JP6059230B2 - 免疫調節機能を有するlactobacillusplantarumによって分泌されるペプチド - Google Patents

免疫調節機能を有するlactobacillusplantarumによって分泌されるペプチド Download PDF

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Description

本発明は、ラクトバシラスによって分泌されるペプチドのヒト免疫療法における使用を記載するものであり、食品技術部門および医薬の両方に関する。本発明は、炎症性腸疾患(IBD;クローン病、潰瘍性大腸炎、および回腸嚢炎に分けられる)などのある特定の炎症疾患の免疫療法、ならびに経口免疫寛容が損なわれる他の病態(食餌グルテンに関連するセリアック病の場合のように)において使用され得るアミノ酸配列(STペプチド)に関する。投与経路は、機能性食品中に含めること、またはドナー樹状細胞(樹状細胞のワクチン)の指向性成熟(directed maturation)を介するものとすることができる。
ヒトの胃腸管には、多種多様な共生細菌、共生種細菌(mutualist bacteria)、および病原性細菌が住んでおり、まさに細菌と免疫系との主要な接点の1つがある場所である。この一連の細菌は、食餌中の一連の抗原または抗原と一緒になった異物にかなりの程度まで寄与し、正常な状態では、免疫系は、全身性免疫で起こるように、これらの抗原または異物に対して、これらを排除する目的で反応するであろう。しかし、腸コンパートメントでは、これは、このように起こることはまったくなく、代わりに、粘膜の恒常性を維持するように意図された経口免疫寛容と呼ばれる免疫寛容の機構が前記抗原に対して展開される(FengおよびElson著(2010年)、「Adaptive immunity in host−microbiota dialog」、Muc.Immunol.、4巻、15〜21頁、(非特許文献1))。ある特定の状況では、この恒常性が失われ、免疫系は腸内微生物叢に対して異常に反応し、炎症性腸疾患(IBD)などのより重度のもしくはそれほど重度ではない炎症過程を発症し、または食餌中のいくつかの抗原に対して(セリアック病におけるグルテンの場合のように)異常に反応する。さらに、ある特定の自己免疫疾患と腸内微生物叢の組成のデレギュレーションとの間に存在する関係も知られている(Adamsら著(2008年)、「IgG antibodies against common gut bacteria are more diagnostic for Crohn’s Disease than IgG against mannan or flagellin」、Am.J.Gastroenterol.、103巻、386〜396頁)(非特許文献2)。
腸内微生物叢に対する寛容のプロセスは、腸粘膜内に取り込まれると腸内微生物叢に由来する抗原の正確なプロセシングおよび認識に関与する2つの細胞型によって主に媒介される。これらは、Tリンパ球および樹状細胞(DC)である。DCは、抗原のプロセシングおよび提示において特殊化された食細胞であり、腸DCの場合では、これらは、管腔に向けて腸上皮の腸細胞間で仮足を出して、腸に存在する微生物の認識に本質的な役割を果たす(Rescignoら著(2001年)、「Dendritic cells express tight junction proteins and penetrate gut epithelial monolayers to sample bacteria」、Nat Immunol.、2巻、361〜367頁)(非特許文献3)。DCは、細菌粒子を貪食し、これらを処理し、成熟と呼ばれる一連の変化を起こし、これらの細菌性抗原をDCの表面上に提示し、その結果、これらの細菌性抗原は免疫系の他の細胞によって認識され得る。この変化はさらに、ある特定のサイトカインの産生などのDC内の一連の表現型の変化を伴う。DCは、さらには、Tリンパ球の増殖、およびタイプTh1(炎症促進性応答を誘導する)、Th2(抗炎症応答を誘導する)、またはTh17(感染症に対する表面組織の保護に関与する)のエフェクター細胞、あるいはレギュラトリー細胞(Treg)へのTリンパ球の分化に非常に重要である(ZhuおよびPau著(2008年)、「CD4 T cells:fates,functions,and faults」、Blood、112巻、1557〜1569頁)(非特許文献4)。Tリンパ球は、DCを補完して、細胞性免疫応答に関与する細胞である。
乳酸菌群に属するいくつかの株は、有利に腸内微生物叢の組成を調節することができ、ヒトの健康に有益な効果を有するので、プロバイオティクスとみなされている(Rijkers,G.T.ら著(2010年)、「Guidance for substantiating the evidence for beneficial effects of probiotics:current status and recommendations for future research」、J.Nutr.、140巻、671S〜676S頁)(非特許文献5)。近年、様々な研究チームが、ある特定の細胞外成分がプロバイオティクスに起因する有益な効果のいくつかの原因となり得ることを示唆する科学的証拠を蓄積している。正常な状態では、健康な個体において、微生物叢は腸細胞の層および/またはDCと直接接触していないことを念頭に置くと、これは、より理にかなっている。実際に、微生物叢は、腸の上皮層を覆う粘液の保護層内に埋め込まれている。したがって、プロバイオティクスのこれらの有益な効果は、細菌のDCとの直接的な相互作用に起因しないというのが妥当である。反対に、プロバイオティクスは、粘液の層を横断し得るある特定の成分を産生し、DCによるこれらの捕捉を促進することによって、自己の機能を実施することができる。本発明者らは、これらの細胞外成分の中で、エキソポリサッカライド、タイコ酸、インドール、ならびに表面タンパク質および細胞外タンパク質について言及することができる(Lebeerら著(2010年)、「Host interactions of probiotic bacterial surface molecules:comparison with commensals and pathogens」、Nat.Rev.Microbiol.、8巻、171〜84頁)(非特許文献6)。細胞外タンパク質は、細菌増殖の間に分泌され、これらを囲む媒質に放出されるタンパク質の群として定義される(Sanchezら著(2008年)、「Exported proteins in probiotic bacteria:adhesion to intestinal surfaces,host immunomodulation and molecular cross−talking with the host」、FEMS Immunol.Med.Microbiol.、54巻、1〜17頁)(非特許文献7)。現在のところ、細胞外タンパク質は、プロバイオティクスの作用の分子機構を同定および特徴付けするための研究の盛んな分野を構成している。
