JP6644433B2 - 眼疾患治療用及び予防用徐放性医薬組成物 - Google Patents

眼疾患治療用及び予防用徐放性医薬組成物 Download PDF

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Description

本発明は、Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路の活性化能を有し、抗炎症作用、細胞保護作用に優れるテルペノイド誘導体を有効成分として含有し、酸化ストレスに起因する眼疾患の治療および予防に顕著な効果を示す医薬組成物に関する。
エネルギー代謝の過程で生成する活性酸素種などが感知されると、抗酸化酵素群や解毒代謝酵素群など生体防御のシステムが発動する。Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路は、この生体防御のシステムの発動を制御している。
Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路を活性化すると、その標的遺伝子であるNAD(P)H:quinone oxidoreductase-1(NQO1)、heme oxygenase-1(HO−1)、γ-glutamate cysteine ligase catalytic subunit (GCLC)等が誘導されることが知られている(非特許文献1)。NQO1は異物代謝系第2相の酵素であり、解毒作用に重要である。HO−1およびGCLCは典型的な抗酸化酵素として知られている。これらの酵素量が増加あるいは活性化されると、細胞は毒物、酸化ストレス、炎症等に対して耐性となるため、このシグナル伝達経路を活性化する化合物は様々な疾患に対する治療薬になると考えられている(非特許文献2−5)。対象となる具体的な疾患の例は、以下に示す通りである。
Nrf2欠損マウスは、網膜虚血再灌流系で脆弱性を示すことが報告されている(非特許文献6)。そのため、眼疾患として、アレルギー性結膜疾患、ウィルス性結膜炎、翼状片、角膜感染症、角膜内皮障害、白内障、ぶどう膜炎、ベーチェット病、糖尿病網膜症、網膜剥離、網膜静脈閉塞、中心性漿液性脈絡網膜症、加齢黄斑変性、糖尿病黄斑浮腫、黄斑疾患、網膜色素変性、緑内障、白内障などへの適応が示唆されている(非特許文献7、8)。
Nrf2欠損マウスは、シスプラチン誘発腎毒性に脆弱性を示すことが報告されている(非特許文献9)。そのため、腎疾患として、急性腎炎、慢性腎炎、急性腎不全、慢性腎不全、ネフローゼ症候群、IgA腎症、糖尿病腎症、痛風腎、腎硬化症、水腎症、尿細管間質性腎炎、腎尿路感染症などへの適応が示唆されている(非特許文献10)。
Nrf2欠損マウスは、タバコ煙曝露に対して脆弱性を示すことが報告されている(非特許文献11)。そのため、呼吸器疾患として、気管支炎、肺炎、胸膜炎、慢性閉塞性肺疾患、びまん性汎細気管支炎、肺気腫、喘息などへの適応が示唆されている。(非特許文献12、13)。
Nrf2欠損マウスは、メチオニン・コリン欠乏食給餌で非アルコール性脂肪性肝炎になりやすいことが報告されている(非特許文献14)。そのため、肝疾患として、アルコール性脂肪肝、非アルコール性脂肪性肝炎、肝線維症、肝硬変などへの適応が示唆される(非特許文献2、15)。
また、Nrf2活性化剤は、マウスで血糖低下作用を示すことが報告されており(非特許文献16)、そのため、糖尿病およびその合併症(糖尿病網膜症、糖尿病性腎症、糖尿病性神経障害)などへの適応が示唆される。
Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路を活性化する物質として、ブロッコリースプラウトに含まれるスルフォラフェンやカレーのターメリックに含まれるクルクミンなどが、Nrf2を活性化し、発ガン物質の解毒化を促進することが報告されている(非特許文献17)。また、Hondaらによって発見されたメチル 2−シアノ−3,12−ジオキソオレアン−1,9(11)−ジエン−28−酸を含む5員環のトリテルペノイド(非特許文献18及び特許文献1−10)は、Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路を活性化することが報告されており、それらの化合物では数種の抗炎症性タンパク質および抗酸化タンパク質(たとえばNQO1、HO−1、GCLC)の産生をもたらすことが報告されている(特許文献9)。
一方、上記のような抗酸化作用を有する化合物の後部眼疾患における薬理効果を最大限引き出すとともに、患者への投与の負荷を軽減することを目的として、各種の基材を用い、ナノ粒子、マイクロスフェア、ロッドなど種々の形態の医薬組成物が考案されている。また、イオントフォレーシス、マイクロニードル等、など多様なDDS技術を活用した研究がなされている(非特許文献19)。これは眼疾患領域において、薬物の患部移行性、滞留性・持続性の付与、ならびに有効性を得るための特殊な投与方法に対するニーズが極めて高いことを示している。素材としては、金属、非分解性プラスチック、生分解性プラスチック、形態としては、マイクロスフェア、ロッドなど種々の形態が考えられている。ポリ乳酸や乳酸グリコール酸共重合体は、優れた生体適合性および生分解性を有する基材である(非特許文献20)。この基材を成分とする医薬品がいくつか存在することから、実用性が確立された基材であることが明らかである。また、インプラントとして、マイクロスフェアやロッドの形態は、硝子体内投与に適した形状である。
しかしながら、このように後部眼疾患を予防、治療するための有効成分(薬物)および多様なDDS技術は考案されているものの、当該DDS技術に適合する特性を有する薬物が見出されるのは極めて稀である。薬物とDDS技術の組み合わせとして、医薬品として上市された例はわずか数品目に限られ、眼疾患領域ではデキサメタゾンの埋め込み注射剤が存在するのみである。この困難な要因は種々あるが、多くの場合、1回の投与で持続が必要な期間、必要とされる十分な量の薬物を封入することが容易ではないという、投与量の不足に起因すると推測される。
そこで、後部眼疾患に対する優れた予防および治療効果を有する化合物と、その化合物を有効成分として含有し、医療現場で受け入れられる長い投与間隔での予防および治療効果を発揮しうる、後部眼疾患のための医薬組成物の開発が望まれている。
WO99/65478 WO2012/125488 WO2011/130302 WO2009/146216 WO2009/129546 WO2009/129548 WO2009/023232 WO2004/064723 WO2009/089545 WO2013/188818
Int. J. Biochem. Cell. Biol. 2012; 44: 1315−1320 Clin.Pharmacol.Ther.2012; 92: 340−348 Adv.Pharmacol.2012; 63: 43−79 Med.Res.Rev.2012; 32: 687−726 Mol.Aspects.Med.2011; 32: 234−246 Free Radic Biol.Med.2011; 51: 216−224 Front Biosci.(Elite Ed.)2012; 4: 141−115 Curr.Med.Chem.2011; 18: 931−942 J.Pharmacol.Exp.Ther. 2010; 335: 2−12 Int. J. Nephrol.2012; 321714 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 2009; 106: 250−255 Trends Mol. Med. 2011; 17: 363−371 Toxicol.Appl.Pharmacol.2010; 244: 43−56 Free Radic Biol.Med.2010; 48: 357−371 J.Nutr.Biochem.2012; 23: 1201−1206 J.Biol.Chem.2010; 285: 40581−40592 生化学2009; 81: 447−9 Bioorg. Med. Chem.Lett.,1998:8: 2711−2714 Drug Discovery Today 2011:16:1−8 Advanced Drug Dlivery Reviews 2013;65:104−120
発明者らは、Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路を活性化し、後部眼疾患を予防および治療のために有用な化合物と、該化合物を有効成分とする医薬組成物について鋭意研究を行なった結果、特定のテルペノイド誘導体が、優れた抗炎症作用、細胞保護作用を有することを見出し、かつ、該化合物を有効成分として含有する特定の医薬組成物が医療現場で受け入れられる長い投与間隔での予防および治療効果を発揮しうることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
(1) 下記式(I):
で表されるテルペノイド誘導体。
(2) 下記の物理化学的性状を有するテルペノイド誘導体:

1)物質の性状: 無色粉末状物質2)分子式: C3243NO
3)分子量:521(ESIマススペクトル法により測定)
4)高分解能LC−ESIマススペクトル法により測定した精密質量、[M+H]は次に示す通りである。
実測値:522.32062
計算値:522.32140
5)H−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定したH−核磁気共鳴スペクトル(500MHz)は、以下に示す通りである。
σ:0.98(3H,s),0.99(3H,s),1.00(3H,s),1.17(3H,s),1.18−1.22(1H,m),1.25(3H,s),1.28−1.30(1H,m),1.33(3H,s),1.49(3H,s),1.51−1.55(1H,m),1.62−1.66(1H,m),1.68−1.71(1H,m),1.69−1.72(1H,m),1.70−1.80(2H,m),1.77−1.79(1H,m),1.76−1.82(2H,m),1.85−1.89(2H,m),2.96(1H,d,J=5.0Hz),3.04(1H,ddd,J=4.0Hz,4.0Hz,14.0Hz),3.49(1H,dd,J=5.0Hz,11.5Hz),3.71(3H,s),5.97(1H,s),8.03(1H,s)ppm
6)13C−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定した13C−核磁気共鳴スペクトル(125MHz)は、以下に示す通りである。
σ:16.4(q),18.2(t),21.4(q),21.5(q),23.9(t),24.6(q),26.6(q),27.0(q),28.1(t),29.1(q),31.1(d),31.6(t),35.8(t),35.9(s),40.1(t),42.0(s),42.5(s),45.0(s),45.7(s),47.7(d),48.9(s),49.0(d),52.1(q),73.7(d),114.3(s),114.6(s),124.0(d),165.5(d),168.5(s),176.6(s),196.5(s),198.7(s)ppm
7)高速液体クロマトグラフィー:
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸含有10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸含有アセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
温 度:40℃
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.3分。
(3) 下記式(II):
で表されるテルペノイド誘導体。
(4) 下記の物理化学的性状を有するテルペノイド誘導体:
1)物質の性状: 無色粉末状物質
2)分子式: C3243NO
3)分子量:537(ESIマススペクトル法により測定)
4)高分解能LC−ESIマススペクトル法により測定した精密質量、[M+H]は次に示す通りである。
実測値:538.31496
計算値:538.31631
5)H−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定したH−核磁気共鳴スペクトル(500MHz)は、以下に示す通りである。
σ:0.96(3H,s),1.06(3H,s),1.11(3H,s),1.12(3H,s),1.19(3H,s),1.27(3H,s),1.28(3H,s),1.46(1H,d,J=13.0Hz),1.47(1H,d,J=13.0Hz),1.52−1.59(2H,m),1.61−1.65(2H,m),1.66−1.69(1H,m),1.68−1.75(1H,m),1.75(1H,dd,J=3.5Hz,14.5Hz),1.88(1H,brd,J=14.5Hz),1.98(1H,dd,J=5.5Hz,9.5Hz),2.03(1H,dd,J=3.5Hz,14.5Hz),2.38(1H,ddd,J=3.5Hz,14.0Hz,14.0Hz),2.99(1H,d,J=4.5Hz),3.10(1H,brd,J=13.5Hz),3.53(1H,brs),3.69(3H,s),4.34(1H,s),6.09(1H,s)ppm
6)13C−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定した13C−核磁気共鳴スペクトル(125MHz)は、以下に示す通りである。
σ:18.3(t),21.0(q),21.3(q),22.8(q),23.9(q),24.0(q),25.7(t),27.4(q),28.0(q),28.7(t),30.0(t),31.4(t),31.5(d),35.2(s),38.9(t),40.9(s),42.1(s),42.6(d),45.1(s),45.5(s),47.0(s),49.5(d),52.0(q),53.2(s),69.1(d),74.8(d),113.6(s),124.8(d),168.8(s),177.6(s),198.8(s),202.4(s)ppm
7)高速液体クロマトグラフィー:
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸含有10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸含有アセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
温 度:40℃
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:5.4分。
(5) 下記式(1):
で表される化合物を基質とし、このものを上記(1)又は(2)に記載の化合物に変換しうるケトミウム属に属する変換菌と共に培地中で培養し、その培養物より上記(1)又は(2)に記載の化合物を採取することを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の化合物の製造方法。
(6) 変換菌がケトミウム属に属するケトミウム・グロボーサム(Chaetomium globosum) SANK 10312株(受託番号NITE BP−1486)である、上記(5)に記載の化合物の製造方法、
(7) 変換菌がケトミウム属に属するケトミウム・エスピー(Chaetomium sp.) SANK 11867株(受託番号 NITE BP−01916)である、上記(5)に記載の化合物の製造方法。
(8) 上記式(1)で表される化合物を基質とし、このものを下記式(III):
で表されるテルペノイド誘導体に変換しうるケトミウム属に属するケトミウム・エスピー(Chaetomium sp.) SANK 11867株(受託番号 NITE BP−01916)と共に培地中で培養し、その培養物より式(III)で表されるテルペノイド誘導体を採取することを特徴とする式(III)で表されるテルペノイド誘導体の製造方法。
(9) 上記式(1)の化合物から、有機過酸化物によるエポキシ化反応により、下記式(2):
で表される化合物を製造し、
次いで、式(2)で表される化合物を基質とし、このものを上記(3)若しくは(4)に記載の化合物、又は上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体に変換しうる変換菌と共に培地中で培養し、その培養物より上記(3)若しくは(4)に記載の化合物、又は上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体を採取することを特徴とする、上記(3)若しくは(4)に記載の化合物、又は上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体の製造方法。
(10) 変換菌が、バチルス属に属するバチルス・エスピー(Bacillus sp.) SANK 70214株(受託番号NITE BP−01914)である、上記(9)に記載の製造方法、

