処理すると、アブラムシの発育遅延が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢LSR−2 A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物による送達を用いて水(対照)又は1.6又は7mg/mlナイシンで処理し、時間の経過に伴う発育を測定した。指示される時点において各ライフステージ(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖する5齢))にあるアブラムシの割合を示す。N=56〜59匹のアブラムシ/群。 ナイシンで処理したときに昆虫生存率の用量依存的低下があったことを示すグラフである。1齢及び2齢LSR−1 A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物による送達を用いて水(対照)又は1.6又は7mg/mlナイシンで処理し、時間の経過に伴う生存をモニタした。括弧内の数字は、アブラムシの数/群を示す。統計的有意差は、ログ・ランク(マンテル・コックス)検定によって決定した。 ナイシンで処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフである。1齢及び2齢LSR−1 A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物による送達を用いて水(対照)又は1.6mg/mlナイシンで処理し、処理後8日で選択のアブラムシからDNAを抽出し、それをqPCRに使用してブフネラ属(Buchnera)コピー数を決定した。各処理についてのブフネラ属(Buchnera)/アブラムシ比の平均値±SEMを示す。各実験群の上にある囲み枠内の数字は、その群の中央値を示す。各データ点が単一のアブラムシを表す。 レブリン酸で処理すると、アブラムシの発育遅延が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢eNASCO A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物による送達を用いて水(対照)又は0.03若しくは0.3%レブリン酸で処理し、時間の経過に伴う発育を測定した。指示される時点において各ライフステージ(1齢、2齢、3齢、4齢及び5齢)にあるアブラムシの割合を示す。N=57〜59匹のアブラムシ/群。 レブリン酸で処理したときに昆虫生存率の低下があったことを示すグラフである。1齢及び2齢eNASCO A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物による送達を用いて水(対照)又は0.03若しくは0.3%レブリン酸で処理し、時間の経過に伴う生存をモニタした。N=57〜59匹のアブラムシ/群。統計的有意差は、ログ・ランク(マンテル・コックス)検定によって決定した;**、p<0.01。 レブリン酸で処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢eNASCO A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物による送達を用いて水(対照)又は0.03若しくは0.3%レブリン酸で処理し、処理後7及び11日で選択のアブラムシからDNAを抽出し、それをqPCRに使用してブフネラ属(Buchnear)コピー数を決定した。各処理についてのブフネラ属(Buchnera)/アブラムシ比の平均値±SEMを示す。統計的有意差は、一元配置ANOVA及びダネットの多重比較検定によって決定した;、p<0.05。各データ点が単一のアブラムシを表す。 ゴシポール処理によってアブラムシの発育遅延が引き起こされたことを実証するグラフを示す。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを必須アミノ酸不含の人工食(ADのみ)及び種々の濃度のゴシポール(0.05%、0.25%及び0.5%)を含有する必須アミノ酸不含の人工食で経植物送達によって処理した。実験全体を通じて発育段階をモニタした。図30Aは、処理群毎の各発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢又は繁殖する5齢を表す5R)にあるアブラムシの数の平均値を示す一連のグラフである。指示される時点でImage Jを使用してアブラムシをイメージングし、そのサイズを決定した。 ゴシポール処理によってアブラムシの発育遅延が引き起こされたことを実証するグラフを示す。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを必須アミノ酸不含の人工食(ADのみ)及び種々の濃度のゴシポール(0.05%、0.25%及び0.5%)を含有する必須アミノ酸不含の人工食で経植物送達によって処理した。実験全体を通じて発育段階をモニタした。図30Bは、人工食処理(対照)又はゴシポール処理したアブラムシのアブラムシ面積平均値±SDを示すグラフである。統計的有意性は、一元配置ANOVA、続くチューキーの事後検定を用いて決定した。、p<0.05。**、p<0.01。 アレロケミカルゴシポールで処理したときのアブラムシの生存の用量依存的低下を示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを必須アミノ酸不含の人工食(EAA不含AD)、0.5%ゴシポール酢酸を含有する必須アミノ酸不含の人工食(0.5%ゴシポール)、0.25%ゴシポール酢酸を含有する必須アミノ酸不含の人工食(0.25%ゴシポール)並びに必須アミノ酸不含の人工食及び0.05%ゴシポール酢酸(0.05%ゴシポール)で経植物送達によって処理し、実験の経過にわたって生存を毎日モニタした。括弧内の数字は、必須アミノ酸、各群のアブラムシの数を表す。統計的有意差は、ログ・ランク検定によって決定したものであり、EAA不含ADと0.5%ゴシポールと有意に異なる、p=0.0002。 0.25%ゴシポールで処理すると、繁殖力の低下が引き起こされたことを示す2つのグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを必須アミノ酸不含の人工食(EAA不含AD5−2)又は0.25%ゴシポール酢酸を含有する必須アミノ酸不含の人工食(EAA不含AD5−2+0.25%ゴシポール)で経植物送達によって処理し、実験の時間経過全体にわたって繁殖力を決定した。図32Aは、アブラムシが子孫を産生し始めた平均日数±SDを測定し、ゴシポール処理によって子孫の産生遅延が引き起こされることを示す。図32Bは、アブラムシが繁殖成虫になり始めた後に産生される子孫の数の平均値±SDを示し且つそれを測定したものであり、ゴシポール処理によって産生される子孫の数の低下が引き起こされる。各データ点が1匹のアブラムシを表す。 種々の濃度のゴシポールで処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを必須アミノ酸不含の人工食(対照))又は0.5%、0.25%若しくは0.05%ゴシポールを含有する必須アミノ酸不含の人工食で経植物送達によって処理した。処理後5又は13日でアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。2〜6匹のアブラムシ/群のアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。統計的有意差は、対応のないt検定によって決定した;、p<0.05。 ゴシポールのマイクロインジェクションによってアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)レベルが低下したことを示すグラフである。A.ピスム(A.pisum)LSR−1アブラムシ<3齢期(若虫)に20nlの必須アミノ酸不含の人工食(AD)又は0.05%ゴシポールを含有する必須アミノ酸不含の人工食(ゴシポール(0.05%))を注入した。注入から3日後、アブラムシからDNAを抽出し、qPCRによってブフネラ属(Buchnera)レベルを評価した。ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比の平均値±SDを示す。各データ点が1匹のアブラムシを表す。 trans−シンナムアルデヒド処理によってアブラムシの発育遅延が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水及び種々の濃度のtrans−シンナムアルデヒドを含有する水(TC、0.05%、0.5%及び5%)で経植物送達によって処理した。実験全体を通じて発育段階をモニタした。処理群毎の各発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢又は繁殖する5齢を表す5R)にあるアブラムシの数の平均値を示す。N=40〜49匹のアブラムシ/実験群。 天然抗微生物性trans−シンナムアルデヒドで処理したときに生存の用量依存的低下があったことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水及び種々の濃度のtrans−シンナムアルデヒドを含有する水(TC、0.05%、0.5%及び5%)で経植物送達によって処理した。処理の経過全体を通じて生存をモニタした。統計的有意差は、ログ・ランク検定によって決定した。N=40〜49匹のアブラムシ/群。 種々の濃度のtrans−シンナムアルデヒドで処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水及び種々の濃度のtrans−シンナムアルデヒドを含有する水(0.05%、0.5%及び5%)で経植物送達によって処理した。処理後3日でアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。2〜11匹のアブラムシ/群のアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。各処理群の中央値をデータ点の上の囲み枠内に示す。統計的有意差は、対応のないt検定によって決定した;、p<0.05。水対照と0.5%trans−シンナムアルデヒド群との間に統計的有意差があった。 サソリペプチドUy192で処理すると、アブラムシの発育遅延が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを対照溶液(水)及び水中100ug/ml Uy192による経植物送達及び葉の灌流によって処理した。a)実験全体を通じて発育段階をモニタした。処理群毎の各発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢又は繁殖する5齢を表す5R)にあるアブラムシの割合を示す。 サソリAMP Uy192で処理したときに昆虫生存率の低下があったことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水のみ又はUy192溶液で経植物送達及び葉の灌流によって処理し、実験の経過にわたって生存を毎日モニタした。括弧内の数字は、処理群中のアブラムシの総数を表す。 Uy192で処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフである。1齢及び2齢A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水又は水中100ug/ml Uy192で経植物送達及び葉の灌流によって処理し、処理後8日でアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。2〜6匹のアブラムシ/群のアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。各群の中央値を囲み枠内に示す。 サソリペプチドD10及びD3をマイクロインジェクションしたアブラムシの生存の低下を示すグラフである。LSR−1 A.ピスム(A.pisum)アブラムシに水(対照)又は100ngのサソリペプチドD3若しくはD10のいずれかをマイクロインジェクションした。注入後、アブラムシをソラマメの葉に放し、実験の経過全体を通じて生存をモニタした。括弧内の数字は、各実験処理群のアブラムシの数を示す。 サソリペプチドD3及びD10を注入したときの内部共生体力価の低下を示すグラフである。LSR−1 A.ピスム(A.pisum)アブラムシに水(対照)又は100ngのサソリペプチドD3若しくはD10のいずれかをマイクロインジェクションした。注入後、アブラムシをソラマメの葉に放し、処理後5日で残りの生存アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比を決定した。各処理群の平均値±SDを示す。N=2〜9匹のアブラムシ/群。各処理群の上にある囲み枠内の数字は、データセットの中央値を表す。 サソリAMPのカクテルで処理したときの昆虫生存率の低下を示すグラフである。1齢及び2齢eNASCOアブラムシをサソリペプチドのカクテル(各40μg/mlのUy17、D3、UyCt3及びD10)で葉の灌流及び経植物による送達によって処理し、実験の経過にわたって生存をモニタした。括弧内の数字は、各処理群のアブラムシの数を表す。 細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理すると、アブラムシの発育遅延が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。初齢LSR−2 A.ピスム(A.pisum)アブラムシを水(対照)又は100μg/ml Uy192+CPP+FAMで葉への注入及び経植物による送達を用いて処理し、時間の経過に伴う発育を測定した。指示される時点において各ライフステージ(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖する5齢))にあるアブラムシの割合を示す。N=90匹のアブラムシ/群。 細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドでアブラムシを処理すると、死亡率が増加したことを示すグラフである。初齢LSR−1 A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物によって送達した水又は水中100μg/ml UY192+CPP+FAM(ペプチド)で処理した。時間の経過に伴う生存をモニタした。括弧内の数字は、アブラムシの数/群を示す。統計的有意差は、ログ・ランク(マンテル・コックス)検定によって決定したものであり、2つの実験群間に有意差がある(p=0.0036)。 Uy192+CPP+FAMで処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が減少したことを示すグラフである。初齢LSR−1 A.ピスム(A.pisum)アブラムシを葉への注入及び経植物によって送達した水又は水中100μg/ml Uy192+CPP+FAM(ペプチド)で処理した。処理後5日で選択のアブラムシからDNAを抽出し、それをqPCRに使用してブフネラ属(Buchnera)コピー数を決定した。各処理についてのブフネラ属(Buchnera)/アブラムシ比の平均値±SEMを示す。各実験群の上にある囲み枠内の数字は、その群の中央値を示す。各データ点が単一のアブラムシを表す。統計的有意差は、スチューデントt検定によって決定した;****、p<0.0001。 Uy192+CPP+FAMがバクテリオサイト膜を透過したことを示す画像のパネルである。アブラムシからバクテリオサイトを解離し、250ug/mlのUy192+CPP+FAMペプチドと共に30分間インキュベートした。洗浄及びイメージングすると、バクテリオサイト内部に多量のUy192+CPP+FAMを見ることができる。 パントテノール処理によってアブラムシの発育が遅延したことを示すグラフのパネルである。初齢及び第2のeNASCOアブラムシを3つの異なる条件:必須アミノ酸不含の人工食(EAA不含AD)、10uMパントテノールを含有する必須アミノ酸不含の人工食(10uMパントテノール)及び100uMパントテノールを含有する必須アミノ酸不含の人工食(100uMパントテノール)、100uMパントテノールを含有する必須アミノ酸不含の人工食並びに10uMパントテノールを含有する必須アミノ酸不含の人工食で経植物送達によって処理した。図48Aは、各条件について時間の経過に伴いモニタした発育段階を示す。図48Bは、アブラムシの相対体表面積測定値を示し、パントテノール処理の劇的効果が示される。 パントテノールで処理すると、アブラムシ死亡率が増加したことを示すグラフである。必須アミノ酸不含の人工食又は10若しくは100uMパントテノールを含有する必須アミノ酸不含の人工食で経植物送達によって処理したeNASCOアブラムシについて生存を毎日モニタした。括弧内の数字は、各群のアブラムシの数を表す。 パントテノール処理によって繁殖の消失が引き起こされたことを示すグラフのパネルである。1齢及び2齢eNASCOアブラムシを必須アミノ酸不含の人工食又は10若しくは100uMパントテノールを含有する必須アミノ酸不含の人工食で経植物送達によって処理した。図50Aは、成虫まで生き延びて繁殖するアブラムシの比率を示す。図50Bは、各群のアブラムシが繁殖し始めた平均日数を示す。アブラムシが繁殖し始めた平均日数±SDを示す。図50Cは、アブラムシが繁殖し始めた後に1日当たりに産生される子孫の数の平均値を示す。子孫の数の平均値/日±SDを示す。 パントテノール処理が内部共生体ブフネラ属(Buchnera)に影響を与えなかったことを示すグラフである。処理後8日で種々の条件について共生体力価を決定した。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。各群6匹のアブラムシのアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。 経植物送達したパントテノール処理がアブラムシの発育に影響を与えなかったことを示すグラフのパネルである。100μlの2つの異なる溶液:溶媒対照(0.025%Silwet L−77)及び10uMパントテノールを葉に塗布することにより初齢eNASCOアブラムシを処理し、各条件について時間の経過に伴う発育段階を測定した。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す(標本サイズ=20匹のアブラムシ/群)。 パントテノール処理を葉面塗布によって送達すると、アブラムシの死亡が引き起こされたことを示すグラフである。100μlの2つの異なる溶液:溶媒対照(Silwet L−77)及び10uMパントテノールを葉に塗布することにより処理したeNASCOアブラムシについて、生存を毎日モニタした。処理は、アブラムシの生存率に影響を与える。標本サイズ=20匹のアブラムシ/群。ログ・ランク・マンテル・コックス検定を用いて群間に統計的有意差があるかどうかを決定し、これらの2群が有意に異なることを同定した(p=0.0019)。 アミノ酸類似体のカクテルで処理すると、アブラムシの発育が遅延したことを示すグラフのパネルである。初齢LSR−1アブラムシを水又は水中のアミノ酸類似体のカクテル(AAカクテル)で葉の灌流及び経植物による送達によって処理した。図54Aは、各条件について時間の経過に伴い測定した発育段階を示す。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す。図54Bは、アブラムシの体表面積測定値を示し、アミノ酸類似体カクテル(AAカクテル)による処理の劇的効果が示される。統計的有意差は、スチューデントt検定を用いて決定した;****、p<0.0001。 アミノ酸類似体のカクテルで処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が除去されたことを示すグラフである。処理後6日で種々の条件について共生体力価を決定した。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。各群19〜20匹のアブラムシのアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。各データ点が個々のアブラムシを表す。統計的有意差は、スチューデントt検定を用いて決定した;、p<0.05。 3つの薬剤の併用で処理すると、アブラムシの発育が遅延したことを示すグラフのパネルである。初齢LSR−1アブラムシを水又は水中3つの薬剤の併用(Pep−Rif−キトサン)で葉の灌流及び経植物による送達によって処理した。図56Aは、各条件について時間の経過に伴い測定した発育段階を示す。各発育段階における生存アブラムシの割合を示す。図56Bは、アブラムシの体表面積測定値を示し、3つの治療の併用(Pep−Rif−キトサン)による処理の劇的効果が示される。統計的有意差は、スチューデントt検定を用いて決定した;****、p<0.0001。 ペプチド、抗生物質及び天然抗微生物剤の併用で処理すると、アブラムシ死亡率が増加したことを示すグラフである。LSR−1アブラムシを水又は3つの処理の併用(Pep−Rif−キトサン)で処理し、処理後の生存を毎日モニタした。 ペプチド、抗生物質及び天然抗微生物剤の併用で処理すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)が除去されたことを示すグラフである。処理後6日で種々の条件の共生体力価を決定した。アブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施して、アブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比を決定した。各群20〜21匹のアブラムシのアブラムシDNAに対するブフネラ属(Buchnera)DNAの比の平均値±SDを示す。各データ点が個々のアブラムシを表す。 シプロフロキサシンを塗布して浸透させたトウモロコシカーネルを示す画像のパネルである。トウモロコシカーネルを水(抗生物質なし)又は水中の指示濃度のシプロフロキサシンに浸漬し、大腸菌(E.coli)DH5αの成長を阻害することができるかどうかを見るためにホールカーネル又はカーネルを試験した。図59Aは、抗生物質を含まない水に浸漬したトウモロコシカーネルの存在下での細菌の成長を示し、図59Bは、大腸菌(E.coli)を広げたプレートに、抗生物質に浸漬したホール又はハーフトウモロコシカーネルを置いたときの細菌成長の阻害を示す。 成虫S.ゼアマイス(S.zeamais)ゾウムシをシプロフロキサシン(250ug/ml又は2.5mg/ml)で処理するか、又は水でモック処理したことを示すグラフである。18日間の処理後、ゾウムシからゲノムDNAを単離し、qPCRによってコクゾウムシ属(Sitophilus)一次内部共生体の量を決定した。各群の平均値±SEMを示す。各データ点が1匹のゾウムシを表す。各群の中央値をデータセットの上に掲載する。 シプロフロキサシンで処理した後のゾウムシの発育を示すグラフである。図61Aは、水(対照)又はシプロフロキサシン(250ug/ml又は2.5mg/ml)に浸漬した/それを塗布した当初のトウモロコシカーネルの各1つのレプリケートから成虫を取り除いた25日後に個々のトウモロコシカーネルを切り開き、幼虫、蛹又はほぼ完全に発育した(成虫)ゾウムシの存在に関して調べたことを示す。各処理群のカーネルに見られた各ライフステージの割合を示す。各処理群のカーネルに見られた子孫の総数を各データセットの上に表示する。図61Bは、対照(水)及び2.5mg/mlシプロフロキサシン処理群のトウモロコシカーネルから解離された子孫から単離されたゲノムDNAを示し、qPCRを行ってコクゾウムシ属(Sitophilus)一次内部共生体の存在量を測定した。各群の平均値±SDを示す。統計的有意差は、対応のないt検定によって決定した;***、p≦0.001。 交配対を取り除いた後(処理の7日後)に子孫の羽化に関してモニタした、モック処理(水)するか、又は250ug/ml若しくは2.5mg/mlシプロフロキサシンで処理したトウモロコシカーネルの2つの残りのレプリケートを示すグラフである。図62Aは、各処理群についての時間の経過に伴うゾウムシの新規羽化数の平均値±SDを示す。図62Bは、交配対を取り除いた後43日の時点における各処理群についてのゾウムシの羽化数の平均値±SEMを示す。 リファンピシン及びドキシサイクリン処理によってダニの死亡が引き起こされたことを示すグラフである。未処理のナミハダニ並びに0.025%Silwet L−77中250μg/mlリファンピシン及び500μg/mlドキシサイクリンで処理したダニについて、生存を毎日モニタした。 細菌の呼吸に関するSeahorseフラックスアッセイの結果を示すグラフのパネルである。方法に記載されるとおり、細菌を対数期まで成長させ、Seahorse XFe96プレートにロードして酸素消費速度(OCR)及び細胞外酸性化速度(ECAR)を経時的に測定した。約20分後にウェルに処理剤を注入し、細菌をモニタして成長の変化を検出した。リファンピシン=100μg/mL;クロラムフェニコール=25μg/mL;ファージ(大腸菌(E.coli)についてT7及びS.マルセセンス(S.marcescens)についてΦSmVL−C1)は、SM緩衝液中1:2希釈又は1:100希釈のいずれかのライセートであった。各線上のマーカーは、単に各線の対応する条件を表示するものとして提供され、データ点を表しているわけではない。 S.マルセセンス(S.marcescens)に対するファージがハエの死亡率を低下させたことを示すグラフである。S.マルセセンス(S.marcescens)を穿刺したハエは、全て1日以内に死亡した一方、S.マルセセンス(S.marcescens)及びファージの両方を穿刺したハエは、かなりの割合が処置後5日間生存した。いかなる処置も行わなかった対照ハエのほぼ全てが実験終了まで生存した。統計的有意性について、ログ・ランク検定を用いて曲線を比較した。アスタリスクは、p<0.0001を表す。
本明細書では、ヒトの健康に有用である、例えば宿主昆虫(例えば、節足動物、例えば昆虫、例えばヒト病原体ベクター、例えばカ、コダニ、シラミ又はマダニ)に常在する1つ以上の微生物のレベル、活動又は代謝を変化させるための方法及び組成物であって、この変化は、宿主の適応度の低下をもたらす、方法及び組成物が提供される。本発明は、宿主にとって有害な方法で宿主の微生物叢を変化させることができる調節薬剤(例えば、ファージ、ペプチド、小分子、抗生物質又はこれらの組み合わせ)を含む組成物を特徴とする。微生物レベル、微生物活動、微生物代謝又は微生物多様性を破綻させることにより、本明細書に記載される調節薬剤は、ヒトにおいて疾患を引き起こすベクター媒介性病原体を保有する種々の昆虫の適応度を低下させるために使用され得る。
本明細書に記載される方法及び組成物は、一部には、どのように調節薬剤、例えば抗生物質(例えば、オキシテトラサイクリン、ドキシサイクリン又はこれらの組み合わせ)を使用すれば、ヒト病原体のベクター昆虫における宿主の共生微生物(例えば、内部共生体、例えばカにおける内部共生体ボルバキア属(Wolbachia)又はマダニにおけるリケッチア属(Rickettsia))を標的にして、宿主体内での微生物のレベル、活動又は代謝を変化させることにより宿主の適応度を低下させることができるかを例示する、本明細書に提供される例に基づく。オキシテトラサイクリン及びドキシサイクリンは、本目的上有用な抗生物質の代表例である。これを踏まえ、本開示は、宿主(例えば、ヒト病原体のベクター、例えばカ、コダニ、シラミ又はマダニ)に常在する1つ以上の微生物のレベル、活動又は代謝を変化させる薬剤の使用に関する種々の異なる手法を記載し、この変化は、宿主の適応度の低下をもたらす。
I.宿主
i.昆虫
本明細書に提供される方法及び組成物は、ヒトに疾患を引き起こす能力を有する病原体のベクターと考えられる任意の昆虫宿主で用いられ得る。
例えば、昆虫宿主には、限定はされないが、半翅目(Hemiptera)、及び一部の膜翅目(Hymenoptera)、及び双翅目(Diptera)に見られるとおりの刺し−吸い型口器を備えるもの、例えばカ、ミツバチ、スズメバチ、小昆虫類、シラミ、ツェツェバエ、ノミ及びアリ並びにマダニ及びコダニなどの蛛形綱(Arachnida)のメンバー;ダニ目(Acarina)の目、綱又は科(マダニ及びコダニ)、例えばヒメダニ科(Argasidae)、ワクモ科(Dermanyssidae)、マダニ科(Ixodidae)、キュウセンダニ科(Psoroptidae)又はヒゼンダニ科(Sarcoptidae)を代表するもの、及びキララマダニ属種(Amblyomma spp.)、アノセントン属種(Anocenton spp.)、ナガヒメダニ属種(Argas spp.)、ウシマダニ属種(Boophilus spp.)、ツメダニ属種(Cheyletiella spp.)、ショクヒヒゼンダニ属種(Chorioptes spp.)、ニキビダニ属種(Demodex spp.)、カクマダニ属種(Dermacentor spp.)、ワクモ属種(Denmanyssus spp.)、チマダニ属種(Haemophysalis spp.)、イボマダニ属種(Hyalomma spp.)、マダニ属種(Ixodes spp.)、リンクサカルス属種(Lynxacarus spp.)、トゲダニ亜目種(Mesostigmata spp.)、ショウセンコウヒゼンダニ属(Notoednes spp.)、カズキダニ属種(Ornithodoros spp.)、イエダニ属種(Ornithonyssus spp.)、オトビウス属種(Otobius spp.)、ミミヒゼンダニ属種(otodectes spp.)、ニューモニサス属種(Pneumonyssus spp.)、キュウセンヒゼンダニ属種(Psoroptes spp.)、コイタマダニ属種(Rhipicephalus spp.)、ヒゼンダニ属種(Sancoptes spp.)又はツツガムシ属種(Trombicula spp.)を代表するもの;シラミ目(Anoplura)(吸血・刺咬性シラミ)、例えばボビコーラ属種(Bovicola spp.)、ケモノジラミ属種(Haematopinus spp.)、ケモノホソジラミ属種(Linognathus spp.)、タンカクハジラミ属種(Menopon spp.)、ヒトジラミ属種(Pediculus spp.)、タマワタムシ属種(Pemphigus spp.)、ネアブラムシ属種(Phylloxera spp.)又はソレノポテス属種(Solenopotes spp.)を代表するもの;双翅目(Diptera)(ハエ)、例えばヤブカ属種(Aedes spp.)、ハマダラカ属種(Anopheles spp.)、オオクロバエ属種(Calliphora spp.)、オビキンバエ属種(Chrysomyia spp.)、メクラアブ属種(Chrysops spp.)、コクリオミイア属種(Cochliomyia spp.)、イエカ属種(Cw/ex spp.)、サシバエ属種(Culicoides spp.)、ウサギヒフバエ属種(Cuterebra spp.)、ヒフバエ属種(Dermatobia spp.)、ウマバエ属種(Gastrophilus spp.)、ツェツェバエ属種(Glossina spp.)、ノサシバエ属種(Haematobia spp.)、ゴマフアブ属種(Haematopota spp.)、ウマシラミバエ属種(Hippobosca spp.)、ウシバエ属種(Hypoderma spp.)、キンバエ属種(Lucilia spp.)、リペロシア属種(Lyperosia spp.)、ヒツジシラミバエ属種(Melophagus spp.)、ヒツジバエ属種(Oestrus spp.)、フェニシア属種(Phaenicia spp.)、サシチョウバエ属種(Phlebotomus spp.)、クロキンバエ属種(Phormia spp.)を代表するもの、ダニ目(Acari)(疥癬)、例えばヒゼンダニ科種(Sarcoptidae spp.)、ニクバエ属種(Sarcophaga spp.)、ブユ属種(Simulium spp.)、サシバエ属種(Stomoxys spp.)、アブ属種(Tabanus spp.)、タンニア属種(Tannia spp.)又はズズプラルファ属種(Zzpu/alpha spp.);ハジラミ目(Mallophaga)(ハジラミ)、例えばダマリニア属種(Damalina spp.)、フェリコラ属種(Felicola spp.)、ヘテロドクサス属種(Heterodoxus spp.)又はケモノハジラミ属種(Trichodectes spp.)を代表するもの;又はノミ目(Siphonaptera)(無翅昆虫)、例えばナガノミ属種(Ceratophyllus spp.)、ネズミノミ属種(Xenopsylla spp)を代表するもの;トコジラミ科(Cimicidae)(半翅類昆虫)、例えばトコジラミ属種(Cimex spp.)、オオサシガメ亜科種(Tritominae spp.)、ロドニウス属種(Rhodinius spp.)又はサシガメ属種(Triatoma spp.)を代表するものが含まれ得る。
一部の例では、昆虫は、双翅目(Diptera)(例えば、カ亜目(Nematocera)、例えばカ科(Colicidae))の吸血昆虫である。一部の例では、昆虫は、イエカ亜科(Culicinae)、コレトリナエ(Corethrinae)、ヌカカ科(Ceratopogonidae)又はブユ科(Simuliidae)のものである。一部の例では、昆虫は、イエカ属種(Culex spp.)、テオバルディア属種(Theobaldia spp.)、ヤブカ属種(Aedes spp.)、ハマダラカ属種(Anopheles spp.)、ヤブカ属種(Aedes spp.)、ホルシポミア属種(Forciponiyia spp.)、サシバエ属種(Culicoides spp.)又はヘレア属種(Helea spp.)のものである。
特定の例では、昆虫は、カである。特定の例では、昆虫は、マダニである。特定の例では、昆虫は、コダニである。特定の例では、昆虫は、ハジラミである。
ii.宿主適応度
本明細書に提供される方法及び組成物を使用して、本明細書に記載される任意の宿主の適応度を低下させることができる。適応度の低下は、宿主に常在する微生物の任意の変化によって生じ得、ここで、変化は、調節薬剤の投与がもたらす結果であり、宿主に有害な効果を有し得る。
一部の例では、宿主適応度の低下は、調節薬剤の投与がもたらす結果としての宿主の生理の増悪又は悪化(例えば、健康又は生存の低下)として現れ得る。一部の例では、生物の適応度は、限定はされないが、繁殖率、寿命、移動性、繁殖力、体重、代謝率又は活動又は生存を含めた1つ以上のパラメータにより、調節薬剤を投与されていない宿主生物との比較で測定され得る。例えば、本明細書に提供される方法又は組成物は、宿主の全般的な健康を低下させるか又は宿主の全生存を低下させるのに有効であり得る。一部の例では、宿主の生存の減少は、参照レベル(例えば、調節薬剤の投与を受けない宿主で見られるレベル)と比べて約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超大きい。一部の例では、本方法及び組成物は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して宿主の繁殖(例えば、繁殖率)を減少させるのに有効である。一部の例では、本方法及び組成物は、移動性、体重、寿命、生殖能力又は代謝率などの他の生理学的パラメータを参照レベル(例えば、調節薬剤の投与を受けない宿主で見られるレベル)と比べて約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超減少させるのに有効である。
一部の例では、宿主適応度の低下は、宿主における1つ以上の栄養素(例えば、ビタミン、炭水化物、アミノ酸又はポリペプチド)の生産の低下として現れ得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、宿主における栄養素(例えば、ビタミン、炭水化物、アミノ酸又はポリペプチド)の生産量を参照レベル(例えば、調節薬剤の投与を受けない宿主で見られるレベル)と比べて約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超低下させるのに有効であり得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)による栄養素の生産を低下させることにより、宿主の栄養素を低下させることができる。
一部の例では、宿主適応度の減少は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較した、農薬用薬剤(例えば、表12に挙げられる農薬)に対する宿主の感度の上昇及び/又は農薬用薬剤(例えば、表12に挙げられる農薬)に対する宿主の抵抗性の減少として現れ得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、農薬用薬剤(例えば、表12に挙げられる農薬)に対する宿主の感度を参照レベル(例えば、調節薬剤の投与を受けない宿主で見られるレベル)と比べて約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超上昇させるのに有効であり得る。農薬用薬剤は、殺虫性薬剤を含めた、当該技術分野において公知の任意の農薬用薬剤であり得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、農薬用薬剤を利用可能な基質に代謝又は分解する宿主の能力を低下させることにより、農薬用薬剤(例えば、表12に挙げられる農薬)に対する宿主の感度を増加させることができる。
一部の例では、宿主適応度の低下は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較した、アレロケミカル薬剤に対する宿主の感度の増加及び/又はアレロケミカル薬剤に対する宿主の抵抗性の低下として現れ得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、アレロケミカル薬剤に対する宿主の抵抗性を参照レベル(例えば、調節薬剤の投与を受けない宿主で見られるレベル)と比べて約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超低下させるのに有効であり得る。一部の例では、アレロケミカル薬剤は、カフェイン、大豆シスタチンN、モノテルペン類、ジテルペン酸又はフェノール化合物である。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主のアレロケミカル薬剤を利用可能な基質に代謝又は分解する能力を低下させることにより、アレロケミカル薬剤に対する宿主の感度を増加させることができる。
一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、寄生虫又は病原体(例えば、真菌性、細菌性又はウイルス性病原体又は寄生虫)に対する宿主の抵抗性を低下させるのに有効であり得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、病原体又は寄生虫(例えば、真菌性、細菌性又はウイルス性病原体;又は寄生ダニ)に対する宿主の抵抗性を参照レベル(例えば、調節薬剤の投与を受けない宿主で見られるレベル)と比べて約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又は100%超低下させるのに有効であり得る。
一部の例では、宿主適応度の減少は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較した、ある種の環境因子に対する耐性(例えば、高温又は低温耐性)の低下、ある種の生息場所で生き延びる能力の低下又はある種の食餌を持続させる能力の低下など、他の適応上の不利点として現れ得る。一部の例では、本明細書に提供される方法又は組成物は、本明細書に記載される任意の複数の方法で宿主適応度を減少させるのに有効であり得る。更に、調節薬剤は、任意の数の宿主綱、目、科、属又は種(例えば、1つの宿主種、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、200、250、500又はそれを超える宿主種)における宿主適応度を減少させることができる。一部の例では、調節薬剤は、単一の宿主綱、目、科、属又は種に作用する。
宿主適応度は、当該技術分野における任意の標準方法を用いて判定され得る。一部の例では、宿主適応度は、個々の宿主を評価することにより判定され得る。或いは、宿主適応度は、宿主個体群を評価することにより判定され得る。例えば、宿主適応度の減少は、他の昆虫との競合の成功の減少として現れ、それが宿主個体群サイズの減少につながり得る。
iii.疾患伝播における宿主昆虫
本明細書に提供される調節薬剤は、ヒト病原体を保有する宿主昆虫の適応度を低下させることにより、ベクター媒介性疾患の蔓延を低減するのに有効である。調節薬剤は、本明細書に記載される任意の製剤及び送達方法を用いて、疾患の伝播を低減する、例えばベクター間の垂直又は水平伝播を低減する及び/又はヒトへの伝播を低減するのに有効な量で且つ有効な持続期間にわたって昆虫に送達され得る。例えば、本明細書に記載される調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、ベクター媒介性病原体の垂直又は水平伝播を約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又はそれを超えて低減することができる。別の例として、本明細書に記載される調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、ベクター昆虫の媒介能力を約2%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%又はそれを超えて低減することができる。
本明細書に提供される組成物及び方法によって防除し得る疾患の非限定的な例としては、トガウイルス科(Togaviridae)ウイルスによって引き起こされる疾患(例えば、チクングニア熱、ロスリバー熱、マヤロ熱、オニョンニョン熱、シンドビス熱、東部ウマ脳脊髄炎、西部ウマ脳脊髄炎、ベネズエラウマ脳脊髄炎又はバーマ森林熱);フラビウイルス科(Flavivirdae)ウイルスによって引き起こされる疾患(例えば、デング熱、黄熱、キャサヌール森林病、オムスク出血熱、日本脳炎、マレー渓谷脳炎、ロシオ脳炎、セントルイス脳炎、西ナイル脳炎又はダニ媒介脳炎);ブニヤウイルス科(Bunyaviridae)ウイルスによって引き起こされる疾患(例えば、サシチョウバエ熱、リフトバレー熱、ラクロス脳炎、カリフォルニア脳炎、クリミア・コンゴ出血熱又はオロプーシェ熱);ラブドウイルス科(Rhabdoviridae)ウイルスによって引き起こされる疾患(例えば、水疱性口内炎);オルビウイルス科(Orbiviridae)によって引き起こされる疾患(例えば、ブルータング);細菌によって引き起こされる疾患(例えば、ペスト、野兎病、Q熱、ロッキー山紅斑熱、ネズミチフス、ボタン熱、クイーンズランドマダニチフス、シベリアマダニチフス、ツツガムシ病、回帰熱又はライム病);又は原虫によって引き起こされる疾患(例えば、マラリア、アフリカトリパノソーマ症、ナガナ、シャーガス病、リーシュマニア症、ピロプラズマ症、バンクロフト糸状虫症又はブルギア糸状虫症)が挙げられる。
II.標的微生物
本明細書に記載される調節薬剤の標的となる微生物には、限定はされないが、本明細書に記載される任意の細菌及び/又は真菌を含め、宿主内又は宿主上に常在する任意の微生物が含まれ得る。宿主に常在する微生物には、例えば、共生微生物(例えば、宿主に有益な栄養素又は酵素を提供する内部共生微生物)、片利共生微生物、病原性微生物又は寄生性微生物が含まれ得る。内部共生微生物は、一次内部共生体又は二次内部共生体であり得る。共生微生物(例えば、細菌又は真菌)は、宿主の偏性共生体又は宿主の通性共生体であり得る。宿主に常在する微生物は、垂直伝播、水平伝播又は複数の伝播起源を含め、任意の伝播様式によって獲得され得る。
i.細菌
