JP2021533151A - 微生物混合物、それらに由来する分子、およびそれらの使用方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図30B
Description
この出願は、2018年8月8日に出願された「MICROORGANISM MIXTURES, MOLECULES DERIVED THEREFROM,AND METHODS OF USE THEREOF」と題された米国仮特許出願第62/715,875号の優先権の利益を主張し、その内容は参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、本発明のトリプトフォール誘導体は、以下の構造を有し、
「n」は、1つ、2つ、3つ、または4つの炭素を含む炭素鎖であり、
「m」は、メチル(CH3)、エチル(CH3CH2)、プロピル(CH3CH2CH2)、およびブチル(CH3CH2CH2CH2)からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、本発明の4−エチル−フェノール誘導体は、以下の構造を有し、
「n」、「m」は、1〜4であり、
R1は、ヘテロ原子を含むか、または存在せず、
Xは、カルボン酸誘導体、アルキル、および水素からなる群から選択される。
「n」、「m」は、1〜4であり、
Xは、カルボン酸誘導体、アルキル、および水素からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、本発明は、微生物の混合物を含む組成物に関する。いくつかの実施形態では、組成物は、プロバイオティクス微生物を含む。いくつかの実施形態では、プロバイオティクス微生物は、酵母を含む。いくつかの実施形態では、開示される発明の混合物内の微生物の大部分は、プロバイオティクス酵母のものである。いくつかの実施形態では、開示される発明のプロバイオティクス酵母は、Kluyveromyces marxianusである。
いくつかの実施形態によれば、炎症性疾患、感染症、およびアミロイド凝集体関連疾患からなる群から選択される疾患ための方法がそれを必要とする対象において提供され、本方法は、当該対象に、トリプトフォール誘導体および4−エチル−フェノール誘導体から選択される少なくとも1つの分子と、本明細書に開示される微生物混合物と、のうちのいずれか1つを含む医薬組成物の治療有効量を投与することを含む。
プロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)の試料および培養
50gのケフィア粒を800mlの低温殺菌牛乳(TARA、イスラエル)を含む1,000mlフラスコに接種し、滅菌ガーゼで覆った。続いて、混合物を28℃で24時間培養した。続いて、プロバイオティクスヨーグルトをろ過して、発酵乳から粒を分離した。発酵乳中の培養微生物に配列分析を行った。
プロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)を水で1:10に希釈し、ImageStreamX Mk II(Amnis Corporation,Seattle,WA,米国)で分析した。BF(明視野)のデフォルトマスクを使用して、焦点で微生物を識別し、勾配二乗平均平方根(RMS)をプロットした。集団分析は、細菌細胞から検出されたが真菌細胞からは検出されなかった赤外線(IR)吸光度強度に従って実行した。カウント値を計算する目的のために、カスタムマスクを自動蛍光チャネルで真菌細胞に適用した。次いで、機器によって計算された強度値に従って、微生物を亜集団に分けた。
生成されたプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)を4,000rpmで10分間遠心分離して、沈殿物と上清を分離した。次いで、500mlの上清を分液漏斗に移し、500mlの酢酸エチルと混合した。有機相を上清から分離し、丸底フラスコに移して、すべての溶媒を蒸発させて固体残留物を得、プロバイオティクスヨーグルトからの有機分子を含んだ。
生物発光アッセイは、関連する自己誘導因子(AI)をコードするヌクレオチド配列を欠く変異体細菌を用いて実施した。さらに、細菌を生物発光レポータープラスミドによってクローニングし、それらの発光強度をクオラムセンシング遺伝子発現が発生したときに測定した。96ウェルマイクロタイタープレートアッセイを使用して、細菌としてC8自己誘導因子に応答するAgrobacterium tumefaciens、ならびに情報伝達するめに(S)−4,5−ジヒドロキシ−2,3−ペンタンジオン(DPD)自己誘導因子に応答するVibrio choleraeおよびVibrio harveyiの両方のAI活性化(アゴニスト)または阻害(アンタゴニスト)を評価した。