(11) 変換菌が、バチルス属に属するバチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium) SANK 70314株(受託番号NITE BP−01915)である、上記(9)に記載の製造方法。 (12) 変換菌が、宿主に(a)、(b)、(c)、又は(d)のタンパク質をコードする遺伝子を導入することにより得られる形質転換体である、上記(9)に記載の製造方法、
(a)配列番号5(図11)のアミノ酸配列を有するタンパク質、
(b)配列番号6(図12)のアミノ酸配列を有するタンパク質、
(c)(a)又は(b)のタンパク質のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質、
(d)(a)又は(b)のタンパク質のアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質、
(e)(a)又は(b)のタンパク質をコードする塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAがコードするタンパク質、
(13)上記宿主が大腸菌又はバクテリアである、上記(12)に記載の製造方法、
(14)上記バクテリアがバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)である、上記(13)に記載の製造方法。
(15) 下記(f)〜(j)の何れかの塩基配列を有し、上記式(2)で表される基質化合物の水酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする塩基配列、
(f)配列番号3(図9)に記載の塩基配列、
(g)配列番号4(図10)に記載の塩基配列、
(h)(f)または(g)の塩基配列において定義されたいずれかの塩基配列の相補配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAが有する塩基配列、
(i)(f)または(g)の塩基配列において定義されたいずれかの塩基配列との同一性が90%以上である塩基配列;
(j) 遺伝暗号の縮重のため、(f)または(g)の塩基配列において定義された塩基配列の相補配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズしないが、(f)項から(h)項までのいずれかの項で定義された塩基配列と同じアミノ酸配列をコードする塩基配列、
(16) 下記(k)〜(n)の何れかのアミノ酸配列を有し、式(2)で表される基質化合物の水酸化酵素活性を有するタンパク質、
(k)配列番号5(図11)に記載のアミノ酸配列、
(l)配列番号6(図12)に記載のアミノ酸配列、
(m)(k)または(l)のアミノ酸配列において定義されたアミノ酸配列において、1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列、
(n)(k)または(l)のアミノ酸配列において定義されたアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列、
(17) 上記(15)記載の塩基配列を担持する自立複製性または組み込み複製性の組み換えプラスミド、
(18) 上記(17)に記載の組み換えプラスミドで宿主を形質転換した形質転換体、
(19) 上記(17)に記載の組み換えプラスミドをバチルス・サチルスに形質転換した形質転換体バチルス・サチルス(Bacillus subtilis)SANK 70214T株、
(20) 上記(17)に記載の組み換えプラスミドをバチルス・サチルスに形質転換した形質転換体バチルス・サチルス(Bacillus subtilis)SANK 70314T株。
(21) バチルス属に属するバチルス・エスピー(Bacillus sp.)SANK70214株(受託番号NITE BP−01914)、
(22) バチルス属に属するバチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)SANK 70314株(受託番号NITE BP−01915)。
(23) 上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載されたテルペノイド誘導体を有効成分として含有する、
眼疾患(当該眼疾患は、アレルギー性結膜疾患、ウィルス性結膜炎、翼状片、角膜感染症、ドライアイ、角膜障害(角膜上皮障害、及び/又は、角膜内皮障害である)、ぶどう膜炎、ベーチェット病、糖尿病網膜症、網膜剥離、網膜静脈閉塞、中心性漿液性脈絡網膜症、加齢黄斑変性、糖尿病黄斑浮腫、黄斑疾患、網膜色素変性、緑内障、若しくは、白内障である)、
腎疾患(当該腎疾患は、急性腎炎、慢性腎炎、急性腎不全、慢性腎不全、ネフローゼ症候群、IgA腎症、糖尿病腎症、痛風腎、腎硬化症、水腎症、尿細管間質性腎炎、冠動脈バイパス手術後の腎機能低下、若しくは、腎尿路感染症である)、
呼吸器疾患(当該呼吸器疾患は、気管支炎、肺炎、胸膜炎、慢性閉塞性肺疾患、急性肺障害(acute lung injury: ALI)、びまん性汎細気管支炎、肺気、若しくは、喘息である)、
肝疾患(当該肝疾患は、アルコール性脂肪肝、非アルコール性脂肪性肝炎、肝線維症、肝硬変、若しくは、肝移植に伴う肝機能障害である)、
脳疾患(当該脳疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis: ALS)、脳梗塞、若しくは、多発性硬化症(multiple sclerosis)である)、又は
心臓疾患(当該心臓疾患は、心筋梗塞である)
の予防用または治療用医薬。
(24) 上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載されたテルペノイド誘導体、又は上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体を有効成分として含有し、生理的条件下、該テルペノイド誘導体を持続的に放出することにより、1週間以上、薬理作用を持続し、硝子体に投与可能な基材および硝子体に投与可能な形態を有する、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物。
(25) 上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体を有効成分として含有し、生理的条件下、該テルペノイド誘導体を持続的に放出することにより、1週間以上、薬理作用を持続し、硝子体に投与可能な基材および硝子体に投与可能な形態を有する、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物。
(26) 基材が生分解性高分子であることを特徴とする上記(24)又は(25)に記載の眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物、
(27) 基材がポリ乳酸、又は、乳酸グリコール酸共重合体であることを特徴とする上記(24)又は(25)に記載の、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物。
(28) 形態がマイクロスフェアであることを特徴とする上記(24)乃至(27)のいずれか1項に記載の、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物、
(29) 形態がロッドであることを特徴とする上記(24)乃至(27)のいずれか1項に記載の、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物。
(30) 有効成分の含有率が5重量%乃至重量80%であることを特徴とする上記(24)乃至(29)のいずれか1項に記載の、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物、
(31) 有効成分の含有率が20重量%乃至60重量%であることを特徴とする上記(242)乃至(29)のいずれか1項に記載の、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物、
(32) 有効成分の含有率が20重量%乃至60重量%であり、生理的条件下、有効成分を持続的に放出することにより、1週間以上、薬理作用を持続し、基材がポリ乳酸又は乳酸グリコール酸であり、形状がマイクロスフェア又はまたはロッドであることを特徴とする上記(24)又は(25)に記載の、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物。
(33) 後部眼疾患が加齢黄斑変性である上記(24)乃至(32)のいずれか1項に記載の眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物、及び
(34) 後部眼疾患が糖尿病黄斑浮腫、及び/又は、網膜静脈閉塞である上記(24)乃至(32)のいずれか1項に記載の眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物
である。
本発明のテルペノイド誘導体(I)、(II)、(III)(以下、これらの化合物をまとめて本発明のテルペノイド誘導体とも記す)は、溶媒和物になることがある。また、大気中に放置することにより、水分を吸収し、吸着水が付いたり、水和物になったりする場合がある。そのような溶媒和物や水和物も本発明に包含される。
本発明のテルペノイド誘導体は、抗炎症作用、細胞保護作用に優れ、眼疾患、腎疾患、呼吸器疾患、肝疾患、糖尿病およびその合併症、特に、眼疾患の治療薬として有用である。
本発明のテルペノイド誘導体を有効成分として含有する、本発明の徐放性医薬組成物は、1回の投与で1週間以上、薬効を持続することができる。本発明の徐放性医薬組成物は、後部眼疾患に対する予防及び治療を目的とする医療現場で受け入れられる長い投与間隔での効果を発揮し得るので、眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物として有用である。
本発明の変換菌を用いた本発明の製造方法は、本発明のテルペノイド誘導体を基質から高変換率で合成することができる。
テルペノイド誘導体(I)の1H−NMRスペクトル テルペノイド誘導体(I)の1H−13C HSQCスペクトル テルペノイド誘導体(I)の1H−1H NOESYスペクトル テルペノイド誘導体(II)の1H−NMRスペクトル テルペノイド誘導体(II)の1H−13C HSQCスペクトル テルペノイド誘導体(II)の1H−1H NOESYスペクトル 配列番号1:SANK 70214の16S rDNAの部分塩基配列 配列番号2:SANK 70314の16S rDNAの部分塩基配列 配列番号3:SANK 70214の水酸化活性を有するタンパク質のDNA配列 配列番号4:SANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質のDNA配列 配列番号5:SANK 70214株の水酸化活性を有するタンパク質のアミノ酸配列 配列番号6:SANK 70314株の水酸化活性を有するタンパク質のアミノ酸配列 SANK 70214およびSANK 70314の系統解析図
本発明のテルペノイド誘導体は、特定の基質化合物を本発明のテルペノイド誘導体に変換する能力のある微生物[本発明において、変換菌(strain for transformation)という]の培養物から常法に従って単離・精製することが出来る。
1.基質化合物
(1) 本発明の式(I)で示されるテルペノイド誘導体(以下、テルペノイド誘導体(I)と記す)と式(III)で示されるテルペノイド誘導体(以下、テルペノイド誘導体(III)と記す)を製造する際の基質として、下記式(1)により表される化合物を用いることができる。
上記化合物は、Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 8 (1998)2711-2714に、合成Scheme2の中の化合物番号17として記載されており、
Methyl 2−cyano−3,12−dioxooleana−1,9−dien−28−oate(CDDO−Me)とも記される。以下、上記基質化合物を、CDDO−Meとも記す。
CDDO−Meは、Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 7(1997)1623−1628、Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 8(1998)2711−2714に記載の合成方法に準じて製造することができる。
(2) 本発明の式(II)で示されるテルペノイド誘導体(以下、テルペノイド誘導体(II)と記す)と式(III)で示されるテルペノイド誘導体を製造する際の基質として、下記式(2)により表される化合物を用いることができる。
上記式(2)で表される化合物は、CDDO−Meから、有機過酸化物によるエポキシ化反応により、製造することができる。有機過酸化物としては、特に限定されないが、例えば、過蟻酸、過酢酸、過安息香酸、3−クロロ過安息香酸を挙げることができ、好適には3−クロロ過安息香酸である。
2.基質化合物から本発明のテルペノイド誘導体を製造するために用いる変換菌
(1)<SANK 10312株>
基質化合物(1)から本発明のテルペノイド誘導体(I)又はテルペノイド誘導体(III)を製造するために使用する変換菌としては、特に限定されないが、好適には真菌であり、例えば、ケトミウム(Chaetomium)属に属する真菌を挙げることができる。
ケトミウム属に属する真菌としては、好適には、ケトミウム・グロボーサム(Chaetomium globosum)であり、より好適には、ケトミウム・グロボーサム SANK 10312株(受託番号 NITE BP−1486)(この株を「SANK 10312株」と記す)である。
SANK 10312株は、2000年11月に京都府の淡水から分離された。
SANK 10312株の菌株の同定のために利用した培地は以下の4種類であり、その組成は以下の通りである。
<PDA培地 {ポテト デキストロース寒天(Potato Dextrose Agar))培地}>
ニッスイ ポテト デキストロース寒天培地(日水製薬(株)製) 39g
蒸留水 1000ml
<OA培地{オートミール寒天(Oatmeal agar)培地}>
オートミール抽出液* 1000ml
寒天 20g
*30gのオートミールに蒸留水を加えて2時間ほど煮出し、布でろ過して1000mlにフィルアップし作成した。
<MEA培地{麦芽エキス寒天(Malt extract agar)培地}>
バクト マルトエキストラクト(Becton, Dickinson and Company製) 30g
バクト ソイトン(Becton,Dickinson and Company製) 3g
寒天 15g
蒸留水 1000ml。
<CMA培地{コーンミール寒天(Corn Meal Agar)培地}>
コーンミールアガール「ニッスイ」(日水製薬(株)製) 17g
蒸留水 1000ml。
以下の記載において、色調の表示は「メチューン・ハンドブック・オブ・カラー」 (Kornerup, A. & Wanscher, J. H. 1978. Methuen handbook of colour (3rd. edition). Erye Methuen,London)に従った。
SANK 10312株の菌学的性状は以下の通りである。
SANK 10312株を4種類の培地(PDA培地、OA培地、CMA培地、MEA培地)に接種して、菌学的性状を観察した。
SANK 10312株のPDA培地での生育可能温度は9−33℃で、特に18−31℃で旺盛に生育した。
SANK 10312株の菌学的性状は以下の通りである。
OA培地でのコロニーは、28℃、10日の培養で直径80mm以上である。コロニーは薄く、短い綿毛状の白色の菌糸からなり、灰黄色で、中央からやや離れたところは同心円状に灰茶色から黄茶色となる。コロニーの中心部の表面に小粒状の子のう果を密に形成し、暗緑色となる。裏面は淡黄色から茶橙色で、中心部ではオリーブ茶色で、中心部からやや離れたところは同心円状に暗茶色になる。
MEA培地でのコロニーは、28℃、10日の培養で直径80mm以上である。コロニーは薄く、短い綿毛状の白色の菌糸からなり、茶橙色となる。分生子および子のう果は形成されない。裏面も同様となる。
CMA培地でのコロニーは、28℃、10日の培養で直径60mmとなる。コロニーは非常に薄く、菌糸が寒天表面に疎に生えるのみである。コロニーの表面の色はほぼ無色透明で、裏面も同様である。
SANK 10312株のPDA培地での生育可能温度は9−33℃で、特に18−31℃で旺盛に生育する。
SANK 10312株のOA培地での28℃、10日目の微細構造は以下のようになる。
子のう果は暗茶色から黒色で、幅175−240μm、高さ275−400μmの亜球形から卵形をしており、壁は交錯菌糸組織からなり、頂部に孔口を持つ。側毛はまっすぐあるいはわずかに波形となり、淡オリーブ色で、直径3.5μm以下であり、子のう果の上部では頂毛と一体となる。頂毛は多数密生し、波形または先端に向かってゆるいコイル状にまき、全体に粗面で、隔壁を有し、先端は丸い。頂毛の幅は基部で3−4μmであって、オリーブ色で、先端に向かって細まり淡色になる。子のうは棍棒形で、8胞子生である。子のう胞子はレモン形で、未熟な時は淡褐色で、成熟すると淡緑色から暗オリーブ茶色で、6.0−9.0×8.0−11.0μmになる。分生子は観察されない。
以上のような菌学的特徴は、Compendium of Soil Fungi(K.H.Domsch, W.Gams and T.−H.Anderson(2007))に記載されているChaetomium globosum Kunzeの記載によく一致した。従って、本菌株をChaetomium globosum と同定し、Chaetomium globosum SANK 10312と命名した。
SANK 10312株は、2012年12月18日付けで独立行政法人 製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(住所:日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に国際寄託され、受託番号NITE BP−1486が付された。
周知の通り、真菌類は自然界において、又は人工的な操作(例えば、紫外線照射、放射線照射、化学薬品処理等)により、変異を起こしやすく、本発明のSANK 10312株もそのような変異を起こし易いと推測される。本発明において、SANK 10312株は、その全ての変異株を包含する。
また、これらの変異株の中には、遺伝的方法、たとえば組み換え、形質導入、形質転換等により得られたものも包含される。
即ち、本発明のテルペノイド誘導体を生産するために使用する変換菌SANK 10312、それらの変異株およびそれらと明確に区別されない菌株は全てSANK 10312株に包含される。
(2)<SANK 11867株>
基質化合物(1)から本発明のテルペノイド誘導体(I)又はテルペノイド誘導体(III)を製造するために使用する変換菌としては、特に限定されないが、好適には真菌であり、例えば、ケトミウム(Chaetomium)属に属する真菌を挙げることができる。
ケトミウム属に属する真菌としては、好適には、ケトミウム・エスピー(Chaetomium sp.)であり、より好適には、ケトミウム・エスピー SANK 11867株(受託番号 NITE BP−01916)(この株を「SANK 11867株」と記す)である。
SANK 11867株は、国内の土壌より分離された当社の保存株である。
SANK 11867株の菌株の同定のために、SANK10312株の菌株の同定のために用いた4種類の培地(PDA培地、OA培地、MEA培地、CMA培地)を用いた。
以下の記載において、色調の表示は「メチューン・ハンドブック・オブ・カラー」に従った。
SANK 11867株の菌学的性状は以下の通りである。
SANK 11867株を4種類の培地(PDA培地、OA培地、CMA培地、MEA培地)に接種して、菌学的性状を観察した。
SANK 11867株のPDA培地での生育可能温度は5−33℃で、特に13−31℃で旺盛に生育した。
SANK 11867株の菌学的性状は以下の通りである。
OA培地での20℃、10日のコロニーは、直径80mm以上である。コロニーは薄く、短い綿毛状の白色の菌糸からなり、灰黄色となる。コロニーの中心部の表面に小粒状の子のう果を形成し暗緑色となる。裏面は表面と同色となる。
MEA培地での20℃、10日のコロニーは、直径80mm以上である。コロニーは薄く、短い綿毛状の白色の菌糸からなり、茶橙色となる。分生子および子のう果は形成されない。裏面も同様となる。
CMA培地での20℃、10日のコロニーは、直径52−55mmとなる。コロニーは非常に薄く、菌糸が寒天表面に疎に生えるのみである。コロニーの表面の色はほぼ無色透明で、裏面も同様である。
SANK 11867株のOA培地での20℃、10日目の微細構造は以下のようになる。
子のう果は暗茶色から黒色で、幅145−350μm、高さ225−625μmの亜球形から卵形をしており、壁は交錯菌糸組織からなり、頂部に孔口を持つ。側毛はまっすぐあるいはわずかに波形となり、淡オリーブ色で、子のう果の上部では頂毛と一体となる。頂毛は多数密生し、波形または先端に向かってゆるいコイル状にまき、全体に粗面で、隔壁を有し、先端は丸い。頂毛の幅は基部で2.5−6.5μmであって、オリーブ色で、先端に向かって細まり淡色になる。子のうは棍棒形で、8胞子生である。子のう胞子はレモン形で、未熟な時は淡褐色で、成熟すると淡緑色から暗オリーブ茶色で、8.5−10.5×7.0−8.5μmになる。分生子は観察されない。
以上のような菌学的特徴は、Compendium of Soil Fungi(K.H. Domsch, W. Gams and T.−H. Anderson(2007))に記載されているChaetomium属の記載によく一致した。従って、本菌株をChaetomium sp. と同定し、Chaetomium sp. SANK 11867と命名した。
SANK 11867株は、2014年8月7日付けで独立行政法人 製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(住所:日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に国際寄託され、受託番号NITE BP−01916が付与された。
周知の通り、微生物は自然界において、又は人工的な操作(例えば、紫外線照射、放射線照射、化学薬品処理等)により、変異を起こしやすく、本発明のSANK 11867株もそのような変異を起こし易いと推測される。本発明において、SANK 11867株は、その全ての変異株を包含する。
また、これらの変異株の中には、遺伝的方法、たとえば組み換え、形質導入、形質転換等により得られたものも包含される。
即ち、本発明のテルペノイド誘導体を生産するために使用する変換菌SANK 11867、それらの変異株およびそれらと明確に区別されない菌株は全てSANK 11867株に包含される。
(3)<SANK 70214株>
基質化合物(2)から本発明のテルペノイド誘導体(II)又はテルペノイド誘導体(III)を製造するために使用する変換菌としては、特に限定されないが、好適には、水酸化酵素活性を有する細菌であり、例えば、バチルス(Bacillus)属に属する細菌を挙げることができる。
バチルス属に属する細菌として、好適には、バチルス・エスピー(Bacillus sp.)であり、より好適には、バチルス・エスピー SANK70214株(受託番号NITE BP−01914)(以下、SANK 70214と記す)である。
SANK 70214の16S rDNAの部分塩基配列を配列番号1(図7)に示す。
SANK 70214株は、1997年9月に北海道で採取された淡水試料より分離された。
SANK 70214株の菌株の同定のために、菌の培養に利用した培地の組成は以下の通りである。
<TSB(PEARLCORE TRYPTO−SOY BROTH)寒天培地>
PEARLCORE TRYPTO−SOY BROTH(栄研化学株式会社) 30g
寒天 15g
蒸留水 1000ml
(オートクレーブ前にpH8.0に調製)。
SANK 70214株について以下に記載する。
[1]形態学的性状
TSB培地(pH8.0)で28℃、24時間培養後の観察では、細胞が幅1μm、長さが4−5μmの桿菌であり、運動をしない。
[2]培養学的性状
TSB培地(pH8.0)で28℃ 、24時間培養後のコロニーの色調は半透明なクリームがかった白色で、鈍光を有する。コロニーの形状は円形で、中央に向けて凸レンズ状に隆起し、表面は平滑で、周辺は全縁である。
[3]生理学的性状
(1)カタラーゼ:+
(2)生育温度 :14−39℃
(3)グラム染色:陽性
(4)酸の生成(アピ 50 CHを使用)
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:+
L−キシロース:+
メチル−β−D−キシロピラノシド:−
D−ガラクトース:−
D−マンノース:+
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α−D−マンノピラノシド:−
メチルα−D−グルコピラノシド:−
N−アセチル グルコサミン:−
アミグダリン:+
サリシン:+
D−ラクトース:−
D−メリビオース:−
D−メレジトース:−
D−ラフィノース:−
スターチ:−
グリコーゲン:−
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−アラビトール:−
グルコン酸:−
2−ケト−グルコン酸:−
(5)生育pH
pH6:+
pH7:+
pH8:+
pH9:+
pH10:+
(6)N a C l 含有培地での生育
0%:+
2%:+
4%:+
6%:+
8%:+
10%:−
[4]遺伝学的性状
(1)G+C 含量:40.8%
(2)16S rDNA解析:解読した塩基配列(1478 bp:配列表の配列番号1)をRibosomal Database Project(RDP)(Release 11、(March 7, 2014にアップデート))に登録されている細菌の各種の基準株のデータと比較したところ、B.gibsonii DSM 8722と相同性が最も高く、相同値は99.5%であった。さらに、サイトウおよびネイらの近接結合法(SaitouN.,and M. Nei, Molecular Biology and Evolution, 4, p406−425(1987))により系統解析し、図13に示す結果を得た。
以上の菌学的性状を有するSANK 70214株の同定を、バージーズ・マニュアル・オブ・システマチック・バクテリオロジー(Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology)、3巻(2009年刊行)を参考に行った。16S rDNAの塩基配列の解析結果から、SANK 70214株はB.gibsonii DSM 8722と近い系統関係を示した。また、SANK 70214株の形態学性状、培養学的性状、生理学的性状、遺伝学的性状はBacillus属のそれらと良く一致し、SANK 70214株はBacillus属に属するものと同定された。SANK 70214株と最も近縁な系統関係を示したB.gibsoniiとは、L−アラビノース、D−ラクトース、D−メリビオース、D−メレジトース、D−ラフィノース、および、D−ツラノースの炭素源の利用性が異なっていた。また、SANK 70214株は既知のBacillus属細菌の種とは16S rDNAの塩基配列から明確に区別できた。そこで、SANK 70214株をBacillus sp. SANK 70214と命名した。
SANK 70214株は、2014年8月7日付けで独立行政法人 製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(住所:日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に国際寄託され、受託番号NITE BP−01914が付与された。
周知の通り、微生物は自然界において、又は人工的な操作(例えば、紫外線照射、放射線照射、化学薬品処理等)により、変異を起こしやすく、本発明のSANK 70214株もそのような変異を起こし易いと推測される。本発明において、SANK 70214株は、その全ての変異株を包含する。
また、これらの変異株の中には、遺伝的方法、たとえば組み換え、形質導入、形質転換等により得られたものも包含される。
即ち、本発明のテルペノイド誘導体を生産するために使用する変換菌SANK 70214株、それらの変異株およびそれらと明確に区別されない菌株は全てSANK 70214株に包含される。
(4)<SANK 70314株>
基質化合物(2)から本発明のテルペノイド誘導体(II)又はテルペノイド誘導体(III)を製造するために使用する変換菌として例示されるバチルス(Bacillus)属に属する細菌として、好適には、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)SANK 70314株(受託番号NITE BP−01915)(以下、SANK 70314株と記す)を例示することもできる。
SANK 70314の16S rDNAの部分塩基配列を配列番号2(図8)に示す。
SANK 70314は、2013年9月に沖縄県で採集された土壌試料より分離された。
SANK 70314株の菌株の同定のために、菌の培養に利用した培地の組成は以下の通りである。
<NA(PEARLCORE NUTRIENT AGAR)培地>
PEARLCORE NUTRIENT AGAR(栄研化学株式会社) 35g
蒸留水 1000ml。
SANK 70314株について以下に記載する。
[1]形態学的性状
普通寒天培地(栄研化学製)で28℃、24時間培養後の観察では、細胞が幅1μm、長さが4−5μmの桿菌であり、運動をしない。
[2]培養学的性状
普通寒天培地で28℃、24時間培養後のコロニーの色調は不透明なクリームがかった白色で、鈍光を有する。コロニーの形状は円形で、中央に向けて凸レンズ状に隆起し、表面は平滑で、周辺は全縁である。
[3]生理学的性状
(1)カタラーゼ:+
(2)生育温度 :13−46℃
(3)グラム染色:陽性
(4)炭素源の利用性(アピ 50 CHを使用)
グリセロール:+
エリスリトール:−
D−アラビノース:−
D−リボース:+
L−キシロース:−
D−アドニトール:−
メチル−β−D−キシロピラノシド:−
D−ガラクトース:+
D−フルクトース:+
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α−D−マンノピラノシド:−
N−アセチル グルコサミン:+
アミグダリン:+
アルブチン:+
D−セロビオース:+
D−マルトース:+
D−ラクトース:−
D−メリビオース:+
D−スクロース:+
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:−
2−ケト−グルコン酸:−
5−ケト−グルコン酸:−
(5)生育pH
pH6:+
pH7:+
pH8:+
pH9:−
[4]遺伝学的性状
(1)G+C含量:38.0%
(2)16S rDNA解析:解読した塩基配列(1383bp:配列表の配列番号2)をRibosomal Database Project(RDP)(Release 11、(March 7, 2014にアップデート))に登録されている細菌の各種の基準株のデータと比較したところ、Bacillus megaterium IAM 13418と最も高く、相同値は99.9%であった。さらに、サイトウおよびネイらの近接結合法(Saitou N., and M. Nei, Molecular Biology and Evolution, 4, p406−425(1987))により系統解析し、図13に示す結果を得た。
以上の菌学的性状を有するSANK 70314株の同定を、バージーズ・マニュアル・オブ・システマチック・バクテリオロジー(Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology)、3巻(2009年刊行)を参考に行った。16S rDNAの塩基配列の解析結果から、SANK 70314株はBacillus megaterium IAM 13418と非常に近い系統関係を示した。また、SANK 70314株の形態学性状、培養学的性状、生理学的性状、遺伝学的性状はBacillus megateriumのそれらと良く一致した。そこで、SANK 70314株をBacillus megateriumと同定し、Bacillus megaterium SANK 70314と命名した。
SANK 70314株は、2014年8月7日付けで独立行政法人 製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(住所:日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に国際寄託され、受託番号NITE BP−01915が付与された。
周知の通り、微生物は自然界において、又は人工的な操作(例えば、紫外線照射、放射線照射、化学薬品処理等)により、変異を起こしやすく、本発明のSANK 70314株もそのような変異を起こし易いと推測される。本発明において、SANK 70314株は、その全ての変異株を包含する。
また、これらの変異株の中には、遺伝的方法、たとえば組み換え、形質導入、形質転換等により得られたものも包含される。
即ち、本発明のテルペノイド誘導体を生産するために使用する変換菌SANK 70314株、それらの変異株およびそれらと明確に区別されない菌株は全てSANK 70314株に包含される。
(5)<SANK 70214の形質転換株、SANK 70314の形質転換株>
基質化合物(2)から本発明のテルペノイド誘導体(III)を製造するためには、上記微生物から基質化合物(2)の水酸化に関与すタンパク質をコードする塩基配列を決定し、本発明のタンパク質を発現した微生物を利用することができる。具体的には、SANK 70214株およびSANK 70314株から基質化合物(2)を選択的に水酸化し、テルペノイド誘導体(III)に変換するタンパク質を決定し、該タンパク質を発現する微生物を基質化合物(2)に作用させることで、テルペノイド誘導体(III)を製造することができる。
<本発明のタンパク質>
本発明のタンパク質は、該タンパク質をコードする遺伝子を取得し、利用することによって作成することができる。以下に本発明の遺伝子の取得方法、本発明のタンパク質の作成方法を具体的に記載する。
<本発明の遺伝子の取得方法>
SANK 70214株およびSANK 70314株より常法によりゲノムDNAを抽出し、ゲノムシークエンサーを用いて、全ゲノムを解析し、水酸化能を有するタンパク質を同定することで、本発明の遺伝子を取得することができる。
本発明の水酸化酵素関連遺伝子の取得は、当業者らが一般に試みる手法では容易に解決できない問題点があった。基質化合物(2)からテルペノイド誘導体(III)へ変換する能力を有する微生物が属するBacillus属は、水酸化に関与する遺伝子を複数個ゲノム中に保有していると考えられている。また、水酸化に関与する酵素が正常に機能するには、これらの酵素に電子を供給するフェレドキシンや還元酵素が必要とされる。したがって、一般的な水酸化酵素の遺伝子のみを利用したサザンハイブリダイゼーションやデジェネレイトPCR法では、目的の水酸化酵素の取得は困難だと考えられた。そこで、次世代シークエンサーでゲノム解析し、これらの遺伝子を網羅的に解析することで、本発明に関与する水酸化酵素の遺伝子のコードする塩基配列をみいだした。
こうして得られた本発明の基質化合物(2)の水酸化活性を有するタンパク質をコードする塩基配列は、下記の(f)、(g)、(h)、(i)または(j)で示されるものである。
(f)配列番号3(図9)に記載のSANK 70214の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列
(g)配列番号4(図10)に記載のSANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列
(h)(f)または(g)で示されるDNAの改変体であって、(f)または(g)に示されるいずれかのDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し、基質化合物(2)の水酸化活性を有するタンパク質をコードするDNA、
(i)遺伝子暗号の縮重のため、(f)または(g)に示されるいずれのDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズしないが、(f)または(g)で示されるDNAによりコードされる、タンパク質と同じアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするDNA、
(j)(f)で示されるDNAの塩基配列において1から数個の塩基の欠失、置換及び/又は付加を有する塩基配列を有し、かつ基質化合物(2)の水酸化活性を有するタンパク質をコードするDNA。
(k)本発明のSANK 70214株由来の基質化合物(2)の水酸化活性を有するタンパク質としては、以下に示すタンパク質が挙げられる。
・配列番号5(図11)のアミノ酸配列を有するタンパク質
・配列番号5のタンパク質のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質、
・配列番号5のタンパク質のアミノ酸配列と90%配列同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質、
・配列番号5のタンパク質をコードする塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAがコードするタンパク質。
(l)本発明のSANK 70314株由来の基質化合物(2)の水酸化活性を有するタンパク質としては、以下に示すタンパク質が挙げられる。
・配列番号6(図12)のアミノ酸配列を有するタンパク質、
・配列番号6のタンパク質のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質、
・配列番号6のタンパク質のアミノ酸配列と90%配列同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質、
・配列番号6のタンパク質をコードする塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAがコードするタンパク質。
3.本発明の形質転換体
本発明の形質転換体は、宿主に前記(f)、(g)、(h)、(i)又は(j)のタンパク質をコードする遺伝子を、通常の遺伝子工学的方法によって宿主に導入することによって得られる。具体的には、本発明の形質転換体をコードする遺伝子を宿主細胞中で発現させることのできる発現ベクターを調製し、これを宿主細胞に導入して宿主細胞を形質転換させることにより作製できる。
基質化合物(2)から本発明のテルペノイド誘導体(III)を製造するために使用する形質変換体としては、基質化合物(2)をテルペノイド誘導体(III)に水酸化するタンパク質を発現する形質変換体であり、特に限定されないが、、好適には、大腸菌を宿主として、(k)あるいは(l)を発現する形質転換体であり、より好適には、Bacillus subtilisを宿主として、(k)あるいは(l)を発現する形質変換体であり、さらに好適にはBacillus subtilis SANK 70214T株(以下、SANK 70212Tと記す)あるいは、Bacillus subtilis SANK 70314T株(以下、SANK 70314Tと記す)である。
形質転換体の宿主としては特に限定されず、微生物、藻類、植物体、又は動物体を用いることができる。変換効率の観点から、宿主としては、微生物が好ましい。
宿主として用いる微生物は、大腸菌(Escherichia coli)、枯草菌(Bacillus subtilis)が好ましく、枯草菌がより好ましい。
発現ベクターの母体となるベクターとしては、基質化合物(2)の水酸化活性を有するタンパク質をコードするDNAを単独でまたは、フェレドキシン機能を有するタンパク質をコードするDNAと一緒に、宿主に導入することができ、宿主細胞内で遺伝子を発現可能なベクターであればよい。例えば、導入する宿主の種類に応じたプロモーターやターミネーター等の発現調節領域を有するベクターであって、複製開始点や選択マーカー等を有するベクターを用いることができる。また、プラスミド等の染色体外で自立増殖・複製するベクターであってもよいし、染色体内に組み込まれるベクターであってもよい。
形質転換方法としては、宿主に目的遺伝子を導入しうる方法であれば特に限定されるものではない。例えば、カルシウムイオンを用いる方法、一般的なコンピテントセル形質転換方法(Journal of Bacteriology, 93,1925(1967))、プロトプラスト形質転換法(Molecular and General Genetics, 168,111(1979))、エレクトロポレーション法(FEMS Microbiology Letters, 55,135(1990))又はLP形質転換方法(T.Akamatsu及びJ.Sekiguchi,Archives of Microbiology,1987,146,p.353−357;T.Akamatsu及びH.Taguchi,Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,2001,65,4,p.823−829)等を用いることができる。
また、目的遺伝子断片が導入された形質転換体の選択は、選択マーカー等を利用することで行うことができる。例えば、ベクター由来の薬剤耐性遺伝子が、形質転換時に目的DNA断片とともに宿主細胞中に導入された結果、形質転換体が獲得する薬剤耐性を指標に行うことができる。また、ゲノムを鋳型としたPCR法等によって、目的DNA断片の導入を確認することもできる。
4. 培養法と精製法(本発明のテルペノイド誘導体の製造と精製)
上述の変換菌の培養は、一般に微生物の二次代謝産物の製造に使用されるような培地を用いて行なうことができる。そのような培地は、微生物が資化出来る炭素源、窒素源、無機塩、微量の生育因子、微量金属等を含有する。
炭素源としては、例えば、グルコース、フルクトース、マルトース、シュークロース、マンニトール、グリセリン、デキストリン、オート麦、ライ麦、デンプン、ジャガイモ、トウモロコシ粉、綿実油、糖蜜、クエン酸、酒石酸等が挙げられ、これらは単独又は併用して使用することができる。
炭素源の添加量は、通常、培地量の1乃至10重量%の範囲である。
窒素源としては、通常、蛋白質およびその加水分解物を含有する物質または無機塩が使用される。
このような窒素源としては、例えば、大豆粉、フスマ、落花生粉、綿実粉、カゼイン加水分解物、ファーマミン、魚粉、コーンスチープリカー、ペプトン、肉エキス、イースト、イーストエキス、マルトエキス、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム等が挙げられ、これらは単独または併用して使用することができる。
窒素源の添加量は、通常、培地量の0.2乃至10重量%の範囲である。
また、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウム、カルシウム、リン酸、硫酸、塩酸、炭酸等のイオンを得ることのできる塩類を培地中に加えてもよい。
さらに、菌の資化しうるビタミンB1、ビオチンのようなビタミン類、チアミンのような菌体増殖促進物質、マンガン、モリブデンのような金属の塩を培地に添加してもよい。
また、液体培地の場合、培地の泡立ちを防ぐため、シリコンオイル、ポリアルキレングリコールエーテル、植物油、動物油、界面活性剤のような消泡剤を培地に添加してもよい。
上述の変換菌の培養に用いる液体培地のpHは、菌株、本発明のテルペノイド誘導体のpH安定性等に依存する。
変換菌の培養温度は、菌株、本発明のテルペノイド誘導体の熱安定性等に依存する。変換菌がSANK 10312株の場合、好適には9乃至33℃であり、より好適には20乃至35℃である。変換菌がSANK 11867株の場合、好適には5乃至33℃であり、より好適には13乃至31℃である。変換菌がSANK 70214株の場合、好適には14乃至39℃であり、より好適には20乃至35℃である。SANK 70314株の場合、好適には13乃至46℃であり、より好適には20乃至40℃である。変換菌がSANK 70214T株の場合、好適には5乃至50℃であり、より好適には27乃至37℃である。SANK 70314T株の場合、好適には5乃至50℃であり、より好適には27乃至37℃である。
上述の変換菌の培養方法としては、特に限定はなく、例えば、固形培地を用いた培養法、攪拌培養法、振とう培養法、通気培養法、通気攪拌培養法等を挙げることができ、好適には、攪拌培養法、振とう培養法、通気培養法、通気攪拌培養法であり、より好適には振とう培養法である。工業的スケールで培養するには、通気攪拌培養法がより好適である。

