JP6726419B2 - 組換え型プロバイオティクス細菌 - Google Patents

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Description

本発明は、特には炎症性皮膚機能不全の処置において使用するための組換え型プロバイオティクス細菌、さらには、炎症性皮膚機能不全を処置するための方法を対象とする。
本出願は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる国際出願PCT/EP2015/052345の優先権を請求する。
マクロファージは、本質的にすべての組織において見出され得る白血球の1種である。マクロファージは、非特異的防御において重要な役割を果たし、リンパ球などの他の免疫細胞を動員することによって、特異的防御機構を開始する助けともなる。
マクロファージは、弾性組織特異的マクロファージとして存在するか、またはマクロファージに分化する循環血液単球に由来する。
マクロファージは、様々な活性化状態を提示する。2つの対照的な活性化状態は、M1分極化マクロファージとも呼ばれる典型的な活性化マクロファージ、およびM2分極化マクロファージとも呼ばれる別の活性化マクロファージとして公知である。
M1分極化マクロファージは、活性な炎症性表現型を有する免疫エフェクター細胞を含む。M1分極化マクロファージは、高レベルの炎症誘発性サイトカインの発現、反応性窒素および酸素中間体の高い産生、T1応答の促進、ならびに強力な殺菌性および殺腫瘍活性によって特徴づけられる。
M2分極化マクロファージは、抗炎症性表現型である。M2分極化マクロファージは、寄生虫保持ならびに組織リモデリングの促進および腫瘍進行に関係しており、かつ免疫調節機能を有すると考えられている。M2マクロファージはまた、効率的な食細胞活性、捕捉分子の高い発現によって特徴づけられる。
可塑性および柔軟性は、単核食細胞の活性化状態の特徴である。例えば、M1分極化またはM2分極化マクロファージの表現型は、in vitroおよびin vivoで逆転され得る。
マクロファージは、微小環境における刺激、サイトカインおよびケモカインの分泌パターンに応じて、複数回変化し得る。例えば、in vitroおよびin vivoにおいて、ヒト一次M1分極化マクロファージは、それら自身のカウンターパートからの分泌因子によって、M2分極化マクロファージへと再分極化され得、逆も同様である。
病原体に対する第一線の防御を提示することに加えて、単核食細胞は、ホメオスタティック状態および損傷を受けた状態にある組織のリモデリングおよび修復に寄与する。
さらに、マクロファージは、炎症の制御に対する必須の寄与物質であり、その際、M1分極化マクロファージは、炎症の開始および持続に関与し、M2分極化マクロファージは、慢性炎症の制御と関連する。
例えば、マクロファージは、創傷治癒の様々なフェーズの間に、ダイナミックな変化を受ける。M1分極化マクロファージは、組織損傷を媒介し、炎症応答を開始する。さらに、創傷の修復応答の初期段階の間に、皮膚浸潤性マクロファージは、M2分極化表現型を示し、高度に血管新生された細胞性肉芽組織の形成をサポートする。
炎症は、敗血症、外傷、および創傷治癒などの状況では、急性炎症として、または例えば、関節リウマチ、潰瘍性大腸炎、クローン病などの疾患では、慢性炎症として特徴づけられ得る。癌、糖尿病、動脈硬化症、アルツハイマー、および肥満などの多くの他の疾患も、調節解除された炎症と関連している。
急性炎症応答は、侵入病原体または損傷組織の位置を決定し、他の細胞および分子に警告し、それらを動員し、損傷物質を消去し、最後に、身体を平衡まで回復させる細胞および分子の大きなアレイによって媒介される事象のカスケードを伴う。
敗血症および外傷では、この応答は、熱および心拍数の上昇などの肉眼的症状発現を随伴する。他の組織では、炎症は、発赤、腫脹、および疼痛として症状発現する。
炎症に至る損傷/機能不全をもたらす炎症のフィードフォワードループは、臓器機能不全および死亡を促進する持続性の調節解除された炎症をもたらし得る。適正な組織治癒には、良好に調節された炎症応答が必要である。
傷害後の皮膚の完全性およびホメオスターシスの回復は、修復応答:炎症、組織形成、および成熟の連続的なフェーズを達成するために、組織常在の造血細胞および動員された造血細胞と一緒に、上皮および間葉細胞の複雑でダイナミックな相互作用を必要とする。修復応答の初期段階では、炎症フェーズが優勢であり、これは、先天免疫系が局所活性化して、好中球の即時の流入、その後に続く、マクロファージに分化する血液単球の侵襲が生じることによって特徴づけられる。
修復応答の中間段階は、組織形成のフェーズを包含し、これは、皮膚創傷空間を再充填する肉芽組織の発生によって特徴づけられる。肉芽組織形成は、血管新生をもたらす内皮細胞の侵襲、線維芽細胞の流入、および追加のマクロファージの蓄積を包含する。
暫定的な細胞外創傷マトリックスの堆積は、細胞の接着、遊走、および増殖を促進する。さらに、創傷周辺部では、複雑な表皮−間葉相互作用が、角化細胞の増殖および遊走を刺激して、表皮バリアを回復させる。
創傷空間が再充填され、被覆する表皮が回復するまで、肉芽組織形成は続く。表皮バリアが完成すると、修復応答は、後期段階に入り、これは、組織成熟によって特徴づけられる。組織成熟のフェーズの間に、肉芽組織は、瘢痕組織に変化する。
皮膚の修復の間、常在細胞、さらには、動員された炎症性細胞の先天免疫応答は、侵襲性の微生物と戦い、壊死組織切除に寄与するが、多種多様な増殖因子の放出による修復プロセスもサポートし得る。
しかしながら、炎症誘発性および細胞傷害性メディエーターの放出によって、マクロファージの制御から逸脱した活性は、組織修復にとって有害でもあり得る。
マクロファージの数の上昇によって特徴づけられるアンバランスな炎症は、ヒト疾患において、修復応答の減弱の顕著な特徴であり、非治癒性慢性創傷の形成をもたらす。非治癒性慢性創傷に寄与する追加の因子は、例えば、糖尿病、静脈または動脈疾患、感染、および高齢者における代謝不全である。
慢性創傷を処置するために、感染を処置するための抗生物質の使用、壊死組織切除、陰圧補助閉鎖、および酸素付加を包含する様々な方法が存在する。
さらなる方法には、例えば、増殖因子の適用が包含される。
例えば、ベカプレルミンは、組換え型ヒト血小板由来増殖因子BBである。ベカプレルミンは、商品名Regranexで販売されており、皮下組織内に、またはそれを越えて伸長し、十分な血液供給を有する下肢糖尿病性神経障害性潰瘍の処置に適応とされる。
ベカプレルミンはさらに、初期の高度創面清掃術、圧力放出、および感染制御を包含する足部潰瘍の治療実施に対する補助剤として(代替としてではない)適応とされる。
しかしながら、市販後の後向きコホート研究において、悪性腫瘍に次ぐ死亡率の上昇が、3本以上のチューブのRegranexジェルで処置された患者において観察された。
使用される別の増殖因子は、商品名REGEN−Dジェルで販売されており、慢性糖尿病性足部潰瘍を処置するために使用される組換え型ヒト表皮増殖因子である。
さらに、トラフェルミンは、商品名「Fiblast Spray」で販売されているヒト線維芽細胞増殖因子2の組換え型である。トラフェルミンは、圧迫潰瘍、ならびに熱傷潰瘍および黒色潰瘍を包含する他の皮膚潰瘍を処置するために使用される。
足部潰瘍の慢性糖尿病性神経障害性潰瘍に罹患している患者に対して、6週間にわたってトラフェルミンまたはプラセボを毎日適用した後に、週1回の臨床検査およびコンピュータ写真によって、サイズが評価された。潰瘍の外周および面積の週ごとの低減は、両方の群で同一であり、処置のエントリーから6週目まで、直線的な進行速度も同様であった。さらに、研究の終了時での治癒面積のパーセンテージが、有意に異なることはなかった。Richards et al.(1995)によれば、足の慢性神経障害性糖尿病性潰瘍の治癒について、トラフェルミンの局所適用は、プラセボを上回る利点を有さなかった。
罹患創傷面に適用した後に、様々な増殖因子を分泌するヒト胚細胞を含有する2種の皮膚代替物も市販されている。
皮膚代替物Dermagraftは、線維芽細胞、細胞外マトリックス、および生体吸収性スキャフォールドから構成される。Dermagrafは、寄付された新生児包皮組織に由来するヒト線維芽細胞から製造される。
製造プロセス中に、ヒト線維芽細胞は、生体吸収性ポリグラクチンスキャフォールド上に播種される。
市販の皮膚代替物Apligrafは、新生児包皮に由来する2種の細胞種を含有する。生きたヒト角化細胞および線維芽細胞が、創傷1型コラーゲンマトリックスに包埋される。
上述の皮膚代替物の欠点は、製造プロセスから生じる相当する高価格である。例えば、母体血液は、免疫不全ウイルス1および2型、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、梅毒、ヒトTリンパ好性ウイルス1および2型、さらには、エプスタインバールウイルスなどのヒトウイルスでの感染の証拠について検査される。
さらなる市販品が、商品名Procurenで販売されている。Procurenは、非治癒性創傷を処置するための血小板由来創傷治癒配合物である。Procurenは、患者の血液サンプルから調製される自己血小板由来産物である。
しかしながら、慢性非治癒性創傷を処置するための、または急性外科的創傷などの他の状態を処置するための、自己血小板由来増殖因子を包含する自己血小板由来産物の有効性に関する証拠は十分に存在しない。
さらに、上述の皮膚代替物、さらには、自己血小板由来産物によって供給される増殖因子の量は、出発物質の品質に応じて、著しく変動する。
本発明の目的は、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全に対して有益な因子を容易に適用することができる、炎症性皮膚機能不全、特に、慢性炎症性皮膚機能不全の代替処置を可能にすることである。
さらに、治癒をサポートする有益な因子を制御量で、炎症性皮膚機能不全を処置するために提供すべきである。
本発明の目的は、第1の異種因子をコードする核酸配列(複数可)、第2の異種因子をコードする核酸配列(複数可)、および好ましくは第3の異種因子をコードする核酸配列(複数可)を含むが、ただし、第1の因子、第2の因子、および第3の因子は、相互に機能的に異なり、その際、第1の因子は、増殖因子であり、第2の因子は、M2分極化因子からなる群から選択され、好ましくは、第3の因子は、M2分極化因子および増殖因子からなる群から選択されることを条件とする、請求項1に記載の組換え型プロバイオティクス細菌を提供することによって解決される。
好ましくは、請求項1に記載の組換え型プロバイオティクス細菌は、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、および第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を含むが、ただし、第1の因子、第2の因子、および第3の因子は、相互に機能的に異なり、その際、第1の因子は、増殖因子であり、第2の因子は、M2分極化因子からなる群から選択され、第3の因子は、M2分極化因子および増殖因子からなる群から選択されることを条件とする。
組換え型プロバイオティクス細菌の好ましい実施形態は、従属請求項2〜22において開示されている。
本発明の目的はさらに、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全の処置において使用するための、請求項17に記載の組換え型プロバイオティクス細菌を提供することによって解決され、その組換え型プロバイオティクス細菌は、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、および第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を含み、その際、第1の因子は、増殖因子であり、第2の因子は、M2分極化因子からなる群から選択される。
好ましくは、請求項17に記載の組換え型プロバイオティクス細菌は、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、および第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を含むが、ただし、第1の因子、第2の因子、および第3の因子は、相互に機能的に異なり、その際、第1の因子は、増殖因子であり、第2の因子は、M2分極化因子からなる群から選択され、第3の因子は、M2分極化因子および増殖因子からなる群から選択されることを条件とする。
本発明の目的はさらに、請求項23に記載の、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全を処置するための方法を提供することによって解決され、その方法は、請求項1〜22のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌を、皮膚機能不全に罹患している個体に投与するステップを含む。
本発明者らは意外にも、上述の核酸配列を含む組換え型プロバイオティクス細菌を、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全の処置において使用することができるであろうことを見い出した。
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において開示されている。
本発明によれば、「機能的に異なる因子」または「相互に機能的に異なる」という用語は、個々の因子が好ましくは、異なる受容体に結合し、および/または標的細胞において、異なる第2のメッセンジャーを活性化させることを意味する。第2のメッセンジャーは、細胞によって放出されて、生理学的変化を開始させる細胞内シグナル伝達分子である。
本発明によれば、因子の「機能的類似体」という用語は、個々の因子と同一の受容体(複数可)に結合し、かつ好ましくは、標的細胞において、同一の第2のメッセンジャーを活性化させる作用物質を意味する。
例えば、ナイシンの機能的類似体は、成熟ナイシン分子またはその機能的類似体のための受容体として作用し、かつ好ましくは、NisRのその後のリン酸化をもたらすNisKに結合する。リン酸化NisRは、個々のナイシンプロモーターからの転写を誘導する。
好ましくは、第1、第2、および第3の異種因子の「機能的類似体」は、少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも93%、さらに好ましくは少なくとも95%、さらに好ましくは少なくとも97%のアミノ酸配列の配列同一性を有する。
本発明によれば、「異種因子」という用語は、使用されるプロバイオティクス細菌内に自然発生していないか、またはそれよって発現されない因子、好ましくはタンパク質を意味する。
「機能的類似体」は、バイオシミラーとも呼ばれ得る。
「異種因子(複数可)」に一般に言及する場合、または例えば、FGF−2、IL−4、CSF−1などの具体的な「異種因子(複数可)」に言及する場合、この用語が、その機能的類似体(複数可)も包含することが意図されている。
上述の核酸配列を含む組換え型プロバイオティクス細菌は、常に、および/または誘導されると、個々の核酸配列を転写および翻訳することによって、個々の第1、第2、および、好ましくは第3の異種因子の独特の組合せを産生することができる。
因子のこの独特の組合せは、少なくとも1種の増殖因子、および少なくとも1種のM2分極化因子を含む。
好ましくは、因子のこの独特の組合せは、増殖因子、第1のM2分極化因子、および第1のM2分極化因子とは異なる第2のM2分極化因子を含む。別法では、因子のこの独特の組合せは、第1の増殖因子、M2分極化因子、および第1の増殖因子とは異なる第2の増殖因子を含む。
組換え型プロバイオティクス細菌は、好ましくは、請求項1において列挙したとおりの様々な少なくとも2種、好ましくは少なくとも3種の異種因子を、罹患組織に送達して、局所免疫系をモジュレートし、治癒を可能にする。
好ましくは、組換え型プロバイオティクス細菌は、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全への適用後に、個々の第1の異種因子および第2の異種因子、および好ましくは第3の異種因子を放出する。
さらに、本発明において使用される組換え型プロバイオティクス細菌は、好ましくは、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全の部位への適用後に、個々の第1の異種因子および第2の異種因子、および好ましくは第3の異種因子のコンスタントな放出を提供する。
それによって、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全に罹患している対象のために、かなり改善され、より安全で、かつより費用対効果の高い処置オプションが利用可能である。
好ましくは、細菌から放出された後の個々の第1、第2、および第3の異種因子は、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全の治癒をサポートする生物学的活性機能を発揮する。
第1の異種因子は、増殖因子である。
好ましくは、増殖因子は、線維芽細胞増殖因子(FGF)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、表皮成長因子(EGF)、インスリン様成長因子(IGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、トランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF−ベータ)、神経成長因子(NGF)、アクチビン、それらの機能的類似体、それらのバイオシミラー、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
もちろん、上述もしくは下述する因子の機能的類似体またはそれらのバイオシミラーも、特許請求の範囲において記載するとおり、本発明の範囲内で使用することができる。
線維芽細胞増殖因子は、血管新生、創傷治癒、および様々な内分泌シグナル伝達経路に関係する増殖因子のファミリーである。
ヒトでは、FGFファミリーの22のメンバー、FGF−1〜FGF−14およびFGF−16〜FGF−23が同定されており、これらを、本発明において使用することができる。
FGF−1からFGF−10は、線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)に結合する。
線維芽細胞増殖因子1は、酸性線維芽細胞増殖因子としても公知である。線維芽細胞増殖因子2は、塩基性線維芽細胞増殖因子としても公知である。さらに、線維芽細胞増殖因子7は、角化細胞成長因子(KGF)としても公知であり、線維芽細胞増殖因子10は、角化細胞成長因子2(KGF−2)としても公知である。
