JP5095421B2 - 真菌増殖抑制剤 - Google Patents

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Description

本発明は、ヒアルロン酸又はその塩(重金属塩を除く。)を有効成分とする、真菌増殖抑制剤等に関する。
まず、本明細書において用いた略号について説明する。
HA:ヒアルロン酸
HAS:ヒアルロン酸合成酵素
以下、本発明に関連する技術について説明する。
特許文献1及び特許文献2には、金属が銀、金、セリウム及びタングステンから選択されることを特徴とするHAの重金属塩、及び、微生物を有効量のHA銀と接触させることを含むことを特徴とする微生物の増殖抑制方法が開示されている。またHA銀が、カンジダ・アルビカンス及びカンジダ・トロピカンスの増殖を阻害する旨が記載されている。
特許文献3及び特許文献4には、HA亜鉛会合体(錯体)又はHAコバルト会合体(錯体)を活性成分として含む、抗微生物活性を有する医薬組成物が開示されている。またHA亜鉛溶液が、テストした多くの生物(カンジダ・アルビカンスや、アスペルギルス・ニガーを含む)で数桁の減少を誘導したが、HAナトリウム溶液中では、テスト生物数は有意に変化しなかった旨が記載されている。また、HAナトリウム溶液は、濃度が2000μg/mlの時でさえ、いかなるテスト生物に対しても阻害効果を発揮しなかった旨も記載されている。
特許文献5及び特許文献6には、微生物等に対する抗接着性の有効成分としての、炭水化物若しくは炭水化物誘導体から成る群からの1種の化合物若しくは数種の化合物の使用が開示されている。また、炭水化物の一例としてHAが、微生物の一例として真菌やカンジダ・アルビカンス等が例示的に記載されている。しかし、同文献中には具体的な薬効薬理試験結果等の開示がなく、この方法を使用できるものであることが明らかであるように記載されていない。
非特許文献1には、HAの制菌作用に関する開示があるが、真菌やカンジダ属に関する記載や示唆はない。
非特許文献2には、HAナトリウムの制菌試験(カンジダ・アルビカンスを含む)に関する開示がある。しかしその結果、微生物はHAナトリウムを含有する培地中で良く増殖し、HAナトリウムには制菌作用がないと結論づけられている。
特許第2613605号公報 米国特許第4746504号公報 特表2001−500860号公報 米国特許第6348190号公報 特表平10−513165号公報 国際公開第WO96/23479号公報 ピルナザー、P.(Pirnazar P.)ら、1999年、ジャーナル・オブ・ペリオドントロジー(Journal of periodontology)、第70巻、第4号、p.370−374 タン、Z.H.(Tang Z. H.)ら,2002年、ツォングオ・シウ・フー・チョン・ジャン・ワイ・ケー・ザー・ツィ(Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi)、第16巻、第4号、p.259−261
本発明は、極めて安全でかつ有用な真菌増殖抑制剤等を提供することを課題とする。
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、HA又はその塩(重金属塩を除く。)が、真菌の増殖を顕著に抑制する作用を有することを見い出し、本発明に至った。また本発明者は、HASをコードするDNAを細胞に導入することによって、その細胞が有する真菌増殖抑制作用を増強できることを見い出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、HA又はその塩(重金属塩を除く。以下同じ。)を有効成分とする、真菌増殖抑制剤(以下「本発明抑制剤」という。)を提供する。
本発明抑制剤の有効成分であるHA又はその塩の重量平均分子量は、6万〜250万であるものが好ましく、10万〜250万であるものがより好ましく、20万〜250万であるものがさらに好ましく、25万〜250万であるものがさらに好ましく、50万〜250万であるものがさらに好ましく、75万〜250万であるものがさらに好ましく、80万〜250万であるものがさらに好ましく、100万〜250万であるものがさらに好ましく、150万〜250万であるものがさらに好ましく、180万〜220万であるものが特に好ましい。
本発明抑制剤は、真菌と接触させる際に溶液状態で用いられることが好ましい。この場合、真菌と接触させる際のHA又はその塩の濃度は、0.1mg/ml〜5mg/mlであることが好ましく、0.1mg/ml〜2mg/mlであることがより好ましく、0.5mg/ml〜2mg/mlであることがさらに好ましく、0.5mg/ml〜1.5mg/mlであることがさらに好ましく、0.8mg/ml〜1.2mg/mlであることが特に好ましい。
また、本発明抑制剤による増殖抑制の対象とする真菌は、カンジダ属に属するもの、アスペルギルス属に属するもの、クリプトコッカス属に属するもの、ヒストプラズマ属に属するもの、トリコフィトン属に属するもの、ミクロスポラム属に属するもの、マラセチア属に属するもの、コクシディオイデス属に属するもの、ブラストミセス属に属するもの及びムコール属に属するものからなる群から選ばれる1又は2以上の真菌であることが好ましい。
また本発明は、HA又はその塩と、真菌とを接触させるステップを少なくとも含む、真菌増殖抑制方法(以下「本発明抑制方法1」という。)を提供する。
また本発明は、HASをコードするDNAを有効成分とする、細胞が有する真菌増殖抑制作用の増強剤(以下「本発明増強剤」という。)を提供する。
本発明増強剤は、細胞に導入して用いられることが好ましい。また「HAS」としては、HAS1、HAS2及びHAS3からなる群から選ばれる1又は2以上のHASであることが好ましい。また「細胞」は、上皮細胞又は線維芽細胞であることが好ましい。
また本発明は、HASをコードするDNAを細胞に導入するステップを少なくとも含む、細胞の真菌増殖抑制作用の増強方法(以下「本発明増強方法」という。)を提供する。
