JP2521428B2 - 膜多糖およびその製造方法 - Google Patents

膜多糖およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、細菌由来の膜プロテオグリカンから得られ
る低分子量(約90,000)の多糖およびその製造法ならび
にその薬剤、特に免疫刺激剤、特にNK(ナチュラルキラ
ー)細胞を活性化する免疫刺激剤としての使用法および
ワクチン中のアジュバントとしての使用法に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕
1978年12月19日の出願にかかるフランス特許78/35649
号は、莢膜に包まれておらずかつ非病原性のKlebsiella
pneumoniaeバイオタイプaの突然変異株から単離した
毒性を除去した膜プロテオグリカンについて記載してい
る。このプロテオグリカンは、2,000,000ダルトンを超
える分子量を有し、これと組合される抗原に対する抗体
産生において特徴的なアジュバント特性を発揮する。そ
の反面このプロテオグリカンは有意な程度のNK細胞刺激
活性を有していない。ワクチン処方におけるそのアジュ
バントとしての諸例が記載されている。
1982年3月9日出願にかかるフランス特許第82/03921
号は、上記ブロテオグリカンからリゾチームの作用を介
して分子量200,000〜400,000ダルトンのプロテオグリカ
ン画分を製造する方法について記載している。このプロ
テオグリカン画分は、内生インタフェロンの誘起を介し
てNK細胞を強く刺激するという新規な特性を有してい
る。その反面この画分は上記毒性を除去したプロテオグ
リカンが有するアジュバント特性を有しない。
〔発明の構成〕
本発明は、特に細菌由来の膜から得られる新規な化合
物に関する。それは分子量が80,000〜100,000ダルトン
であり、凍結乾燥した状態で次の組成を有するものであ
る。
ガラクトース成分 66±6% ガラクトース以外のヘキソース成分 <1% ヘキソサミン(グルコサミン)成分 8.5±2% アミノ酸成分 5±2% 脂肪酸成分 <1% 核酸成分 <0.005% タン白質成分 <0.3% 細菌の可溶性膜プロテオグリカンから得たこの新規な
多糖の特徴は、その低い分子量(9,000±10,000)およ
びその特殊な組成である。実質的にそれはただ1つずつ
のヘキソース,ガラクトース,ヘキソサミン,グルコサ
ミンを含みこれらに分析されたアミノ酸に対応するペプ
チドが結合している。またこの多糖は脂肪酸,核酸およ
びタン白質が実質上取除かれており、明瞭に定義される
成生物であり、その構造も特定することが可能であっ
た。
過ヨウ素酸化,メチル化,質量分析とガスクロマトグ
ラフィーの組合せ、NMR等の古典的方法によりこの多糖
の構造を研究した結果、その構成成分の配列がより正確
に判った。
その結果はこの多糖が次の構造を有するモノマー単位
の反復結合からなることを示している。
ただしGalf=ガラクトフラノース Galp=ガラクトピラノース (α型およびβ型) このモノマー構造は次の構造式に相当する。
上記多糖は種々の方法によって製造することができ
る。
本発明によれば、細菌の膜多糖を調整する好ましい方
法は次の工程を含む。
a)グラム陰性菌の株から出発し、水溶性プロテオグリ
カンをその膜から抽出する工程 b)該水溶性プロテオグリカンから分子量が80,000と10
0,000との間の多糖を単離する工程 c)所望により該単離された多糖の画分からタン白質を
除去することにより該単離された多糖を精製する工程 使用可能なグラム陰性菌としては、たとえばKlebsiel
la pneumoniae,Serratia marcescensおよびEscherichia
coliを挙げることができる。特に、Klebsiella pneumo
niseについてはコレクション、ナショナル、ド、クルチ
ュール、ド、ミクロオルガニズム(Collection Nationa
le de Culture de Microorganismes(CNCM))に寄託番
号145-I-IPとして寄託されている。
可溶性プロテオグリカンは公知技術特にフランス特許
第78/35649号に記載された方法により、得られた粗膜プ
ロテオグリカンを可溶化することによって調整すること
が望ましい。この方法は数度の遠心分離を行うことによ
って基礎細胞調整物から膜を除去するものである。
こうして得られた粗プロテオグリカンを塩基、特に水
酸化アルカリ金属、好ましくはモル濃度0.3〜1M、好ま
しくは0.5Mの水酸化ナトリウムで処理する。この処理は
50℃〜60℃たとえば56℃で数時間たとえば1時間好まし