好ましい一実施形態では、線維芽細胞増殖因子は、FGF−1、FGF−2、FGF−3、FGF−4、FGF−5、FGF−6、FGF−7、FGF−8、FGF−9、FGF−10、およびそれらの混合物、さらに好ましくはFGF−1、FGF−2、FGF−7、FGF−10、およびそれらの混合物、さらに好ましくは、FGF−2、FGF−7、それらの機能的類似体、それらのバイオシミラー、およびそれらの混合物からなる群から選択され、さらに好ましくは、FGF−2である。
例えば、FGF−1およびFGF−2は、血管新生を刺激することができ、かつ線維芽細胞および角化細胞を包含する、炎症性皮膚機能不全の部位に存在する複数の細胞種について、分裂促進性である。さらに、FGF−7は、パラ分泌的に、創傷の再上皮形成を刺激し得る。
線維芽細胞増殖因子2(FGF−2)、好ましくはヒト線維芽細胞増殖因子2(hFGF−2)は、創傷治癒および腫瘍増殖を包含する多様な生物学的プロセスに関与している。
この遺伝子のためのmRNAは、複数のポリアデニル化部位を含有し、他には、非AUGおよびAUG開始コドンから翻訳されて、別個の特性を有する5種の異なるアイソフォームをもたらす。非AUGアイソフォームは、核に局在化されており、かつイントラクライン作用を担っている一方で、AUG開始形態は、大部分、細胞質ゾルであり、かつFGF−2のパラ分泌および自己分泌作用を担っている。
ヒト線維芽細胞増殖因子2(hFGF−2)のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_002006.4で入手可能である。AUG−異性体の個々のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001997.5、さらには、UniProt受入番号P09038−version182で入手可能であり、図22aにおいても示されている。
プレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜142に及ぶプロペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸143〜288に及ぶ成熟ヒト線維芽細胞増殖因子2ペプチドを包含する。
好ましい一実施形態では、線維芽細胞増殖因子2は、配列番号26〜30のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つ、さらに好ましくは配列番号28のアミノ酸配列を含む。配列番号28のアミノ酸配列は、図22bにおいて示されている。
インスリン様成長因子(IGF)は、インスリンと高い配列類似性を有するタンパク質である。インスリン様成長因子は、2種のタンパク質IGF−1およびIGF−2を含み、これらを、本発明において使用することができる。
表皮成長因子(EGF)のファミリーは、高度に類似する構造的および機能的特徴を有するタンパク質であり、タンパク質の表皮成長因子(EGF)、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB−EGF)、トランスフォーミング増殖因子−α(TGF−α)、アンフィレグリン(AR)、エピレグリン(EPR)、エピジェン(EPGN)、ベータセルリン(BTC)、ニューレグリン−1(NRG1)、ニューレグリン−2(NRG2)、ニューレグリン−3(NRG3)、およびニューレグリン−4(NRG4)、好ましくは表皮成長因子(EGF)、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB−EGF)、トランスフォーミング増殖因子−α(TGF−α)、アンフィレグリン(AR)、エピレグリン(EPR)、エピジェン(EPGN)、およびベータセルリン(BTC)、さらに好ましくは表皮成長因子(EGF)、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB−EGF)、およびトランスフォーミング増殖因子−α(TGF−α)を含み、これらを、本発明において使用することができる。
表皮成長因子(EGF)、好ましくはヒト表皮成長因子(hEGF)は、in vivoおよびin vitroにおいて様々な表皮および上皮性組織の、かつ細胞培養において一部の線維芽細胞の増殖を刺激する。さらに、hEGFは、in vivoにおいて、特異的な細胞の分化に対して非常に大きな効果を有し、外胚葉および中胚葉由来の両方の様々な培養細胞のための強力な分裂促進因子である。
ヒト表皮成長因子は、選択的スプライシングによって産生される少なくとも3種のアイソフォームで存在する。
ヒト表皮成長因子アイソフォーム1プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001954.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001963.2で入手可能である。
アイソフォーム1のプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜22に及ぶシグナルペプチド、プレプロタンパク質のアミノ酸23〜1207に及ぶプロペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸971〜1023に及ぶ成熟ヒト表皮成長因子ペプチドを包含する。
ヒト表皮成長因子アイソフォーム2プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001171601.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001178130.1で入手可能である。ヒト表皮成長因子アイソフォーム3プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001171602.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001178131.1で入手可能である。ヒト表皮成長因子アイソフォーム1〜3のアミノ酸配列は、UniProt受入番号P01133−version180でも入手可能であり、図25a〜25cにおいても示されている。成熟ヒト表皮成長因子のアミノ酸配列は、図25dにおいて示されている。
ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB−EGF)、好ましくはヒトヘパリン結合性EGF様増殖因子(hHB−EGF)は、皮膚創傷治癒に必要とされる上皮形成において重要な増殖因子である。hHB−EGFは、角質細胞および線維芽細胞に対して、分裂促進性および遊走性作用を有する。hHB−EGFはさらに、創傷治癒に必要な皮膚修復および血管新生を促進する。hHB−EGFは、創傷液の主たる成分である。hHB−EGFは、マクロファージ、単球、および角化細胞によって放出される。さらに、へパラン硫酸プロテオグリカンへのhHB−EGF細胞表面の結合は、皮膚創傷治癒の速度を上げ、ヒト皮膚移植治癒時間を短縮する能力を促進する分裂促進因子を増強し、かつ潰瘍、熱傷、および表皮中間層創傷の迅速な治癒を促進する。
ヒトヘパリン結合性EGF様増殖因子プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001936.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001945.2で入手可能である。
ヒトヘパリン結合性EGF様増殖因子の前駆体は、前駆体のアミノ酸1〜19に及ぶシグナルペプチド、前駆体のアミノ酸20〜208に及ぶプロヘパリン結合性EGF様増殖因子、および前駆体のアミノ酸63〜148に及ぶ成熟ヒト表皮成長因子ペプチドを包含する。
ヒトヘパリン結合性EGF様増殖因子のアミノ酸配列は、UniProt受入番号Q99075−version 151でも入手可能であり、かつ図26aにおいても示されている。成熟ヒトヘパリン結合性EGF様増殖因子のアミノ酸配列は、図26bにおいて示されている。
トランスフォーミング増殖因子−α(TGF−α)、好ましくはヒトトランスフォーミング増殖因子−α(hTGF−α)は、マクロファージ、脳細胞、および角化細胞において産生され得る。hTGF−αは、上皮発生を誘導する。hTGF−αおよびhEGFは、同じ受容体、上皮成長因子受容体(EGFR;ErbB−1;ヒトではHER1)に結合する。TGF−αがEGFRに結合すると、これは、創傷治癒を包含する複数の細胞増殖事象を開始させ得る。
ヒトトランスフォーミング増殖因子−αは、選択的スプライシングによって産生される少なくとも5種のアイソフォームで存在する。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム1プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_003227.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_003236.2で入手可能である。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム1の前駆体は、前駆体のアミノ酸1〜23に及ぶシグナルペプチド、前駆体のアミノ酸24〜160に及ぶプロトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム1、および前駆体のアミノ酸40〜89に及ぶ成熟トランスフォーミング増殖因子アルファペプチドを包含する。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム2プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001093161.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001099691.1で入手可能である。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム3プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001295087.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001308158.1で入手可能である。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム4プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001295088.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001308159.1で入手可能である。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム5プレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号AAF05090.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号AF149097.1で入手可能である。
ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム1〜5の前駆体のアミノ酸配列は、UniProt受入番号P01135−version 168でも入手可能であり、図27a〜27eにおいて示されている。成熟ヒトトランスフォーミング増殖因子アルファのアミノ酸配列は、図27fにおいて示されている。
アンフィレグリン(AREG)、好ましくはヒトアンフィレグリン(hAREG)は、EGF受容体の別のリガンドである。ヒトアンフィレグリンは、星状細胞、シュバン細胞、および線維芽細胞を包含する幅広い範囲の標的細胞のための自己分泌増殖因子、さらには、分裂促進因子である。ヒトアンフィレグリンは、上皮細胞の増殖を促進する。
ヒトアンフィレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001648.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001657.3で入手可能である。
ヒトアンフィレグリンプレプロタンパク質の前駆体は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜19に及ぶシグナルペプチド、プレプロタンパク質のアミノ酸20〜100に及ぶプロペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸101〜187に及ぶ成熟トランスフォーミング増殖因子アルファペプチドを包含する。
ヒトアンフィレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列は、UniProt受入番号P15514−version 147でも入手可能であり、かつ図28aにおいても示されている。成熟ヒトアンフィレグリンのアミノ酸配列は、図28bにおいて示されている。
エピレグリン(EPR)、好ましくはヒトエピレグリン(hEPR)は、細胞増殖および/または血管新生を刺激し得るEGF受容体のリガンドである。
ヒトエピレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001423.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001432.1で入手可能である。
ヒトエピレグリンのプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜29に及ぶシグナルペプチド、プレプロタンパク質のアミノ酸30〜169に及ぶプロエピレグリン、およびプレプロタンパク質のアミノ酸60〜108に及ぶ成熟エピレグリンを包含する。
ヒトエピレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列は、UniProt受入番号O14944−version 146でも入手可能であり、図29aにおいても示されている。成熟ヒトエピレグリンのアミノ酸配列は、図29bにおいて示されている。
エピジェン(EPGN)、好ましくはヒトエピジェン(hEPGN)は、上皮細胞の増殖を促進する。ヒトエピジェンは、選択的スプライシングによって産生される少なくとも7種のアイソフォームで存在する。
ヒトエピジェンアイソフォーム1前駆体のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001257918.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001270989.1で入手可能である。
ヒトエピジェンアイソフォーム1前駆体は、前駆体のアミノ酸1〜22に及ぶシグナルペプチド、および前駆体のアミノ酸23〜154に及ぶ成熟エピレグリンを包含する。
ヒトエピジェンアイソフォーム1〜7前駆体のアミノ酸配列は、UniProt受入番号Q6UW88−version 101でも入手可能であり、かつ図30a〜30gにおいても示されている。成熟ヒトエピジェンのアミノ酸配列は、図30hにおいて示されている。
ベータセルリン(BTC)、好ましくはヒトベータセルリン(hBTC)は、上皮成長因子受容体にも結合し、かつ、広範な成体組織によって、かつ平滑筋細胞および上皮細胞を包含する多くの培養細胞において合成される増殖因子である。ヒトプロベータセルリン前駆体のアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001720.1で入手可能である。対応するmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001729.1で入手可能である。
ヒトプロベータセルリンの前駆体は、前駆体のアミノ酸1〜31に及ぶシグナルペプチド、前駆体のアミノ酸32〜178に及ぶプロベータセルリン、および前駆体のアミノ酸32〜111に及ぶ成熟ベータセルリンを包含する。
ヒトプロベータセルリン前駆体のアミノ酸配列は、UniProt受入番号P35070−version 139でも入手可能であり、かつ図31aにおいても示されている。成熟ヒトベータセルリンのアミノ酸配列は、図31bにおいて示されている。
インスリン様成長因子1(IGF−1)は、ソマトメジンCとも呼ばれる。ヒトIGF−1のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_000618.2で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000609.1、さらに、UniProt受入番号P05019−version 178で入手可能である。
そのプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜21に及ぶシグナルペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸49〜118に及ぶヒトインスリン様成長因子1ペプチドを包含する。
ヒトインスリン様成長因子2(hIGF−2)のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_000612.4で入手可能である。ヒトインスリン様成長因子2プレプロタンパク質の対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000603.1、さらには、UniProt受入番号P01344−version 192で入手可能である。
そのプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜24に及ぶシグナルペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸25〜91に及ぶインスリン様成長因子2の成熟鎖を包含する。
血管内皮細胞増殖因子(VEGF)のファミリーは、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、および胎盤増殖因子(PGF)を包含する増殖因子の群であり、これらを、本発明において使用することができる。
好ましい一実施形態では、血管内皮細胞増殖因子は、血管内皮細胞増殖因子A(VEGF−A)である。
VEGF−Aは、血管新生、脈管形成、および内皮細胞増殖を誘導し得る。
ヒト血管内皮細胞増殖因子A(hVEGF−A)のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001025366.1で入手可能である。ヒト血管内皮細胞増殖因子Aの対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001020537.2、さらには、UniProt受入番号P15692−version 197で入手可能である。
ヒト血管内皮細胞増殖因子Aの前駆体タンパク質は、前駆体タンパク質のアミノ酸1〜26に及ぶシグナルペプチド、さらには、前駆体タンパク質のアミノ酸27〜232に及ぶ成熟ヒト血管内皮細胞増殖因子Aを包含する。