K.marxianus株HA 63[NRRL Y−8281、CBS712]を300mlの酵母およびモルトLB中で培養し、28℃で24時間、100rpm攪拌で増殖させた。培養物を4,000rpmで10分間遠心分離し、上清を収集した。次いで、上清を分液漏斗に移し、抽出のために等容量の酢酸エチルと混合した。混合物を10分間振とうさせ、有機相を新たな分液漏斗に移し、抽出を3回繰り返した。次いで、抽出物を蒸発させてすべての液体を除去し、最後に凍結乾燥機で乾燥させて水の存在を回避した。
K.marxianus粗抽出物をLC−MSに注入して、酵母に由来する代謝物を同定した。K.marxianus粗抽出物のクロマトグラフを培地粗抽出物のものと比較して、K.marxianus代謝物と特異的に結合する分子を特定した。分子の分子量は、陽イオンモードの静的ナノスプレーを備えたLTQ XL Orbitrap(PDAおよびQDA検出器を備えたWaters Acquity QDA)を使用してMSによって決定した。
静的バイオフィルムアッセイでは、P.aeruginosa(PA01)、Salmonella、およびStaphylococcus aureus株の一昼夜培養物を、20もしくは50μMの最終濃度の合成した分子(203)、またはコントロールとしてDMSO(最大1%)を含む新鮮なLB培地で1:10希釈した。バイオフィルムは、96ウェルプレート(Thermo Scientific,Rochester,NY,米国)において37℃の非振とう条件下で成長させた。BacLight(登録商標)Dead/Live Kit(Invitrogen,Eugene,OR,米国)で緑色に染色された生細胞と赤色に染色された死細胞を視覚化することによって、合成した分子(203)の使用は、細胞増殖に影響を与えなかった。コントロールバイオフィルムと比較して、合成分子(203)の存在下で死細胞の増加は観察されなかった。染色された細胞をPBSで2回洗浄した。バイオフィルム画像は、CLSM(Plan−Apochromat 20x/0.8 M27,Zeiss LSM880,ドイツ)によって撮影した。
この試験で使用された様々な病原性指標株は、V.cholerae株MM920(ΔCqsA ΔluxQ)、Vibrio harveyi株MM30(LuxS、Tn5)だった。バイオフィルム形成を開始するために、V.cholerae自己誘導因子1(CAI1)の存在なしで細菌を増殖させた。さらに、細菌は、900nM CAI1(Vibrio Cholerae MM920)、900nM CAI1、200μM酢酸トリプトフォール、および200μM酢酸チロソール、ならびに200μM酢酸トリプトフォールおよび200μM酢酸チロソールの存在下で増殖させた。
抗真菌活性は、3タイプの真菌(Sclerotinia、Botrytis、およびPenicillium)を使用して評価した。真菌はポテトデキストロースブロス(PDB)培地において増殖させており、真菌が認められたプレートから寒天片を30mlのPDBを含むファルコンに採取し、それを菌糸体が生成するまで22℃でインキュベートすることによって行った。真菌懸濁液を新鮮なPDBで1:1に希釈し、DMSOに溶解したプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)粗抽出物の75μl、またはコントロールとしてDMSO(リフレッシュメント試料)とともに22℃で約48時間インキュベートした。48時間後、真菌懸濁液をろ過し、10μlのろ液を1.5%(v/v)のプロバイオティクスヨーグルト粗抽出物またはコントロールとしてDMSOを含むポテトデキストロース寒天(PDA)プレートの中央に移した。
ホモバニリルアルコール(1mmol)を3mlのジクロロメタン(DCM)に溶解し、次いで1.2mmolの塩化アセチルを反応混合物に加え、基材が消失するまで室温で24時間撹拌した。反応の完了後、DCMを真空条件下で蒸発させ、混合物を酢酸エチルで溶解し、NaClの飽和溶液で洗浄した。水相を酢酸エチル(3×50mL)で抽出し、50mL飽和NaClで洗浄してから、硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶出にEtOAc−ヘキサン(2:1)を使用するシリカゲルのフラッシュクロマトグラフィーによる精製によって、酢酸チロソール(2%、18mg)が得られた。Rf0.43(30%EtOAc−70%ヘキサン)、LC−MSおよび1H NMRによって検証した。
細菌A.tumefaciens A136、V.cholerae MM920、およびV.harveyi MM30におけるケフィアバイオマス粗抽出物分子の効果を、Brenier et al.(2008)による報告に従って測定した。一昼夜培養を新鮮なLB培地によって0.05の吸光度(OD600)に希釈した。透明底96ウェルマイクロリットルプレートを、LB培地に段階希釈した試験化合物を含むウェルで作成した(三重測定)。全100μLの希釈細胞を各ウェルに加えた。コントロール試料は、ケフィア粗抽出分子を添加せずに細菌および特定の自己誘導分子を含んだ。マイクロタイタープレートリーダー(Varioskan Flash、Thermo)を使用して、30℃で連続的に振とうしながら20分ごとに19時間発光を測定した。2タイプの実験を実施し、400pM 3−oxo−C8−HSL(A.tumefaciens A136)、CAI−1(V.Cholerae MM920)、200nM DPD(V.harveyi MM30)の存在下、およびこれらのAIの非存在下における競合アッセイで、粗抽出分子のアゴニスト活性を測定した。OD600の値で除した平均発光値を、添加した化合物濃度に対してプロットした。
