JP2022512692A - 泌尿生殖器の酵母感染症および細菌感染症の治療に適したプロバイオティクスなラクトバチルス・クリスパタス株 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)乳酸を産生する能力;
(b)H2O2を産生する能力;
(c)D-ガラクトース、D-グルコース、D-フルクトース、D-マンノース、D-マルトース、D-ラクトース、およびD-サッカロースを代謝する能力
(d)グリセロール、エリスリトール、D-アラビノース、L-アラビノース、D-リボース、D-キシロース、L-キシロース、D-アドニトール、メチル-βD-キシロピラノシド、L-ソルボース、L-ラムノース、ズルシトール、イノシトール、D-ソルビトール、メチル-αD-マンノピラノシド、アミグダリン、アルブチン、エスクリンクエン酸第二鉄(esculin ferric citrate)、D-セロビオース、D-メリビオース、D-トレハロース、イヌリン、D-メレジトース、D-ラフィノース、キシリトール、ゲンチオビオース、D-ツラノース、D-リキソース、D-タガトース、D-フコース、L-フコース、D-アラビトール、L-アラビトール、グルコン酸カリウム、2-ケトグルコン酸カリウム(potassium 2-ketogluconate)、および5-ケトグルコン酸カリウム(potassium 5-ketogluconate)を代謝できない;
(e)アンピシリン、クロラムフェニコール、クリンダマイシン、エリスロマイシン、ゲンタマイシン、ニトロフラントイン、テトラサイクリン、およびバンコマイシンに対する感受性;
(f)伝達性の抗生物質耐性を持たない;
(g)有意な溶血活性を持たない;
(h)有意な自己凝集をほとんど、または全く示さない;
(i)細胞付着特性を有し、特にHeLa細胞に付着する能力を有する;
(j)尿路病原性細菌、特に、大腸菌(E. coli)ATCC 700414、大腸菌ATCC 700336、および/または細菌性膣症の女性から単離された大腸菌株(大腸菌RTN 038、大腸菌RTN 047、および/または大腸菌RTN 100等)に対してアンタゴニスト活性を有する;
(k)カンジダ属菌種、特に、カンジダ・アルビカンスATCC 32032、カンジダ・アルビカンスRTN 071、および/またはカンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)RTN 009に対してアンタゴニスト活性を有する;
(l)ガードネレラ・バギナリス(Gardnerella vaginalis)、特に、ガードネレラ・バギナリスATCC 14018(DSM 4944)に対してアンタゴニスト活性を有する;および/または
(m)プロバイオティクス活性に関連するタンパク質、例えば、表8に示される1つ以上のタンパク質、特に、バクテリオシンおよび/またはバクテリオシントランスポーターを発現する能力を有する。
これらの能力を決定する方法は、当技術分野において公知であり、実施例に記載されている。
本ラクトバチルス・クリスパタス株は、少なくとも(f)および(g)の特徴を有していることが好ましい。本ラクトバチルス・クリスパタス株は、少なくとも(f)、(g)の特徴と、(j)、(k)および(l)の特徴の1以上とを有していることが好ましい。本ラクトバチルス・クリスパタス株は、さらに特徴(i)を有することが好ましい。よって、本ラクトバチルス・クリスパタス株は、少なくとも(f)、(g)および(i)の特徴と、(j)、(k)および(l)の特徴の1以上とを有していることが好ましい。
特に、本組成物は、少なくともアクセッション番号DSM 32717、DSM 32718、もしくはDSM 32720で寄託されている菌株の識別特徴を有するラクトバチルス・クリスパタス株、またはこれらのうちのいずれか2種もしくは全3種の組合せを含むか、これらからなる組成物であってもよい。
あるいは、本組成物は、組合せ#10、#12、および#14からなる群から選択された、菌株の組合せを含むことが好ましい。本組成物は、好ましくは、組合せ#20、#22、#24、#26、#28、#30、#32、#33、#34、および#35からなる群から選択された、菌株の組合せを含んでもよい。組合せ#33が特に好ましい。本組成物は、好ましくは、組合せ#36、#38、#40、#42、#43、#44、#45、#46、#47、#48、#49、および#50からなる群から選択された、菌株の組合せを含んでもよい。組合せ#43、#47および#50からなる群から選択された組合せが好ましい。本組成物は、好ましくは、組合せ#51、#52、#53、#54、#55、および#56からなる群から選択された、菌株の組合せを含んでもよい。組合せ#52、#55、および#56からなる群から選択された組合せが好ましい。
あるいは、本組成物は、アクセッション番号DSM 32715、DSM 32716、および/またはDSM 32719で寄託されている菌株の識別特徴を有するラクトバチルス・クリスパタス株から選択された、ちょうど、または少なくとも2種もしくは3種の異なるラクトバチルス・クリスパタス株を含むか、またはこれらからなる組成物であってもよい。
本発明の組成物は、上記の菌株の組合せのいずれか1つを含むことが好ましい。本組成物中に含まれるラクトバチルス・クリスパタス株は、上記の組合せの1つを構成するラクトバチルス・クリスパタス株からなること、すなわち、別のラクトバチルス・クリスパタス株をさらに含まないことが好ましい。
(i)上記で定義したラクトバチルス・クリスパタスの変異体および/またはバリアント;
(ii)異なるラクトバチルス・クリスパタス株;および/または
(iii)その他のプロバイオティクス細菌。
ミネラル塩は、例えば、マグネシウム、亜鉛、鉄、マンガン、ナトリウム、カルシウム、および/またはカリウムから選択されてもよい。
栄養素は、例えば、単糖類、二糖類、および/もしくはオリゴ糖類等の炭水化物;脂肪;アンモニウム、硝酸塩、アミノ酸、ペプチド、および/もしくはタンパク質等の窒素源;ならびに/またはビタミンから選択されてもよい。