また本発明は、HASをコードするDNAが導入された細胞と、真菌とを接触させるステップを少なくとも含む、真菌増殖抑制方法(以下「本発明抑制方法2」という。)を提供する。
本発明抑制剤及び本発明抑制方法1は、真菌の増殖を顕著に抑制することができ、かつその有効成分(HA又はその塩)の安全性も非常に高いことから極めて有用である。また本発明増強剤及び本発明増強方法は、細胞が有する真菌増殖抑制作用を強力に増強することができ、極めて有用である。また本発明抑制方法2は、本発明増強剤及び本発明増強方法を応用して、真菌の増殖を顕著に抑制することができ、極めて有用である。
図1は上皮細胞によるカンジダの増殖阻害作用を示す図である。 図2は細胞表面のHAによるカンジダの増殖阻害作用を示す図である。 図3はHAによるカンジダの増殖阻害作用を示す図である。 図4はHAS遺伝子の導入による、細胞のカンジダ増殖阻害活性の増強作用を示す図である。 図5はHAによる種々のカンジダに対する増殖阻害作用を示す図である。
以下、発明を実施するための最良の形態により本発明を詳説する。
<1>本発明抑制剤
本発明抑制剤は、HA又はその塩を有効成分とする、真菌増殖抑制剤である。
(1)有効成分
本発明抑制剤の有効成分として用いることができるHA又はその塩の由来は特に限定されず、鶏冠、臍帯、HAを産生する微生物等から分離されたものを用いることができる。
また、その純度等も特に限定されず、真菌増殖の抑制が必要な場面、目的、部位等に応じて適宜選定することができる。例えば、生体内の組織等や、細胞・組織培養等をはじめとする高度の無菌性や清浄性等が求められる部位・場面における真菌増殖の抑制を目的とする場合には、高純度に精製され、かつ滅菌されているものを採用することが好ましい。また生体内に適用する場合には、さらに医学的に許容されない物質(例えば、エンドトキシン等)を実質的に含有しないものを用いることが好ましい。
また、口腔、食道をはじめとする消化管内や、膣、皮膚、眼等の生体外の組織等における真菌増殖の抑制を目的とする場合には、高純度に精製されたHAを用いることが望ましいが、若干精製度が低いものを用いても差し支えない場合もある。また、生体以外の物における真菌増殖の抑制を目的とする場合には、高純度に精製されたHAを用いることが望ましいことは変わらないが、その目的や場面等に応じて、精製度が低いものを用いることもできる。
また「HAの塩」についても、「HAの重金属塩」以外のものである限りにおいて特に限定されず、当業者が適宜選定することができる。例えば、生体における真菌増殖の抑制を目的とする場合には、医学的に許容される塩を選定することができる。
なお、本出願書類において「重金属」とは、密度が4g・cm−3以上の金属を意味する。したがって当業者は、この定義に則していかなる金属が重金属に該当するか容易に理解することができる。重金属の例としては、銀、金、セリウム、タングステン、亜鉛、コバルト等を挙げることができる。
本発明抑制剤の有効成分として用いることができるHAの塩としては、例えばアルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(ベリリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等)、アンモニウム塩等の無機塩基との塩、またはジエタノールアミン塩、シクロヘキシルアミン塩、アミノ酸塩等の有機塩基との塩等が例示される。これらのなかでも無機塩基との塩が好ましい。無機塩基との塩のなかでも、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。アルカリ金属塩のなかでも、ナトリウム塩が好ましい。
本発明抑制剤の有効成分として用いることができるHA又はその塩の重量平均分子量も特に限定されず、目的等に応じて適宜選定することができる。例えば、HA又はその塩の重量平均分子量として6万〜250万の範囲を例示することができる。なかでも、10万〜250万であるものが好ましく、20万〜250万であるものがより好ましく、25万〜250万であるものがさらに好ましく、50万〜250万であるものがさらに好ましく、75万〜250万であるものがさらに好ましく、80万〜250万であるものがさらに好ましく、100万〜250万であるものがさらに好ましく、150万〜250万であるものがさらに好ましく、180万〜220万であるものが特に好ましい。
なお、本発明抑制剤の有効成分として使用されるHA又はその塩の重量平均分子量は、第十三改正日本薬局方:一般試験法・第36項粘度測定法に従って極限粘度を測定し、Laurentらの式(Biochim. Biophys. Acta, 42, 476(1960))によって算出することができる。
このようなHA又はその塩を有効成分として用いることにより、極めて優れた効果を有する本発明抑制剤とすることができる。
(2)本発明抑制剤の剤形等
本発明抑制剤の剤形等は、HA又はその塩を有効成分として含有しており、かつこれによる真菌増殖の抑制効果が発揮される限りにおいて特に限定されない。
なお本発明抑制剤は、真菌と接触させる際に溶液状態で用いられることが好ましい。したがって本発明抑制剤の剤形は、使用する時点(真菌と接触させる時点)において溶液の状態とすることができるような種々の剤形のなかから選択することができる。
例えば、本発明抑制剤を、HA又はその塩を含有する溶液状態の剤としてもよく、用時溶解用の粉末、顆粒その他の固形剤等としても良い。また、例えば溶液状態の剤として提供する場合は、凍結状態で提供されてもよく、溶液のまま提供されてもよい。
本発明抑制剤は、真菌と接触させる際のHA又はその塩の濃度が0.1mg/ml〜5mg/mlとなるようにすることが好ましい。なかでも、当該濃度が0.1mg/ml〜2mg/mlとなるようにすることが好ましく、0.5mg/ml〜2mg/mlとなるようにすることがより好ましく、0.5mg/ml〜1.5mg/mlとなるようにすることがさらに好ましく、0.8mg/ml〜1.2mg/mlとなるようにすることが特に好ましい。