くは攪拌しながら継続して行う。
上記フランス特許78/35649号に記載された方法に比べ
て、この培地は粗プロテオグリカンをより完全に加水分
解させるため塩基性が強い。
過剰な試薬を除去するため、懸濁液は冷却後たとえば
塩酸等の酸で中和し、次いでたとえば60分,30,000gの遠
心分離等の方法により不溶性残基を沈降させて除去する
ことにより清澄なものとする。
可溶性プロテオグリカンを構成する上清を採集し凍結
乾燥する。
この上清から分画法(fractionation process)好ま
しくはクロマトグラフィー分画により所望の分子量を有
する細菌由来膜多糖を単離する。分子量80,000〜100,00
0の多糖を含むカラム溶離物が得られる。
このクロマトグラフィー分画はSepharose CL-2B等の
アガロース樹脂を用いて行うことができるが、他の分画
方法を使用してもよい。
本発明の1実施例においては、次にこの多糖を精製す
ることができる。この精製は特に単離した多糖の分子量
に近い分子量のタン白質を除去することによって行う。
タン白質はたとえば、酵素加水分解、特にプロティナー
ゼの作用による加水分解の後多糖を分画法好ましくはク
ロマトグラフィー分画により分離することによって行わ
れる。
次いで多糖を含む画分を収集し、所望により凍結乾燥
する。凍結乾燥した画分は本発明の多糖を構成する。
本発明はまたこのようなプロテオグリカンを単独でま
たはワクチン剤と組合せて薬剤として使用する使用に関
する。
要するに本発明の多糖は免疫刺激特性を有するもので
あり、その主要な特性は次のとおりである。
○非常に僅小な投与量たるワクチン特にリボソームワク
チンに対するアジュバント力 ○インビトロおよびインビボにおいてNK細胞を刺激する
高い能力 かくしてマウスのインビボでのMaloneyリンパ腫(Mal
oney's lymphoma(YAC-1細胞)に対して上記多糖がNK細
胞を強く活性化することが示された。
さらに、ワクチン、特にリボソームワクチンすなわち
ワクチン剤がリボソームからなるワクチンに対するアジ
ュバント特性が示されたが、上記多糖は他のワクチンに
も使用しうるものである。
上記諸特性を考慮に入れると、薬剤としての組成と使
用投与量は広範囲にわたることは明らかである。NK細胞
の活性化は標的細胞と患者の状態に事実上かなり依存す
ることがある。同様にアジュバントの場合は、アジュバ
ントとワクチン剤との比率および投与量は最適条件研究
のみによって決定することができる。
〔実施例〕
実施例1 粗膜プロテオグリカンの単離 Klebsiella pneumoniae株CNCM寄託番号145-I-IPのバ
イオマスを0.15M NaClを含む氷冷したpH7の0.01Mトリス
HCl緩衝液に分散し、次いで細胞壁を破砕するため機械
的磨砕にかける。
細菌分解物を10分間7.500gで遠心分離し、次いで上清
を60分間30,000gで遠心分離する。
ペレットを0.15M NaCl水溶液に分散する。得られた懸
濁液を10分間7,500gで再度清澄化し、次いで45分間30,0
00gで遠心分離する。
ペレットを蒸溜水中に取上げ再度7,500g、次いで30,0
00gの遠心分離にかける。
次いで、粗膜プロテインを最初の体積の1/4の無菌蒸
溜水中に取上げ、懸濁液を10分間7.500gで清澄化し、上
清を凍結乾燥する。
実施例2 可溶性膜プロテオグリカンの調整 上記凍結乾燥した粗膜プロテオグリカンをNaOH(0.5
M)中に溶解し56℃で一時間加水分解する。冷却後懸濁
液をHClで中和する。次いで懸濁液を60分間30,000gで遠
心分離することによって清澄化し、上清を収集する。炉
液は凍結乾燥する。
実施例3 クロマトグラフィー分画により多糖の単離 上記凍結乾燥物を0.01MトリスHCl緩衝液(pH7)に分
散し、次いで同じ緩衝液中で平衡化したSepharose CL-2
B(スウェーデンPharmacia)(特定孔径のアガロースゲ
ル)のカラム(60×2.6cm)上で最初のクロマトグラフ
ィー分画にかける。
第1図はこの段階で得られたクロマトグラフィー分離
の1例を示すものであり、多糖のピークの正確な局在化
が破線で示されている。
このクロマトグラム上で、多糖のピーク値ははるかに
大きい分子量のカラム溶離物のピーク値から完全に分離
しており、多糖の後に溶離する多糖に近い低い分子量を
有するタン白質画分の組合せからは不完全に分離してい
る。
多糖を含む溶離画分を収集し蒸溜水に対し透析した後
凍結乾燥する。
この画分はまだ僅かに多糖の分子量(70,000〜100,00
0)に近い分子量の各種タン白質を含んでいる。これら