変換菌の培養は、通常、変換菌を生やしたスラントを少量の培地に接種した種培養から始まり、必要に応じより大きな規模で種培養を再度行なった後、最終段階としてより大きな規模での本培養を行なうことによりなされる。
上述の変換菌の小規模な培養を行なう場合、三角フラスコ等を用いて種培養を行い、必要に応じより大きな規模の種培養を再度行った後、三角フラスコ等を用いて本培養を行う。
上述の変換菌の大規模な培養を行なう場合、攪拌装置及び通気装置を付けたジャーファーメンター又はタンクを用いることが好ましい。このような装置を用いれば、培地をジャーファーメンター又はタンクの中で調製及び滅菌することができる。この方法は、大規模な製造に適している。
変換菌の基質添加後の培養時間は、菌株に依存する。変換菌がSANK 10312株の場合、好適には2乃至14日であり、より好適には3乃至10日である。変換菌がSANK 11867株の場合、好適には2乃至14日であり、より好適には3乃至10日である。変換菌がSANK 70214株の場合、好適には1乃至10日であり、より好適には3乃至7日である。SANK 70314株の場合、好適には1乃至10日であり、より好適には1乃至7日である。変換菌がSANK 70214T株の場合、好適には1乃至168時間であり、より好適には2乃至24時間である。SANK 70314T株の場合、好適には1乃至168時間であり、より好適には8乃至96時間である。
培養終了後、得られた培養物、その中に含まれる菌体及び/又はその培養上清から、本発明のテルペノイド誘導体を抽出することができる。菌体及びその他の固形分と培養上清とを分離するためには、遠心分離法又は珪藻土をろ過助剤とするろ過法を使用することができる。
本発明のテルペノイド誘導体の抽出にはこれらの化合物の物理化学的性状を利用することができる。培養ろ液又は培養上清中に存在する本発明のテルペノイド誘導体は、水と混和しない有機溶剤、例えば、酢酸エチル、クロロホルム、塩化エチレン、塩化メチレン、ブタノール、それら2つ以上の混合溶媒等により抽出することができる。菌体内に存在する本発明のテルペノイド誘導体は、50乃至90%の含水アセトン又は含水メタノールを用いて菌体から抽出し、有機溶媒を留去した後、培養ろ液又は培養上清中に存在する場合と同様に抽出することができる。全培養物中に存在する本発明のテルペノイド誘導体は、全培養物にアセトン又はメタノールを20乃至80%、好適には40乃至60%、より好適には50%添加し、抽出することができる。抽出終了後、珪藻土をろ過助剤としてろ過し、得られた可溶物から、培養ろ液又は培養上清中に存在する場合と同様に抽出することができる。
上述の抽出物からの本発明のテルペノイド誘導体を単離するための精製は、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、分配クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、高速液体クロマトフラフィー(以下、HPLC)等の精製手段により行なうことができる。
吸着クロマトグラフィーは、本発明のテルペノイド誘導体を含む上述の抽出液を吸着剤と接触させ、夾雑物を吸着させて取り除くか、又は本発明のテルペノイド誘導体を吸着させて夾雑物を除去した後、溶出させることにより行なう。吸着剤としては、例えば、活性炭、アンバーライトXAD−2、同XAD−4、同XAD−16(以上、ローム・アンド・ハース社製)、ダイヤイオンHP−20、同HP−21、同HP−20SS、セパビーズSP−207、同SP−850、同SP−700(三菱化学(株)製)等を挙げることができる。吸着させた本発明のテルペノイド誘導体の溶出に使用する溶媒としては、例えば、メタノール、アセトン、ブタノ−ル、アセトニトリル等の有機溶媒およびこれらの水混液を挙げることができる。
イオン交換クロマトグラフィーは、本発明のテルペノイド誘導体が中性物質として挙動することを利用して行なう。すなわち、本発明のテルペノイド誘導体を含む上述の抽出液を例えばイオン交換担体と接触させて不要物を該担体に吸着させ、本発明のテルペノイド誘導体を通過させる。イオン交換担体としては、DEAE−セファデックス、DEAE−セファロース、QAE−セファデックス、CM−セファデックス、SP−セファデックス(以上、GEヘルスケア社製)、DEAE−トヨパール、QAE−トヨパール、CM−トヨパール、SP−トヨパール(東ソー(株)製)、デュオライトA113LF、同A116、同A368S、同A375LF、同C20J、同C433LF(ダイアモンド・シャムロック・ケミカル社製)、アンバーライトIRA−67、同IRA−98、同IRA400J,同IRA458RF、同IR120B、同IRC76、(ローム・アンド・ハース社製)、ダウエックス50WX4、同HCR−S、同1×4、同22、66、同SBR−P(ダウ・ケミカル社製)等を挙げることができる。
分配クロマトグラフィーに使用する担体としては、例えば、シリカゲル、TSKゲルトヨパールHW−40F(東ソー(株)製)、セファデックスLH−20(GEヘルスケア社製)、セルロース(メルク社製)等を挙げることができる。
逆相クロマトグラフィーに使用する担体としては、例えば、コスモシール140C18(ナカライテスク(株)製)、ODS−A(株式会社ワイエムシィ製)等を挙げることができる。
HPLCに使用するカラムとしては、例えば、ショウデックスアサヒパックODP50−4E(昭和電工(株)製)、YMCパックODS−A(株式会社ワイエムシィ製)、カプセルパックUG120(資生堂(株)製)、UnisonC18(インタクト(株)製)の如き逆相カラム等を挙げることができる。
これらの精製手段を単独で、又は適宜組み合わせることにより、本発明のテルペノイド誘導体を単離することができる。必要なら同じ精製手段を反復してもよい。各精製手段の実施には、カラムクロマトグラフィー法、バッチクロマトグラフィー法、薄層クロマトグラフィー法等、精製に適した方法を選択することができる。
得られた本発明のテルペノイド誘導体の立体構造は、原料化合物の立体構造に由来している。原料化合物にあらたに導入した置換基の立体は、核オーバーハウザー効果相関2次元NMRスペクトル(NOESY)を用いて決定した。
例えば、前述の(2)に記載の物理化学的性状を有するテルペノイド誘導体(I)の立体構造は、原料化合物の立体構造と、(2)に記載の物理化学的性状、および、後述する実施例1に記載のNOESYの測定結果から決定した。
同様に、前述の(4)に記載の物理化学的性状を有するテルペノイド誘導体(II)の立体構造は、原料化合物の立体構造と、(4)に記載の物理化学的性状、よび、後述する実施例3に記載のNOESYの測定結果から決定した。
5.本発明のテルペノイド誘導体を含有する医薬
上述の様にして精製された本発明のテルペノイド誘導体は、Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路を活性化する作用を有し、抗炎症作用、細胞保護作用を有する。
Keap1/Nrf2/AREシグナル伝達経路が活性化されると、その標的遺伝子であるNAD(P)H:quinone oxidoreductase-1 (NQO1)、heme oxygenase-1 (HO−1)、γ-glutamate cysteine ligase catalytic subunit (GCLC)等が誘導される(非特許文献1)。これらの酵素量が増加あるいは活性化されると、細胞は毒物、酸化ストレス、炎症等に対して耐性となるため、本発明のテルペノイド誘導体は、以下に示す眼疾患、腎疾患、肝疾患、糖尿病およびその合併症等の疾患の予防剤又は治療剤として有用である。
眼疾患として、アレルギー性結膜疾患、ウィルス性結膜炎、翼状片、角膜感染症、ドライアイ、角膜障害(角膜上皮障害、及び/又は、角膜内皮障害である)、ぶどう膜炎、ベーチェット病、糖尿病網膜症、網膜剥離、網膜静脈閉塞(Retinal Vein Occlusion: RVO)、中心性漿液性脈絡網膜症、加齢黄斑変性(Age−related Macular Degeneration: AMD)、糖尿病黄斑浮腫(Diabetic Macular Edema: DME)、黄斑疾患、網膜色素変性、緑内障、白内障などの疾患が例示される。
腎疾患として、急性腎炎、慢性腎炎、急性腎不全、慢性腎不全、ネフローゼ症候群、IgA腎症、糖尿病腎症、痛風腎、腎硬化症、水腎症、尿細管間質性腎炎、冠動脈バイパス手術後の腎機能低下、腎尿路感染症などの腎障害に起因する疾患が例示される。
呼吸器疾患として、気管支炎、肺炎、胸膜炎、慢性閉塞性肺疾患(Chronic Obstructive Pulmonary Disease: COPD)、急性肺障害(acute lung injury: ALI)、びまん性汎細気管支炎、肺気腫、喘息などが例示される。
肝疾患として、アルコール性脂肪肝、非アルコール性脂肪性肝炎、肝線維症、肝硬変、肝移植に伴う肝機能障害などが例示される。
脳疾患として、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis: ALS)、脳梗塞、多発性硬化症(multiple sclerosis: MS)などが例示される。
心臓疾患として、心筋梗塞などが例示される。
糖尿病およびその合併症として、糖尿病網膜症、糖尿病性腎症、糖尿病性神経障害が例示される。
これらの疾患の中でも、特に、
眼疾患として、ドライアイ、角膜障害(角膜上皮障害、及び/又は、角膜内皮障害である)、ぶどう膜炎、糖尿病網膜症、網膜静脈閉塞、加齢黄斑変性、糖尿病黄斑浮腫、緑内障、
腎疾患として、糖尿病腎症が、
呼吸器疾患として、慢性閉塞性肺疾患、急性肺障害、
肝疾患として、非アルコール性脂肪性肝炎、肝移植に伴う肝機能障害、
脳疾患として、脳梗塞、多発性硬化症
の予防剤もしくは治療剤として有用である。
これらの疾患の中でも、さらに、ドライアイの予防又は治療剤、角膜上皮、及び/又は、角膜内皮の障害の予防又は治療剤、加齢黄斑変性の予防又は治療剤、糖尿病黄斑浮腫、及び/又は、網膜静脈閉塞の予防又は治療剤、慢性閉塞性肺疾患の予防又は治療剤、脳梗塞の予防又は治療剤、多発性硬化症の予防又は治療剤として好適である。
本発明のテルペノイド誘導体を医薬として用いる場合、種々の形態で投与され得る。その投与形態は、製剤、年齢、性別、疾患等に依存する。例えば、錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、シロップ剤、液剤、懸濁剤、乳剤、顆粒剤、カプセル剤等は経口投与される。注射剤等は静脈内投与、筋肉内投与、皮内投与、皮下投与、硝子体内投与、前房内投与、結膜下投与、テノン嚢投与又は腹腔内投与される。点眼剤は点眼投与される。眼軟膏剤は眼粘膜に使用する。坐剤は直腸内投与される。また、いずれの投与法も徐放性医薬組成物化して投与することもある。
本発明のテルペノイド誘導体を眼疾患用の医薬として用いる場合、経口投与も考えうるが一般的には作用点に直接投与できる点眼投与、硝子体内投与、前房内投与、結膜下投与、テノン嚢投与が用いられることが多い。
本発明のテルペノイド誘導体を有効成分として含有する各種医薬組成物は、常法に従い、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、溶解剤、矯味矯臭剤、コーティング剤等、医薬製剤分野において通常使用し得る公知の補助剤を用いて製造することができる。
6.本発明のテルペノイド誘導体を有効成分とする眼疾患治療用及び/又は予防用徐放性医薬組成物
本発明のテルペノイド誘導体を有効成分とする眼疾患治療用及び/又は予防用徐放性医薬組成物(以下、本発明の徐放性医薬組成物とも記す)は、硝子体に投与可能な基材および硝子体に投与可能な形態を有し、眼内に直接投与される。
医薬を眼内に直接投与する場合、患者への負担が大きい。本発明の徐放性医薬組成物は、生理的条件下、該テルペノイド誘導体を持続的に放出することにより、1週間以上、薬理作用を持続することができるので、投与回数を減らすことができ、患者の負担が低減されている。
本発明の徐放性医薬組成物は、毒物、酸化ストレス、炎症等の抑制に関わる酵素を誘導し、その結果、網膜組織を保護し、後部眼疾患治療用または予防用の局所投与型徐放性医薬組成物として有用である。後部眼疾患としては、加齢黄斑変性、糖尿病黄斑浮腫、糖尿病網膜症などが挙げられる。
本発明の徐放性医薬組成物の基材には、生分解性ポリマーを用いる。生分解性ポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸グリコール酸共重合体が挙げられ、好ましくは、ポリ乳酸、又は、乳酸グリコール酸共重合体である。
これらの生分解性ポリマーは、公知の製造方法に従って製造するか、または種々の分子量、共重合比率の市販品を利用することもできる(J.Biomaterials Nanobiotechnology 2012:3:208−252。Biomedical Engineering, Trends in Materials Science, Laskovski,A(Ed.) pp.489−512,InTech,Rijeka,2011)。
本発明の徐放性医薬組成物の形態は、粉末化での徐放化を目指した粉末医薬組成物の他に、徐放化のために基材に本発明のテルペノイド誘導体を均一または粒子状に分散させて、ロッド状、シート状、フィルム状、ディスク状、又は、マイクロスフェアに成形した形態を含む。これらの中でも、マイクロスフェアまたはロッド状が、後部眼疾患治療用または予防用の徐放性医薬組成物の形態として好ましい。
本発明の徐放性医薬組成物に含有される本発明のテルペノイド誘導体の量は、特に限定されないが、好適には5乃至80重量%であり、より好適には20乃至60重量%である。
本発明の徐放性医薬組成物の形態として、マイクロスフェアを製造する方法としては、例えば水中乾燥法(例えば、o/w法、w/o法、w/o/w法等)、相分離法、噴霧乾燥(スプレードライ)法、超臨界流体による造粒法、これらに準ずる方法、又は、後述する実施例に記載した方法等が挙げられる(R.T. Liggins, H.M. Burt / International Journal of Pharmaceutics 222 (2001) 19−33; K. Andreas et al. / Acta Biomaterialia 7 (2011) 1485−1495; J. Herberger et al. / Journal of Controlled Release 90 (2003) 181−195; A.J. Thote, R.B. Gupta / Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 1 (2005) 85− 90)。
本発明の徐放性医薬組成物の形態として、ロッド状、シート状、フィルム状、ディスク状、マイクロスフェア状等のポリマー・インプラントを製造する方法としては、成形するための溶媒として、適宜界面活性剤又は乳化剤を加え、有機溶媒を用いて、所望の形状又は構造に溶融押出、射出成型、圧縮成形(打錠を含む)又はローラー圧縮するなどの様々な技法を用いて、所望の形状の徐放性医薬組成物の内部コアに加工する方法が例示される。
成形するために用いる有機溶媒としては、アセトン等の、FDAクラス3溶媒(毒性が低く、最小限の使用で残留溶媒を除去できる溶媒)に分類される有機溶媒を使用する。