本明細書に提供される方法及び組成物において標的となり得る例示的細菌としては、限定はされないが、ゼノラブダス属種(Xenorhabdus spp)、フォトラブダス属種(Photorhabdus spp)、カンディダトゥス属種(Candidatus spp)、ブフネラ属種(Buchnera spp)、ブラッタバクテリウム属種(Blattabacterium spp)、バウマンニア属種(Baumania spp)、ウィグルスウォーチア属種(Wigglesworthia spp)、ボルバキア属種(Wolbachia spp)、リケッチア属種(Rickettsia spp)、オリエンティア属種(Orientia spp)、ソーダリス属種(Sodalis spp)、バークホルデリア属種(Burkholderia spp)、カプリアビダス属種(Cupriavidus spp)、フランキア属種(Frankia spp)、シノリゾビウム属種(Snirhizobium spp)、ストレプトコッカス属種(Streptococcus spp)、ウォリネラ属種(Wolinella spp)、キシレラ属種(Xylella spp)、エルウィニア属種(Erwinia spp)、アグロバクテリウム属種(Agrobacterium spp)、バチルス属種(Bacillus spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、ストレプトミセス属種(Streptomyces spp)、ミクロコッカス属種(Micrococcus spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、アセトバクター属種(Acetobacter spp)、シアノバクテリア属種(Cyanobacteria spp)、サルモネラ属種(Salmonella spp)、ロドコッカス属種(Rhodococcus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、ラクトバチルス属種(Lactobacillus spp)、エンテロコッカス属種(Enterococcus spp)、アルカリゲネス属種(Alcaligenes spp)、クレブシエラ属種(Klebsiella spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、アルスロバクター属種(Arthrobacter spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、ブレビバクテリウム属種(Brevibacterium spp)、サーマス属種(Thermus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、クロストリジウム属種(Clostridium spp)及び大腸菌属種(Escherichia spp)が挙げられる。本明細書に提供される方法及び組成物による標的となり得る細菌の非限定的な例を表1に示す。一部の例では、調節薬剤が標的とする細菌の16S rRNA配列は、表1に挙げる配列と少なくとも50%、60%、70%、80%、85%、90%、95%、97%、99%、99.9%又は100%の同一性を有する。
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例えば、カ(例えば、ヤブカ属種(Aedes spp.)又はハマダラカ属種(Anopheles spp.))は、カの免疫応答を調節し、且つ病原体に対する媒介能力に影響を及ぼす共生細菌を抱えている。本明細書に記載される調節薬剤は、限定はされないが、EspZ、セラチア属種(Seratia spp)(例えば、セラチア・マルセセンス(Serratia marcescens))、腸内細菌科種(Enterbacterioaceae spp.)、エンテロバクター属種(Enterobacter spp.)(例えば、エンテロバクター・クロアカ(Enterobacter cloacae)、エンテロバクター・アムニゲナス(Enterobacter amnigenus)、エンテロバクター・ルドウィギイ(Enterobacter ludwigii))、プロテウス属種(Proteus spp.)、アシネトバクター属種(Acinetobacter spp.)、ウィグルスウォーチア属種(Wigglesworthia spp.)(ウィグルスウォーチア・グロシニディア(Wigglesworthia gloosinidia))、キサントモナス属種(Xanthomonas spp.)(例えば、キサントモナス・マルトフィリア(Xanthomonas maltophilia))、シュードモナス属種(Pseudomonas spp.)(例えば、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)、シュードモナス・スツッツェリ(Pseudomonas stutzeri)、シュードモナス・ロデシア(Pseudomonas rhodesiae))、大腸菌属種(Escherichia spp.)(例えば、大腸菌(Escherchia coli))、セデセア属種(Cedecea spp.)(例えば、セデセア・ラパゲイ(Cedecea lapagei))、エウィンゲラ属種(Ewingella spp.)(例えば、エウィンゲラ・アメリカナ(Ewingella americana))、バチルス属種(Bacillus spp.)(例えば、バチルス・プミルス(Bacillus pumilus))、コマモナス属種(Comamonas spp.)、又はバゴコッカス属種(Vagococcus spp.)(例えば、バゴコッカス・サルモニナルム(Vagococcus salmoninarium))、又はボルバキア属種(Wolbachia spp.)(例えば、ボルバキア属(Wolbachia)−wMel、ボルバキア属(Wolbachia)−wAlbB、ボルバキア属(Wolbachia)−wMelPop、ボルバキア属(Wolbachia)−wMelPop−CLA)を含め、カに常在する細菌を標的にする際に有用であり得る。
任意の数の細菌種は、本明細書に記載される組成物又は方法の標的となり得る。例えば、一部の例では、調節薬剤は、単一の細菌種を標的とし得る。一部の例では、調節薬剤は、少なくとも約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、500又はそれを超えるもののいずれかの異なる細菌種を標的とし得る。一部の例では、調節薬剤は、約1〜約5、約5〜約10、約10〜約20、約20〜約50、約50〜約100、約100〜約200、約200〜約500、約10〜約50、約5〜約20又は約10〜約100のいずれか1つの異なる細菌種を標的とし得る。一部の例では、調節薬剤は、少なくとも約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100又はそれを超えるもののいずれかの細菌門、綱、目、科又は属を標的とし得る。
一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における1つ以上の細菌(例えば、病原性細菌、毒素生産細菌)の個体群を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ増加させることができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における1つ以上の細菌(例えば、共生細菌、農薬分解細菌、例えば表12に挙げられる農薬を分解する細菌)の個体群を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ低減することができる。一部の例では、調節薬剤は、宿主における細菌(例えば、共生細菌、農薬分解細菌)の個体群を根絶し得る。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における1つ以上の病原性細菌のレベルを少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ増加させる及び/又は宿主における1つ以上の共生細菌のレベルを少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ低下させることができる。
一部の例では、調節薬剤は、宿主の細菌多様性及び/又は細菌組成を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における出発時の多様性と比べた細菌多様性を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ増加させることができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における出発時の多様性と比べた細菌多様性を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ低下させることができる。
一部の例では、調節薬剤は、1つ以上の細菌細胞の機能、活動、成長及び/又は分裂を変化させることができる。例えば、調節薬剤は、細菌の1つ又は遺伝子の発現を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、細菌の1つ以上のタンパク質の機能を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、細菌の1つ以上の細胞構造(例えば、細胞壁、外膜又は内膜)の機能を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、細菌を死滅(例えば、溶解)させることができる。
標的細菌は、昆虫の1つ以上の部位に常在し得る。更に、標的細菌は、細胞内又は細胞外であり得る。一部の例では、細菌は、例えば、前腸、中腸及び/又は後腸を含め、宿主の腸の1つ以上の部位内又は部位上に常在する。一部の例では、細菌は、宿主昆虫の細胞内に細胞内細菌として常在する。一部の例では、細菌は、宿主昆虫のバクテリオサイトに常在する。
宿主における細菌の個体群の変化は、マイクロアレイ、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リアルタイムPCR、フローサイトメトリー、蛍光顕微鏡法、透過電子顕微鏡法、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション(例えば、FISH)、分光測定法、マトリックス支援レーザー脱離イオン化−質量分析法(MALDI−MS)及びDNAシーケンシングなど、当該技術分野において公知の任意の方法によって決定され得る。一部の例では、調節薬剤で処理した宿主のサンプルがシーケンシング(例えば、16S rRNA又はrDNAのメタゲノミクスシーケンシングにより)され、調節薬剤の送達又は投与後の宿主のマイクロバイオームが決定される。一部の例では、調節薬剤の投与を受けなかった宿主のサンプルもシーケンシングされ、参照が提供される。
ii.真菌
本明細書に提供される方法及び組成物において標的となり得る例示的真菌としては、限定はされないが、アミロステレウム・アレオラツム(Amylostereum areolatum)、エピクロエ属種(Epichloe spp)、ピキア・ピヌス(Pichia pinus)、ハンゼヌラ・カプスラタ(Hansenula capsulate)、ダルディニア・デシピエンス(Daldinia decipien)、セラトシスチス属種(Ceratocytis spp)、オフィオストマ属種(Ophiostoma spp)及びアッタマイセス・ブロマティフィカス(Attamyces bromatificus)が挙げられる。昆虫に見られる酵母及び酵母様共生体の非限定的な例としては、カンジダ属(Candida)、メチニコウイア属(Metschnikowia)、デバロマイセス属(Debaromyces)、シェフェルソマイセス・シェハテ(Scheffersomyces shehatae)及びシェフェルソマイセス・スティピティス(Scheffersomyces stipites)、スターメレラ属(Starmerella)、ピキア属(Pichia)、トリコスポロン属(Trichosporon)、クリプトコッカス属(Cryptococcus)、シュードジマ属(Pseudozyma)及びチャワンタケ亜門(Pezizomycotina)からの酵母様共生者(例えば、シンビオタフリナ・ブクネリ(Symbiotaphrina bucneri)及びシンビオタフリナ・コッホイ(Symbiotaphrina kochii))が挙げられる。本明細書の方法及び組成物による標的となり得る酵母の非限定的な例を表2に挙げる。
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任意の数の真菌種は、本明細書に記載される組成物又は方法の標的となり得る。例えば、一部の例では、調節薬剤は、単一の真菌種を標的とし得る。一部の例では、調節薬剤は、少なくとも約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、500又はそれを超えるもののいずれかの異なる真菌種を標的とし得る。一部の例では、調節薬剤は、約1〜約5、約5〜約10、約10〜約20、約20〜約50、約50〜約100、約100〜約200、約200〜約500、約10〜約50、約5〜約20又は約10〜約100のいずれか1つの異なる真菌種を標的とし得る。一部の例では、調節薬剤は、少なくとも約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100又はそれを超えるもののいずれかの真菌門、綱、目、科又は属を標的とし得る。
一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における1つ以上の真菌(例えば、病原性又は寄生性真菌)の個体群を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ増加させることができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における1つ以上の真菌(例えば、共生真菌)の個体群を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかの割合だけ低減することができる。一部の例では、調節薬剤は、宿主における真菌(例えば、共生真菌)の個体群を根絶することができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における1つ以上の共生真菌のレベルを少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ増加させることができ、及び/又は宿主における1つ以上の共生真菌のレベルを少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ低下させることができる。
一部の例では、調節薬剤は、宿主の真菌多様性及び/又は真菌組成を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における出発時の多様性と比べた真菌多様性を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ増加させることができる。一部の例では、調節薬剤は、調節薬剤を投与されていない宿主生物と比較して、宿主における出発時の多様性と比べた真菌多様性を少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又はそれを超えるもののいずれかだけ低下させることができる。
一部の例では、調節薬剤は、1つ以上の真菌の機能、活動、成長及び/又は分裂を変化させることができる。例えば、調節薬剤は、真菌の1つ以上の遺伝子の発現を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、真菌の1つ以上のタンパク質の機能を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は、真菌の1つ以上の細胞成分の機能を変化させることができる。一部の例では、調節薬剤は真菌を死滅させることができる。
更に、標的真菌は、昆虫の1つ以上の部位に常在し得る。一部の例では、真菌は、例えば、前腸、中腸及び/又は後腸を含め、昆虫の腸の1つ以上の部位内又は部位上に常在する。一部の例では、真菌は、細胞外で血リンパ、脂肪体において、又は宿主の特殊化した構造において生活する。
宿主における真菌の個体群の変化は、マイクロアレイ、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リアルタイムPCR、フローサイトメトリー、蛍光顕微鏡法、透過電子顕微鏡法、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション(例えば、FISH)、分光測定法、マトリックス支援レーザー脱離イオン化−質量分析法(MALDI−MS)及びDNAシーケンシングなど、当該技術分野において公知の任意の方法によって決定され得る。一部の例では、調節薬剤で処理した宿主のサンプルがシーケンシング(例えば、メタゲノミクスシーケンシングにより)され、調節薬剤の送達又は投与後の宿主のマイクロバイオームが決定される。一部の例では、調節薬剤の投与を受けなかった宿主のサンプルもシーケンシングされ、参照が提供される。
III.調節薬剤
本明細書に提供される方法及び組成物の調節薬剤には、ファージ、ポリペプチド、小分子、抗生物質、二次代謝産物、細菌若しくは真菌又はこれらの任意の組み合わせが含まれ得る。
i.ファージ
本明細書に記載される調節薬剤は、ファージ(例えば、溶菌性ファージ又は非溶菌性ファージ)を含み得る。一部の例では、本明細書に記載される任意のファージの有効濃度は、本明細書に記載される宿主(例えば、ヒト病原体のベクター、例えばカ、コダニ、ハジラミ又はマダニ)に常在する1つ以上の微生物(本明細書に記載されるとおり)のレベル、活動又は代謝を変化させることができ、この調節は、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)の低下をもたらし得る。一部の例では、調節薬剤には、テクティウイルス科(Tectiviridae)、マイオウイルス科(Myoviridae)、サイフォウイルス科(Siphoviridae)、ポドウイルス科(Podoviridae)、カウドウイルス目(Caudovirales)、リポスリクスウイルス科(Lipothrixviridae)、ルディウイルス科(Rudiviridae)又はリガメンウイルス目(Ligamenvirales)の目から選択される少なくとも1つのファージが含まれる。一部の例では、本組成物は、マイオウイルス科(Myoviridae)、サイフォウイルス科(Siphoviridae)、ポドウイルス科(Podoviridae)、リポスリクスウイルス科(Lipothrixviridae)、ルディウイルス科(Rudiviridae)、アンピュラウイルス科(Ampullaviridae)、ビカウダウイルス科(Bicaudaviridae)、クラバウイルス科(Clavaviridae)、コルチコウイルス科(Corticoviridae)、シストウイルス科(Cystoviridae)、フセロウイルス科(Fuselloviridae)、グロブロウイルス科(Gluboloviridae)、グッタウイルス科(Guttaviridae)、イノウイルス科(Inoviridae)、レビウイルス科(Leviviridae)、ミクロウイルス科(Microviridae)、プラズマウイルス科(Plasmaviridae)及びテクティウイルス科(Tectiviridae)から選択される少なくとも1つのファージを含む。本方法及び組成物において有用なファージの更なる非限定的な例を表3に挙げる。
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一部の例では、調節薬剤は、溶菌性ファージを含む。従って、宿主に常在する細菌細胞への溶菌性ファージの送達後、ファージは、標的細菌細胞に溶解を引き起こす。一部の例では、溶菌性ファージが宿主昆虫に常在する細菌を標的にして死滅させることにより、宿主の適応度が減少する。代わりに又は加えて、調節薬剤のファージは、非溶菌性ファージ(溶原性又はテンペレートファージとも称される)であり得る。従って、宿主に常在する細菌細胞への非溶菌性ファージの送達後、細菌細胞は、生存可能なままであり、ファージゲノムにおいてコードされる遺伝子の発現を安定に維持することが可能である。一部の例では、非溶菌性ファージを使用して宿主昆虫に常在する細菌の遺伝子発現を変化させることにより、宿主の適応度を減少させる。一部の例では、調節薬剤は、溶菌性ファージと非溶菌性ファージとの混合物を含む。
特定の例では、ファージは、天然に存在するファージである。例えば、天然に存在するファージは、異なるファージの混合物を含む環境サンプルから分離され得る。天然に存在するファージは、特定の微生物(例えば、昆虫宿主の内部共生細菌)を標的とするファージを分離、精製及び同定する当該技術分野において公知の方法を用いて分離され得る。或いは、特定の例では、ファージは、天然に存在するファージをベースとして改変され得る。
本明細書に記載される調節薬剤は、狭域又は広域のいずれかの細菌標的域を有するファージを含み得る。一部の例では、ファージは、狭域の細菌標的域を有する。一部の例では、ファージは、大きい細菌標的域を有する無差別的なファージである。例えば、無差別的なファージは、少なくとも約5、10、20、30、40、50又はそれを超えるもののいずれかの宿主常在細菌を標的とし得る。狭域の細菌標的域を有するファージは、宿主における他の細菌、例えば非標的細菌には影響を与えることなく、宿主の特定の細菌株を標的とし得る。例えば、ファージは、約50、40、30、20、10、8、6、4、2又は1のいずれか以下の宿主常在細菌を標的とし得る。例えば、本明細書に記載されるファージは、限定はされないが、EspZ、セラチア属種(Seratia spp)(例えば、セラチア・マルセセンス(Serratia marcescens))、腸内細菌科種(Enterbacterioaceae spp.)、エンテロバクター属種(Enterobacter spp.)(例えば、エンテロバクター・クロアカ(Enterobacter cloacae)、エンテロバクター・アムニゲナス(Enterobacter amnigenus)、エンテロバクター・ルドウィギイ(Enterobacter ludwigii))、プロテウス属種(Proteus spp.)、アシネトバクター属種(Acinetobacter spp.)、ウィグルスウォーチア属種(Wigglesworthia spp.)(ウィグルスウォーチア・グロシニディア(Wigglesworthia gloosinidia))、キサントモナス属種(Xanthomonas spp.)(例えば、キサントモナス・マルトフィリア(Xanthomonas maltophilia))、シュードモナス属種(Pseudomonas spp.)(例えば、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)、シュードモナス・スツッツェリ(Pseudomonas stutzeri)、シュードモナス・ロデシア(Pseudomonas rhodesiae))、大腸菌属種(Escherichia spp.)(例えば、大腸菌(Escherchia coli))、セデセア属種(Cedecea spp.)(例えば、セデセア・ラパゲイ(Cedecea lapagei))、エウィンゲラ属種(Ewingella spp.)(例えば、エウィンゲラ・アメリカナ(Ewingella americana))、バチルス属種(Bacillus spp.)(例えば、バチルス・プミルス(Bacillus pumilus))、コマモナス属種(Comamonas spp.)、又はバゴコッカス属種(Vagococcus spp.)(例えば、バゴコッカス・サルモニナルム(Vagococcus salmoninarium))、又はボルバキア属種(Wolbachia spp.)(例えば、ボルバキア属(Wolbachia)−wMel、ボルバキア属(Wolbachia)−wAlbB、ボルバキア属(Wolbachia)−wMelPop、ボルバキア属(Wolbachia)−wMelPop−CLA)を含め、カに常在する1つ以上の細菌を標的とするのに有用であり得る。
本明細書に記載される組成物は、少なくとも約1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100又はそれを超えるもののいずれか1つのファージなど、任意の数のファージを含み得る。一部の例では、本組成物は、1つ以上(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10又はそれを超えるファージ)の科、1つ以上の目(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10又はそれを超えるファージ)又は1つ以上の種(例えば、1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100又はそれを超えるファージ)からのファージを含む。1つ以上のファージを含む組成物は、本明細書では「ファージカクテル」とも称される。ファージカクテルは、より広域の宿主域の細菌を標的とすることが可能になるために有用である。更に、ファージカクテルによれば、各細菌株(即ち亜種)を複数の直交性のファージによって標的化することが可能であり、それにより抵抗性の発生が防止されるか又は大幅に遅延する。一部の例では、カクテルは、1つの細菌種を標的とする複数のファージを含む。一部の例では、カクテルは、複数の細菌種を標的とする複数のファージを含む。一部の例では、1ファージ「カクテル」は、種内の多くの株を標的とする単一の無差別的なファージ(即ち大きい宿主域のファージ)を含む。
本明細書に記載される調節薬剤中のファージの好適な濃度は、ファージの有効性、生存率、感染力、組成物中にある異なるファージの数並びに/又は溶解素の種類、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、ファージは、液体又は固体製剤中にある。一部の例では、本明細書に記載される任意の組成物中の各ファージの濃度は、少なくとも約10、10、10、10、10、10、10、10、1010pfu/ml又はそれを超えるもののいずれかである。一部の例では、本明細書に記載される任意の組成物中の各ファージの濃度は、約10、10、10、10、10、10、10、10pfu/mlのいずれか以下である。一部の例では、本組成物中の各ファージの濃度は、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10、約10〜約10又は約10〜約10pfu/mlのいずれかである。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類のファージを含み、ファージの各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。例えば、一部の例では、カクテル中の1つのファージの濃度が約10pfu/mlであり、カクテル中の第2のファージの濃度が約10pfu/mlである。
本明細書に記載されるとおりのファージを含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のファージ濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のファージ濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のファージ濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
実施例5〜7及び28によって示されるとおり、ファージ(例えば、1つ以上の天然に存在するファージ)を、昆虫宿主の内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることができる。
ii.ポリペプチド
本明細書に記載される組成物及び方法では、多くのポリペプチド(例えば、バクテリオシン、R型バクテリオシン、根粒Cリッチペプチド、抗微生物ペプチド、溶解素又はバクテリオサイト調節性ペプチド)を使用し得る。一部の例では、本明細書に記載される任意のペプチド又はポリペプチドの有効濃度は、宿主(例えば、ヒト病原体のベクター、例えばカ、コダニ、ハジラミ又はマダニ)に常在する1つ以上の微生物(本明細書に記載されるとおりの、例えばボルバキア属種(Wolbachia spp.)又はリケッチア属種(Rickettsia spp.))のレベル、活動又は代謝を変化させることができ、この調節は、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)の低下をもたらし得る。本明細書に含まれるポリペプチドには、天然に存在するポリペプチド又は組換え産生された変異体が含まれ得る。例えば、ポリペプチドは、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるポリペプチド又は天然に存在するポリペプチドの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する本明細書に記載される任意のポリペプチドの機能的に活性な変異体であり得る。
本明細書に記載されるとおりのポリペプチドを含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
宿主昆虫(例えば、ヒト病原体のベクター、例えばカ、コダニ、ハジラミ又はマダニ)の適応度を低下させるため、以下で考察するポリペプチド調節薬剤、即ちバクテリオシン、溶解素、抗微生物ペプチド、根粒Cリッチペプチド及びバクテリオサイト調節性ペプチドを使用して、本節に示されるとおりの標的微生物(例えば、リケッチア属(Rickettsia)又はボルバキア属(Wolbochia))のレベル、活動又は代謝を変化させることができる。
(a)バクテリオシン
本明細書に記載される調節薬剤は、バクテリオシンを含み得る。一部の例では、バクテリオシンは、シュードモナス属(Pseudomonas)、ストレプトミセス属(Streptomyces)、バチルス属(Bacillus)、スタフィロコッカス属(Staphylococcus)又は乳酸菌(LAB、例えばラクトコッカス・ラクチス(Lactococcus lactis))などのグラム陽性細菌によって天然に生産される。一部の例では、バクテリオシンは、ハフニア・アルベイ(Hafnia alvei)、シトロバクター・フロインディ(Citrobacter freundii)、クレブシエラ・オキシトカ(Klebsiella oxytoca)、クレブシエラ・ニューモニエ(Klebsiella pneumonia)、エンテロバクター・クロアカ(Enterobacter cloacae)、セラチア・プリミチクム(Serratia plymithicum)、キサントモナス・カンペストリス(Xanthomonas campestris)、エルウィニア・カロトボラ(Erwinia carotovora)、ラルストニア・ソラナケアルム(Ralstonia solanacearum)又は大腸菌(Escherichia coli)などのグラム陰性細菌によって天然に生産される。例示的バクテリオシンとしては、限定はされないが、クラスI〜IV LAB抗生物質(ランチビオティックなど)、コリシン、ミクロシン及びピオシンが挙げられる。バクテリオシンの非限定的な例を表4に挙げる。
Figure 2020509078
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一部の例では、バクテリオシンは、グラム陰性細菌によって生産されるコリシン、ピオシン又はミクロシンである。一部の例では、バクテリオシンは、コリシンである。コリシンは、A群コリシン(例えば、Tol系を使用して標的細菌の外膜に侵入する)又はB群コリシン(例えば、Ton系を使用して標的細菌の外膜に侵入する)であり得る。一部の例では、バクテリオシンは、ミクロシンである。ミクロシンは、クラスIミクロシン(例えば、<5kDa、翻訳後修飾を有する)又はクラスIIミクロシン(例えば、5〜10kDa、翻訳後修飾有り又は無し)であり得る。一部の例では、クラスIIミクロシンは、クラスIIaミクロシン(例えば、機能性ペプチドの合成及びアセンブリに2つ以上の遺伝子を必要とする)又はクラスIIbミクロシン(例えば、C末端の翻訳後修飾有り又は無しの線状ペプチド)である。一部の例では、バクテリオシンは、ピオシンである。一部の例では、ピオシンは、R−ピオシン、F−ピオシン又はS−ピオシンである。
一部の例では、バクテリオシンは、グラム陽性細菌によって生産されるクラスI、クラスII、クラスIII又はクラスIVバクテリオシンである。一部の例では、調節薬剤は、クラスIバクテリオシン(例えば、グラム陽性細菌によって生産されるランチオニン含有抗生物質(ランチビオティック))を含む。クラスIバクテリオシン又はランチビオティックは、低分子量ペプチド(例えば、約5kDa未満)であり得、翻訳後修飾されたアミノ酸残基(例えば、ランチオニン、β−メチルランチオニン又は脱水アミノ酸)を有し得る。
一部の例では、バクテリオシンは、クラスIIバクテリオシン(例えば、グラム陽性細菌によって生産される非ランチビオティック)である。多くは、正電荷の非ランチオニン含有ペプチドであり、これは、ランチビオティックと異なり、大規模な翻訳後修飾を受けない。クラスIIバクテリオシンは、以下のサブクラスの1つに属し得る:「ペディオシン様」バクテリオシン(例えば、ペディオシンPA−1及びカルノバクテリオシンX(クラスIIa));2ペプチドバクテリオシン(例えば、ラクタシンF及びABP−118(クラスIIb));環状バクテリオシン(例えば、カルノシクリンA(carnocyclin A)及びエンテロシンAS−48(クラスIIc));又は修飾されていない線状の非ペディオシン様バクテリオシン(例えば、エピデルミシンNI01及びラクトコッシンA(クラスIId))。
一部の例では、バクテリオシンは、クラスIIIバクテリオシン(例えば、グラム陽性細菌によって生産される)である。クラスIIIバクテリオシンは、10kDaより大きい分子量を有し得、熱不安定性タンパク質であり得る。クラスIIIバクテリオシンは、IIIA群及びIIIB群バクテリオシンに更に細分される。IIIA群バクテリオシンは、エンテロリシンAなど、敏感な株を細胞の溶解によって十分に死滅させる細菌溶解酵素を含む。IIIB群バクテリオシンは、カゼイシン80、ヘルベティシンJ及びラクタシンBなど、非溶菌性タンパク質を含む。
一部の例では、バクテリオシンは、クラスIVバクテリオシン(例えば、グラム陽性細菌によって生産されるもの)である。クラスIVバクテリオシンは、活性に必要と見られる他の脂質又は炭水化物部分と会合した一群の複合タンパク質である。これは、比較的疎水性が高く、熱安定性である。クラスIVバクテリオシンの例は、ロイコノシンS、ラクトシン27及びラクトシンSである。
一部の例では、バクテリオシンは、R型バクテリオシンである。R型バクテリオシンは、収縮性殺菌性タンパク質複合体である。一部のR型バクテリオシンは、収縮性ファージ尾部様構造を有する。ファージ尾繊維タンパク質のC末端領域は、標的結合特異性を決定する。これは、受容体結合タンパク質、例えば尾繊維を介して標的細胞に付着し得る。付着に続いて鞘が収縮し、標的細菌のエンベロープを通ってコアが入り込む。コアが侵入すると、細胞膜電位の急速な脱分極が起こり、細胞死が促進される。単一のR型バクテリオシン粒子との接触で細胞死が起こり得る。R型バクテリオシンは、例えば、易熱性、耐弱酸性、トリプシン耐性、遠心によって沈降可能、電子顕微鏡法によって解像可能又はこれらの組み合わせであり得る。他のR型バクテリオシンは、複数のタンパク質、ポリペプチド又はサブユニットを含む複合分子であり得、マイオウイルス科(Myoviridae)のバクテリオファージの尾部構造に類似したものであり得る。天然に存在するR型バクテリオシンでは、サブユニット構造は、C.ディフィシル(C.difficile)又は緑膿菌(P.aeruginosa)などの細菌ゲノムによってコードされ、R型バクテリオシンを形成して他の細菌に対する天然の防御としての役割を果たし得る。一部の例では、R型バクテリオシンは、ピオシンである。一部の例では、ピオシンは、R−ピオシン、F−ピオシン又はS−ピオシンである。
一部の例では、バクテリオシンは、本明細書に記載されるバクテリオシンの機能的に活性な変異体である。一部の例では、バクテリオシンの変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるバクテリオシン又は天然に存在するバクテリオシンの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。
一部の例では、バクテリオシンは、標準方法に従って生物工学的に操作され得、その生物活性を調節し、例えば増加若しくは低下させるか、又は調整するか、又はその標的微生物を指定し得る。他の例では、バクテリオシンは、微生物細胞の翻訳機構(例えば、リボソーム等)によって産生される。一部の例では、バクテリオシンは、化学的に合成される。一部のバクテリオシンは、ポリペプチド前駆体に由来することができる。ポリペプチド前駆体は、切断(例えば、プロテアーゼによるプロセシング)を受けると、バクテリオシン自体のポリペプチドを生じさせることができる。このように、一部の例では、バクテリオシンは、前駆体ポリペプチドから産生される。他の一部の例では、バクテリオシンは、翻訳後修飾、例えば切断又は1つ以上の官能基の付加を受けたポリペプチドを含む。
本明細書に記載されるバクテリオシンは、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つのバクテリオシン、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100又はそれを超えるバクテリオシンのいずれか1つなど、任意の数又は種類(例えば、クラス)のバクテリオシンを含み得る。本明細書に記載される組成物中の各バクテリオシンの好適な濃度は、バクテリオシンの有効性、安定性、組成物中にある異なるバクテリオシン種類の数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、液体組成物中の各バクテリオシンは、約0.01ng/ml〜約100mg/mLである。一部の例では、固体組成物中の各バクテリオシンは、約0.01ng/g〜約100mg/gである。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類のバクテリオシンを含み、各種類のバクテリオシンの濃度は、同じであるか又は異なり得る。一部の例では、バクテリオシンは、バクテリオシンを分泌する細菌細胞を含む組成物で提供される。一部の例では、バクテリオシンは、ポリペプチド(例えば、細菌細胞から単離されたポリペプチド)を含む組成物で提供される。
バクテリオシンは、その細菌細胞にクローン的に関連する細胞及び他の微生物細胞を含め、そのポリペプチドを作る個別の細菌細胞以外の少なくとも1つの微生物を中和し得る(例えば、死滅させ得る)。このように、細菌細胞は、バクテリオシンを分泌することにより複数の微生物に細胞傷害効果又は成長阻害効果を及ぼし得る。一部の例では、バクテリオシンは、細胞膜孔形成、細胞壁干渉(例えば、ペプチドグリカナーゼ(peptidoglycanase)活性)又はヌクレアーゼ活性(例えば、DNアーゼ活性、16S rRNアーゼ活性若しくはtRNアーゼ活性)によって1つ以上の宿主常在細菌種を標的とし、それを死滅させる。
一部の例では、バクテリオシンは、中和活性を有する。バクテリオシンの中和活性としては、限定はされないが、微生物生殖の停止又は細胞傷害性を挙げることができる。一部のバクテリオシンは、細胞傷害活性を有し、従って微生物、例えば細菌、酵母、藻類などを死滅させることができる。一部のバクテリオシンは、微生物、例えば細菌、酵母、藻類などの生殖を例えば細胞周期の停止によって阻害することができる。
一部の例では、バクテリオシンは、殺傷活性を有する。バクテリオシンの殺傷機構は、各バクテリオシン群に特異的である。一部の例では、バクテリオシンは、狭域スペクトル生物活性を有する。バクテリオシンは、その標的株に対するその極めて高い効力で知られる。一部のバクテリオシン活性は、バクテリオシン生産株に近縁の株に限定されている(狭域スペクトル生物活性)。一部の例では、バクテリオシンは、幅広い属に対して広域スペクトル生物活性を有する。
一部の例では、バクテリオシンは、標的細菌細胞膜上の受容体分子又はドッキング分子と相互作用する。例えば、ナイシンは、その標的細菌株に対して極めて効力が強く、1桁のナノモル濃度でも抗微生物活性を示す。ナイシン分子は、ペプチドグリカンサブユニットを細胞質から細胞壁に運ぶ主要なトランスポーターであるリピドIIに結合することが示されている。
一部の例では、バクテリオシンは、抗真菌活性を有する。抗酵母又は抗真菌活性を有する幾つものバクテリオシンが同定されている。例えば、バチルス属(Bacillus)のバクテリオシンは、一部の酵母株に対して中和活性を有することが示されている(例えば、Adetunji and Olaoye,Malaysian Journal of Microbiology 9:130−13,2013を参照されたい)。別の例では、フェカリス菌(Enterococcus faecalis)ペプチドは、カンジダ属(Candida)種に対して中和活性を有することが示されている(例えば、Shekh and Roy,BMC Microbiology 12:132,2012を参照されたい)。別の例では、シュードモナス属(Pseudomonas)のバクテリオシンは、クルブラリア・ルナータ(Curvularia lunata)、フザリウム属(Fusarium)種、ヘルミントスポリウム属(Helminthosporium)種及びビポラリス属(Biopolaris)種などの真菌に対して中和活性を有することが示されている(例えば、Shalani and Srivastava,The Internet Journal of Microbiology Volume 5 Number 2,2008を参照されたい)。別の例では、枯草菌(B.subtilis)のボトリシジン(botrycidin)AJ1316及びアリリンB1は、抗真菌活性を有することが示されている。
本明細書に記載されるとおりのバクテリオシンを含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のバクテリオシン濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のバクテリオシン濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のバクテリオシン濃度に達する;(d)標的宿主における1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
実施例8、9及び16によって示されるとおり、バクテリオシン(例えば、colA又はナイシン)を、昆虫宿主の内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることができる。
(b)溶解素
本明細書に記載される調節薬剤は、溶解素(例えば、ムレイン加水分解酵素又はペプチドグリカン自己溶解素としても知られる)を含み得る。宿主に常在する細菌の阻害に好適な任意の溶解素を使用し得る。一部の例では、溶解素は、細菌細胞によって天然に生産され得るものである。一部の例では、溶解素は、バクテリオファージによって天然に生産され得るものである。一部の例では、溶解素は、宿主に常在する細菌を阻害するファージから入手される。一部の例では、溶解素は、天然に存在する溶解素をベースとして改変される。一部の例では、溶解素は、例えば、溶解素にシグナルペプチドを導入することにより、宿主細菌によって分泌されるように改変される。一部の例では、溶解素は、ファージホリンとの組み合わせで使用される。一部の例では、溶解素は、溶解素に敏感でない組換え細菌宿主によって発現される。一部の例では、溶解素を使用して、宿主に常在するグラム陽性又はグラム陰性細菌が阻害される。
溶解素は、任意のクラスの溶解素であり得、1つ以上の基質特異性を有し得る。例えば、溶解素は、グリコシダーゼ、エンドペプチダーゼ、カルボキシペプチダーゼ又はこれらの組み合わせであり得る。一部の例では、溶解素は、細胞壁の糖部分のβ−1−4グリコシド結合、細菌細胞壁の糖及びペプチド部分をつなぐアミド結合及び/又は細胞壁のペプチド部分間のペプチド結合を切断する。溶解素は、ペプチドグリカン内での切断部位に応じて1つ以上の特定の溶解素群に属し得る。一部の例では、溶解素は、N−アセチル−β−D−ムラミダーゼ(例えば、リゾチーム)、溶解性トランスグリコシラーゼ、N−アセチル−β−D−グルコサミニダーゼ、N−アセチルムラミル−L−アラニンアミダーゼ、L,D−エンドペプチダーゼ、D,D−エンドペプチダーゼ、D,D−カルボキシペプチダーゼ、L,D−カルボキシペプチダーゼ又はL,D−トランスペプチダーゼである。溶解素及びその活性の非限定的な例を表5に挙げる。
Figure 2020509078
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一部の例では、溶解素は、本明細書に記載される溶解素の機能的に活性な変異体である。一部の例では、溶解素の変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載される溶解素又は天然に存在する溶解素の配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。
一部の例では、溶解素は得生物工学的に操作され得、その生物活性を調節し、例えば増加若しくは低下させるか、又は調整するか、又は標的微生物を指定し得る。一部の例では、溶解素は、微生物細胞の翻訳機構(例えば、リボソーム等)によって産生される。一部の例では、溶解素は、化学的に合成される。一部の例では、溶解素は、ポリペプチド前駆体に由来する。ポリペプチド前駆体は、切断(例えば、プロテアーゼによるプロセシング)を受けると、溶解素自体のポリペプチドを生じさせることができる。このように、一部の例では、溶解素は、前駆体ポリペプチドから産生される。一部の例では、溶解素は、翻訳後修飾、例えば切断又は1つ以上の官能基の付加を受けたポリペプチドを含む。