細胞外タンパク質は、2つの主な群に分けることができる。第1の群は、自己のN末端部分内に位置し、分泌機構にプレタンパク質をガイドし、分泌機構を介してプレタンパク質が媒質に分泌されるシグナルペプチドを有するタンパク質を含む。第2の群は、シグナルペプチドに加えて、細胞表面結合ドメインを有し、細菌壁再生プロセスの間に媒質に放出されるタンパク質を含む。最後に、何人かの著者は、分泌ドメインを伴わず、細胞外環境へのタンパク質の分泌に関与する機構が未知である中枢代謝のタンパク質を含む第3の群の細胞外タンパク質を同定している。
タンパク質を分泌するための系は、真正細菌門の中で高度に保存されている。これらの系は、グラム陰性菌内で特によく特徴付けられており、少なくとも7つの系が同定されている(タイプ1〜6および「ツインアルギニン」のシステム)(Sibbaldおよびvan Dijl著(2009年)、「Bacterial secreted proteins:secretory mechanisms and role in pathogenesis」、Wooldridge編、Caister Academic Press出版)(非特許文献8)。プロバイオティクス株の大部分を含む分類群であるグラム陽性菌では、細胞外タンパク質は、同様のシステムによって搬出される。
これまで、バイオインフォマティクスがプロバイオティクス中の細胞外タンパク質を同定するのに使用されるツールとなっており、ごく一部が実験的に十分に同定され、または特徴付けられている。本発明者らは、ビフィズス菌によって産生される細胞外タンパク質の中で、様々な種のビフィズス菌によって産生されるセリンプロテアーゼ阻害剤(セルピン)について言及することができる(Turroniら著(2010年)、「Characterization of the serpin−encoding gene of Bifidobacterium breve 210B」、Appl.Environ.Microbiol.、76巻、3206〜3219頁)(非特許文献9)。このタンパク質は、膵外分泌腺によって分泌されるエラスターゼ、および炎症過程に関係する免疫細胞である好中球によって分泌されるエラスターゼの両方を効率的に阻害する。この理由で、セルピンは、ビフィズス菌の抗炎症作用のいくつかに関与している場合があることが仮定されている。Bifidobacterium breveの株によって分泌されるタンパク質は、DCと相互作用した後、腸上皮のレベルで炎症過程を低減する、おそらく非常に小さいペプチドである可溶性因子を生成することができることも示唆された(Heuvelinら著(2009年)、「Mechanisms involved in alleviation of intestinal inflammation by Bifidobacterium breve soluble factors」、PLoS ONE、4巻:e5184頁)(非特許文献10)。
これらの研究は、細菌と先天系の免疫細胞との間の細胞間コミュニケーションのプロセスが、どのように我々の腸粘膜、したがって我々の体の免疫学的恒常性をレギュレートすることに向けられた一連の生理反応を媒介し得るかについての単なる例である。本発明に記載した結果によって示されるように、このプロセスの一部は、我々の胃腸管内に存在する乳酸菌によって分泌される主なタンパク質内にコードされるペプチドによって媒介され得る。
データベースで入手可能な同様の特許に関して、本発明者らは、結腸直腸がん細胞に特異的に結合するいくつかの組成物の保護、およびその使用方法に関する欧州特許第95900421.9号(特許文献1)について言及することができる。この文献には、配列が本発明に記載のペプチドの配列に対応しない他のSTペプチド、この場合、細菌Escherichia coliの株によって産生される熱安定性毒素の誘導体の使用が記載されている。この文献では、13〜25アミノ酸の間のST受容体結合ペプチドとして「STペプチド」が定義されているが、これらのペプチドは、E.coliに由来し、放射安定性活性残基(radiostable active residue)も含むコンジュゲート化合物中に含まれており、転移結腸直腸がん細胞に特異的に向けられ得る。
一方、国際公開第2009138092号パンフレット(特許文献2)は、Lactobacillus plantarumの株299vに言及し、株Lb.plantarum DSM21379のプロバイオティクス特性を力説しており、細胞性免疫を改善するための機能性食品および医薬品の開発におけるその使用を記載している。強調されているこの微生物の機能には、動物の免疫系を改善するためのサイトカインの産生を誘導する機能が含まれる。この文献には、Lb.plantarumが免疫系を改善するためのサイトカインをどのように産生するかについて記載されているが、前記サイトカインは炎症促進性である(IL−6)。
欧州特許第95900421.9号 国際公開第2009138092号パンフレット
FengおよびElson著(2010年)、「Adaptive immunity in host−microbiota dialog」、Muc.Immunol.、4巻、15〜21頁 Adamsら著(2008年)、「IgG antibodies against common gut bacteria are more diagnostic for Crohn’s Disease than IgG against mannan or flagellin」、Am.J.Gastroenterol.、103巻、386〜396頁 Rescignoら著(2001年)、「Dendritic cells express tight junction proteins and penetrate gut epithelial monolayers to sample bacteria」、Nat Immunol.、2巻、361〜367頁 ZhuおよびPau著(2008年)、「CD4 T cells:fates,functions,and faults」、Blood、112巻、1557〜1569頁 Rijkers,G.T.