有機溶媒を使用せずに、本発明の徐放性医薬組成物の内部コアを加工する場合には、本発明のテルペノイド誘導体が、基材である生分解性ポリマーの全体又はポリマーの特定の部位だけにしっかりと混ぜ合わされ分散又は溶解するような条件下で行うことができる。
7.本発明のテルペノイド誘導体の投与量、投与回数
本発明のテルペノイド誘導体の投与量は、症状、年齢などにより異なるが、局所投与の場合は、0.0001μg/site乃至100μg/siteが好ましい。全身投与の場合の投与量は、0.00001mg/kg乃至10mg/kgが好ましい。
本発明のテルペノイド誘導体を有効成分として含有する医薬の投与回数は、1日複数回、1日1回、又は数日に1回である。徐放性医薬組成物の場合は、1週間に1回、4週間に1回、3ヶ月に1回、又は6ヶ月に1回が目安である。
次に、実施例、試験例及び医薬組成物とする例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1) テルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)の製造(変換菌:SANK 10312株)
。 (1)ケトミウム属変換菌の培養
100ml容の三角フラスコ4本に下記表1に示す組成の種培養培地を各々20mlずつ入れ、121℃にて20分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 10312株の胞子懸濁液を1ml接種し、回転振とう培養機で23℃、210rpmの条件下で2日間培養した。得られた培養液を、以下、「種培養液」という。
(表1)
表1.SANK 10312株の種培養培地の培地組成