本明細書に記載される溶解素は、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つの溶解素、2、3、4、5、10、15、20又はそれを超える溶解素のいずれか1つなど、任意の数又は種類(例えば、クラス)の溶解素を含み得る。組成物中の各溶解素の好適な濃度は、溶解素の有効性、安定性、異なる溶解素の数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、液体組成物中の各溶解素は、約0.1ng/mL〜約100mg/mLである。一部の例では、固体組成物中の各溶解素は、約0.1ng/g〜約100mg/gである。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類の溶解素を含み、溶解素の各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。
本明細書に記載されるとおりの溶解素を含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の溶解素濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の溶解素濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の溶解素濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
(c)抗微生物ペプチド
本明細書に記載される調節薬剤は、抗微生物ペプチド(AMP)を含み得る。宿主に常在する微生物を阻害するのに好適な任意のAMPを使用し得る。AMPは、多様な分子の群であり、そのアミノ酸組成及び構造に基づいてサブ群に分けられる。AMPは、植物(例えば、コプシン)、昆虫(例えば、ドロソシン、サソリペプチド(例えば、Uy192、UyCT3、D3、D10、Uy17、Uy192)、マストパラン、ポネラトキシン、セクロピン、モリシン、メリチン)、カエル(例えば、マガイニン、ダーマセプチン、オーレイン)及び哺乳類(例えば、カテリシジン類、デフェンシン類及びプロテグリン類)に由来するAMPを含め、天然でAMPを生産する任意の生物に由来するか又はそれから生産され得る。例えば、AMPは、Uy192(5’−FLSTIWNGIKGLL−3’;配列番号227)、UyCT3(5’−LSAIWSGIKSLF−3;配列番号228)、D3(5’−LWGKLWEGVKSLI−3’;配列番号229)及びD10(5’−FPFLKLSLKIPKSAIKSAIKRL−3’;配列番号230)、Uy17(5’−ILSAIWSGIKGLL−3’;配列番号231)又はこれらの組み合わせなどのサソリペプチドであり得る。一部の例では、抗微生物ペプチドは、ヒト病原体のベクターに対する、以下:セクロピン(配列番号82)、メリチン、コプシン、ドロソマイシン(配列番号93)、ダームシジン(配列番号81)、アンドロピン(配列番号83)、モリシン(配列番号84)、セラトトキシン(配列番号85)、アバエシン(配列番号86)、アピダエシン(配列番号87)、プロフェニン(配列番号88)、インドリシジン(配列番号89)、プロテグリン(配列番号90)、タキプレシン(配列番号91)又はデフェンシン(配列番号92)の1つ以上と少なくとも90%の配列同一性(例えば、少なくとも90%、92%、94%、96%、98%又は100%の配列同一性)を有するものであり得る。AMPの非限定的な例を表6に挙げる。
Figure 2020509078
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AMPは、任意の数の標的微生物に対して活性があり得る。一部の例では、AMPは、抗細菌及び/又は抗真菌活性を有し得る。一部の例では、AMPは、狭域スペクトル生物活性又は広域スペクトル生物活性を有し得る。例えば、一部のAMPは、少数の細菌種又は真菌種のみを標的としてそれを死滅させるが、別のAMPは、グラム陰性及びグラム陽性の両方の細菌並びに真菌に対する活性がある。
更に、AMPは、幾つもの既知の作用機構で機能し得る。例えば、細胞膜は、AMPの高頻度標的であるが、AMPは、DNA及びタンパク質合成、タンパク質フォールディング及び細胞壁合成にも干渉し得る。一部の例では、正味カチオン荷電の、両親媒性の性質を有するAMPは、細菌膜を破壊して細胞溶解をもたらす。一部の例では、AMPは、細胞に侵入して細胞内標的と相互作用することにより、DNA、RNA、タンパク質又は細胞壁合成に干渉し得る。微生物を死滅させることに加えて、AMPは、宿主遺伝子発現を変化させ、ケモカインとして役割を果たし且つ/又はケモカイン産生を誘導し、リポ多糖誘発性炎症誘発性サイトカイン産生を阻害し、創傷治癒を促進し、及び樹状細胞及び適応免疫応答細胞の応答を調節する能力を含め、感染のクリアランスに関わる幾つもの免疫調節機能を実証している。
一部の例では、AMPは、本明細書に記載されるAMPの機能的に活性な変異体である。一部の例では、AMPの変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるAMP又は天然由来のAMPの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。
一部の例では、AMPは、生物工学的に操作され得、その生物活性を調節し、例えば増加若しくは低下させるか、又は調整するか、又は標的微生物を指定し得る。一部の例では、AMPは、細胞の翻訳機構(例えば、リボソーム等)によって産生される。一部の例では、AMPは、化学的に合成される。一部の例では、AMPは、ポリペプチド前駆体に由来する。ポリペプチド前駆体は、切断(例えば、プロテアーゼによるプロセシング)を受けると、AMP自体のポリペプチドを生じさせることができる。このように、一部の例では、AMPは、前駆体ポリペプチドから産生される。一部の例では、AMPは、翻訳後修飾、例えば切断又は1つ以上の官能基の付加を受けたポリペプチドを含む。
本明細書に記載されるAMPは、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つのAMP、2、3、4、5、10、15、20又はそれを超えるAMPのいずれか1つなど、任意の数又は種類(例えば、クラス)のAMPを含み得る。例えば、本組成物は、AMPのカクテル(例えば、サソリペプチド、例えばUyCT3、D3、D10及びUy17のカクテル)を含み得る。組成物中の各AMPの好適な濃度は、AMPの有効性、安定性、組成物中にある異なるAMPの数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、液体組成物中の各AMPは、約0.1ng/mL〜約100mg/mL(約0.1ng/mL〜約1ng/mL、約1ng/mL〜約10ng/mL、約10ng/mL〜約100ng/mL、約100ng/mL〜約1000ng/mL、約1mg/mL〜約10mg/mL、約10mg/mL〜約100mg/mL)である。一部の例では、固体組成物中の各AMPは、約0.1ng/g〜約100mg/g(約0.1ng/g〜約1ng/g、約1ng/g〜約10ng/g、約10ng/g〜約100ng/g、約100ng/g〜約1000ng/g、約1mg/g〜約10mg/g、約10mg/g〜約100mg/g)である。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類のAMPを含み、AMPの各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。
本明細書に記載されるとおりのAMPを含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のAMP濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のAMP濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のAMP濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
実施例20〜22によって示されるとおり、サソリペプチドなどのAMPを、昆虫宿主の内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることができる。
(d)根粒Cリッチペプチド
本明細書に記載される調節薬剤は、根粒Cリッチペプチド(NCRペプチド)を含み得る。NCRペプチドは、ある種のマメ科植物で生産され、植物細胞が何千もの細胞内内部共生体を含有する根粒の形成をもたらすリゾビウム科(Rhizobiaceae)の細菌(根粒菌)との植物の相利共生的窒素固定共生において重要な役割を果たす。NCRペプチドは、細菌の不可逆的な最終分化過程を指図する抗微生物特性を備え、それにより例えば細菌膜を透過処理し、細胞分裂を破綻させるか又はタンパク質合成を阻害する。例えば、アルファルファ根粒菌(Sinorhizobium meliloti)に感染したメディカゴ・トルンカトゥラ(Medicago truncatula)根粒細胞では、高い倍数性の窒素固定バクテロイドへの細菌の不可逆的な分化を指図する何百ものNCRペプチドが生産される)。NCRペプチドの非限定的な例を表7に挙げる。
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当該技術分野において公知の任意のNCRペプチドは、本明細書に記載される方法又は組成物における使用に好適である。NCRペプチド生産植物としては、限定はされないが、ピスム・サティブム(Pisum sativum)(エンドウマメ)、アストラガルス・シニクス(Astragalus sinicus)(IRLCマメ科植物)、ファセオルス・ブルガリス(Phaseolus vulgaris)(インゲンマメ)、ビグナ・ウンギクラタ(Vigna unguiculata)(ササゲ)、メディカゴ・トルンカトゥラ(Medicago truncatula)(タルウマゴヤシ)及びロトゥス・ジャポニクス(Lotus japonicus)が挙げられる。例えば、M.トルンカトゥラ(M.truncatula)のゲノム配列から600を超える候補NCRペプチドが予測され、根粒から分離された細胞において約150の異なるNCRペプチドが質量分析法によって検出されている。
本明細書に記載されるNCRペプチドは、成熟又は未成熟NCRペプチドであり得る。未成熟NCRペプチドは、小胞体への移行に必要であり且つ移行後に切断されるC末端シグナルペプチドを有する。NCRペプチドのN末端は、分泌経路への標的化のためのシグナルペプチドを含み、これは、切断可能であり得る。NCRペプチドは、概して、その構造を安定化させるジスルフィド架橋を有する小さいペプチドである。成熟NCRペプチドは、約20〜約60アミノ酸、約25〜約55アミノ酸、約30〜約50アミノ酸、約35〜約45アミノ酸の範囲又はその間にある任意の範囲の長さを有する。NCRペプチドは、システイン残基の保存配列を含み、残りのペプチド配列は、極め可変的であり得る。NCRペプチドは、概して約4つ又は8つのシステインを有する。
NCRペプチドは、アニオン性、中性又はカチオン性であり得る。一部の例では、約8より高いpIを有する合成カチオン性NCRペプチドが抗微生物活性を有する。例えば、NCR247(pI=10.15)(RNGCIVDPRCPYQQCRRPLYCRRR;配列番号196)及びNCR335(pI=11.22)(MAQFLLFVYSLIIFLSLFFGEAAFERTETRMLTIPCTSDDNCPKVISPCHTKCFDGFCGWYIEGSYEGP;配列番号197)は、両方ともグラム陰性及びグラム陽性細菌並びに真菌に対して有効である。一部の例では、NCR001など、中性及び/又はアニオン性NCRペプチドは、約8より大きいpIで抗微生物活性を有しない。
一部の例では、NCRペプチドは細菌を死滅させるのに有効である。一部の例では、NCRペプチドは、アルファルファ根粒菌(S.meliloti)、ゼノラブダス属種(Xenorhabdus spp)、フォトラブダス属種(Photorhabdus spp)、カンディダトゥス属種(Candidatus spp)、ブフネラ属種(Buchnera spp)、ブラッタバクテリウム属種(Blattabacterium spp)、バウマンニア属種(Baumania spp)、ウィグルスウォーチア属種(Wigglesworthia spp)、ボルバキア属種(Wolbachia spp)、リケッチア属種(Rickettsia spp)、オリエンティア属種(Orientia spp)、ソーダリス属種(Sodalis spp)、バークホルデリア属種(Burkholderia spp)、カプリアビダス属種(Cupriavidus spp)、フランキア属種(Frankia spp)、シノリゾビウム属種(Snirhizobium spp)、ストレプトコッカス属種(Streptococcus spp)、ウォリネラ属種(Wolinella spp)、キシレラ属種(Xylella spp)、エルウィニア属種(Erwinia spp)、アグロバクテリウム属種(Agrobacterium spp)、バチルス属種(Bacillus spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、ストレプトミセス属種(Streptomyces spp)、ミクロコッカス属種(Micrococcus spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、アセトバクター属種(Acetobacter spp)、シアノバクテリア属種(Cyanobacteria spp)、サルモネラ属種(Salmonella spp)、ロドコッカス属種(Rhodococcus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、ラクトバチルス属種(Lactobacillus spp)、エンテロコッカス属種(Enterococcus spp)、アルカリゲネス属種(Alcaligenes spp)、クレブシエラ属種(Klebsiella spp)、パエニバチルス属種(Paenibacillus spp)、アルスロバクター属種(Arthrobacter spp)、コリネバクテリウム属種(Corynebacterium spp)、ブレビバクテリウム属種(Brevibacterium spp)、サーマス属種(Thermus spp)、シュードモナス属種(Pseudomonas spp)、クロストリジウム属種(Clostridium spp)又は大腸菌属種(Escherichia spp)を死滅させるのに有効である。
一部の例では、NCRペプチドは、本明細書に記載されるNCRペプチドの機能的に活性な変異体である。一部の例では、NCRペプチドの変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるNCRペプチド又は天然由来のNCRペプチドの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。
一部の例では、NCRペプチドは、生物工学的に操作され得、その生物活性を調節し、例えば増加若しくは低下させるか、又は調整するか、又は標的微生物を指定し得る。一部の例では、NCRペプチドは、細胞の翻訳機構(例えば、リボソーム等)によって産生される。一部の例では、NCRペプチドは、化学的に合成される。一部の例では、NCRペプチドは、ポリペプチド前駆体に由来する。ポリペプチド前駆体は、切断(例えば、プロテアーゼによるプロセシング)を受けると、NCRペプチド自体を生じさせることができる。このように、一部の例では、NCRペプチドは、前駆体ポリペプチドから産生される。一部の例では、NCRペプチドは、翻訳後修飾、例えば切断又は1つ以上の官能基の付加を受けたポリペプチドを含む。
本明細書に記載されるNCRペプチドは、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つのNCRペプチド、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100又はそれを超えるNCRペプチドのいずれか1つなど、任意の数又は種類のNCRペプチドを含み得る。組成物中の各NCRペプチドの好適な濃度は、NCRペプチドの有効性、安定性、異なるNCRペプチドの数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、液体組成物中の各NCRペプチドは、約0.1ng/mL〜約100mg/mLである。一部の例では、固体組成物中の各NCRペプチドは、約0.1ng/g〜約100mg/gである。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類のNCRペプチドを含み、NCRペプチドの各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。
本明細書に記載されるとおりのNCRペプチドを含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のNCRペプチド濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のNCRペプチド濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のNCRペプチド濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
(e)バクテリオサイト調節性ペプチド
本明細書に記載される調節薬剤は、バクテリオサイト調節性ペプチド(BRP)を含み得る。BRPは、昆虫のバクテリオサイトに発現するペプチドである。この遺伝子は、初めに発育時点で共生体の取り込みと同時に発現し、そのバクテリオサイト特異的発現が昆虫の生涯にわたって維持される。一部の例では、BRPは、疎水性アミノ末端ドメインを有し、これは、シグナルペプチドであると予想されている。加えて、一部のBRPは、システインリッチドメインを有する。一部の例では、バクテリオサイト調節性ペプチドは、バクテリオサイト特異的システインリッチ(BCR)タンパク質である。バクテリオサイト調節性ペプチドは、長さが約40〜150アミノ酸である。一部の例では、バクテリオサイト調節性ペプチドは、長さが約45〜約145、約50〜約140、約55〜約135、約60〜約130、約65〜約125、約70〜約120、約75〜約115、約80〜約110、約85〜約105の範囲又はその間にある任意の範囲である。BRP及びその活性の非限定的な例を表8に挙げる。
Figure 2020509078
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一部の例では、BRPは、宿主のバクテリオサイトに常在する1つ以上の細菌の成長及び/又は活動を変化させる。一部の例では、BRPは、生物工学的に操作され得、その生物活性を調節するか(例えば、増加させるか、低下させるか、若しくは調整し)、又は標的微生物を指定し得る。一部の例では、BRPは、細胞の翻訳機構(例えば、リボソーム等)によって産生される。一部の例では、BRPは、化学的に合成される。一部の例では、BRPは、ポリペプチド前駆体に由来する。ポリペプチド前駆体は、切断(例えば、プロテアーゼによるプロセシング)を受けると、BRP自体のポリペプチドを生じさせることができる。このように、一部の例では、BRPは、前駆体ポリペプチドから産生される。一部の例では、BRPは、翻訳後修飾、例えば切断又は1つ以上の官能基の付加を受けたポリペプチドを含む。
本明細書に記載されるとおりのBRPの機能的に活性な変異体も、本明細書に記載される組成物及び方法において有用である。一部の例では、BRPの変異体は、例えば、特定の領域にわたり又は配列全体にわたり、本明細書に記載されるBRP又は天然由来のBRPの配列と少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%の同一性を有する。
本明細書に記載されるBRPは、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つのBRP、2、3、4、5、10、15、20又はそれを超えるBRPのいずれか1つなど、任意の数又は種類(例えば、クラス)のBRPを含み得る。組成物中の各BRPの好適な濃度は、BRPの有効性、安定性、異なるBRPの数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、液体組成物中の各BRPは、約0.1ng/mL〜約100mg/mLである。一部の例では、固体組成物中の各BRPは、約0.1ng/g〜約100mg/gである。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類のBRPを含み、BRPの各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。
本明細書に記載されるとおりのBRPを含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のBRP濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のBRP濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)のBRP濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
iii.小分子
多くの小分子(例えば、抗生物質又は代謝産物)を、本明細書に記載される組成物及び方法において使用し得る。一部の例では、本明細書に記載される小分子の有効濃度は、宿主に常在する1つ以上の微生物(本明細書に記載されるとおり)のレベル、活動又は代謝を変化させることができ、この変化が宿主の適応度の減少をもたらし得る。
本明細書に記載されるとおりの小分子を含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の小分子濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の小分子濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の小分子濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
カ、コダニ、シラミ又はマダニなどの宿主昆虫(例えば、ヒト病原体のベクター)の適応度を低下させるため、以下で考察する小分子、即ち抗生物質及び二次代謝産物を使用して、本節に示されるとおりの標的微生物のレベル、活動又は代謝を変化させることができる。
(a)抗生物質
本明細書に記載される調節薬剤は、抗生物質を含み得る。当該技術分野において公知の任意の抗生物質を使用し得る。抗生物質は、通常、その作用機構、化学構造又は活性スペクトルに基づいて分類される。
本明細書に記載される抗生物質は、任意の細菌機能又は成長過程を標的とし得、静菌性(例えば、細菌成長を遅らせ又は妨げる)又は殺菌性(例えば、細菌を死滅させる)のいずれであり得る。一部の例では、抗生物質は、殺菌性抗生物質である。一部の例では、殺菌性抗生物質は、細菌細胞壁を標的とするもの(例えば、ペニシリン系及びセファロスポリン系);細胞膜を標的とするもの(例えば、ポリミキシン系);又は必須細菌酵素を阻害するもの(例えば、リファマイシン系、リピアルマイシン系、キノロン系及びスルホンアミド系)である。一部の例では、殺菌性抗生物質は、アミノグリコシドである。一部の例では、抗生物質は、静菌性抗生物質である。一部の例では、静菌性抗生物質は、タンパク質合成を標的とする(例えば、マクロライド系、リンコサミド系及びテトラサイクリン系)。本明細書で使用し得る更なる抗生物質クラスとしては、環状リポペプチド系(ダプトマイシンなど)、グリシルサイクリン系(チゲサイクリンなど)、オキサゾリジノン系(リネゾリドなど)又はリピアルマイシン系(フィダキソマイシンなど)が挙げられる。抗生物質の例としては、オキシテトラサイクリン、ドキシサイクリン、リファンピシン、シプロフロキサシン、アンピシリン及びポリミキシンBが挙げられる。他の抗生物質の非限定的な例を表9に掲載する。
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本明細書に記載される抗生物質は、任意のレベルの標的特異性を有し得る(例えば、狭域又は広域スペクトル)。一部の例では、抗生物質は、狭域スペクトル抗生物質であり、従ってグラム陰性又はグラム陽性細菌などの特異的なタイプの細菌を標的とする。或いは、抗生物質は、広範囲の細菌を標的とする広域スペクトル抗生物質であり得る。
本明細書に記載される抗生物質は、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つの抗生物質、2、3、4、5、10、15、20又はそれを超える抗生物質(例えば、リファンピシンとドキシサイクリンとの併用又はアンピシリンとリファンピシンとの併用)のいずれか1つなど、任意の数又は種類(例えば、クラス)の抗生物質を含み得る。組成物中の各抗生物質の好適な濃度は、抗生物質の有効性、安定性、異なる抗生物質の数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類の抗生物質を含み、抗生物質の各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。
本明細書に記載されるとおりの抗生物質を含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の抗生物質濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の抗生物質濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の抗生物質濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
実施例1〜4、10、14、26及び27によって示されるとおり、抗生物質(例えば、ドキシサイクリン、オキシテトラサイクリン、アジスロマイシン、シプロフロキサシン又はリファンピシン)を、カ又はコダニ又はマダニ又はハジラミなど、昆虫宿主(例えば、動物病原体のベクター昆虫)におけるボルバキア属種(Wolbachia spp.)などの内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることができる。実施例3によって示されるとおり、オキシテトラサイクリンなどの抗生物質を、ダニなどの昆虫宿主におけるリケッチア属種(Rickettsia spp.)などの内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることができる。
(b)二次代謝産物
一部の例では、本明細書に記載される組成物及び方法の調節薬剤は、二次代謝産物を含む。二次代謝産物は、生物によって生産される有機分子に由来する。二次代謝産物は、(i)細菌、真菌、アメーバ、植物、昆虫及び大型動物に対して使用される競合薬剤;(ii)金属運搬薬剤;(iii)微生物と植物、昆虫及び高等動物との間の共生薬剤;(iv)性ホルモン;及び(v)分化エフェクターとして作用し得る。二次代謝産物の非限定的な例を表10に掲載する。
Figure 2020509078
本明細書で使用される二次代謝産物には、任意の公知の二次代謝産物群からの代謝産物が含まれ得る。例えば、二次代謝産物は、以下の群に分類することができる:アルカロイド類、テルペノイド類、フラボノイド類、グリコシド類、天然フェノール類(例えば、ゴシポール酢酸)、エナール類(例えば、trans−シンナムアルデヒド)、フェナジン類、ビフェノール類及びジベンゾフラン類、ポリケチド類、脂肪酸シンターゼペプチド、非リボソーム性ペプチド、リボソーム合成ペプチド及び翻訳後修飾ペプチド、ポリフェノール類、多糖類(例えば、キトサン)及びバイオポリマー類。二次代謝産物の詳細なレビューについては、例えば、Vining,Annu.Rev.Microbiol.44:395−427,1990を参照されたい。
本明細書に記載される組成物及び方法に有用な二次代謝産物としては、内部共生体(例えば、一次又は二次内部共生体)、バクテリオサイト又は細胞外共生体の天然の機能を変化させるものが挙げられる。一部の例では、本明細書に記載される1つ以上の二次代謝産物は、抗微生物化合物に関するハイスループットスクリーニング(HTS)から分離される。例えば、HTSスクリーニングにより、1つの特定領域の多様な生態系で成長する生物からの39,000を超える粗抽出物からグラム陽性及びグラム陰性細菌に対する特異性を有する49の抗細菌性抽出物が同定された。一部の例では、二次代謝産物は、バクテリオサイト内で輸送される。
一部の例では、小分子は、ビタミン合成の阻害薬である。一部の例では、ビタミン合成阻害薬は、ビタミン前駆類似体である。特定の例では、ビタミン前駆類似体は、パントテノールである。
一部の例では、小分子は、アミノ酸類似体である。特定の例では、アミノ酸類似体は、L−カナバニン、D−アルギニン、D−バリン、D−メチオニン、D−フェニルアラニン、D−ヒスチジン、D−トリプトファン、D−スレオニン、D−ロイシン、L−NG−ニトロアルギニン又はこれらの組み合わせである。
一部の例では、小分子は、プロピオン酸、レブリン酸、trans−シンナムアルデヒド、ナイシン又は低分子量キトサンなどの天然抗微生物化合物である。
本明細書に記載される二次代謝産物は、本明細書に記載される任意の使用のために組成物に製剤化され得る。本明細書に開示される組成物は、少なくとも約1つの二次代謝産物、2、3、4、5、10、15、20又はそれを超える二次代謝産物のいずれか1つなど、任意の数又は種類(例えば、クラス)の二次代謝産物を含み得る。組成物中の各二次代謝産物の好適な濃度は、二次代謝産物の有効性、安定性、異なる二次代謝産物の数、製剤及び組成物の施用方法などの要因に依存する。一部の例では、ここで、本組成物は、少なくとも2種類の二次代謝産物を含み、二次代謝産物の各種類の濃度は、同じであるか又は異なり得る。
本明細書に記載されるとおりの二次代謝産物を含む調節薬剤は、(a)標的宿主の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の二次代謝産物濃度に達する;(b)標的宿主の腸の内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の二次代謝産物濃度に達する;(c)標的宿主のバクテリオサイトの内部で目標レベル(例えば、所定又は閾値レベル)の二次代謝産物濃度に達する;(d)標的宿主の1つ以上の微生物(例えば、内部共生体)のレベル又は活動を調節する;又は/及び(e)標的宿主の適応度を調節するのに十分な量で且つ十分な時間にわたって標的宿主と接触させることができる。
実施例15によって示されるとおり、二次代謝産物(例えば、ゴシポール)を、昆虫宿主の内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることができる。実施例11〜13、17〜19、23及び24によって更に例示されるとおり、trans−シンナムアルデヒド、レブリン酸、キトサン、ビタミン類似体又はアミノ酸輸送阻害薬などの小分子を、昆虫宿主の内部共生細菌を標的とする調節薬剤として使用して、宿主の適応度(例えば、本明細書に概説されるとおりの)を低下させることもできる。
iv.調節薬剤としての細菌
一部の例では、本明細書に記載される調節薬剤は、1つ以上の細菌を含む。多くの細菌は、本明細書に記載される組成物及び方法に有用である。一部の例では、薬剤は、宿主に内因的に見られる細菌種である。一部の例では、細菌性調節薬剤は、内部共生細菌種である。調節薬剤として使用し得る細菌の非限定的な例としては、本明細書で詳細な説明の第II節に記載されるあらゆる細菌種及び表1に挙げられるものが含まれる。例えば、調節薬剤は、ガンマプロテオバクテリア綱(Gammaproteobacteria)、アルファプロテオバクテリア(Alphaproteobacteria)、ベータプロテオバクテリア(Betaproteobacteria)、バクテロイデス門(Bacteroidetes)、フィルミクテス門(Firmicutes)(例えば、ラクトバチルス属(Lactobacillus)及びバチルス属種(Bacillus spp.))、クロストリジウム綱(Clostridia)、放線菌類(Actinomycetes)、スピロヘータ門(Spirochetes)、ウェルコミクロビウム門(Verrucomicrobia)及び放線菌門(Actinobacteria)を含め、昆虫の腸に存在する任意の細菌門からの細菌種であり得る。
一部の例では、調節薬剤は、微生物多様性を破壊するか又は別様に宿主の微生物叢を宿主にとって有害な方法で変化させる細菌である。1つの例では、細菌はカの微生物叢を破壊するように提供され得る。例えば、細菌性調節薬剤は、カの共生細菌と競合し、それを排除し、且つ/又はその個体群を低減し得る。
別の例では、細菌は、コダニの微生物叢を破壊するように提供され得る。例えば、細菌性調節薬剤は、コダニの共生細菌と競合し、それを排除し、且つ/又はその個体群を低減し得る。
別の例では、細菌は、ハジラミの微生物叢を破壊するように提供され得る。例えば、細菌性調節薬剤は、ハジラミの共生細菌と競合し、それを排除し、且つ/又はその個体群を低減し得る。
別の例では、細菌は、マダニの微生物叢を破壊するように提供され得る。例えば、細菌性調節薬剤は、マダニの共生細菌と競合し、それを排除し、且つ/又はその個体群を低減し得る。
カ、コダニ、ハジラミ又はマダニなどの宿主昆虫(例えば、ヒト病原体のベクター)の適応度を低下させるため、本明細書で考察される細菌性調節薬剤を使用して、本節に示されるとおりの標的微生物のレベル、活動又は代謝を変化させることができる。
v.調節薬剤に対する修飾
(a)融合
本明細書に記載される調節薬剤のいずれも追加的な部分に融合又は連結し得る。一部の例では、調節薬剤には、1つ以上の追加的な部分(例えば、1つの追加的な部分、2、3、4、5、6、7、8、9、10又はそれを超える追加的な部分)の融合物が含まれる。一部の例では、追加的な部分は、本明細書に記載される調節薬剤(例えば、ペプチド、ポリペプチド、小分子又は抗生物質)のいずれか1つである。或いは、追加的な部分は、調節薬剤自体として作用しなくてもよく、代わりに二次的機能を果たし得る。例えば、追加的な部分は、宿主の標的部位(例えば、宿主の腸又は宿主バクテリオサイト)において又は宿主(例えば、ヒト病原体のベクター、例えばカ、コダニ、ハジラミ又はマダニ)に常在する標的微生物において調節薬剤が到達するか、結合するか、又は活性化された状態になることを促進し得る。
一部の例では、追加的な部分は、調節薬剤が標的宿主細胞又は宿主に常在する標的微生物に侵入することを促進し得る。例えば、追加的な部分には、細胞透過性ペプチドが含まれ得る。細胞透過性ペプチド(CPP)は、タンパク質に由来する天然配列;2つの天然配列の融合によって形成されるキメラペプチド;又は構造−活性研究に基づいて合成的に設計された配列である合成CPPであり得る。一部の例では、CPPは、限られた毒性で細胞膜(例えば、原核及び真核細胞膜)を遍在的に通過する能力を有する。更に、CPPは、特定の受容体によるキラル認識の必要なしに、エネルギー依存性及び/又は非依存性機構によって細胞膜を通過する能力を有し得る。CPPは、本明細書に記載される任意の調節薬剤に結合させることができる。例えば、CPPは、細胞透過性ペプチドに融合した抗微生物ペプチド(AMP)、例えばサソリペプチド、例えばUY192(例えば、YGRKKRRQRRRFLSTIWNGIKGLLFAM;配列番号232)に結合させることができる。CPPの非限定的な例を表11に挙げる。
Figure 2020509078
他の例では、追加的な部分は、調節薬剤が宿主に常在する標的微生物(例えば、真菌又は細菌)に結合することを促進する。追加的な部分は、1つ以上のターゲティングドメインを含み得る。一部の例では、ターゲティングドメインは、調節薬剤を宿主の腸に常在する1つ以上の微生物(例えば、細菌又は真菌)に標的化し得る。一部の例では、ターゲティングドメインは、調節薬剤を宿主の特定の領域(例えば、宿主の腸又はバクテリオサイト)に標的化することにより、概して宿主の前記領域に存在する微生物に到達し得る。例えば、ターゲティングドメインは、調節薬剤を宿主の前腸、中腸又は後腸に標的化し得る。他の例では、ターゲティングドメインは、調節薬剤を宿主のバクテリオサイト及び/又は宿主バクテリオサイトに常在する1つ以上の特定の細菌に標的化し得る。例えば、ターゲティングドメインは、本明細書に記載される調節薬剤、例えばAMP、例えばサソリペプチド、例えばUy192に結合したスノードロップ(Galanthus nivalis)レクチン又は凝集素(GNA)であり得る。
(b)プレ又はプロドメイン
一部の例では、調節薬剤は、プレ又はプロアミノ酸配列を含み得る。例えば、調節薬剤は、プレ配列又はプロ配列の切断又は翻訳後修飾によって活性化され得る不活性なタンパク質又はペプチドであり得る。一部の例では、調節薬剤は、不活性化プレ配列又はプロ配列によって操作される。例えば、プレ配列又はプロ配列は、調節薬剤上の活性化部位、例えば受容体結合部位を隠し得るか又は調節薬剤のコンホメーション変化を誘導し得る。従って、プレ配列又はプロ配列の切断を受けると、調節薬剤が活性化される。
或いは、調節薬剤は、プレ又はプロ小分子、例えば抗生物質を含み得る。調節薬剤は、宿主内部の標的環境で活性化され得る不活性な本明細書に記載される小分子であり得る。例えば、小分子は、宿主腸内が特定のpHに達したときに活性化され得る。
(c)リンカー
調節薬剤が追加的な部分に結び付いている例では、調節薬剤は、リンカーを更に含み得る。例えば、リンカーは、化学結合、例えば1つ以上の共有結合又は非共有結合であり得る。一部の例では、リンカーは、ペプチドリンカー(例えば、2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、30、35、40アミノ酸又はそれを超えて長い)であり得る。リンカーには、本明細書に記載される任意のフレキシブルリンカー、リジッドリンカー又は切断可能リンカーが含まれ得る。
フレキシブルペプチドリンカーには、主にGly及びSer残基を有する配列を有するリンカー(「GS」リンカー)を含め、当該技術分野で一般的に使用されるもののいずれが含まれ得る。フレキシブルリンカーは、ある程度の動き又は相互作用を必要とするドメインをつなぎ合わせるのに有用となることもあり、小型の非極性(例えば、Gly)又は極性(例えば、Ser又はThr)アミノ酸を含み得る。
或いは、ペプチドリンカーは、リジッドリンカーであり得る。リジッドリンカーは、部分間を固定的な距離に保ってその独立した機能を維持するのに有用である。リジッドリンカーは、融合物中の1つ以上の構成成分の安定性又は生物活性を確保するためにドメインの空間的隔離が決定的に重要な場合にも有用であり得る。リジッドリンカーは、例えば、αヘリックス構造又はProリッチ配列(XP)(ここで、Xは、任意のアミノ酸、好ましくはAla、Lys又はGluを意味する)を有し得る。
更に他の例では、ペプチドリンカーは、切断可能リンカーであり得る。一部の例では、リンカーは、還元試薬又はプロテアーゼの存在下など、特定の条件下で切断され得る。インビボ切断可能リンカーは、ジスルフィド結合の可逆的な性質を利用し得る。一例としては、2つのCys残基間におけるトロンビン感受性配列(例えば、PRS)が挙げられる。インビトロでCPRSCをトロンビン処理すると、トロンビン感受性配列の切断が起こる一方、可逆的ジスルフィド結合がインタクトなまま残る。かかるリンカーは、公知であり、例えばChen et al.,Adv.Drug Deliv.Rev.65(10):1357−1369,2013に記載されている。融合物中のリンカーの切断は、宿主の特定の細胞若しくは組織又は宿主に常在する微生物における条件下においてインビボで発現するプロテアーゼでも行われ得る。一部の例では、標的部位又は細胞への到達時、リンカーが切断されると、遊離した機能性の調節薬剤が放出され得る。
本明細書に記載される融合物は、或いは、疎水性リンカー、例えば負電荷スルホン酸基;脂質、例えばポリ(−CH2−)炭化水素鎖、例えばポリエチレングリコール(PEG)基、その不飽和変種、そのアミド化された又は他にNを含有する変種、非炭素リンカー;炭水化物リンカー;リン酸ジエステルリンカー又はその他、2つ以上の分子、例えば2つの調節薬剤を共有結合的に連結する能力を有する分子を含めた連結分子によって連結され得る。ロイシン、イソロイシン、バリン又は場合によりアラニン、フェニルアラニン又は更にはチロシン、メチオニン、グリシン又は他の疎水性残基がリッチな一連の残基など、調節薬剤の疎水性領域又は調節薬剤の疎水性伸長部を例えば介して調節薬剤が連結される疎水性脂質小球など、非共有結合リンカーも使用し得る。調節薬剤は、調節薬剤の正電荷部分が別の調節薬剤又は追加的な部分の負電荷に連結されるなど、電荷に基づいた化学を用いて連結され得る。
IV.製剤及び組成物
本明細書に記載される組成物は、純粋な形態で製剤化されるか(例えば、組成物は調節薬剤のみを含む)、又は組成物の施用若しくは送達を促進するため1つ以上の追加的な薬剤(賦形剤、送達媒体、担体、希釈剤、安定剤など)と共に製剤化され得る。好適な賦形剤及び希釈剤の例としては、限定はされないが、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、デンプン、アカシアゴム、リン酸カルシウム、アルギン酸塩、トラガカント、ゼラチン、ケイ酸カルシウム、微結晶性セルロース、ポリビニルピロリドン、セルロース、水、生理食塩水、シロップ、メチルセルロース、ヒドロキシ安息香酸メチル及びプロピル、タルク、ステアリン酸マグネシウム及び鉱油が挙げられる。
一部の例では、本組成物は、送達媒体又は担体を含む。一部の例では、送達媒体は、賦形剤を含む。例示的賦形剤としては、限定はされないが、固体又は液体担体材料、溶媒、安定剤、徐放賦形剤、着色料及び界面活性物質(サーファクタント)が挙げられる。一部の例では、送達媒体は、安定化媒体である。一部の例では、安定化媒体は、安定化賦形剤を含む。例示的安定化賦形剤としては、限定はされないが、エポキシ化植物油、消泡剤、例えばシリコーン油、保存剤、粘性調節剤、結合剤及び粘着付与剤が挙げられる。一部の例では、安定化媒体は、調節薬剤に好適な緩衝液である。一部の例では、本組成物は、ポリマービーズ送達媒体にマイクロカプセル化される。一部の例では、安定化媒体は、調節薬剤をUV及び/又は酸性条件から保護する。一部の例では、送達媒体は、pH緩衝液を含有する。一部の例では、本組成物は、例えば、5.0〜約8.0、約6.5〜約7.5又は約6.5〜約7.0のいずれか1つのpH範囲を含め、約4.5〜約9.0の範囲のpHを有するように製剤化される。
意図される目的及び優勢な状況に応じて、本組成物は、乳化性濃縮物、懸濁濃縮物、直接噴霧可能又は希釈可能な溶液、塗布可能なペースト、希釈エマルション、噴霧粉末、可溶性粉末、分散性粉末、水和性粉末、ダスト、顆粒、ポリマー物質にカプセル化されたもの、マイクロカプセル、泡、エアロゾル、二酸化炭素ガス調製物、錠剤、樹脂調製物、紙調製物、不織布調製物又は編物若しくは織物調製物に製剤化され得る。一部の例では、本組成物は、液体である。一部の例では、本組成物は、固体である。一部の例では、本組成物は、加圧エアロゾル缶などに入ったエアロゾルである。一部の例では、本組成物は、病害虫の廃棄物(糞便など)に存在する。一部の例では、本組成物は、生きている病害虫の体内又は体上に存在する。
一部の例では、送達媒体は、宿主の飼料又は水である。他の例では、送達媒体は、宿主の飼料供給源である。一部の例では、送達媒体は、宿主のベイト飼料である。一部の例では、本組成物は、宿主によって摂取される摂食可能な薬剤である。一部の例では、本組成物は、宿主によって第2の宿主に送達され、第2の宿主によって摂取される。一部の例では、本組成物は、宿主又は第2の宿主によって摂取され、本組成物は、宿主又は第2の宿主の廃棄物(糞便など)を介して宿主又は第2の宿主の周囲に放出される。一部の例では、調節薬剤は、宿主が摂取するか、又はそのコロニーに持ち帰ることが意図されるベイト飼料中に含まれる。
一部の例では、調節薬剤は、約0.01%〜約100%、約1%〜約99.9%、約0.1%〜約10%、約1%〜約25%、約10%〜約50%、約50%〜約99%又は約0.1%〜約90%のいずれか1つの活性成分(ファージ、溶解素又はバクテリオシンなど)など、組成物の約0.1%〜約100%を占め得る。一部の例では、本組成物は、少なくとも0.1%、0.5%、1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%又はそれを超えるもののいずれかの活性成分(ファージ、溶解素又はバクテリオシンなど)を含む。一部の例では、市販品として濃縮薬剤が好ましく、最終使用者は、通常、活性成分の濃度が実質的に低い希釈した薬剤を使用する。