P.aeruginosa PA01、Salmonella、およびStaphylococcus aureus株を37℃で24時間インキュベートした。細菌懸濁液を新鮮なLBで1:10に希釈し、ケフィアバイオマス粗抽出物分子またはコントロールとしてのDMSO(リフレッシュメント試料)とともに3時間インキュベートした。すべての培養において、DMSO濃度は最大1%(v/v)だった。ヨーグルト抽出物またはコントロールとしてDMSOを添加した200μlのブロス培地混合物を、96ウェルプレート(Thermo Scientific、Rochester,NY,米国)の各ウェルに加えた。2μlのリフレッシュメント試料を各々適切なウェルに加えた。プレートを37℃で24時間インキュベートした。インキュベーション後、試料をPBSで3回洗浄した。生細胞の可視化のために、BacLight(登録商標)Dead/Live Kit(Invitrogen,Eugene,OR,米国)を使用して、細菌を緑色に染色し、死細胞を赤色に染色した。染色された細胞をPBSで2回洗浄した。バイオフィルム画像はCLSM(Olympus,Tokyo,日本)によって撮影した。画像処理は、IMARISソフトウェア(Bitplane,Zurich,スイス)を使用して行った。
静的バイオフィルムアッセイでは、V.cholerae菌株MM920の一昼夜培養物を、酢酸トリプトフォールおよび酢酸チロソールの各々から最終濃度100μM、またはコントロールとしてDMSO(最大1%)を含む新鮮なLB培地で1:10に希釈した。本発明者らは、2つのタイプの試料を分析した。1つはV.cholerae自己誘導因子(CAI−1)が存在せず、他の1つは900nM CAI−1が存在する。バイオフィルムは、96ウェルプレート(Thermo Scientific,Rochester,NY,米国)において37℃の非振とう条件下で成長させた。BacLight(登録商標)Dead/Live Kit(Invitrogen,Eugene,OR,米国)で緑色に染色された生細胞および赤色に染色された死細胞を視覚化することによって、合成した分子の使用は、細胞増殖に影響を与えなかった。コントロールバイオフィルムと比較して、両方の合成した分子の存在下で死細胞の増加は観察されなかった。染色された細胞をPBSで2回洗浄した。バイオフィルム画像は、CLSM(Plan−Apochromat 20x/0.8 M27,Zeiss LSM880,ドイツ)によって撮影した。
1Hおよび13C核磁気共鳴(NMR)のスペクトルは、Bruker Avance DPX500装置(500MHz)を用いて室温(RT)で記録した。
RNAは、保護細菌を用いて100μM酢酸トリプトフォールまたは酢酸チロソールを補充または無補充のLBレノックス培地で培養して約1.0ODのA600まで増殖された野生型株VC1から、製造業者によって説明されるオンカラムDNaseI消化を含め、RNA Protect Bacteria試薬およびRNeasy(登録商標)Miniキット(Qiagen,Valencia,CA)を製造業者の説明書に従って使用して抽出した。精製されたRNAは、Banalyzer(Eppendorf,Hamburg,ドイツ)を使用して定量化した。cDNAは、PrimeScript(商標)RT試薬キット(Takara,Ohtsu,日本)を使用して、1μgのRNAから合成した。反応物を37℃で30分間インキュベートし、2μlのcDNAを、qPCRBIO SyGreen Blue mix Hi−ROX(PCR Biosystems,London,英国)を使用して、AB Step One Plus PCRシステム(Applied Biosystems,Carlsbad,CA)でRT−PCR分析に供した。RT−PCRは、96ウェルプレート(Bio−Rad)において20μl容量で、三重測定で実施した。mdh遺伝子を、反応の内因性負荷コントロールとして使用した。転写物の量は、StepOnePlusソフトウェアV2.3(Applied Biosystems Carlsbad,CA)で分析した。Mdhフォワードプライマー5’−CTGGCGGCATTGGTCAAGCCC−3’(配列番号1)、Mdhリバースプライマー5’−ACCCGGTGTGACAGGCGCAA−3’(配列番号2)、vpsTフォワードプライマー5’−CGCAGTATTCAGATGCTGGTG−3’(配列番号3)、vpsTリバースプライマー5’−GACCTCTTTCGCATCAGGACA−3’(配列番号4)、ctxAフォワードプライマー5’−AGCAGTCAGGTGGTCTTATGC−3’(配列番号5)、ctxAリバースプライマー5’−CCCGTCTGAGTTCCTCTTGC−3’(配列番号6)、aphAフォワードプライマー5’−ACCGGGTACGATATAACCAAAGAG−3’(配列番号7)、aphAリバースプライマー5’−GATGGCTGGCTTTCCAGAAG−3’(配列番号8)。