グリセリン 30g
グルコース 30g
可溶性澱粉 20g
大豆粉 10g
ゼラチン 2.5g
イーストエキス(Difco) 2.5g
NHNO 2.5g
寒天 3g
消泡剤 *1 0.1ml
水道水 1000ml

*1 ニッサン・ディスフォームCB−442(日本油脂(株)製)
*2 pHは無修正。
500ml容の三角フラスコ13本に下記表2に示す組成の本培養培地を各々80mlずつ入れ、121℃にて20分間滅菌した後、室温まで冷却し、上述のSANK 10312株の種培養液を無菌的に各4ml接種し、回転振とう培養機で23℃、210rpmの条件下で2日間培養した。この培養液に10mg/mlの濃度でジメチルスルホキシドに溶解したCDDO−Meの溶液を各々0.8mlずつ添加し、再度回転振とう培養機で23℃、210rpmで6日間培養を行った。
(表2)
表2.本培養培地の培地組成

グリセリン 30g
グルコース 30g
可溶性澱粉 20g
大豆粉 10g
ゼラチン 2.5g
イーストエキス(Difco) 2.5g
NHNO 2.5g
消泡剤 *1 0.1ml
水道水 1000ml

*1 ニッサン・ディスフォームCB−442(日本油脂(株)製)
*2 pHは無修正。
(2)テルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)の単離
本実施例におけるテルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)の挙動は、以下に示す条件のHPLCでモニターした。
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸を含む10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸を含むアセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.3分(テルペノイド誘導体(I))
4.9分(テルペノイド誘導体(III))。
(1)において得られた培養液1040mlに等量のアセトンを添加し、室温で1時間静置後、菌体を吸引濾過によって取り除き、濾液2000mlを得た。この濾液に酢酸エチル1Lを添加し、液々分配することで目的化合物を含む有機層を得た。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶剤を留去することによって、テルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)を含む粉末549.9mgを得た。この粉末のうち275mgをメタノール1.37mlに溶解し、そのうち0.2mlを予め0.01%ギ酸水溶液:0.01%ギ酸含有アセトニトリル=45:55の溶媒で平衡化したHPLCカラム(Unison US−C18:直径20mm×長さ150mm:インタクト(株)製)に供与し、0.01%ギ酸水溶液:0.01%ギ酸含有アセトニトリル=45:55の溶媒で流速18.0ml/分で溶出した。目的化合物の紫外部吸収を波長λ=230nmにて検出し、保持時間9.1分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(I))、保持時間12.3分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(III))を7回に分けて分取した。分取液を合併して、減圧濃縮して得られた懸濁液を凍結乾燥し、テルペノイド誘導体(I)を無色粉末として1.4mg、テルペノイド誘導体(III)を無色粉末として16.2mg得た。
得られた本発明のテルペノイド誘導体(I)の立体構造は、二次元核磁気共鳴スペクトル(NOESY)を用いて決定した。
テルペノイド誘導体(I)は、二次元核磁気共鳴スペクトル(NOESY)において、19位のβ-プロトンと21位のβ-プロトンに相関が観察されたことから、立体構造を式(I)のように決定した。
テルペノイド誘導体(I)の物理化学的性状の測定値
1)物質の性状:無色粉末状物質
2)分子式: C3243NO
3)分子量:521(ESIマススペクトル法により測定)
4)高分解能LC−ESIマススペクトル法により測定した精密質量、[M+H]は次に示す通りである。
実測値:522.32062
計算値:522.32140
5)H−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定したH−核磁気共鳴スペクトル(500MHz)は、以下に示す通りである。
σ:0.98(3H,s),0.99(3H,s),1.00(3H,s),1.17(3H,s),1.18−1.22(1H,m),1.25(3H,s),1.28−1.30(1H,m),1.33(3H,s),1.49(3H,s),1.51−1.55(1H,m),1.62−1.66(1H,m),1.68−1.71(1H,m),1.69−1.72(1H,m),1.70−1.80(2H,m),1.77−1.79(1H,m),1.76−1.82(2H,m),1.85−1.89(2H,m),2.96(1H,d,J=5.0Hz),3.04(1H,ddd,J=4.0Hz,4.0Hz,14.0Hz),3.49(1H,dd,J=5.0Hz,11.5Hz),3.71(3H,s),5.97(1H,s),8.03(1H,s)ppm
6)13C−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定した13C−核磁気共鳴スペクトル(125MHz)は、以下に示す通りである。
σ:16.4(q),18.2(t),21.4(q),21.5(q),23.9(t),24.6(q),26.6(q),27.0(q),28.1(t),29.1(q),31.1(d),31.6(t),35.8(t),35.9(s),40.1(t),42.0(s),42.5(s),45.0(s),45.7(s),47.7(d),48.9(s),49.0(d),52.1(q),73.7(d),114.3(s),114.6(s),124.0(d),165.5(d),168.5(s),176.6(s),196.5(s),198.7(s)ppm
7)高速液体クロマトグラフィー:
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸含有10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸含有アセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
温 度:40℃
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.3分。
8)テルペノイド誘導体(I)の1H−核磁気共鳴スペクトルを図1に、二次元核磁気共鳴スペクトル(1H−13C HSQCスペクトル)を図2に示す。1H−核磁気共鳴スペクトルと二次元核磁気共鳴スペクトル(1H−13C HSQCスペクトル)の解析の結果、各プロトンを以下のように帰属した。
19位のβ−プロトン:1.28−1.30ppm(メチレン)
21位のβ−プロトン:3.49ppm(メチン)
9)テルペノイド誘導体(I)の二次元核磁気共鳴スペクトル(1H−1H NOESYスペクトル)を図3に示す。図3において、19位のβ−プロトンと21位のβ−プロトンに相関が認められることから、立体構造を(I)のように決定した。
(実施例2) テルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)の製造(変換菌:SANK 11867株)
(1)ケトミウム属変換菌の培養
100ml容の三角フラスコ176本に実施例1の表1に示す組成の種培養培地を各々20mlずつ入れ、121℃にて20分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 11867株の胞子懸濁液を1ml接種し、回転振とう培養機で23℃、210rpmの条件下で2日間培養した。得られた培養液を、以下、「種培養液」という。
500ml容の三角フラスコ583本に実施例1の表2に示す組成の本培養培地を各々80mlずつ入れ、121℃にて20分間滅菌した後、室温まで冷却し、上述のSANK 11867株の種培養液を無菌的に各4ml接種し、回転振とう培養機で23℃、210rpmの条件下で2日間培養した。この培養液に30mg/mlの濃度でジメチルスルホキシドに溶解したCDDO−Meの溶液を各々0.8mlずつ添加し、再度回転振とう培養機で23℃、210rpmで6日間培養を行った。
(2)テルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)の単離
本実施例におけるテルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)の挙動は、以下に示す条件のHPLCでモニターした。
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸を含む10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸を含むアセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.3分(テルペノイド誘導体(I))
4.9分(テルペノイド誘導体(III))。
(1)において得られた培養液42.6Lに等量のアセトンを添加し、よく撹拌したのち室温で一晩静置後、菌体を吸引濾過によって取り除き、濾液78Lを得た。この濾液を、あらかじめアセトンで洗浄後、水で置換したセパビーズ SP207(2L:三菱化学(株)製)カラムに供与した。カラムをアセトン:水=5:5の混合溶媒6L、次いでアセトン:水=6:4の混合溶媒6Lで洗浄した後、アセトン:水=7:3の混合溶媒6Lで溶出した。この目的化合物を含む溶出液に水1.2Lを加え、さらに酢酸エチル2.6Lを添加し、液々分配することで目的化合物を含む有機層を分離し、飽和食塩水で洗浄したのち、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮することによって、テルペノイド誘導体(I)、テルペノイド誘導体(III)を含む抽出物6.92gを得た。この抽出物のうち1.5gをメタノール5mlに溶解し、ODS−A(7.5g:株式会社ワイエムシィ製)に吸着させたものをミニカラムに充填し、あらかじめアセトニトリル:0.01%ギ酸入り水=55:45の混合溶媒で平衡化したODS−A(100g:株式会社ワイエムシィ製)カラムに供与し、同混合溶媒で流速15ml/分で溶出した。目的化合物の紫外部吸収を波長λ=230nmにて検出し、保持時間42.0分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(I))と、保持時間50.0分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(III))を5回に分けて分取した。分取液をそれぞれまとめて減圧濃縮し、テルペノイド誘導体(I)の無色粉末192mgと、テルペノイド誘導体(III)を含む薄黄色粉末2.45gを得た。テルペノイド誘導体(III)を含む薄黄色粉末2.45gは、アセトニトリル2mlに溶解し、あらかじめアセトニトリル:水=55:45の混合溶媒で置換したセパビーズ SP207SS(500ml:三菱化学(株)製)カラムに供与した。カラムをアセトニトリル:水=60:40の混合溶媒1750mlで洗浄した後、アセトニトリル:水=65:35の混合溶媒2340mlで溶出した。溶出液のうちテルペノイド誘導体(III)を高純度に含む1200mlについて、減圧濃縮した後、凍結乾燥することで、テルペノイド誘導体(III)を2.19g得た。
(実施例3) テルペノイド誘導体(II)、テルペノイド誘導体(III)の製造(変換菌:SANK 70214株)
(1)基質化合物(2)の合成
CDDO−Me(8.00g,15.8mmol)をジクロロメタン(40ml)に溶解し、氷冷下で3−クロロ過安息香酸(>65%)(5.04g,19.0mmol)を加え、室温にて3時間攪拌した。反応液に、飽和重曹水(40ml)を加え、同温で15分間攪拌した。さらに、同混合物に10%チオ硫酸ナトリウム水溶液(40ml)を加え、同温で5分間攪拌後、酢酸エチルで抽出した。分離した有機層を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=4:1,v/v)で精製し、白色アモルファス状固体として基質化合物(2)(8.16g,99%)を得た。
ESI−MS;m/z:522(M++1).
1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ:0.91(3H,s),1.01(3H,s),1.08(3H,s),1.12(3H,s),1.19(3H,s),1.27(3H,s),1.55(3H,s),1.18−2.00(15H,m),2.94(1H,d,J=4.9Hz),3.05(1H,dt,J=13.8,3.7Hz),3.70(3H,s),4.34(1H,s),6.07(1H,s).
高速液体クロマトグラフィー:
純 度:99.0%
カラム:コスモシール 5C18−MS−II
(直径6.0mm×長さ150mm:ナカライテスク(株)製)
溶 媒:A:10mM酢酸アンモニウム水溶液
B:アセトニトリル
A/B=15/85のアイソクラティック
流 速:1.0ml/分
温 度:40℃
検 出:紫外部吸収 λ254nm
保持時間:9.6分。
(2)バチルス属変換菌の培養
100ml容の三角フラスコ20本に下記表3に示す組成の種培養培地を各々20mlずつ入れ、121℃にて30分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 70214株のコロニーを1白金耳接種して、回転振とう培養機で28℃、210rpmの条件下で24時間培養した。得られた培養液を、以下、「種培養液」という。
(表3)
表3.SANK 70214株の種培養培地の培地組成

グルコース 50g
大豆粉 10g
肉エキス 4g
ポリペプトン 4g
イーストエキス(Difco) 1g
CaCO 5g
NaCl 2.5g
消泡剤 *1 0.5ml
イオン交換水 1000ml