本明細書に記載される製剤のいずれも、ベイト、コイル、電気マット、燻煙製剤、燻蒸剤又はシートの形態で使用され得る。
i.液体製剤
本明細書に提供される組成物は、液体製剤であり得る。液体製剤は、概して水と混合されるが、一部の例では、担体としての作物油、ディーゼル燃料、灯油又は他の軽油と共に使用され得る。活性成分の量は、多くの場合に約0.5〜約80重量パーセントの範囲である。
乳化性濃縮製剤は、液体活性成分と、1つ以上の石油系溶媒と、製剤を水と混合してエマルションを形成することを可能にする薬剤とを含有し得る。かかる濃縮物は、農業、観賞植物及び芝生、林業、構造物、食品加工、家畜及び公衆衛生のための農薬製剤中に使用され得る。これは、小型の可搬式散布器から油圧散布器、少量地上散布器、ミストブロワ及び少量空中散布器に至る施用機器と適合性があり得る。一部の活性成分は、液体担体に易溶解性である。活性成分は、担体と混合すると、沈降又は分離しない溶液、例えば均一溶液を形成する。この種の製剤は、活性成分と、担体と、1つ以上の他の成分とを含み得る。溶液は、屋内及び屋外においていかなる種類の散布器でも使用され得る。
一部の例では、本組成物は、逆エマルションとして製剤化され得る。逆エマルションは、水溶性活性成分が油担体中に分散したものである。逆エマルションは、活性成分を多量の石油系担体、通常、燃料油と混合可能にする乳化剤が必要である。逆エマルションは、ドリフトの低減に役立つ。他の製剤では、水滴が目標表面に達する前に蒸発し始めると、結果として極めて小さく軽い液滴となり、何らかの散布ドリフトが起こる。油は、水よりも蒸発が遅いため、逆エマルションの液滴は、縮小が小さく、より多くの活性成分が標的に到達する。油は、更に流亡を低減し、耐降雨性を向上させることを促進する。油は、更に表面被覆及び吸収の向上により粘着剤−展着剤としての役割を果たす。液滴は、比較的大きく重いため、葉の裏面への被覆を通じて染み込ませることは難しい。逆エマルションは、影響を受け易い標的外の場所へのドリフトが問題となり得る沿道で最も一般的に用いられる。
流動性体又は液体製剤は、乳化性濃縮物及び水和性粉末の特徴の多くを合わせ持つ。製造者は、活性成分が水にも油にも溶解しない固体である場合にこれらの製剤を使用する。粘土などの物質に含浸させた活性成分を粉砕して微細粉末にする。次に、この粉末を少量の液体に懸濁する。得られる液体産物は、かなり濃厚である。流動性体及び液体は、乳化性濃縮物の特徴の多くを共有し、これらは、同様の欠点を有する。これらは、懸濁液中に保つのに適度の撹拌が必要であり、水和性粉末と同様に目に見える残渣が残る。
流動性体/液体は、取り扱い及び散布が容易である。これらは、液体であるため、こぼれたり、跳ね返ったりしがちである。これらは、固体粒子を含有し、そのため、ノズル及びポンプの摩損の一因となる。流動性体及び液体懸濁物は、その容器内で沈降する。流動性体及び液体製剤は、沈降する傾向があるため、5ガロン以下の容器に詰めると混合し直し易くなる。
エアロゾル製剤は、1つ以上の活性成分と溶媒とを含有する。ほとんどのエアロゾルが低率の活性成分を含有する。2つのタイプのエアロゾル製剤−加圧密閉容器に入って市販されている即時使用型と、製剤を煙又は霧として放出する電動式又はガソリン動力式エアロゾル発生器で使用される製品とがある。
即時使用型エアロゾル製剤は、通常、ノズル弁の作動時に製剤を放出する小さい内蔵型ユニットである。圧力下の不活性ガスによって製剤が微細な開口部に押し通され、微細液滴を作り出す。こうした製品は、温室、建物内の狭い場所又は局所的な屋外場所に使用される。5〜5ポンドの活性成分を保持する市販のモデルは、通常、詰め替え可能である。
煙又は霧エアロゾル製剤は、圧力下にない。これは、急激に回転するディスク又は加熱された表面を使用して液体製剤を微細なミスト又は霧(エアロゾル)に細かくする機械で使用される。
ii.乾燥又は固体製剤
乾燥製剤は、2つのタイプ:即時使用型及び散布剤として施用するために水と混合しなければならない濃縮物に分けることができる。ほとんどのダスト製剤は、即時使用型であり、低率の活性成分(約10重量パーセント未満)と、加えてタルク、チョーク、粘土、堅果の殻又は火山灰で作られた超微細な乾燥不活性担体とを含有する。個々のダスト粒子のサイズは、様々である。少数のダスト製剤は、濃縮物であり、高率の活性成分を含有する。これらを施用前に乾燥不活性担体と混合する。ダストは、常に乾燥して使用され、標的外の部位にドリフトし易い。
iii.顆粒又はペレット製剤
一部の例では、本組成物は、顆粒として製剤化される。顆粒状製剤は、ダスト製剤と同様であり、但し顆粒状粒子の方が大きくて重い。粗粒子は、粘土、トウモロコシの穂軸又はクルミ殻などの材料から作られ得る。活性成分は、顆粒の外面を被覆するか、又はその中に吸収されるかのいずれかである。活性成分の量は、比較的少ないことができ、通常、約0.5〜約15重量パーセントの範囲である。顆粒状製剤は、ほとんどの場合、土壌、土壌中で生活する昆虫への施用に使用されるか、又は根から植物中に吸収される。顆粒状製剤は、時に、ドリフトを最小限に抑えるか、又は高密度の植生に浸透させるため、飛行機又はヘリコプターによって施用される。施用後、顆粒は、活性成分を徐々に放出し得る。一部の顆粒は、活性成分の放出に土壌水分を必要とする。顆粒状製剤は、幼虫のカ及び他の水生病害虫の防除にも使用される。顆粒は、農業、構造物、鑑賞植物、芝生、水生、道路用地及び公衆衛生(刺咬昆虫)のための病害虫防除活動において使用される。
一部の例では、本組成物は、ペレットとして製剤化される。ほとんどのペレット製剤が顆粒状製剤と極めて良く類似しており、これらの用語は、同義的に使用される。しかしながら、ペレット製剤では、全ての粒子が同じ重量及び形状である。粒子が均一であるため、精密な施用機器で使用することが可能である。
iv.粉末
一部の例では、本組成物は、粉末として製剤化される。一部の例では、本組成物は、水和性粉末として製剤化される。水和性粉末は、ダストに類似した微粉砕された乾燥製剤である。これは、通常、散布剤として施用するため、水と混合しなければならない。しかしながら、少数の製品は、ダストとしても、又は水和性粉末としても施用し得る − その選択は、施用者次第である。水和性粉末は、活性成分を約1〜約95重量パーセント;場合により約50パーセント超有する。粒子は、水に溶解しない。粒子は、絶えず撹拌して懸濁しない限り直ちに沈降する。粒子は、ほとんどの病害虫問題及び撹拌が可能なほとんどのタイプの散布機器で使用することができる。水和性粉末は、優れた残効性を有する。その物理的特性を理由として、大部分の製剤は、加工された多孔質材料、例えばコンクリート、石膏及び未加工木材などの表面上に留まる。そのような場合、水のみが材料に浸透する。
一部の例では、本組成物は、可溶性粉末として製剤化される。可溶性粉末製剤は、水和性粉末と類似している。しかしながら、可溶性粉末は、水と混合すると容易に溶解し、真溶液を形成する。完全に混合した後に更なる撹拌は必要ない。可溶性粉末中の活性成分の量は、約15〜約95重量パーセントの範囲であり;場合により約50パーセント超である。可溶性粉末は、水和性粉末のあらゆる利点を有し、且つ混合中に吸入の危険性があることを除き、不利な点が1つもない。
一部の例では、本組成物は、水分散性顆粒として製剤化される。乾燥流動性体としても知られる水分散性顆粒は、代わりにダスト様であることを除いて水和性粉末に類似しており、計量が容易な小さい顆粒として製剤化される。水分散性顆粒は、施用するには水と混合しなければならない。水中に入ると、顆粒は、水和性粉末と同様に粉々に崩れて微細粒子になる。製剤を水中に懸濁しておくには絶えず撹拌する必要がある。活性成分の割合は、高く、往々にして90重量パーセントにも上る。水分散性顆粒は、計量及び混合がより容易であることを除き、水和性粉末と同じ利点及び不利点の多くを共有する。粉立ちが少ないため、これは、取り扱い時に施用者に吸入危害を引き起こしにくい。
v.ベイト
一部の例では、本組成物は、ベイトを含む。ベイトは、固体、ペースト、ペレット又は粉末状形態など、任意の好適な形態であり得る。ベイトは、宿主によって運び去られ、前記宿主の個体群(例えば、コロニー又は巣箱)に持ち帰られることもある。ベイトは、次にコロニーの他のメンバーの飼料供給源としての役割を果たすことができ、従って多数の宿主、潜在的に宿主のコロニー全体に有効な調節薬剤を付与し得る。
ベイトは、好適な「ハウジング」又は「トラップ」に提供することができる。かかるハウジング及びトラップは、市販されており、本明細書に記載される組成物を含むように既存のトラップを適合させることができる。ハウジング又はトラップは、例えば、箱形であり得るか、予め形成された状態で提供され得るか、又は例えば折り畳み可能なボール紙で形成され得る。ハウジング又はトラップに好適な材料としては、プラスチック及びボール紙、特に段ボール紙が挙げられる。トラップの内表面は、トラップ内に入った後の宿主の移動を制限するため粘着性物質で裏打ちされ得る。ハウジング又はトラップは、ベイトをその内部に入れて適所に保つことができる好適な陥凹部を含むことができる。宿主は、侵入後にトラップを容易に離れることができない一方、ハウジングは、「餌場」として役割を果たし、そこで宿主が摂餌し、捕食者の恐れなしに安心できる好ましい環境を宿主に提供するため、トラップは、ハウジングと区別される。
vi.誘引剤
一部の例では、本組成物は、誘引剤(例えば、化学誘引剤)を含む。誘引剤は、組成物の近傍に成虫宿主又は幼若宿主(例えば、幼虫)を誘引し得る。誘引剤としては、動物、特に昆虫によって分泌される、同じ種の他の動物の行動又は発育に影響を及ぼす化学物質であるフェロモン類が挙げられる。他の誘引剤としては、糖及びタンパク質加水分解物のシロップ、酵母及び腐りかけの肉が挙げられる。誘引剤は、活性成分と組み合わされ、茎葉又は処理範囲にある他の物品にも噴霧され得る。
宿主の行動、例えば宿主の餌探し、産卵又は交配場所又は交配相手に影響を及ぼす様々な誘引剤が公知である。本明細書に記載される方法及び組成物において有用な誘引剤としては、例えば、オイゲノール、プロピオン酸フェネチル、ジメチルイソブチルシクロプロパンカルボン酸エチル、ベンゾジオキサンカルボン酸プロピル、cis−7,8−エポキシ−2−メチルオクタデカン、trans−8,trans−0−ドデカジエノール、cis−9−テトラデセナール(加えてcis−11−ヘキサデセナール)、trans−11−テトラデセナール、cis−11−ヘキサデセナール、(Z)−11,12−ヘキサデカジエナール、酢酸cis−7−ドデセニル、酢酸cis−8−ドデセニル、酢酸cis−9−ドデセニル、酢酸cis−9−テトラデセニル、酢酸cis−11−テトラデセニル、酢酸trans−11−テトラデセニル(加えてcis−11)、酢酸cis−9,trans−11−テトラデカジエニル(加えてcis−9,trans−12)、酢酸cis−9,trans−12−テトラデカジエニル、酢酸cis−7,cis−11−ヘキサデカジエニル(加えてcis−7,trans−11)、酢酸cis−3,cis−13−オクタデカジエニル、酢酸trans−3,cis−13−オクタデカジエニル、アネトール及びサリチル酸イソアミルが挙げられる。
様々な波長又は色の光を含め、化学誘引剤以外の手段も昆虫の誘引に使用され得る。
vii.ナノカプセル/マイクロカプセル化/リポソーム
一部の例では、本組成物は、マイクロカプセル化製剤で提供される。マイクロカプセル化製剤は、水と混合され、他の噴霧可能製剤と同じように噴霧される。噴霧後、プラスチックコーティングが破れ、活性成分が徐々に放出される。
viii.担体
本明細書に記載される組成物のいずれも、本明細書に記載される調節薬剤と不活性担体とを含むように製剤化され得る。かかる担体は、固体担体、液体担体、ゲル担体及び/又はガス担体であり得る。特定の例では、担体は、種子コーティングであり得る。種子コーティングは、種子の表面に全面的に又は部分的に付着する任意の天然に存在しない製剤である。製剤は、アジュバント又は界面活性剤を更に含み得る。製剤は、作用域を拡大するために1つ以上の調節薬剤も含み得る。
製剤に使用される固体担体としては、粘土(例えば、カオリン粘土、珪藻土、ベントナイト、フバサミ(Fubasami)粘土、酸性粘土等)、合成酸化ケイ素水和物、タルク、セラミック、他の無機ミネラル(例えば、セリサイト、石英、硫黄、活性炭、炭酸カルシウム、水和シリカ等)、昇華させることができる室温で固形の物質(例えば、2,4,6−トリイソプロピル−1,3,5−トリオキサン、ナフタレン、p−ジクロロベンゼン、樟脳、アダマンタン等);羊毛;絹;綿;麻;パルプ;合成樹脂(例えば、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンなどのポリエチレン樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体などのエチレン−ビニルエステル共重合体;エチレン−メタクリル酸メチル共重合体及びエチレン−メタクリル酸エチル共重合体などのエチレン−メタクリル酸エステル共重合体;エチレン−アクリル酸メチル共重合体及びエチレン−アクリル酸エチル共重合体などのエチレン−アクリル酸エステル共重合体;エチレン−アクリル酸共重合体などのエチレン−ビニルカルボン酸共重合体;エチレン−テトラシクロドデセン共重合体;プロピレンホモポリマー及びプロピレン−エチレン共重合体などのポリプロピレン樹脂;ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリブテン−1、ポリブタジエン、ポリスチレン;アクリロニトリル−スチレン樹脂;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、スチレン−共役ジエンブロック共重合体及びスチレン−共役ジエンブロック共重合体水素化物などのスチレン系エラストマー;フッ素樹脂;ポリ(メタクリル酸メチル)などのアクリル樹脂;ナイロン6及びナイロン66などのポリアミド樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂;ポリカーボネート類、ポリアセタール類、ポリアリールスルホン類、ポリアリレート類、ヒドロキシ安息香酸ポリエステル類、ポリエーテルイミド類、炭酸ポリエステル類、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン及び多孔質樹脂、例えば発泡ポリウレタン、発泡ポリプロピレン又は発泡エチレン等)、ガラス、金属、セラミック、繊維、布、編物、シート、紙、糸、泡、多孔性物質及びマルチフィラメントの微細粉末又は顆粒が挙げられる。
液体担体としては、例えば、芳香族又は脂肪族炭化水素(例えば、キシレン、トルエン、アルキルナフタレン、フェニルキシリルエタン、ケロシン、ガス油、ヘキサン、シクロヘキサン等)、ハロゲン化炭化水素(例えば、クロロベンゼン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン等)、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール等)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等)、エステル類(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、ニトリル類(例えば、アセトニトリル、イソブチロニトリル等)、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、アミド類(例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、環状イミド類(例えば、N−メチルピロリドン)、炭酸アルキリデン類(例えば、炭酸プロピレン等)、植物油(例えば、ダイズ油、綿実油等)、植物性揮発油(例えば、オレンジ油、ヒソップ油、レモン油等)又は水を挙げることができる。
ガス担体としては、例えば、ブタンガス、フロンガス、液化石油ガス(LPG)、ジメチルエーテル及び炭酸ガスを挙げることができる。
ix.アジュバント
一部の例では、本明細書に提供される組成物は、アジュバントを含み得る。アジュバントは、活性を有しない化学物質である。アジュバントは、混合又は施用の向上のため、又はパフォーマンスの増強のため、製剤中に予め混合されるか又は噴霧タンクに加えられるかのいずれかである。アジュバントは、葉面施用向けに設計された製品に広く使用されている。アジュバントを使用すると、製剤を具体的な必要性に合わせてカスタマイズし、局所的条件を補うことができる。アジュバントは、濡れ、展着、粘着、蒸発の低減、揮発の低減、緩衝、乳化、分散、散布ドリフトの低減及び起泡の低減を含め、特定の機能を果たすように設計され得る。単一のアジュバントがこれらの全ての機能を果たすことはできず、多くの場合、適合性のあるアジュバントが組み合わされて複数の機能を同時に果たし得る。
製剤中に含まれるアジュバントの非限定的な例の中には、結合剤、分散剤及び安定剤、具体的には例えばカゼイン、ゼラチン、多糖類(例えば、デンプン、アラビアゴム、セルロース誘導体、アルギン酸等)、リグニン誘導体、ベントナイト、糖類、合成水溶性ポリマー(例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸等)、PAP(酸性リン酸イソプロピル)、BHT(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール)、BHA(2−t−ブチル−4−メトキシフェノールと3−t−ブチル−4−メトキシフェノールとの混合物)、植物油、鉱油、脂肪酸及び脂肪酸エステルがある。
x.界面活性剤
一部の例では、本明細書に提供される組成物は、界面活性剤を含む。界面活性剤は、濡れ剤及び展着剤とも称され、噴霧液滴の表面張力を物理的に変化させる。製剤がその機能を正しく果たすには、噴霧液滴が茎葉を濡らし、葉の全面にわたって均一に広がることが可能でなければならない。界面活性剤は、製剤被覆面積を拡大し、それにより病害虫の化学物質への曝露を増加させる。界面活性剤は、製剤を蝋質の葉又は有毛の葉に施用するときに特に重要である。適切な濡れ性及び展着性がないと、往々にして噴霧液滴が流亡するか、又は葉の表面を十分に被覆することができない。しかしながら、界面活性剤が多過ぎると過剰な流亡が引き起こされ、有効性が低下し得る。
界面活性剤は、イオンと呼ばれる電荷を帯びた原子又は分子へのそのイオン化の方法又は分離の方法によって分類される。負電荷の界面活性剤は、アニオン性である。正電荷のものは、カチオン性であり、及び電荷を帯びていないものは、非イオン性である。非イオン性界面活性剤の存在下における製剤活性は、カチオン性又はアニオン性界面活性剤の存在下における活性と全く異なり得る。誤った界面活性剤を選択すると、農薬製品の有効性が低下し、標的植物が傷害を受け得る。アニオン性界面活性剤は、接触性農薬(吸収されて全体に行き渡るのでなく、直接的な接触によって病害虫を防除する農薬)との使用時に最も有効である。カチオン性界面活性剤は、通常、植物毒性であるため、決して単独の界面活性剤として使用してはならない。
非イオン性界面活性剤は、浸透性農薬と使用されることが多く、噴霧農薬が植物クチクラに浸透することを促進する。非イオン性界面活性剤は、ほとんどの農薬と適合性があり、界面活性剤が必要なEPA登録農薬のほとんどが非イオン性タイプを推奨している。アジュバントとしては、限定はされないが、粘着剤、増量剤、植物浸透剤、適合性薬剤、緩衝液又はpH調整剤、ドリフト制御添加剤、消泡剤及び増粘剤が挙げられる。
本明細書に記載される組成物に含まれる界面活性剤の非限定的な例の中には、アルキル硫酸エステル塩、スルホン酸アルキル類、スルホン酸アルキルアリール、アルキルアリールエーテル類及びそのポリオキシエチレン化生成物、ポリエチレングリコールエーテル類、多価アルコールエステル類及び糖アルコール誘導体がある。
xi.併用
製剤において及びこれらの製剤から調製される使用形態において、調節薬剤は、農薬用薬剤(例えば、殺虫剤、滅菌剤、殺ダニ剤、殺線虫剤、殺軟体動物剤又は殺真菌剤;例えば、表12に挙げる農薬を参照されたい)、誘引剤、成長調整物質又は除草剤など、他の活性化合物との混合物であり得る。本明細書で使用されるとき、用語「農薬用薬剤」は、任意の病害虫を予防、駆逐、忌避又は軽減することを意図した任意の物質又は物質の混合物を指す。農薬は、食物に関してヒトと競合するか、所有物を破壊するか、疾患を蔓延させるか、又は不快害虫である昆虫、病原体、雑草及び微生物を含め、病害虫に対して使用される化学的物質又は生物学的薬剤であり得る。用語「農薬用薬剤」は、抗生物質、抗ウイルス薬 農薬、抗真菌薬、駆虫薬、栄養素、花粉、ショ糖及び/又は昆虫の動きを止める又は遅くする薬剤など、他の生物活性分子を更に包含し得る。
調節薬剤が植物に施用される例では、除草剤、肥料、成長調節物質、毒性緩和剤、情報化学物質などの他の公知の化合物との、或いは植物特性を改善するための薬剤との混合物も可能である。
V.送達
本明細書に記載される宿主は、昆虫への組成物の送達又は投与を可能にする任意の好適な方法において、本明細書に記載される組成物のいずれかに曝露され得る。調節薬剤は、単独で送達され得るか、或いは他の活性又は不活性物質と組み合わせて送達され得、有効濃度の調節薬剤を送達するように製剤化された濃縮液、ゲル、溶液、懸濁液、散布液、粉末、ペレット、ブリケット、ブリックなどの形態で例えば噴霧、マイクロインジェクション、植物経由、注入、浸漬によって施用され得る。本明細書に記載される組成物の施用量及び施用部位は、概して、宿主の習性、宿主の微生物が調節薬剤の標的となり得るのがいずれの生活環ステージであるか、施用が行われる部位並びに調節薬剤の物理的及び機能的特性によって決まる。本明細書に記載される調節薬剤は、昆虫に経口摂取によって投与され得るが、クチクラを通じた浸透又は昆虫の呼吸器系への浸透を可能にする手段によっても投与され得る。
一部の例では、昆虫は、単純に調節薬剤を含む溶液に「浸漬」されるか、又はそれが「噴霧」され得る。或いは、調節薬剤を昆虫の飼料成分(例えば、摂食可能物)に連結して送達を容易にし、及び/又は昆虫による調節薬剤の取込みを増加させ得る。経口導入方法には、例えば、調節薬剤を昆虫の飼料と直接混合すること、昆虫の生息場所又は活動場所に調節薬剤を噴霧すること、並びに飼料として使用される種が調節薬剤を発現するように改変され、次に影響を与えようとする昆虫に給餌されるエンジニアリング手法が含まれる。一部の例では、例えば、調節薬剤組成物は、昆虫の食餌中に配合するか又は食餌の上にかけることができる。例えば、調節薬剤組成物は、昆虫が生息する作物畑の上に噴霧することができる。
一部の例では、本組成物は、例えば、背負式散布、空中散布、作物散布/散粉等により、植物、例えば作物の上に直接噴霧される。調節薬剤が植物に送達される例では、調節薬剤を受け取る植物は、いずれの植物成長段階にもあり得る。例えば、製剤化された調節薬剤は、植物成長初期に種子コーティング又は経根処理として、又は作物サイクル後期に植物全体の処理として施用することができる。一部の例では、調節薬剤は、局所薬剤として植物に施用され得、宿主昆虫がその植物を食べるか、又は他にその植物との相互作用時に植物と接触することになる。
更に、調節薬剤は、植物又は動物宿主の組織(例えば、茎又は葉)を通じて吸収され、分布する浸透性薬剤として(例えば、植物が成長する土壌中又は植物の水やりに使用される水中に)施用され得、それを餌にする昆虫が有効用量の調節薬剤を得ることになる。一部の例では、植物又は飼料生物は、調節薬剤を発現するように遺伝的に形質転換され得、その植物又は飼料生物を餌にする宿主が調節薬剤を食べることになる。
遅延放出又は継続的放出も、調節薬剤又は1つ以上の調節薬剤を含有する組成物をゼラチンなどの溶解性又は生体内分解性コーティング層で被覆することにより、このコーティングが使用環境内で溶解又は分解し、次に調節薬剤が利用可能になることで達成でき、又は薬剤を溶解性又は分解性マトリックス中に分散させることにより達成できる。このような継続的放出及び/又は分注手段装置が有利に用いられることにより、本明細書に記載される調節薬剤の1つ以上の有効濃度が特定の宿主生息場所において常に維持され得る。
調節薬剤は、昆虫が成長、生活、繁殖、摂餌又は寄生する媒体に配合することもできる。例えば、調節薬剤は、飼料容器、餌場、保護用ラッピング材又は巣箱に配合することができる。一部の適用について、調節薬剤は、粉末形態での又は「トラップ」若しくは「餌場」における施用のための固体支持体に結合され得る。例として、組成物が特定の宿主昆虫のためのトラップにおいて又はベイトとして使用される適用について、組成物はまた、固体支持体に結合されるか、又は時限放出材料に封入され得る。例えば、本明細書に記載される組成物は、ベクター(例えば、ヒト病原体のベクター、例えばカ、コダニ、ハジラミ又はマダニ)が成長、生活、繁殖、摂餌又は寄生する少なくとも1つの生息場所に組成物を送達することにより投与され得る。
VI.スクリーニング
本明細書では、宿主(例えば、昆虫)の微生物叢を変化させ、且つそれにより宿主適応度を低下させるのに有効な調節薬剤のスクリーニング方法が含まれる。本明細書に提供されるスクリーニングアッセイは、宿主に常在する共生微生物を標的とし、且つそれにより宿主の適応度を低下させる1つ以上の調節薬剤(例えば、ファージ)を同定するのに有効であり得る。例えば、同定された調節薬剤(例えば、ファージ)は、農薬分解性又はアレロケミカル分解性微生物(例えば、細菌、例えば表12に挙げられる農薬を分解する細菌)の生存能を低下させ、且つそれにより宿主の農薬に対する感度(例えば、表12に挙げられる農薬に対する感度)又はアレロケミカル薬剤に対する感度を増加させるのに有効であり得る。
例えば、ファージライブラリをスクリーニングすることにより、宿主に常在する特異的な内部共生微生物を標的とするファージを同定し得る。一部の例では、ファージライブラリは、1つ以上の環境サンプル(例えば、土壌、池底質又は下水)の形態で提供され得る。或いは、ファージライブラリは、実験室分離株から作成され得る。ファージライブラリは、標的細菌株と共培養され得る。細菌株とのインキュベーション後、標的細菌に感染してそれを溶解させることに成功するファージが培養培地で集積される。ファージ集積培養物は、目的のファージを更に集積するため、追加的な細菌で任意の回数だけ継代培養され得る。ファージは、本明細書に記載される任意の方法又は組成物において調節薬剤として使用するために分離することができ、ここで、ファージは、宿主適応度を低下させる方法で宿主の微生物叢を変化させる。
Figure 2020509078
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以下は、本発明の方法の例である。上記に提供される概要を所与として、様々な他の実施形態を実施し得ることが理解される。
実施例1:ハマダラカ属(Anopheles)蚊のアジスロマイシン溶液処理
本実施例は、比較的広域であるが、浅い抗細菌活性であるアジスロマイシンでの処理により、アノフェレス・コルッツィ(Anopheles coluzzii)蚊を死滅させるか又はその適応度を低下させ、及び寄生虫の伝播率を低下させることが可能であることを実証する。アジスロマイシンは、一部のグラム陽性細菌、一部のグラム陰性細菌及び多くの非定型細菌を阻害する。アジスロマイシンが蚊に及ぼす効果は、アジスロマイシンに敏感である、蚊にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介される。1つの標的となる細菌株は、アサイア属(Asaia)である。
蚊は、世界で最も危険な動物と言われており、マラリアは、ヒトに悪影響を及ぼす蚊媒介性疾患の1つである。蚊には約3,500の種が存在し、マラリアを伝播させるものは、全てハマダラカ属(Anopheles)と呼ばれるサブセットに属する。約40のハマダラカ属(Anopheles)種は、ヒトの健康に深刻な影響を及ぼすマラリアを伝播させる能力を有する。
治療計画:1mlの血液中に0(陰性対照)、0.1、1又は5μg/mlの抗生物質終濃度で血液ミールをアジスロマイシン溶液と混合して製剤化する。
実験計画:
処理の準備のため、蚊を実験室環境及び培地中で成長させる。実験は、アノフェレス・コルッツィ(Anopheles coluzzii)のゴウッソ(Ngousso)コロニーからの雌蚊で実施し、これは、当初、カメルーンで採集された野外蚊から樹立されたものであり、ヒト血液に維持し、成虫として5%フルクトースを供給する。幼虫にはテトラミン(tetramin)魚用飼料を与える。12時間明期/暗期サイクル下70〜80%湿度において温度を28℃(±1℃)に維持する。
ヒト血液供給及びマラリア原虫感染:
抗生物質不含の、50mg/Lヒポキサンチン、25mM HEPES+10%熱失活ヒト血清を補充した300mg L−1 L−グルタミンを含むRPMI培地(GIBCO)で熱帯熱マラリア原虫(Plasmodium falciparum)NF54生殖母細胞を培養する。6%v/v洗浄O+赤血球(RBC)中0.5%寄生虫血で感染させる17及び14日前に2つの25mL培養を開始する。培地は、毎日交換する。蚊を感染させる前に、遠心したRBCをプールし、20%の新鮮な洗浄RBC及びヒト血清(RBCと血清との間で2:3v/v比)を補充する。パラフィルムで覆い37℃に保ったメンブレン供給装置(2mlエッペンドルフ試験管)から蚊に血液ミールを与える。
アジスロマイシン溶液は、アジスロマイシン(SIGMA−ALDRICH、PZ0007)をDMSO中に溶解させることにより作成する。血液ミールの調製で合計1mLとなるように新鮮血液に種々の容積のアジスロマイシン溶液を加える。血液中のアジスロマイシン終濃度は、0(対照溶液としての単なる溶媒)、0.1、1又は5μg/mlである。
各マラリア原虫感染につき、条件当たり少なくとも100匹の年齢対応2〜3日齢蚊に、パラフィルムで覆い37℃に保ったメンブレン供給装置(2mlエッペンドルフ試験管)から対照又は実験血液ミールを与え、充血していない蚊を取り除く。ミールは、4日毎に合計3回血液ミールを与える。血液ミール間で、産卵のために蒸留水で湿らせた綿パッドを蚊に提供する。2回目及び/又はそれ以降の血液ミール後、摂餌していない蚊を取り除かない。毎日死亡数をカウントし、死骸を取り除いて、本明細書に記載されるとおりのアサイア属(Asaia)分析のために保管する。各レプリケートについて、アジスロマイシンの濃度当たり少なくとも50匹の蚊を使用する。最後の血液ミールの終了時、蚊を12時間保管した後に解剖する。
定量的ポリメラーゼ連鎖反応による微生物叢分析:
解剖前に蚊を70%エタノールに5分間浸漬し、次に滅菌リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で3回リンスして、表在細菌を死滅させて取り除き、従って解剖中のサンプルのクチクラ細菌による汚染を最小限に抑える。各蚊(対照及びアジスロマイシン処理)の中腸を取り出し、直ちにドライアイスで凍結し、処理まで20℃で保存する。中腸が破裂して相当量の腸内容物が失われた場合に限り、それを分析から除外する。Precellys 24ホモジナイザー(Bertin)において、0.5mm幅ガラスビーズ(Bertin)を使用してサンプルをフェノール−クロロホルム中で6800rpmにおいて30秒間ホモジナイズし、デオキシリボ核酸(DNA)をフェノール−クロロホルムで抽出する。アサイア属(Asaia)の定量化に16SリボソームDNA(rDNA)を使用し、これは、ハマダラカ属(Anopheles)ハウスキーピング遺伝子40Sリボソームタンパク質S7(Vector−Base遺伝子ID AGAP010592)の比として示される。アサイア属(Asaia)のプライマー配列は、フォワード5’−GTGCCGATCTCTAAAAGCCGTCTCA−3’(配列番号219)及びリバース5’−TTCGCTCACCGGCTTCGGGT−3’(配列番号220)及びS7について:フォワード5’−GTGCGCGAGTTGGAGAAGA−3’(配列番号221)及びリバース5’−ATCGGTTTGGGCAGAATGC−3’(配列番号222)である。SYBR Premix Ex Taqキット(Takara)を製造者の指示に従って使用して、7500 Fastリアルタイムサーモサイクラー(Applied Biosystems)で定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)を実施する。アジスロマイシン処理した蚊は、アサイア属(Asaia)特異的遺伝子の減少を示す。
アジスロマイシンで処理した蚊の生存率を陰性対照処理の蚊と比較する。アジスロマイシン溶液で処理した蚊の生存率は、対照と比較して低下する。
実施例2:抗生物質溶液を用いたアエデス・ベクサンス(Aedes vexans)の処理
この実施例は、タンパク質生成を阻害する広域スペクトル抗生物質であるドキシサイクリンを用いた処理によるアエデス・ベクサンス(Aedes vexans)を死滅させるか、又はその適応度を低下させる能力を実証する。カに対するドキシサイクリンの作用は、ドキシサイクリンに対して感受性であるカに内在性の細菌集団の修飾作用により媒介される。1つの標的となる細菌株は、ボルバキア属(Wolbachia)である。
ブタ繁殖・呼吸症候群ウイルス(PRRSV)の制御及び根絶を成功させることは、今日の世界中のブタ産業にとって極めて重要である。PRRSVの侵入のリスクを低減する目的で、ブタ生産者は、その飼育場のバイオセキュリティーを増強するための厳しい措置を講じるが、ブタ集団におけるPRRSVの感染は、依然として頻繋に発生する。PRRSVの1つの伝播ベクターは、アエデス・ベクサンス(Aedes vexans)である。アエデス・ベクサンス(Aedes vexans)は、全世界共通の害虫である。PRRSVに加えて、これは、糸状虫(Dirofilaria immitis)(イヌ糸状虫);兎粘液腫(Myxomatosis)(致死的ウサギウイルス疾患)及び東部ウマ脳炎(Eastern equine encephalitis)(米国における致死的ウマウイルス疾患)の既知ベクターでもある。アエデス・ベクサンス(Aedes vexans)は、欧州の最も一般的なカであり、欧州のカの群集の80%超を占める。その存在量は、氾濫水の水溜りの利用可能性に応じて変動する。夏季には、モスキートトラップは、一晩トラップ当たり最大8,000匹のカを収集することができる。
治療計画:1mLの血液中に0(陰性対照)、1、10又は50μg/mlの抗生物質終濃度で血液ミールをドキシサイクリン溶液と混合して製剤化する。
実験設計
処理の準備のために、実験室環境及び培地中でカを成長させる。実験は、アエデス・ベクサンス(Aedes vexans)の雌のカを用いて実施し、これは、当初、ミネソタ大学セントポールキャンパス(University of Minnesota St.Paul campus)の野外で採集した野外のカから樹立されたものであり、ヒト血液に維持し、成虫として5%フルクトースを供給する。ドキシサイクリン溶液は、ドキシサイクリン(SIGMA−ALDRICH,D9891)を滅菌水に溶解させることにより調製する。血液ミールの調製には、種々の容積のドキシサイクリン溶液を新鮮な血液に合計1mLとなるように添加する。最終的な血中ドキシサイクリン濃度は、約0(対照)、1、10又は50μg/mlである。
レプリケートの各々について、パラフィルムで被覆し、且つ37℃に維持したメンブレン供給装置(2mlエッペンドルフチューブ)から、年齢対応の2〜3日齢のカに対照又は実験血液ミールを付与する。非飽血カは、廃棄する。血液ミールは、4日毎に合計3回の血液ミールを付与する。血液ミール供給間において、産卵のために蒸留水で湿らせた綿パッドをカに供給する。2回目及びそれ以降の血液ミール後、摂餌していないカは、除去しない。死んだカを毎日計数し、死骸を取り除いて、本明細書に記載するとおりボルバキア属(Wolbachia)分析のために保存する。各レプリケートについて、ドキシサイクリンの濃度当たり少なくとも50匹のカを使用する。最後の血液ミールの終了時、カを12時間保管した後に解剖する。
定量的ポリメラーゼ連鎖反応による微生物叢分析:
解剖前にカを70%エタノールに5分間浸漬し、次に滅菌リン酸緩衝食塩水(PBS)で3回すすいで、表面の細菌を死滅させて取り除き、このようにして解剖中のサンプルへのクチクラ細菌の混入を最小限に抑える。各カ(対照及びドキシサイクリン処理)の中腸を取り出し、直ちにドライアイス上で凍結させてから、処理まで20℃で保存する。中腸は、それらが破裂して腸内容物の実質的な量が失われた場合に限り、それらを分析から除外する。0.5mm幅のガラスビーズ(Bertin)を用い、サンプルをPrecelly24ホモジナイザー(Bertin)中のフェノール−クロロホルム中において6800rpmで30秒間ホモジナイズしてから、フェノール−クロロホルムでデオキシリボ核酸(DNA)を抽出する。ボルバキア属(Wolbachia)の定量のために16SリボソームDNA(rDNA)を使用し、これは、ヤブカ属(Aedes)ハウスキーピング遺伝子40Sリボソームタンパク質S7(Vector−Base遺伝子ID AAEL009496)の比として示す。ボルバキア属(Wolbachia)のプライマー配列は、次のとおりである:フォワードプライマー5’−TCAGCCACACTGGAACTGAG−3’(配列番号225)及びリバースプライマー5’−TAACGCTAGCCCTCTCCGTA−3’(配列番号226)並びにS7について:フォワード5’−AAGGTCGACACCTTCACGTC−3’(配列番号227)及びリバース5’−CCGTTTGGTGAGGGTCTTTA−3’(配列番号228)。定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)は、製造者の指示に従い、SYBR Premix Ex Taqキット(Takara)を用いて、7500 Fast Real−Timeサーモサイクラー(Applied Biosystems)で実施する。ドキシサイクリンで処理したカは、ボルバキア属(Wolbachia)特異的遺伝子の減少を示す。
ドキシサイクリン溶液で処理したカの生存率を、陰性対照で処理したカと比較する。ドキシサイクリン溶液で処理したカの生存率は、対照と比較して低い。
実施例3:デルマセントル・アンデルソニ(Dermacentor andersoni)の抗生物質溶液処理
本実施例は、ウシにおける広範囲の細菌感染の治療によく使用される広域スペクトル抗生物質であるリカマイシンLA−200オキシテトラサイクリンで処理することにより、マダニのデルマセントル・アンデルソニ(Dermacentor andersoni)を死滅させるか又はその適応度を低下させることが可能であることを実証する。リカマイシンLA−200オキシテトラサイクリンがマダニに及ぼす効果は、リカマイシンLA−200オキシテトラサイクリンに敏感である、マダニにとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介される。1つの標的となる細菌株は、リケッチア属(Rickettsia)である。
マダニは、脊椎動物を餌とする偏性吸血性節足動物であり、ヒト及び動物に疾患を伝播させる能力を有するため、家畜に多大な経済的損失を引き起こす。詳細には、マダニは、全大陸にわたって病原体を伝播させ、人畜共通病原体の主要なベクターと見なされている。事実、1982年にライム病が特徴付けられて以来、415種の新規ダニ媒介性細菌病原体が発見されている。ロッキー山脈森林ダニであるデルマセントル・アンデルソニ(Dermacentor andersoni)は、「病原媒介物の万能のパンドラの箱」と名付けられており、ロッキー山紅斑熱リケッチア(Rickettsia rickettsii)及び野兎病菌(Francisella tularensis)を含め、幾つかの病原体を伝播させる。これは、アナプラズマ症の媒介物であり、且つ世界的に最も蔓延している家畜のマダニ媒介性病原体であるアナプラズマ・マージナーレ(Anaplasma marginale)のベクターでもある(Gall et al.,The ISME Journal 10:1846−1855,2016)。ウシのアナプラズマ症に起因する経済的損失は、米国で年間3億ドルと推定されている(Rochon et al.,J.Med.Entomol.49:253−261,2012)。
治療計画:マダニの適用後−4、−1、+3及び+5日目における治療用量(11mg/kg体重)のリカマイシンLA−200オキシテトラサイクリン注射。
実験計画:
オレゴン州バーンズ(Burns)及びモンタナ州コモ湖(Lake Como)の現地において、(Scoles et al.,J.Med.Entomol.42:153−162,2005)に記載されるとおり、対象の成虫D.アンデルソニ(D.andersoni)をフランネル法によって採集する。野外採集したマダニを使用して実験室コロニーを樹立する。マダニ細菌分析のため、各コロニーからの成虫F1又はF2雄マダニのコホートをホルスタイン仔ウシで育て、以下のとおりゲノムDNA単離及び細菌定量化のため、解剖して中腸(MG)及び唾液腺(SG)を採取する。
F1マダニのコホートを、抗生物質処理した仔ウシ又は未処理の仔ウシ(対照)のいずれかで育てる。抗生物質処理した仔ウシは、マダニの適用後−4、−1、+3及び+5日目に治療用量(11mg/kg体重)のリカマイシンLA−200オキシテトラサイクリン注射を受けた一方、未処理の仔ウシは、いかなる注射も受けなかった(未処理対照)。雌マダニは、産卵させて、未処理及び処理済みのマダニの第2の世代を継続させる(F2世代)。F2処理済み世代は、抗生物質に曝露されたF1成虫から生じた。F2マダニは、抗生物質に供されない。
F1及びF2世代成虫雄マダニを7日間飼育し、次に24時間以内に解剖する。毎日死亡をカウントし、マダニを取り出して、本明細書に記載されるとおりのリケッチア属(Rickettsia)分析のために保存する。解剖前にマダニを表面滅菌し、各解剖間で全ての解剖用具を滅菌する。マダニMG及びSGを解剖し、3バイオロジカルレプリケートで30匹の群をプールする。組織は、細胞溶解溶液(Qiagen、Valencia、CA、USA)及びプロテイナーゼK(1.25mg/ml)に保存する。PureGene抽出キット(Qiagen)を製造者の仕様に従って使用してゲノムDNAを単離する。
リケッチア・ベリイ(Rickettsia bellii)の定量分析:
リケッチア属(Rickettsia)を定量化するため、未処理の及び抗生物質処理したF1及びF2マダニのSYBR Green定量的PCRを用いてrickA遺伝子コピー数を測定する。リケッチア属(Rickettsia)の定量化は、フォワード(5’−TACGCCACTCCCTGTGTCA−3’;配列番号229)及びリバース(5’−GATGTAACGGTATTACACCAACAG−3’;配列番号230)プライマーを使用して決定する。細菌定量化は、プールサンプルのF1及びF2 MG及びSGで測定する。SYBR Premix Ex Taqキット(Takara)を製造者の指示に従って使用して、7500 Fastリアルタイムサーモサイクラー(Applied Biosystems)で定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)を実施する。リカマイシンLA−200オキシテトラサイクリン処理したマダニは、リケッチア属(Rickettsia)特異的遺伝子の減少を示す。
抗生物質溶液で処理したマダニの生存率を未処理のマダニと比較する。リカマイシンLA−200オキシテトラサイクリン溶液で処理したマダニの生存率は、未処理と比較して低下する。
実施例4:家畜に感染するコダニのリファンピシン溶液による処理
本実施例は、抗生物質溶液で処理することによりコダニを死滅させるか又はその適応度を低下させることが可能であることを実証する。本実施例は、オキシテトラサイクリンがコダニに及ぼす効果は、オキシテトラサイクリンに敏感である、バチルス属(Bacillus)などのコダニにとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されることを実証する。
疥癬は、動物に寄生するコダニが皮膚の深部まで巣穴を掘り、その巣穴の内部に産卵することによって引き起こされる。卵は、孵化して幼虫期に入る。次に、幼虫コダニが巣穴を離れ、皮膚表面まで上り、健康な皮膚組織に新しい巣穴を作り始める。卵から成虫になるまでの発育は、約2週間で完了する。こうしたコダニの寄生によって生じる病変は、動物の免疫系がコダニの存在に応答した結果である。動物の免疫応答の強度上の理由から、広範囲の病変及び全身性皮膚炎を生じさせるのに必要なコダニは、ごく少数である。コダニは、化学合成殺ダニ剤で死滅させることができるが、この種の化学物質は、高圧油圧式噴霧器具で群れ内の動物各々に噴霧して、皮膚への噴霧液の浸透を確実にしなければならない。更に、この種の化学農薬は、生態学上及び/又は農業上有害な効果を有し得る。
治療計画:0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する10mLの滅菌水中に0(陰性対照)、1、10又は50μg/mlでオキシテトラサイクリン溶液を製剤化する。
実験計画:
繁殖期の成虫コダニが、便乗性ダニ又はその子孫と比較して、そのクチクラが硬化していないことに起因して異なる感受性を有するかどうかを決定するため、家畜に寄生しているコダニ並びに幼虫及び蛹に関連するコダニを採集する。このアッセイは、異なる種類のコダニで抗生物質溶液を試験し、バチルス属(Bacillus)などの内因性微生物を標的とすることによりその適応度がどのように変化するかを決定する。