したがって、本発明抑制剤中のHA又はその塩の含量は、使用する際(真菌と接触させる際)において前記のような濃度とすることができる量である限りにおいて特に限定されず、目的や剤形等に応じて適宜選定することができる。
例えば、生体の組織(体液を除く。)や、生体以外の物(液体を除く。)における真菌増殖の抑制を目的とする場合において、本発明抑制剤を溶液状態の剤とする場合には、当該製剤におけるHA又はその塩の濃度を、前記と同じ濃度(例えば、0.1mg/ml〜5mg/ml)とすることができる。
また、例えば、体液や液体状のものの中に存在する真菌の増殖の抑制を目的とする場合において、本発明抑制剤を溶液状態の剤とする場合には、当該製剤におけるHA又はその塩を、前記の濃度よりも高い濃度となるように調製することができる。具体的には、これを体液や液体状のものと接触(混合等)させた際に、HA又はその塩が前記と同じ濃度(例えば、0.1mg/ml〜5mg/ml)となるような濃度を選択すればよい。
本発明抑制剤は、アンプル、バイアル、ボトル、シリンジ等の適当な容器に充填して、流通、保存、使用等をすることができる。
本発明抑制剤の製剤化には、公知の方法を用いることができる。また製剤化にあたり、HA又はその塩に悪影響を与えず、かつ本発明の効果に影響を与えない限りにおいて、他の真菌増殖抑制成分や、安定化剤、乳化剤、浸透圧調整剤、緩衝剤、等張化剤、矯味剤、保存剤、pH調整剤、無痛化剤、着色剤、賦形剤、結合剤、滑沢剤、崩壊剤等の他の成分を配合することができる。
本発明抑制剤は以上の通り製造することができるが、HA又はその塩を含有する市販の製品をそのまま本発明抑制剤として用いてもよい。このような市販の製品としては、例えば洗口液「絹水」(登録商標)(生化学工業株式会社)を挙げることができる。この製品はHAナトリウムの水溶液であり、他の成分として矯味剤(キシリトール)、保存剤(安息香酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム)、pH調整剤(リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム)を含有するものである。
(3)本発明抑制剤の適用対象・使用方法等
本発明抑制剤は、生体を含むあらゆる物における真菌増殖の抑制に用いることができる。したがって、本発明抑制剤が適用される物は、増殖が抑制されるべき真菌が既に存在している物若しくは今後存在することとなる物又はこれらの可能性がある物である限りにおいて特に限定されず、例えば、非生物体(例えば、工業生産物、培養液等)や生物体(動物、植物等)等が例示される。なかでも、培養液又は生物体であることが好ましい。
培養液としては、動物細胞の培養液であることが好ましい。この動物細胞としては、上皮細胞又は線維芽細胞であることが好ましい。
生物体としては動物が好ましい。動物の生体のなかでも、動物組織であることが好ましく、上皮組織であることがより好ましい。上皮組織の一例として、消化器官内(口腔内、食道内、胃内、十二指腸内、小腸内、大腸内等)の上皮、各種臓器(心臓、肺、肝臓、脾臓、腎臓等)表面の上皮、皮膚、眼の上皮、各種腔内(耳腔内、鼻腔内、等)の上皮、泌尿器官内(尿道内、膀胱内等)の上皮、生殖器官内(膣内、子宮内等)の上皮等が例示される。なかでも粘膜上皮であることが好ましい。粘膜上皮の種類等も特に限定されないが、消化器官内の粘膜上皮であることが好ましい。なかでも、口腔内の上皮であることがより好ましい。
本発明抑制剤は、これらのいずれの物における真菌増殖の抑制にも用いることができる。
本発明抑制剤による増殖抑制の対象となる「真菌」は、真菌類に属するものである限りにおいて特に限定されない。このようなものとしては、カンジダ属に属するもの、アスペルギルス属に属するもの、クリプトコッカス属に属するもの、ヒストプラズマ属に属するもの、トリコフィトン属に属するもの、ミクロスポラム属に属するもの、マラセチア属に属するもの、コクシディオイデス属に属するもの、ブラストミセス属に属するもの及びムコール属に属するものからなる群から選ばれる1又は2以上の真菌を例示することができる。
本発明抑制剤は、なかでもカンジダ属に属する真菌の増殖抑制のために用いられることが好ましい。カンジダ属に属する真菌としては、例えば、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)、カンジダ・グラブラータ(Candida glabrata)、カンジダ・クルセイ(Candida krusei)及びカンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis)等を例示することができる。
本発明抑制剤の使用方法は、本発明抑制剤の有効成分であるHA又はその塩の分子と、真菌とが接触する態様で使用される限りにおいて特に限定されず、本発明抑制剤が適用される物(真菌増殖の抑制が望まれる物)、場面、目的等に応じて適宜設定することができる。
例えば、真菌増殖の抑制が望まれる物が液体状のものである場合には、これに本発明抑制剤を添加等することにより、HA又はその塩の分子と真菌とを接触させることができる。
また例えば、真菌増殖の抑制が望まれる物が固体状のものである場合には、これを本発明抑制剤でコーティングする態様で使用してもよい。その際、真菌増殖の抑制が望まれる物を本発明抑制剤中に浸したり、当該物に本発明抑制剤を注いだり、噴射したり、真菌増殖の抑制が望まれる物と本発明抑制剤とを接触させた上で当該抑制剤を撹拌、振とうその他の物理的な刺激により流動させたりしてもよい。
例えば、口腔内における真菌の増殖を抑制するためには、本発明抑制剤を用いて含嗽してもよい。このように、本発明抑制剤の使用方法は、その目的等に応じて適宜設定することができる。
また、より効果的な真菌増殖の抑制を望む場合には、上記のような操作・動作を繰り返して行えばよい。
本発明抑制剤の1回あたりの使用量、使用間隔等は、真菌増殖の抑制が望まれる物、場面、目的等に応じて個別に決定されるべき事項であり、特に限定されるものではない。例えば、より多くの真菌の増殖を短時間に抑制する必要がある場合には、本発明抑制剤の1回あたりの使用量を増加させたり、前記のような操作・動作を短時間に繰り返して行えばよい。例えば、本発明抑制剤をヒトに投与する際には、通常成人1人あたりHA又はその塩を5mg〜1000mg程度を一日あたり1〜数回投与することができる。