脂肪は、例えば、脂肪酸であってもよく、脂肪酸は、例えば、オメガ3脂肪酸および/またはオメガ6脂肪酸から選択されてもよい。
ビタミンは、例えば、ビタミンA、ビタミンB(葉酸、ビタミンB6、および/もしくはビタミンB12等)、ビタミンC、ビタミンD、ビタミンK2、ならびに/またはビタミンEから選択されてもよい。
単糖は、例えば、アラビノース、D-グルコース、D-ガラクトース、D-マンノース、リボース、タガトース、デオキシリボース、グリセロース、ジヒドロキシアセトン、D-フルクトース、D-キシロース、キシリトール、および/またはセドロヘプツロース(seduloheptulose)から選択されてもよい。
二糖は、例えば、キシロビオース、スクロース、マルトース、ラクトース、ラクツロース、トレハロース、セロビオース、およびこれらの組合せから選択されてもよい。
多糖は、例えば、イヌリン、フラクトオリゴ糖類、ガラクトオリゴ糖類、イソマルトオリゴ糖類、キシロオリゴ糖類、および/またはペクチンオリゴ糖類から選択されてもよい。
例えば、前記栄養素は、D-ガラクトース、D-グルコース、D-フルクトース、D-マンノース、D-マルトース、D-ラクトース、および/またはD-サッカロースから選択される1つ以上を含んでもよい。
標準的な1日あたりの投与量は、対象の体重によって異なり得る。当業者であれば、単一の投薬単位を1日1回投与して適切な投与量を達成してもよいし、あるいは、より低用量の投薬単位を1日2回以上投与して達成してもよいことを理解するであろう。
ラクトバチルス・クリスパタスの新規菌株6種を、健康な女性の膣分泌物から単離した。ラクトバチルス菌株の同定を、コロニーおよび細胞の特徴的な形質に基づき、さらに分子同定によって行った。
前記菌株について、乳酸および過酸化水素の産生、種々の泌尿生殖器系の病原体に対するアンタゴニスト活性、生化学的プロファイル、プロテオームパターン、自己凝集、および付着能を含む、いくつかの機能的特性を分析した。また、前記菌株の安全性についても、溶血活性および伝達性の抗生物質耐性の分析により評価した。
増殖プロファイルおよび凍結乾燥後の貯蔵寿命等、さらに別の特性についても試験を行った。
臨床試験も実施したところ、有利な効果が示された。
ラクトバチルス菌株のH2O2の産生を、テトラメチルベンジジン(TMB、Sigma社)寒天プレート上で試験した(Eschenbach et al. Prevalence of hydrogen peroxide-producing Lactobacillus species in normal women and women with bacterial vaginosis. J Clin Microbiol 1989; 27 (2):251-256に準じた方法)。ラクトバチルス菌株を、テトラメチルベンジジン、西洋ワサビペルオキシダーゼ、ブルセラ寒天ベース、ヘミン、デンプン、およびビタミンKからなるTMB寒天上にプレーティングし、嫌気条件下、37℃で48時間培養した。外気にさらすと、過酸化水素を産生しているコロニーは青色に変色した。色の変化を、30分後に半定量的に評価した。発色強度を、以下のように表した:-(陰性)、+(弱陽性)、++(中陽性)、+++(強陽性)。結果を表1に示す。
乳酸の産生量は、Holdemanらに記載の通り、ガスクロマトグラフィーにより推定した(Anaerobe Laboratory Manual. Blacksburg, VA: Virginia Polytechnic Institute and State Laboratory, 1977.)。ラクトバチルス菌を、改変MRSブロスを用い、CO2/H2/N2:5/5/90%の混合気体を用いた嫌気性グローブチャンバー(Concept 400, Biotrace, Bridgend, UK)内にて37℃で48時間培養した後、分析を行った。次に、前記サンプルを、6000gで10分間遠心分離した。調製した培養ブロス1mlに対し、塩化ナトリウム0.4g、50%硫酸0.2ml、およびメタノール2mlを添加し、乳酸メチラートサンプルを調製した。チューブを60℃で1.5時間加熱し、水1mlとクロロホルム0.5mlを添加した。得られた乳化物を、3000rpmで3分間遠心分離した。得られたクロロホルムサンプル1μlを、GCカラムに注入した。GCシステム用のHP Chemical Station(A.06改訂版)を使用した。ガスクロマトグラフ(Hewlett-Packard 6890, USA)は、水素炎イオン化検出器、オートサンプラー(型式7683)、および架橋ポリエチレングリコール(膜厚0.15mm)でコーティングされた、15m×0.25mm(内径)のキャピラリーGCカラムHP-INNOWax(Hewlett-Packard社, USA)を備えていた。検出器の温度は250℃、注入器の温度は200℃であった。オーブン温度プログラムはグラジエント方式であり、初期温度の60℃を1分間保持した後、10℃/分の速度で120℃まで上昇させ、この温度を10分間保持した。乳酸(Aldrich社, USA)を用い、標準液を調製した。メチル化した原液は、各酸の濃度が異なっており、具体的には、0.15、0.3、0.6、1.2、2.4、3.6、4.8mg/mlであった。各標準溶液を二回ずつ注入し、保持時間と曲線下面積を得た。クロマトグラフィーのピーク面積を、Hewlett-Packard社のネットワーキング・インテグレーターを用いて積分した。結果を表1に示す。
API 50 CH同定システム(bioMerieux, Inc., Marcy l' Etoile, France)を、取扱説明書に従って使用した。結果を図6に示す。