コダニに寄生されたブタからコダニを採集する。ブタの内耳領域から先の尖った小匙により痂皮で覆われた範囲を優しく掻き出して剥がし取ることにより皮膚サンプルを採取し、続いてコダニに関して調べる。
コダニは、年齢毎に群に分け、別個にアッセイする。年齢は、以下のとおり幼虫又は蛹の形態及び色素沈着に基づき決定する:動き回るのに十分に小さい吐糸幼虫から採取されるコダニは、群1に分類し;巣房にいるには大き過ぎ、その口を巣房開口の方に向けて直立に伸長し始める、伸びた幼虫から採取されるコダニは、群2に分類し;及び蛹から採取されるコダニは、群3に分類する。コダニは、50単位を収集するまで、ガラスペトリ皿内でその宿主幼虫又は蛹の上に保存する。これにより、その摂餌ルーチン及び生理学的状態が変化しないままであることが確実になる。コダニがその宿主幼虫又は蛹からはぐれたり、又は互いの上によじ登ったりすることを防ぐため、同じディッシュには同じ発育段階の宿主のみを飼育した。
器具 − ステンレス鋼リング(56mm内径、2〜3mm高さ)及び2枚の円形ガラス(62mm直径) − をアセトン及びヘキサン又はペンタンで清浄にして、試験アリーナを形成する。アリーナのガラス円盤及びリングに一様に噴霧することにより、オキシテトラサイクリン溶液及び対照溶液を器具に適用する。このため、リザーバに1mlの溶液を装填する。チューブの底端からの噴霧表面の距離は、11mmに設定し、0.0275インチノズルを使用する。堆積した溶液の量が1±0.05mg/cmになるまで圧力を調整する(通常、350〜500hPaの範囲)。抗生物質溶液をそのそれぞれのディッシュに対し、ディッシュの底面が全て隠れるように注ぎ、残留液体は、ドラフト下で蒸発させる。円形ガラス間にリングを置いてケージを組み立てる。ケージは、3つ以下のアッセイのために調製から60時間以内に使用して、抗生物質溶液へのコダニの曝露を制御する。このケージに10〜15匹のコダニを導入し、器具のピースを溶融ワックスの液滴で共につなぎ合わせる。吐糸幼虫、伸長した幼虫、白色眼蛹及び白色乃至蒼白色の体を有する暗色眼期から収集されるコダニが使用される。
4時間後、餌となる2又は3匹の白色眼蛹(蓋をして4〜5日後)と共にコダニを清浄なガラスペトリ皿(60mm直径)に移す。抗生物質又は対照溶液による処理後4時間、24時間及び48時間でコダニを解剖顕微鏡下に観察し、以下のカテゴリに従って分類する:
・可動:その脚上を針でつつかれた後かどうかに関わらず、コダニは歩き回る。
・麻痺:コダニは、1つ以上の付属器を未刺激で又は刺激後に動かすが、歩き回ることはできない。
・死亡:動けず、3回の連続した刺激に反応しない。
滅菌つまようじ又は針を使用してその脚に触れることによりコダニを刺激する。各群の刺激には新しいつまようじ又は滅菌針を使用して、コダニ群間での汚染を避ける。
アッセイは、32.5℃及び60〜70%相対湿度で実施する。対照の死亡率が30%を超えた場合、そのレプリケートを除外する。各実験を4つの一連のケージで反復する。
コダニ群におけるバチルス属(Bacillus)の状態をPCRによって評価する。DNA Kit(OMEGA、Bio−tek)を製造者のプロトコルに従って使用して、対照(オキシテトラサイクリン処理なし)及びオキシテトラサイクリン処理した個体(全身)から全DNAを単離する。バチルス属(Bacillus)のプライマー、フォワードプライマー5’−GAGGTAGACGAAGCGACCTG−3’(配列番号231)及びリバースプライマー5’−TTCCCTCACGGTACTGGTTC−3’(配列番号232)は、Primer 5.0ソフトウェア(Primer−E Ltd.,Plymouth,UK)を使用して、バチルス属(Bacillus)ゲノム(受託番号:AP007209.1)から得られる23S−5S rRNA配列(Takeno et al.,J.Bacteriol.194(17):4767−4768,2012)に基づいて設計する。PCR増幅サイクルには、95℃で5分の初期変性ステップ、95℃で1分、59℃で1分、及び72℃で2分を35サイクル、及び72℃で5分の最終延長ステップが含まれた。オキシテトラサイクリン処理サンプル及び対照サンプルからの増幅産物を1%アガロースゲル上で分析し、SYBR safeで染色し、イメージングシステムを使用して可視化する。
オキシテトラサイクリン溶液で処理したコダニの生存率を陰性対照で処理したミツバチヘギイタダニと比較する。
オキシテトラサイクリン溶液で処理したコダニの生存率及び移動性は、対照と比較して低下するものと予想される。
実施例5:ファージライブラリの作成
本実施例は、環境サンプルからのファージコレクションの取得を実証する。
治療計画:以下のファージ科を有するファージライブラリコレクション:マイオウイルス科(Myoviridae)、サイフォウイルス科(Siphoviridae)、ポドウイルス科(Podoviridae)、リポスリクスウイルス科(Lipothrixviridae)、ルディウイルス科(Rudiviridae)、アンピュラウイルス科(Ampullaviridae)、ビカウダウイルス科(Bicaudaviridae)、クラバウイルス科(Clavaviridae)、コルチコウイルス科(Corticoviridae)、シストウイルス科(Cystoviridae)、フセロウイルス科(Fuselloviridae)、グロブロウイルス科(Gluboloviridae)、グッタウイルス科(Guttaviridae)、イノウイルス科(Inoviridae)、レビウイルス科(Leviviridae)、ミクロウイルス科(Microviridae)、プラズマウイルス科(Plasmaviridae)、テクティウイルス科(Tectiviridae)
実験計画:
2週間にわたって複数の環境サンプル(土壌、池底質、下水)を滅菌1Lフラスコに採取し、採取後直ちに以下に記載するとおり処理し、その後、4℃で保存する。土壌サンプルは、最終容積が100mLになるように2mM CaCl2を補充した滅菌2倍濃度ディフコルリアブロス(LB)又はトリプトソイブロス(TSB)中でホモジナイズする。リン酸塩試験ストリップを使用してpH及びリン酸塩レベルを測定する。精製のため、全てのサンプルをMegafuge 1.0R、Heraeus又はEppendorf遠心機5702 Rにおいて3000〜6000g、+4℃で10〜15分間遠心し、0.2μm低タンパク質フィルタでろ過することにより、全ての残留細菌細胞を除去する。上清をガラスボトルに入れてクロロホルムの存在下において4℃で保存する。
実施例6:標的特異的ファージの同定
本実施例は、異種ファージライブラリからの単一の標的特異的ファージの分離、精製及び同定を実証する。
実験計画:
20〜30mlの実施例5に記載されるファージライブラリをLBブロスで30〜40mlの容積に希釈する。標的細菌株、例えばブフネラ属(Buchnera)を加えて(LBブロスで成長させた50〜200μl一晩培養物)、培養物中におけるこの特異的細菌株を標的とするファージを集積する。この培養物を230rpmで振盪して+37℃で一晩インキュベートする。この集積培養物から細菌を遠心(Megafuge 1.0R、Heraeus又はEppendorf遠心機5702 Rにおいて3000〜6000g、15〜20分、+4℃)及びろ過(0.2又は0.45μmフィルタ)によって除去する。2.5mlの細菌不含培養物を2.5mlのLBブロス及び50〜100μlの標的細菌に加えてファージを集積する。集積培養物を上記のとおり一晩成長させる。この集積培養物からのサンプルを室温において13,000gで15分間遠心し、100〜300μlの標的細菌及び3mlの融解した0.7%軟寒天と共にLB寒天が入ったペトリ皿に10μlの上清をプレーティングする。プレートを+37℃で一晩インキュベートする。菌叢に観察されるプラークの各々をピッキングし、500μlのLBブロスに移す。このプラークストックからのサンプルを標的細菌上に更にプレーティングする。見出される全てのファージについてプラーク精製を3回実施し、それにより不均質なファージ混合物から単一の均質なファージを分離する。
コンフルエントな溶解を呈する宿主細菌株のオーバーレイプレートを回収することにより、高力価ファージ(>1×10^10 PFU/ml)のプレートからのライセートを調製する。5mlの緩衝液をあふれさせた後、軟寒天オーバーレイを浸軟させ、遠心によって清澄化し、ろ過滅菌する。得られたライセートは、4℃で保存する。高力価ファージライセートは、(Summer et al.,J.Bacteriol.192:179−190,2010)に記載されるとおり等密度CsCl遠心によって更に精製する。
(Summer,Methods Mol.Biol.502:27−46,2009)に記載されるとおり、CsCl精製ファージ懸濁液からDNAを単離する。454パイロシーケンシング法を用いることにより2プールのファージゲノムの一部として個々の分離したファージをシーケンシングする。ファージゲノムDNAを約100ng/Lの最終濃度となるように等モル量で混合する。プールDNAを剪断し、プールの各々に特異的な多重識別(multiplex identifier:MID)タグとライゲートし、Roche FLX Titaniumシーケンサーで製造者のプロトコルに従って全プレート反応を用いてパイロシーケンシングにより配列決定する。プールファージDNAは、2つのシーケンシング反応に存在する。Newbler Assembler、バージョン2.5.3(454 Life Sciences)を使用することにより、1アセンブリ当たり単一のMIDを含むリードのみを含むように設定を調整することによってプールの各々に対応するトリミング後のFLX Titaniumフローグラム出力を個別にアセンブルする。コンティグ配列に対して生成されるプライマー及び鋳型としての個々のファージゲノムDNA調製物を使用したPCRにより、個々のコンティグのアイデンティティを決定する。Sequencher 4.8(Gene Codes Corporation)を使用して配列アセンブリ及び編集を行う。ファージ染色体末端構造を実験的に決定する。ファージの付着(cos)末端は、(Summer,Methods Mol.Biol.502:27−46,2009)に記載されるとおり、ファージゲノムの末端までシーケンシングし、環状化したゲノムDNAのライゲート接合部を介した増幅によって得られるPCR産物をシーケンシングすることにより決定される。GeneMark.hmmを使用して初めにタンパク質コード領域を予測し(Lukashin et al.Nucleic Acids Res.26:1107−1115,1998)、Artemisにおける手動分析で精緻化し(Rutherford et al.,Bioinformatics 16:944−945,2000.)、BLAST(0.005のE値カットオフ)を用いて分析する(Camacho et al.,BMC Bioinformatics 10:421,2009)。特に興味深いタンパク質は、InterProScanによって更に分析する(Hunter et al.,Nucleic Acids Res.40:D306−D312,2012)。
内部共生細菌ブフネラ属(Buchnera)を溶解させたCsCl精製ファージ(>1×10^11 PFU/ml)について、ストックをトリプトソイブロス緩衝液で希釈することにより電子顕微鏡法を実施する。薄い400メッシュ炭素被覆フォルムバールグリッドにファージを適用し、2%(wt/vol)酢酸ウラニルで染色し、風乾する。100kVの加速電圧で動作するJEOL 1200EX透過型電子顕微鏡で標本を観察する。各ファージにつき5個のビリオンを測定し、適宜、カプシド及び尾部の寸法の平均値及び標準偏差を計算する。
実施例7:精製ファージ溶液によるアブラムシの処理
本実施例は、アブラムシをファージ溶液で処理することによりそれを死滅させるか又はその適応度を低下させることが可能であることを実証する。本実施例は、ファージがアブラムシに及ぼす効果が、ファージに敏感である、アブラムシにとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されることを実証する。1つの標的となる細菌株は、実施例6で同定されたファージによるブフネラ属(Buchnera)である。
アブラムシは、微生物叢調節薬剤及びアブラムシの適応度への効果の試験に代表的な種である。
治療計画:
0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する10mLの滅菌水中に0(陰性対照)、10、10又は10プラーク形成単位(pfu)/mlの実施例6からのファージでファージ溶液を製剤化する。
実験計画:
処理の準備のため、アブラムシを実験室環境及び培地中で成長させる。環境制御された室内において(16時間光周期;60±5%RH;20±2℃)、ソラマメ植物をバーミキュライトとパーライトとの混合物において16時間明期及び8時間暗期として24℃で成長させる。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させる。実験のため、健康植物から2齢及び3齢アブラムシを採集し、各処理が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取るように処理に分ける。
ファージ溶液を本明細書に記載されるとおり調製する。96ウェルプレートのウェルに200μlのアブラムシ用人工食(Febvay et al.,Canadian Journal of Zoology 66(11):2449−2453,1988)を充填し、プレートをパラフィルムで覆って給餌サシェを作る。人工食は、陰性対照としての滅菌水並びに0.5%ショ糖及び必須アミノ酸と混合するか、又は様々なファージ濃度のファージ溶液と混合する。ファージ溶液は、10〜10(pfu)/mlのファージ終濃度となるように人工食と混合する。
各レプリケート処理について、30〜50匹の2齢及び3齢アブラムシを96ウェルプレートのウェルに個別に置き、給餌サシェプレートを逆さにしてその上に被せることにより、昆虫を、パラフィルムを通じて摂餌させると共に、個々のウェルに拘束しておく。実験用アブラムシは、アブラムシコロニーと同じ環境条件下に保つ。アブラムシに24時間給餌した後、給餌サシェを滅菌人工食が入った新しいサシェに交換し、4日間にわたって24時間毎に新しい滅菌サシェを提供する。サシェの交換時、アブラムシの死亡に関しても確認する。アブラムシは、褐色に変化していた場合、又はウェルの底にいて、観察している間に動かない場合に死んでいると見なす。アブラムシが給餌サシェのパラフィルム上にいるものの動かない場合、摂餌中で生きていると考える。
アブラムシサンプル中のブフネラ属(Buchnera)の状態をPCRによって評価する。陰性対照からのアブラムシ成虫(ファージ処理なし)及びファージ処理群は、初めに70%エタノールで1分間、10%ブリーチで1分間表面滅菌し、超純水で1分間の洗浄を3回行う。各個体(全身)から、昆虫DNAキット(OMEGA、Bio−tek)を製造者のプロトコルに従って使用して全DNAを抽出する。ブフネラ属(Buchnera)のプライマー、フォワードプライマー5’−GTCGGCTCATCACATCC−3’(配列番号233)及びリバースプライマー5’−TTCCGTCTGTATTATCTCCT−3’(配列番号234)は、Primer 5.0ソフトウェア(Primer−E Ltd.,Plymouth,UK)を使用して、ブフネラ属(Buchnera)ゲノム(受託番号:GCA_000009605.1)から得られた23S−5S rRNA配列をベースとして設計する(Shigenobu et al.,Nature 407:81−86,2000)。PCR増幅サイクルには、95℃で5分の初期変性ステップと、95℃で30秒、55℃で30秒及び72℃で60秒の35サイクルと、72℃で10分の最終延長ステップとが含まれた。リファンピシン処理サンプル及び対照サンプルからの増幅産物を1%アガロースゲル上で分析し、SYBR safeで染色し、イメージングシステムを使用して可視化する。ファージ処理したアブラムシは、ブフネラ属(Buchnera)特異的遺伝子の減少を示す。
ブフネラ属(Buchnera)特異的ファージで処理したアブラムシの生存率を陰性対照処理のアブラムシと比較する。ブフネラ属(Buchnera)特異的ファージで処理したアブラムシの生存率は、対照処理アブラムシと比較したときに低下する。
実施例8:colAバクテリオシン溶液の作製
本実施例は、colAバクテリオシンの作製及び精製を実証する。
コンストラクト配列:
Figure 2020509078
実験計画:
上流(NdeI)及び下流(XhoI)制限部位を有する特異的プライマーによるPCRによってDNAを作成する。フォワードプライマーGTATCTATTCCCGTCTACGAACATATGGAATTCC(配列番号236)及びリバースプライマーCCGCTCGAGCCATCTGACACTTCCTCCAA(配列番号237)。精製したPCR断片(Nucleospin Extract II−Macherey Nagel)をNdeI又はXhoIで消化し、次に断片をライゲートする。colAクローニングのため、ライゲートしたDNA断片をpcr2.1(GenBankデータベース受託番号EY122872)ベクターにクローニングする(Anselme et al.,BMC Biol.6:43,2008)。ヌクレオチド配列を系統的に確認する(Cogenics)。
colA配列を有するプラスミドをBL21(DE3)/pLysで発現させる。細菌をLBブロス中において30℃で成長させる。OD600が0.9になったところで、イソプロピルβ−D−1−チオガラクトピラノシド(IPTG)を1mMの終濃度となるように加え、細胞を6時間成長させた。100mM NaCL、1%Triton X−100、100mMトリス塩基pH9.5中での音波処理によって細菌を溶解させ、HisTrap HPカラム(GE Healthcare)にタンパク質をロードする。カラムを100mM NaCl、100mMトリス−HCl pH6.8及びPBSで連続的に洗浄する。PBS中0.3Mイミダゾールで溶出を実施する。脱塩PD−10カラム(GE Healthcare)を使用してイミダゾールを除去し、PBSに可溶化したペプチドを遠心フィルタユニット(Millipore)で濃縮する。
ColAタンパク質配列:
Figure 2020509078
実施例9:colAバクテリオシン溶液によるアブラムシの処理
本実施例は、アブラムシをバクテリオシン溶液で処理することによりそれを死滅させるか又はその適応度を低下させることが可能であることを実証する。本実施例は、バクテリオシンがアブラムシに及ぼす効果が、ColAバクテリオシンに敏感である、アブラムシにとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されることを実証する。1つの標的となる細菌株は、実施例8で作製されたバクテリオシンによるブフネラ属(Buchnera)である。
治療計画:
0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する10mLの滅菌水中に0(陰性対照)、0.6、1、50又は100mg/mlの実施例8からのColAでColA溶液を製剤化する。
実験計画:
処理の準備のため、アブラムシを実験室環境及び培地中で成長させる。環境制御された室内において(16時間光周期;60±5%RH;20±2℃)、植物をバーミキュライトとパーライトとの混合物で成長させて、アブラムシを寄生させる。同じ環境条件でホソヒラタアブ(E.balteatus)幼虫を大量生産から入手する。ハナアブは、糖、花粉及び水で育て;及び3時間中に飼育箱に寄生を受けた宿主植物を導入することにより産卵を誘発する。完全なライフサイクルが宿主植物上で行われ、植物は、毎日新しくアブラムシの寄生を受ける。
96ウェルプレートのウェルに200μlのアブラムシ用人工食(Febvay et al.,Canadian Journal of Zoology 66(11):2449−2453,1988)を充填し、プレートをパラフィルムで覆って給餌サシェを作る。人工食は、陰性対照としての0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する滅菌水の溶液と混合するか、又は様々な濃度のColAを含有するColA溶液と混合する。ColA溶液は、0.6〜100mg/mlの終濃度に達するように人工食と混合する。
各レプリケート処理について、30〜50匹の2齢及び3齢アブラムシを96ウェルプレートのウェルに個別に置き、給餌サシェプレートを逆さにしてその上に被せることにより、昆虫を、パラフィルムを通じて摂餌させると共に、個々のウェルに拘束しておく。実験用アブラムシは、アブラムシコロニーと同じ環境条件下に保つ。アブラムシに24時間給餌した後、給餌サシェを滅菌人工食が入った新しいサシェに交換し、4日間にわたって24時間毎に新しい滅菌サシェを提供する。サシェの交換時、アブラムシの死亡に関しても確認する。アブラムシは、褐色に変化していた場合、又はウェルの底にいて、観察している間に動かない場合に死んでいると見なす。アブラムシが給餌サシェのパラフィルム上にいるものの動かない場合、摂餌中で生きていると考える。
アブラムシサンプル中のブフネラ属(Buchnera)の状態をPCRによって評価する。陰性対照の及びファージ処理したアブラムシ成虫は、初めに70%エタノールで1分間、10%ブリーチで1分間表面滅菌し、超純水で1分間の洗浄を3回行う。各個体(全身)から、昆虫DNAキット(OMEGA、Bio−tek)を製造者のプロトコルに従って使用して全DNAを抽出する。ブフネラ属(Buchnera)のプライマー、フォワードプライマー5’−GTCGGCTCATCACATCC−3’(配列番号233)及びリバースプライマー5’−TTCCGTCTGTATTATCTCCT−3’(配列番号234)は、Primer 5.0ソフトウェア(Primer−E Ltd.,Plymouth,UK)を使用して、ブフネラ属(Buchnera)ゲノム(受託番号:GCA_000009605.1)から得られた23S−5S rRNA配列をベースとして設計する(Shigenobu,et al.,Nature 200.407,81−86)。PCR増幅サイクルには、95℃で5分の初期変性ステップと、95℃で30秒、55℃で30秒及び72℃で60秒の35サイクルと、72℃で10分の最終延長ステップとが含まれた。リファンピシン処理サンプル及び対照サンプルからの増幅産物を1%アガロースゲル上で分析し、SYBR safeで染色し、イメージングシステムを使用して可視化する。ColA処理したアブラムシは、ブフネラ属(Buchnera)特異的遺伝子の減少を示す。
ブフネラ属(Buchnera)特異的ColAバクテリオシンで処理したアブラムシの生存率を陰性対照処理のアブラムシと比較する。ブフネラ属(Buchnera)特異的ColAバクテリオシンで処理したアブラムシの生存率は、対照処理アブラムシと比較したとき低下する。
実施例10:リファンピシン溶液によるアブラムシの処理
本実施例は、細菌RNAポリメラーゼの阻害によってDNA依存性RNA合成を阻害する狭域スペクトル抗生物質であるリファンピシンでアブラムシを処理することによりそれを死滅させるか又はその適応度を低下させることが可能であることを実証する。本実施例は、リファンピシンがアブラムシに及ぼす効果が、リファンピシンに敏感である、アブラムシにとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されることを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ属(Buchnera)である。
治療計画:
0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する10mLの滅菌水中に0(陰性対照)、1、10又は50μg/mlリファンピシンで抗生物質溶液を製剤化する。
実験計画:
処理の準備のため、アブラムシを実験室環境及び培地中で成長させる。環境制御された室内において(16時間光周期;60±5%RH;20±2℃)、ソラマメ植物をバーミキュライトとパーライトとの混合物において16時間明期及び8時間暗期として24℃で成長させる。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させる。実験のため、健康植物から2齢及び3齢アブラムシを採集し、各処理が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取るように処理に分ける。
リファンピシン溶液は、0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する滅菌水中にリファンピシン(SIGMA−ALDRICH、557303)を溶解させることにより作成する。96ウェルプレートのウェルに200μlのアブラムシ用人工食(Febvay et al.,Canadian Journal of Zoology 66(11):2449−2453,1988)を充填し、プレートをパラフィルムで覆って給餌サシェを作る。人工食は、陰性対照として滅菌水並びに0.5%ショ糖及び必須アミノ酸と混合するか、又はリファンピシン濃度の1つのリファンピシン溶液と混合する。リファンピシン溶液は、1〜50μg/mlの抗生物質終濃度が得られるように人工食と混合する。
各レプリケート処理について、30〜50匹の2齢及び3齢アブラムシを96ウェルプレートのウェルに個別に置き、給餌サシェプレートを逆さにしてその上に被せることにより、昆虫を、パラフィルムを通じて摂餌させると共に、個々のウェルに拘束しておく。実験用アブラムシは、アブラムシコロニーと同じ環境条件下に保つ。アブラムシに24時間給餌した後、給餌サシェを滅菌人工食が入った新しいサシェに交換し、4日間にわたって24時間毎に新しい滅菌サシェを提供する。サシェの交換時、アブラムシの死亡に関しても確認する。アブラムシは、褐色に変化していた場合、又はウェルの底にいて、観察している間に動かない場合に死んでいると見なす。アブラムシが給餌サシェのパラフィルム上にいるものの動かない場合、摂餌中で生きていると考える。
アブラムシサンプル中のブフネラ属(Buchnera)の状態をPCRによって評価する。対照(リファンピシン処理なし)及びリファンピシン処理した個体から、昆虫DNAキット(OMEGA、Bio−tek)を製造者のプロトコルに従って使用して全DNAを単離する。ブフネラ属(Buchnera)のプライマー、フォワードプライマー5’−GTCGGCTCATCACATCC−3’(配列番号233)及びリバースプライマー5’−TTCCGTCTGTATTATCTCCT−3’(配列番号234)は、Primer 5.0ソフトウェア(Primer−E Ltd.,Plymouth,UK)を使用して、ブフネラ属(Buchnera)ゲノム(受託番号:GCA_000009605.1)から得られた23S−5S rRNA配列をベースとして設計する(Shigenobu et al.,Nature 407:81−86,2000)。PCR増幅サイクルには、95℃で5分の初期変性ステップと、95℃で30秒、55℃で30秒及び72℃で60秒の35サイクルと、72℃で10分の最終延長ステップとが含まれた。リファンピシン処理サンプル及び対照サンプルからの増幅産物を1%アガロースゲル上で分析し、SYBR safeで染色し、イメージングシステムを使用して可視化する。リファンピシン処理したアブラムシは、ブフネラ属(Buchnera)特異的遺伝子の減少を示す。
リファンピシン溶液で処理したアブラムシの生存率を陰性対照処理のアブラムシと比較する。リファンピシン溶液で処理したアブラムシの生存率は、対照と比較して低下する。
実施例11:ブフネラ属(Buchnera)ターゲティング分子のハイスループットスクリーニング(HTS)
本実施例は、ブフネラ属(Buchnera)を標的とする分子の同定を実証する。
実験計画:標的細菌株、ブフネラ属(Buchnera)の阻害薬を同定するためのHTSでは、pH−MMSuc培地中でのショ糖発酵(Ymele−Leki et al.,PLoS ONE 7(2):e31307,2012)を用いて培地のpHを低下させる。培地中のpH指示薬により、615nmにおける吸光度(A615)の変化によって培地酸性化を分光光度的にモニタする。グリセロールストックに由来する標的細菌株、ブフネラ属(Buchnera)をLB寒天平板にプレーティングし、37℃で一晩インキュベートする。白金耳量の細胞を回収し、PBSで3回洗浄し、次に0.015の光学濃度でPBSに再懸濁する。
HTSのため、10μLのこの細菌細胞懸濁液をアリコートに分けて、(Ymele−Leki et al.,PLoS ONE 7(2):e31307,2012)に記載される、30μLのpH−MMSuc培地と、内部寄生真菌、内部寄生細菌、土壌細菌及び海洋細菌などの微生物供給源からの予め分画された抽出物(384ウェルプレートにアレイ化された39,314個の抽出物)の天然産物ライブラリからの100nLの試験化合物画分とが入った384ウェルプレートのウェルに入れる。各アッセイについて、室温で6時間及び20時間インキュベートした後、A615を測定する。このステップは、ライブラリからの全ての画分の試験にEnVision(商標)マルチウェル分光光度計を使用して384ウェルプレートフォーマットで自動化及びバリデートされる。ショ糖発酵による培地酸性化の遅延及び細胞成長の阻害を実証する画分を更なる精製及び同定に選択する。
実施例12:ブフネラ属(Buchnera)特異的分子の分離及び同定
本実施例は、ブフネラ属(Buchnera)のショ糖発酵を遮断し且つ細胞成長を阻害する、実施例11に記載される画分からの分離株の分離及び同定を実証する。
実験計画:
実施例11に記載される画分を90%水/メタノール中に再懸濁し、C18 SPEカラムに通して画分Iを得る。次に、このカラムをメタノールで洗浄して画分IIを得る。画分IIを、Agilent 1100シリーズHPLCで分取用フェニルヘキシルカラム(Phenomenex、Luna、25cm610mm、5mm粒径)により20%アセトニトリル/0.1%ギ酸含有水の溶出緩衝液を使用して2mL/分の流速で50分間分離する。これにより、異なる溶出時間で複数の化合物が得られる。Alpha FT−IR質量分析計(Bruker)、Ultrospec(商標)5300 pro紫外/可視光分光光度計(Amersham Biosciences)及びINOVA 600MHz核磁気共鳴分光計(Varian)で各化合物のスペクトルを入手する。
実施例13:ブフネラ属(Buchnera)特異的分子の溶液によるアブラムシの処理
本実施例は、実施例12で同定された化合物の1つでアブラムシを処理することにより、その化合物に敏感である、アブラムシにとって内因性の細菌個体群の調節を通じてそれを死滅させるか又はその適応度を低下させることが可能であることを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ属(Buchnera)である。
治療計画:
0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する10mLの滅菌水中に実施例12からの各化合物を0(陰性対照)、0.6、1、20又は80μg/mlで製剤化する。
実験計画:
処理の準備のため、アブラムシを実験室環境及び培地中で成長させる。環境制御された室内において(16時間光周期;60±5%RH;20±2℃)、ソラマメ植物をバーミキュライトとパーライトとの混合物において16時間明期及び8時間暗期として24℃で成長させる。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させる。実験のため、健康植物から2齢及び3齢アブラムシを採集し、各処理が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取るように処理に分ける。
96ウェルプレートのウェルに200μlのアブラムシ用人工食(Febvay et al.,Canadian Journal of Zoology 66(11):2449−2453,1988)を充填し、プレートをパラフィルムで覆って給餌サシェを作る。人工食は、陰性対照としての0.5%ショ糖及び必須アミノ酸を含有する滅菌水と混合するか、又は様々な濃度の化合物を含む溶液と混合する。
各レプリケート処理について、30〜50匹の2齢及び3齢アブラムシを96ウェルプレートのウェルに個別に置き、給餌サシェプレートを逆さにしてその上に被せることにより、昆虫を、パラフィルムを通じて摂餌させると共に、個々のウェルに拘束しておく。実験用アブラムシは、アブラムシコロニーと同じ環境条件下に保つ。アブラムシに24時間給餌した後、給餌サシェを滅菌人工食が入った新しいサシェに交換し、4日間にわたって24時間毎に新しい滅菌サシェを提供する。サシェの交換時、アブラムシの死亡に関しても確認する。アブラムシは、褐色に変化していた場合、又はウェルの底にいて、観察している間に動かない場合に死んでいると見なす。アブラムシが給餌サシェのパラフィルム上にいるものの動かない場合、摂餌中で生きていると考える。
アブラムシサンプル中のブフネラ属(Buchnera)の状態をPCRによって評価する。陰性対照の及び化合物1で処理したアブラムシは、初めに70%エタノールで1分間、10%ブリーチで1分間表面滅菌し、超純水で1分間の洗浄を3回行う。各個体(全身)から、昆虫DNAキット(OMEGA、Bio−tek)を製造者のプロトコルに従って使用して全DNAを抽出する。ブフネラ属(Buchnera)のプライマー、フォワードプライマー5’−GTCGGCTCATCACATCC−3’(配列番号233)及びリバースプライマー5’−TTCCGTCTGTATTATCTCCT−3’(配列番号234)は、Primer 5.0ソフトウェア(Primer−E Ltd.,Plymouth,UK)を使用して、ブフネラ属(Buchnera)ゲノム(受託番号:GCA_000009605.1)から得られた23S−5S rRNA配列をベースとして設計する(Shigenobu et al.,Nature 407:81−86,2000)。PCR増幅サイクルには、95℃で5分の初期変性ステップと、95℃で30秒、55℃で30秒及び72℃で60秒の35サイクルと、72℃で10分の最終延長ステップとが含まれた。化合物1処理サンプル及び対照サンプルからの増幅産物を1%アガロースゲル上で分析し、SYBR safeで染色し、イメージングシステムを使用して可視化する。ブフネラ属(Buchnera)特異的遺伝子の減少が化合物1の抗微生物活性を示す。
化合物で処理したアブラムシの生存率を陰性対照処理のアブラムシと比較する。化合物で処理したアブラムシの生存率の低下は、化合物の抗微生物活性を示すことが予想される。
実施例14:抗生物質溶液で処理される昆虫
本実施例は、細菌RNAポリメラーゼの阻害によってDNA依存性RNA合成を阻害する狭域スペクトル抗生物質であるリファンピシンによるアブラムシの処理を実証する。本実施例は、リファンピシンがモデル昆虫種のアブラムシに及ぼす効果が、リファンピシンに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ属(Buchnera)である。
治療計画
以下のとおり、送達手段に応じて抗生物質溶液を製剤化した(図1A〜図1G):
1)経植物:必須アミノ酸(2mg/mlヒスチジン、2mg/mlイソロイシン、2mg/mlロイシン、2mg/mlリジン、1mg/mlメチオニン、1.62mg/mlフェニルアラニン、2mg/mlスレオニン、1mg/mlトリプトファン及び2mg/mlバリン)含有及び不含の人工食(Akey and Beck,1971をベースとする;実験計画を参照されたい)に製剤化した0(陰性対照)又は100μg/mlのリファンピシン含有。
2)葉面塗布:水中100μlの0.025%非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒Silwet L−77(陰性対照)又は溶媒溶液中に製剤化した100μlの50μg/mlのリファンピシンを葉の表面に直接塗って乾燥させた。
3)マイクロインジェクション:注入溶液は、水中0.025%非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒Silwet L−77(陰性対照)又は溶媒溶液中に製剤化した50μg/mlのリファンピシンのいずれかであった。
4)局所送達:30mL噴霧ボトルを使用して、100μlの0.025%非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒Silwet L−77(陰性対照)又は溶媒溶液中に製剤化した50μg/mlのリファンピシンを噴霧した。
5)葉への注入法A − 葉の灌流及び切断:食品着色料を含有する水中約1mlの50μg/mlのリファンピシン又は水及び食品着色料を含む約1mlの陰性対照を葉に注入した。葉を2×2cm四方の断片に切断し、葉の断片上にアブラムシを置いた。
6)葉の灌流及び経植物送達:水+食品着色料中約1mlの100μg/mlのリファンピシン又は水及び食品着色料を含む約1mlの陰性対照を葉に注入した。次に、1mlの100μg/mlのリファンピシン+水及び食品着色料又は水及び食品着色料のみを含む1mlの陰性対照が入ったエッペンドルフ試験管に、注入した葉の茎を入れた。
7)併用送達方法:a)アブラムシ及び植物への局所送達:水中0.025%非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒Silwet L−77(陰性対照)又は溶媒溶液中に製剤化した100μg/mlのリファンピシンを、30mLを使用してアブラムシ及び植物の両方に噴霧することによる、b)経植物送達:水のみ(陰性対照)又は水中に製剤化した100μg/mlのリファンピシン。
植物送達実験計画:
アブラムシ(LSR−1系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から初齢アブラムシを採集し、3つの異なる処理群に分割した:1)必須アミノ酸不含の人工食単独、2)必須アミノ酸不含の人工食単独及び100μg/mlリファンピシン、及び3)必須アミノ酸含有人工食及び100μg/mlリファンピシン)。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
使用した人工食は、必須アミノ酸(2mg/mlヒスチジン、2mg/mlイソロイシン、2mg/mlロイシン、2mg/mlリジン、1mg/mlメチオニン、1.62mg/mlフェニルアラニン、2mg/mlスレオニン、1mg/mlトリプトファン及び2mg/mlバリン)含有及び不含で、いずれの食餌もホモセリン又はβ−アラニルチロシンを含まなかったことを除いて既発表のとおり作成した(Akey and Beck,1971 Continuous Rearing of the Pea Aphid,Acyrthosiphon pisum,on a Holidic Diet)。食餌のpHをKOHで7.5に調整し、0.22μmフィルタで食餌をろ過滅菌し、短期(<7日)について4℃又は長期について−80℃で保存した。
リファンピシン(東京化成工業株式会社)ストック溶液をメタノール中に25mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。処理のため(治療計画を参照されたい)、必須アミノ酸含有又は不含の人工食に、100μg/mlリファンピシンの終濃度に達するように適量のストック溶液を加えた。次に、ソラマメ茎が葉と共に入った1.5mlエッペンドルフ試験管にこの食餌を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この人工食給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき33匹のアブラムシを各葉の上に置いた。人工食給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、人工給餌システムを収容している深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢)を毎日決定した。アブラムシが4齢期に達したら、深底ペトリ皿にそれ専用の人工給餌システムを付与して、成虫期に達したときに繁殖力をモニタできるようにした。
成虫アブラムシについては、毎日新しい若虫をカウントし、次に廃棄した。実験の終了時、アブラムシが成虫期に達した後に1日に産生される子孫の数の平均値として繁殖力を決定した。実験全体を通じてアブラムシの写真を撮ることにより、処理群間でのサイズの違いを評価した。
7日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
抗生物質処理は、アブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止める
LSR−1 1齢アブラムシを実験計画(上記)に定義されるとおりの3つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図2A)。リファンピシンで処理したアブラムシでは発育が遅れ、処理6日まで、ほとんどのアブラムシの成熟は、12日後であっても3齢期より先に進まなかったと共に、そのサイズが劇的に影響を受ける(図2A〜図2C)。
対照的に、必須アミノ酸を補充したリファンピシンを含む人工食で処理したアブラムシは、リファンピシン単独で処理したアブラムシと比較したとき、より速くより高い齢期まで発育したが、必須アミノ酸不含の人工食で処理したアブラムシほど速くはなかった(図2A〜図2C)。これらのデータは、リファンピシンによる処理がアブラムシの発育を妨げたことを示している。必須アミノ酸のアドバックにより、発育不足が部分的にレスキューされた。
抗生物質処理は、アブラムシ死亡率を増加させた
処理時にアブラムシの生存率も測定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシの大多数が処理後5日の時点で生存していた(図3)。5日以降、アブラムシは、徐々に死に始め、一部が処理後13日を超えて生き延びた。
対照的に、必須アミノ酸不含のリファンピシンで処理したアブラムシは、人工食単独で処理したアブラムシよりも生存率が低かった(p<0.00001)。リファンピシン処理したアブラムシは、1日の処理後に死に始め、9日までに全てのアブラムシが処理で死亡した。リファンピシン及び必須アミノ酸の両方で処理したアブラムシは、リファンピシン単独で処理したアブラムシよりも長く生存した(p=0.017)。これらのデータは、リファンピシン処理がアブラムシの生存に影響を及ぼしたことを示している。
抗生物質処理は、アブラムシの繁殖を低下させた
処理下のアブラムシにおいて、繁殖力もモニタした。処理後7日目及び8日目までに、必須アミノ酸不含の人工食で処理した成虫アブラムシの大多数が繁殖し始めた。必須アミノ酸不含の人工食で処理したアブラムシによって成虫になった後に1日に産生される子孫の数の平均値は、約4であった(図4)。対照的に、必須アミノ酸含有又は不含のリファンピシンで処理したアブラムシは、成虫期に達して子孫を産生することができなかった。これらのデータは、リファンピシン処理がアブラムシの繁殖の消失を引き起こしたことを示している。
抗生物質処理は、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)を減少させた
リファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、7日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンで処理したアブラムシは、約4分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーを有し(図5)、リファンピシン処理がブフネラ属(Buchnera)レベルを低下させたことが示された。
葉面塗布送達実験計画
0.025%の非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒、Silwet L−77に、50μg/mlリファンピシンの終濃度に達するようにリファンピシンストック溶液を加えた。前の実施例に記載されるとおり、アブラムシ(eNASCO系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))をソラマメ植物上で育てた。実験のため、健康植物から初齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:葉に1)陰性対照(溶媒溶液のみ)、2)溶媒中50μg/mlリファンピシンを噴霧した。溶液を2×2cm断片のソラマメの葉に吸収させた。
各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。各処理につき20匹のアブラムシを各葉の上に置いた。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、取り除いた。加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R、繁殖する5齢を表す)を毎日決定した。実験全体を通じてアブラムシの写真を撮ることにより、処理群間でのサイズの違いを評価した。