本発明抑制剤による真菌増殖抑制効果は、後述の実施例に記載の方法によって確認することができる。
<2>本発明抑制方法1
本発明抑制方法1は、HA又はその塩と、真菌とを接触させるステップを少なくとも含む、真菌増殖抑制方法である。
ここで用いることができる「HA又はその塩」についての説明は、前記<1>と同じである。したがって、本発明抑制方法1において用いる「HAの塩」は、「HAの重金属塩」以外のものである必要がある。
また「HA又はその塩」と真菌との接触方法、接触の際の「HA又はその塩」の濃度、適用の対象となる物、増殖抑制の対象となる真菌等は、全て前記<1>と同じである。本発明抑制方法は、前記<1>における本発明抑制剤の使用方法と同様の方法により行うことができると理解されたい。
なお本発明抑制方法1は、HA又はその塩と真菌とを接触させるステップを少なくとも含む限りにおいて、さらに他のステップを含んでいてもよい。例えば、HA又はその塩と真菌とを接触させた後に真菌を除去したり殺菌するステップや、HA又はその塩と真菌とを接触させた後にHA又はその塩を除去するステップ等をさらに含んでいてもよい。もちろん、HA又はその塩と真菌とを接触させるステップを繰り返し行ってもよい。
本発明抑制方法1による真菌増殖抑制効果は、後述の実施例に記載の方法によって確認することができる。
<3>本発明増強剤
本発明増強剤は、HASをコードするDNAを有効成分とする、細胞が有する真菌増殖抑制作用の増強剤である。
(1)有効成分
本発明増強剤の有効成分として用いることができる「HASをコードするDNA」は、HASの活性を持つポリペプチドをコードしており、かつ、かかるポリペプチドの発現能を有するDNAである限りにおいて特に限定されない。このDNAは、cDNAであることが好ましい。
このDNAにコードされているHASが由来する生物種等は特に限定されず、目的等に応じて当業者が適宜選択することができる。
例えば、バクテリアでは1種類のHAS(Streptococcus hyalyticum由来のhas−A)が、アフリカツメガエルではHASであるDG42が、哺乳類では3種類のHAS(HAS1、2、3)が見出されている。HAS1はBiochem. Biophys. Res. Commun.,222, p.816−820(1996)に、HAS2及びHAS3はGenomics,41(3), p.493−497(1997)にそれぞれ開示されている。また例えば、HAS2をコードするDNA(cDNA)については、ヒト由来のものはJ. Biol. Chem.,271(38), p.22945−22948(1996)に、マウス由来のものはJ. Biol. Chem.,271(38), p.23400−23406(1996)にそれぞれ開示されている。
本発明増強剤の有効成分としては、これらのいずれのHASをコードするDNAをも使用することができる。また、これらのDNAに改変等を加えたものについても、その改変後のDNAによってコードされるポリペプチドがHASの活性を保持している限りにおいて、同様に使用することができる。
これらのなかでも、HAS1、HAS2及びHAS3からなる群から選ばれる1又は2以上のHASをコードするDNAを用いることが好ましい。
なお、マウス由来のHAS1、HAS2及びHAS3をコードするDNAをそれぞれ配列番号1、2及び3に示すが、本発明増強剤の有効成分として用いることができるDNAはこれに限定されるものではない。
これらのHASをコードするDNAは、公知の方法で製造することができる。
本発明増強剤の有効成分である「HASをコードするDNA」は、ベクター等に保持された状態のものを用いてもよい。その場合には、発現ベクターに保持されたものを用いることが好ましい。
「HASをコードするDNA」をベクター等に保持させる手法としては、DNAをベクターに導入するための一般的な遺伝子工学的手法を採用することができる。
「HASをコードするDNA」を導入するベクターとしては、例えば、導入したDNAを発現させることができる適当な発現ベクター(ファージベクター或いはプラスミドベクター等)を使用することができ、ベクターを組込む宿主細胞に応じて適宜選択することができる。
(2)本発明増強剤の剤形等
本発明増強剤の剤形等は、HASをコードするDNAを有効成分として含有している限りにおいて特に限定されない。
本発明増強剤は細胞に導入して用いることができる。したがって、本発明増強剤を細胞に導入した場合に、その有効成分である「HASをコードするDNA」が細胞内に入り、これにより当該細胞においてHASが発現し、これにより当該細胞においてHAが産生されることとなるような種々の剤形のなかから適宜選択することができる。
例えば、本発明増強剤を、HASをコードするDNAを含有す溶液状態の剤としてもよく、用時溶解用の粉末、顆粒その他の固形剤等としても良い。また、例えば溶液状態の剤として提供する場合は、凍結状態で提供されてもよく、溶液のまま提供されてもよい。このように、本発明増強剤の剤形としては、細胞導入用の一般的なベクターやプラスミドと同様の形態を採用することができると理解されたい。
本発明増強剤中の「HASをコードするDNA」の含量は、本発明増強剤が導入される細胞、その導入の際の諸条件等に応じて、当業者が適宜選定することができる。
本発明増強剤は、アンプル、バイアル、チューブ等の適当な容器に充填して、流通、保存、使用等をすることができる。
本発明増強剤の製剤化には、公知の方法を用いることができる。また製剤化にあたり、HASをコードするDNAに悪影響を与えず、かつ本発明の効果に影響を与えない限りにおいて、安定化剤、緩衝剤、保存剤、pH調整剤、着色剤、賦形剤等の他の成分を配合することができる。
本発明増強剤は以上の通り製造することができるが、「HASをコードするDNA」をそのまま本発明増強剤として用いてもよい。
(3)本発明増強剤の使用方法等