トランスクリプトームライブラリの構築のために、「定量的リアルタイムPCR(RT−PCR)分析」のセクションで説明されているように精製されたRNAを使用した。リボソームRNAは、MICROBExpressキット(Thermo Fisher ScientificによるInvitrogen,リトアニア)を使用して枯渇させた。ライブラリ作成は、SMARTer Standard RNA−Seqキット(Takara Bio,米国)を製造業者の説明書に従って使用して実施した。ハイスループット配列決定分析は、Illumina HiSeq 2500、SR 50 bpおよびバーコード生データ品質値phred+33によって行った。シーケンサーの自動品質フィルターを通過したリードの量および割合、コントロールマッピング値、エラー率、および塩基あたりの品質スコアは、配列決定が高品質であることを示す。リードの小さい割合のみがトリミングによって破棄され、長さ分布のピークは51の初期長にある。比較分析に使用されたソフトウェアおよびアプリケーションは、ライブラリ品質管理:FASTQCバージョン0.11.5、Trim_galore(cutadaptバージョン1.10を使用)、マッピング:Tophat2バージョン2.1.0(Bowtie2バージョン2.2.6を使用)、遺伝子計数:HTseq−countバージョン0.6.1だった。基準化および差次的発現分析のために、DESeq2 Rパッケージバージョン1.18.1入力ファイル。分析に使用された参照ゲノムは、以下のリンクからのVibrio cholerae O1 biovar El Tor str.N16961のものだった。ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/all/GCF/000/006/745/GCF_000006745.1_ASM674v1。計数は、以下のリンクからダウンロードした注釈ファイルを使用して実施した。ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/all/GCF/000/006/745/GCF_000006745.1_ASM674v1/GCF_000006745.1_ASM674v1_genomic.gtf.gz。これらのファイルはすべてFTPサーバーに認めることができ、セクション4−分析結果ファイルを参照する。
GM1(モノシアロテトラヘキソシルガングリオシド)を96ウェル白色/透明底マイクロタイタープレート(Greiner)マイクロタイタープレートに播種し、以下の手順で固定化した。GM1ストック溶液(PBS中に2mg/mL)をPBS(最終濃度10μg/mL)で希釈した。200μLのGM1溶液を各ウェルに加え、37℃で4〜16時間、振とうせずにインキュベートした。プレートをPBS(×3)で洗浄した。ウシ血清アルブミン(BSA)をPBSに溶解して(最終濃度4mg/mL)、200μLのBSA−PBSを各ウェルに加え、37℃で少なくとも4時間、振とうせずにインキュベートした。プレートをPBS(×3)で洗浄し、使用するまで冷蔵庫に保存した。試験した化合物(酢酸トリプトフォールおよび酢酸チロソールをともに100μMの濃度)を添加したVC1野生型株および細菌のみ添加したコントロールを、LB培地において30℃で、通気および撹拌しながら一昼夜インキュベートした。培養物を5,000rcfで5分間スピンダウンし、上清を採取して4mg/mLのBSA−PBS溶液で1:2に希釈した。200μLの希釈した上清を各GM1コーティングウェルに六重測定で添加し、プレートを37℃で穏やかに振とうしながら少なくとも30分間インキュベートした。その間に、ウサギ抗毒素血清(RSA)ストック溶液をBSA−PBSで1:999に希釈した。プレートをPBS(×3)で洗浄し、200μLのRSA溶液を各ウェルに加え、プレートを37℃で穏やかに振とうしながら少なくとも30分間インキュベートした。その間に、ヤギ抗ウサギ免疫グロブリンG(IgG)H&Lアルカリホスファターゼストック溶液(DDW中に1mg/mL)をBSA−PBSで1:1,499に希釈した。プレートをPBS(×3)で洗浄し、200μLのIgG溶液を各ウェルに加え、プレートを37℃で穏やかに振とうしながら少なくとも30分間インキュベートした。その間に、ルミノール作用溶液を、2つのストック溶液を調製することによって作成した。ストックAは、DMSO中の250mMルミノールを0.1mL、DMSO中の90mMクマル酸を44μL、1Mトリス−HCl、pH=8.5を1mL、およびDDWを最終容量10mlまで添加することによって作成した。ストックBは、30%過酸化水素を6.4μl、1Mトリス−HCl、pH=8.5を1ml、およびDDWを最終容量が10mlになるまで添加することによって作成した。プレートをPBS(×3)で洗浄し、すばやくストックAとBの等量を混合して、ルミノール作用溶液を作成した。100μLのルミノール作用溶液を各ウェルに加え、プレートを1.5〜2分間振とうし、マイクロタイタープレートリーダー(Varioskan Flash,Thermo)を使用して発光を測定した。発光値はコントロールに対して基準化した。