ら著(2010年)、「Guidance for substantiating the evidence for beneficial effects of probiotics:current status and recommendations for future research」、J.Nutr.、140巻、671S〜676S頁 Lebeerら著(2010年)、「Host interactions of probiotic bacterial surface molecules:comparison with commensals and pathogens」、Nat.Rev.Microbiol.、8巻、171〜84頁 Sanchezら著(2008年)、「Exported proteins in probiotic bacteria:adhesion to intestinal surfaces,host immunomodulation and molecular cross−talking with the host」、FEMS Immunol.Med.Microbiol.、54巻、1〜17頁 Sibbaldおよびvan Dijl著(2009年)、「Bacterial secreted proteins:secretory mechanisms and role in pathogenesis」、Wooldridge編、Caister Academic Press出版 Turroniら著(2010年)、「Characterization of the serpin−encoding gene of Bifidobacterium breve 210B」、Appl.Environ.Microbiol.、76巻、3206〜3219頁 Heuvelinら著(2009年)、「Mechanisms involved in alleviation of intestinal inflammation by Bifidobacterium breve soluble factors」、PLoS ONE、4巻:e5184頁
したがって現在、腸内微生物叢のデレギュレーションと関連がある疾患、炎症疾患、および/または経口免疫寛容が損なわれる疾患を治療するための、免疫調節機能および抗炎症機能の両方を有する、乳酸菌によって分泌されるタンパク質に由来するSTペプチドを同定する必要がある。
本発明は、乳酸菌、好ましくはLactobacillus plantarum(これまでに、知られている機能を持たない)によって分泌されるタンパク質の1つの中にコードされるSTペプチドの配列であって、30kDaの前記ペプチドは、最も重要な腸プロテアーゼの切断部位を含まない断片を含有する、配列を記載する。これは、少なくとも50%のセリンおよびトレオニン含量を有することも特徴とする。このペプチドを血液およびヒト腸生検の両方から得られるDCと接触させると、これは、IL−12(抗原提示細胞に特徴的な炎症促進性インターロイキン)の産生が遮断され、IL−10(Tリンパ球などの他の免疫細胞型による炎症促進性サイトカインの合成の遮断を介する抗炎症性サイトカイン)の産生が拡張されるレギュラトリー表現型にDCを調節することができる。STペプチドで処理されたこれらのDCは、これらが刺激するTリンパ球が非炎症促進性サイトカインのプロファイルを伴って皮膚に選択的に向けられる移行プロファイルを取得するので、異なる機能性も取得する。この作用機序は、免疫寛容の機構ではなく、代わりに免疫学的無視の機構をプライミングすることによって、腸恒常性の維持に能動的に寄与する。したがって、腸内のSTペプチドによる成熟DCは、エフェクター細胞(Tリンパ球)が皮膚に二次移行するのを促進し、それによって胃腸管内の共生微生物叢に対する能動免疫応答の確立を妨害する。
要約すると、STペプチドは、DCに対するその作用を介して腸恒常性の機構を促進する。STペプチドは、抗炎症性インターロイキン(IL−12)を遮断し、抗炎症性インターロイキン(IL−10)の合成を増大させることができるので、腸内微生物叢に対する異常免疫応答があることが知られているある特定の炎症疾患および自己免疫疾患との関連で、ならびに他の抗原に対する経口免疫寛容の機構が失われている他の病態において、免疫療法で使用することができる。それにより、ヒトの健康に対する機能性食品の有益な作用に関与する、プロバイオティクスによって生成される分子を含有するあらゆる種類の機能性食品を創製することの科学的根拠がもたらされるはずである。
本発明は、免疫調節特性および/または抗炎症特性を有するSTペプチドであって、
a)Lactobacillus属の細菌によって分泌され、
b)そのアミノ酸配列が30〜60%の間のアミノ酸セリンおよびトレオニンの含量を有し、
c)少なくとも1種の腸プロテアーゼの切断部位を含まない少なくとも30kDaの断片を含む
ことを特徴とするSTペプチドに関する。
本発明では、用語「STペプチド」は、好ましくはLactobacillus菌、好ましくはLactobacillus plantarum、より好ましくは、株Lb.plantarum NCIMB8826、Lb.plantarum 299V、およびLb.plantarum BMCM12によって分泌され、そのアミノ酸配列が少なくとも50%のアミノ酸セリンおよびトレオニンの含量を有するものであり、少なくとも1種の腸プロテアーゼの切断部位を含まない少なくとも30kDaの断片を含む、免疫調節特性および/または抗炎症特性を有する、好ましくは73アミノ酸のペプチドを指す。このペプチドは、配列番号1またはそのオルソログと少なくとも80〜100%の相同性を有することができる。
本発明において、表現「免疫調節特性を有する」は、樹状細胞などのヒト免疫系の細胞の応答を調節し、それが次にTリンパ球などの他の免疫細胞の機能を調節することができるその能力を指す。免疫応答のこの調節は、遮断を含む。
本発明において、表現「抗炎症特性を有する」は、末梢血およびヒト腸粘膜の両方から単離された樹状細胞内で、強力な抗炎症性サイトカインであるインターロイキン10の産生を誘導し、ならびに炎症促進性のサイトカインであるインターロイキン12の産生を遮断するその能力を指す。さらに、前記樹状細胞の存在下で成熟したTリンパ球も、非炎症促進性サイトカインの産生のプロファイルを取得することになる。
好適な実施形態では、前記Lactobacillus菌は、Lactobacillus plantarumである。より好ましくは、前記細菌Lactobacillus plantarumの株は、以下の株の群、すなわち、Lb.plantarum NCIMB8826、Lb.plantarum 299V、およびLb.plantarum BMCM12から選択される。