本発明増強剤は、細胞が保持している真菌増殖抑制作用を増強する目的で用いることができる。
後述の実施例に示すように、本発明者は、細胞(例えば、上皮細胞や線維芽細胞など)が真菌増殖抑制作用を有していることを見い出した。本発明増強剤は、このように細胞が保持している真菌増殖抑制作用を増強させ、より高い真菌増殖抑制作用を発揮させんとするものである。
本発明増強剤は、真菌増殖抑制作用を有しているあらゆる細胞に対して用いることができる。このような細胞としては、前記<1>の(3)において列挙した細胞や、前記<1>の(3)において列挙した種々の上皮組織に由来する細胞が好ましい。具体的な説明は、前記<1>の(3)を参照されたい。
すなわち本発明増強剤は、動物細胞の真菌増殖抑制作用を増強する目的で用いられるものであることが好ましく、なかでも、上皮細胞又は線維芽細胞に用いられることが好ましい。また、本発明増強剤が適用される際の細胞の状態も特に限定されず、培養物の状態であってもよく、生体組織に存在している状態であってもよい。
上皮細胞の具体例としては、消化器官内(口腔内、食道内、胃内、十二指腸内、小腸内、大腸内等)の上皮細胞、各種臓器(心臓、肺、肝臓、脾臓、腎臓等)表面の上皮細胞、皮膚細胞、眼の上皮細胞、各種腔内(耳腔内、鼻腔内、等)の上皮細胞、泌尿器官内(尿道内、膀胱内等)の上皮細胞、生殖器官内(膣内、子宮内等)の上皮細胞等が例示される。なかでも粘膜上皮細胞であることが好ましい。粘膜上皮細胞の種類等も特に限定されないが、消化器官内の粘膜上皮細胞であることが好ましい。なかでも、口腔内の上皮細胞であることがより好ましい。線維芽細胞についても上皮細胞と同様に、種々のものを採用することができる。
本発明増強剤による増強の対象である「真菌増殖抑制作用」の内容も、真菌の増殖を抑制する作用である限りにおいて特に限定されない。ここにいう「真菌」の説明については、前記<1>と同じである。
本発明増強剤の使用方法は、本発明増強剤の有効成分である「HASをコードするDNA」を、真菌増殖抑制作用を保持している細胞内に入れることができる限りにおいて特に限定されず、本発明増強剤の適用対象となる細胞、場面、目的等に応じて適宜設定することができる。例えば、細胞への遺伝子導入(細胞の形質転換)に用いられる一般的な遺伝子工学的手法と同様の方法を採用することができる。
より具体的には、本発明増強剤と細胞とを接触させ、次いでDNA(本発明増強剤の有効成分)を当該細胞に導入する操作を行うことにより遂行することができる。
DNAを細胞に導入する操作としては、市販のトランスフェクション用試薬を用いる方法や、DEAE−デキストラン法、エレクトロポレーション法等を採用することができる。このように本発明増強剤を使用することで、細胞が保持している真菌増殖抑制作用を増強させることができる。
本発明増強剤による真菌増殖抑制作用の増強効果は、後述の実施例に記載の方法によって確認することができる。
<4>本発明増強方法
本発明増強方法は、HASをコードするDNAを細胞に導入するステップを少なくとも含む、細胞の真菌増殖抑制作用の増強方法である。
ここで用いることができる「HASをコードするDNA」についての説明は、前記<3>と同じである。
また「HASをコードするDNA」の細胞への導入方法、DNAが導入される「細胞」その他についての説明も、全て前記<3>と同じである。本発明増強方法は、前記<3>における本発明増強剤の使用方法と同様の方法により行うことができると理解されたい。
なお本発明増強方法は、HASをコードするDNAを細胞に導入するステップを少なくとも含む限りにおいて、さらに他のステップを含んでいてもよい。例えば、HASをコードするDNAを細胞に導入した後にその細胞を増殖させるステップや、HASをコードするDNAを細胞に導入した後にその細胞と真菌とを接触させるステップ等をさらに含んでいてもよい。
本発明増強方法による真菌増殖抑制作用の増強効果は、後述の実施例に記載の方法によって確認することができる。
<5>本発明抑制方法2
本発明抑制方法2は、HASをコードするDNAが導入された細胞と、真菌とを接触させるステップを少なくとも含む、真菌増殖抑制方法である。
「HASをコードするDNAが導入された細胞」としては、例えば前記<3>における本発明増強剤による処理を受けた細胞や、前記<4>における「HASをコードするDNAを細胞に導入するステップ」を経た細胞をそのまま用いることができる。したがって、HASをコードするDNAが導入された「細胞」についての説明も前記<3>及び<4>と同様である。また接触の対象となる「真菌」についての説明も前記<3>及び<4>と同様である。
「HASをコードするDNAが導入された細胞」と真菌との接触方法は、当該細胞と真菌とが接触する態様である限りにおいて特に限定されず、場面、目的等に応じて、前記<1>における本発明抑制剤における使用方法と同様の方法により行うことができる。
なお本発明抑制方法2は、HASをコードするDNAが導入された細胞と、真菌とを接触させるステップを少なくとも含む限りにおいて、さらに他のステップを含んでいてもよい。例えば、HASをコードするDNAが導入された細胞と真菌とを接触させた後に、真菌を除去するステップや、HASをコードするDNAが導入された細胞と真菌とを接触させた後に、当該細胞を除去するステップ等をさらに含んでいてもよい。もちろん、HASをコードするDNAが導入された細胞と真菌とを接触させるステップを繰り返し行ってもよい。
より効果的な真菌増殖の抑制を望む場合には、真菌と接触させる「HASをコードするDNAが導入された細胞」の使用量を増加させたり、HASをコードするDNAが導入された細胞と真菌とを接触させるステップを繰り返して行えばよい。
本発明抑制方法2による真菌増殖抑制効果は、後述の実施例に記載の方法によって確認することができる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これらにより本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
(1)材料及び方法
まず、本実施例において用いた材料及び方法について説明する。