腹腔マクロファージは、既に報告されている(Zhangら,2008)ようにプロトコルを使用して収集した。誘発されたマクロファージは、収集の72時間前に3%Brewerチオグリコレートブロス(Sigma、UK)の2.5ml腹腔内投与を受けていたWTマウスから収集した。
腹腔マクロファージ細胞(5×105/ml)を、0.1μg/mlリポ多糖(LPS−Escherichia coli血清型0127:B8、Sigma−Aldrich)とともに、100μM酢酸トリプトフォール、酢酸チロソール、ドーパミンHCl、カフェー酸、または酢酸トリプトフォールと酢酸チロソールの組み合わせの存在下で24時間培養した。培養後、上清をIL−6サイトカインの検出のために収集して、−20℃で保存した。IL−1α検出のために、新鮮なRPMI培地を添加し、3回解凍することによってマクロファージ溶解を誘導した。
IL−1αおよびIL−6レベルは、腹膜滲出液およびLPS刺激培養上清でELISAによって測定した。サイトカインを検出するために、R&D ELISAキット(それぞれカタログ番号MLA00およびDY406)を製造元の説明書に従って使用した。標準曲線は、精製したIL−1αまたはIL−6の連続希釈を、15ng/mlの濃度で開始して作成した。
ThT蛍光測定は、Biotek Synergy H1プレートリーダーで96ウェルブラックプレートを使用して37℃で行った。測定は、30μMアミロイドベータ[aβ(1−42)]を含む試料について、異なる濃度の酢酸トリプトフォールの非存在下または存在下で行った。凝集反応の120μL小分けをリン酸緩衝液(pH7.4)中の10μM ThTと混合した。蛍光強度は、λ励起(λex)=440およびλ発光(λem)=485nmで、30分ごとに24時間測定した。
抗アミロイドオリゴマー立体構造特異的抗体であるオリゴマーA11抗体を有するSPRセンサーチップを、30μM aβ(1−42)を含む試料を用いて、異なる濃度の酢酸トリプトフォールの非存在下または存在下で試験した。
TEMグリッドは、30μM aβ(1−42)を含む試料を、異なる濃度の酢酸トリプトフォールの非存在下または存在下で、37℃で24時間インキュベートした後に作成した。
プロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)中の微生物の同定
本発明者らは、プロバイオティクスヨーグルト内の主要な細菌種が、Lactobacillus kefiranofaciens、Lactobacillus、Lactococcus lactis、Propionibacterium、およびLeuconostoc mesenteroidesであることを発見した。プロバイオティクスヨーグルト中に存在する多くの他の属があるが、それらは通常、細菌叢の0.5%未満を示した。配列決定分析における重要な発見は、他の報告されたプロバイオティクスヨーグルト(ケフィアなど)と異なり、開示されるプロバイオティクスヨーグルト中で優勢な種(59.04%)であることが判明したプロバイオティクス酵母Kluyveromyces marxianusの同定だった(図1A)。プロバイオティクスヨーグルトにおけるこの酵母の形態は、その単一培養形態と類似していることが認められた(図1Bおよび1C)。
プロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)の微生物亜集団の組成物
本発明者らは、以下の表に要約されるように、集団R5(19,539イベント、図2A)の自己蛍光強度対BF詳細強度の散布図を得た。明瞭な亜集団R3、R6、およびR7が、他の複合亜集団(R8)と同様に、プロット(図2A)で目視可能だった。異なるゲートに対して選択された異なる色は、プロットの周辺に示される画像のセットに対応した。R3(オレンジ色の点、図2A)は細菌細胞(86.1%、図2B)として定められる集団であり、R6(水色の点、図2A)は真菌細胞(4.94%、図2C)として定められる集団であり、R7(薄黄色の点、図2A)は、真菌と細菌の両方の集合(7.58%、図2D)として定められる集団だった。R8(赤紫色の点、図2A)集団はより大きな集合体(図2E)であり、したがってR7の亜集団として定められた。
粗抽出物の特性評価および質量分析(MS)解析