血小板由来増殖因子(PDGF)は、細胞増殖および分化を調節する。ヒト血小板由来増殖因子(hPDGF)は、個々のサブユニットのホモまたはヘテロ二量体のいずれかを形成する4種のサブユニット、PDGF−A、PDGF−B、PDGF−C、およびPDGF−Dを有し、これらを、本発明において使用することができる。
好ましくは、血小板由来増殖因子は、PDGF−AA、PDGF−BB、PDGF−AB、PDGF−CC、PDGF−DD、またはそれらの混合物である。
さらに好ましくは、血小板由来増殖因子は、2個のPDGF−Aサブユニットから構成される二量体タンパク質、2個のPDGF−Bサブユニットから構成される二量体糖タンパク質、1個のPDGF−Aサブユニットおよび1個のPDGF−Bサブユニットから構成される二量体糖タンパク質、またはそれらの混合物である。
ヒト血小板由来増殖因子サブユニットA(hPDGF−A)のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_002607.4で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_002598.4、さらには、UniProt受入番号P04085−version 159で入手可能である。
ヒトPDGF−Aサブユニットの対応するプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜20に及ぶシグナルペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸87〜211に及ぶ成熟ヒト血小板由来増殖因子サブユニットAをコードする。
ヒト血小板由来増殖因子サブユニットB(hPDGF)のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_002608.1で入手可能である。ヒト血小板由来増殖因子サブユニットプレプロタンパク質の対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_002599.1、さらには、UniProt受入番号P01127−version 181で入手可能である。
ヒトPDGF−Bサブユニットのプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜20に及ぶシグナルペプチド、およびプレプロタンパク質のアミノ酸82〜190に及ぶヒト血小板由来増殖因子サブユニットBの成熟型をコードする。
肝細胞増殖因子(HGF)は、間葉細胞によって分泌され、かつ主に上皮細胞および内皮細胞に対して作用するが、造血前駆細胞に対しても作用する増殖因子であり、本発明において使用することができる。
HGFは、1つのプレプロタンパク質として分泌され、セリンプロテイナーゼによって、69kGaアルファ鎖および34kDaベータ鎖に切断される。プレプロタンパク質、さらには、対応するアルファおよびベータ鎖のアミノ酸配列は、図23a〜23cにおいて示されている。
ヒト肝細胞増殖因子(hHGF)のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_000601.3で入手可能である。ヒト肝細胞増殖因子プレプロタンパク質の対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000592.3、さらには、UniProt受入番号P14210−version 186で入手可能である。
そのプレプロタンパク質は、プレプロタンパク質のアミノ酸1〜31に及ぶシグナルペプチド、プレプロタンパク質のアミノ酸32〜494に及ぶヒト肝細胞増殖因子アルファ鎖、およびプレプロタンパク質のアミノ酸495〜728に及ぶヒト肝細胞増殖因子ベータ鎖を包含する。
トランスフォーミング増殖因子β(TGF−β)、好ましくはヒトトランスフォーミング増殖因子β(hTGF−β)は、マクロファージを包含する多くの細胞種によって分泌されるサイトカインである。
TGF−βは、少なくとも3種のアイソフォーム、TGF−β1、TFG−β2、およびTGF−β3で存在し、これらを、本発明において使用することができる。対応する前駆体タンパク質および成熟タンパク質のアミノ酸配列は、図21a〜21gにおいて示されている。
ヒトトランスフォーミング増殖因子β1は、潜在関連ペプチド(LAP)および成熟TGF−β1ペプチドへと切断される分泌タンパク質である。成熟ペプチドは、他のTGF−βファミリーメンバーと共にTGF−β1ホモ二量体またはヘテロ二量体のいずれかを形成し得る。
ヒトトランスフォーミング増殖因子β1前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_000660.4によって得ることができる。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000651.3またはUniProt受入番号P01137−version 199で入手可能である。
ヒトTGF−β1前駆体のアミノ酸配列は、前駆体タンパク質のアミノ酸1〜29に及ぶシグナルペプチド、前駆体タンパク質のアミノ酸30〜278に及ぶ潜在関連ペプチド、および前駆体タンパク質のアミノ酸279〜390に及ぶ成熟トランスフォーミング増殖因子β1を包含する。
トランスフォーミング増殖因子β2(TGF−β2)、好ましくはヒトトランスフォーミング増殖因子β2(hTGF−β2)は、多くの細胞種の増殖、分化、接着、および遊走を調節する多機能型サイトカインである。
別に、ヒトトランスフォーミング増殖因子β2遺伝子のスプライシングされた転写変異体が同定されており、それらは、2種の異なるアイソフォームをコードする。
ヒトヒトトランスフォーミング増殖因子ベータ2アイソフォーム1前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001135599.3で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001129071.1で入手可能である。
ヒトトランスフォーミング増殖因子ベータ2アイソフォーム1前駆体は、前駆体タンパク質のアミノ酸1〜20に及ぶシグナルペプチド、前駆体タンパク質のアミノ酸21〜302に及ぶ潜在関連ペプチド、および前駆体タンパク質のアミノ酸303〜414に及ぶ成熟トランスフォーミング増殖因子ベータ2を包含する。
ヒトトランスフォーミング増殖因子β2アイソフォーム2前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_003238.3で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_003229.1で入手可能である。その前駆体タンパク質は、前駆体タンパク質のアミノ酸1〜20に及ぶシグナルペプチド、前駆体タンパク質のアミノ酸21〜302に及ぶ潜伏関連ペプチド、および前駆体タンパク質のアミノ酸303〜414に及ぶ成熟TGF−β2ペプチドを包含する。
トランスフォーミング増殖因子β2のアミノ酸配列はさらに、UniProt受入番号P61812−version 128で入手可能である。
トランスフォーミング増殖因子β3(TGF−β3)、好ましくはヒトトランスフォーミング増殖因子β3(hTGF−β3)は、胚形成および細胞分化に関係する分泌サイトカインである。
ヒトトランスフォーミング増殖因子β3前駆体タンパク質のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_003239.3で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_003230.1、さらには、UniProt受入番号P10600−version 170で入手可能である。
その前駆体タンパク質は、前駆体タンパク質のアミノ酸1〜23を包含するシグナルペプチド、前駆体タンパク質のアミノ酸24〜30を包含する潜伏関連ペプチド、および前駆体タンパク質のアミノ酸301〜412に及ぶ成熟トランスフォーミング増殖因子β3ペプチドを包含する。
好ましくは、トランスフォーミング増殖因子βは、配列番号19〜25のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを含む。
アクチビンは、下垂体卵胞刺激ホルモン(FSH)放出を刺激するタンパク質として、生殖腺液から元々は精製されたジスルフィド結合二量体タンパク質である。アクチビンタンパク質は、中胚葉誘導、神経細胞分化、骨リモデリング、造血、および生殖生理における役割を包含する広範な生物学的活性を有する。
アクチビンは、様々なベータサブユニットアイソフォームのホモ二量体またはヘテロ二量体である一方で、インヒビンは、1個の独特のアルファサブユニットおよび様々なベータサブユニットの1個のヘテロ二量体である。
4種のベータサブユニット、ベータA、ベータB、ベータC、およびベータEが公知である。
第2の異種因子は、M2分極化因子からなる群から選択される。
好ましくは、M2分極化因子は、非分極化マクロファージ、M1分極化マクロファージ、さらには、未分化単球、および他のマクロファージ前駆細胞に対して作用する。
さらに好ましくは、M2分極化因子は、非分極化マクロファージ、M1分極化マクロファージ、さらには、未分化単球、および他のマクロファージ前駆細胞のM2分極化を誘導する。
マクロファージが、局所組織環境に応じて、特異的な分化を受け得ることは、当業者には公知である。T−ヘルパー1型(T1)およびT−ヘルパー2型(T2)分極化と同様に、マクロファージの分極化の2つの別個の状態:典型的な活性化(M1分極化)マクロファージ表現型および別の活性化(M2分極化)マクロファージ表現型が明らかにされている。
M2分極化マクロファージ表現型は、遺伝子発現プロファイルに基づき、サブセット:M2a分極化、M2b分極化、およびM2c分極化表現型にさらに区分され得る。
M1分極化およびM2分極化マクロファージは、別個のケモカインおよびケモカイン受容体プロファイルを有する。
M1分極化マクロファージは好ましくは、T1細胞誘引性ケモカインであるケモカイン(C−X−Cモチーフ)リガンド9(CXCL9)およびC−X−Cモチーフケモカイン10(CXCL10)を分泌する。M2分極化マクロファージは好ましくは、ケモカインであるケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド17(CCL17)、C−Cモチーフケモカイン22(CCL22)、およびケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド24(CCL24)を分泌する。
異種因子のM2分極化作用は、例えば、非分極化マクロファージ、M1分極化マクロファージ、またはマクロファージ前駆細胞、好ましくは単球が、少なくとも1種のM2分極化因子と接触すること、およびその後で、M2分極化マーカーの発現および/または分泌を決定することによって決定され得る。
例えば、マウス非分極化マクロファージ細胞系、マウスM1分極化マクロファージ細胞系、またはマウスマクロファージ前駆細胞系、好ましくはマウス単球細胞系を、少なくとも1種のM2分極化因子と接触させて、マウスM2分極化マクロファージ細胞系を生成することができる。マウスマクロファージ細胞系のM2分極化は、例えば、次の因子の発現を決定することによって検出され得る:アルギナーゼ1(Arg1)、インターロイキン10(IL−10)、マンノース受容体C1型(Mrc1)、およびYm1(Tリンパ球由来好酸球走化性因子(ECF−L)またはキチナーゼ様タンパク質3(Chil3)とも呼ばれる)。マウスマクロファージ細胞系のM1分極化は、例えば、次の因子の発現および/または放出を決定することによって検出され得る:腫瘍壊死因子アルファ(TNFアルファ、TNFα)、インターロイキン6(IL−6)、ケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド2(CCL2)、およびケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド4(CCL4)。
好ましくはヒトM2分極化マクロファージは、少なくとも1種のM2分極化因子と共にインキュベートされたヒト単球に由来する。ヒト単球に由来するマクロファージのM2分極化は、例えば、次の因子の発現および/または放出を決定することによって検出され得る:インターロイキン1受容体アンタゴニスト(IL1RA)、プロスタグランジンE2(PGE2)、インターロイキン10(IL−10)、およびトランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF−β)。
近年、in vitroで、サイトカイン環境の変化に応じて、マクロファージは、M2からM1へと逆分極化することができ、その逆も同様であることが実証されている(Davis et al.(2013))。さらに、分極化の変化は、迅速であり、遺伝子発現、タンパク質、代謝産物、および殺菌活性のレベルで生じる。
さらに、マクロファージは、固形腫瘍と関連する浸潤性白血球の主たる集団の1つである。腫瘍関連マクロファージ(TAM)は、腫瘍免疫において重要な役割を果たし、M2d TAM分極化とも呼ばれる、M2分極化と同様の機能を示す。
個々の分極化(M1、M2a、M2b、M2c、およびM2d TAM)の刺激および/または活性化に必要なそれぞれの因子は、当業者に公知であり、例えば、Hao et al.(2012)またはDuluc et al.(2007)において開示されている。
好ましくは、個々の第2の異種因子および、任意選択で、第3の異種因子は、組換え型プロバイオティクス細菌における発現、および細菌から、炎症性、好ましくは、慢性炎症性皮膚機能不全の部位への放出の後に、M2分極化を誘導する。
次いで、抗炎症性M2分極化マクロファージは好ましくは、血管新生、結合組織付着、および創傷修復を促進し、これが、処置を受ける炎症性、好ましくは、慢性炎症性皮膚機能不全の改善、好ましくは治癒をもたらす。
好ましい一実施形態では、M2分極化因子は、M2分極化サイトカイン、M2分極化ケモカイン、およびそれらの混合物からなる群から選択される。好ましくは、M2分極化因子は、M2c分極化を誘導する。
さらに好ましくは、M2分極化因子は、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン10(IL−10)、インターロイキン13(IL−13)、コロニー刺激因子−1(CSF1)、インターロイキン34(IL34)、それらの機能的類似体、それらのバイオシミラー、およびそれらの混合物、好ましくは、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン10(IL−10)、インターロイキン13(IL−13)、コロニー刺激因子−1(CSF1)、インターロイキン34(IL34)、およびそれらの混合物、さらに好ましくは、コロニー刺激因子−1(CSF1)、インターロイキン34(IL34)、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン13(IL−13)、それらの機能的類似体、それらのバイオシミラー、およびそれらの混合物、さらに好ましくは、コロニー刺激因子−1(CSF1)、インターロイキン34(IL34)、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン13(IL−13)、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
インターロイキン4(IL−4)、好ましくはヒトインターロイキン4(hIL−4)は、多面発現性サイトカインである。インターロイキン4は、インターロイキン4受容体のリガンドである。インターロイキン4受容体は、インターロイキン13(IL−13)にも結合し、このことが、インターロイキン4およびインターロイキン13の多くの重複する機能に寄与し得る。
インターロイキン4(IL−4)は、増殖誘導特性を有することも示されている。さらに、インターロイキン4(IL−4)は、コラーゲンの産生を誘導する。
ヒトインターロイキン4アイソフォーム1前駆体のmRNAの核酸配列は、NCPI−受入番号NM_000589.3で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000580.1で入手可能であり、図18aにおいて示されている。
ヒトインターロイキン4アイソフォーム2前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_172348.2で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_758858.1で入手可能であり、図18bにおいて示されている。
ヒトインターロイキン4のアミノ酸配列は、UniProt受入番号P05112−version 178でも入手可能である。
そのアミノ酸配列は、インターロイキン4アイソフォーム1およびアイソフォーム2前駆体のアミノ酸1〜24に及ぶシグナルペプチドを含む。
好ましくは、ヒトインターロイキン4は、配列番号10〜14のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを含む。
インターロイキン13(IL−13)、好ましくはヒトインターロイキン13(hIL−13)は、活性化T2細胞によって主に産生される免疫調節サイトカインである。
ヒトインターロイキン13前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_002188.2で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_002179.2、さらには、UniProt受入番号P35225−version 157で入手可能であり、図20aにおいて示されている。
インターロイキン13前駆体は、UniProt受入番号P35225−version 157で寄託されているインターロイキン13前駆体タンパク質のアミノ酸1〜24に及ぶシグナルペプチドを含む。
好ましくは、インターロイキン13は、配列番号17および18のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを含む。
インターロイキン10(IL−10)、好ましくはヒトインターロイキン10(hIL−10)は、主に単球によって、かつより少ない規模でリンパ球によって産生されるサイトカインである。インターロイキン10は、免疫調節および炎症において多面発現性作用を有する。例えば、インターロイキン10は、T1サイトカインの発現をダウンレギュレートする。
ヒトインターロイキン10前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_000572.2で見い出され得る。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000563.1、さらには、UniProt受入番号P22301−version 156で見い出され得、かつ図19aにおいて示されている。