(1−1)細胞培養
ヒト口腔上皮細胞株であるKB(ATCC(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション)カタログ番号:CCL−17)及びCOS−7細胞(アフリカミドリザル由来の腎細胞をシミアンウイルス40(以下「SV40」という)で形質転換した細胞)を、10%ウシ胎仔血清(以下「FCS」という)及び1%ペニシリン/ストレプトマイシン(ともにギブコ(Gibco)社)を含有し、非必須アミノ酸及びEarle’s balanced salt solutionを含む90% イーグル最少必須培地(以下「DMEM」という)(シグマ(Sigma)社)中で、5%CO条件下、37℃で保持し、3〜4日毎に継代した。歯肉上皮(GE)1細胞株(GE1細胞株)は、温度感受性SV40ラージT抗原遺伝子を導入したC57BL/6マウスのGE組織より樹立した(J. Oral Pathol. Med.,30(5), p.296−304(2001))細胞を、プラスチックシャーレを用いて、1%FCS及び10ng/ml EGFを含有するSFM101(日水製薬株式会社)中、33℃で培養した。SFM101培地のカルシウム濃度は1.13mMであった。細胞は指数関数的に増殖し、培養後約10日目でコンフルエントな状態となり、層状の上皮からなる三次元構造を形成した。
(1−2)HA
HA(14糖、重量平均分子量60kDa、同250kDa、同800kDa及び同2000kDa)は、生化学工業株式会社中央研究所から恵与されたものを用いた。
(1−3)ターゲットとする真菌
真菌として、種々のカンジダ種(カンジダ・アルビカンス(C. albicans)ATCC18804、カンジダ・グラブラータ(C. glabrata)ATCC2001、カンジダ・クルセイ(C. krusei)ATCC6258及びカンジダ・トロピカリス(C. tropicalis)ATCC4563)を用いた。これらのカンジダは、カンジダGE寒天培地(Candida GE agar;日水製薬株式会社)上で、25℃の条件下で増殖させ、1つのコロニーを10mlのグルコースペプトンブロス(Glucose Peptone broth;日本製薬株式会社。以下「GPブロス」という)に播種した。この培養物を25℃で18時間震盪し、定常期に至るまで増殖させた。
(1−4)上皮細胞の処理
(1−4−1)細胞マトリックスからのHAの除去
細胞を、ヒアルロニダーゼ(シグマ(Sigma)社)(50 ユニット/10 細胞)を用いて、37℃で2時間処理した(J. Oral Sci., 45, p.85−91 (2003))。処理後の細胞を、リン酸緩衝生理食塩水(pH7.2、以下「PBS」という)で2回洗浄し、DMEMに再懸濁させた。
(1−4−2)トランスフェクション
細胞を、24ウェルのプレートを用いて、90%の集密度(confluence)に至るまで増殖させた。DNA(50μlの溶液中に0.8μg)及びLipofectamineTM(50μlの溶液中に2.0μg)(インビトロジェン(Invitrogen)社)を、別々に無血清DMEMに希釈した後、混合し、室温で20分間インキュベートした。これにより得られたDNA−LipofectamineTM複合体100μlを、細胞と培地の混合物に添加した。この細胞を、37℃で36時間インキュベートした。細胞表面のHAを過剰に産生させるために、マウス由来のHASの各アイソフォームをコードするcDNAが組み込まれたプラスミド(pEXneo−HAS1、pEXneo−HAS2及びpEXneo−HAS3)(J. Biol. Chem.,274(38), p.25085−25092(1999))を発現ベクターとして用いた。マウス由来のHAS1、HAS2及びHAS3をコードするcDNAの塩基配列を、それぞれ配列番号1、配列番号3及び配列番号5に示す。またこれらのcDNAによってコードされているHAS1、HAS2及びHAS3のアミノ酸配列を、それぞれ配列番号2、配列番号4及び配列番号6に示す。
リポフェクション工程によって、COS−7細胞をpEXneo−HAS1、pEXneo−HAS2若しくはpEXneo−HAS3又はベクターコントロール(pEXneo)でトランスフェクションした。その24時間後に、1:10希釈となるように細胞を新鮮な培地に移し、10%FCS、2mM L−グルタミン及び0.5mg/ml G418を含有するDMEM中、37℃で選択を行った。この選択期間中において生存していた細胞をクローニングし、実験に用いた。
(1−5)増殖阻害試験
(1−5−1)HAのカンジダ増殖阻害活性の分析
HAとカンジダとの共培養は、96ウェルプレート(イワキ(Iwaki)社)を用いて、100μlの培地中で行った。カンジダ・アルビカンスは、GPブロス中で、好気的条件下、37℃で一晩増殖させることにより調製した。このカンジダ・アルビカンスの培養物を、異なる終濃度(0.1mg/ml、1.0mg/ml)の種々のサイズのHA(14糖、重量平均分子量60kDa、同250kDa、同800kDa又は同2000kDa)の存在下で、10%CO条件下、37℃で9時間インキュベートした。
また、他のカンジダ種(カンジダ・グラブラータ ATCC2001、カンジダ・クルセイ ATCC6258及びカンジダ・トロピカリス ATCC4563)は、GPブロス上で、好気的条件下、37℃で一晩増殖させることにより調製した。これらのカンジダ種の培養物(細胞濃度:5×10)を、異なる濃度(0.1mg/ml、1.0mg/ml)の重量平均分子量2000kDaのHAとともに、10%CO条件下、37℃で9時間インキュベートした。
インキュベーション終了後、それぞれのカンジダの増殖の程度を評価するために、培養液を十分に混合し、波長660nmにおける吸光度を測定した。以下、HA存在下でインキュベートしたサンプルの吸光度を「ODtest」と表記する。コントロールとして、HAの非存在下でそれぞれのカンジダを同様にインキュベートしたサンプルを用い、波長660nmにおける吸光度を測定した。以下、このコントロールの吸光度を「ODcontrol」と表記する。