タン白質を最後のクロマトグラフィー分画にかける前に
酵素の作用により加水分解する。
実施例4 残留タン白質の酵素加水分解 上記凍結乾燥物を1.1mM EDTAを20mg/mlの割合で含むp
H3の0.01MトリスHCl緩衝液に溶解する。次にこの溶液に
プロテナーゼK(Tritirachiumアルバムのタン白質分解
酵素)50mg/mlを添加し、攪拌しつつ37℃で2時間イン
キュベートする。
実施例5 クロマトグラフィー分画による多糖の精製 上記タン白質分解によって分子量が減った混合タン白
質をSephacryl S-200(スウェーデンPharmacia)(所定
孔径のポリアクリルアミドゲル)上でクロマトグラフィ
ー分画することにより多糖から分離する。
第2図はこの段階で得られるクロマトグラフィー分離
の1例を示す。
このクロマトグラムにおいて、破線で示す多糖のピー
ク地は実線で示す加水分解されたタン白質のピーク値か
ら今や完全に分離しており、このタン白質のカラムから
の溶離は多糖に比べて非常に遅れていることが示されて
いる。
純粋な多糖を含む画分を収集し、濃縮し、カットオフ
しきい値10,000ダルトンの膜を使用して蒸溜水に対し連
続的に透析し、0.2μの膜で濾過することによって滅菌
する。
こうして得られた凍結乾燥物は本発明の対象であるKl
ebsiella pneumoniaeの多糖を構成する。
実施例6 インビトロでのNK細胞の活性化 操作 ウシ胎児血清5%を添加したRPMI1640培地1mlにつき1
07の正常マウス脾臓細胞を用意する。
多糖の量を種々に変えてCO2インキュベーター中で37
℃でインキュベートする。
標的細胞としてNK細胞に感受性を有する51Cr標識YAC-
1細胞(マロニーリンパ腫)を用いる。
エフェクター細胞/標的細胞比率200:1,100:1,50:1で
4時間インキュベートした時に放出される51Crを計測す
ることによって標的細胞の分解を測定する。
結果 結果はきわめて明らかであり、投与量1μg/ml以上か
ら標的細胞分解率(P<0.01)の非常に顕著な増加を示
している。
第3図はこの研究において得られた結果の1例を示
す。
実施例7 マウスの腹腔内でのインビボでのNK細胞の活性化 操作 動物:4カ月ないし5カ月のCBA/Jマウス 標的細胞:NK細胞に対し感受性を有するYAC-1(マロニー
リンパ腫) NK活性測定の3日前に緩衝生理食塩水0.2ml中に50μ
gの投与量で多糖を腹腔内に注射する。対照マウスに対
しては同一条件で生理食塩水のみを与える。
脾臓細胞を取出し、上記のようにエフエクター細胞/
標的細胞比率200:1,100:1,50:1,25:1で51Cr−標識細胞
とともに4時間インキュベートする。放出された51Cr
計測することにより分解した標的細胞の百分比を測る。
第4図はこの研究において得られた結果の1例を示
す。
実施例8 多糖のアジュバント特性 Streptococcus pyogenesグループAリボソーム抗原に
関する多糖のアジュバント特性の研究例 原理 マウスを一定投与量のStreptococcus pyogenesリボソ
ームで免疫し、このリボソームには異る投与量の多糖を
添加しておく。次いでELISA法により各リポソームに対
する特異的な抗体反応を測定する。
対照グループの1つは生理食塩水で処理し、他の1つ
は標準投与量のKlebsiella pneumouiae粗膜プロテオグ
リカン(粗MPG)で処理する。
操作 生後8週間のメスNMRIマウス10匹で9バッチを用意す
る。各マウスは15日間で5回の注射を受ける。
バッチ1:生理食塩水 バッチ2:リボソーム10μg+多糖 0.05 μg バッチ3: 〃 10μg+〃 0.1 μg バッチ4: 〃 10μg+〃 0.5 μg バッチ5: 〃 10μg+〃 1.0 μg バッチ6: 〃 10μg+〃 2.5 μg バッチ7: 〃 10μg+〃 5.0 μg バッチ8: 〃 10μg+〃 10.0 μg バッチ9: 〃 10μg+粗MPG 15.0 μg 21日目にマウスから採血し、ELISA法によりStreptococc
us pyogenesに対する抗体の力価を決定する。
その結果は、血清の最終希釈液はELISA法において正
反応を示しており、第5図の柱状図として示されてい
る。
結果 第5図は抗原と組合わされた多糖の投与量の関数とし
ての特異的な抗体反応のELISA測定法による測定結果を
示す柱状図である 抗原:各注射あたりS.pyogenes10μg その結果は多糖2.5μgの投与量は粗MPG 15μg中の
投与量に匹敵するアジュバント効果を有すること、すな
わち上記条件において6倍の特異的活性を有することを
示している。