ヒトインターロイキン10前駆体のアミノ酸配列は、ヒトインターロイキン10前駆体タンパク質のアミノ酸1〜18に及ぶシグナルペプチドを包含する。
好ましくは、インターロイキン10は、配列番号15〜16のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを含む。
マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)としても公知のコロニー刺激因子−1(CSF−1)は、マクロファージの産生、分化、および機能を制御するサイトカインである。
選択的スプライシングによって、ヒトCSF−1は、種々のアイソフォームで存在し、これらを、本発明において使用することができる。
マクロファージコロニー刺激因子1アイソフォームA前駆体とも呼ばれるヒトCSF−1アイソフォーム1のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_000757.5で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000748.3で入手可能であり、図16aにおいて示されている。
ヒトマクロファージコロニー刺激因子1アイソフォームB前駆体とも呼ばれるヒトCSF−1アイソフォーム2前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_172210.2で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_757349.1で入手可能であり、図16bにおいて示されている。
マクロファージコロニー刺激因子1アイソフォームC前駆体とも呼ばれるヒトCSF−1アイソフォーム3前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_172211.3で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_757350.1で入手可能であり、図16cにおいて示されている。
個々のアミノ酸配列は、UniProt受入番号P09603−version 158でも入手可能である。アイソフォーム1は、標準UniProt配列として選択されている。
ヒトCSF−1前駆体アイソフォーム1〜3の個々のタンパク質配列は、個々のアミノ酸配列のアミノ酸番号1からアミノ酸番号32に及ぶN末端シグナルペプチドを包含する。
ヒトCSF−1の活性型は、ジスルフィド結合ホモ二量体として細胞外で見い出され得る。活性型は、N末端シグナルペプチドの喪失をもたらす膜結合前駆体のタンパク質分解切断によって産生される。
好ましくは、コロニー刺激因子1は、配列番号1〜6のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを含む。
インターロイキン34(IL−34)は、単球およびマクロファージの分化および生存も促進するサイトカインである。
選択的スプライシングによって、ヒトインターロイキン34は、2種のアイソフォームで存在し、これらを、本発明において使用することができる。
ヒトインターロイキン34アイソフォーム1前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001172772.1で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001166243.1で入手可能であり、図17aにおいて示されている。
ヒトインターロイキン34アイソフォーム2前駆体のmRNAの核酸配列は、NCBI受入番号NM_001172771.1で入手可能である。対応するアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_001166242.1で入手可能であり、図17bにおいて示されている。
個々のアミノ酸配列は、UniProt受入番号Q6ZMJ4−version 80でも入手可能である。
ヒトインターロイキン34前駆体は、前駆体タンパク質の対応するアミノ酸配列のアミノ酸1〜20に及ぶシグナルペプチドを包含する。
好ましくは、インターロイキン34は、配列番号7〜9のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを含む。
好ましい一実施形態では、M2分極化因子は、コロニー刺激因子−1受容体への結合によって、単球およびマクロファージの分化および生存を促進する。
マクロファージコロニー刺激因子受容体としても公知であるコロニー刺激因子−1受容体(CSF1R)は、細胞表面受容体として作用するチロシンタンパク質キナーゼであり、マクロファージおよび単球の生存、増殖、および分化の調節で必須の役割を果たす。
CSF1Rは、例えば、CSF1Rリガンドの結合に応じて、炎症誘発性ケモカインの放出を促進し、それによって、先天免疫で、かつ炎症プロセスにおいて重要な役割を果たす。
好ましくはM2分極化因子は、少なくとも1種のコロニー刺激因子−1受容体(CSF1R)リガンドである。
CSF1Rリガンドは、当業者に公知であり、それには、インターロイキン34(IL−34)およびコロニー刺激因子1(CSF−1)が包含される。好ましくは、コロニー刺激因子−1受容体リガンドは、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、インターロイキン34(IL−34)、それらの機能的類似体、およびそれらのバイオシミラーからなる群から選択される。
さらに好ましくは、コロニー刺激因子−1受容体リガンドは、ヒトコロニー刺激因子−1受容体リガンドであり、さらに好ましくは、ヒトコロニー刺激因子−1(hCSF−1)、ヒトインターロイキン34(hIL−34)、それらの機能的類似体、およびそれらのバイオシミラーからなる群から選択される。
さらに好ましい一実施形態では、コロニー刺激因子−1受容体リガンドは、配列番号1〜9のアミノ酸配列の1つまたは少なくとも1つを有するタンパク質である。
好ましい一実施形態では、第1、第2、および/または第3の異種因子は、分泌シグナル配列、好ましくはN末端シグナルペプチドまたはプロペプチドと共に発現される。個々の因子の発現の後に、分泌シグナル配列、好ましくはN末端シグナルペプチドまたはプロペプチドは、翻訳後修飾によって除去され得る。別法では、第1、第2、および/または第3の異種因子は、成熟型で、好ましくは分泌シグナル配列、好ましくはN末端シグナルペプチドまたはプロペプチドを伴わずに発現され得るであろう。
好ましい一実施形態では、請求項1に記載の組換え型プロバイオティクス細菌は、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、および第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を含むが、ただし、第1の因子、第2の因子、および第3の因子が、相互に機能的に異なり、その際、第1の因子は、増殖因子であり、第2の因子は、M2分極化因子からなる群から選択され、第3の因子は、M2分極化因子および増殖因子からなる群から選択されることを条件とする。
好ましい一実施形態では、第2の異種因子および第3の異種因子は、M2分極化因子からなる群から選択され、第2の因子および第3の因子は、機能的に異なるM2分極化因子である。
これは、第2の異種因子が、第1のM2分極化因子でり、かつ第3の異種因子が、第1のM2分極化因子とは機能的に異なる第2のM2分極化因子であることを言っている。
好ましくは、第1のM2分極化因子は、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、インターロイキン34(IL−34)、インターロイキン4(IL−4)、およびインターロイキン13(IL−13)からなる群から選択されるM2分極化因子であり、第2のM2分極化因子は、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、インターロイキン34(IL−34)、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン10(IL−10)、およびインターロイキン13(IL−13)からなる群から選択されるM2分極化因子であるが、ただし、第2のM2分極化因子は、第1のM2分極化因子とは機能的に異なることを条件とする。
さらに好ましくは、第1のM2分極化因子は、コロニー刺激因子−1受容体(CSF1R)リガンドであり、かつ第2のM2分極化因子は、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン10(IL−10)、インターロイキン13(IL−13)、それらの機能的類似体、それらのバイオシミラー、およびそれらの混合物からなる群から選択されるM2分極化因子である。
M2分極化因子のさらに好ましい組合せは、下記である:
・コロニー刺激因子−1およびインターロイキン4、
・コロニー刺激因子−1およびインターロイキン13、
・コロニー刺激因子−1およびインターロイキン10、
・インターロイキン34およびインターロイキン4、
・インターロイキン34およびインターロイキン13、
・インターロイキン34およびインターロイキン10、
・インターロイキン4およびインターロイキン10、または
・インターロイキン13およびインターロイキン10。
M2分極化因子の上述のさらに好ましい組合せを、上述の増殖因子の少なくとも1種と、好ましくは、線維芽細胞増殖因子1、線維芽細胞増殖因子2、線維芽細胞増殖因子7、線維芽細胞増殖因子10、肝細胞増殖因子、トランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF−ベータ)、表皮増殖因子(EGF)、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB−EGF)、トランスフォーミング増殖因子−α(TGF−α)、および血小板由来増殖因子BBからなる群から選択される増殖因子と、組み合わせる。
好ましくは、第1、第2、および第3の異種因子は、下記の組合せである:
・線維芽細胞増殖因子2、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン4、
・線維芽細胞増殖因子2、インターロイキン34、およびインターロイキン4、
・線維芽細胞増殖因子2、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン13、
・線維芽細胞増殖因子2、インターロイキン34、およびインターロイキン13、
・線維芽細胞増殖因子2、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン10、
・線維芽細胞増殖因子2、インターロイキン34、およびインターロイキン10、
・線維芽細胞増殖因子7、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン4、
・線維芽細胞増殖因子7、インターロイキン34、およびインターロイキン4、
・線維芽細胞増殖因子7、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン13、
・線維芽細胞増殖因子7、インターロイキン34、およびインターロイキン13、
・線維芽細胞増殖因子7、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン10、
・線維芽細胞増殖因子7、インターロイキン34、およびインターロイキン10、
・トランスフォーミング増殖因子ベータ、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン4、
・トランスフォーミング増殖因子ベータ、インターロイキン34、およびインターロイキン4、
・トランスフォーミング増殖因子ベータ、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン13、
・トランスフォーミング増殖因子ベータ、インターロイキン34、およびインターロイキン13
・トランスフォーミング増殖因子ベータ、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン10、
・トランスフォーミング増殖因子ベータ、インターロイキン34、およびインターロイキン10、
・トランスフォーミング増殖因子アルファ、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン4、
・トランスフォーミング増殖因子アルファ、インターロイキン34、およびインターロイキン4、
・トランスフォーミング増殖因子アルファ、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン13、
・トランスフォーミング増殖因子アルファ、インターロイキン34、およびインターロイキン13
・トランスフォーミング増殖因子アルファ、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン10、
・トランスフォーミング増殖因子アルファ、インターロイキン34、およびインターロイキン10
・血小板由来増殖因子BB、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン4、
・血小板由来増殖因子BB、インターロイキン34、およびインターロイキン4、
・血小板由来増殖因子BB、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン13、
・血小板由来増殖因子BB、インターロイキン34、およびインターロイキン13
・血小板由来増殖因子BB、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン10、または
・血小板由来増殖因子BB、インターロイキン34、およびインターロイキン10。
さらに好ましくは、第1、第2、および第3の異種因子は、線維芽細胞増殖因子2、コロニー刺激因子−1、およびインターロイキン4、それらの機能的類似体、およびそれらのバイオシミラーの組合せである。
好ましくは、本発明のプロバイオティクス細菌から2種以上のM2分極化因子が放出されることによって、非分極化マクロファージ、M1分極化マクロファージ、さらには未分化単球、および他のマクロファージ前駆細胞のM2分極化がさらに促進される。
代替の一実施形態では、第1の因子は、上述の増殖因子からなる群から選択される第1の増殖因子であり、第3の因子は、上述の増殖因子からなる群から選択され、かつ第1の増殖因子とは機能的に異なる第2の増殖因子である。好ましくは、第2の増殖因子は、トランスフォーミング増殖因子ベータ(TGF−ベータ)である。
増殖因子のさらに好ましい組み合わせは、下記である:
・線維芽細胞増殖因子1およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・線維芽細胞増殖因子2およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・線維芽細胞増殖因子7およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・線維芽細胞増殖因子10およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・血小板由来増殖因子BBおよびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・トランスフォーミング増殖因子アルファおよびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・表皮成長因子およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・ヘパリン結合性EGF様増殖因子およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、
・肝細胞増殖因子およびトランスフォーミング増殖因子ベータ、または
・血管内皮細胞増殖因子Aおよびトランスフォーミング増殖因子ベータ。
増殖因子の上述のさらに好ましい組合せを、好ましくは、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、インターロイキン34(IL−34)、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン10(IL−10)、インターロイキン13(IL−13)、およびそれらの混合物、好ましくは、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、インターロイキン34(IL−34)、インターロイキン4(IL−4)、インターロイキン13(IL−13)、およびそれらの混合物からなる群から選択されるM2分極化因子と組み合わせる。
本発明の組換え型プロバイオティクス細菌は、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全の処置において使用され得る。
好ましい一実施形態では、炎症性皮膚機能不全、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全は、炎症性皮膚疾患、好ましくは慢性炎症性皮膚疾患、または炎症性結合組織疾患、好ましくは、慢性炎症性結合組織疾患である。炎症性皮膚疾患は、凍傷、湿疹、乾癬、皮膚炎、潰瘍、創傷、エリテマトーデス、神経皮膚炎、およびそれらの組合せ、好ましくは凍傷、皮膚炎、潰瘍、創傷、およびそれらの組合せ、さらに好ましくは創傷、潰瘍、およびそれらの組合せ、さらに好ましくは潰瘍であり得る。
炎症性、好ましくは慢性炎症性皮膚疾患にはまた、慢性炎症状態に進行することがある炎症性、好ましくは慢性炎症性皮膚外傷が包含され得る。
凍傷は、凍結によって、限局性損傷が皮膚および他の組織に生じていて、組織破壊を伴い得る医学的状態である。凍傷は、寒冷および湿気に対する曝露から生じる皮膚の表在性潰瘍である凍瘡(しもやけ)であってもよい。皮膚内の毛細血管床の損傷は、発赤、掻痒、炎症、および時には水疱をもたらす。さらに好ましくは、凍傷は、凍瘡である。
創傷は、熱傷、化学的創傷、放射線誘導性創傷、虚血性創傷、または機械的創傷であってよい。
潰瘍は、褥瘡性潰瘍または下腿潰瘍であってよい。潰瘍は、静脈性潰瘍、動脈性潰瘍、糖尿病性潰瘍、または圧迫潰瘍であってもよい。
潰瘍は、開放皮膚創傷の何らかの可視徴候を伴わない上述の潰瘍の前潰瘍段階であってもよい。医学的介入がなければ、前潰瘍段階は、潰瘍に進行することがある。
創傷は、急性創傷または慢性創傷、好ましくは慢性創傷であってもよい。