「ODtest」の値と、これに対応するカンジダ種の「ODcontrol」の値から、以下の計算式により増殖阻害率(%)を算出した。
増殖阻害率(%)=(1−ODtest/ODcontrol)x100
(1−5−2)定量プレートカウント
カンジダ・アルビカンスの増殖阻害をモニターするために、定量プレートカウント法も用いた(J. Infect. Dis., 182, p.1479−1485(2000)、Infect. Immun., 69, p.7091−7099(2001)、Med. Mycol., 37, p.251−259(1999))。簡単に説明すると、同様のエフェクターとターゲットとの共培養物を、5%CO条件下、37℃で9時間インキュベートした。その後、カンジダを除去するためにウェルに0.3% Triton X−100を100μl添加し、このサンプルを連続的に希釈(1:10)して、サブローデキストロース寒天培地(Sabouraud−dextrose agar)にプレーティングした。これを30℃で48時間インキュベートし、コロニー形成単位(以下「CFU」という)をカウントした。以下、HA存在下でインキュベートしたサンプルにおけるCFUのカウント値を「試験CFU」と表記する。
コントロールとして、HAの非存在下でそれぞれのカンジダを同様にインキュベートし、これを同様にプレーティングしたものを用いた。以下、このコントロールにおけるCFUのカウント値を「コントロールCFU」と表記する。
「試験CFU」の値と、これに対応するカンジダ種の「コントロールCFU」の値から、以下の計算式により増殖阻害率(%)を算出した。
増殖阻害率(%)=(1−試験CFU/コントロールCFU)x100
(1−6)カンジダの生体染色
上皮細胞とカンジダとの共培養(エフェクター:ターゲット比(以下「E:T」と略記する)が20:1、40:1又は80:1)は、96ウェルプレート(コスター(Costar)社)を用いて、100μlの培地中で行った。9時間インキュベートした後、この共培養物を回収して2回洗浄した。フルオレセインジアセテート(生細胞を染色する。以下「FDA」という)(50μg/ml)及びヨウ化プロピジウム(死細胞を染色する。以下「PI」という)(1μg/ml)(いずれもシグマ(Sigma)社)(Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 62, p.33−73(1998)、Anal. Chem., 37, p.1219−1221(1965))を、細胞のペレットに同時に添加し、暗所において、室温で20分間インキュベートした。なお、予備試験によってそれぞれの色素の最適濃度を決定した。
インキュベート後、共培養物をPBS、次いで20%FCSを含有するPBSでそれぞれ洗浄し、その後再度PBSで洗浄した。このペレットを100μlのPBSで再懸濁し、その5μlをスライドグラスに乗せて、蛍光位相差顕微鏡(オリンパス株式会社、DP−70)で観察した。上皮細胞によるカンジダの増殖阻害は、9時間の増殖阻害アッセイによって確認した。
(1−7)MTTアッセイ
生細胞のアッセイは、既報と同様に行った(Infect. Immun., 69, p.5925−5930(2001))。
簡単に説明すると、まず、COS−7及びKB細胞を、5x10細胞/mlの濃度で96ウェルプレートにプレーティングした。これに、10、20又は100ユニット/mlの各濃度のヒアルロニダーゼ(シグマ(Sigma)社)を添加し、カンジダ・アルビカンスを20時間培養した。培養の終期にMTT溶液(20μg/ml)をウェルに添加し、プレートの内容物を4時間インキュベートした。これに酸性イソプロパノール(イソプロパノール中に0.04MのHClを含有するもの)100μlを添加して赤色のホルマザンを溶離させ、十分に混合した。各ウェルにおける溶液中のホルマザン濃度は、試験波長として570nm、リファレンスの波長として620nmをそれぞれ用い、プレートリーダー(ダイネックス(Dynex)社)により測定した。
(1−8)競合ELISA−likeアッセイによるHA濃度の測定
指数関数的に増殖している細胞の培養物及びコンフルエントとなっている細胞の培養物を新鮮な培地を用いて24時間培養し、その順化培地を回収した。この順化培地中のHA濃度を、既報の競合的ELISA−likeアッセイ(J. Biol. Chem., 274, p.25085−25092(1999))により測定した。
簡単に説明すると、回収した順化培地とビオチン標識HA結合タンパク質(生化学工業株式会社)とを混合し、4℃で20時間インキュベートした。この混合物を、HAが結合した96ウェルのプレートに添加し、室温で6時間インキュベートした。アルカリホスファターゼ結合ストレプトアビジンを2次プローブとして、パラニトロフェニルホスフェート(p−nitrophenyl phosphate)を基質としてそれぞれ用いて、アルカリホスファターゼ活性を測定した。HA濃度は検量線を用いて算出した。
(1−9)統計解析
全てのデータは、平均値±標準偏差(以下「SD」と略記する)で示した。有意差検定は、unpaired Student’s t検定により行った。p<0.05の場合に統計学的に有意であるとした。全ての統計処理は、SPSS11.0J(SPSSジャパン社)を用いて行った。
(2)結果
(2−1)上皮細胞によるカンジダの増殖阻害
上皮細胞(KB細胞及びGE1細胞)がカンジダ増殖阻害活性を有するか否かを調べるために、カンジダ・アルビカンスの増殖阻害率を、定量プレートカウントにより測定・算出し、3回の試験の平均値±SDを算出した。結果を図1に示す。
図1より、両細胞がカンジダ増殖阻害活性を有することが示された。
(2−2)細胞表面のHAによるカンジダの増殖阻害
細胞外のHAの役割を検討するために、種々の濃度のヒアルロニダーゼで処理して細胞表面のHAを除去した上皮細胞(KB細胞)及び線維芽細胞(COS−7細胞)を用いて、前記(2−1)と同様にカンジダ・アルビカンスの増殖阻害率を測定・算出し、3回の試験の平均値±SDを算出した。なお、E:T=80:1とした。結果を図2に示す。