本発明の好適な実施形態では、前記STペプチドは、そのアミノ酸配列が配列番号1と少なくとも80〜100%の相同性を有することを特徴とする。好ましくは、前記STペプチドは、そのアミノ酸配列が配列番号1と95%の相同性を有することを特徴とする。より好ましくは、前記STペプチドは、そのアミノ酸配列が配列番号1またはそのオルソログであることを特徴とする。
本発明において、用語「相同性」は、2つのアミノ酸配列またはヌクレオチド配列の間の類似性の程度を指す、「配列相同性」の概念を指す。
本発明において、用語「オルソログ」は、高い程度の相同性を共有する、2種の異なる生物に由来する2つのアミノ酸鎖またはヌクレオチド鎖を指す。
本発明の好適な実施形態では、前記STペプチドは、腸プロテアーゼが以下の群、すなわち、ペプシン、トリプシン、キモトリプシン、およびこれらの組合せから選択されることを特徴とする。
本発明は、腸障害を治療および/または予防するための方法における前記STペプチドの使用であって、前記方法は、患者に治療有効量の上記に定義したSTペプチドを投与して、前記患者の腸の共生細菌に対する免疫学的無視または寛容性のプロセスを活性化することを含むことを特徴とする、使用にも関する。
本発明において、用語「腸障害」は、免疫系がその起源またはその治療に関与する任意の腸の病気を指す。
本発明において、用語「免疫寛容」は、免疫系が内因性または外因性の抗原に応答しない、一連の誘導されるプロセスを指す。
本発明において、用語「免疫学的無視」は、免疫寛容(末梢血およびヒト腸粘膜の両方から単離された樹状細胞をサイトカインレギュラトリープロファイルに向けて分化させる)を促進するだけでなく、Tリンパ球が胃腸管の微生物抗原に曝露されることにならない皮膚組織に向けて移行するための能力増大を伴って刺激されたTリンパ球もプライミングして腸恒常性の機構を促進するその能力を指す。
本発明において、表現「患者の腸の共生細菌」は、ヒト胃腸管内に住む一連の細菌を指す。
本発明の好適な実施形態では、前記腸障害は、炎症性腸疾患(IBD)またはセリアック病の間で選択される炎症疾患である。
本発明のさらにより好適な実施形態では、前記炎症性腸疾患(IBD)は、以下の群、すなわち、クローン病、潰瘍性大腸炎、および回腸嚢炎から選択される。
本発明の好適な実施形態では、前記腸障害は、自己免疫疾患、または腸内微生物叢の組成および/もしくは活性/代謝率のデレギュレーションを原因とする疾患によって引き起こされる。
本発明の好適な実施形態では、前記免疫調節特性および/または抗炎症特性は、患者に治療有効量のSTペプチドを投与することが、
a)前記患者の樹状細胞内で、抗炎症性および恒常性サイトカイン、好ましくはインターロイキン10(IL−10)の産生を誘導すること、および/または
b)前記患者の樹状細胞内で、炎症性腸疾患において非常に関連したIL−6などの他の炎症促進性サイトカインに加えて、存在する場合、炎症促進性サイトカイン、好ましくは炎症促進性インターロイキン12(IL−12)の産生を遮断すること
を含む点でそれぞれ明らかになる。
さらにより好適な実施形態では、上記に定義した治療および/または予防の方法は、前記樹状細胞が次に、
a)皮膚への移行のプロファイルを取得し、かつ/または
b)非炎症促進性サイトカインの産生のプロファイルを取得する
Tリンパ球の成熟を誘導することを特徴とする。
好ましくは、a)に定義した皮膚への移行のプロファイルは、腸粘膜への移行のマーカーインテグリンβ7の発現の減少、および皮膚への移行のマーカーCLAの発現の増大を含む。好ましくは、b)に定義した非炎症促進性サイトカインの産生のプロファイルは、炎症促進性サイトカインIFNγおよびインターロイキン17(IL−17)の発現の減少を含む。
本発明の別の好適な実施形態では、治療有効量のSTペプチドの前記投与は、前記STペプチドが、好ましくはカプセルの形態で、機能性食品(プロバイオティクス)あるいは医薬組成物中に含有されていることを特徴とする。
本発明によって保護される別の態様は、治療有効量の上記に定義したSTペプチドを含むことを特徴とする機能性食品に関する。
本発明において、用語「機能性食品」は、これらの栄養特性に加えて、消費者の健康に利益を付与し、または疾患に罹患するのを回避するのに役立つ一連の食品を指す。
本発明によって保護される別の態様は、治療有効量の上記に定義したSTペプチドを含むことを特徴とする、組成物、好ましくは医薬品に関する。
本発明において、用語「医薬組成物」は、ヒトに使用するのに適した形式を伴った活性成分と賦形剤の混合物を指す。
本発明は、患者の腸の共生細菌に対する免疫寛容のプロセスを活性化するための、上記に定義した機能性食品または組成物の使用にも関する。
本発明は、化粧用途における前記STペプチドの使用にも関する。
本発明において、用語「化粧用途」は、ヒトの、特に顔の、皮膚の状態を改善することを意図した化粧品における使用を指す。
本記述および請求の範囲全体にわたって、単語「含む」およびその変形は、他の技術的な特性、添加剤、成分、またはステップを排除するように意図されていない。当業者にとって、本発明の他の目的、利点、および特徴は、本記述からある程度、かつ本発明の実施からある程度明らかになるであろう。以下の図面および実施例は、実例の目的で提供されており、本発明を限定するように意図されていない。
Lactobacillus plantarumの3種の株によって分泌された総タンパク質およびタンパク質を示す、変性条件下のタンパク質ゲルを示す図である。レーン1〜3:株NCIMB8826、299v、およびBMCM12の総タンパク質。レーン4:培地中に存在するタンパク質。レーン5〜7:株NCIMB8826、299v、およびBMCM12によって分泌されたタンパク質。MM:タンパク質の分子量(kDa)のマーカー。 A.アミノ酸位置70と135の間の、配列番号2として同定されたタンパク質D1の中央ゾーン内に存在するセリンおよびトレオニンに富むゾーン、ならびにB.本特許に記載の配列番号1として同定されたSTペプチドのアミノ酸配列を示す図である。配列番号1内の下線を引いたアミノ酸は、配列番号2として同定されたタンパク質D1の中央ゾーンと比べたSTペプチドの変化を表す。 配列番号2として同定されたタンパク質D1の中央断片上の主な腸プロテアーゼの理論的な切断部位を示す図である。分かるように(矢印で示した)、断片STは、理論的な切断部位を含有しない。A.は、配列番号3として同定されたアミノ酸位置61と120の間のタンパク質D1の断片を表し、B.は、配列番号4として同定されたアミノ酸位置121と180の間のタンパク質D1の断片を表す。 変性条件下のポリアクリルアミドゲルで精製した、配列番号1として同定されたSTペプチドの移行を示す図である。 a)ヒト血液由来の濃縮樹状細胞(LDC)内の腸粘膜(インテグリンβ7)および皮膚(CLA)への移行のマーカーの産生を示す図である。