慢性創傷は当業者に公知であり、それには、例えば、慢性静脈性潰瘍、慢性動脈性潰瘍、慢性糖尿病性潰瘍、および慢性圧迫潰瘍が包含される。慢性創傷は、放射線被毒または虚血に起因してもよい。好ましくは慢性創傷は、慢性静脈性潰瘍、慢性動脈性潰瘍、慢性圧迫潰瘍、およびそれらの慢性前潰瘍段階、好ましくは、慢性静脈性潰瘍、慢性動脈性潰瘍、および慢性圧迫潰瘍の少なくとも1つである。
慢性静脈性潰瘍は、通常、肢で起こり得て、慢性創傷の約70%〜90%を占め、多くは高齢患者が罹患する。
慢性創傷の別の主な原因は、糖尿病である。糖尿病に罹患している患者は、慢性潰瘍によって、一般の個体群よりも、15%高い切断のリスクを有する。糖尿病は、侵害受容および疼痛の知覚を阻害する神経障害をもたらす。したがって、患者は、肢および足への小さな創傷に気づくことができず、ゆえに、感染または繰り返しの損傷を防ぐことができない。
さらなる問題は、糖尿病が、免疫低下および小血管の損傷の原因となり、その結果、組織の酸素付加が低減することである。組織の適正な酸素付加が妨げられると、慢性損傷の有病率が著しく上昇する。
褥瘡性潰瘍または床ずれとしても公知である圧迫潰瘍は、糖尿病状態があってもなくても起こり得る。圧迫潰瘍は、圧迫、またはずれもしくは摩擦と組み合わさった圧迫の結果として、骨の隆起部の上で起こり得る皮膚および/またはその下にある組織に対する限局性外傷である。
糖尿病は、割合が拡大していて、世界的な汎流行性状態に近づいている主要な内分泌代謝障害である。下肢潰瘍、例えば、糖尿病性足部潰瘍は、組織再生の根本的な失敗によって持続および増幅され得る、糖尿病と関連する重篤な長期合併症の1つである。
米国、EU、および日本には、約1300万人の慢性創傷患者がおり、そのうち約280万人が、糖尿病性足部潰瘍などの下肢潰瘍に罹患している。
下肢潰瘍、例えば、糖尿病性足部潰瘍は、処置が困難であり、確定した常用の非侵襲性治療は存在しない。下肢潰瘍は、多くの医学的手当てを必要とし、生活の質のかなりの喪失と関連して、患者を極端に衰弱させる。
下肢潰瘍に罹患している患者のおよそ24%は、長期身体障害をもたらす切断を必要とすることとなる。
下肢潰瘍に罹患している患者に対する年間医療費は、1000億アメリカドルの範囲である。さらに、下肢潰瘍に罹患している患者の5年死亡率は約45%であり、これは、多くの癌の5年死亡率よりも高い。
現在、下肢潰瘍などの糖尿病性創傷を包含する慢性創傷の標準治療管理は、主に、感染の制御および血管再生の促進に焦点が当てられている。これらのストラテジーにも関わらず、切断率は、下肢潰瘍に罹患している患者では、許容しがたいほどに高いままである。
さらに、糖尿病または慢性静脈不全などの、潰瘍の根底にある疾患状態または原因が、それぞれ、例えば、血糖値の制御または血圧薬の投与によって改善および/または処置されている場合、既存の潰瘍は、治癒に非常に長期間かかることがある。
したがって、下肢潰瘍などの糖尿病性創傷を包含する慢性創傷の確定的な非侵襲性処置が存在しないことを克服するために、慢性創傷に罹患している患者において創傷治癒を再活性化および促進するための新たなストラテジーが至急必要とされている。
好ましくは、慢性創傷の場合には、好ましくはプロバイオティクス細菌から放出される因子の独特の組合せは、慢性創傷を、後で創口閉鎖を施される急性創傷へと再プログラミングすることを可能にする。
好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、局所で、および/または皮下注射によって、さらに好ましくは局所で投与されることができる。
組換え型プロバイオティクス細菌は、好ましくは、処置を受ける炎症性、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全部に、局所投与することができる。
組換え型プロバイオティクス細菌は、炎症性、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全に局所で、および/または皮膚機能不全の付近に、好ましくは、炎症性、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全の周縁もしくは空隙部に皮下注射によって投与することができる。
本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の適用後に、細菌は、第1および第2の異種因子、好ましくは第1、第2、および第3の異種因子を発現する。
さらに、前潰瘍の部位への、および/またはその中への本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の局所適用または皮下注射によって、前潰瘍から開放創傷への進行を回避することができる。
組換え型プロバイオティクス細菌を、好ましくは、プロバイオティクス細菌を、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列および第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列および、好ましくは第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列で形質転換することによって得る。
本発明の組換え型プロバイオティクス細菌を得るために適したプロバイオティクス細菌は、非病原細菌である。好ましくは、非病原細菌は、非侵襲性細菌である。さらに好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、グラム陽性菌、好ましくはグラム陽性非胞子形成性細菌である。さらに好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ヒト胃腸管内で増殖する能力を欠いた非コロニー形成性細菌である。
さらに好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、グラム陽性食品グレード菌株を含む。
本発明の好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、同じ菌株または異なる菌株の混合物に由来してよい。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、アメリカ食品医薬品局(FDA)によって、「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、欧州食品安全機関(EFSA)によって定義されるとおりの「安全性適格推定」(QPSステータス)を有する。選択された微生物の評価のために安全性適格推定(QPS)アプローチを導入することは、EFSA Journal、Vol.587、2007、1〜16頁において記載されている。
さらに好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌は、ファーミキューテス門または放線菌門に属する非病原細菌である。好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ビフィドバクテリウム、コリネバクテリウム、エンテロコッカス、ラクトバシラス、ラクトコッカス、リューコノストック、ペジオコッカス、プロピオニバクテリウム、およびストレプトコッカスからなる群から選択される少なくとも1つの属からの非病原細菌である。
別の好ましい実施形態では、プロバイオティクス細菌は、乳酸細菌(LAB)である。乳酸細菌は、共通の代謝および生理学的特徴を共有するグラム陽性、耐酸性、一般に非胞子形成性、非呼吸細菌の分岐群である。これらの細菌は、炭水化物形成の主な代謝最終産物として、乳酸を産生する。
乳酸細菌は、以前から公知であり、例えば、食品発酵において使用されている。さらに、タンパク質性のバクテリオシンは、複数種の乳酸細菌株によって産生される。
さらに、乳酸細菌は一般に、食品におけるそれらの広範な出現、およびヒト粘膜表面の健全なミクロフローラに対するそれらの寄与によって、安全(GRAS)ステータスと認識されている。
さらに好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌は、病原性および/または日和見細菌を排除する。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、ビフィドバクテリウム属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Bifidobacterium actinocoloniiforme、Bifidobacterium adolescentis、Bifidobacterium aesculapii、Bifidobacterium angulatum、Bifidobacterium Bifidobacterium animalis、例えば、Bifidobacterium animalis subsp.animalisもしくはBifidobacterium animalis subsp.lactis、Bifidobacterium asteroides、Bifidobacterium biavatii、Bifidobacterium bifidum、Bifidobacterium bohemicum、Bifidobacterium bombi、Bifidobacterium boum、Bifidobacterium breve、Bifidobacterium callitrichos、Bifidobacterium catenulatum、Bifidobacterium choerinum、Bifidobacterium coryneforme、Bifidobacterium crudilactis、Bifidobacterium cuniculi、Bifidobacterium denticolens、Bifidobacterium dentium、Bifidobacterium faecale、Bifidobacterium gallicum、Bifidobacterium gallinarum、Bifidobacterium globosum、Bifidobacterium indicum、Bifidobacterium infantis、Bifidobacterium inopinatum、Bifidobacterium kashiwanohense、Bifidobacterium lactis、Bifidobacterium longum、例えば、Bifidobacterium longum subsp.infantis、Bifidobacterium longum subsp.longum、もしくはBifidobacterium longum subsp.suis、Bifidobacterium magnum、Bifidobacterium merycicum、Bifidobacterium minimum、Bifidobacterium mongoliense、Bifidobacterium moukalabense、Bifidobacterium pseudocatenulatum、Bifidobacterium pseudolongum、例えば、Bifidobacterium pseudolongum subsp.globosumもしくはBifidobacterium pseudolongum subsp.pseudolongum、Bifidobacterium psychraerophilum、Bifidobacterium pullorum、Bifidobacterium reuteri、Bifidobacterium ruminantium、Bifidobacterium saeculare、Bifidobacterium saguini、Bifidobacterium scardovii、Bifidobacterium stellenboschense、Bifidobacterium subtile、Bifidobacterium stercoris、Bifidobacterium suis、Bifidobacterium thermacidophilum、例えば、Bifidobacterium thermacidophilum subsp.porcinumもしくはBifidobacterium thermacidophilum subsp.thermacidophilum、Bifidobacterium thermophilum、またはBifidobacterium tsurumienseが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、Bifidobacterium dentiumではない。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ビフィドバクテリウム属種において「安全性適格推定」(QPS)ステータスを有する細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Bifidobacterium adolescentis、Bifidobacterium animalis、Bifidobacterium longum、Bifidobacterium breve、またはBifidobacterium bifidumが包含される。
一実施形態では、プロバイオティクス細菌は、コリネバクテリウム属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Corynebacterium accolens、Corynebacterium afermentans、例えば、Corynebacterium afermentans subsp.afermentansもしくはCorynebacterium afermentans subsp.lipophilum、Corynebacterium ammoniagenes、Corynebacterium amycolatum、Corynebacterium appendices、Corynebacterium aquatimens、Corynebacterium aquilae、Corynebacterium argentoratense、Corynebacterium atypicum、Corynebacterium aurimucosum、Corynebacterium auris、Corynebacterium auriscanis、Corynebacterium betae、Corynebacterium beticola、Corynebacterium bovis、Corynebacterium callunae、Corynebacterium camporealensis、Corynebacterium canis、Corynebacterium capitovis、Corynebacterium casei、Corynebacterium caspium、Corynebacterium ciconiae、Corynebacterium confusum、Corynebacterium coyleae、Corynebacterium cystitidis、Corynebacterium deserti、Corynebacterium diphtheriae、Corynebacterium doosanense、Corynebacterium durum、Corynebacterium efficiens、Corynebacterium epidermidicanis、Corynebacterium equi、Corynebacterium falsenii、Corynebacterium fascians、Corynebacterium felinum、Corynebacterium flaccumfaciens、例えば、Corynebacterium flaccumfaciens subsp.betae、Corynebacterium flaccumfaciens subsp.flaccumfaciens、Corynebacterium flaccumfaciens subsp.oortii、もしくはCorynebacterium flaccumfaciens subsp.poinsettiae、Corynebacterium flavescens、Corynebacterium frankenforstense、Corynebacterium freiburgense、Corynebacterium freneyi、Corynebacterium glaucum、Corynebacterium glucuronolyticum、Corynebacterium glutamicum、Corynebacterium halotolerans、Corynebacterium hansenii、Corynebacterium hoagie、Corynebacterium humireducens、Corynebacterium ilicis、Corynebacterium imitans、Corynebacterium insidiosum、Corynebacterium iranicum、Corynebacterium jeikeium、Corynebacterium kroppenstedtii、Corynebacterium kutscheri、Corynebacterium lactis、Corynebacterium lilium、Corynebacterium lipophiloflavum、Corynebacterium liquefaciens、Corynebacterium lubricantis、Corynebacterium macginleyi、Corynebacterium marinum、Corynebacterium maris、Corynebacterium massiliense、Corynebacterium mastitidis、Corynebacterium matruchotii、Corynebacterium michiganense、例えば、Corynebacterium michiganense subsp.insidiosum、Corynebacterium michiganense subsp.michiganense、Corynebacterium michiganense subsp.nebraskense、Corynebacterium michiganense subsp.sepedonicum、もしくはCorynebacterium michiganense subsp.tessellarius、Corynebacterium minutissimum、Corynebacterium mooreparkense、Corynebacterium mucifaciens、Corynebacterium mustelae、Corynebacterium mycetoides、Corynebacterium nebraskense、Corynebacterium nigricans、Corynebacterium nuruki、Corynebacterium oortii、Corynebacterium paurometabolum、Corynebacterium phocae、Corynebacterium