K.marxianus単一培養粗抽出物をLC−MSに注入して、酵母の代謝に由来する分子を特定した。粗抽出物のクロマトグラフを培地粗抽出物と比較して、どの分子がK.marxianus代謝に特異的に関連しているかを調べた。2つの分子がK.marxianus粗抽出物クロマトグラムでのみ同定され(図4B)、リテンションタイム(RT)は11.68分および13.84分であり、培地抽出物クロマトグラムでは同定されなかった(図4A)。分子量はMSによって決定され、それぞれ180および203のm/zピークが支配的だった。さらに、両方のピークは、K.marxianusを含むプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)の粗抽出物のLC−MSクロマトグラムで認められた(図3B)。これらのピークは、プロバイオティクスヨーグルトを製造するための発酵に使用されたミルクの抽出物には認められなかった(図3A)。
酢酸トリプトフォールおよび酢酸チロソールの合成および特性評価
本発明者らは、LC−MSによって検証された、K.marxianus粗抽出物から質量180および203を有する2つの分子を単離している(図5)。その後、本発明者らは両方の分子を化学的に合成し、LC−MSおよび1H NMRを使用して、それぞれ重量および構造分析について検証した(図6および7)。
QSシステムにおけるヨーグルト粗抽出分子の効果
QS活性化活性は、誘導因子生物発光シグナルのみとの基準化によって計算した。203分子を含む粗抽出物は、A.tumefaciens(図8A)およびP.aeruginosa(図8B)においてQSを活性化した。V.choleraでは、粗抽出203分子は低容量でQSを活性化し、高容量でQSを阻害した(図8Cおよび8D)。180分子は、V.choleraにおいて、低容量でQSを活性化し、高容量でQSを完全に阻害し24.4±2.4μMのIC50を有する(図9)。
真菌増殖におけるプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)の効果
真菌生存におけるプロバイオティクスヨーグルトの効果をさらに調査した。プロバイオティクスヨーグルトを、真菌Sclerotinia sclerotiorumが培養されたポテトデキストロース寒天プレートに補充した。プロバイオティクスヨーグルト補充した寒天プレート上で培養されたS.sclerotiorumは、12日間(図14A)または19日間(図14B)もの間阻害されることが示された。同様の阻害効果は、Botrytis(図15)およびPenicillium(図16)の播種後22日間もの間観察されたが、より低い程度だった。
合成酢酸トリプトフォール分子はバイオフィルム生成に影響を及ぼす
本発明者らは、いくつかのタイプの細菌によるバイオフィルムの形成における合成酢酸トリプトフォールの効果を調べた。酢酸トリプトフォールは、20μMで加えられた場合、P.aeruginosaにおけるバイオフィルム形成に影響を及ぼさないようだった(図11)。それに反し、50μMの酢酸トリプトフォールは、Salmonella(図12)およびStaphylococcus aureus(図13)の両方においてバイオフィルム形成に有意な影響を有した。
V.choleraでのQSにおける酢酸チロソールおよび酢酸トリプトフォールの相乗効果
V.choleraeでのQSの活性化における酢酸トリプトフォールおよび酢酸チロソールの相乗効果が認められた(図17)。酢酸トリプトフォールおよび酢酸チロソールの組成物が1:1の比で一緒に投与され、11.6±0.9μMのIC50を有した。
合成酢酸トリプトフォールはV.cholerae毒素の負荷を低減させる
次いで、本発明者らは、合成酢酸トリプトフォールがV.cholerae毒素の生成レベルに影響を与えるか調べた。実際、合成酢酸トリプトフォールは、用量依存的にV.cholerae毒素レベルを低減させることが認められた(図19)。
合成酢酸チロソール分子はバイオフィルム生成に影響を及ぼす
本発明者らは、合成酢酸チロソールがVibrio Choleraに及ぼす効果を調べた。酢酸チロソールは、V.choleraeのバイオフィルムおよび毒素の生成を阻害することが認められた。さらに、酢酸チロソールは、QS関連遺伝子の発現に影響を与えることが示された(図21)。
細菌増殖およびバイオフィルム生成におけるプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)の効果
細菌増殖におけるプロバイオティクスヨーグルトの効果をさらに調べた。ケフィア粗抽出物は、試験した3つの細菌株すべてのQS経路を妨害した。CAI−1自己誘導因子を合成する能力を欠くvibrio cholerae MM920変異株の場合、ケフィア粗抽出物は有意なクオラムセンシング阻害(QSI)効果を示し、ケフィア粗抽出物希釈と、この株におけるQSの阻害を反映する生物発光の減衰との間に直接的な相関関係が明らかだった(図22A)。さらに、ケフィア抽出物は、QS経路が3−オキソ−オクタニル自己誘導因子によって誘導された、Agrobacterium tumefaciens A136において濃度依存的なQSI効果を有したことを示した(図22B)。興味深いことに、DPD自己誘導因子を利用したVibrio harveyi MM30生物発光アッセイの結果は、ケフィア粗抽出物がすべての希釈でクオラムセンシング活性化(QSA)効果を誘導したことを示すように思われた(図22C)。