ラクトバチルス菌培養物(MRSブロスで48時間培養)のラインを一本、ヒト、ヒツジ、ウマのいずれかの血液を含む血液寒天プレート上に画線した。嫌気性(90%N2、5%CO2、5%H2)環境下で24時間および48時間培養した後、菌株の溶血活性を目視で確認した。血液寒天プレートを調べ、β溶血(コロニーの周囲に透明なゾーンがある)、α溶血(コロニーの周囲に緑色環(green halo)がある)、またはγ溶血(コロニーの周囲にゾーンは存在しない)の兆候を確認した(Pfaller et al. Algorithm for Identification of Aerobic Gram-Positive Cocci, In Manual of Clinical Microbiology. American Society for Microbiology; 2007)。ポジティブコントロールとして、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)株(ATCC 25923)およびストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)株(ATCC 19615)を用いた。
6種のL.クリスパタス株のいずれにおいても、溶血は認められなかった。
A)自己凝集の試験
自己凝集の試験は、Kos et al. Adhesion and aggregation ability of probiotic strain Lactobacillus acidophilus M92.J Appl Microbiol 2003; 94(6):98-98に既に記載されている改変法によって行った。菌株を、嫌気性条件下(CO2/H2/N2:5/5/90%)、MRSブロス(de Man Rogosa Sharp, Oxoid Ltd., Basingstoke, UK)を用いて37℃で18時間インキュベートした。その後、PBS緩衝液で菌株を2回洗浄し、108CFU/mlの濃度となるようにPBSに再懸濁した(マックファーランド3.0相当の濁度)。得られた懸濁液を、10秒間ボルテックスした。次に、上層0.2mlを、マイクロタイタープレートのウェルにピペットで分注し、600nmにおける光学濃度(OD)を測定した(A0)。前記懸濁液を室温で2時間保存した後、2回目のOD検出(At)を行った。下記の計算により、自己凝集を検出した。
自己凝集(%)=[1-(At/A0)]×100
また、目視によっても、自己凝集を判定した。凝集した細胞によってはっきりと視認できる砂のような粒が形成され、チューブの底に沈殿して澄んだ上清が残った場合を、自己凝集陽性と評価した。自己凝集の時間に応じて、結果を3点満点で採点した。自己凝集が15分以内に検出された場合、反応を3点と採点し、15~30分以内の場合は採点を2点とし、30~60分以内の場合は反応を1点と採点した(Bujnakova and Kmet, Aggregation of animal lactobacilli with O157 enterohemorrhagic Escherichia coli. J Vet Med B Infect Dis Vet Public Health 2002; 49(3):152-154)。いずれの測定も3回ずつ行い、別個の検出値の平均を算出した。
結果を表2に示す。
L.クリスパタス株について、HeLa細胞に付着する能力を試験した。ポジティブコントロールとして、ラクトバチルス・ラムノサスGG(Lactobacillus rhamnosus GG)(ATCC 53103)を使用した。付着性試験では、HeLa細胞懸濁液2mlを、2×105細胞/ml濃度となるように6ウェル組織培養プレートの各ウェルに加え、5%CO2雰囲気下、37℃で48時間、細胞が約60%コンフルエントに増殖するまで培養した(Kaewnopparat et al. In vitro probiotic properties of Lactobacillus fermentum SK5 isolated from vagina of a healthy woman. Anaerobe 2013; 22:6-13)。48時間増殖させた後、PBSで細胞を2回洗浄した。ラクトバチルス菌を、液状MRS(4mlのMRS中にシードバンク0.1ml)中、37℃で48時間培養し、3000rpmで4分間遠心分離した後、PBSで2回洗浄した。ラクトバチルス菌懸濁液は、PBSを用いてマックファーランド3.0相当の濁度となるように調製した。ラクトバチルス菌懸濁液0.1mlをDMEM/安定化グルタミン含有ハムF-12(GE Healthcare社)0.9mlに加え、1mlウェル内において、10%CO2下、37℃で1時間インキュベートした。次に、細胞を1mlのPBS中で5回洗浄し、1mlの0.05%TritonX100を10分間添加した。10倍希釈法を用い、ラクトバチルス菌をMRS寒天上に播種した。インキュベート後、コロニーをカウントし、付着性を%で表した。
付着性(%)=(N1/N0)×100%
式中、N1は、付着した細菌の量(log10CFU/ml)、N0は、適用した細菌の量(log10CFU/ml)である。
全てのラクトバチルス菌株について、2回の繰り返し試験を3回実施した。結果を表2に示す。
アンピシリン、クロラムフェニコール、クリンダマイシン、エリスロマイシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、メトロニダゾール、ニトロフラントイン、ノルフロキサシン、ストレプトマイシン、テトラサイクリン、トリメトプリム/スルファメトキサゾール、およびバンコマイシンに対する感受性を、プロバイオティクスの安全性に関する欧州連合委員会(European Union Commission)の推奨に準じて判定した。最小発育阻止濃度(MIC)を、Etest(登録商標)法(BioMerieux社, Marcy l' Etoile, France)により測定した。このアッセイは、個々のコロニー(嫌気性グローブチャンバー(Concept 400, Biotrace社, Bridgend, UK)内にて37℃で24時間インキュベートしたLSM寒天[90%のアイソセンシテスト(isosensitest)(Oxoid Ltd., Basingstoke, UK)および10%MRS(Oxoid社)]プレート上の新鮮な培養物からピックアップしたもの)を、滅菌した0.85%NaCl溶液中でマックファーランド標準濁度1となるよう懸濁して行った。得られた懸濁液を、スワブを用いてLSM寒天上に三方向に塗布し、乾燥させてからEtestストリップを配置した。プレートを嫌気条件下、37℃で48時間培養した後、最終的に得られた結果を記録した。取扱説明書に従い、前記試験用ストリップからMICを直接読み取った。EFSA(欧州食品安全機関)の定めるブレイクポイント値よりも低いMICを示した菌株を、感受性を有すると見なし、そうでない場合を、耐性を有すると見なした。結果を表3に示す。