図2より、ヒアルロニダーゼで細胞を処理することにより、KB細胞及びCOS−7細胞のカンジダ増殖阻害活性が低下することが示された。なお、MTTアッセイにより、ヒアルロニダーゼ処理は細胞の生死に影響を与えないことが示された(データは示していない)。
(2−3)HAによるカンジダの増殖阻害
HAがカンジダ増殖阻害活性を有するか否かを調べるために、カンジダ・アルビカンス(5×10(細胞/ml))を種々の濃度及び重量平均分子量のHAと共に9時間インキュベートしてカンジダ・アルビカンスの増殖阻害率を測定・算出し、3回の試験の平均値±SDを算出した。結果を図3に示す。
図3より、HAがカンジダ・アルビカンスの増殖阻害作用を有することが示された。さらにこの作用は、高分子のHAにおいて顕著であること及び高濃度のHAにおいて顕著であることが示された。
(2−4)HAS遺伝子の導入による、細胞のカンジダ増殖阻害活性の増強
COS−7細胞を3種類のpEXneo−HAS、又はpEXneo(コントロール)でトランスフェクトし、カンジダ・アルビカンスとともに9時間インキュベートした。一定濃度の細胞(1×10個細胞/ml)から産生されたHA量を以下に示す。
pEX−HAS1:453.9 ng/ml
pEX−HAS2:494.0 ng/ml
pEX−HAS3:347.0 ng/ml
pEXneo : 75.4 ng/ml
この結果から、3種類のHASトランスフェクタントは、いずれもpEXneoに比して細胞外のHAを高レベルに産生することが示された。
また、これらのベクターでトランスフェクトしたCOS−7細胞を用いて、前記(2−1)と同様にカンジダ・アルビカンスの増殖阻害率を測定・算出し、3回の試験の平均値±SDを算出した。なお、E:T=80:1とした。結果を図4に示す。なお、図4中のアスタリスクは、コントロールに対し有意差があることを示す。
図4より、いずれのHASでトランスフェクトした細胞も、コントロールに比して有意に高いカンジダ増殖阻害活性を有することが示された。
(2−5)KB細胞の制菌又は殺菌活性
KB細胞によるカンジダ増殖阻害が、カンジダ・アルビカンスを殺菌することによるものか、増殖を遅延させることによるものかを調べるために、PI及びFDAを、上皮細胞とカンジダ・アルビカンスの共培養物(E:T=10:1)由来の細胞に加えた。KB細胞の非存在下で培養したカンジダ・アルビカンスをコントロールとした。
その結果、KB細胞はカンジダ・アルビカンスを殺菌しなかった。この結果は、E:T=80:1においても同様であった。
また生体染色により、2,000kDaのHAを含有する培地で9時間インキュベートした後であっても、カンジダ・アルビカンスが生存していることが示された。さらに、KB細胞とカンジダ・アルビカンスとの9時間の共培養物の蛍光顕微鏡像から、HAS1トランスフェクタントはカンジダ・アルビカンスを殺菌しないことが示され、その培養液には生存しているカンジダ・アルビカンスが存在することが示された。この結果は、HAS2及びHAS3トランスフェクタントにおいても同様であった。
これらの結果から、HAが有するカンジダ増殖阻害活性は、殺菌ではなく、むしろ制菌的なものであることが示された。
(2−6)HAによる種々のカンジダに対する増殖阻害活性
HAが、カンジダ・アルビカンス以外のカンジダ種に対しても増殖阻害活性を発揮するか否か調べるために、他のカンジダ種(5×10(細胞/ml))を、2,000kDaのHAとともに、室温で9時間インキュベートし、カンジダ・アルビカンスの増殖阻害率を測定・算出し、3回の試験の平均値±SDを算出した。結果を図5に示す。
図5より、HAは、カンジダ・アルビカンスのみならず、他の種々のカンジダに対しても同様に増殖阻害活性を発揮することが示された。
以上の結果から、HAが真菌に対して顕著な増殖阻害能を有することが示された。また、HASをコードするcDNAでトランスフェクトした細胞は、真菌に対する増殖阻害能が増強されていることが示された。
このことから、HAが真菌増殖抑制剤の有効成分として有用であること、HASをコードするcDNAが、細胞の真菌増殖抑制作用の増強用途として有用であること、HASをコードするcDNAでトランスフェクトされた細胞が、真菌増殖抑制用途として有用であることが示された。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱すること無く様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2006年2月10日出願の日本特許出願(特願2006−033418)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
本発明抑制剤及び本発明抑制方法1は、真菌の増殖を顕著に抑制することができ、かつその有効成分(HA又はその塩)の安全性も非常に高いことから極めて有用である。また本発明増強剤及び本発明増強方法は、細胞が有する真菌増殖抑制作用を強力に増強することができ、極めて有用である。また本発明抑制方法2は、本発明増強剤及び本発明増強方法を応用して、真菌の増殖を顕著に抑制することができ、極めて有用である。

Claims (5)

  1. ヒアルロン酸合成酵素をコードするDNAを有効成分とする、細胞が有する真菌増殖抑制作用の増強剤。
  2. 真菌がカンジダ属に属するものである、請求項1に記載の増強剤。
  3. 細胞に導入して用いられることを特徴とする、請求項1または2に記載の剤。
  4. ヒアルロン酸合成酵素が、ヒアルロン酸合成酵素1、ヒアルロン酸合成酵素2及びヒアルロン酸合成酵素3からなる群から選ばれる1又は2以上のヒアルロン酸合成酵素である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の剤。
  5. 細胞が、上皮細胞又は線維芽細胞である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の剤。
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