試験した条件は、ベースライン(シグナル伝達の不在)、0.0、0.1、1.0、または10マイクログラム/ミリリットルの配列番号1として同定されたSTペプチドであった。b)このペプチドを用いて実施した試験により、ヒト血液由来の濃縮樹状細胞上の組織への移行のマーカー(β7およびCLA)も、タイプIIのMHCの分子(HLA−DR)も、ある特定の共刺激分子(CD40)または活性化分子(CD83)も変化しない。リポ多糖(LPS)での刺激を、炎症促進性細菌成分での刺激の対照として使用した。 様々な濃度の配列番号1として同定されたSTペプチドによって誘導される、ヒト血液由来の濃縮樹状細胞の細胞質中で測定されたサイトカインの産生のプロファイルの改変を示す図である。LPSでの刺激を炎症促進性細菌成分での刺激の対照として使用した。IL−6:インターロイキン6、TGFβ:トランスフォーミング増殖因子β、IL−10:インターロイキン10、IL−12:インターロイキン12。 結腸粘膜生検由来の濃縮樹状細胞(腸のDC)の細胞質中で測定されたサイトカインIL−10およびIL−12の産生のプロファイルの改変を示す図である。 左から右に、同種樹状細胞で刺激されたT細胞の集団を表すフローサイトメトリーによって得た図である。左パネル:「前方側方散乱」技法による生細胞の検出。中央パネル:マーカーDC3の同定。右パネル:刺激T細胞を細胞分裂から派生したCFSEの染色の喪失によって同定した。 血液由来の濃縮樹状細胞(LDC)によって刺激され、配列番号1として同定されたSTペプチド(LDC BP)またはリポ多糖(LPS LDC)に曝露されたT細胞内で誘導された変化を示すフローサイトメトリーダイアグラムである。すべての場合において、比較は、休止時のT細胞(休止T細胞)内で生じた変化とのものであり、非刺激LDC(基底LDC)を使用するものであった。A)様々な濃度の配列番号1として同定されたSTペプチド(BP LDC)およびリポ多糖(LPS LDC)によって誘導された、腸粘膜への移行のマーカーインテグリンβ7のレベルの変化。B)様々な濃度の配列番号1として同定されたSTペプチド(BP LDC)およびリポ多糖(LPS LDC)によって誘導された、皮膚への移行のマーカーCLAのレベルの変化。C)3つの独立した実験の結果の棒グラフ表示。 血液由来の濃縮樹状細胞(LDC)によって刺激され、様々な濃度の配列番号1として同定されたSTペプチド(BP LDC)またはリポ多糖(LPS LDC)をパルスされたTリンパ球内のサイトカインIL−10、TGFβ、IFNγ、およびIL−17の産生の変化を示すフローサイトメトリーダイアグラムである。すべての場合において、比較は、休止時のT細胞(休止T細胞)内で生じた変化とのものであり、非刺激LDC(基底LDC)を使用するものであった。 3つの独立した実験の値、およびこれらの偏差を示す図10中のデータのグラフ表示である。 刺激のない状態での結腸生検由来の濃縮樹状細胞(腸DC)(基底腸DC)によって刺激され(中央パネル)、または配列番号1として同定されたSTペプチド(ペプチド腸DC)を予めパルスされた(下パネル)Tリンパ球内のサイトカインTGFβ、IL−10、IL−17、およびIFNγの産生の変化を示すフローサイトメトリーダイアグラムである。上パネルは、休止時のT細胞(休止T細胞)内での同じサイトカインの産生を示す。 刺激のない状態での結腸生検に由来する濃縮樹状細胞(腸DC)(基底腸DC)で刺激され(中央パネル)、または配列番号1として同定されたSTペプチド(ペプチド腸DC)を予めパルスされた(下パネル)Tリンパ球内の移行のマーカーβ7(腸粘膜)およびCLA(上皮粘膜)の産生の変化を示すフローサイトメトリーダイアグラムである。上パネルは、休止時のT細胞(休止T細胞)内での移行の同じマーカーの産生を示す。 結腸粘膜の樹状細胞がIL−12の異常産生を呈したドナーにおける、IL−10およびIL−12の産生を表すフローサイトメトリーダイアグラムである。これらの樹状細胞は、配列番号1として同定されたSTペプチドの存在下でインキュベートした(+BP)。ベースライン条件(基底)と比較すると、配列番号1として同定されたSTペプチドが存在することにより、IL−10の産生を誘導し、IL−12の産生を遮断することができた。
本特許文献で提供する以下の具体的な実施例は、本発明の性質を例示する機能を果たす。これらの実施例は、単に実例の目的で含められており、本明細書で主張する本発明に対する限定として解釈されるべきでない。したがって、下記の実施例は、本発明の応用分野を限定することなく、本発明を例示する。
Lb.plantarumによって分泌されるタンパク質および配列番号1として同定されたSTペプチドの同定
Lb.plantarumは、野菜および乳製品を含めた多数の発酵食品から単離され得る中温性乳酸菌である(Tallonら著(2003年)、「Isolation and characterization of two exopolysaccharides produced by Lactobacillus plantarum EP56」、Res.Microbiol.、154巻、705〜712頁)。いくつかの株がヒト胃腸管の条件で生存できることは、一部の研究者がそのプロバイオティクスの潜在性に興味を持っていることを意味している。こうして、現在プロバイオティクスとして販売されているLb.plantarumのいくつかの株のヒトの健康に対する有益な効果が(株299vの場合のように)、科学的に実証された(de Vriesら著(2006年)、「Lactobacillus plantarum−survival,functional and potential probiotic properties in the human intestinal tract」、Int.Dairy J.、16巻、1018〜1028頁)。
現在のところ、プロバイオティクス細菌によって分泌されるタンパク質は、細菌と宿主免疫系の細胞との間の細胞間コミュニケーションの潜在的なメディエーターであるので、これらを研究することに対する関心が高まっている。Lb.plantarum NCIMB8826、Lb.plantarum 299v、およびLb.plantarum BMCM12によって分泌される主なタンパク質を示す(レーン5、6、および7)図1で分かるように、種Lb.plantarumの異なるメンバーによって分泌されるタンパク質間に相対的な類似性がある。配列番号1として同定された、その配列が図2に示されているSTペプチドの配列は、配列番号2として同定された、D1と指定されたタンパク質(GenBank識別番号gi|28270057)の中央ゾーンに由来し、配列番号1で下線が引かれているアミノ酸のいくつかの修飾および包含がある(図2)。このゾーンは、アミノ酸セリンおよびトレオニンのその豊富さを特徴とし、それからその名称が導出され、胃腸管の最も重要なプロテアーゼのいくつか(ペプシン、トリプシン、およびキモトリプシン)の切断部位がないことを特徴とする(図3)。