ラクトバチルス菌株の全DNAを、QIAamp DNA Mini Kit(Qiagen GmbH, Hilden, Germany)を用い、メーカーのプロトコールに従って抽出した。PCRアッセイミックス(総容量:50μl)は、各プライマー20pmol、1×PCRバッファー(Fermentas社, Lithuania)、200μM濃度の各デオキシヌクレオシド三リン酸、および2UのTaq DNAポリメラーゼを含んでいた。精製した全DNAの50ng部分を鋳型として使用した。1回目のPCRアッセイでは、縮重プライマーDIおよびDIIを用いて、リボソーム保護タンパク質(RPP)をコードするtet遺伝子を検出した(Clermont et al. New tetracycline resistance determinants coding for ribosomal protection in streptococci and nucleotide sequence of tet(T) isolated from Streptococcus pyogenes A498. Antimicrob Agents Chemother 1997; 41(1):112-116)。
陽性結果が出た場合には、tetM遺伝子、tetO遺伝子、tetS遺伝子、tetW遺伝子、およびtetQ遺伝子に特異的なプライマーを使用して追加のPCRアッセイを行った。全てのラクトバチルス菌株について、テトラサイクリン排出遺伝子tetKおよびtetLの存在を確認する試験を行った。tet遺伝子のポリメラーゼ連鎖反応アンプリコンは、Eppendorf PCR System(Eppendorf AG, Hamburg, Germany)を用いて、以下のプログラムで行った:94℃で5分間の初期変性;94℃で1分間、対応するアニーリング温度で1分間、および72℃で2分間を35サイクル;さらに、72℃で10分間の最終伸長反応工程。インテグラーゼInt1の増幅仕様は、以下の通りとした:94℃で5分間、続いて94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で30秒を25サイクル、さらに72℃で7分間の最終伸長反応。増幅産物を1.5%アガロースゲルで電気泳動し、1kbまたは100bpのラダー(Fermentas社)を分子サイズマーカーとして使用した。結果を表4に示す。
A)尿路病原性大腸菌に対するアンタゴニスト活性の試験
単離されたラクトバチルス株の尿路病原体に対する抗菌活性を検出するため、以下の細菌を使用した:大腸菌ATCC 700414、大腸菌ATCC 700336、および細菌性膣症の女性から予め単離した3種の大腸菌株。
大腸菌株に対する膣菌株の阻害効果を、改変寒天スポット法(Jacobsen et al. Screening of probiotic activities of 40-seven strains of Lactobacillus spp.by in vitro techniques and evaluation of the colonization ability of five selected strains in humans. Appl Environ Microbiol 1999; 65(11):4949-4956)により測定した。簡潔には、試験対象のラクトバチルス菌の培養物を、MRS寒天(20ml)の表面に点着(1μl)し、37℃で24時間、嫌気的にインキュベートした。大腸菌の一晩培養液(およそ8×108細胞)を軟寒天(0.7%)栄養寒天(20ml)(Oxoid Ltd., Basingstoke, UK)と混合し、ラクトバチルス菌を増殖させているプレート上に注いだ。37℃で24時間嫌気的にインキュベートした後、プレートを確認してラクトバチルス菌のスポット周辺の阻害ゾーンを調べ、その直径を記録した。抗菌活性の検出に関する試験は全て、3つの独立した実験において、3回繰り返した。結果を表5に示す。
単離したラクトバチルス菌株の抗カンジダ活性を検出するため、以下の菌株を使用した:カンジダ・アルビカンスATCC 32032、カンジダ・アルビカンスRTN 071、およびカンジダ・グラブラタRTN 009。抗カンジダ活性は、改変寒天重層法(Strus et al. The in vitro activity of vaginal Lactobacillus with probiotic properties against Candida. Infect Dis Obstet Gynecol 2005; 13(2):69-75)により検出した。簡潔には、ラクトバチルスの単離菌を、MRSブロス中で、嫌気条件下、37℃で24時間培養した。その後、MRS寒天プレートの中央に、滅菌綿棒を用いてラクトバチルス菌を幅2cmのストライプ状に配置して培養した。前記プレートを、嫌気性条件下、37℃で48時間インキュベートした。次に、増殖したラクトバチルス属(Lactobacillus spp.)の上に、溶かしたMRS寒天を重層させた。重層寒天の固化後、C.アルビカンスまたはC.グラブラタ(サブロー寒天培地(Oxoid社)で一晩培養したもの)をマックファーランドスコアで0.5の濁度となるように滅菌生理食塩水に懸濁させた懸濁液を、寒天表面上に綿棒で画線した。プレートは、冷蔵庫内において4℃で4時間プレインキュベートした後、好気条件下、37℃に24時間保ち、さらに室温に24時間放置してから、結果を読み取った。十分に増殖させた後、カンジダ属菌(Candida spp.)の阻害ゾーンを、阻害ゾーンを呈したラクトバチルス菌(Lactobacillus spp.)の画線の測定値を2で割ったものを用いて評価した。結果を表6に示す。