*1 ニッサン・ディスフォームCB−442(日本油脂(株)製)
*2 pHは滅菌前に、NaOHまたはHClで7.2に調整。
500ml容の三角フラスコ300本に上記表3に示す組成の本培養培地を各々80mlずつ入れ、121℃にて30分間滅菌した後、室温まで冷却し、(1)で合成した基質化合物(2)の30mg/mlの濃度でジメチルスルホキシドに溶解した溶液を各々0.8mlずつ添加した。この培地に、上述のSANK 70214株の種培養液を無菌的に各0.8ml接種し、回転振とう培養機で28℃、210rpmの条件下で5日間培養した。
(3)テルペノイド誘導体(II)、テルペノイド誘導体(III)の単離
本実施例におけるテルペノイド誘導体(II)、テルペノイド誘導体(III)の挙動は、以下に示す条件のHPLCでモニターした。
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸を含む10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸を含むアセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:5.4分(テルペノイド誘導体(II))
4.9分(テルペノイド誘導体(III))。
(2)において得られた培養液22.8Lに等量のアセトンを添加し、よく撹拌したのち室温で一晩静置後、菌体をフィルタープレスによって取り除き、濾液42Lを得た。この濾液を、あらかじめアセトンで洗浄後、水で置換したセパビーズ SP207(2L:三菱化学(株)製)カラムに供与した。カラムをアセトン:水=5:5の混合溶媒14L、次いでアセトン:水=6:4の混合溶媒6Lで洗浄した後、アセトン:水=7:3の混合溶媒7.2Lで溶出し、さらにアセトン:水=8:2の混合溶媒8Lで溶出した。アセトン:水=7:3の混合溶媒の溶出画分から目的化合物を含む溶出液4Lを回収し、そこへセパビーズ SP207SS(16ml:三菱化学(株)製)を添加し、有機溶媒を留去して目的化合物を樹脂に吸着させた。その吸着物を、あらかじめアセトンで洗浄後、水で置換したセパビーズ SP207SS(350ml:三菱化学(株)製)カラムに供与した。カラムをアセトニトリル:水=50:50の混合溶媒1200ml、次いでアセトニトリル:水=55:45の混合溶媒1050mlで洗浄した後、アセトニトリル:水=60:40の混合溶媒2950mlで溶出した。溶出液のうちテルペノイド誘導体(III)を高純度に含む920mlについて、有機溶媒を留去した後、凍結乾燥することで、テルペノイド誘導体(III)を1.58g得た。また、溶出液のうち、テルペノイド誘導体(II)を含む580mlについて有機溶媒を留去した後、凍結乾燥することでテルペノイド誘導体(II)を含む粉末を120.7mg得た。この粉末のうち109mgをジメチルスルホキシド1.0mlに溶解し、そのうち0.3mlを予め0.01%ギ酸水溶液:0.01%ギ酸含有アセトニトリル=45:55の溶媒で平衡化したHPLCカラム(Unison US−C18:直径20mm×長さ150mm:インタクト(株)製)に供与し、0.01%ギ酸水溶液:0.01%ギ酸含有アセトニトリル=45:55の溶媒で流速20.0ml/分で溶出した。目的化合物の紫外部吸収を波長λ=230nmにて検出し、保持時間13.6分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(II))を3回に分けて分取した。分取液を合併し、減圧濃縮して得られた懸濁液を凍結乾燥し、テルペノイド誘導体(II)を無色粉末として4.5mg得た。
得られた本発明のテルペノイド誘導体(II)の立体構造は、二次元核磁気共鳴スペクトル(NOESY)を用いて決定した。
テルペノイド誘導体(II)は、二次元核磁気共鳴スペクトル(NOESY)において、19位のα-プロトンと21位のα-プロトンに相関が観察されたことから、立体構造を式(II)のように決定した。
テルペノイド誘導体(II)の物理化学的性状の測定値
1)物質の性状:無色粉末状物質
2)分子式: C3243NO
3)分子量:537(ESIマススペクトル法により測定)
4)高分解能LC−ESIマススペクトル法により測定した精密質量、[M+H]は次に
示す通りである。
実測値:538.31496
計算値:538.31631
5)H−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定したH−核磁気共鳴スペクトル(500MHz)は、以下に示す通りである。
σ:0.96(3H,s),1.06(3H,s),1.11(3H,s),1.12(3H,s),1.19(3H,s),1.27(3H,s),1.28(3H,s),1.46(1H,d,J=13.0Hz),1.47(1H,d,J=13.0Hz),1.52−1.59(2H,m),1.61−1.65(2H,m),1.66−1.69(1H,m),1.68−1.75(1H,m),1.75(1H,dd,J=3.5Hz,14.5Hz),1.88(1H,brd,J=14.5Hz),1.98(1H,dd,J=5.5Hz,9.5Hz),2.03(1H,dd,J=3.5Hz,14.5Hz),2.38(1H,ddd,J=3.5Hz,14.0Hz,14.0Hz),2.99(1H,d,J=4.5Hz),3.10(1H,brd,J=13.5Hz),3.53(1H,brs),3.69(3H,s),4.34(1H,s),6.09(1H,s)ppm
6)13C−核磁気共鳴スペクトル:重クロロホルム中でTMSのシグナルを0.00ppmとして測定した13C−核磁気共鳴スペクトル(125MHz)は、以下に示す通りである。
σ:18.3(t),21.0(q),21.3(q),22.8(q),23.9(q),24.0(q),25.7(t),27.4(q),28.0(q),28.7(t),30.0(t),31.4(t),31.5(d),35.2(s),38.9(t),40.9(s),42.1(s),42.6(d),45.1(s),45.5(s),47.0(s),49.5(d),52.0(q),53.2(s),69.1(d),74.8(d),113.6(s),124.8(d),168.8(s),177.6(s),198.8(s),202.4(s)ppm
7)高速液体クロマトグラフィー:
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸含有10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸含有アセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
温 度:40℃
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:5.4分。
8)テルペノイド誘導体(II)の1H−核磁気共鳴スペクトルを図4に、二次元核磁気共鳴スペクトル(1H−13C HSQCスペクトル)を図5に示す。1H−核磁気共鳴スペクトルと二次元核磁気共鳴スペクトル(1H−13C HSQCスペクトル)の解析の結果、各プロトンを以下のように帰属した。
19位のα−プロトン:1.47ppm(メチレン)
21位のα−プロトン:3.53ppm(メチン)
9)テルペノイド誘導体(II)の二次元核磁気共鳴スペクトル(1H−1H NOESYスペクトル)を図6に示す。図6において、19位のα−プロトンと21位のα−プロトンに相関が認められることから、立体構造を(II)のように決定した。
(実施例4) テルペノイド誘導体(III)の製造(変換菌:SANK 70314株)
(1)バチルス属変換菌の培養
100ml容の三角フラスコに種培養培地として以下に示すトリプト ソイ ブイヨン培地(以下、TSB培地とする)を20ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 70314株のコロニーを1白金耳接種して、回転振とう培養機で28℃、210rpmの条件下で24時間培養した。得られた培養液を、以下、「種培養液」という。
<TSB培地(トリプト ソイ ブイヨン 培地)>
パールコア トリプトソイブイヨン培地 栄研(栄研化学(株)製) 30g
蒸留水 1000ml。
500ml容の三角フラスコに本培養培地としてTSB培地を100ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、室温まで冷却し、実施例3(1)に記載の方法で合成した基質化合物(2)を、濃度30mg/mlとなるようにジメチルスルホキシドに溶解した溶液を1.0ml添加した。この培地に、上述のSANK 70314株の種培養液を無菌的に1.0ml接種し、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で3日間培養した。
(2)テルペノイド誘導体(III)の単離
本実施例におけるテルペノイド誘導体(III)の挙動は、以下に示す条件のHPLCでモニターした。
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸を含む10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸を含むアセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.9分(テルペノイド誘導体(III))。
(1)において得られた培養液を100mlにメスアップしたのち、アセトン100mlを添加し、室温で1時間静置した。そのうち1mlをとり、10000rpm、10分の遠心分離処理を行い、その上清を培養液抽出物とした。
このようにして調整した培養液抽出物10μlを上記HPLC条件で溶出した。目的化合物の紫外部吸収を波長λ=230nmにて検出し、保持時間4.9分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(III))のピーク面積より基質化合物(2)に対する変換効率を算出したところ、テルペノイド誘導体(III)を32%確認した。
(実施例5)SANK 70214の野性株からのクローニング
(1)Bacillus sp. SANK 70214株のゲノムDNAサンプルの調製
500ml容の三角フラスコに3% PEARLCORE TRYPTO−SOY BROTH(栄研化学株式会社製)(オートクレーブ前にpH8.0に調製)(以下、TSB培地(pH8.0)と示す)からなる培地を100ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 70214株を1白金耳接種し、28℃、210rpmの条件で15.5時間培養した。得られた培養液を種培養とした。500ml容の三角フラスコに100mlのTSB培地(pH8.0)を100ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、室温まで冷却し、上述のSANK 70214株の種培養液を無菌的に1ml接種し、28℃、210rpmの条件で8時間培養を行なった。得られた培養液40mlを50mlコニカルチューブに分注し、6,000rpm、10分間遠心して菌体を回収し、ゲノムDNAを調整した。
(2)ゲノムシークエンスとP450遺伝子の同定
ゲノムシークエンスはPacBio RSII(Pacific biosciences社製)およびMiseq(Illumina社製)を用いて次世代天然物化学技術研究組合でおこなった。得られた配列は4.0Mbp、GC含量は40.8%であった。得られたゲノム配列はBacillus halodurans を参照配列として、BASys Server 2(https://www.basys.ca/server2/basys/cgi/text_search.pl)を用いてアノテーション付けを行い、1個のP450と推測される塩基配列(SANK 70214株の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列)を得た(配列番号3、図9)。得られた塩基配列は、Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2012 1; 22(1): 606−609に記載されている3種類のmotifを保持していた。そこで、基質化合物(2)を本発明のテルペノイド誘導体(III)に水酸化する活性を持つタンパク質(配列番号5、図11)の遺伝子をクローニングした。
(3)大腸菌へのクローニング
SANK 70214株のP450の塩基配列をPCRで増幅するために、プライマーセットF1(GAAGGAGATATACATATGAGTCATGCTGCGAACG)とR1(TGTCGACGGAGCTCTTTAGAATGAAACGGGCAATG)を作製した。このプライマーセットを用いてSANK 70214を鋳型として、PCR反応を行なった。PCR反応はPrimeSTAR Max(タカラバイオ社製)とPCR装置(タカラバイオ社製、TP350)を用い、変性を98℃、10秒間、アニーリングを55℃、5秒間、伸長を72℃、10秒間行う3段階の反応を30回繰り返した。その結果、約1.2kbの長さのDNA断片が増幅された。得られたSANK 70214株の約1.2kbのDNA断片はIn−Fusion cloning反応に備えて、Cloning Enhancer (Clontech社製)で処理した。クローニング用および発現用のベクターpET21b(Novagen社製)をPCRで増幅するために、プライマーセットF2(ATGTATATCTCCTTCTTAAAGTTAAAC)とR2(AGAGCTCCGTCGACAAGC)を作製した。このプライマーセットを用いてpET21bを鋳型として、PCR反応を行なった。PCR反応はPrimestar max(タカラバイオ社製)とPCR装置(タカラバイオ社製、TP600)を用い、変性を98℃、10秒間、アニーリングを55℃、5秒間、伸長を72℃、60秒間行う3段階の反応を30回繰り返した。その結果、約5kbの長さのDNA断片が増幅された。このPCR反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、約5kbのDNA断片を切り出して、Monofas DNA 精製キットI(ジーエルサイエンス社製)によって回収した。回収したpET21bの約5kbのDNA断片とあらかじめCloning Enhancer処理した約1.2kbの長さのDNA断片はIn−Fusion HD Cloning kit(Clontech社製)を用いて連結し、大腸菌DH5α(TOYOBO社製)に形質転換した。その後、100μg/ml カルベニシリンを含むLB寒天培地で大腸菌を選択した。得られた形質転換大腸菌のコロニーを100μg/ml カルベニシリンを含むLB液体培地で培養した。増殖した大腸菌を回収し、QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN社製)を用いてプラスミドDNAの精製を行いSANK 70214株の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列を保持したプラスミド(pET−SANK70214−01)を得た。
(4)Bacillus subtilis 168株へのクローニング
Bacillus subtilis 168株へSANK 70214の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列を導入するために、Bacillus subtilisと大腸菌とのシャトルベクターであるpHT01(MoBiTec社製)へのリクローニングを行なった。
pET−SANK 70214−01にクローニングしたP450の塩基配列をPCRで増幅するために、プライマーセットF3(AAGGAGGAAGGATCCATGAGTCATGCTGCGAACGTAA)とR3(GACGTCGACTCTAGATTAGAATGAAACGGGCAATG)を作製した。このプライマーセットを用いてpET−SANK 70214−01を鋳型として、PCR反応を行なった。PCR反応はPrimeSTAR Max(タカラバイオ社製)とPCR装置(タカラバイオ社製、TP350)を用い、変性を98℃、10秒間、アニーリングを55℃、5秒間、伸長を72℃、10秒間行う3段階の反応を30回繰り返した。その結果、約1.2kbの長さのDNA断片が増幅された。得られたSANK 70214の約1.2kbのDNA断片はIn−Fusion cloning反応に備えて、Cloning Enhancer (Clontech社製)で処理した。B.subtilisと大腸菌とのシャトルベクターであるpHT01(MoBiTec社製)をPCRで増幅するために、プライマーセットF4(TCTAGAGTCGACGTCCCCG)とR4(GGATCCTTCCTCCTTTAATTG)を作製した。このプライマーセットを用いてpHT01を鋳型として、PCR反応を行なった。PCR反応はPrimeSTAR Max(タカラバイオ社製)とPCR装置(タカラバイオ社製、TP350)を用い、変性を98℃、10秒間、アニーリングを55℃、5秒間、伸長を72℃、60秒間行う3段階の反応を30回繰り返した。その結果、約8kbの長さのDNA断片が増幅された。このPCR反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、約8kbのDNA断片を切り出して、Monofas DNA 精製キットI(ジーエルサイエンス社製)によって回収した。回収したpHT01の約8kbのDNA断片とあらかじめCloning Enhancer処理した約1.2kbの長さのDNA断片はIn−Fusion HD Cloning kit(Clontech社製)を用いて連結し、大腸菌DH5α(TOYOBO社製)に形質転換した。その後、100μg/ml カルベニシリンを含むLB寒天培地で大腸菌を選択した。得られた形質転換大腸菌のコロニーを100μg/ml カルベニシリンを含むLB液体培地で培養した。増殖した大腸菌を回収し、QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN社製)を用いてプラスミドDNAの精製を行いSANK 70214の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列を保持したプラスミド(pHT01−SANK 70214−01)を得た。得られたpHT01−SANK 70214−01をB. subtilisへの形質転換のために大腸菌C600(Zymo Research社製)に形質転換した。その後、100μg/ml カルベニシリンを含むLB寒天培地で大腸菌を選択した。得られた形質転換大腸菌のコロニーを100μg/ml カルベニシリンを含むLB液体培地で培養した。増殖した大腸菌を回収し、QIAprep Spin Miniprep Kit (QIAGEN社製)を用いてプラスミドDNAの精製を行いBacillus subtilisへの形質転換するためのpHT01−SANK 70214−01を得た。エレクトロポレーション法を持ちいて、B.subtilis 168株にpHT01−SANK 70214−01を導入し、100 μg/ml クロラムフェニコールを含むLB寒天培地でB. subtilisを選択した。pHT01−SANK 70214−01を保持したB. subtilisを得た。これをB. subtilis SANK 70214Tとした。
(実施例6)SANK 70314の野性株からのクローニング
(1)Bacillus megaterium SANK70314株のゲノムDNAサンプルの調製
SANK 70214株の代わりにSANK 70314株を用い、SANK 70314株の種培養液の培養時間を6時間とした以外は、実施例5と同じ方法で、SANK70314株のゲノムDNAサンプルの調製を調整した。
(2)ゲノムシークエンスとP450遺伝子の同定
ゲノムシークエンスはPacBio RSII(Pacific biosciences社製)およびMiseq(illumina社製)を用いて行なった。得られた配列は5.4Mbp、GC含量は38.0%であった。得られたゲノム配列はB.megateriumを参照配列として、BASys Server 2(https://www.basys.ca/server2/basys/cgi/text_search.pl)を用いてアノテーション付けを行い、6個のP450と推定される塩基配列(SANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列)を得た。得られたP450の塩基配列は、Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2012 1; 22(1): 606−609に記載されている3種類のmotifを保持していた。この中から基質化合物(2)を本発明のテルペノイド誘導体(III)に水酸化する活性を持つタンパク質(配列番号6、図12)の遺伝子をクローニングした(配列番号4、図10)。
(3)大腸菌へのクローニング
SANK 70314株のP450の塩基配列をPCRで増幅するために、プライマーセットF5(GAAGGAGATATACATATGAAAACCGAAAGAGAAAAC)とR5(TGTCGACGGAGCTCTTATACATGTTTACGAATCA)を作製した。このプライマーセットを用いてSANK 70314株を鋳型として、PCR反応を行なった。
以下は、実施例5と同じ方法でSANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列を保持したプラスミド(pET−SANK70314−01)を得た。
(4)Bacillus subtilis 168株へのクローニング
Bacillus subtilis 168株へSANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列を導入するために、B.subtilisと大腸菌とのシャトルベクターであるpHT01(MoBiTec社製)へのリクローニングを行なった。
pET−SANK70314−01にクローニングしたP450の塩基配列をPCRで増幅するために、プライマーセットF6(AAGGAGGAAGGATCCATGAAAACCGAAAGAGAAAAC)とR6(GACGTCGACTCTAGATTATACATGTTTACGAATCAATAATTC)を作製した。このプライマーセットを用いてpET−SANK70214−01を鋳型として、PCR反応を行なった。PCR反応はPrimeSTAR Max(タカラバイオ社製)とPCR装置(タカラバイオ社製、TP350)を用い、変性を98℃、10秒間、アニーリングを55℃、5秒間、伸長を72℃、10秒間行う3段階の反応を30回繰り返した。その結果、約1.2kbの長さのDNA断片が増幅された。得られたSANK 70314の約1.2kbのDNA断片はIn−Fusion cloning反応に備えて、Cloning Enhancer(Clontech社製)で処理した。Bacillus subtilisと大腸菌とのシャトルベクターであるpHT01(MoBiTec社製)をPCRで増幅するために、プライマーセットF4(TCTAGAGTCGACGTCCCCG)とR4(GGATCCTTCCTCCTTTAATTG)を利用した。このプライマーセットを用いてpHT01を鋳型として、PCR反応を行なった。PCR反応はPrimeSTAR Max(タカラバイオ社製)とPCR装置(タカラバイオ社製、TP350)を用い、変性を98℃、10秒間、アニーリングを55℃、5秒間、伸長を72℃、60秒間行う3段階の反応を30回繰り返した。その結果、約8kbの長さのDNA断片が増幅された。このPCR反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、約8kbのDNA断片を切り出して、Monofas DNA 精製キットI(ジーエルサイエンス社製)によって回収した。回収したpHT01の約8kbのDNA断片とあらかじめCloning Enhancer処理した約1.2kbの長さのDNA断片はIn−Fusion HD Cloning kit(Clontech社製)を用いて連結し、大腸菌DH5α(TOYOBO社製)に形質転換した。その後、100μg/mlカルベニシリンを含むLB寒天培地で大腸菌を選択した。得られた形質転換大腸菌のコロニーを100μg/mlカルベニシリンを含むLB液体培地で培養した。増殖した大腸菌を回収し、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製)を用いてプラスミドDNAの精製を行いSANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質の塩基配列を保持したプラスミド(pHT01−SANK 70314−01)を得た。得られたpHT01−SANK 70314−01をB.subtilisへの形質転換のために大腸菌C600(Zymo Research社製)に形質転換した。その後、100μg/mlカルベニシリンを含むLB寒天培地で大腸菌を選択した。得られた形質転換大腸菌のコロニーを100μg/mlカルベニシリンを含むLB液体培地で培養した。増殖した大腸菌を回収し、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製)を用いてプラスミドDNAの精製を行いB.subtilisへの形質転換するためのpHT01−SANK 70314−01を得た。エレクトロポレーション法を用いて、B.subtilis 168株にpHT01−SANK 70314−01を導入し、100μg/ml クロラムフェニコールを含むLB寒天培地でB. subtilisを選択した。pHT01−SANK 70314−01を保持したB. subtilisを得た。これをB. subtilis SANK 70314Tとした。
(実施例7)テルペノイド誘導体(III)の製造(変換菌:SANK 70214T株)
(1)SANK 70214T株の培養
100ml容の三角フラスコに下記表4に示す組成の種培養培地を20ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 70214T株のコロニーを1白金耳接種して、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で24時間培養した。得られた培養液を、以下、「種培養液」という。
* pH無調整。
500ml容の三角フラスコに下記表5に示す組成の本培養培地−1を100ml入れ、121℃にて30分間滅菌した後、下記表6に示す組成の本培養培地−2を無菌的に加えて本培養培地とした。これに、上述のSANK 70214T株の種培養液を無菌的に1.0ml接種して、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で2時間培養した。その後、IPTG(イソプロピル-β-チオガラクトピラノシド)最終濃度として0.1mMになるように添加し、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で1時間培養したのち、実施例3(1)の方法で合成した基質化合物(2)の30mg/mlの濃度でジメチルスルホキシドに溶解した溶液を1.0ml添加して、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で5時間培養した。
(表6)
表6.本培養培地の培地組成−2