6日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出し、前の実施例に記載されるとおり、ブフネラ属(Buchnera)レベルを定量化するためのqPCRを行った。
葉面塗布によって抗生物質処理を送達すると、アブラムシの発育の進行が遅れ且つ止まる
LSR−1 1齢アブラムシを本明細書に記載される実験計画に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。対照で処理した塗布した葉に置いたアブラムシは、約6日で成虫期(5齢繁殖期;5R)に達し始めた(図6A)。リファンピシンを塗布した葉に置いたアブラムシでは発育が遅れ、処理6日まで、ほとんどのアブラムシの成熟は、12日後であっても3齢期より先に進まなかったと共に、そのサイズが劇的に影響を受ける(図6A及び6B)。
これらのデータは、リファンピシンの葉面塗布がアブラムシの発育を妨げたことを示している。
葉面塗布によって抗生物質処理を送達すると、アブラムシ死亡率が増加した
葉面塗布処理時のアブラムシの生存率も測定した。リファンピシンを塗布した葉に置いたアブラムシは、対照を塗布した葉に置いたアブラムシよりも生存率が低かった(図7)。これらのデータは、リファンピシン処理を葉面塗布によって送達すると、アブラムシの生存が影響を受けたことを示している。
葉面塗布によって抗生物質処理を送達すると、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
葉面塗布によって送達されるリファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、6日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
対照で処理した葉上に置いたアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンで処理した葉上に置いたアブラムシでは、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが劇的に減少し(図8)、リファンピシン葉面塗布処理が内部共生体ブフネラ属(Buchnera)を排除したことが示された。
マイクロインジェクション送達実験計画:
NanoJet IIIオートナノリットルインジェクタを使用して、インハウスの熱引きしたホウケイ酸ニードル(Drummond Scientific;カタログ番号3−000−203−G/XL)でマイクロインジェクションを実施した。前の実施例に記載されるとおり、アブラムシ(eNASCO系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))をソラマメ植物上で育てた。アブラムシを、絵筆を使用して、真空に接続されたチュービングシステムに移す(図1C)。注入部位は、アブラムシの腹側胸部であった。注入溶液は、水中の有機ケイ素系界面活性剤溶媒0.025%Silwet L−77(Lehle Seeds、カタログ番号VIS−01)(陰性対照)又は溶媒溶液中に製剤化した50μg/mlのリファンピシンのいずれかであった。注入容積は、若虫が10nl及び成虫が20nl(両方とも2nl/secの速度)であった。各処理群は、採集植物の各々からほぼ同じ数の注入された個体を有した。注入後、茎が2%寒天中にあるソラマメの葉が入ったペトリ皿にアブラムシを放した。
抗生物質処理によるマイクロインジェクションによってアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
マイクロインジェクションによって送達されたリファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失をもたらすかどうか、及び前出の実施例で実証されたとおり、この消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼすことを試験するため、4日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、前の実施例に記載されるとおりqPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
陰性対照をマイクロインジェクションしたアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンをマイクロインジェクションしたアブラムシの若虫及び成虫では、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが劇的に減少し(図9)、リファンピシンマイクロインジェクション処理が内部共生体ブフネラ属(Buchnera)の存在を低下させたことが示された。
局所送達実験計画:
前の実施例に記載されるとおり、アブラムシ(LSR−1系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))をソラマメ植物上で育てた。噴霧ボトルに2mlの対照(0.025%Silwet L−77)又はリファンピシン溶液(溶媒溶液中50μg/ml)を充填した。清浄なペトリ皿の底にアブラムシ(n=10)を移し、絵筆を使用してペトリ皿の隅に集めた。続いて、アブラムシを2つのコホートに分け、約100μlの対照又はリファンピシン溶液のいずれかを噴霧した。噴霧後直ちにペトリ皿を蓋で覆った。噴霧5分後、2%寒天中に茎があるソラマメの葉が入ったペトリ皿にアブラムシを放した。
抗生物質処理を局所送達すると、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
局所送達によって送達されるリファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失をもたらすかどうか、及び前出の実施例で実証されたとおり、この消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼすことを試験するため、3日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、前の実施例に記載されるとおりqPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
対照溶液を噴霧したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンを噴霧したアブラムシではブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが劇的に減少し(図10)、リファンピシン処理を局所処理によって送達すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)の存在が低下することが示された。
葉への注入法A − 葉の灌流及び切断
実験計画:
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水+青色食品着色料を注入した葉)、及び2)水+青色食品着色料中50μg/mlリファンピシンを注入した葉。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。処理のため、リファンピシンストック溶液(100%メタノール中25mg/ml)を水+青色食品着色料中50μg/mlに希釈した。次に、この溶液で灌流したソラマメ茎が入った1.5mlエッペンドルフ試験管に溶液を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。各処理につき74〜81匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。
葉への注入法Aによって抗生物質処理を送達すると、アブラムシの発育の進行が遅れ且つ止まる
LSR−1 1齢及び2齢アブラムシを葉への注入法A − 葉の灌流及び切断実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。水+食品着色料で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図11)。リファンピシンを注入した葉を摂餌するアブラムシでは発育が遅れ、処理6日まで、ほとんどのアブラムシの成熟は、4齢期より先に進まなかった。8日後でもなお、リファンピシンを注入した葉を摂餌するアブラムシの発育は、劇的に遅れていた(図11)。これらのデータは、葉の灌流によるリファンピシン処理がアブラムシの発育を妨げたことを示している。
葉への注入法Aによって抗生物質処理を送達すると、アブラムシ死亡率が増加した
葉の灌流実験時にアブラムシの生存率も測定した。リファンピシンを注入した葉上に置いたアブラムシは、対照溶液を注入した葉上に置いたアブラムシよりも生存率が低かった(図12)。これらのデータは、葉への注入によって送達されるリファンピシン処理がアブラムシの生存に影響を及ぼしたことを示している。
葉への注入法Aによって抗生物質処理を送達すると、ブフネラ属(Buchnera)のレベルの低下が引き起こされる
葉の灌流を用いて送達されるリファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失をもたらすかどうか、及び前出の実施例で実証されたとおり、この消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼすことを試験するため、8日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、前の実施例に記載されるとおりqPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
対照溶液を注入した葉を摂餌するアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンを注入した葉を摂餌するアブラムシは、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが減少し(図13)、前出の実施例に示されるとおり、葉への注入を用いてリファンピシン処理を送達すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)の存在が低下し、適応度の低下が引き起こされたことが示された。
葉の灌流及び経植物送達
実験計画:
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。
母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照溶液(水及び食品着色料)を注入し、陰性対照溶液が入ったエッペンドルフ試験管に入れた葉上に置いたアブラムシ、又は2)水+食品着色料中100ug/mlリファンピシンを注入し、水中100ug/mlリファンピシンが入ったエッペンドルフ試験管に入れた葉上に置いたアブラムシ。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
処理のため、リファンピシンストック溶液(100%メタノール中25mg/ml)を水+青色食品着色料中100μg/mlに希釈した。次に、同様に溶液で灌流した葉と共にソラマメ茎が入った1.5mlエッペンドルフ試験管にこの溶液を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき49〜50匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。
葉への注入及び経植物送達によって抗生物質処理を送達すると、アブラムシの発育の進行が遅れ且つ止まる
LSR−1 1齢及び2齢アブラムシを葉の灌流及び経植物送達実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。対照溶液(水+食品着色料のみ)で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図14)。
リファンピシンで処理したアブラムシでは発育が遅れ、処理6日まで、ほとんどのアブラムシの成熟は、3齢期より先に進まなかった。8日後でもなお、その発育は、劇的に遅れていた(図14)。これらのデータは、葉の灌流によるリファンピシン処理がアブラムシの発育を妨げたことを示している。
葉への注入及び経植物送達によって抗生物質処理を送達すると、アブラムシ死亡率が増加した
葉の灌流及び経植物で送達される対照溶液又はリファンピシンのいずれかでアブラムシを処理した実験中にアブラムシの生存率も測定した。リファンピシンで灌流及び処理した葉を摂餌するアブラムシは、対照溶液で灌流及び処理した葉を摂餌するアブラムシよりも生存率が低かった(図15)。これらのデータは、葉の灌流及び経植物でリファンピシン処理を送達すると、アブラムシの生存に負の影響があったことを示している。
葉への注入及び経植物を用いて抗生物質処理を送達すると、ブフネラ属(Buchnera)のレベルの低下が引き起こされる
葉の灌流及び経植物を用いて送達されるリファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失をもたらすかどうか、及び前出の実施例で実証されたとおり、この消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼすことを試験するため、6及び8日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、前出の実施例に記載されるとおり、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
対照溶液を注入して処理した葉を摂餌するアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンで灌流及び処理した葉を摂餌するアブラムシは、両方の時点でブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが統計的に有意に減少し(6日目及び8日目について、それぞれp=0.0037及びp=0.0025)(図16A及び図16B)、葉の灌流及び経植物を用いてリファンピシン処理を送達すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)の存在が低下し、及び前出の実施例に示されるとおり、及び適応度の低下が引き起こされたことが示された。
併用送達方法
実験計画:
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;20±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。
実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)Silwet−L77又は水対照溶液による処理、又は2)silwet L−77又は水に希釈したリファンピシンによる処理。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。送達方法の組み合わせは、以下のとおりであった:a)30mL噴霧ボトルを使用して0.025%非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒Silwet L−77(陰性対照)又は溶媒溶液中に製剤化した100μg/mlのリファンピシンを噴霧することによるアブラムシ及び植物への局所送達、及びb)水(陰性対照)又は水中に製剤化した100μg/mlのリファンピシンのいずれかの経植物送達。処理のため、リファンピシンストック溶液(100%メタノール中25mg/ml)をSilwet L−77中(アブラムシへの局所処理及び葉の塗布用)又は水中(経植物送達用)100μg/mlに希釈した。次に、同様に溶液で灌流した葉と共にソラマメ茎が入った1.5mlエッペンドルフ試験管にこの溶液を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき76〜80匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。
併用抗生物質処理は、アブラムシの発育を遅らせる
LSR−1 1齢及び2齢アブラムシを併用送達方法実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。対照で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図17)。リファンピシンで処理したアブラムシでは発育が遅れ、処理6日まで、ほとんどのアブラムシの成熟は、3齢期より先に進まず、7日後であっても、その発育は、劇的に遅れていた(図17)。これらのデータは、リファンピシン処理の併用がアブラムシの発育を妨げたことを示している。
併用抗生物質処理は、アブラムシ死亡率の増加を引き起こす
アブラムシをリファンピシン処理の併用で処理した実験中、アブラムシの生存率も測定した。リファンピシンで処理したアブラムシは、対照溶液で処理したアブラムシと比べて生存率がやや低かった(図18)。これらのデータは、処理の併用によって送達されたリファンピシン処理がアブラムシの生存に影響を及ぼしたことを示している。
ブフネラ属(Buchnera)のレベルの低下における併用抗生物質処理
方法の併用によって送達されたリファンピシンがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失をもたらすかどうか、及び前出の実施例で実証されたとおり、この消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼすことを試験するため、7日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、前の実施例に記載されるとおりqPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
対照溶液で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、リファンピシンで処理したアブラムシは、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが統計的に有意に且つ劇的に減少し(p=0.227;図19)、リファンピシン処理を方法の併用によって送達すると、内部共生体ブフネラ属(Buchnera)の存在が低下し、及び前出の実施例に示されるとおり、これが適応度の低下を引き起こしたことが示された。
まとめると、前出の実施例に記載されるこのデータから、複数の送達方法によって抗生物質で処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、繁殖能力、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることが実証される。
実施例15:天然抗微生物性多糖で処理される昆虫
本実施例は、キチンに由来する脱アセチル化β−1,4−D−グルコサミンの天然カチオン性線状多糖であるキトサンによるアブラムシの処理を実証する。キチンは、昆虫、甲殻類(主にエビ及びカニ)の外骨格及び真菌の細胞壁の構造要素であり、セルロースに次いで2番目に最も豊富な天然多糖である。本実施例は、キトサンが昆虫に及ぼす効果が、キトサンに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
治療計画
葉の灌流及び経植物送達の組み合わせを用いてキトサン溶液を製剤化した(図20)。対照溶液は、水+青色食品着色料を注入した葉及び試験管内の水であった。葉への注入(青色食品着色料を含む)及び経植物(エッペンドルフ試験管内)を用いた水中300ug/mlキトサン(低分子量)による処理溶液。
葉の灌流 − 植物送達実験計画:
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、2)処理溶液が水中300ug/mlキトサン(低分子量)を含んだ。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
キトサン(Sigma、カタログ番号448869−50G)ストック溶液を酢酸中に1%で作成し、オートクレーブ滅菌し、4℃で保存した。処理のため(治療計画を参照されたい)、適量のストック溶液を水で希釈してキトサン処理終濃度を達成した。次に、同様に溶液で灌流した葉と共にソラマメ茎が入った1.5mlエッペンドルフ試験管にこの溶液を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき50〜51匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。
8日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
天然抗微生物性多糖で処理したとき、昆虫適応度に負の応答があった
LSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(上記)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。陰性対照単独で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図21)。キトサン溶液で処理したアブラムシでは発育が遅れ、キトサンによる処理6日までに、ほとんどのアブラムシの成熟は、4齢期より先に進まなかった。これらのデータは、キトサンによる処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めたことを示している。
キトサン処理は、アブラムシ死亡率を増加させた
処理時にアブラムシの生存率も測定した。対照単独で処理したアブラムシの大多数が処理後3日の時点で生存していた(図22)。4日以降、アブラムシは、徐々に死に始め、一部が処理後7日を超えて生き延びた。
対照的に、キトサン溶液で処理したアブラムシは、対照で処理したアブラムシよりも生存率が低かった。これらのデータは、天然抗微生物性多糖で処理したときに生存の低下があったことを示している。
キトサン処理は、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)を減少させた
キトサン溶液処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、8日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。対照単独で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、水中300ug/mlキトサンで処理したアブラムシは、約5分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーとなり(図23)、キトサン処理がブフネラ属(Buchnera)レベルを低下させたことが示された。
まとめると、前述のこのデータから、天然抗微生物性多糖で処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることが実証された。
実施例16:天然抗微生物ペプチドのナイシンで処理される昆虫
本実施例は、食品保存剤としてよく使用される細菌ラクトコッカス・ラクチス(Lactococcus lactis)によって産生される天然の「広域スペクトル」多環式抗細菌性ペプチドによるアブラムシの処理を実証する。ナイシンの抗細菌活性は、細菌細胞膜に孔を開け、特異的リピドII相互作用によって細菌細胞壁の生合成を妨害するその能力を通じて媒介される。本実施例は、ナイシンが昆虫適応度に及ぼす負の効果が、ナイシンに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されることを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
治療計画:
葉の灌流及び経植物送達の組み合わせを用いてナイシンを製剤化した。対照溶液(水)又は処理溶液(ナイシン)を葉に注入し、エッペンドルフ試験管に入れた。処理溶液は、水中1.6又は7mg/mlナイシンからなった。
葉の灌流 − 植物送達実験計画:
LSR−1アブラムシ、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、2)水中1.6mg/ml又は7mg/mlのいずれかのナイシンによるナイシン処理。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
処理のため(治療計画を参照されたい)、ナイシン(Sigma、製品番号:N5764)溶液を水中1.6又は7mg/ml(w/v)で作成し、0.22umシリンジフィルタを使用してろ過滅菌した。次に、植物の葉に溶液を注入し、植物の茎を1.5mlエッペンドルフ試験管に入れた。パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき56〜59匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖中の5齢アブラムシ))を毎日決定した。
8日間の処理後、各処理群中の残りのアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
ナイシンで処理したとき、昆虫適応度に用量依存的負の応答があった
LSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(上記)に定義されるとおりの3つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。陰性対照溶液(水)で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始め、7日までに繁殖(5R期)し始めた(図24)。7mg/mlナイシンで処理したアブラムシでは、発育が重度に遅れた。7mg/mlナイシンで処理したアブラムシは、3日目までに2齢期までのみ発育し、6日目までに群内の全てのアブラムシが死亡した(図24)。低濃度のナイシン(1.6mg/ml)で処理したアブラムシでは生育がやや遅れ、評価したいずれの時点においても、水で処理した対照と比較して、発育しにくいアブラムシが多かった(図24)。これらのデータは、ナイシンによる処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めたと共に、この発育の遅れが投与したナイシンの用量に依存したことを示している。
しかしながら、7mg/mlのナイシンによる処理は、アッセイで使用した葉の健康に負の影響も及ぼした点に留意することが重要である。7mg/mlのナイシンの葉の灌流直後、葉が褐変し始めた。2日後、7mg/mlで灌流した葉は、黒変した。1.6mg/mlナイシンで処理した葉の状態には、顕著な違いは認められなかった。
ナイシンで処理すると、アブラムシ死亡率が増加した
処理時にアブラムシの生存率も測定した。対照単独で処理したアブラムシの約50%が8日間の実験を生き延びた(図25)。対照的に、7mg/mlナイシンで処理したアブラムシについては、生存率は、有意に低く(p<0.0001、ログ・ランク・マンテル・コックス検定による)、この群の全てのアブラムシが6日までに処理で死亡した(図25)。低用量のナイシン(1.6mg/ml)で処理したアブラムシは、対照処理のアブラムシと比較して死亡率が高かったが、この差は、統計的有意性に達しなかった(p=0.0501 ログ・ランク・マンテル・コックス検定による)。これらのデータは、ナイシンで処理したときに生存の用量依存的低下があったことを示している。
ナイシンで処理すると、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
ナイシンによる処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、8日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。対照単独で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、1.6mg/mlナイシンで処理したアブラムシは、約8日間の処理後に約1.4分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーを有した(図26)。7mg/mlナイシンで処理した群に生きているアブラムシはなく、従って、この群ではブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーを評価しなかった。これらのデータは、ナイシン処理がブフネラ属(Buchnera)レベルを低下させたことを示している。
まとめると、前述のこのデータは、抗微生物ペプチドナイシンで処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例17:レブリン酸で処理した昆虫は、昆虫適応度を低下させる
本実施例は、炭水化物をヘキソース(例えば、木、デンプン、コムギ、麦わら又はショ糖)と共に希鉱酸を加えて加熱することにより生じるケト酸であるレブリン酸でアブラムシを処理すると、昆虫の適応度が低下することを実証する。レブリン酸は、食肉生産において、大腸菌(Escherichia coli)及びサルモネラ属(Salmonella)に対する抗微生物剤として既に試験されている(Carpenter et al.,2010,Meat Science;Savannah G.Hawkins,2014,University of Tennessee Honors Thesis)。本実施例は、レブリン酸が昆虫に及ぼす効果が、レブリン酸に敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
治療計画:
葉の灌流及び経植物送達の組み合わせを用いてレブリン酸を製剤化した。対照溶液は、水を注入した葉であり、及びエッペンドルフ試験管に水を入れた。処理溶液は、(エッペンドルフ試験管内に)葉への注入及び経植物による水中0.03又は0.3%レブリン酸を含んだ。
葉の灌流 − 植物送達
実験計画:
eNASCOアブラムシ、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、2)処理溶液は、水中0.03又は0.3%レブリン酸を含んだ。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
処理のため(治療計画を参照されたい)、レブリン酸(Sigma、製品番号:W262706)を水中0.03%又は0.3%のいずれかに希釈した。次に、同様に溶液で灌流した葉と共にソラマメ茎が入った1.5mlエッペンドルフ試験管にこの溶液を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき57〜59匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢及び5齢)を毎日決定した。
7の治療後、各処理群中の残りのアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
レブリン酸で処理したとき、昆虫適応度に用量依存的負の応答があった
eNASCO A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(上記)に定義されるとおりの3つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。陰性対照単独で処理したアブラムシは、約7日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図27)。レブリン酸で処理したアブラムシでは発育が遅れ、処理後11日までにほぼ全ての対照処理のアブラムシが成熟期に達した一方、0.03及び0.3%レブリン酸で処理したアブラムシのそれぞれ約23及び63%の成熟は、4齢期より先に進まなかった。これらのデータは、レブリン酸での処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めたと共に、この発育の遅れがレブリン酸の投与用量に依存することを示している。
レブリン酸での処理は、アブラムシ死亡率の増加を引き起こす
処理時にアブラムシの生存率も測定した。対照単独で処理したアブラムシの約50%が11日間の実験を生き延びた(図28)。対照的に、0.3%レブリン酸(p<0.01)で処理したアブラムシについては、生存率は、有意に低かった。低用量のレブリン酸(0.03%)で処理したアブラムシは、対照処理のアブラムシと比較して死亡率が高かったが、この差は、統計的有意性に達しなかった。これらのデータは、レブリン酸で処理したときに生存の用量依存的低下があったことを示している。
レブリン酸での処理は、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の低下を引き起こす
レブリン酸での処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、7日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。対照単独で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、水中0.03又は0.3%レブリン酸で処理したアブラムシは、7日間の処理後に約6分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーを有した(図29、左側のパネル)。これらのデータは、レブリン酸処理によりブフネラ属(Buchnera)レベルが低下したことを示している。
まとめると、前述のこのデータから、レブリン酸で処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることが実証された。
実施例18:植物由来二次代謝産物溶液によって処理した昆虫
本実施例は、細胞に透過し、且つ幾つかのデヒドロゲナーゼ酵素の阻害薬としての役割を果たす綿植物(ワタ属(Gossypium))に由来する天然フェノール、ゴシポール酢酸によるアブラムシの処理を実証する。本実施例は、ゴシポールが昆虫に及ぼす効果が、ゴシポールに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
治療計画:ゴシポール溶液を送達方法に応じて製剤化した:
1)経植物:必須アミノ酸(ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン及びバリン)不含の人工食(Akey and Beck,1971をベースとする;実験計画を参照されたい)に製剤化した0(陰性対照)又は0.5%、0.25%及び0.05%のゴシポール。
2)マイクロインジェクション:注入溶液は、0.5%のゴシポール又は人工食のみ(陰性対照)のいずれかであった。
植物送達実験計画:
アブラムシ(eNASCO(ブフネラ属(Buchnera)及びセラチア属(Serratia)一次及び二次共生者の両方をそれぞれ含む)又はLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)のいずれかの株、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、4つの異なる処理群に分割した:1)必須アミノ酸不含の人工食単独、2)必須アミノ酸不含の人工食単独及び0.05%のゴシポール、3)必須アミノ酸不含の人工食単独及び0.25%のゴシポール、及び4)必須アミノ酸不含の人工食単独及び0.5%のゴシポール。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
使用した人工食は、必須アミノ酸(2mg/mlヒスチジン、2mg/mlイソロイシン、2mg/mlロイシン、2mg/mlリジン、1mg/mlメチオニン、1.62mg/mlフェニルアラニン、2mg/mlスレオニン、1mg/mlトリプトファン及び2mg/mlバリン)含有及び不含で、いずれの食餌もホモセリン又はβ−アラニルチロシンを含まなかったことを除いて既発表のとおり作成した(Akey and Beck,1971 Continuous Rearing of the Pea Aphid,Acyrthosiphon pisum,on a Holidic Diet)。食餌のpHをKOHで7.5に調整し、0.22μmフィルタで食餌をろ過滅菌し、短期(<7日)について4℃又は長期について−80℃で保存した。
ゴシポール酢酸(Sigma、カタログ番号G4382−250MG)ストック溶液をメタノール中5%で作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。処理のため(治療計画を参照されたい)、人工食に適量のストック溶液を加えて種々のゴシポール終濃度を達成した。次に、ソラマメ茎が葉と共に入った1.5mlエッペンドルフ試験管に食餌を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき15〜87匹のアブラムシを各葉の上に置いた。人工食給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、人工給餌システムを収容している深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。アブラムシが4齢期に達したら、深底ペトリ皿にそれ専用の人工給餌システムを付与して、成虫期に達したときに繁殖力をモニタできるようにした。
成虫アブラムシについては、毎日新しい若虫をカウントし、次に廃棄した。実験の終了時、2つの方法で繁殖力を測定した:1)その処理群の最初の子孫が決定された時点の平均日数、及び2)アブラムシが成虫期に達した後に1日に産生される子孫の数の平均値。実験全体を通じてアブラムシの写真を撮ることにより、処理群間でのサイズの違いを評価した。
5又は13日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
アレロケミカルゴシポールで処理したとき、昆虫適応度に用量依存的負の応答があった
eNASCO及びLSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり4つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。人工食単独で処理したアブラムシは、約3日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図30A)。ゴシポールで処理したアブラムシでは発育が遅れ、0.5%のゴシポールによる5日間の処理までに、ほとんどのアブラムシの成熟は、3齢期より先に進まなかったと共に、そのサイズも影響を受ける(図30A及び図30B)。これらのデータは、ゴシポールによる処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めたこと、及びこの応答が用量依存的であったことを示している。
ゴシポール処理によってアブラムシ死亡率が増加した
処理時にアブラムシの生存率も測定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシの大多数は、処理後2日の時点で生存していた(図31)。4日以降、アブラムシは、徐々に死に始め、一部が処理後7日を超えて生き延びた。
対照的に、0.25(対照と有意差なし、p=0.2794)及び0.5%のゴシポールで処理したアブラムシは、人工食単独で処理したアブラムシよりも生存率が低く、0.5%ゴシポール処理は、EAA不含のAD対照と有意に異なった(p=0.002)。0.5%ゴシポール処理したアブラムシは、2日間の処理後に死に始め、4日までに全てのアブラムシが処理で死亡した。0.25%で処理したアブラムシは、0.5%で処理したアブラムシよりも少し長く生存したが、同様に劇的に影響を受けた。これらのデータは、アレロケミカルゴシポールで処理したときに生存の用量依存的低下があったことを示している。
ゴシポール処理によってアブラムシの繁殖が低下した
処理下のアブラムシにおいて、繁殖力もモニタした。処理後7日目及び8日目までに、必須アミノ酸不含の人工食で処理した成虫アブラムシの大多数が繁殖し始めた。必須アミノ酸不含の人工食で処理したアブラムシによって成虫になった後に1日に産生される子孫の数の平均値は、約5であった(図32A及び図32B)。
対照的に、0.25%のゴシポールで処理したアブラムシは、成虫期に達して子孫を産生するまでの減少を示す。これらのデータは、ゴシポール処理がアブラムシの繁殖の低下をもたらしたことを示している。
ゴシポール処理によってアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
種々の濃度のゴシポールがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、5又は13日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシ(対照)は、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、0.25及び0.5%のゴシポールで処理したアブラムシは、約4分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーを有し(図33)、ゴシポール処理がブフネラ属(Buchnera)レベルを低下させたこと、及びこの低下が濃度依存的であったことが示された。
マイクロインジェクション送達実験計画:
NanoJet IIIオートナノリットルインジェクタを使用してインハウスの熱引きしたホウケイ酸ニードル(Drummond Scientific;カタログ番号3−000−203−G/XL)でマイクロインジェクションを実施した。アブラムシ(LSR−1系統、A.ピスム(A.pisum))を前の実施例に記載されるとおりソラマメ植物上で育てた。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の注入された個体を有した。若虫アブラムシ(<3齢期)を、絵筆を使用して、真空に接続されたチュービングシステムに移し、必須アミノ酸不含の人工食(陰性対照)又は必須アミノ酸不含の人工食中0.05%のゴシポール溶液のいずれか20nlを腹側胸部にマイクロインジェクションした。注入後、アブラムシは、茎が2%寒天中にあるソラマメの葉が入った深底ペトリ皿に置いた。
抗生物質処理によるマイクロインジェクションによってアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
マイクロインジェクションによって送達されたゴシポールがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失をもたらすかどうか、及び前出の実施例で実証されたとおり、この消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼすことを試験するため、4日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、前の実施例に記載されるとおりqPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。
陰性対照をマイクロインジェクションしたアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、ゴシポールをマイクロインジェクションしたアブラムシの若虫及び成虫は、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが劇的に減少し(図34)、ゴシポールマイクロインジェクション処理によって内部共生体ブフネラ属(Buchnera)の存在が低下すること、及び前出の実施例に示されるとおりこれによって適応度の低下が引き起こされたことが示された。
まとめると、前出の実施例に記載されるこのデータから、複数の送達方法によって植物二次代謝産物溶液で処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、繁殖能力、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることが実証された。
実施例19:天然植物由来の抗微生物化合物、trans−シンナムアルデヒドで処理される昆虫
本実施例は、桂皮(シナモマム・ゼイラニクム(Cinnamomum zeylandicum))の樹皮抽出物の主成分である天然芳香族アルデヒド、trans−シンナムアルデヒドによるアブラムシの処理により適応度の低下が引き起こされることを実証する。trans−シンナムアルデヒドは、グラム陰性生物及びグラム陽性生物の両方に対して抗微生物活性を有することが示されているが、しかし、その抗微生物活性の正確な作用機構は、依然として不明である。trans−シンナムアルデヒドは、細菌細胞膜に損傷を与え、特異的細胞過程又は酵素を阻害し得る(Gill and Holley,2004 Applied Environmental Microbiology)。本実施例は、trans−シンナムアルデヒドが昆虫に及ぼす効果が、trans−シンナムアルデヒドに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