新規菌株の抗ガードネレラ・バギナリス活性の検出には、新規菌株および参照菌株であるガードネレラ・バギナリスATCC 14018(DSM 4944)の無細胞上清、ならびに標的細菌としてG.バギナリスの1つの臨床単離株を使用した。新規菌株の培養上清は、MRSブロス中にて37℃で48時間嫌気的に培養することにより調製した。その後、6000gで15分間遠心分離して細胞を除去した。各上清のpHを測定し(Hanna Instruments HI 9024C, Singapore)、0.20μmのミリポアフィルター(Sarstedt社, Numbrecht, Germany)を用いて上清を滅菌した。新規菌株の非処理の無細胞培養上清(natural cell-free culture supernatants)の抗菌活性を、96ウェルマイクロタイタープレート上で調べた。G.バギナリス菌株は、嫌気性環境下、5%ヒト血液を含むBDガードネレラ選択寒天培地で48時間培養した。G.バギナリスのコロニーを、マックファーランド約0.5相当の濁度となるように滅菌生理食塩水に懸濁した。
さらに、G.バギナリス懸濁液(20μl)、シェドラー(Schaedler)ブロス(Oxoid社)(150μl)中5%ヒト血清(Sigma-Aldrich Co, USA)、および非処理の無細胞上清(30μl)を、96ウェルマイクロプレート(試験用ウェルとして使用)に移した。マイクロプレートに移したG.バギナリス懸濁液(20μl)およびシェドラーブロス中5%ヒト血清(180μl)を、ポジティブコントロール(コントロールウェル)とした。G.バギナリスの増殖および増殖阻害は、インキュベーションの0時間後および48時間後に、吸光度マイクロプレートリーダー(Sunrise, Tecan社, Austria)で測定した600nmの光学濃度(OD)の変化をモニターすることによって決定した。インキュベーション時間0時間における読み取り値を使用して、培地および種菌由来の吸光度を求めた。
無細胞上清による標的細菌の増殖低下率(パーセンテージ)を、下記式により算出した。
増殖低下率(%)=(コントロールウェルのOD値-テストウェルのOD値/コントロールウェルのOD値)×100
実験は、2回の反復を3回繰り返した。結果を表7に示す。G.バギナリスの増殖阻害率(%)は、高(>78.0%)、中(67.3%~77.0%)、または低(<67.2%)とランク付けした。
新規菌株を、速度150rpmの振盪機上の40mlの液体MRS中で、好気性条件下、37℃で24時間インキュベートした。インキュベーション後、10%のグリセロールを0.5mlの分注液(aliquot)に加え、-80℃で保存した。懸濁液の密度を、細菌播種希釈法(bacteriologic seeding dilution method)で検出した。次に、全菌株について、増殖曲線を測定した。MRS液中で105cfu/mlの密度となるような懸濁液の体積を算出し、96ウェルプレートの各ウェルに懸濁した。これらのウェルプレートを、好気条件および嫌気条件下、37℃でインキュベートした。好気的培養では、0時間、4時間、18時間、20時間、22時間、24時間、28時間、および48時間の時点で増殖曲線を測定し、嫌気条件下の場合は、0時間、4時間、24時間、28時間、および48時間の時点で測定した。細菌の増殖密度を細菌播種希釈法で検出し、600nmでの分光測定を行った。同時に、全菌株を、インキュベーターを備えたマイクロプレートリーダー(Infinite 200Pro, Tecan)を用いて、好気条件下、37℃で29時間インキュベートした。600nmの光学濃度(OD)を、振幅5mmでの10秒間の振盪を先に行った上で、30分間隔で測定した。全ラクトバチルス株について、4回の繰り返し試験を2回実施した。良好な増殖動態が観察された。
L.クリスパタスの新規菌株の凍結乾燥粉末を作製し、これらの貯蔵寿命を-20℃で試験した。生存率を確認するため、粉末を0.1g採取してPBSに懸濁し(1:9)、希釈系列を調製した(10-1-10-10)。希釈液を、MRS寒天プレート上で培養し、嫌気条件下、48時間培養した。各プレートにおけるコロニーをカウントし、粉末の密度(gまたはmlあたりの細菌数)を、下記式により算出した(ISO7218)。
ΣCは、全てのプレート上でカウントされたコロニーの合計であり、
Vは、各ディッシュに塗布された種菌の体積(ml)であり、
n1は、第1の希釈率でカウントされたプレート数であり、
n2は、第2の希釈率でカウントされたプレート数であり、
dは、第1のカウントを得た希釈率である。
結果を図1に示す。1年以内であれば、-20℃でも生存率は変化しなかった。
新規菌株を、MRSブロスでA620が0.530になるまで培養した。培養液1.5mlから細胞を採取し、75mMのNaCl、25mMのEDTA(pH7.4)で洗浄し、同緩衝液150μl中に懸濁した。懸濁液を50℃に加熱し、同温度の0.5×TBE緩衝液中2%アガロース150μlを添加した後、懸濁液を固化させた。得られたアガロースプラグを、溶解用緩衝液(1mlあたりリゾチーム(Sigma社)2mgおよび1mlあたりムタノリシン(Sigma社)10Uを含有する、50mMのEDTA(pH8.5)、0.5%Na-ラウリルサルコシン(laurylsarcosine)、0.2%Na-デオキシレート(deoxylate))中で、37℃で一晩インキュベートし、次いで、10mMのTris、0.5MのEDTA(pH8.5)、1%ドデシル硫酸ナトリウム、および1mlあたり2mgのプロテイナーゼKを含有する溶液中で、53℃で一晩インキュベートした。得られたアガロースブロックを、75mMのNaCl、25mMのEDTA(pH7.4)で3回洗浄した。ApaIによる制限酵素消化を、37℃で一晩行った。電気泳動を、0.5×TBE緩衝液を使用し、CHEF DR II(Bio-Rad, Hercules, Calif)を用いて行った。パルス時間を1~15秒、電流を6V/cm、温度を14℃、実行時間を18時間とした。アガロースゲルをエチジウムブロマイド(0.5μg/ml)で染色し、UV光下で可視化した(Simpson et al. 2003. Genomic diversity and relatedness of bifidobacteria isolated from a porcine cecum. J Bacteriol, 185, 2571-81)。結果を図2に示す。菌株は全て、互いに異なるものであった。