生物発光アッセイは、ケフィア抽出物中の物質が、異なる細菌のQS経路(阻害または活性化)に影響を与えることを証明し(図22A〜22C)、本発明者らは、ケフィア抽出物が病原性細菌によって組み立てられるバイオフィルムマトリックスの形成に影響を与えるかさらに調査した。実際、粗ケフィア抽出物は、顕著な病原性細菌であるPseudomonas aeruginosa、Salmonella enteritidis、およびStaphylococcus aureusのバイオフィルム生成を有意に阻害することが明らかにされた(図22D)。具体的には、結果は、各細菌種のバイオフィルム体積が、バイオフィルム層の三次元共焦点顕微鏡画像の画像分析によって計算され、ケフィアと共培養した細菌が、未処理の細菌と比較されたとき、約30%〜40%低減したことを示した(図22D)。重要なことに、細胞生存率アッセイは、ケフィア粗抽出物が細菌細胞の増殖および生存率に悪影響を及ぼさなかったことを確認し(図20)、したがって、ケフィアによるバイオフィルム発達の低減に寄与する可能性のある要因として細胞間情報伝達の破壊を示している。
Vibrio choleraeのバイオフィルムにおける酢酸トリプトフォールの効果
本発明者らは、QS自己誘導因子CAI−1をコードするオリゴヌクレオチド配列を欠く発光性V.choleraeレポーター株であるMM920を使用して、V.choleraeのバイオフィルム−その増殖および病原性での重要な成分における酢酸トリプトフォールの効果を試験した。
炎症性腸疾患の治療におけるプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)
実験概要:
研究期間(各サイクル):10日、群サイズ:n=4または6、群数=10、動物:試験開始時に6〜8週齢の雄黒色マウス、モデル:飲用水への2.5%(w/v)デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)補充によってマウスに誘発された大腸炎/クローン病。DSS−水は7日間毎日交換した。
試験項目:プロバイオティクスヨーグルト、または最終濃度25μM(反復2)もしくは50μM(反復3)の両方の分子の混合物(酢酸チロソールおよび酢酸トリプトフォール)を、1日目から7日目まで1日1回、以下に説明するように経口経路(強制胃管)で送達した。
サイトカイン用の採血、臨床スコア化(表2による)、動物は10日目に屠殺し、結腸を切除して、計測して重量を測定し、結腸を10%緩衝ホルマリンで固定し、遠位結腸の解剖学的領域を組織学のためにパラフィン包埋した。組織学的試料は、組織病理学分析のためにヘマトキシリン&エオシンで染色し、腸の内層からの陰窩細胞の喪失および炎症細胞の結腸への浸潤に基づいてスコア化した。
皮膚潰瘍の治療におけるプロバイオティクスヨーグルト(例えば、ケフィア)の投与
本発明者らは、リーシュマニア症潰瘍は、本明細書に開示されるプロバイオティクスヨーグルトを使用して治療できることを示した。簡単に説明すると、治癒はヨーグルト混合物の適用後に観察され、適用は、患者を助けることに失敗した3ヶ月の従来治療の後に続けた。従来治療には、ESRACAIN注射による局所麻酔後のPENTOSTAM注射が含まれた。さらに、厚い走り書きのために、患者はSALIKARENを塗布した。ヨーグルト治療では、患者はプロバイオティクスヨーグルトをすべての潰瘍に塗布し、1日2回(朝と晩)潰瘍に包帯をした。結果は、治療の11〜14日後に皮膚リーシュマニア症の加速した治癒を示した(図28)。
酢酸トリプトフォールおよび酢酸チロソールの抗炎症活性
本発明者らは、炎症誘発性サイトカインであるIL−1αおよびIL−6の両方の生成が、酢酸トリプトフォール、酢酸チロソール、またはその両方の存在下で培養されたマクロファージにおいて劇的に減少したことを示した(図30)。他の4−エチル−フェノール誘導体、ドーパミンHCl、およびカフェー酸は、匹敵する結果を示した。
酢酸トリプトフォールの抗神経変性活性
本発明者らは、一般的なインビトロ神経変性モデルにおいて、酢酸トリプトフォールを含む組成物の活性を検査した。本明細書に開示されるプロバイオティクスヨーグルトから抽出された分子の混合物、および酢酸トリプトフォールの両方が、12時間のインキュベーション後にアミロイドベータ細線維化を効果的に低減させたことが示された(図31)。さらに、酢酸トリプトフォールによるアミロイドベータの阻害は、用量依存的であることが示された(図32)。
Claims (28)
- a.トリプトフォール誘導体と、
b.4−エチル−フェノール誘導体と、