配列番号1として同定されたSTペプチドのクローニングおよび精製(リポ多糖の欠如の検証)
断片STをコードするDNA配列(配列番号2として図2に記したアミノ酸配列に対応)を、Lactococcus lactisにクローニングし、標準的なプロトコールに従ってニッケル親和性カラムで精製した。このペプチドは、培養上清に分泌され、ここから単離および精製することができ、変性条件下のアガロースゲル(SDS−PAGE)でアーチファクトを形成し、約100kDaに対応するサイズに移行することを特徴とする(図4)。ペプチドの末端アミノの配列をエドマン分解によって検証した。
セリンおよびトレオニンに富む領域は、多くの他の乳酸菌によってコードされるタンパク質、および胃腸管の属(genera of the gastrointestinal tract)において見つけることができ、本発明から導出される結論を、他の微生物の他の配列に由来するSTペプチドに適用することができる。
配列番号1として同定されたSTペプチドの樹状細胞との相互作用
腸プロテアーゼまたは抗原提示細胞のプロテアーゼによって放出されるSTペプチドは、粘膜に関連する先天免疫系の機能に影響し得る可能性があるので、本発明者らは、主な抗原提示細胞であるDCとのこれらの相互作用を調べた。最初に、配列番号1として同定されたSTペプチドの試料中のリポ多糖の欠如をGenscript製の発色キット(chromogenic kit)を使用して検証した。本発明者らの出発仮説は、腸環境内で産生され、または食品とともに摂取される配列番号1として同定されたSTペプチドは、腸粘膜のDCと相互作用し、したがって免疫機能に影響を与え得るとみなすことであった。
配列番号1として同定されたSTペプチドの血液由来樹状細胞との相互作用
1.1.材料および方法
自己免疫疾患も、炎症疾患も、アレルギーも、悪性腫瘍も有していなかった健康な患者から樹状細胞を得た。これらの対象から、血液を科学的目的に使用することについての同意書を得た。末梢血単核細胞(PBMC)は、Ficoll−Paque Plus(Amersham Biosciences、Chalfont St.Giles、UK)で分画遠心法によって単離した。NycoPrepe(商標)溶液中で一晩遠心分離することによって、細胞画分LDC(低密度細胞)を得た。このLDC画分中に存在する細胞は、98〜100%の場合でHLA−DR陽性であり、DCに一般的な形態学的特徴を有していた(Ngら著(2009年)、「A novel population of human CD56+ human leukocyte antigen D−related(HLA−DR+) colonic lamina propria cells is associated with inflammation in ulcerative colitis」、Clin.Exp.Immunol.、158巻、205〜218頁)。
1ミリリットル当たり50万個のLDCを、完全培地(100U/mLのペニシリン/ストレプトマイシン、2mMのL−グルタミン、50U/mLのゲンタマイシン(Sigma−Aldrich)、および10%(v/v)のウシ胎児血清(TCS cellworks、Buckingham、UK)を含有するDutch変法RPMI 1640(Sigma−Aldrich、Dorset、UK))中で培養した。これらの培養は、10μg/mL、1μg/mL、および0.1μg/mLの濃度で精製された配列番号1として同定されたSTペプチドの存在下、ならびに陽性対照としてLPS(100ng/mL)(Sigma−Aldrich、St.Louis、USA)の存在下で実施した。結果を、陰性対照として作用する配列番号1として同定されたSTペプチドを含まず、LPSも添加しない並行培養と比較した。
様々な実験について、様々な抗体による細胞の標識(表1)は、1mMのEDTAおよび0.02%(w/v)のアジ化ナトリウムを補充したPBS(FACS緩衝液)中で実施した。標識は、暗所、氷中で20分間実施した。次いで、細胞をFACS緩衝液で洗浄し、食塩液中1%(v/v)のパラホルムアルデヒドで固定し、フローサイトメーターでデータを取得するまで4℃で貯蔵した。使用した陰性対照は、特異性を持たない、同じ蛍光色素で標識されたアイソタイプ適合抗体であり、これらは、同じ会社から得た(アイソタイプ対照)。
フローサイトメトリーデータをFACSCalibur血球計算器(BD Biosciences)で得、データをWinList 5.0ソフトウェア(Verity、ME、US)で分析した。特定のマーカーに陽性の試料の比率を、アイソタイプ対照と比べて求めた。ヒストグラムの定量については、分析をWinListソフトウェアで実施し、この分析で、正規化超強調(normalized superenhanced)Dmax(SED)減算を使用して、アイソタイプ染色のヒストグラムを特異的染色のヒストグラムから減じた(Bagwell,C.B.著(2005年)、「Hyperlog−a flexible log−like transform for negative,zero,and positive valued data」、Cytometry、64巻、34〜42頁)。
サイトカインの細胞内染色
モネンシンの存在/非存在下でDCを4時間培養した。次いで、これらを、上述したように表面マーカーについて染色した。次に、これらをLeucopermAで固定し、LeucopermBで透過処理した後、細胞内染色抗体を添加した。インキュベートした後、DCをFACS緩衝液中で洗浄し、上述したように固定し、取得した。上記に詳述したSED減算によって分析を実施し、この場合、モネンシンとともにインキュベートしなかったDCの各サイトカインのヒストグラムを、モネンシンの非存在下でインキュベートしたDCの各サイトカインのヒストグラムから減じた。このプロトコールは、本発明者らの同僚によって広範にバリデートされており(Hartら著(2005年)、「Characteristics of intestinal dendritic cells in inflammatory bowel diseases」、Gastroenterology、129巻、50〜65頁)、PMAおよび/またはイオノマイシンなどの外的刺激の非存在下でのDCによるサイトカインの自然産生の変化を定量することを可能にする。この手法を使用して、各サイトカインの細胞内含量は判定されない。代わりに、4時間の時間窓(モネンシンとのインキュベーション時間)内のサイトカインの産生において誘導された変化が、サイトカインの初期含量とは独立に求められる。