100mM 硫酸第一鉄 1ml
80mg/ml 5−アミノレブリン酸 1ml
2mg/ml チミン 10ml
100mg/ml クロラムフェニコール 1ml
(2)テルペノイド誘導体(III)の単離
本実施例におけるテルペノイド誘導体(III)の挙動は、以下に示す条件のHPLCでモニターした。
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸を含む10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸を含むアセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.9分(テルペノイド誘導体(III))。
(1)において得られた培養液を100mlにメスアップしたのち、アセトン100mlを添加し、室温で1時間静置した。そのうち1mlをとり、10000rpm、10分の遠心分離処理を行い、その上清を培養液抽出物とした。
このようにして調整した培養液抽出物10μlを上記HPLC条件で溶出した。目的化合物の紫外部吸収を波長λ=230nmにて検出し、保持時間4.9分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(III))のピーク面積より基質化合物(2)に対する変換効率を算出したところ、テルペノイド誘導体(III)を77%確認した。
(1)SANK 70314T株の培養
100ml容の三角フラスコに実施例7の表4に示す組成の種培養培地を20ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、室温まで冷却し、SANK 70314T株のコロニーを1白金耳接種して、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で10時間培養した。得られた培養液を、以下、「種培養液」という。
500ml容の三角フラスコに実施例7の表5に示す組成の本培養培地−1を100ml入れ、121℃にて15分間滅菌した後、上記表6に示す組成の本培養培地−2を無菌的に加えて本培養培地とした。これに、上述のSANK 70314T株の種培養液を無菌的に1.0ml接種して、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で2時間培養した。その後、IPTGを最終濃度として0.1mMになるように添加し、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で1時間培養したのち、実施例3(1)の方法で合成した基質化合物(2)の30mg/mlの濃度でジメチルスルホキシドに溶解した溶液を1.0ml添加して、回転振とう培養機で37℃、210rpmの条件下で84時間培養した。
(2)テルペノイド誘導体(III)の単離
本実施例におけるテルペノイド誘導体(III)の挙動は、以下に示す条件のHPLCでモニターした。
カラム:Unison UK−C18
(直径4.6mm×長さ75mm:インタクト(株)製)
溶 媒:A:0.01%ギ酸を含む10mMギ酸アンモニウム水溶液
B:0.01%ギ酸を含むアセトニトリル
A/B=5/5で平衡化したのちA/B=1/9まで7分間の直線グラジエント
流 速:1.0ml/分
検 出:紫外部吸収 λ230nm
保持時間:4.9分(テルペノイド誘導体(III))。
(1)において得られた培養液を100mlにメスアップしたのち、アセトン100mlを添加し、室温で1時間静置した。そのうち1mlをとり、10000rpm、10分の遠心分離処理を行い、その上清を培養液抽出物とした。
このようにして調整した培養液抽出物10μlを上記HPLC条件で溶出した。目的化合物の紫外部吸収を波長λ=230nmにて検出し、保持時間4.9分に現れるピーク(テルペノイド誘導体(III))のピーク面積よりRNR−0014に対する変換効率を算出したところ、テルペノイド誘導体(III)を39%確認した。
(実施例9) 徐放性医薬組成物・マイクロスフェアの製造
徐放性医薬組成物の有効成分として、本発明のテルペノイド誘導体(III)を使用した。基材としては、表7に示すポリ乳酸、及び、乳酸−グリコール酸共重合体(和光純薬工業(株)製)を用いた。
薬物含有率10重量%のマイクロスフェアについては、次の方法で製造した。ジクロロメタンに、基材と本発明のテルペノイド誘導体(III)を、それぞれの濃度が約17%および約1.7%(w/v)となるように溶解させた。次いで、得られた溶液をさらに0.05%ポリビニルアルコール水溶液中に加え、撹拌機を用いてo/wエマルションを形成させた。この際の水相体積は油相体積の約6.7倍であった。
o/wエマルションを形成する際の撹拌速度を適宜調整することにより、得られるマイクロスフェアの粒子径を制御した。例えば、回転数が速ければ得られるマイクロスフェアの粒子径は小さく、逆に回転速度が遅ければ粒子径が増大した。
油相の溶媒の蒸発には水中乾燥法(o/w法)を採用し、マグネチックスターラーで撹拌しながら常圧で行った。このようにして得られたマイクロスフェアをろ過して分取した後、マイクロスフェアの表面に付着している乳化剤等を精製水等で数回繰り返し洗浄した後、再び、蒸留水(精製水)に分散して凍結乾燥し、目的のマイクロスフェアを得た。
薬物含有率30重量%のマイクロスフェアについては、次の方法で製造した。ジクロロメタンに、基材と本発明のテルペノイド誘導体(III)を、それぞれの濃度が約12%および約5%(w/v)となるように溶解させた。次いで、得られた溶液をさらに0.05%ポリビニルアルコール水溶液中に加え、撹拌機を用いてo/wエマルションを形成させた。この際の水相体積は油相体積の約6.7倍であった。
得られたマイクロスフェアの平均粒子径の測定は、レーザー回折式粒子径分布測定装置(HELOS&CUVETTE, SYMPATEC)で行なった。測定結果を表8に示す。
得られたマイクロスフェア中の、本発明のテルペノイド誘導体(III)の含有率(薬物含有マイクロスフェア中の薬物の重量分率)は以下の方法で測定した。
製造したマイクロスフェア(約1mgを正確に秤量した。)をジメチルスルホキシドに溶解させて正確に1mLとし、この溶液に含まれる本発明のテルペノイド誘導体(III)の含有量を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)の測定値から算出し、次式に従って、マイクロスフェア中の本発明のテルペノイド誘導体(III)の含有率を算出した。
含有率(重量%)=(本発明のテルペノイド誘導体(III)の含有量の測定値/マイクロスフェア量)×100 。
HPLC条件は次の通りである。
<HPLC条件>
装置:クロマトグラフ(Acquity,Waters)、UV検出器(Acquity,Waters)、データ解析機器(Empower,Waters)
HPLCカラム: ACQUITY UPLC BEH C18 1.7 μm
(2.1mm I.D. x 50mm, Waters)
分析時間:14分
移動相A:水:アセトニトリル:リン酸(95 : 5 : 0.1)
移動相B:アセトニトリル:水:リン酸(95 : 5 : 0.1)
流速:0.75 mL/分 (表9にグラジエント条件を示す。)
カラム温度:40℃付近一定温度
サンプル温度:25℃付近一定温度
検出波長:UV−245 nm。
この方法で求められた薬物含有率は、マイクロスフェア製造時の基材と薬物の組成から算出される重量比の85%乃至95%と、ほぼ定量的であることが確認された。そこで、本発明では、組成物の表示では、便宜的に製造時の組成から算出される薬物含有率にて表記した。
(実施例10) 徐放性医薬組成物・ロッド状インプラントの製造
基材がPLA−0020で、本発明のテルペノイド誘導体(III)を10重量%含有するマイクロスフェアを用いて、ロッド状インプラントを製造した。このマイクロスフェアは、約200℃に加温することにより完全に融解することができた。融解したマイクロスフェアを金属筒内に満たし、放冷後に取り出して完全に冷却し、目的のロッド状インプラント(直径約1mm)を得た。
得られたロッド状インプラントをジメチルスルホキシドに溶解させて正確に1mg/mLとした。この溶液に含まれるテルペノイド誘導体(III)の含有量を実施例4と同様にして測定し、ロッド状インプラント中のテルペノイド誘導体(III)の含有率を算出した。
本実施例で用いた薬物含有率10重量%のマイクロスフェアは、次の方法で製造した。ジクロロメタンに、基材と本発明のテルペノイド誘導体(III)を、それぞれの濃度が約17%および約1.7%(w/v)となるように溶解させた。次いで、得られた溶液をさらに0.05%ポリビニルアルコール水溶液中に加え、撹拌機を用いてo/wエマルションを形成させた。この際の水相体積は油相体積の約6.7倍であった。
(試験例1)NQO1アッセイ
Hepa1c1c7細胞(マウス肝細胞株、ATCC社、カタログ番号CRL−2026)を培養した(5%CO2、37度)。非働化FBSを10%含むDMEM(ライフテクノロジー社、カタログ番号11965−092)の培地を用いた。また、培地は終濃度でペニシリンを100単位/mL、ストレプトマイシンを100ug/mg含む。NQO1アッセイは既報(Anal Biochem 1998; 169: 328−、Methods Enzymol 2004; 382: 243−)に従って、実施した。

Hepa1c1c7細胞を10000cells/ウェルとなるように96ウェルプレートに播種した。培地量は100uLである。約24時間後にテルペノイド誘導体(III)、テルペノイド誘導体(I)あるいはテルペノイド誘導体(II)を含む培地に交換して、更に約48時間培養した。溶解液(EDTAを2mM、ジギトニンを0.8%含む溶液)、反応溶液(トリス塩酸を0.025M、アルブミンを0.067%、Tween−20を0.01%、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼを2U/mL、フラビンアデニンジヌクレオチドを5μM、グルコース−6−リン酸を1μM、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸を30μM、3−(4、5−ジメチル−2−チアゾリル)−2、5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド(MTT)を0.03%、メナジオンを50μM含む溶液)、停止液(ジクマロールを0.3mM、リン酸2水素カリウムを5mM含む溶液、pHは7.4)を調製した。培地を除去後、溶解液を50μL添加して、37度で10分間静置した。さらに、室温で10分間振盪させた。
溶液を200uL添加して、室温で5分間静置した。停止液を50μL添加して、490nmの吸光度を測定した。
試験結果をグラフパッド社のプリズム(Ver5)で解析して、NQO1の活性を2倍に上昇させる濃度のCD値(concentration of double NQO1 activity)を算出した。1群は3ウェルで、CD値はその平均値である。CD値は、テルペノイド誘導体(III)が1.0nM、テルペノイド誘導体(I)が0.3nM、テルペノイド誘導体(II)が0.1nMであった。
(試験例2) テルペノイド誘導体(III)を含有するマイクロスフェア in vitro薬物放出試験
実施例7に記載の方法で、本発明のテルペノイド誘導体(III)を10重量%含有するマイクロスフェアを製造した。眼内灌流用液(オペガードMA、千寿製薬社製)に界面活性剤(Tween80)を1w/v%となるように含有させ、このものに、本発明のテルペノイド誘導体(III)の濃度が50μg/mLになるようにマイクロスフェアを加え、37℃に設定したインキュベーター中で攪拌した。インキュベーション開始後1、2、3および7日に、この混和溶液を遠心分離(3,750rpm、10分間)し、得られた上清200μLを50%アセトニトリル800μLと混和して、本発明のテルペノイド誘導体(III)の溶出量をHPLCで測定した。HPLCの条件は、実施例4に示した条件と同じである。
本発明のテルペノイド誘導体(III)の溶出率(%)を、本発明のテルペノイド誘導体(III)がすべて溶出した場合の薬物濃度を100%として算出した。
算出結果を表10に示す。これらより、試験を行なったいずれのマイクロスフェアも持続的に薬物を放出することが示された。
*医薬組成物中のテルペノイド誘導体(III)含有率を示す。
(試験例3) テルペノイド誘導体(III)を含有するロッド状インプラントのin vitro薬物放出試験
実施例8に記載の製造方法でロッド状インプラントを製造した。眼内灌流用液(オペガードMA、千寿製薬社製)に界面活性剤(Tween80)を1w/v%となるように含有させ、このものに、本発明のテルペノイド誘導体(III)の濃度が50μg/mLになるようにロッド状インプラントを加え、37℃に設定したインキュベーター中で攪拌した。インキュベーション開始後1、2、3、7、14、21および28日にこの混和溶液を遠心分離(3,750rpm、10分間)し、得られた上清200μLを50%アセトニトリル800μLと混和して本発明のテルペノイド誘導体(III)の溶出量をHPLCで測定した。HPLCの条件は、実施例7に示した条件と同じである。溶出率の計算方法は、試験例2と同様である。
算出結果を表11に示す。これらより、基材PLGA−5020を基材とするロッド状インプラントは、持続的に薬物を放出することが示された。
(表11)
表11. ロッド状インプラントからの本発明のテルペノイド誘導体(III)の累積溶出率(%)(テルペノイド誘導体(III)の含有率は10重量%)

日数 PLGA−5020
1 0
2 0
3 0
7 4
15 30
21 61
30 84
(試験例4)テルペノイド誘導体(III)を含有するマイクロスフェアのウサギ眼内動態試験
本発明のテルペノイド誘導体(III)、本発明のテルペノイド誘導体(III)・PLA−0005[基材としてPLA−0005を使用し、本発明のテルペノイド誘導体(III)とPLA−0005の混合比を1:9として調整した]、本発明のテルペノイド誘導体(III)・PLA−0020[基材としてPLA−0020を使用し、テルペノイド誘導体(III)とPLA−0020の混合比を1:9として調整した。]、それぞれを用いて、溶媒は生食とし、テルペノイド誘導体(III)として3mMとなるように懸濁液を調製した。
この懸濁液50uLを白ウサギ(オリエンタル酵母株式会社、Kbl:NZW、雄性、8週齢)に硝子体内投与した。硝子体内投与後にウサギを安楽死させ、硝子体内液および網膜を採材し、それらに含まれるテルペノイド誘導体(III)の濃度を測定した。結果を表13、14に示す。下記表12に示す数値は4眼の平均値と標準誤差を示す。各組織中の薬物濃度はLC/MS/MS法にて測定した。組織の前処理は、組織重量の10倍量に値する精製水を希釈して、ホモジネートすることで測定サンプルを得た。得られたサンプルに内部標準溶液 (IS;Niflmic acid)を含む水/アセトニトリル(1:1)溶液を加え薬物を抽出した後、フィルターろ過した溶液をLC/MS/MSに注入した。
LC/MS/MS条件は次の通りである。
<UPLC条件>:Waters Acquity UPLC
分析カラム:ACQUITY UPLC BEH C18 1.7 μm
カラム温度:50℃
移動相A:95%アセトニトリル(5mM酢酸アンモニウム)
移動相B:5%アセトニトリル(5mM酢酸アンモニウム)。
(表12)
表12.グラジエント表