DSM 32716株、DSM 32717株、DSM 32718株、DSM 32720株のプロテオームを、プロバイオティクスポテンシャルを有するタンパク質に焦点を当てて質量分析によって測定すると共に、生物情報学的手法により解析した。
「積み上げ方式(bottom-up)」のタンパク質測定法を使用した。この方法のため、測定対象のタンパク質を、マススペクトルの測定に先立ち、タンパク質分解によりペプチドに断片化した(トリプシン使用)。質量分析で生成されたタンパク質分解ペプチドの生データを、MaxQuantソフトウェアを用いて解した。このソフトウェアにより、装置によって同定したマススペクトルまたはタンデムマススペクトル(MS/MS)を、特定のアルゴリズムを用いて、対象の生物(ラクトバチルス・クリスパタスの参照株ST1)に発現した既知のタンパク質と照合した(Schaab et al. 2012, Analysis of High Accuracy, Quantitative Proteomics Data in the MaxQB Database. Mol Cell Proteomics, M111.014068; Koenig et al. 2008, Robust prediction of the MASCOT score for an improved quality assessment in mass spectrometric proteomics. J. Proteome Res. 7(9): 3708-17)。受け取ったプロテオミクスデータの生物情報学的解析には、中心的なタンパク質データベースである「Uniprot」を使用した。プロテオーム全体からプロバイオティクス的に重要なタンパク質を収集するため、遺伝子オントロジー(Gene Ontologies)に基づく機能アノテーションを使用した。得られたデータへの適切な命名を得るため、BlastPアプリケーションを使用し、関心対象であるタンパク質を、参照用のプロテオームST1に対してアライメントさせた。能動的プロバイオティクス(active probiotic)としての重要性を有する別のタンパク質をさらに収集するため、他のラクトバチルス種(L.ヘルベティカス、L.パラカゼイ、L.クンキー、L.サケイ、L.ダイバージェンス、L.ジョンソニ、L.ガッセリー、L.プランタルム、L.アシドフィルス、L.ラムノサス)に属するバクテリオシンのタンパク質配列を、データベースであるUniProtおよびBactiBaseから検索した。このようにして見出したバクテリオシン配列を、BlastPアプリケーションを使用し、参照用プロテオームであるL.クリスパタスST1に対してアライメントさせた。
個々の菌株は、1006~1043種類の異なるタンパク質およびペプチドを保有していた。3つの菌株が、菌株特異的な独自のタンパク質を発現していた(DSM 32716、n=1、DSM 32717、n=1、DSM 32720、n=38)。全ての菌株において、プロバイオティクス活性に関連するタンパク質が発現しており、これにより、泌尿生殖器系微生物叢のバランス調整へのこれらの利用を可能としていた(表8)。
プロバイオティクス的に重要なタンパク質の発現パターンが異なる菌株の存在は、異なる臨床症状、遺伝子型および表現型の個性、ならびに膣内微生物叢構成の可変性を有する患者に対して最大限の効果を発揮するため、特性が異なる菌株を集めた複合プロバイオティクス製剤の創薬の機会を本発明者らに与えるものである。
(研究情報)
生殖可能年齢の女性40名(平均年齢28.9±8.8歳、範囲20~50歳)を当該試験に採用した。被験者選定のための訪問時に、慢性疾患の有無を質問票および血液検査によって確認した。無作為化二重盲検プラセボ対照クロスオーバー試験において、適格な参加者を4つの群のいずれかに無作為に割り当て、(i)異なる3種類のL.クリスパタス株(1株あたり109CFU)を含むカプセルである試験製品、または(ii)プラセボ(ショ糖)のいずれかを、1週間摂取してもらうことした。以下の2種類の異なるプロバイオティクス混合物について試験を行った:プロバイオティクス混合物I(PM I、DSM 32716株、DSM 32719株、およびDSM 32715株を含有)およびプロバイオティクス混合物II(PM II、DSM 32717株、DSM 32718株、DSM 32720株を含有)。
自己申告式の質問票を用いた膣および胃腸の健康状態の評価を、1回目の処置期間から2回目のウォッシュアウト期間まで行った。胃痛、腹部膨満感、胃液の逆流、吐き気、嘔吐、鼓腸、および便性状を含む胃腸に関する一般的な質問を、症状の訴えがないものから重症度の高いものまで、段階に分けて評価した。帯下に関する質問は、帯下の量、粘度(consistency)、色、匂い、および痒みに関するマーカーに基づくものとした。
血液学的指標、炎症性指標、代謝マーカー、機能マーカー、およびホルモンマーカーは、地元の臨床検査機関(United Laboratories of Tartu University Hospital, Estonia)が認証するアッセイを用い、標準的な検査方法で測定した。プロバイオティクスまたはプラセボの1週間の摂取後、ボランティアの被験者全員における血液学的指標、炎症性指標、代謝マーカー、および機能性マーカーの値は、正常値の範囲内にあった。PM II摂取後にいくつかの軽度の変化が生じたが(表10)、いずれの血液マーカーの値も正常基準値を超えることはなかった。
膣内および便中の微生物について、リアルタイムPCR(qPCR)法を用い、総細菌数ならびにラクトバチルス菌、L.クリスパタス、G.バギナリス、A.バギナエ、およびC.アルビカンスの菌数を含む、定量化を行った(表11)。ほとんどの変化が統計的に有意ではなかったが、PM II群ではG.バギナリスの菌数の減少(log10 3.57対2.38;p=0.027)、PM I群では総細菌数の減少(log10 7.99対7.72;p=0.048)が認められた。PM II群における総細菌数および総ラクトバチルス菌数の増加等、有意水準に達した変化もあった。総菌数に占めるL.クリスパタスの割合は、プロバイオティクス摂取後に増加した。