1.2.結果
図5(パネルA)で分かるように、配列番号1として同定されたSTペプチドは、末梢血で富化されたDCの移行のマーカー(インテグリンβ7、腸粘膜マーカー、およびCLA、皮膚マーカー)の変化を生じさせなかった。このペプチドは、タイプIIのMHC分子(HLA−DR)も、ある特定の共刺激分子(CD40)もしくは活性化分子(CD83)の誘導の変化も生じさせなかった(図5、パネルB)。図5、パネルBで分かるように、LPS(陽性対照)は、これらのすべての過剰発現を確かに誘導した。
LDC内のペプチドによって誘導された(細胞内)サイトカインの産生の変化に関して、これは、細胞増殖(cell growth)の制御、細胞増殖(cellular proliferation)、ならびに分化およびアポトーシスのプロセスに関係するレギュラトリー分子TGFβに影響しなかった。反対に、配列番号1として同定されたSTペプチドは、IL−6(Th17細胞の発生の誘導因子)およびIL−12(炎症促進性)の合成の低減、ならびにIL−10(抗炎症性および恒常性)の合成の増大を誘導した(図6)。
結論として、ヒト血液由来の濃縮樹状細胞(LDC)内の配列番号1として同定されたSTペプチドの存在は、これらが、レギュラトリーサイトカインの産生のプロファイルを取得し、炎症促進性サイトカインIL−12の産生を低減し、抗炎症性サイトカインIL−10の産生を増大させることを意味する。IL−6の合成の低減は、タイプTh17 T細胞の合成の結果として起こる理論的低減を伴い、ある特定の自己免疫疾患および炎症疾患との関連で、この細胞型の増大が観察されるのでやはり興味深い(StockingerおよびVeldhoen著(2007年)、「Differentiation and function of Th17 T cells」、Curr.Opin.Immunol.、19巻、281〜286頁)。
配列番号1として同定されたSTペプチドの腸粘膜の生検から得た樹状細胞との相互作用
配列番号1として同定されたSTペプチドの作用部位は、原理上は腸粘膜であるはずなので、本発明者らは、前記位置から単離したDCを使用して、実施例1に記載した実験をバリデートしてみることにした。
2.1.材料および方法
本試験に参加する自身の同意書を提出した3人の健康な患者(女性1人および男性2人、30〜58歳の年齢範囲)から結腸からの生検を得た。これらの患者は、肉眼的および組織学的の両方で正常な腸を有し、腸管輸送または直腸出血の変化を報告した後、検査を受けた。生検は、得られた後、4℃に冷却した完全培地中に集め、これらを得たときから最初の時間のカウントの前に処理した。1mMのジチオトレイトール(DTT)(Sigma−Aldrich)を含有するハンクス平衡塩溶液(HBSS)(Gibco BRL、Paisley、Scotland、UK)中で20分間、生検をインキュベートした。次に、上皮細胞ならびに粘液およびその付随する細菌の層の両方を除去するために、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)の1mM溶液中でこれらをインキュベートした。固有層の単核細胞を、DCの表現型または機能に影響しない、完全培地中のコラゲナーゼD 1mg/mL(Roche Diagnostics Ltd、Lewes、UK)の存在下での消化によって抽出した(Hartら著(2005年)、「Characteristics of intestinal dendritic cells in inflammatory bowel diseases」、Gastroenterology、129巻、50〜65頁)。固有層の単核細胞の細胞懸濁液(200000細胞/mL)を、精製した配列番号1として同定されたSTペプチドの存在下(10μg/mL)、およびさらにはモネンシンの存在/非存在下で、これらの対応する陰性対照とともに4時間インキュベートした。固有層のDCを、マーカーHLA−DR+およびCD3−CD14−CD16−CD19−CD34−の存在からフローサイトメトリーによって同定した(Hartら著(2005年)、「Characteristics of intestinal dendritic cells in inflammatory bowel diseases」、Gastroenterology、129巻、50〜65頁)。
本実施例で続けた残りの手順は、実施例1の節1と同じであった。
2.2.結果
腸DCのモデルを使用して、実施例1に記載した2つの最も興味深い点、すなわち、IL−10の産生の増大およびIL−12の産生の増大がないことを確認することができた。この時点で、健康な個体の腸粘膜から単離されたDCは、炎症促進性サイトカインIL−12の産生のレベルが非常に低いことを念頭に置かなければならない(図7)。
配列番号1として同定されたSTペプチドで成熟した血液から得た樹状細胞のTリンパ球との相互作用
3.1.材料および方法
Tリンパ球を末梢血単核細胞(PBMC)から得た。PBMCを、実施例1で記載したように新たに採取した血液から得、MiniMACs緩衝液(ウシ血清アルブミン 0.5%(w/v)およびEDTA 2mMを補充したPBS)中に再懸濁させた。製造者の指示書に従って、免疫磁性ビーズ(immuno−magnetized bead)(Miltenyi Biotech、Bisley、UK)でCD14陽性、CD19陽性、およびHLA−DR陽性細胞を除去することによって、この懸濁液を、T細胞について富化させた。94.91%±1.06(平均±標準偏差)というT細胞の百分率を、すべての抽出/濃縮の平均値として得た。
製造者の指示書に従って、T細胞を5−カルボキシフルオレセインジアセテートスクシンイミジルエステル(CFSE、Invitrogen Ltd、UK)で標識した。こうして標識したT細胞(1ウェル当たり4×10細胞)を、U字状底部を有するマイクロタイタープレート内で、0、1、2、または3%のDCとともに5日間インキュベートした。増殖性T細胞を、少量のCFSEを含有したもの(CFSElow)としてフローサイトメトリーによって同定および定量化した(図8)。
残りのフローサイトメトリープロトコールを、実施例1の節1に記載したように実施した。
3.2.結果