時間(分) 移動相A(%) 移動相B(%)
0 5 95
0.2 50 50
0.6 95 50
0.9 95 5
1 5 95
流速:0.8mL/min。
<MS/MS条件>:分析装置API4000
Ionization mode:ESI
Ion polarity mode:Positive
Monitor ion
テルペノイド誘導体(III)(Purecursor ion(m/z):538.5、Product ion(m/z):460)
IS(Precursor ion(m/z):283.2、Product ion(m/z):265)。
(表14)
表14. 本発明のテルペノイド誘導体(III)の網膜内濃度(ug/g組織)

日数 PLA−0020
0.25 0.84±0.11
1 2.66±2.89
7 0.03±0.02
17 0.25±0.15
24 0.13±0.11
28 0.04±0.02
以上より、生分解性ポリマーを基材として用いることで、本発明のテルペノイド誘導体(III)の硝子体及び網膜中濃度が有意に持続していることが確認できた。
(試験例5)テルペノイド誘導体(III)を含有するロッド状インプラントのウサギ眼内薬物動態試験
本発明のテルペノイド誘導体(III)・PLGA−5020[基材としてPLGA−5020を使用し、本発明のテルペノイド誘導体(III)とPLGA−5020の混合比を1:9として調整した]からなるマイクロスフェアを製造し、このマイクロスフェアを用いて、溶媒は生食とし、テルペノイド誘導体(III)として3mMとなるように懸濁液を調製した。
この懸濁液50uLを白ウサギ(オリエンタル酵母株式会社、Kbl:NZW、雄性、8週齢)に硝子体内投与した。投与量は、マイクロスフェアとして810ug、本発明のテルペノイド誘導体(III)として81ugであった。
また、テルペノイド誘導体(III)・PLGA−5020[基材としてPLGA−5020を使用し、本発明のテルペノイド誘導体(III)とPLGA−5020の混合比を1:9として製造した]からなるロッド状インプラントを製造し、ウサギの硝子体内に投与した。投与量は、ロッド状インプラントとして6.5mg、本発明のテルペノイド誘導体(III)として650ugであった。
硝子体内投与後にウサギを安楽死させ、硝子体内液を採材し、本発明のテルペノイド誘導体(III)の濃度を測定した。結果を表15に示す。下記表15に示す数値は、2眼の平均値を示す。ロッド状のインプラントとすることで28日間、硝子体中に薬物が持続できることを確認した。更にマイクロスフェアと比較してロッド状のインプラントは有意にテルペノイド誘導体(III)の硝子体中濃度を持続できることがわかった。
(表15)
表15.本発明のテルペノイド誘導体(III)の硝子体内濃度(nM)

日数 マイクロスフェア ロッド状インプラント
3 9.4 3.7
7 0.0 7.9
21 0.0 8.6
28 0.0 2.5
(試験例6) ウサギ網膜遺伝子に対するテルペノイド誘導体(III)マイクロスフェアの作用
Nrf2標的遺伝子としてNqo1遺伝子の網膜中での変動を検証した。
マイクロスフェア懸濁液50uLを白ウサギ(オリエンタル酵母株式会社、Kbl:NZW、雄性、8週齢)に硝子体内投与した。投与量は、マイクロスフェアとして810ug、本発明のテルペノイド誘導体(III)として81ugであった。抽出用キット(キアゲン社製、RNeasy Mini Kit、カタログ番号74106)を用いて、安楽死後のウサギから採材した網膜からmRNAを回収した。得られたmRNAから、cDNA合成キット(GEヘルスケアライフサイエンス社製、First−Strand cDNA Synthesis Kit)を用いてcDNAを作製した。得られたcDNAを試薬(アプライドバイオシステム社製、TaqMan(登録商標)Gene Expression Master Mix(カタログ番号4369016))とプローブを用いて増幅させ、リアルタイム定量PCRをおこなった(アプライドバイオシステムズ社製、Real−time PCR HT7900を使用)。硝子体内投与をしていない網膜でのNqo1遺伝子発現量を1とした時の変動を表16に示す。下記表16に示す数値は、2眼の平均値を示す。
(表16)
表16.Nqo1遺伝子の網膜内変動

日数 PLA−0005 PLA−0020
0.25 2.01 2.05
1 4.39 2.47
7 2.08 1.89
17 1.29 1.58
24 1.47 1.91
28 1.52 2.04
試験例3で、テルペノイド誘導体(III)の含有率が高く維持されることが確認されたPLA−0020を基材とするほうが、PLA−0005を基材とするよりも、Nrf2標的遺伝子が強く誘導されることがわかった。
(試験例7)含有率変更時のウサギ網膜遺伝子に対するテルペノイド誘導体(III)マイクロスフェアの作用
マイクロスフェアに含有される化合物の割合を変化させて、Nrf2標的遺伝子としてNqo1遺伝子の網膜中での変動を検証した。本発明のテルペノイド誘導体(III)・PLGA−5020[基材としてPLGA−5020を使用し、本発明のテルペノイド誘導体(III)とPLA−0005の混合比を1:9(10重量%)あるいは3:7(30重量%)として製造]を製造した。それぞれを用いて、溶媒は生理食塩液とし、テルペノイド誘導体(III)として3mMとなるように懸濁液を調製した。この懸濁液50uL中には、テルペノイド誘導体(III)が81ug含まれることになる。
この懸濁液50uLを白ウサギ(オリエンタル酵母株式会社、Kbl:NZW、雄性、8週齢)に硝子体内投与した。硝子体内投与後にウサギを安楽死させ、ウサギ網膜を採材し、リアルタイム定量PCRを行なって求めたNqo1遺伝子の網膜内変動を表17に示す。下記表17に示す数値は、4眼の平均値と標準誤差を示す。
(表17)
表17. Nqo1遺伝子の網膜内変動

時間 10重量% 30重量%
0 1.0±0.0 1.0±0.0
3 1.3±0.6 1.5±0.6
6 1.8±0.4 2.9±0.1
24 2.1±0.4 1.4±0.3
テルペノイド誘導体(III)の含有率が高い医薬組成物でもNrf2標的遺伝子が誘導されることがわかった。
また、硝子体液中でのテルペノイド誘導体(III)の濃度を表18に示す。下記表18に示す数値は、4眼の平均値と標準誤差を示す。
(表18)
表18.本発明のテルペノイド誘導体(III)の硝子体内濃度(nM)

時間 10重量% 30重量%
0 0±0 0±0
3 213±156 152±111
6 220±163 440±438
24 57±27 37±41
(試験例8)薬効発現に必要な濃度の算出
本発明のテルペノイド誘導体(III)を有効成分とする徐放性医薬組成物を硝子体に局所投与した際、薬効発現に必要な薬効濃度について検討を行った。Nrf2の標的遺伝子であるNqo1は、その活性を2倍に誘導する濃度が指標として用いられている(AnalBiochem1988;169:328−)。これに倣い、in vivo網膜内でNrf2の標的遺伝子Hmox1を2倍に誘導するテルペノイド誘導体(III)の濃度を指標として、ヒトでの薬物動態を検討した。
本発明のテルペノイド誘導体(III)を10重量%含み、基材としてPLA−0020を用いて製造した徐放性医薬組成物を硝子体内投与した際の経時的なHmox1の誘導結果を表19に示す。
(表19)
表19.PLA−0020を基材するテルペノイド(III)組成物(マイクロスフェア)硝子体内投与時のNqo1遺伝子の網膜内変動推移

日数 PLA−0020
0.25 6.89
1 11.2
7 2.08
17 1.87
24 2.35
28 1.95
これより、当該徐放性医薬組成物の投与から28日間、すなわち約1ヶ月間、約2倍以上のHmox1の誘導が維持されたことがわかる。
次に、これらの誘導倍率を示すために必要な標的組織(網膜)中の薬物濃度について検討した。当該徐放性医薬組成物を硝子体内投与した際の網膜中薬物濃度推移を表20に示す。
(表20)
表20.テルペノイド誘導体(III)の網膜内濃度(nM)

日数 PLA−0020
0.25 1.56
1 9.48
17 0.46
24 0.24
28 0.07
このように、2倍以上のHmox1の誘導は本試験時において投与後28日間、すなわち約1ヵ月後までの全ての時間で満足した。よって、本試験における最小網膜内薬物濃度、すなわち投与1ヵ月後の網膜内濃度(表14から0.07μM)以上であれば、薬効発現に必要なHmox1の誘導が得られることがわかった。
1ヶ月間Hmox1遺伝子を2倍誘導するために必要な投与量は、表13より、本試験例で投与されたマイクロスフェア中薬物量である、81μg/bodyであることが確認された。
次に、本結果からヒトへの薬物投与量を予測した。硝子体内の容量はヒトで4mL、ウサギで1.5〜2.5mLである(InvestOphthalmolVisSci2007;48:2230−)。よって、この約2倍の容量比で補正することにより、ウサギ硝子体内の薬物濃度からヒトへの外挿が可能と考えられる。表13のデータを取得したときの薬物投与量81μg/body(ウサギ)であることから、臨床での望ましい薬効持続期間を1ヶ月とすると、必要な薬物投与量は、162μg/bodyと計算される。一方、ロッド状インプラント医薬組成物として製品化されているOzudex(R)の薬物含有量は700μgである。(InvestOphthalmolVisSci20011;52:80−)。以上より、本発明のテルペノイド誘導体(III)有効成分とする医薬組成物により、臨床で薬理効果を発現する薬物量を投与できると予測された。
NITE BP−01914
NITE BP−01915
NITE BP−01916
配列番号1:SANK 70214の16S rDNAの部分塩基配列
配列番号2:SANK 70314の16S rDNAの部分塩基配列
配列番号3:SANK 70214の水酸化活性を有するタンパク質のDNA配列
配列番号4:SANK 70314の水酸化活性を有するタンパク質のDNA配列
配列番号5:SANK 70214株の水酸化活性を有するタンパク質のアミノ酸配列
配列番号6:SANK 70314株の水酸化活性を有するタンパク質のアミノ酸配列

Claims (18)

  1. 下記式(I):
    で表されるテルペノイド誘導体。
  2. 下記式(1):
    で表される化合物を基質とし、このものを請求項1に記載の化合物に変換しうるケトミウム属に属する変換菌と共に培地中で培養し、その培養物より請求項1に記載の化合物を採取することを特徴とする、請求項1に記載の化合物の製造方法。
  3. 変換菌がケトミウム属に属するケトミウム・グロボーサム(Chaetomium globosum) SANK 10312株(受託番号NITE BP−1486)である、請求項2に記載の化合物の製造方法。
  4. 変換菌がケトミウム属に属するケトミウム・エスピー(Chaetomium sp.) SANK 11867株(受託番号 NITE BP−01916)である、請求項2に記載の化合物の製造方法。
  5. 上記式(1)で表される化合物を基質とし、このものを下記式(III):
    で表されるテルペノイド誘導体に変換しうるケトミウム属に属するケトミウム・エスピー(Chaetomium sp.) SANK 11867株(受託番号 NITE BP−01916)と共に培地中で培養し、その培養物より式(III)で表されるテルペノイド誘導体を採取することを特徴とする式(III)で表されるテルペノイド誘導体の製造方法。
  6. 上記式(1)の化合物から、有機過酸化物によるエポキシ化反応により、下記式(2):
    で表される化合物を製造し、
    次いで、式(2)で表される化合物を基質とし、このものを上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体に変換しうる変換菌と共に培地中で培養し、その培養物より上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体を採取することを特徴とし、当該変換菌が、バチルス属に属するバチルス・エスピー(Bacillus sp.) SANK 70214 株(受託番号NITE BP−01914)又はバチルス属に属するバチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium) SANK70314株(受託番号NITE BP−01915)である、上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体の製造方法。
  7. 上記式(1)の化合物から、有機過酸化物によるエポキシ化反応により、下記式(2):
    で表される化合物を製造し、
    次いで、式(2)で表される化合物を基質とし、このものを上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体に変換しうる変換菌と共に培地中で培養し、その培養物より上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体を採取することを特徴とし、当該変換菌が、宿主に(a)、(b)、(c)、(d)又は(e)のタンパク質をコードする遺伝子を導入することにより得られる形質転換体である、上記式(III)で表されるテルペノイド誘導体の製造方法;
    (a)配列番号5のアミノ酸配列を有するタンパク質、
    (b)配列番号6のアミノ酸配列を有するタンパク質、
    (c)(a)又は(b)のタンパク質のアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入、又は付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質、
    (d)(a)又は(b)のタンパク質のアミノ酸配列と90%以上配列同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質、
    (e)(a)又は(b)のタンパク質をコードする塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件でハイブリダイズするDNAがコードするタンパク質。
  8. 宿主が大腸菌又はバクテリアである、請求項7に記載の製造方法。
  9. バクテリアがバチルス・サブティリス(Bacillus subtilis)である、請求項8に記載の製造方法。
  10. 下記(f)〜(j)の何れかに記載の塩基配列を有し、上記式(2)で表される基質化合物の水酸化酵素活性を有するタンパク質をコードする塩基配列からなるDNA、
    (f)配列番号3に記載の塩基配列からなるDNA、
    (g)配列番号4に記載の塩基配列からなるDNA、
    (h)(f)の塩基配列からなるDNAにおいて定義されたいずれかの塩基配列の相補配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
    (i)(f)の塩基配列からなるDNAにおいて定義されたいずれかの塩基配列との同一性が90%以上である塩基配列からなるDNA;
    (j)遺伝暗号の縮重のため、(f)または(g)の塩基配列からなるDNAにおいて定義された塩基配列の相補配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズしないが、(f)項から(h)項で定義された塩基配列と同じアミノ酸配列をコードする塩基配列からなるDNA。
  11. 下記(k)〜(n)の何れかのアミノ酸配列を有し、上記式(2)で表される基質化合物の水酸化酵素活性を有するタンパク質、
    (k)配列番号5に記載のアミノ酸配列、
    (l)配列番号6に記載のアミノ酸配列、
    (m)(k)または(l)のアミノ酸配列において定義されたアミノ酸配列において、1から数個のアミノ酸の欠失、置換及び/又は付加を有するアミノ酸配列、
    (n)(k)のアミノ酸配列において定義されたアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列。
  12. 請求項10に記載の塩基配列を担持する自立複製性または組み込み複製性の組み換えプラスミド。
  13. 請求項12に記載の組み換えプラスミドで宿主を形質転換した形質転換体。
  14. 請求項12に記載の組み換えプラスミドをバチルス・サチルスに形質転換した形質転換体バチルス・サチルス(Bacillus subtilis)SANK 70214T株。
  15. 請求項12に記載の組み換えプラスミドをバチルス・サチルスに形質転換した形質転換体バチルス・サチルス(Bacillus subtilis)SANK 70314T株。
  16. バチルス属に属するバチルス・エスピー(Bacillus sp.)SANK70214株(受託番号NITE BP−01914)。
  17. バチルス属に属するバチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)SANK 70314株(受託番号NITE BP−01915)。
  18. 請求項1に記載されたテルペノイド誘導体を有効成分として含有する、
    眼疾患(当該眼疾患は、アレルギー性結膜疾患、ウィルス性結膜炎、翼状片、角膜感染症、ドライアイ、角膜障害(角膜上皮障害、及び/又は、角膜内皮障害である)、ぶどう膜炎、ベーチェット病、糖尿病網膜症、網膜剥離、網膜静脈閉塞、中心性漿液性脈絡網膜症、加齢黄斑変性、糖尿病黄斑浮腫、黄斑疾患、網膜色素変性、緑内障、若しくは、白内障である)、
    腎疾患(当該腎疾患は、急性腎炎、慢性腎炎、急性腎不全、慢性腎不全、ネフローゼ症候群、IgA腎症、糖尿病腎症、痛風腎、腎硬化症、水腎症、尿細管間質性腎炎、冠動脈バイパス手術後の腎機能低下、若しくは、腎尿路感染症である)、
    呼吸器疾患(当該呼吸器疾患は、気管支炎、肺炎、胸膜炎、慢性閉塞性肺疾患、急性肺障害(acute lung injury: ALI)、びまん性汎細気管支炎、肺気、若しくは、喘息である)、
    肝疾患(当該肝疾患は、アルコール性脂肪肝、非アルコール性脂肪性肝炎、肝線維症、肝硬変、若しくは、肝移植に伴う肝機能障害である)、
    脳疾患(当該脳疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis: ALS)、脳梗塞、若しくは、多発性硬化症(multiple sclerosis)である)、又は
    心臓疾患(当該心臓疾患は、心筋梗塞である)
    の予防用または治療用医薬。
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