膣内微生物叢の状態を、Nugentスコアリングを用いてさらに評価した。糸玉状細胞、白血球、および酵母の存在についても同様に記録した。PM IIを摂取した結果、処置期間中の訪問時のNugentスコアは中央値3.0から2.0(平均値3.9~2.6、p=0.002)へと有意に減少したが、PM I摂取者およびプラセボ摂取者ではこのような変化は有意ではなかった(図4)。本発明者らは、Nugentスコアと、総ラクトバチルス菌数およびL.クリスパタス菌数との間には負の相関関係があり、Nugentスコアと、総細菌数ならびにG.バギナリスおよびA.バギナエの菌数との間には正の相関関係があることを明らかにした(図5)。便中の乳酸菌数とNugentスコアとの間には、相関関係は認められなかった。
(研究情報)
生殖可能年齢(18~50歳)の、抗生物質使用経験のない(antibiotic-naive)膣炎患者182名を当該試験に採用した。被験者選定のための訪問時に、慢性疾患の有無を質問票および血液検査によって確認した。試験参加者は、1日1カプセルを3ヶ月間摂取(1ヶ月あたり20カプセル、月経と月経の間に摂取)した。参加者は全員、月に1回の試験訪問に参加した。
最初の訪問時に、患者はインフォームドコンセントに同意した上で、全般的および婦人科的な健康状態、ならびに生活習慣に関する質問票に回答した。初回および最終の訪問時に、婦人科医が婦人科検査を行い、血液検体を採取した。膣検体を毎月採取し、直ちに検査機関へと送った。検体はその後、検査機関において-80℃で凍結された。試験期間中、患者は毎週、全般的な体調、婦人科的な健康状態、および胃腸の健康状態に関する短い質問票への記入を行った。
患者のうち89人が、細菌性膣症(BV)を呈していた。当該患者のうち、25名の女性が、様々な理由(抗生物質による治療、妊娠、STD検査陽性、継続を希望しない、Nugentスコアが低すぎる)により脱落した。無作為化二重盲検プラセボ対照並行群間比較試験において、適格な参加者を3つの群のいずれかに無作為に割り当て、(i)試験対象の経口製品、すなわち、プロバイオティクス混合物(DSM 32720株およびDSM 32717株、合計3×1010CFU)を含有する経口カプセル、または(ii)試験対象の膣用製品、すなわちプロバイオティクス混合物(同株、合計3×1010CFU)を含有する膣用カプセル、または(iii)経口プラセボカプセルのいずれかを摂取するものとした。
患者のうち93人が、外陰膣カンジダ症(VVC)を呈していた。当該患者のうち、30名の女性が、様々な理由(抗生物質による治療、妊娠、STD検査陽性、継続を希望しない)により脱落した。無作為化二重盲検プラセボ対照並行群間比較試験において、適格な参加者を3つの群のいずれかに無作為に割り当て、(i)試験対象の経口製品、すなわち、プロバイオティクス混合物(DSM 32720株、DSM 32718株、およびDSM 32718株、合計3×1010CFU)を含有する経口カプセル、または(ii)試験対象の膣用製品、すなわちプロバイオティクス混合物(同株、合計3×1010CFU)を含有する膣用カプセル、または(iii)経口プラセボカプセルのいずれかを摂取するものとした。
膣の健康状態を、週1回の質問票および月1回の膣内細胞採取(vaginal swab)によって評価した。帯下に関する質問は、分泌物の量、粘度、色、匂い、および痒みに関するマーカーに基づくものとした。本発明者らは、本明細書中で、BV患者のNugentスコア、ならびにVVC患者の2つの重要な症状(帯下の量と痒み)についての複合スコアに基づき、試験開始1ヶ月目の結果を報告する。経口カプセルおよび膣用カプセルのいずれの場合もNugentスコアの低下が認められたが、プラセボカプセルではその変化は有意なものではなかった。経口カプセルおよび膣用カプセルのいずれの場合もVVC患者の複合スコアの低下が認められたが、プラセボカプセルではその変化は有意なものではなかった(表12)。
Claims (16)
- アクセッション番号DSM 32717、DSM 32715、DSM 32716、DSM 32718、DSM 32719、またはDSM 32720で寄託されているラクトバチルス・クリスパタス(Lactobacillus crispatus)株の識別特徴を有するラクトバチルス・クリスパタス株、またはこれらのいずれかの変異体もしくはバリアント。
- 以下に記載の野生型株の特徴を少なくとも実質的に保持し、:
-乳酸を産生する能力;
-H2O2を産生する能力;
-大腸菌(E. coli)ATCC 700414、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)ATCC 32032、およびガードネレラ・バギナリス(Gardnerella vaginalis)ATCC 14018(DSM 4944)に対するアンタゴニスト活性、
任意に組換え遺伝子またはベクターを含むことを特徴とする、請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス変異体またはバリアント。 - 請求項1に定義された菌株から選択された少なくとも1種、2種、3種、4種、5種、もしくは6種の異なるラクトバチルス・クリスパタス株を含むか、本質的にこれらからなるか、またはちょうどこれらからなる組成物。
- 少なくともラクトバチルス・クリスパタス株DSM 32717、DSM 32718、もしくはDSM 32720、またはこれらのうちのいずれか2種もしくは全3種の組合せを含むか、本質的にこれらからなるか、またはこれらからなる、請求項3に記載の組成物。
- 以下を含有することを特徴とする、請求項4に記載の組成物:
i)ラクトバチルス・クリスパタス株DSM 32720;または
ii)ラクトバチルス・クリスパタス株DSM 32717およびDSM 32720;または