DCと接触させなかったT細胞の画分(休止T細胞)は、「ホーミング」(どの組織にこれらのT細胞が向けられているかを示すマーカー)、および各ドナーの特徴的なインターロイキン(IL−10、TGFβ、IFNγ、IL−17)の産生のプロファイルを呈した。予想されたように、「ホーミング」マーカーの絶対値、および配列番号1として同定されたSTペプチドまたはLPSでコンディショニングしなかったLDC(実施例1)によって産生されるサイトカインの産生の絶対値はともに、やはり各ドナーにおいて異なっていた。
それにもかかわらず、配列番号1として同定されたSTペプチドまたはLPS(陽性対照)とともに予めインキュベートしたDCは、様々なドナーに由来するT細胞内でサイトカインの産生およびT細胞の「ホーミング」マーカーの同じプロファイルを常に誘導した。配列番号1として同定されたSTペプチドとともにインキュベートしたDCに注目すると、これらは、腸粘膜への移行のマーカーインテグリンβ7の減少をTリンパ球内で誘導した一方、反対に、マーカーCLA(皮膚への移行のマーカー)の量は相当に増加した(図9)。したがって、配列番号1として同定されたSTペプチドの存在下でインキュベートされた血液で富化されたDCは、Tリンパ球内で皮膚への移行のマーカーをインプリントする。免疫学的観点から、これは、胃腸管内に存在する抗原の免疫無視(immune ignorance)の機構として解釈することができる。この意味において、T細胞は、皮膚内に入ると、これらが腸粘膜内で選択された抗原に決して遭遇しないはずであり、したがって不活性である。
さらに、これらの同じT細胞(配列番号1として同定されたSTペプチドとともに先にインキュベートしたDCとともに共インキュベートした)内のサイトカインの産生のプロファイルは、IFNγおよびIL−17の産生がともに減少したという意味で異なっていた(図10および図11)。両サイトカインは、炎症促進性であり、IL−17(Th17細胞)の場合では、T細胞によるその産生は、ある特定の自己免疫疾患および炎症疾患においてより多いことが知られている。
したがって、配列番号1として同定されたSTペプチドによってコンディショニングされたDCで成熟したTリンパ球は、非炎症促進性サイトカインの産生のプロファイル、および皮膚への移行のプロファイルを取得する。
配列番号1として同定されたSTペプチドで成熟した腸粘膜から得た樹状細胞の一次Tリンパ球との相互作用
本実施例は、腸粘膜から単離したDCを使用したことを除いて、先の実施例と同じである。図12で分かるように、腸DCは、T細胞上にインプリントするサイトカインのプロファイルがIL−10(抗炎症性)を誘導することである一方、他のインターロイキン(TGFβ、IL−17、およびIFNγ)の増加がないという意味で既に「恒常性」である。配列番号1として同定されたSTペプチドとともにインキュベートされたDCは、T細胞内でIL−10の産生およびTGFβの産生のさらにより大きい増大を誘導する(図12c)。
最後に、先の実施例と同じように、このペプチドによってコンディショニングされたDCは、皮膚への移行のマーカーを発現するより多数のリンパ球を誘導し(図13)、その結果、重ねて、配列番号1として同定されたSTペプチドは、免疫無視のプロセスを促進するはずであることを実証する。
炎症性腸疾患、皮膚症状を伴う自己免疫疾患、および化粧品における配列番号1として同定されたSTペプチドの潜在的な使用
本発明者らの実験のために結腸の腸粘膜から生検を供与することについての同意書を提出したドナーの1人は、抗原提示細胞の古典的な炎症促進性インターロイキンであるIL−12を異常に高いレベルで産生したいくつかのDCを有していた。図14で分かるように、配列番号1として同定されたSTペプチドは、抗炎症性インターロイキンIL−10の産生を増大させるだけでなく、これらの樹状細胞内のIL−12の産生を完全に相殺した。
これは、1つの例であるが、本発明者らは、上記に定義した配列番号1として同定されたSTペプチドを、炎症性腸疾患および他の炎症疾患の両方との関連で、ならびに炎症症状とともに進行する自己免疫疾患との関連で、免疫療法のプログラムに含めることができることを提言する。

Claims (15)

  1. 免疫調節特性および/または抗炎症特性を有するSTペプチドであって
    のアミノ酸配列が配列番号1と少なくとも95%の同一性を有することを特徴とする、ペプチド。
  2. 乳酸菌によって分泌される、又は乳酸菌によって分泌されるタンパク質に由来することを特徴とする、請求項1記載のペプチド。
  3. 前記乳酸菌が、Lactobacillus菌であり、任意選択で、該Lactobacillus菌が、Lactobacillus plantarumであり、任意選択で、該Lactobacillus plantarumの株が、以下の群、すなわち、Lb.plantarum NCIMB8826、Lb.plantarum 299V、およびLb.plantarum BMCM12から選択されることを特徴とする、請求項2記載のペプチド。
  4. 前記アミノ酸配列が、少なくとも50%のアミノ酸セリンおよびトレオニンの含量を有する、請求項1から3のいずれか1項記載のペプチド。
  5. 前記アミノ酸配列が、配列番号1、またはそのオルソログであることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項記載のペプチド。
  6. 医薬品または医薬組成物を調製するための請求項1から5のいずれか1項記載のペプチドの使用。
  7. 前記医薬品または前記医薬組成物が、腸障害を治療および/または予防するためのものであり、該腸障害は、免疫系がその起源またはその治療に関与するものであることを特徴とする、請求項6記載の使用。
  8. 前記腸障害が、炎症性腸疾患、または腹腔炎症の間で選択される炎症疾患であることを特徴とする、請求項7記載の使用。
  9. 前記炎症性腸疾患が、以下の群、すなわち、クローン病、潰瘍性大腸炎、および回腸嚢炎から選択されることを特徴とする、請求項8記載の使用。
  10. 前記腸障害が、自己免疫疾患、または腸内微生物叢の組成のデレギュレーションを原因とする疾患によって引き起こされることを特徴とする、請求項7記載の使用。
  11. 機能性食品を調製するための請求項1から5のいずれか1項記載のSTペプチドの使用。
  12. 治療有効量の請求項1から5のいずれか1項記載のSTペプチドを含むことを特徴とする、機能性食品。
  13. 治療有効量の請求項1から5のいずれか1項記載のSTペプチドを含むことを特徴とする、医薬組成物または医薬品。
  14. 化粧品を調製するための請求項1から6のいずれか1項記載のSTペプチドの使用。
  15. 有効量の請求項1から5のいずれか1項記載のSTペプチドを含むことを特徴とする、化粧品。
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