pilbarense、Corynebacterium pilosum、Corynebacterium poinsettiae、Corynebacterium propinquum、Corynebacterium pseudodiphtheriticum、Corynebacterium pseudotuberculosis、Corynebacterium pyogenes、Corynebacterium pyruviciproducens、Corynebacterium rathayi、Corynebacterium renale、Corynebacterium resistens、Corynebacterium riegelii、Corynebacterium seminale、Corynebacterium sepedonicum、Corynebacterium simulans、Corynebacterium singulare、Corynebacterium sphenisci、Corynebacterium spheniscorum、Corynebacterium sputi、Corynebacterium stationis、Corynebacterium striatum、Corynebacterium suicordis、Corynebacterium sundsvallense、Corynebacterium terpenotabidum、Corynebacterium testudinoris、Corynebacterium thomssenii、Corynebacterium timonense、Corynebacterium tritici、Corynebacterium tuberculostearicum、Corynebacterium tuscaniense、Corynebacterium ulcerans、Corynebacterium ulceribovis、Corynebacterium urealyticum、Corynebacterium ureicelerivorans、Corynebacterium uterequi、Corynebacterium variabile、Corynebacterium vitaeruminis、またはCorynebacterium xerosisが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、Corynebacterium diphtheriae、Corynebacterium amicolatum、Corynebacterium striatum、Corynebacterium jeikeium、Corynebacterium urealyticum、Corynebacterium xerosis、Corynebacterium pseudotuberculosis、Corynebacterium tenuis、Corynebacterium striatum、またはCorynebacterium minutissimumではない。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、コリネバクテリウム属において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Corynebacterium ammoniagenes、Corynebacterium casei、Corynebacterium flavescens、またはCorynebacterium variabileが包含される。
別の実施形態では、細菌は、エンテロコッカス属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Enterococcus alcedinis、Enterococcus aquimarinus、Enterococcus asini、Enterococcus avium、Enterococcus caccae、Enterococcus camelliae、Enterococcus canintestini、Enterococcus canis、Enterococcus casseliflavus、Enterococcus cecorum、Enterococcus columbae、Enterococcus devriesei、Enterococcus diestrammenae、Enterococcus dispar、Enterococcus durans、Enterococcus eurekensis、Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium、Enterococcus flavescens、Enterococcus gallinarum、Enterococcus gilvus、Enterococcus haemoperoxidus、Enterococcus hermanniensis、Enterococcus hirae、Enterococcus italicus、Enterococcus lactis、Enterococcus lemanii、Enterococcus malodoratus、Enterococcus moraviensis、Enterococcus mundtii、Enterococcus olivae、Enterococcus pallens、Enterococcus phoeniculicola、Enterococcus plantarum、Enterococcus porcinus、Enterococcus pseudoavium、Enterococcus quebecensis、Enterococcus raffinosus、Enterococcus ratti、Enterococcus rivorum、Enterococcus rotai、Enterococcus saccharolyticus、例えば、Enterococcus saccharolyticus subsp.saccharolyticusもしくはEnterococcus saccharolyticus subsp.taiwanensis、Enterococcus saccharominimus、Enterococcus seriolicida、Enterococcus silesiacus、Enterococcus solitarius、Enterococcus sulfureus、Enterococcus termitis、Enterococcus thailandicus、Enterococcus ureilyticus、Enterococcus viikkiensis、Enterococcus villorum、またはEnterococcus xiangfangensisが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、エンテロコッカス属において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Enterococcus durans、Enterococcus faecalis、またはEnterococcus faeciumが包含される。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、ラクトバシラス属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Lactobacillus acetotolerans、Lactobacillus acidifarinae、Lactobacillus acidipiscis、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus agilis、Lactobacillus algidus、Lactobacillus alimentarius、Lactobacillus amylolyticus、Lactobacillus amylophilus、Lactobacillus amylotrophicus、Lactobacillus amylovorus、Lactobacillus animalis、Lactobacillus antri、Lactobacillus apinorum、Lactobacillus apis、Lactobacillus apodemi、Lactobacillus aquaticus、Lactobacillus arizonensis、Lactobacillus aviaries、例えば、Lactobacillus aviarius subsp.araffinosusもしくはLactobacillus aviarius subsp.aviarius、Lactobacillus backii、Lactobacillus bavaricus、Lactobacillus bifermentans、Lactobacillus bobalius、Lactobacillus bombi、Lactobacillus brantae、Lactobacillus brevis、Lactobacillus buchneri、Lactobacillus bulgaricus、Lactobacillus cacaonum、Lactobacillus camelliae、Lactobacillus capillatus、Lactobacillus carnis、Lactobacillus casei、例えば、Lactobacillus casei subsp.alactosus、Lactobacillus casei subsp.casei、Lactobacillus casei subsp.pseudoplantarum、Lactobacillus casei subsp.rhamnosus、もしくはLactobacillus casei subsp.tolerans、Lactobacillus catenaformis、Lactobacillus cellobiosus、Lactobacillus ceti、Lactobacillus coleohominis、Lactobacillus collinoides、Lactobacillus composti、Lactobacillus concavus、Lactobacillus confusus、Lactobacillus coryniformis、例えば、Lactobacillus coryniformis subsp.coryniformisもしくはLactobacillus coryniformis subsp.torquens、Lactobacillus crispatus、Lactobacillus crustorum、Lactobacillus curieae、Lactobacillus curvatus、例えば、Lactobacillus curvatus subsp.curvatusもしくはLactobacillus curvatus subsp.melibiosus、Lactobacillus cypricasei、Lactobacillus delbrueckii、例えば、Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus、Lactobacillus delbrueckii subsp.delbrueckii、Lactobacillus delbrueckii subsp.indicus、Lactobacillus delbrueckii subsp.jakobsenii、Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis、もしくはLactobacillus delbrueckii subsp.sunkii、Lactobacillus dextrinicus、Lactobacillus diolivorans、Lactobacillus divergens、Lactobacillus durianis、Lactobacillus equi、Lactobacillus equicursoris、Lactobacillus equigenerosi、Lactobacillus fabifermentans、Lactobacillus faecis、Lactobacillus farciminis、Lactobacillus farraginis、Lactobacillus ferintoshensis、Lactobacillus fermentum、Lactobacillus floricola、Lactobacillus florum、Lactobacillus fornicalis、Lactobacillus fructivorans、Lactobacillus fructosus、Lactobacillus frumenti、Lactobacillus fuchuensis、Lactobacillus furfuricola、Lactobacillus futsaii、Lactobacillus gallinarum、Lactobacillus gasseri、Lactobacillus gastricus、Lactobacillus ghanensis、Lactobacillus gigeriorum、Lactobacillus graminis、Lactobacillus halotolerans、Lactobacillus hammesii、Lactobacillus hamsteri、Lactobacillus harbinensis、Lactobacillus hayakitensis、Lactobacillus heilongjiangensis、Lactobacillus helsingborgensis、Lactobacillus helveticus、Lactobacillus heterohiochii、Lactobacillus hilgardii、Lactobacillus hokkaidonensis、Lactobacillus hominis、Lactobacillus homohiochii、Lactobacillus hordei、Lactobacillus iners、Lactobacillus ingluviei、Lactobacillus intestinalis、Lactobacillus iwatensis、Lactobacillus jensenii、Lactobacillus johnsonii、Lactobacillus kalixensis、Lactobacillus kandleri、Lactobacillus kefiranofaciens、例えば、Lactobacillus kefiranofaciens subsp.kefiranofaciensもしくはLactobacillus kefiranofaciens subsp.kefirgranum、Lactobacillus kefiri、Lactobacillus kefirgranum、Lactobacillus kimbladii、Lactobacillus kimchicus、Lactobacillus kimchiensis、Lactobacillus kimchii、Lactobacillus kisonensis、Lactobacillus kitasatonis、Lactobacillus koreensis、Lactobacillus kullabergensis、Lactobacillus kunkeei、Lactobacillus lactis、Lactobacillus leichmannii、Lactobacillus lindneri、Lactobacillus malefermentans、Lactobacillus mali、Lactobacillus maltaromicus、Lactobacillus manihotivorans、Lactobacillus mellifer、Lactobacillus mellis、Lactobacillus melliventris、Lactobacillus mindensis、Lactobacillus minor、Lactobacillus minutus、Lactobacillus mucosae、Lactobacillus murinus、Lactobacillus nagelii、Lactobacillus namurensis、Lactobacillus nantensis、Lactobacillus nasuensis、Lactobacillus nenjiangensis、Lactobacillus nodensis、Lactobacillus odoratitofui、Lactobacillus oeni、Lactobacillus oligofermentans、Lactobacillus oris、Lactobacillus oryzae、Lactobacillus otakiensis、Lactobacillus ozensis、Lactobacillus panis、Lactobacillus pantheris、Lactobacillus parabrevis、Lactobacillus parabuchneri、Lactobacillus paracasei、例えば、Lactobacillus paracasei subsp.paracaseiもしくはLactobacillus paracasei subsp.tolerans、Lactobacillus paracollinoides、Lactobacillus parafarraginis、Lactobacillus parakefiri、Lactobacillus paralimentarius、Lactobacillus paraplantarum、Lactobacillus pasteurii、Lactobacillus paucivorans、Lactobacillus pentosus、Lactobacillus perolens、Lactobacillus piscicola、Lactobacillus plantarum、例えば、Lactobacillus plantarum subsp.argentoratensisもしくはLactobacillus plantarum subsp.plantarum、Lactobacillus pobuzihii、Lactobacillus pontis、Lactobacillus porcinae、Lactobacillus psittaci、Lactobacillus rapi、Lactobacillus rennini、Lactobacillus reuteri、Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus rimae、Lactobacillus rodentium、Lactobacillus rogosae、Lactobacillus rossiae、Lactobacillus ruminis、Lactobacillus saerimneri