iii)ラクトバチルス・クリスパタス株DSM 32716、DSM 32718、およびDSM 32720。 - (i)1種以上の請求項2に記載の変異体またはバリアント、および/または
(ii)1種以上のさらに別のプロバイオティクス細菌、例えば、ラクトバチルス・アシドフィルス(Lactobacillus acidophilus)、L.ブレビス(L. brevis)、L.ブルガリカス(L. bulgaricus)、L.カゼイ(L. casei)、L.デルブリッキー(L. delbrueckii)、L.ダイバージェンス(L. divergens)、L.フェルメンタム(L. fermentum)、L.ガッセリー(L. gasseri)、L.ヘルベティカス(L. helveticus)、L.イエンセニイ(L. jensenii)、L.ジョンソニ(L. johnsonii)、L.クンキー(L. kunkeei)、L.ラクティス(L. lactis)、L.オータキエンシス(L. otakiensis)、L.パラカゼイ(L. paracasei)、L.プランタルム(L. plantarum)、L.ロイテリ(L. reuteri)、L.ラムノサス(L. rhamnosus)、L.ルミニス(L. ruminis)、L.サケイ(L. sakei)、L.サリバリウス(L. salivarius)、L.バギナリス(L. vaginalis)、ラクトコッカス・ジアセチラクティス(Lactococcus diacetylactis)、ラクトコッカス・ラクティス(Lactococcus lactis)、ラクトコッカス・サーモフィルス(Lactococcus thermophilus)、ビフィドバクテリウム・ビフィドゥム(Bifidobacterium bifidum)、ビフィドバクテリウム・ラクティス(Bifidobacterium lactis)、ビフィドバクテリウム・ロングム(Bifidobacterium longum)、エンテロコッカス・フェシウム(Enterococcus faecium)、および/またはストレプトコッカス・サーモフィルス(Streptococcus thermophilus)から選択されるさらに別のプロバイオティクス細菌を
さらに含有する、請求項3から5のいずれか一項に記載の組成物。 - 1つ以上のさらなる成分をさらに含み、前記さらなる成分は、例えば、(a)1つ以上の栄養源、例えば、プレバイオティクス;(b)1つ以上のミネラル塩;(c)1つ以上の凍結保護剤;(d)1つ以上のpH安定化剤;抗菌特性を有する1つ以上の薬剤から選択される、請求項3から6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が医薬組成物であり、さらに薬学的に許容可能な担体、希釈剤、および/または賦形剤を含む、請求項3から7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が、1つ以上の栄養素をさらに含み、栄養補助食品組成物または食品である、請求項3から7のいずれか一項に記載の組成物。
- 衛生製品であって、前記衛生製品は、例えば、生理用ナプキン、おむつ、パンティライナー、タンポン、失禁ガード、および/または衛生ティッシュから選択され、前記製品が、1種以上の請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株、請求項1もしくは2に記載の変異体またはバリアント、および/または請求項3から8のいずれか一項に記載の組成物を含む、衛生製品。
- 療法、好ましくは、ディスバイオシス、膣症、外陰部および/もしくは膣の酵母感染症、絨毛組織炎(villitis)、膣炎、ならびに/または尿路感染症の治療または予防に使用するための、請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株、請求項1もしくは2に記載の変異体もしくはバリアント、および/または請求項3から8のいずれか一項に記載の組成物。
- ディスバイオシス、膣症、外陰部および/もしくは膣の酵母感染症、絨毛組織炎、膣炎、ならびに/または尿路感染症から選択される状態を治療または予防する方法であって、それを必要とする対象に、請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株、請求項1もしくは2に記載の変異体もしくはバリアント、および/または請求項3から8のいずれか一項に記載の組成物を有効量投与することを含む、方法。
- 療法、好ましくは、ディスバイオシス、膣症、外陰部および/もしくは膣の酵母感染症、絨毛組織炎、膣炎、ならびに/または尿路感染症の治療または予防において、同時に、別々に、または逐次的に使用するための複合製剤として、少なくとも1種の請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株と少なくとも1種のさらに別のプロバイオティクス細菌とを含む製品。
- 対象における微生物叢の調節、例えば、有益な膣内微生物叢の回復に使用するための、請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株、請求項1もしくは2に記載の変異体もしくはバリアント、および/または請求項3から8のいずれか一項に記載の組成物。
- 対象におけるマイクロバイオーム、例えば、膣内マイクロバイオームを調節する方法であって、それを必要とする対象に、請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株、請求項1もしくは2に記載の変異体もしくはバリアント、および/または請求項3から8のいずれか一項に記載の組成物を有効量投与することを含む、方法。
- 対象のマイクロバイオーム、例えば、膣内マイクロバイオームの調節において同時に、別々に、または逐次的に使用するための複合製剤として、少なくとも1種の請求項1に記載のラクトバチルス・クリスパタス株と少なくとも1種のさらに別のプロバイオティクス細菌とを含む製品。
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