少なくとも1つの薬学的に許容される担体と、を含み、前記トリプトフォール誘導体および前記4−エチル−フェノール誘導体が、10:1〜1:10w/wの比にある、組成物。 - 前記トリプトフォール誘導体および4−エチル−フェノール誘導体が、前記組成物内に少なくとも1μMの濃度で各々存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記トリプトフォール誘導体が、前記組成物内に少なくとも0.1μMの濃度である、請求項1または2のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記トリプトフォール誘導体および前記4−エチル−フェノール誘導体が、2:1(w/w)〜1:2(w/w)の範囲のw/w比にある、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記トリプトフォール誘導体が、酢酸トリプトフォールである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記4−エチル−フェノール誘導体が、酢酸チロソール、ドーパミンHCl、およびカフェー酸からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- Kluyveromyces marxianusと、少なくとも1つのプロバイオティクス微生物と、をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 微生物活性を低減させることと、炎症性疾患およびアミロイド凝集体関連疾患を治療することと、のうちのいずれか1つにおける使用のための、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 微生物混合物であって、
a.K.marxianusと、
b.少なくとも1つのプロバイオティクス微生物と、を含み、
前記微生物混合物が、少なくとも3%のK.marxianusを含む、微生物混合物。 - 前記プロバイオティクス微生物が、プロバイオティクス細菌である、請求項9に記載の微生物混合物。
- 前記プロバイオティクス細菌が、Lactobacillus、Propionibacterium、Lactococcus、およびLeuconostocからなる群から選択される、請求項10に記載の微生物混合物。
- 前記混合物が、培地に懸濁されている、請求項9〜11のいずれか一項に記載の微生物混合物。
- 前記培地が、ミルクである、請求項12に記載の微生物混合物。
- 前記混合物が、ケフィアである、請求項13に記載の微生物混合物。
- 前記混合物が、トリプトフォール誘導体、4−エチル−フェノール誘導体、またはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項9〜14のいずれか一項に記載の微生物混合物。
- 前記トリプトフォール誘導体および前記4−エチル−フェノール誘導体が、K.marxianusによって生成される、請求項15に記載の微生物混合物。
- 食品における使用のための、請求項9〜16のいずれか一項に記載の微生物混合物。
- 微生物活性を低減させることと、炎症性疾患を治療することと、アミロイド凝集体関連疾患を治療することと、のうちのいずれか1つにおける使用のための、請求項9〜17のいずれか一項に記載の微生物混合物。
- 炎症性疾患、感染症、およびアミロイド凝集体関連疾患からなる群から選択される疾患の治療を、それを必要とする対象において行うための方法であって、前記対象に、治療有効量のトリプトフォール誘導体および4−エチル−フェノール誘導体から選択される少なくとも1つの分子、ならびに請求項9〜18いずれか一項に記載の微生物混合物のうちのいずれか1つを含む医薬組成物を投与することを含む、方法。
- 前記感染症が、微生物、それに由来するバイオフィルム、またはその両方の負荷を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記微生物が、ウイルス、真菌、寄生虫、酵母、細菌、および原生動物からなる群から選択される、請求項20に記載の方法。
- 前記真菌が、Botrytis、Penicillium、およびSclerotiniaからなる群から選択される属に属する、請求項21に記載の方法。
- 前記細菌が、Vibrio、Salmonella、Staphylococcus、およびPseudomonasからなる群から選択される属に属する、請求項21に記載の方法。
- 前記組成物が、0.1〜500μMの半数阻害濃度(IC50)を有する、請求項19〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対象が、炎症性疾患、感染症、およびアミロイド関連疾患からなる群から選択される少なくとも1つの疾患に罹患している、請求項19〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記炎症性疾患が、炎症性腸疾患である、請求項19〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記炎症性腸疾患が、潰瘍性大腸炎またはクローン病である、請求項26に記載の方法。
- 前記アミロイド凝集体関連疾患が、神経変性疾患である、請求項19〜27のいずれか一項に記載の方法。
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