治療計画:
trans−シンナムアルデヒドを水中0.05%、0.5%又は5%に希釈し、葉の灌流(約1mlを葉に注入した)及び経植物によって送達した。
実験計画:
アブラムシ(LSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、4つの異なる処理群に分割した:1)水で処理した対照、2)水中0.05%trans−シンナムアルデヒド、3)水中0.5%trans−シンナムアルデヒド、及び4)水中5%trans−シンナムアルデヒド。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
trans−シンナムアルデヒド(Sigma、カタログ番号C80687)を水で適切な濃度に希釈し(治療計画を参照されたい)、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。約1mlの処理液をソラマメの葉に注入し、次に同じ処理溶液が入った1.5mlエッペンドルフ試験管に葉を入れた。ソラマメ茎を入れた試験管の口を、パラフィルムを使用して閉じた。次に、この処理液給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき40〜49匹のアブラムシを各葉の上に置いた。処理液給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、処理液給餌システムを収容する深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。
3日間の処理後、各処理群の残りの生存アブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
天然抗微生物性trans−シンナムアルデヒドで処理したとき、昆虫適応度に用量依存的負の応答があった
LSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり4つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。水単独で処理したアブラムシは、処理後3日で3齢期に達し始めた(図35)。trans−シンナムアルデヒドで処理したアブラムシでは発育が遅れ、3つのtrans−シンナムアルデヒド濃度の各々による3日間の処理までに、第2の齢期を超えて成熟したアブラムシはなかった(図35)。更に、最も高い濃度のtrans−シンナムアルデヒド(5%)で処理したアブラムシの全ては、実験の経過全体を通じて1齢期に留まった。これらのデータは、trans−シンナムアルデヒドによる処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めること、及びこの応答が用量依存的であることを示している。
trans−シンナムアルデヒド処理によってアブラムシ死亡率が増加した
処理時にアブラムシの生存率も測定した。水単独で処理したアブラムシの約75パーセントが処理後3日の時点で生きていた(図36)。対照的に、0.05%、0.5%及び5%trans−シンナムアルデヒドで処理したアブラムシは、水単独で処理したアブラムシと比べて生存率が有意に低かった(水で処理した対照と比較した各処理群についてp<0.0001)。これらのデータは、天然抗微生物性trans−シンナムアルデヒドで処理したときに生存の用量依存的低下があったことを示している。
trans−シンナムアルデヒド処理によってアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
種々の濃度のtrans−シンナムアルデヒドがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、3日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。水単独で処理したアブラムシ(対照)は、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。同様に、最も低い濃度のtrans−シンナムアルデヒド(0.5%)で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。
対照的に、0.5及び5%のtrans−シンナムアルデヒドで処理したアブラムシは、約870分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー(図37)を有したことから、trans−シンナムアルデヒド処理がブフネラ属(Buchnera)レベルを低下させたこと、及びこの低下が濃度依存的であったことが指摘される。
まとめると、前出の実施例に記載されるこのデータは、複数の送達方法によって植物二次代謝産物溶液で処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、繁殖能力、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例20:サソリ抗微生物ペプチドで処理される昆虫
本実施例は、そのうちの幾つかがサソリのウロダクス・ヤシェンコイ(Urodacus yaschenkoi)の毒腺トランスクリプトームにおけるAMPと同定される(Luna−Ramirez et al.,2017,Toxins)、複数のサソリ抗微生物ペプチド(AMP)によるアブラムシの処理を実証する。AMPは、典型的には正味正電荷を有し、従って細菌膜に対して高親和性を有する。本実施例は、AMPが昆虫に及ぼす効果が、AMPペプチドに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、アブラムシの偏性共生者であるブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
治療計画:
葉の灌流及び経植物送達の組み合わせを用いてUy192溶液を製剤化した。対照溶液は、水+青色食品着色料を注入した葉及び試験管内の水であった。処理溶液は、葉への注入(青色食品着色料を含む)及び経植物(エッペンドルフ試験管内)による水中100ug/ml Uy192からなった。
葉の灌流 − 植物送達実験計画:
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;20±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、2)水中100ug/ml AMPの処理溶液。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
Uy192は、Bio−Synthesisによって>75%純度で合成された。1mgの凍結乾燥ペプチドを500ulの80%アセトニトリル、20%水及び0.1%TFAに再構成し、100ul(100ug)をアリコートに分けて10本の個別のエッペンドルフ試験管に入れ、乾燥させた。処理のため(治療計画を参照されたい)、Uy192の終濃度(100ug/ml)に達するように100ugアリコートのペプチドに1mlの水を加えた。次に、同様に溶液で灌流した葉と共にソラマメ茎が入った1.5mlエッペンドルフ試験管にこの溶液を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき50匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖済みの5齢))を毎日決定した。
8日間の処理後、各処理群中の残りのアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
サソリAMPで処理したとき、昆虫適応度に負の応答があった
LSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(上記)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。陰性対照単独で処理したアブラムシは、約6日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図38)。Uy192で処理したアブラムシでは発育が遅れ、8日間の処理後、アブラムシの成熟は、4齢期より先に進まなかった。これらのデータは、Uy192による処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めたことを示している。
サソリAMPによる処理によってアブラムシ死亡率が増加した
処理時にアブラムシの生存率も測定した。対照単独で処理したアブラムシの大多数が処理後3日の時点で生存していた(図39)。4日以降、アブラムシは、徐々に死に始め、一部が処理後7日を超えて生き延びた。
対照的に、Uy192で処理したアブラムシは、対照で処理したアブラムシよりも生存率が低かった。これらのデータは、サソリAMP Uly192で処理したときに生存の低下があったことを示している。
サソリAMP Uy192による処理によってアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の減少が引き起こされる
Uy192による処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、8日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。対照単独で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、水中100ug/ml Uy192で処理したアブラムシは、約7分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーであったことから(図40)、Uy192処理がブフネラ属(Buchnera)レベルを低下させたことが示される。
まとめると、前述のこのデータから、天然サソリ抗微生物ペプチドで処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることが実証された。
実施例21:サソリ抗微生物ペプチドで処理される昆虫
本実施例は、最近になってサソリのウロダクス・ヤシェンコイ(Urodacus yaschenkoi)の毒腺トランスクリプトームにおいてAMPと同定された(Luna−Ramirez et al.,2017,Toxins)幾つかのサソリ抗微生物ペプチド(AMP)D10、D3、Uyct3及びUy17によるアブラムシの処理を実証する。AMPは、典型的には正味正電荷を有し、従って細菌膜に対して高親和性を有する。本実施例は、AMPが昆虫に及ぼす効果が、AMPペプチドに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、アブラムシの偏性共生者、ブフネラ・アフィディコラ(Buchnera aphidicola)である。
アブラムシは、植物に直接的な食害を引き起こし、且つ植物ウイルスのベクターとしての役割を果たす農業害虫である。加えて、アブラムシの蜜は、すす病の増殖を促進し、害虫アリを誘引する。残念ながら、依然として広く用いられている化学的処理が抵抗性の個体の選択につながり、その根絶がますます困難になっている。
治療計画:
指示されるペプチド又はペプチドカクテル(詳細については以下のアブラムシマイクロインジェクション実験計画及び葉の灌流 − 植物実験計画の節を参照されたい)をアブラムシに直接マイクロインジェクションするか、又は葉の灌流と経植物送達との組み合わせを用いて送達した。陰性対照として、アブラムシに水をマイクロインジェクションするか(マイクロインジェクション実験について)、又は水を注入した葉上及び管内の水に置いた(葉の灌流及び植物送達実験について)。処理溶液は、水中に溶解した20nlの5μg/μlのD3又はD10(アブラムシマイクロインジェクションについて)、又は葉への注入及び経植物による水中40μg/mlのD10、Uy17、D3及びUyCt3のカクテル(エッペンドルフ試験管内)からなった。
アブラムシマイクロインジェクション実験計画
NanoJet IIIオートナノリットルインジェクタを使用してインハウスの熱引きしたホウケイ酸ニードル(Drummond Scientific;カタログ番号3−000−203−G/XL)でマイクロインジェクションを実施した。アブラムシ(LSR−1系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の注入された個体を有した。成虫アブラムシの腹側胸部に20nlの水又は100ng(20ulの5ug/mlペプチドD3又はD10溶液のいずれかをマイクロインジェクションした。マイクロインジェクション速度は、5nl/secであった。注入後、茎が2%寒天中にあるソラマメの葉が入った深底ペトリ皿にアブラムシを置いた。
ペプチドは、Bio−Synthesisによって>75%純度で合成された。1mgの凍結乾燥ペプチドを500μlの80%アセトニトリル、20%水及び0.1%TFAに再構成し、100μl(100μg)をアリコートに分けて10本の個別のエッペンドルフ試験管に入れ、乾燥させた。
5日間の処理後、各処理群中の残りのアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
サソリペプチドD3及びD10によるアブラムシのマイクロインジェクションは、昆虫生存率の低下を引き起こす
LSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢及び2齢アブラムシを実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり3つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、生存率を決定した。5日間の処理後、サソリペプチドを注入したアブラムシは、水を注入した対照と比較して生存率が低かった(D3、D10及び水の注入について、それぞれ9、35及び45%の生存)(図41)。これらのデータは、サソリAMP D3及びD10で処理したときに生存の低下があったことを示している。
サソリペプチドD3及びD10によるアブラムシのマイクロインジェクションは、ブフネラ属(Buchnera)内部共生体の減少を引き起こす
サソリAMP D3及びD10の注入がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、注入後5日で各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。水単独を注入したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA(47.4)比を有する一方、D3及びD10を注入したアブラムシは、低いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比を有した(それぞれ25.3及び30.9)(図42)。これらのデータは、サソリペプチドD3及びD10による処理が細菌共生者ブフネラ属(Buchnera)のレベルの低下を引き起こしたことを示している。
葉の灌流 − 植物送達実験計画:
eNASCOアブラムシ(ブフネラ属(Buchnera)及びセラチア属(Serratia)を含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を上記に記載したとおりソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、2)処理溶液は、水中各40μg/mlのD10、Uy17、D3及びUyCt3からなった。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
ペプチドを上記に記載したとおり合成し、溶解し、及びアリコートに分けた。処理のため(治療計画を参照されたい)、所望の終濃度(40μg/ml)に達するようにペプチドの100μgアリコートに水を加えた。4つのペプチドを合わせてペプチドカクテル溶液を作成した。この溶液を使用して、注入によって葉を灌流した。注入後、注入した葉の茎を1.5mlエッペンドルフ試験管に入れ、次にそれをパラフィルムで密閉した。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき41〜49匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。
サソリペプチドのカクテルで処理すると、アブラムシ死亡率の増加が引き起こされる
処理時にアブラムシの生存率も測定した。6日間の処理後、ペプチドカクテルで処理したアブラムシは、水で処理したアブラムシと比較して生存率が低かった。9日後には、この効果が一層明らかである(ペプチドカクテル処理及び水処理について、それぞれ16及び29%生存)(図43)。これらのデータは、サソリAMPのカクテルで処理したときに生存の低下があったこと、及び前出の実施例に示されるとおり、これらのAMPがアブラムシの内部共生体レベルを低下させたことを示している。
まとめると、前述のこのデータから、単一の天然サソリ抗微生物ペプチド又はペプチドカクテルで処理することによりアブラムシを死滅させ、その寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることが実証された。
実施例22:細胞透過性ペプチドに融合した抗微生物ペプチドで処理される昆虫
本実施例は、ウイルスに由来する細胞透過性ペプチドとの融合サソリ抗微生物ペプチド(AMP)(Uy192)によるアブラムシの処理を実証する。AMP Uy192は、サソリのウロダクス・ヤシェンコイ(Urodacus yaschenkoi)の毒腺トランスクリプトームにおける幾つかの近年同定されたAMPの1つである(Luna−Ramirez et al.,2017,Toxins)。AMPは、典型的には正味正電荷を有し、従って細菌膜に対して高親和性を有する。アブラムシ細胞へのサソリペプチドUy192の送達を増強するため、ヒト免疫不全ウイルスI型(HIV−1)のトランス活性化転写因子(TAT)タンパク質の一部分に融合したペプチドを合成した。先行研究では、この細胞透過性ペプチド(CPP)を他の分子にコンジュゲートすると、形質導入を介した細胞への取り込みが増加したことが示されている(Zhou et al.,2015 Journal of Insect Science and Cermenati et al.,2011 Journal of Insect Physiology)。本実施例は、融合ペプチドが昆虫に及ぼす効果が、抗微生物ペプチドに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ属(Buchnera)である。
治療計画
細胞透過性ペプチドにコンジュゲートし、且つ6FAMで蛍光タグを付加したサソリペプチド(Uy192+CPP+FAM)を、葉の灌流及び経植物送達の組み合わせを用いて製剤化した。対照溶液(水)又は処理溶液(Uy192+CPP+FAM)を葉に注入し、エッペンドルフ試験管に入れた。処理溶液は、水中100μg/ml Uy192+CPP+FAMを含んだ。
葉の灌流 − 植物送達実験計画
LSR−1アブラムシ、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から初齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、2)水中100μg/ml Uy192+CPP+FAMで処理したUy192+CPP+FAM。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
処理のため(治療計画を参照されたい)、Uy192+CPP+FAM(アミノ酸配列:YGRKKRRQRRRFLSTIWNGIKGLL−FAM)がBio−Synthesisによって>75%純度で合成された。5mgの凍結乾燥ペプチドを1mlの80%アセトニトリル、20%水及び0.1%TFAに再構成し、50μl(100μg)をアリコートに分けて個別のエッペンドルフ試験管に入れ、乾燥させた。処理のため(治療計画を参照されたい)、Uy192+CPP+FAMの終濃度(100μg/ml)に達するようにペプチドの100μgアリコートに1mlの滅菌水を加えた。次に、植物の葉に溶液を注入し、植物の茎を1.5mlエッペンドルフ試験管に入れた。パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。葉の落射蛍光イメージングにより、葉がその脈管系に緑色蛍光タグ付きのペプチドを含むことが確認された。
各処理につきトリプリケートで30匹のアブラムシを各葉の上に置いた。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R(繁殖中の5齢アブラムシ))を毎日決定した。
処理後5日で各処理群中の数匹のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドUy192による処理は、アブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めた
LSR−1 A.ピスム(A.pisum)1齢アブラムシを実験計画(上記)に定義されるとおり3つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。0日目及び1日目について、水で処理したアブラムシ及び細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理したアブラムシの両方とも同様の発育であった(図44)。しかしながら、2日目までに対照処理のアブラムシは、2齢期又は3齢期のいずれかにまで発育した一方、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理した一部のアブラムシは、初齢期のままであった(図44)。処理後3日においてもなお、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理した一部のアブラムシは、初齢期のままであった(図44)。処理後7日までに、水で処理したアブラムシの大多数が5齢期又は5齢繁殖期まで発育した。対照的に、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理したアブラムシは、50パーセントのみが5齢期まで発育した一方、約42及び約8パーセントのアブラムシは、それぞれ3齢期又は4齢期に留まった(図44)。これらのデータは、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドUy192による処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めたことを示している。
細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドUy192で処理すると、アブラムシ死亡率が増加した
処理時にアブラムシの生存率も測定した。対照単独で処理したアブラムシの約40%が7日間の実験を生き延びた(図45)。対照的に、100μg/ml Uy192+CPP+FAMで処理したアブラムシについて、生存率は、有意に低く(p=0.0036、ログ・ランク・マンテル・コックス検定による)、僅か16%のアブラムシのみが7日目まで生き延びた(図45)。これらのデータは、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドUy192で処理したときに生存の低下があったことを示している。
細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理すると、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比が低下した
Uy192+CPP+FAMによる処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、5日間の処理後に各群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。水で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比(約134)を有した。対照的に、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドで処理したアブラムシは、5日間の処理後に約1.8分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーであった(図46)。これらのデータは、細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドによる処理が内部共生体レベルを低下させたことを示している。
細胞透過性ペプチドに融合したサソリペプチドは、バクテリオサイトに自由に侵入してブフネラ属(Buchnera)に対抗して作用する
細胞透過性ペプチドがバクテリオサイトへのサソリペプチドの直接的な送達に役立つかどうかを試験するため、分離したバクテリオサイトを融合タンパク質に直接曝露し、イメージングした。1%w/v BSAを補充したシュナイダー培地(Schneider−BSA培地)でアブラムシからバクテリオサイトを解離し、20ulのシュナイダー培地が入ったイメージングウェルに置いた。サソリペプチドの100ug凍結乾燥アリコートを100ulのシュナイダー培地に再懸濁して1mg/ml溶液を作製し、バクテリオサイトが入ったウェルに5ulのこの溶液を混合した。室温で30分間インキュベートした後、バクテリオサイトを徹底的に洗浄して、溶液中のいかなる過剰な遊離ペプチドも除去した。インキュベーション前及びその後にバクテリオサイトの画像を取得した(図47)。融合ペプチドは、バクテリオサイト膜を通過し、ブフネラ属(Buchnera)に直接利用可能となった。
まとめると、このデータは、細胞透過性ペプチドに融合したサソリ抗微生物ペプチドUy192で処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例23:ビタミン類似体で処理される昆虫
本実施例は、パントテン酸(ビタミンB5)のアルコール類似体であるプロビタミンのパントテノールによるアブラムシの処理を実証する。アブラムシは、偏性内部共生細菌、ブフネラ属(Buchnera)を有し、これは、アブラムシが必須アミノ酸及びビタミンB5を含めたビタミン類を作り出すことを促進する。先行研究では、パントテノールが特異的寄生虫キナーゼの阻害によって熱帯熱マラリア原虫(Plasmodium falciparium)の成長を阻害することが示されている(Saliba et al.,2005)。昆虫をパントテノールで処理すれば、細菌−昆虫共生にとって有害であり、従って昆虫適応度に影響するであろうと仮定された。本実施例は、パントテノールによる処理が昆虫適応度を低下させたことを実証する。
治療計画:
パントテノール溶液を送達方法に応じて製剤化した:
1)経植物人工食中:必須アミノ酸(2mg/mlヒスチジン、2mg/mlイソロイシン、2mg/mlロイシン、2mg/mlリジン、1mg/mlメチオニン、1.62mg/mlフェニルアラニン、2mg/mlスレオニン、1mg/mlトリプトファン及び2mg/mlバリン)不含の人工食(Akey and Beck,1971をベースとする;実験計画を参照されたい)に製剤化した0(陰性対照)又は10若しくは100uMパントテノール含有。
2)葉面塗布:水中100μlの0.025%非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒Silwet L−77(陰性対照)又は100μlの溶媒溶液中に製剤化した50μg/mlのリファンピシンを葉の表面に直接塗って乾燥させた。
植物送達実験計画
アブラムシ(eNASCO、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から1齢及び2齢アブラムシを採集し、3つの異なる処理群に分割した:1)必須アミノ酸不含の人工食単独、2)必須アミノ酸不含の人工食単独及び10uMパントテノール、及び3)必須アミノ酸不含の人工食単独及び100uMパントテノール。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。
使用した人工食は、必須アミノ酸(2mg/mlヒスチジン、2mg/mlイソロイシン、2mg/mlロイシン、2mg/mlリジン、1mg/mlメチオニン、1.62mg/mlフェニルアラニン、2mg/mlスレオニン、1mg/mlトリプトファン及び2mg/mlバリン)含有及び不含で、いずれの食餌もホモセリン又はβ−アラニルチロシンを含まなかったことを除いて既発表のとおり作成した(Akey and Beck,1971 Continuous Rearing of the Pea Aphid,Acyrthosiphon pisum,on a Holidic Diet)。食餌のpHをKOHで7.5に調整し、0.22μmフィルタで食餌をろ過滅菌し、短期(<7日)について4℃又は長期について−80℃で保存した。
パントテノール(Sigma カタログ番号295787)溶液を必須アミノ酸不含の人工食中10uM及び100uMで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。処理のため(治療計画を参照されたい)、10又は100uMパントテノールの終濃度に達するように必須アミノ酸不含の人工食に適量のストック溶液を加えた。次に、ソラマメ茎が葉と共に入った1.5mlエッペンドルフ試験管に食餌を入れ、パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この人工食給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。
各処理につき16〜20匹のアブラムシを各葉の上に置いた。人工食給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、人工給餌システムを収容している深底ペトリ皿から取り除いた。
加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢)を毎日決定した。アブラムシが4齢期に達したら、深底ペトリ皿にそれ専用の人工給餌システムを付与して、成虫期に達したときに繁殖力をモニタできるようにした。
成虫アブラムシについては、毎日新しい若虫をカウントし、次に廃棄した。実験の終了時、アブラムシが成虫期に達した後に1日に産生される子孫の数の平均値として繁殖力を決定した。実験全体を通じてアブラムシの写真を撮ることにより、処理群間でのサイズの違いを評価した。
8日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
ビタミン類似体処理は、アブラムシの発育を遅らせる
eNASCO1齢及び2齢アブラムシを植物送達実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり3つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシは、約5日で成虫期(5齢期)に達し始めた(図48A)。パントテノールで処理したアブラムシでは、特に処理後2及び3日目の時点で発育が遅れたことから(図48A)、パントテノールによる処理がアブラムシの発育を妨げることが指摘される。最終的には、各処理群のほとんどのアブラムシが成虫になり、繁殖し始めた。時間の経過に伴うアブラムシの発育段階をモニタすることに加えて、アブラムシをまたイメージングして、アブラムシの表面積を決定した。1日間の処理後は、全てのアブラムシが同じサイズであったが、しかしながら、処理後3日までに、パントテノールで処理したアブラムシは、未処理対照と比べて表面積が小さかった。更に、パントテノールで処理したアブラムシは、実験の経過にわたって必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシと比較して体のサイズ(表面積によって決定したとき)の増加が大幅に少なかった(図48B)。
ビタミン類似体処理によってアブラムシ死亡率が増加した
処理時にアブラムシの生存率も測定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で飼育したアブラムシは、10又は100uMパントテノールで処理したアブラムシと比較してより高い生存率を有したことから(図49)、パントテノール処理がアブラムシ適応度に負の影響を及ぼしたことが指摘される。
パントテノールで処理すると、アブラムシ繁殖力が低下する
処理下のアブラムシにおいて繁殖力もモニタした。成虫まで生き延びて繁殖するアブラムシの割合を決定した。必須アミノ酸不含の人工食で処理したアブラムシは、約4分の1が生き延びて処理後8日までに成虫になった(図50A)。対照的に、10又は100uMパントテノールで処理したうちの10分の1をごく僅かに超えるアブラムシが生き延びて処理後8日までに成虫になり、繁殖した。各処理群のアブラムシが繁殖し始める平均日数も測定し、全ての処理群について、アブラムシが繁殖し始める平均日数は、7日であった(図50B)。加えて、成虫の繁殖アブラムシによって産生される1日当たりの子孫の数の平均値もモニタした。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシは、約7子孫/日を産生した。対照的に、10及び100uMパントテノールで処理したアブラムシは、図50Cに示される、それぞれ約4及び5子孫/日を産生するに過ぎなかった。まとめると、これらのデータは、パントテノール処理がアブラムシの繁殖の消失を引き起こしたことを示している。
パントテノール処理は、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)に影響を及ぼさない
パントテノールがアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、8日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。必須アミノ酸不含の人工食単独で処理したアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有し、2つの濃度のパントテノールの各々で処理したアブラムシも同じであった(図51)。これらのデータは、パントテノール処理がブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー数に直接的な影響を及ぼさないことを示している。
葉面塗布送達実験計画:
0.025%の非イオン性有機ケイ素系界面活性剤溶媒、Silwet L−77に、10uMパントテノールの終濃度に達するようにパントテノール粉末を加えた。この処理液を、0.22umフィルタを使用してろ過滅菌し、4℃で保存した。前の実施例に記載されるとおり、アブラムシ(eNASCO系統、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum))をソラマメ植物上で育てた。実験のため、健康植物から初齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(溶媒溶液のみ)、及び2)溶媒中10uMパントテノール。100ulの溶液を2×2cm断片のソラマメの葉に吸収させた。
各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。各処理につき20匹のアブラムシを各葉の上に置いた。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第取り除いた。加えて、実験全体を通じて発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢、5齢及び5R、繁殖する5齢を表す)を毎日決定した。
葉面塗布によって送達されるパントテノール処理は、アブラムシの発育に影響を及ぼさない
eNASCO 1齢アブラムシを本明細書に記載される実験計画に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。対照又はパントテノール溶液のいずれかで処理した塗布した葉に置いたアブラムシは、処理後2日まで同じ速度で成熟した(図52)。これらのデータは、パントテノールの葉面塗布がアブラムシの発育に影響を及ぼさなかったことを示している。
葉面塗布によってパントテノール処理を送達すると、アブラムシ死亡率が増加した
葉面塗布処理時にアブラムシの生存率も測定した。パントテノールを塗布した葉に置いたアブラムシは、対照溶液を塗布した葉に置いたアブラムシよりも生存率が低かった(図53)。これらのデータは、葉面塗布によって送達されるパントテノール処理がアブラムシの生存に有意に(p=0.0019)影響を及ぼしたことを示している。この実験では、全てのアブラムシが死亡し、DNAを抽出してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比を決定するためにとっておくアブラムシは残っていなかった。
まとめると、前出の実施例に記載されるこのデータは、複数の送達方法を用いてパントテノールで処理することによりアブラムシを死滅させ、且つその発育、繁殖能力、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例24:アミノ酸トランスポーター阻害薬のカクテルで処理される昆虫
本実施例は、アミノ酸類似体のカクテルによるアブラムシの処理を実証する。この処理の目的は、ApGLNT1グルタミントランスポーターを介したバクテリオサイトへのグルタミンの取り込みを阻害することであった。以前、アルギニンがグルタミントランスポーターによるグルタミン取り込みを阻害することが示されており(Price et al.,2014 PNAS)、本発明者らは、アルギニンの類似体又は他のアミノ酸類似体による処理もアブラムシバクテリオサイトへの必須アミノ酸の取り込みを阻害し得ると仮定した。本実施例は、処理時の適応度の低下が、アミノ酸類似体に敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、ブフネラ属(Buchnera)である。
治療計画:
葉の灌流及び経植物による送達のためにアミノ酸カクテルを製剤化した。この送達方法は、葉に水中約1mlのアミノ酸カクテル(カクテル中の成分のリストについては以下を参照されたい)又は水のみを含有する1mlの陰性対照溶液を注入することからなった。
葉の灌流及び経植物送達実験計画:
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から初齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)、及び2)アミノ酸カクテル処理。アミノ酸カクテルは、以下の薬剤の各々を指示される終濃度で含有した:330μM L−NNA(N−ニトロ−L−アルギニン;Sigma)、0.1mg/ml L−カナバニン(Sigma)、0.5mg/ml D−アルギニン(Sigma)、0.5mg/ml D−フェニルアラニン(Sigma)、0.5mg/ml D−ヒスチジン(Sigma)、0.5mg/ml D−トリプトファン(Sigma)、0.5mg/ml D−スレオニン(Sigma)、0.5mg/ml D−バリン(Sigma)、0.5mg/ml D−メチオニン(Sigma)、0.5mg/ml D−ロイシン及び6μM L−NMMA(クエン酸塩)(Cayman Chemical)。約1mlの処理溶液を注入によってソラマメの葉に灌流し、植物の茎を、処理溶液が入った1.5mlエッペンドルフ試験管に入れた。パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この給餌システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。各処理につき合計56〜58匹のアブラムシを各葉の上に置いた(各処理は28〜31匹のアブラムシの2レプリケートからなった)。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。実験全体を通じてアブラムシの発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢及び5齢)を毎日決定し、5日目にアブラムシの顕微鏡画像を撮影してアブラムシの面積測定値を決定した。
L−NNAのストック溶液は、水中5mMで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。L−カナバニンのストック溶液は、水中100mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。D−アルギニン及びD−スレオニンのストック溶液は、水中50mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。D−バリン及びD−メチオニンのストック溶液は、水中25mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。D−ロイシンのストック溶液は、水中12mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。D−フェニルアラニン及びD−ヒスチジンのストック溶液は、1M HCl中50mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。D−トリプトファンのストック溶液は、0.5M HCl中50mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、4℃で保存した。L−NMMAのストック溶液は、滅菌PBS中6mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。処理のため(治療計画を参照されたい)、上記に指摘したとおりのカクテル中の薬剤の終濃度に達するように水に適量のストック溶液を加えた。
6日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
アミノ酸類似体のカクテルによる処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めた
LSR−1 1齢アブラムシを葉の灌流及び経植物送達実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。水で処理したアブラムシは処理後5日目に成虫期(5齢期)に達し始めた(図54A)。処理後6日までに、水で処理したアブラムシの約20パーセントが5齢期に達した。対照的に、アミノ酸カクテルで処理したアブラムシのうち、5齢期に達したのは、6日後であっても3パーセント未満であった(図54A)。アミノ酸カクテルで処理したときのこの発育の遅れは、処理後5日で取ったアブラムシのサイズ測定値により更に例証された。水単独で処理したアブラムシは、約0.45mm2であった一方、アミノ酸カクテルで処理したアブラムシは、約0.33mm2であった(図54B)。これらのデータは、アミノ酸カクテルによる処理がアブラムシの発育を遅らせ、アブラムシ適応度に負の影響を与えたことを示している。
アミノ酸類似体カクテルで処理すると、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
アミノ酸類似体カクテルによる処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、6日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。対照溶液に置いたアブラムシは、高いブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピー比を有した。対照的に、AAカクテル処理に置いたアブラムシは、ブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNAコピーが劇的に減少したことから(図55)、AA類似体カクテル処理が内部共生体ブフネラ属(Buchnera)を除去したことが示される。
まとめると、このデータは、アミノ酸類似体のカクテルで処理することによりアブラムシの発育及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例25:薬剤の併用(抗生物質、ペプチド及び天然抗微生物薬)で処理される昆虫
本実施例は、3つの抗微生物剤の併用−抗生物質(リファンピシン)、ペプチド(サソリペプチドUy192)及び天然抗微生物薬(低分子量キトサン)による昆虫の処理を実証する。他の実施例において、これらの薬剤の各々を個別に投与したところ、アブラムシ適応度が低下し、内部共生体レベルが減少した。本実施例は、併用処理を送達することにより、各個別の薬剤単独による処理と同様に又はそれよりも良好に昆虫適応度及び内部共生体レベルが減少したことを実証する。