Lactobacillus sakei、例えば、Lactobacillus sakei subsp.carnosusもしくはLactobacillus sakei subsp.sakei、Lactobacillus salivarius、例えば、Lactobacillus salivarius subsp.saliciniusもしくはLactobacillus salivarius subsp.salivarius、Lactobacillus sanfranciscensis、Lactobacillus saniviri、Lactobacillus satsumensis、Lactobacillus secaliphilus、Lactobacillus selangorensis、Lactobacillus senioris、Lactobacillus senmaizukei、Lactobacillus sharpeae、Lactobacillus shenzhenensis、Lactobacillus sicerae、Lactobacillus silagei、Lactobacillus siliginis、Lactobacillus similes、Lactobacillus sobrius、Lactobacillus songhuajiangensis、Lactobacillus spicheri、Lactobacillus sucicola、Lactobacillus suebicus、Lactobacillus sunkii、Lactobacillus suntoryeus、Lactobacillus taiwanensis、Lactobacillus thailandensis、Lactobacillus thermotolerans、Lactobacillus trichodes、Lactobacillus tucceti、Lactobacillus uli、Lactobacillus ultunensis、Lactobacillus uvarum、Lactobacillus vaccinostercus、Lactobacillus vaginalis、Lactobacillus versmoldensis、Lactobacillus vini、Lactobacillus viridescens、Lactobacillus vitulinus、Lactobacillus xiangfangensis、Lactobacillus xylosus、Lactobacillus yamanashiensis、例えば、Lactobacillus yamanashiensis subsp.maliもしくはLactobacillus yamanashiensis subsp.yamanashiensis、Lactobacillus yonginensis、Lactobacillus zeae、またはLactobacillus zymaeが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ラクトバシラス属種において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Lactobacillus acidophilus株NP28、Lactobacillus acidophilus株NP51、Lactobacillus subsp.lactis株NP7、Lactobacillus reuteri株NCIMB30242、Lactobacillus casei株Shirota、Lactobacillus reuteri株DSM17938、Lactobacillus reuteri株NCIMB30242、Lactobacillus acidophilus株NCFM、Lactobacillus rhamnosus株HN001、Lactobacillus rhamnosus株HN001、Lactobacillus reuteri株DSM17938、Lactobacillus casei subsp.rhamnosus株GG、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus lactis、Lactobacillus acetotolerans、Lactobacillus acidifarinae、Lactobacillus acidipiscis、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus alimentarius、Lactobacillus amylolyticus、Lactobacillus amylovorus、Lactobacillus brevis、Lactobacillus buchneri、Lactobacillus cacaonum、Lactobacillus casei subsp.casei、Lactobacillus collinoides、Lactobacillus composti、Lactobacillus coryniformis subsp.coryniformis、Lactobacillus crispatus、Lactobacillus crustorum、Lactobacillus curvatus subps.curvatus、Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus、Lactobacillus delbrueckii subsp.delbrueckii、Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis、Lactobacillus dextrinicus、Lactobacillus diolivorans、Lactobacillus fabifermentans、Lactobacillus farciminis、Lactobacillus fermentum、Lactobacillus fructivorans、Lactobacillus frumenti、Lactobacillus gasseri、Lactobacillus ghanensis、Lactobacillus hammesii、Lactobacillus harbinensis、Lactobacillus helveticus、Lactobacillus hilgardii、Lactobacillus homohiochii、Lactobacillus hordei、Lactobacillus jensenii、Lactobacillus johnsonii、Lactobacillus kefiri、Lactobacillus kefiranofadens subsp.kefiranofaciens、Lactobacillus kefiranofadens subsp.kefirgranum、Lactobacillus kimchii、Lactobacillus kisonensis、Lactobacillus mail、Lactobacillus manihotivorans、Lactobacillus mindensis、Lactobacillus mucosae、Lactobacillus nagelii、Lactobacillus namurensis、Lactobacillus nantensis、Lactobacillus nodensis、Lactobacillus oeni、Lactobacillus otakiensis、Lactobacillus panis、Lactobacillus parabrevis、Lactobacillus parabuchneri、Lactobacillus paracasei subsp.paracasei、Lactobacillus parakefiri、Lactobacillus paralimentarius、Lactobacillus paraplantarum、Lactobacillus pentosus、Lactobacillus perolens、Lactobacillus plantarum subsp.plantarum、Lactobacillus pobuzihii、Lactobacillus pontis、Lactobacillus rapi、Lactobacillus reuteri、Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus rossiae、Lactobacillus sakei subsp carnosus、Lactobacillus sakei subsp.sakei、Lactobacillus sali varius subsp.salivarius、Lactobacillus sanfranciscensis、Lactobacillus satsumensis、Lactobacillus secaliphilus、Lactobacillus senmaizukei、Lactobacillus siliginis、Lactobacillus spicheri、Lactobacillus suebicus、Lactobacillus sunkii、Lactobacillus tucceti、Lactobacillus vaccinostercus、Lactobacillus versmoldensis、またはLactobacillus yamanashiensisが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ラクトバシラス属種において「安全性適格推定」(QPS)ステータスを有する細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Lactobacillus acidophilus、Lactobacillus amylolyticus、Lactobacillus amylovorus、Lactobacillus alimentarius、Lactobacillus aviaries、Lactobacillus brevis、Lactobacillus buchneri、Lactobacillus casei、Lactobacillus crispatus、Lactobacillus curvatus、Lactobacillus delbrueckii、Lactobacillus farciminis、Lactobacillus fermentum、Lactobacillus gallinarum、Lactobacillus gasseri、Lactobacillus helveticus、Lactobacillus hilgardii、Lactobacillus johnsonii、Lactobacillus kefiranofaciens、Lactobacillus kefiri、Lactobacillus mucosae、Lactobacillus panis、Lactobacillus paracasei、Lactobacillus paraplantarum、Lactobacillus pentosus、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus pontis、Lactobacillus reuteri、Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus sakei、Lactobacillus salivarius、Lactobacillus sanfranciscensis、またはLactobacillus zeaeが包含される。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、ラクトコッカス属種に由来し、それは、これらだけに限定されないが、Lactococcus chungangensis、Lactococcus formosensis、Lactococcus fujiensis、Lactococcus garvieae、Lactococcus lactis、例えば、Lactococcus lactis subsp.cremoris、Lactococcus lactis subsp.hordniae、Lactococcus lactis subsp.lactis、もしくはLactococcus lactis subsp.tructae、Lactococcus piscium、Lactococcus plantarum、Lactococcus raffinolactis、またはLactococcus taiwanensisが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ラクトコッカス属において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Lactococcus lactis subsp.cremoris、Lactococcus lactis subsp.lactis、およびLactococcus raffinolactisが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、Lactococcus lactis、好ましくはLactococcus lactis subsp.lactis、Lactococcus lactis subsp.lactis biovariant diacetylactis、またはLactococcus lactis subsp.cremoris、さらに好ましくはLactococcus lactis subsp.cremorisである。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、リューコノストック属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Leuconostoc amelibiosum、Leuconostoc argentinum、Leuconostoc carnosum、Leuconostoc citreum、Leuconostoc cremoris、Leuconostoc dextranicum、Leuconostoc durionis、Leuconostoc fallax、Leuconostoc ficulneum、Leuconostoc fructosum、Leuconostoc gasicomitatum、Leuconostoc gelidum、例えば、Leuconostoc gelidum subsp.aenigmaticum、Leuconostoc gelidum subsp.gasicomitatum、もしくはLeuconostoc gelidum subsp.gelidum、Leuconostoc holzapfelii、Leuconostoc inhae、Leuconostoc kimchii、Leuconostoc lactis、Leuconostoc mesenteroides、例えば、Leuconostoc mesenteroides subsp.cremoris、Leuconostoc mesenteroides subsp.dextranicums、Leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides、もしくはLeuconostoc mesenteroides subsp.suionicum、Leuconostoc miyukkimchii、Leuconostoc oeni、Leuconostoc paramesenteroides、Leuconostoc pseudoficulneum、またはLeuconostoc pseudomesenteroidesが包含される。
好ましくは、細菌は、リューコノストック属種において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Leuconostoc carnosum、Leuconostoc citreum、Leuconostoc fallax、Leuconostoc holzapfelii、Leuconostoc inhae、Leuconostoc kimchii、Leuconostoc lactis、Leuconostoc mesenteroides subsp.cremoris、Leuconostoc mesenteroides subsp.dextranicums、Leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides、Leuconostoc palmae、またはLeuconostoc pseudomesenteroidesが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、リューコノストック属種において「安全性適格推定」(QPS)ステータスを有する細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Leuconostoc citreum、Leuconostoc lactis、Leuconostoc mesenteroides subsp.cremoris、Leuconostoc mesenteroides subsp.dextranicum、またはLeuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroidesが包含される。
別の実施形態では、細菌は、ペジオコッカス属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Pediococcus acidilactici、Pediococcus argentinicus、Pediococcus cellicola、Pediococcus claussenii、Pediococcus damnosus、Pediococcus dextrinicus.Pediococcus ethanolidurans、Pediococcus halophilus、Pediococcus inopinatus、Pediococcus lolii、Pediococcus parvulus、Pediococcus pentosaceus、Pediococcus siamensis、Pediococcus stilesii、またはPediococcus urinaeequiが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ペジオコッカス属種において「安全性適格推定」(QPS)ステータスを有する細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Pediococcus acidilactici、Pediococcus dextrinicus、またはPediococcus pentosaceusが包含される。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、プロピオニバクテリウム属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Propionibacterium acidifaciens、Propionibacterium acidipropionici、Propionibacterium acnes、Propionibacterium australiense、Propionibacterium avidum、Propionibacterium cyclohexanicum、Propionibacterium damnosum、Propionibacterium freudenreichii、例えば、Propionibacterium freudenreichii subsp.freudenreichiiもしくはPropionibacterium freudenreichii subsp.shermanii、Propionibacterium granulosum、Propionibacterium innocuum、Propionibacterium jensenii、Propionibacterium lymphophilum、Propionibacterium microaerophilum、Propionibacterium olivae、Propionibacterium propionicum、またはPropionibacterium thoeniiが包含される。