【図面の簡単な説明】
添付図面において、第1図は0.5N NaOHで加水分解した
プロテオグリカンのSepharose CL-28上でのクロマトグ
ラフィー曲線を示す図、第2図はプロティナーゼで処理
した多糖のSephacry1 S-200上でのクロマトグラフィー
曲線を示す図、第3図はインビトロでのNK細胞活性(実
施例6)を示す図、第4図はインビボでのNK細胞活性
(実施例7)を示す図、第5図は実施例8で得られるEL
ISA測定法の柱状図を示す図である。

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の定量分析組成を有し分子量が90,0000
    ±10,000であるKlebsiella属に属する細菌由来の膜多
    糖。 ガラクトース成分 66±6% ガラクトース以外のヘキソース成分 <1% ヘキソサミン(グルコサミン)成分 8.5±2% アミノ酸成分 5±2% 脂肪酸成分 <1% 核酸成分 <0.005% タン白質成分 <0.3%。
  2. 【請求項2】次のモノマーによって規定されるポリマー
    構造の請求項1記載の膜多糖。 ただしGalf=ガラクトフラノース Galp=ガラクトピラノース (α型およびβ型)。
  3. 【請求項3】該モノマーは次の構造式で表される特許請
    求の範囲第2項記載の多糖。
  4. 【請求項4】次の工程を含むKlebsiella属に属する細菌
    由来の膜多糖を調整する方法。 a)グラム陰性菌の株から出発し、水溶性プロテオグリ
    カンをその膜から抽出する工程 b)該水溶性プロテオグリカンから分子量が80,000と10
    0,000との間の多糖を単離する工程 c)所望により該単離された多糖の画分からタン白質を
    除去することにより該単離された多糖を精製する工程
  5. 【請求項5】該グラム陰性菌はKlebsiella pneumoniae
    である特許請求の範囲第4項記載の方法。
  6. 【請求項6】該水溶性プロテオグリカンを得る前記の工
    程a)において、粗膜プロテオグリカンを塩基で処理し
    水溶性中に存在する可溶性プロテオグリカンを回収する
    特許請求の範囲第4項または第5項記載の方法。
  7. 【請求項7】前記工程a)において使用される塩基は濃
    度0.3M-1Mの水酸化アルカリ金属である特許請求の範囲
    第4項ないし第6項のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項8】前記工程b)において、前記多糖はクロマ
    トグラフィー分画により分子量80,000と100,000との間
    の多糖を含む溶離画分を収集することによって単離され
    る特許請求の範囲第4項ないし第7項のいずれかに記載
    の方法。
  9. 【請求項9】前記工程c)において、単離画分中に存在
    するタン白質をプロティナーゼの作用によって除去した
    後クロマトグラフィー分画を行い、次いで分子量が80,0
    00と100,000との間の多糖を含む溶離画分を収集する特
    許請求の範囲第4項ないし第8項のいずれかに記載の方
    法。
  10. 【請求項10】次の定量分析組成を有し分子量が90,000
    0±10,000であるKlebsiella属に属する細菌由来の膜多
    糖を含む免疫刺激剤。 ガラクトース成分 66±6% ガラクトース以外のヘキソース成分 <1% ヘキソサミン(グルコサミン)成分 8.5±2% アミノ酸成分 5±2% 脂肪酸成分 <1% 核酸成分 <0.005% タン白質成分 <0.3%。
  11. 【請求項11】次の定量分析組成を有し分子量が90,000
    0±10,000であるKlebsiella属に属する細菌由来の膜多
    糖およびワクチン剤を含む薬剤。 ガラクトース成分 66±6% ガラクトース以外のヘキソース成分 <1% ヘキソサミン(グルコサミン)成分 8.5±2% アミノ酸成分 5±2% 脂肪酸成分 <1% 核酸成分 <0.005% タン白質成分 <0.3%。
JP60198699A 1984-09-10 1985-09-10 膜多糖およびその製造方法 Expired - Lifetime JP2521428B2 (ja)

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CA (1) CA1259045A (ja)
DE (1) DE3569122D1 (ja)
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