治療計画
葉の灌流及び経植物による送達のために併用処理を製剤化した。この送達方法は、水中約1mlの併用処理液(100μg/mlリファンピシン、100μg/ml Uy192及び300μg/mlキトサンの終濃度で)又は水のみを含有する1mlの陰性対照溶液を葉に注入することからなった。
葉の灌流及び経植物送達実験計画
アブラムシLSR−1(これは、ブフネラ属(Buchnera)のみを含む)、アキルトシフォン・ピスム(Acyrthosiphon pisum)を、環境制御されたインキュベーター(16時間明期/8時間暗期の光周期;60±5%RH;25±2℃)においてソラマメ植物(Johnny’s Selected Seedsからのブロマソラマメ(Vroma vicia faba))上で育てた。アブラムシの飼育に使用する前に、ソラマメ植物は、鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。母性効果又は植物間の健康の差を抑制するため、異なる植物からの5〜10匹の成虫を10本の2週齢植物に分配し、高密度になるまで5〜7日間増殖させた。実験のため、健康植物から初齢アブラムシを採集し、2つの異なる処理群に分割した:1)陰性対照(水処理)及び2)100μg/mlリファンピシン、100μg/ml Uy192及び300μg/mlキトサン処理の併用。約1mlの処理溶液を注入によってソラマメの葉に灌流し、処理溶液が入った1.5mlエッペンドルフ試験管に植物の茎を入れた。パラフィルムを使用して管の口を閉じた。次に、この処理システムを深底ペトリ皿(Fisher Scientific、カタログ番号FB0875711)内に置き、植物の葉にアブラムシを当てがった。各処理につき合計56匹のアブラムシを各葉の上に置いた(各処理は28匹のアブラムシの2レプリケートからなった)。各処理群が採集植物の各々からほぼ同じ数の個体を受け取った。給餌システムは、実験全体を通じて2〜3日毎に交換した。毎日生存に関してアブラムシをモニタし、死亡したアブラムシは、見付け次第、深底ペトリ皿から取り除いた。実験全体を通じてアブラムシの発育段階(1齢、2齢、3齢、4齢及び5齢)を毎日決定し、5日目にアブラムシの顕微鏡画像を撮影してアブラムシの面積測定値を決定した。
リファンピシン(東京化成工業株式会社)ストック溶液をメタノール中25mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。処理のため、100μg/mlリファンピシンの終濃度に達するように水に適量のストック溶液を加えた。Uy192は、Bio−Synthesisによって>75%純度で合成された。1mgの凍結乾燥ペプチドを500μlの80%アセトニトリル、20%水及び0.1%TFAに再構成した。100μl(100μg)をアリコートに分けて10本の個別のエッペンドルフ試験管に入れ、乾燥させた。処理のため、100μg/ml Uy192の終濃度に達するようにペプチドの100μgアリコートに1mlの水を加えた。キトサン(Sigma、カタログ番号448869−50G)ストック溶液を酢酸中に1%で作成し、オートクレーブ滅菌し、4℃で保存した。処理のため、300μg/mlキトサンの終濃度に達するように水に適量のストック溶液を加えた。
6日間の処理後、各処理群の複数のアブラムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、アブラムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりアブラムシの体表を滅菌した。次に、アブラムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、ブフネラ属(Buchnera)及びアブラムシDNAコピー数をqPCRによって測定した。ブフネラ属(Buchnera)に使用したプライマーは、Buch_groES_18F(CATGATCGTGTGCTTGTTAAG;配列番号238)及びBuch_groES_98R(CTGTTCCTCGAGTCGATTTCC;配列番号239)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。アブラムシに使用したプライマーは、ApEF1a 107F(CTGATTGTGCCGTGCTTATTG;配列番号240)及びApEF1a 246R(TATGGTGGTTCAGTAGAGTCC;配列番号241)であった(Chong and Moran,2016 PNAS)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)55℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
3つの抗微生物剤の併用による処理がアブラムシの発育の進行を遅らせ且つ止めた
LSR−1 1齢アブラムシを葉の灌流及び経植物送達実験計画(本明細書に記載される)に定義されるとおり2つの別個の処理群に分割した。アブラムシを毎日モニタして、各発育段階にあるアブラムシの数を決定した。水で処理したアブラムシは処理後5日目で成虫期(5齢期)に達し始めた(図56A)。処理後6日までに、水で処理したアブラムシの約20パーセントが5齢期に達した。対照的に、3つの薬剤の併用で処理したアブラムシは、6日後であっても5齢期に達しなかった(図56A)。併用処理時のこの発育の遅れは、処理後5日で取ったアブラムシのサイズ測定値により更に例証された。水単独で処理したアブラムシは、約0.45mmであった一方、3剤併用で処理したアブラムシは、約0.26mmであった(図56B)。これらのデータは、薬剤の併用による処理がアブラムシの発育を遅らせ、アブラムシ適応度に負の影響を与えたことを示している。
3つの抗微生物剤の併用による処理によりアブラムシ死亡率が増加した
処理後に生存も毎日モニタした。処理後2日で、水で処理したアブラムシの約75パーセントが生存していた一方、薬剤の併用で処理したアブラムシのうち、生存していたのは62パーセントのみであった。対照(水で処理した)群でより多くのアブラムシが処理を生き延びるというこの傾向は、実験の継続期間中にわたって続いた。処理後6日で、対照(水で処理した)アブラムシの64パーセントが生存した一方、リファンピシン、Uy192及びキトサンの併用で処理したアブラムシの58パーセントが生存した(図57)。これらのデータは、処理の併用がアブラムシの生存に負の影響を与えたことを示している。
3つの薬剤の併用で処理すると、アブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)が減少した
ペプチド、抗生物質及び天然抗微生物性の併用による処理がアブラムシ内のブフネラ属(Buchnera)の消失を特異的に引き起こしたかどうか、及びこの消失がアブラムシの適応度に影響を及ぼしたことを試験するため、6日間の処理後に各処理群のアブラムシからDNAを抽出し、qPCRを実施してブフネラ属(Buchnera)/アブラムシコピー数を決定した。水単独で処理したアブラムシ、約2.3の比のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA(図58)。対照的に、ペプチド、抗生物質及び天然抗微生物性の併用で処理したアブラムシは、約2分の1のブフネラ属(Buchnera)/アブラムシDNA比であった(図58)。これらのデータは、併用処理により内部共生体レベルが減少し、そのためアブラムシ適応度の低下が引き起こされたことを示している。
まとめると、このデータは、ペプチド、抗生物質及び天然抗微生物薬の併用で処理することによりアブラムシの発育及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例26:抗生物質溶液で処理される昆虫
本実施例は、DNA複製に必須の2つの酵素、DNAジャイレース及びトポイソメラーゼの活性を阻害する殺菌性抗生物質であるシプロフロキサシンによるゾウムシの処理の効果を実証する。本実施例は、シプロフロキサシンが別のモデル昆虫ゾウムシに及ぼす表現型効果が、シプロフロキサシンに敏感である、昆虫にとって内因性の細菌個体群の調節を通じて媒介されたことを実証する。1つの標的となる細菌株は、コクゾウムシ属(Sitophilus)一次内部共生体(SPE、カンディダトゥス・ソダリス・ピエラントニウス(Candidatus Sodalis pierantonius))である。
実験計画:
コクゾウムシ属(Sitophilus)のコクゾウムシ(シトフィルス・ゼアマイス(Sitophilus zeamais))を有機トウモロコシ上、27.5℃及び70%相対湿度で飼育した。ゾウムシ飼育に使用する前に、トウモロコシは、7日間凍結し、次に滅菌水で10%湿度に調湿した。実験のため、成虫雄/雌交配対を3つの異なる処理群に分割し、これは、トリプリケートで行った:1)水対照、2)250μg/mlシプロフロキサシン、及び3)2.5mg/mlシプロフロキサシン。シプロフロキサシン(Sigma)ストック溶液を0.1N HCl中25mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。処理のため、適量のストック溶液を滅菌水で希釈した。
ゾウムシを3連続処理に供した:
1.第1の処理は、25gのトウモロコシを上記に挙げた3つの処理群:1)水対照、2)250μg/mlシプロフロキサシン、及び3)2.5mg/mlシプロフロキサシンの各々に浸漬することを含んだ。簡潔に言えば、25gのトウモロコシを50mlコニカルチューブに入れ、処理の各々を加えてチューブを完全に満たした。チューブを振盪機に1.5時間かけ、その後、トウモロコシを取り出して深底ペトリ皿に置き、風乾させた。次に、各処理群に雄/雌交配対を加え、4日間摂餌させた。
2.4日後、交配対を取り出し、1)水対照、2)250μg/mlシプロフロキサシン、及び3)2.5mg/mlシプロフロキサシンで処理した25gの新しいトウモロコシに置くことにより第2の処理に供した。交配対は、このトウモロコシ上で7日間摂餌し、産卵した。第2の処理からのトウモロコシを子孫の羽化に関して評価した(以下の子孫の評価を参照されたい)
3.交配対を最終処理に供し、これには、交配対を処理液(1)水対照、2)250μg/mlシプロフロキサシン、及び3)2.5mg/mlシプロフロキサシンに5秒間沈めること、及び次に1mlの1)水対照、2)250μg/mlシプロフロキサシン、及び3)2.5mg/mlシプロフロキサシンでコーティングしておいた10粒のトウモロコシカーネルが入ったバイアルに入れることの組み合わせが含まれた。
ゾウムシの生存を18日間毎日モニタし、その後、各群の残りのゾウムシからDNAを抽出した。簡潔に言えば、ゾウムシを6%ブリーチ溶液に約5秒間浸漬することによりゾウムシの体を表面滅菌した。次に、ゾウムシを滅菌水でリンスし、DNA抽出キット(Qiagen、DNeasyキット)を製造者の指示に従って使用して各個別のアブラムシからDNAを抽出した。nanodrop核酸定量化を用いてDNA濃度を測定し、SPE及びゾウムシのDNAコピー数をqPCRによって測定した。SPEに使用したプライマーは、qPCR_Sod_F(ATAGCTGTCCAGACGCTTCG;配列番号242)及びqPCR_Sod_R(ATGTCGTCGAGGCGATTACC;配列番号243)であった。ゾウムシ(β−アクチン)に使用したプライマーは、SACT144_FOR(GGTGTTGGCGTACAAGTCCT;配列番号244)及びSACT314_REV(GAATTGCCTGATGGACAGGT;配列番号245)であった(Login et al.,2011)。qPCRを1.6℃/sのqPCR増幅ランプ及び以下の条件を用いて実施した:1)95℃で10分、2)95℃で15秒、3)57℃で30秒、4)ステップ2〜3を40回繰り返す、5)95℃で15秒、6)55℃で1分、7)ランプを0.15℃/sに変更、8)95℃で1秒。分析(Thermo Fisher Scientific、QuantStudio Design and Analysis)ソフトウェアを使用してqPCRデータを分析した。
子孫の評価:
25日後、成虫交配対の第2の処理からのトウモロコシカーネルの1つのレプリケートを切開し(上記の実験計画を参照されたい)、発育中の幼虫、蛹又は成虫ゾウムシの存在について確認した。コクゾウムシ属(Sitophilus)ゾウムシの発育のほとんどは、穀粒/コメ/トウモロコシの中で行われ、その発育が完了し次第、成虫は、カーネルから羽化する。トウモロコシカーネルをメスで静かに切開し、発育中のゾウムシを全て採集し、成虫、蛹及び幼虫の割合を決定した。次に、切開からのゾウムシを表面滅菌し、SPEのレベルをqPCRによって決定した。第2の処理からの群の各々の残りの2レプリケートのトウモロコシカーネルは、切開しなかったが、成虫ゾウムシの羽化に関して毎日確認した。
トウモロコシへの抗生物質透過の評価
25mgのトウモロコシカーネルを50mlコニカルチューブに入れ、水又は水中2.5mg/ml若しくは0.25mg/mlシプロフロキサシンを加えてチューブを満たした。カーネルを本明細書に記載されるとおり1.5時間浸漬した。浸漬後、カーネルを風乾し、抗生物質がカーネルを被覆してそれに透過することが可能であったかどうかを決定するために評価した。これを試験するため、水中の大腸菌(Escherichia coli)DH5αの濃縮サンプルを5つのルリアブロス(LB)プレートに塗沫した。各プレートに対し、以下を行った、1)水中に浸漬したトウモロコシカーネルを加え、2)2.5又は0.25mg/mlシプロフロキサシンに浸漬しておいたトウモロコシカーネル全体を加え、及び3)2.5又は0.25mg/mlシプロフロキサシンに浸漬しておいたトウモロコシカーネルの半分を加え、内側を下にプレートに付けて置いた。プレートを37℃で一晩インキュベートし、翌日、細菌の成長及び/又は阻害領域を評価した。
トウモロコシカーネルを抗生物質に浸漬すると、抗生物質が表面をコーティングしてトウモロコシカーネルに浸透することが可能になった
シプロフロキサシンがカーネル後にトウモロコシカーネルの表面をコーティングすることができたかどうかを試験するため、トウモロコシカーネルを抗生物質不含の水又は2.5若しくは0.25mg/mlシプロフロキサシンを含有する水に(上記に記載したとおり)浸漬した。次に、大腸菌(E.coli)の濃縮培養物をLBプレートに塗り広げ、次にコーティングされたカーネルの1つをプレートの中央に置いた。プレートを一晩インキュベートし、翌日細菌の成長を評価した。
いかなる抗生物質も含まない水中でコーティングしたトウモロコシカーネルでは、細菌の菌叢がプレート全体に成長した(図56A)。対照的に、2つの濃度のシプロフロキサシンのいずれかにトウモロコシカーネル全体を浸漬すると、プレート上に細菌は成長しなかった(図56B、左側のパネル)。これらのデータは、これらの実験で用いたコーティング方法により、シプロフロキサシンでトウモロコシカーネルの表面を被覆して細菌の成長を阻害することが成功可能であったことを示している。
シプロフロキサシンがトウモロコシカーネルに浸透することができたかどうかを試験するため、2.5又は0.25mg/mlシプロフロキサシンに浸漬したトウモロコシカーネルを半分に切断し、大腸菌(E.coli)の濃縮培養物が入ったLBプレート上に切り口を下にして置いた。プレートを一晩インキュベートし、翌日、細菌の成長を評価した。いずれかの濃度の抗生物質に浸漬したカーネルでも、プレートに細菌の成長は存在しなかったことから、シプロフロキサシンがトウモロコシカーネルに浸透したことが示される(図56B、右側のパネル)。まとめると、これらのデータは、これらの実験に使用したトウモロコシカーネル浸漬方法が、抗生物質によるカーネルのコーティング及び浸透に成功したことを示している。
抗生物質処理は、F0世代のSPEレベルを低下させる
S.ゼアマイス(S.zeamais)交配対を実験計画(上記)に定義されるとおり3つの別個の処理群に分割した。ゾウムシを毎日モニタし、実験の経過中、全てのゾウムシが生き残った。18日間の処理後、ゾウムシを表面滅菌し、ゲノムDNAを抽出し、qPCRによってSPEレベルを測定した。水のみで処理したゾウムシは、250ug/ml及び2.5mg/mlシプロフロキサシンで処理したゾウムシと比較してSPE量がそれぞれ約4倍及び8倍であった(図57)。これらのデータは、ゾウムシをシプロフロキサシンで処理することによりSPEレベルが低下したことを示している。
抗生物質処理は、ゾウムシのF1世代の発育を遅らせ、SPEレベルを低下させる
7日間にF0交配対が卵を産み付け、続いて取り出されたトウモロコシカーネルを切開することにより、F1世代のゾウムシの発育を評価した。25日後、水/対照処理のトウモロコシには12の子孫が見られ、大多数(約67%)の子孫が蛹の形態であった(図58A)。250ug/ml及び2.5mg/mlシプロフロキサシンで処理したゾウムシでは、それぞれ13及び20の子孫が見られた。興味深いことに、抗生物質で処理したゾウムシは、対照処理のゾウムシと比較して発育の遅れを示し、大多数(250ug/ml及び2.5mg/mlシプロフロキサシンについて、それぞれ38及び65%)の子孫が幼虫の形態であった(図58A)。
トウモロコシカーネルから切開したゾウムシからゲノムDNAを抽出し、qPCRを実施してSPEレベルを測定した。水で処理したF1ゾウムシは、2.5mg/mlシプロフロキサシンで処理したゾウムシと比較してSPEレベルが約4倍の高さであった(図58B)。これらのデータは、シプロフロキサシンで処理するとゾウムシのSPEレベルが低下し、それが発育の遅れにつながったことを示している。
抗生物質処理は、ゾウムシの繁殖を低下させた
第2の処理から当初の交配対を取り除いた後43日の間に羽化したゾウムシの数を繁殖力の尺度として使用した(図59A及び図59B)。最初のゾウムシは、29日目に羽化し、43日目までに羽化したゾウムシの総数をカウントした。水及び250ug/mlで処理したゾウムシは、同程度の量のF1子孫を有したが、2.5mg/ml処理群から羽化した子孫は、はるかに少なかったことから、抗生物質処理がSPEレベルを低下させ、ゾウムシの繁殖力に影響を及ぼしたことが示される。
前出の実施例と併せると、このデータは、複数の送達方法によって抗生物質で処理することによりゾウムシを死滅させ、且つその発育、繁殖能力、寿命及び内因性細菌個体群、例えば適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例27:抗生物質溶液で処理されるダニ
本実施例は、細菌RNAポリメラーゼの阻害によってDNA依存性RNA合成を阻害する狭域スペクトル抗生物質、リファンピシン及びタンパク質合成の阻害によって細菌の繁殖を妨げる広域スペクトル抗生物質、ドキシサイクリンで処理することにより、ナミハダニを死滅させ、その適応度を低下させることが可能であることを実証する。リファンピシン及びドキシサイクリンがダニに及ぼす効果は、抗生物質に敏感である、ダニにとって内因性の細菌個体群の調節によって媒介された。
蚊などの昆虫及びマダニなどのクモ類は、ライム病、デング熱、トリパノソーマ症及びマラリアなど、ヒト及び動物に重篤な疾患を引き起こす病原体のベクターとして機能し得る。ベクター媒介性疾患は、毎年何百万人ものヒトの死亡を引き起こしている。また、家畜などの動物に感染するベクター媒介性疾患は、世界的に公衆衛生上の大きい負担となっている。従って、ベクター媒介性疾患を運ぶ昆虫及びクモ類の防除方法及び組成物が必要とされている。ナミハダニは、マダニと同じ亜綱のクモ類である。従って、本実施例は、ナミハダニの適応度を低下させるために使用される方法及び組成物を実証し、マダニ適応度の低下に関する洞察をもたらす。
治療計画
これらの実験には2つの処理、1)0.025%Silwet L−77(陰性対照)又は2)250μg/mlリファンピシンと500μg/mlドキシサイクリンとを含有する抗生物質のカクテルを用いた。リファンピシン(東京化成工業株式会社)ストック溶液は、メタノール中に25mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。ドキシサイクリン(製造者)ストック溶液は、水中50mg/mlで作成し、0.22μmシリンジフィルタに通して滅菌し、−20℃で保存した。
実験計画:
このアッセイでは、ナミハダニに対する抗生物質溶液を試験し、内因性微生物を標的とすることによりその適応度がどのように変化したかを決定した。
インゲン植物を鉢植えのための土において24℃で16時間明期及び8時間暗期で成長させた。ダニをインゲンマメ植物上、26℃及び15〜20%相対湿度で飼育した。処理のため、インゲンマメ葉から直径1インチの円形の葉を切断し、マスターエアブラシブランド圧縮機モデルC−16−B Black Miniエアブラシ空気圧縮機を使用して、0.025%Silwet L−77(陰性対照)又は抗生物質カクテル(0.025%Silwet L−77中250μg/mlリファンピシン及び500μg/mlドキシサイクリン)のいずれかを噴霧した。圧縮機は、処理前、その後及びその間にエタノールで清浄にした。液体は、4分の1インチチューブを使用して圧縮機から供給した。処理毎に新しいチューブを使用した。
円形の葉を乾燥させた後、各処理につき4つをカップ内のキムワイプ片を被せた湿った綿ボール上に置いた。各処理セットアップは、デュプリケートで行った。次に、25匹の成虫雌ダニをカップに置いた。4日目、カップから雌を取り除くと、卵及び幼虫が円形の葉上に残された。
11日目、第1若虫期及び第2若虫期のダニをカップから取り出し、生存を測定することができるように専用のチューブ内に置いた。各チューブには、キムワイプ片を被せた湿った綿ボールと、陰性対照又はカクテルで処理した2分の1インチの円形の葉とが含まれた。
抗生物質又は対照溶液で処理した葉を摂餌させた後、解剖顕微鏡下で毎日ダニを観察し、以下のカテゴリに従って分類した:
・生存:元気に歩き回り、又は絵筆でつつかれた後に動く。
・死亡:動かず、絵筆による刺激に反応しない。
滅菌絵筆を使用して脚に触れることによりダニを刺激した。死亡と分類されたダニは、アッセイ全体を通じて保管し、動くかどうかを毎日再チェックした。アッセイは、26℃及び15〜20%相対湿度で行った。
抗生物質処理は、ダニの死亡率を増加させた
抗生物質カクテルで処理したナミハダニの生存率を、陰性対照で処理したダニと比較した。カクテルで処理したダニの生存率は、対照と比較して低下した(図60)。
このデータは、抗生物質溶液で処理することによりダニの適応度を低下させることが可能であることを実証している。
実施例28:精製ファージ溶液で処理した昆虫
本実施例は、特定の昆虫細菌を標的とした環境サンプルからのファージの分離及び精製を実証する。本実施例は、プラークアッセイにより、その酸素消費速度及び細胞外酸性化速度を測定することにより、分離されたファージのインビトロでの標的細菌に対する有効性も実証する。最後に、本実施例は、細菌に対して分離されたファージでハエを処理することによるハエからの標的細菌に対するファージの能力を測定することにより、インビボでのファージの有効性を実証する。本実施例は、昆虫の適応度を低下させた病原性細菌の標的化にファージを使用してその細菌を除去し得ることを実証する。具体的には、園芸コンポストから分離されたファージを使用して、ハエの病原性細菌であるセラチア・マルセセンス(Serratia marcescens)を除去することができる。
実験計画
天然サンプルからの特異的バクテリオファージの分離:
標的細菌に対するバクテリオファージを環境由来材料から分離した。簡潔に言えば、セラチア・マルセセンス(Serratia marcescens)の飽和培養物を新鮮な2倍濃度トリプトソイブロス(TSB)に希釈して24〜26℃で対数期初期まで約120分間成長させるか、又は2倍濃度ルリア−ベルターニ(LB)ブロスに希釈して37℃で約90分間成長させた。園芸コンポストをPBS中にホモジナイズすることにより調製し、0.2μmろ過によって滅菌した。未処理の下水を0.2μmろ過によって滅菌した。1容積のろ過した原材料を対数期細菌培養物に加え、インキュベーションを24時間継続した。培養物をペレット化し、上清液を0.45μmメンブレンでろ過することにより、集積原材料を調製した。
サンプルを2重寒天菌叢にプレーティングすることによりファージを分離した。定常期細菌培養物を融解0.6%寒天LB又はTSBと合わせ、1.5%寒天LB又はTSBプレートに注入した。固化後、2.5μLのファージサンプル希釈液を2重寒天プレートにスポッティングし、吸収させた。次に、プレートを包み、25℃(TSA)又は37℃(LB)で一晩インキュベートし、次に目に見えるプラークの形成に関して評価した。プラークをSM緩衝液(50mMトリス−HCl[pH7.4]、10mM MgSO4、100mM NaCl)中にピッキングして55℃で15分間インキュベートし、次にプラーク懸濁液を使用して上記からの2重寒天スポッティング法を繰り返すことにより、新規に分離したプラークを標的株上の個々のプラークの連続継代によって精製した。
下水及びコンポストの両方から上記に詳述したとおりバクテリオファージを分離することに成功した。集積に使用したS.マルセセンス(S.marcescens)細菌の菌叢上へのサンプルのスポッティング後、プラーク形成が明白に認められた。
バクテリオファージの継代、定量化及び増殖:
上記のとおり分離及び精製したバクテリオファージを使用して、後続の実験に用いるファージライセートの増殖及び生成を実施した。簡潔に言えば、飽和細菌培養物を新鮮培地に100倍希釈し、60〜120分間成長させて、有効なファージ感染のための初期対数増殖状態を実現した。対数期初期培養物にファージ懸濁液又はライセートを加え、ファージ増殖及び溶菌の指標である澄明なブロスが観察されるまで又は感染後最長24時間までインキュベーションを継続した。細胞を7,197×gで20分間ペレット化し、次に0.45又は0.2μmメンブレンで上清液をろ過することによりライセートを回収した。ろ過したライセートを4℃で保存した。
2重寒天スポッティング法を用いて感染性ファージ粒子の計数を実施した。簡潔に言えば、PBSでサンプルの1:10系列希釈を実施し、上記のとおり宿主細菌で調製した固化2重寒天プレートに希釈液をスポッティングした。一晩インキュベートした後にプラーク形成単位(PFU)をカウントし、サンプルの近似的力価を決定した。
細菌の呼吸を測定する分離したファージのインビトロ分析:
Seahorse XFe96アナライザー(Agilent)を使用して、感染中に酸素消費速度(OCR)及び細胞外酸性化速度(ECAR)をモニタすることによりファージが細菌に及ぼす効果を測定した。実験前日に、1ウェル当たり15μLの1mg/mL ポリ−L−リジンストックでXFe96プレートをコーティングし、28℃で一晩乾燥させ、及び200μLのXF Calibrantが入ったウェルに入れて暗所下室温でインキュベートすることによりXFe96プローブを平衡化した。翌日、ポリ−L−リジンでコートしたプレートをddH2Oで2回洗浄した。大腸菌(E.coli)BL21(LB、37℃)又はS.マルセセンス(S.marcescens)(TSB、25℃)の飽和一晩培養物を同じ培地に1:100で継代培養し、曝気しながら30℃で約2.5時間成長させた。次に、同じ培地を使用して培養物をO.D.600nm 約0.02に希釈した。処理液は、ストックをSM緩衝液に10×最終濃度で希釈し、20μLの10×溶液をプローブプレートの適切な注入ポートにロードすることにより調製した。XFe96フラックスアナライザーでプローブを平衡化している間、90μLの細菌懸濁液又は培地対照を加えることにより細菌プレートを調製し、3,000rpmで10分間スピンした。遠心後、ウェルに更なる90μLの適切な培地を、細菌付着を妨げないように静かに加え、1ウェル当たりの総容積を180μLにした。
XFe96フラックスアナライザーを1:00、0:30、3:00の混合、待機、読取りサイクルに従って約30℃で実行した。4サイクルを完了すると細菌の平衡化/標準化が可能となり、次に20μL処理を注入して上記のとおりのサイクル処理を約6時間の総時間にわたって継続した。データは、Seahorse XFe96 Waveソフトウェアパッケージを使用して分析した。
Seahorse XFe96アナライザーで細菌の酸素消費速度(OCR)及び細胞外酸性化速度(ECAR)を測定することにより、分離したバクテリオファージの効果をアッセイした。大腸菌(E.coli)がファージT7に感染し、及びS.マルセセンス(S.marcescens)が新規に分離されたΦSmVL−C1に感染すると、OCRの劇的な低下がこの速度の短時間のバースト後に観察された(図64)。両方の宿主生物での両方のファージについて、プラークアッセイの必要なしに、Seahorseアッセイによりファージ感染の成功を検出することが可能であった。従って、この方法は、従来のファージ検出方法に適さない宿主生物のファージ感染の検出に適用可能である。
感染同定のためのSYBR Gold形質導入アッセイ:
ヌクレアーゼで前処理して、蛍光シグナル解釈を妨げ得るウイルス外核酸を取り除くことにより、バクテリオファージ調製物を染色のため調製した。簡潔に言えば、10mLのファージライセートに10mMの最終濃度でMgCl2を加え、RNase A(Qiagen)及びDNase I(Sigma)を両方とも10μg/mLの最終濃度となるように加えた。サンプルを室温で1時間インキュベートした。ヌクレアーゼ処理後、5mLのライセートを1μLのSYBR Gold(Thermo、10,000×)と合わせ、室温で約1.5時間インキュベートした。続いて、Amicon限外ろ過カラムを使用してサンプルから過剰な色素を取り除いた。簡潔に言えば、10mLのSM緩衝液を加え、5,000×g、4℃で5分間スピンすることにより、Amiconカラム(15mL、10k MWCO)を洗浄した。次に、標識したファージサンプルを、カラムを通じて5,000×g、4℃でスピンして、最終的に容積を約10倍低下させた(15〜30分)。サンプルを洗浄するため、各リザーバに5mL SM緩衝液を加えてスピンを繰り返し、続いて更に2回洗浄した。3回目の洗浄後、Amiconリザーバから保持サンプルをピペッティングにより取り除き、SM緩衝液を使用して約1mLにした。より大きい夾雑物を取り除くため、洗浄及び標識したファージサンプルを10,000×gで2分間スピンし、続いて上清を0.2μmメンブレンでろ過して黒色マイクロチューブに入れ、4℃で保存した。
1mLアリコートをスピンダウンし、1mL PBSで1回洗浄した後、1mL PBSを使用して最終的に再懸濁することにより、飽和細菌培養物(LB中37℃で成長させた大腸菌(E.coli)MG1655、TSB中26℃で成長させたS.マルセセンス(S.marcescens)及びS.シンビオティカ(S.symbiotica))を調製した。500μLの洗浄した細菌を1μLのSYBR Goldと合わせ、暗所下室温で1時間インキュベートすることにより、陽性対照で標識した細菌を染色した。8,000×gで5分間スピンすることにより細菌をペレット化し、等容積のPBSで2回洗浄した後、続いて500μL PBSの最終容積に再懸濁した。25μLの容積の染色した細菌を25μLのSM緩衝液と黒色マイクロチューブに合わせ、そこに50μLの10%ホルマリン(5%最終容積、約2%ホルムアルデヒド)を加え、軽く叩くことにより混合した。サンプルを室温で約3時間固定し、次にAmicon限外ろ過カラムを使用して洗浄した。簡潔に言えば、500μLのピコピュア(picopure)水をAmiconカラム(0.5mL、100k MWCO)に加え、14,000×gで5分間スピンしてメンブレンを洗浄した。400μLのPBSを加えることにより、固定されたサンプルを希釈して、次に予め洗浄したスピンカラムに移し、14,000×gで10分間スピンした。カラムを新鮮な収集チューブに移し、500μLのPBSを加えて、保持液中に残る固定液を希釈して除いた。続いて、2つの更なるPBS希釈を実施して、合計3回洗浄した。最終的な保持液を約100μLに希釈し、次にカラムを逆さにして新鮮な収集チューブに入れ、1,000×gで2分間スピンしてサンプルを回収した。洗浄したサンプルを黒色マイクロチューブに移し、4℃で保存した。
形質導入実験及び対照のため、25μLの細菌(又はPBS)と25μLのSYBR Gold標識ファージ(又はSM緩衝液)とを黒色マイクロチューブに合わせ、静的に室温で15〜20分インキュベートすることにより、レシピエント細菌へのファージの吸着及び注入を可能にした。インキュベーション後直ちにサンプルに50μLの10%ホルマリンを加え、固定を室温で約4時間実施した。上記のとおりAmiconカラムを使用してサンプルをPBSで洗浄した。
ファージによる宿主細菌細胞の感染の成功には、バクテリオファージ核酸の注入が必要であった。大腸菌ファージP1kcをSYBR Goldで標識し、S.マルセセンス(S.marcescens)とコインキュベートすると、顕微鏡法によって蛍光細菌の存在が明らかとなり、ファージ分離パイプラインにおけるこのアッセイの使用がバリデートされた。Seahorseアッセイと同様に、この手法は、従来のファージ方法に代わる手段を提供し、プラークアッセイに適しない生物への拡張が可能になった。加えて、SYBR Gold形質導入アッセイは、細菌を成長させる必要がなかったため、ブフネラ属(Buchnera)などの内部共生体を含め、培養困難又は更には培養不可能な生物を標的とするファージの分析に適用可能である。
ドロソフィラ・メラノガスター(Drosophila melanogaster)ハエにおけるS.マルセセンス(S.marcescens)に対するファージのインビボ有効性の試験
S.マルセセンス(S.marcescens)培養物をトリプトソイブロス(TSB)中30℃において200rpmで絶えず振盪しながら成長させた。
ハエストックを育てるために使用される培地は、コーンミール、糖蜜及び酵母培地(11g/l酵母、54g/lイエローコーンミール、5g/l寒天、66ml/l糖蜜及び4.8ml/lプロピオン酸)であった。プロピオン酸を除く食餌の全ての成分を一緒に脱イオン水中で絶えず混合しながら30分間80℃に加熱し、60℃に放冷した。次に、プロピオン酸を入れて混合し、50mlの食餌をアリコートに分けて個別のボトルに入れ、放冷して固化させた。ハエは、26℃、16:8時間の明期:暗期サイクル、約60%湿度で飼育した。
ハエをS.マルセセンス(S.marcescens)に感染させるため、細針(約10um幅先端)を高密度一晩定常期培養物に浸漬し、ハエの胸部を穿刺した。この実験のため、ハエ死亡率の陽性対照として、針穿刺法を使用して各10匹の雄及び10匹の雌の4つのレプリケートをS.マルセセンス(S.marcescens)に感染させた。処理群について、各10匹の雄及び10匹の雌の4つのレプリケートをS.マルセセンス(S.marcescens)及び約108個のファージ粒子/mlを含有するファージ溶液で穿刺した。最後に、いずれでも穿刺又は処理しなかった各10匹の雄及び10匹の雌の2つのレプリケートを死亡率の陰性対照として使用した。
全ての条件のハエを飼料ボトルに入れ、26℃、16:8明期:暗期サイクル、60%湿度でインキュベートした。ハエの生死の数を穿刺後4日間にわたって毎日カウントした。S.マルセセンス(S.marcescens)単独で穿刺したハエは、全て処理から24時間以内に全て死亡した。比較すると、ファージ処理群のハエの60%超及び未処理対照群の全てのハエがその時点で生きていた(図65)。更に、ファージ処理群及び陰性対照群のハエの大部分は、実験が終了しても更に4日間生存し続けた。
ハエの死亡理由を確かめるため、S.マルセセンス(S.marcescens)を穿刺したハエ及びS.マルセセンス(S.marcescens)+ファージを穿刺したハエの両方からの死亡したハエをホモジナイズし、プレートアウトした。S.マルセセンス(S.marcescens)処理及びS.マルセセンス(S.marcescens)+ファージ処理の両方の4つのレプリケートの各々からの4匹の死亡したハエを100ulのTSB中にホモジナイズした。ホモジネートをTSBに希釈することにより1:100希釈液も作成した。10ulの濃縮ホモジネート並びに1:100希釈液をTSAプレートにプレートアウトし、30℃で一晩インキュベートした。細菌成長に関してプレートを調べると、死んだS.マルセセンス(S.marcescens)穿刺ハエからの全てのプレートは、その上に成長する細菌の菌叢を有する一方、死亡したS.マルセセンス(S.marcescens)+ファージ穿刺ハエからのプレートは、その上に細菌を有しなかった。これは、ファージが存在しないとき、S.マルセセンス(S.marcescens)がハエに敗血症性ショックを引き起こし、その致死につながった可能性があることを示す。しかしながら、ファージの存在下では、死亡は、針による穿刺によって引き起こされた外傷が原因であった可能性もある。
他の実施形態
前述の本発明は、理解を明確にするために説明及び例として幾らか詳細に記載されているが、そうした記載及び例が本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。本明細書に引用される全ての特許及び科学文献の開示は、全体として参照により明示的に援用される。

Claims (9)

  1. ヒト病原体のベクターの適応度を低下させる方法であって、
    以下:セクロピン(配列番号82)、メリチン、コプシン、ドロソマイシン(配列番号93)、ダームシジン(配列番号81)、アンドロピン(配列番号83)、モリシン(配列番号84)、セラトトキシン(配列番号85)、アバエシン(配列番号86)、アピダエシン(配列番号87)、プロフェニン(配列番号88)、インドリシジン(配列番号89)、プロテグリン(配列番号90)、タキプレシン(配列番号91)又はデフェンシン(配列番号92)の1つ以上と少なくとも90%の配列同一性を有する抗微生物ペプチドを前記ベクターに送達すること
    を含む方法。
  2. 前記送達は、前記ベクターが成長、生活、繁殖、摂餌又は寄生する少なくとも1つの生息場所に前記抗微生物ペプチドを送達することを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記抗微生物ペプチドは、前記ベクターによる摂取のための、昆虫が摂食可能な組成物で送達される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記抗微生物ペプチドは、液体、固体、エアロゾル、ペースト、ゲル又は気体組成物として製剤化される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 昆虫は、カ、小昆虫類、シラミ、スナバエ、マダニ、サシガメ、ツェツェバエ又はノミの少なくとも1つである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. ヒト病原体病原体のベクター内の微生物を標的とするように製剤化される、以下:セクロピン、メリチン、コプシン、ドロソマイシン、ダームシジン、アンドロピン、モリシン、セラトトキシン、アバエシン、アピダエシン、プロフェニン、インドリシジン、プロテグリン、タキプレシン又はデフェンシンの1つ以上と少なくとも90%の配列同一性を有する抗微生物ペプチドを含む組成物。
  7. 前記抗微生物ペプチドは、前記組成物中において約0.1ng/g〜約100mg/gの濃度である、請求項6に記載の組成物。
  8. 前記抗微生物ペプチドは、ターゲティングドメインを更に含む、請求項6又は7に記載の組成物。
  9. 前記抗微生物ペプチドは、細胞透過性ペプチドを更に含む、請求項6〜8のいずれか一項に記載の組成物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020506960A (ja) * 2017-01-24 2020-03-05 フラグシップ パイオニアリング イノベーションズ ブイ,インコーポレーテッド ベクター媒介性疾患を防除するための組成物及び関連する方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111690587B (zh) * 2019-03-13 2022-10-25 上海凯赛生物技术股份有限公司 一种离心筛选具有高含油率油脂酵母菌株的方法及其应用
US20220227817A1 (en) * 2021-01-21 2022-07-21 The Chinese University Of Hong Kong Engineered globular endolysin, a highly potent antibacterial enzyme for multidrug resistant gram-negative bacteria
FR3128117A1 (fr) * 2021-10-15 2023-04-21 Institut National De Recherche Pour L'agriculture L'alimentation Et L'environnement Combinaison d’E . faecalis et d’un agent anti-inflammatoire et ses utilisations dans la prévention et/ou traitement des maladies respiratoires

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005034863A2 (en) * 2003-10-03 2005-04-21 Jarikuma Corporation Countermeasures against malaria
JP2020506960A (ja) * 2017-01-24 2020-03-05 フラグシップ パイオニアリング イノベーションズ ブイ,インコーポレーテッド ベクター媒介性疾患を防除するための組成物及び関連する方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6503881B2 (en) * 1996-08-21 2003-01-07 Micrologix Biotech Inc. Compositions and methods for treating infections using cationic peptides alone or in combination with antibiotics
US20110263487A1 (en) * 2007-12-20 2011-10-27 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Plant Production and Delivery System for Recombinant Proteins as Protein-Flour or Protein-Oil Compositions
WO2009111838A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Agriculture Victoria Services Pty Limited Method of treatment using antimicrobial composition
WO2010080819A1 (en) * 2009-01-06 2010-07-15 C3 Jian, Inc. Targeted antimicrobial moieties
US8334366B1 (en) * 2009-04-29 2012-12-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Mutant lycotoxin-1 peptide sequences for insecticidal and cell membrane altering properties
EP3317294B1 (en) * 2015-07-02 2023-03-15 Dana-Farber Cancer Institute, Inc. Stabilized anti-microbial peptides

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005034863A2 (en) * 2003-10-03 2005-04-21 Jarikuma Corporation Countermeasures against malaria
JP2020506960A (ja) * 2017-01-24 2020-03-05 フラグシップ パイオニアリング イノベーションズ ブイ,インコーポレーテッド ベクター媒介性疾患を防除するための組成物及び関連する方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIOPHYSICAL JOURNAL, vol. 94(5), JPN6022005835, 2008, pages 1667 - 1680, ISSN: 0004861912 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020506960A (ja) * 2017-01-24 2020-03-05 フラグシップ パイオニアリング イノベーションズ ブイ,インコーポレーテッド ベクター媒介性疾患を防除するための組成物及び関連する方法

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