一実施形態では、プロバイオティクス細菌は、Propionibacterium acnesではない。
さらに好ましくは、プロバイオティクス細菌は、プロピオニバクテリウム属種において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Propionibacterium acidipropionici、Propionibacterium freudenreichii subsp.Freudenreichii、Propionibacterium freudenreichii subsp.shermanii、Propionibacterium jensenii、またはPropionibacterium thoeniiが包含される。
さらに好ましくは、プロバイオティクス細菌は、Propionibacterium freudenreichii、さらに好ましくは、Propionibacterium freudenreichii subsp.freudenreichiiまたはPropionibacterium freudenreichii subsp.shermaniiである。
別の実施形態では、プロバイオティクス細菌は、ストレプトコッカス属種に由来し、それには、これらだけに限定されないが、Streptococcus acidominimus、Streptococcus adjacens、Streptococcus agalactiae、Streptococcus alactolyticus、Streptococcus anginosus、Streptococcus australis、Streptococcus bovis、Streptococcus caballi、Streptococcus canis、Streptococcus caprinus、Streptococcus castoreus、Streptococcus cecorum、Streptococcus constellatus、例えば、Streptococcus constellatus subsp.constellatus、Streptococcus constellatus subsp.pharynges、もしくはStreptococcus constellatus subsp.viborgensis、Streptococcus cremoris、Streptococcus criceti、Streptococcus cristatus、Streptococcus cuniculi、Streptococcus danieliae、Streptococcus defectivus、Streptococcus dentapri、Streptococcus dentirousetti、Streptococcus dentasini、Streptococcus dentisani、Streptococcus devriesei、Streptococcus didelphis、Streptococcus difficilis、Streptococcus downei、Streptococcus durans、Streptococcus dysgalactiae、例えば、Streptococcus dysgalactiae subsp.dysgalactiaeもしくはStreptococcus dysgalactiae subsp.equisimilis、Streptococcus entericus、Streptococcus equi、例えば、Streptococcus equi subsp.equi、Streptococcus equi subsp.ruminatorum、もしくはStreptococcus equi subsp.zooepidemicus、Streptococcus equinus、Streptococcus faecalis、Streptococcus faecium、Streptococcus ferus、Streptococcus gallinaceus、Streptococcus gallinarum、Streptococcus gallolyticus、例えば、Streptococcus gallolyticus subsp.gallolyticus、Streptococcus gallolyticus subsp.macedonicus、もしくはStreptococcus gallolyticus subsp.pasteurianus、Streptococcus garvieae、Streptococcus gordonii、Streptococcus halichoeri、Streptococcus hansenii、Streptococcus henryi、Streptococcus hongkongensis、Streptococcus hyointestinalis、Streptococcus hyovaginalis、Streptococcus ictaluri、Streptococcus infantarius、例えば、Streptococcus infantarius subsp.coliもしくはStreptococcus infantarius subsp.infantarius、Streptococcus infantis、Streptococcus iniae、Streptococcus intermedius、Streptococcus intestinalis、Streptococcus lactarius、Streptococcus lactis、例えば、Streptococcus lactis subsp.cremoris、Streptococcus lactis subsp.diacetilactis、もしくはStreptococcus lactis subsp.lactis、Streptococcus loxodontisalivarius、Streptococcus lutetiensis、Streptococcus macacae、Streptococcus macedonicus、Streptococcus marimammalium、Streptococcus massiliensis、Streptococcus merionis、Streptococcus minor、Streptococcus mitis、Streptococcus morbillorum、Streptococcus moroccensis、Streptococcus mutans、Streptococcus oligofermentans、Streptococcus oralis、Streptococcus orisasini、Streptococcus orisuis、Streptococcus ovis、Streptococcus parasanguinis、Streptococcus parauberis、Streptococcus parvulus、Streptococcus pasteurianus、Streptococcus peroris、Streptococcus phocae、例えば、Streptococcus phocae subsp.phocaeもしくはStreptococcus phocae subsp.salmonis、Streptococcus plantarum、Streptococcus pleomorphus、Streptococcus pluranimalium、Streptococcus plurextorum、Streptococcus pneumonia、Streptococcus porci、Streptococcus porcinus、Streptococcus porcorum、Streptococcus pseudopneumoniae、Streptococcus pseudoporcinus、Streptococcus pyogenes、Streptococcus raffinolactis、Streptococcus ratti、Streptococcus rifensis、Streptococcus rubneri、Streptococcus rupicaprae、Streptococcus saccharolyticus、Streptococcus salivarius、例えば、Streptococcus salivarius subsp.salivariusもしくはStreptococcus salivarius subsp.thermophilus、Streptococcus saliviloxodontae、Streptococcus sanguinis、Streptococcus shiloi、Streptococcus sinensis、Streptococcus sobrinus、Streptococcus suis、Streptococcus thermophilus、Streptococcus thoraltensis、Streptococcus tigurinus、Streptococcus troglodytae、Streptococcus uberis、Streptococcus urinalis、Streptococcus ursoris、Streptococcus vestibularis、またはStreptococcus waiusが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ストレプトコッカス属種において「一般に安全と認められる」(GRAS)と分類される細菌であり、それには、これらだけに限定されないが、Streptococcus thermophilus株Th4、Streptococcus gallolyticus subsp.macedonicus、Streptococcus salivarius subsp.salivarius、またはStreptococrus salivarius subsp.thermophilusが包含される。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、ストレプトコッカス属種において「安全性適格推定」(QPS)ステータスを有する細菌であり、それには、これだけに限定されないが、Streptococcus thermophilusが包含される。
好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌は、内毒素または他の潜在的な毒性物質を産生しない。それによって、プロバイオティクス細菌は、使用するために安全であり、かつ適用後に対象に有害であることはない。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、胞子を産生しない。細菌胞子は、性周期の一部ではないが、好ましくない条件下で生存するために使用される耐性構造である。プロバイオティクス細菌は、好ましくは胞子を産生しないので、組換え型プロバイオティクス細菌は、例えば、栄養素がないか、または栄養要求因子が喪失していると生存することができない。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、封入体を産生しない。封入体は、多くの場合に、過剰発現されたタンパク質を含有し、封入体内での過剰発現されたタンパク質の凝集は、不可逆的であり得る。
プロバイオティクス細菌は、好ましくは、封入体を産生しないので、個々の核酸配列を転写および翻訳した後の第1、第2、および第3の異種因子の量は、封入体内での細胞内蓄積によって減少しない。
さらに好ましくは、プロバイオティクス細菌は、細胞外プロテイナーゼも産生しない。細胞外プロテイナーゼは、タンパク質などの細胞外構造を破壊して、炭素、窒素、または硫黄などの栄養素を生成するために細菌から分泌され得る。細胞外プロテイナーゼは、外毒素としても作用し、細菌性病原における病原性因子の一例であり得る。
細胞外プロテイナーゼが存在しないことによって、対象に適用した後のプロバイオティクス細菌の安全性は好ましくは上昇する。さらに、プロバイオティクス細菌は、好ましくは、組換え型プロバイオティクス細菌から放出された後の個々の第1、第2、および第3の異種因子を分解しない。
好ましくは、プロバイオティクス細菌は、天然起源のプラスミドをすべて欠いている。天然起源のプラスミドがすべて存在しないことによって、プロバイオティクス細菌は、好ましくは抗生物質耐性を有さない。
さらに好ましくは、プロバイオティクス細菌は、接合転移に必要な宿主因子を欠いている。
天然起源のプラスミドは、接合性プラスミドおよび非接合性プラスミドに広く分類することができる。接合性プラスミドは、異なる細胞間での性接合を促進するトランスファーまたはtra遺伝子のセットを含有する。接合の複雑なプロセスにおいて、プラスミドは、tra遺伝子のいくつかによってコードされる性線毛を介して、一方の細菌から他方へと移入され得る。非接合性プラスミドは、接合を開始することは不可能であり、したがって、それは、接合性プラスミドなどの接合転移に必要とされる宿主因子の補助があって初めて移入され得る。
接合転移に必要な宿主因子が存在しないことによって、プロバイオティクス細菌から他の微生物への、個々の第1、第2、および第3の異種因子をコードする核酸(複数可)の遺伝子転移は、ほとんど起こり得ず、好ましくは遺伝子転移は抑制される。
さらに好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、乳酸細菌、好ましくはラクトバシラスまたはラクトコッカス種である。さらに好ましい一実施形態では、ラクトコッカス種は、lactococcus lactis subsp.cremorisである。
乳酸細菌はさらに、炭水化物発酵の主たる代謝最終生成物として乳酸を放出する。乳酸は、内皮成長および増殖も刺激することが公知である。さらに、乳酸は、皮膚機能不全の部位での細菌感染の確率を低下させる抗菌効果を有する。
上述のプロバイオティクス細菌を形質転換するための技術は、当業者に公知であり、例えば、Green and Sambrook(2012):「Molecular cloning:a laboratory manual」、第4版、Cold Spring Harbour Laboratory Press(Cold Spring Harbor、NY、USA)において記載されている。
形質転換の後に、組換え型プロバイオティクス細菌は、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列および第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、および好ましくは第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を含む。
一実施形態では、第1の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列および第2の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列、好ましくは、および第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列は、組換え型プロバイオティクス細菌の異なる亜集団内に位置する。
例えば、個々の核酸配列は、プロバイオティクス細菌の別々の亜集団内にそれぞれ位置し、それらを組み合わせて、本発明の組換え型プロバイオティクス細菌を得る。
個々の核酸配列を含む個々の個別の亜集団は、例えば、上述のプロバイオティクス細菌の同じ種に、または異なる種に由来してよい。
例えば、異なる異種因子を発現する組換え型プロバイオティクス細菌の異なる種を使用して、プロバイオティクス細菌からの個々の異種因子の発現および、好ましくは放出を適合させることができる。
本発明の好ましい一実施形態では、個々の核酸配列は、様々なコピー数で組換え型プロバイオティクス細菌中に存在する。例えば、組換え型プロバイオティクス細菌は、第1、第2、および/または好ましくは第3の因子をコードする個々の核酸配列の少なくとも1つのコピーを含む。
個々の異種因子の発現を増強するために、個々の核酸配列のコピーの数を増加させることができる。
好ましくは、第1、第2、および/または第3の因子をコードする個々の核酸配列のコピーの比は、1:1:1である。
組換え型プロバイオティクス細菌によって転写される核酸配列の追加のコピーを用意することによって、翻訳効率を増強することができる。
本発明のさらなる一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌の亜集団は、3種の異種因子のうちの2種をコードする少なくとも1つの核酸配列を含み、その際、好ましくは、第3の異種因子は、組換え型プロバイオティクス細菌の第2の亜集団内に位置する核酸配列によってコードされる。
好ましい一実施形態では、3種すべての異種因子をコードする核酸配列が、組換え型プロバイオティクス細菌の1つの集団内に位置する。
さらに好ましい一実施形態では、個々の核酸配列は、組換え型プロバイオティクス細菌の染色体およびプラスミドの少なくとも1つの上に位置する。
組換え型プロバイオティクス細菌の染色体上に、または組換え型プロバイオティクス細菌のプラスミド上に核酸配列を位置させることで、なかんずく、細菌によって翻訳されるタンパク質の量を決定するが、それというのも、プラスミド上での発現レベルは、染色体上での発現レベルと比較して高いためである。
本発明のさらに好ましい一実施形態では、個々の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を、細菌の染色体上に用意し、かつ別の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列を、組換え型プロバイオティクス細菌のプラスミド上に用意する。
次いで、第3の因子をコードする個々の核酸配列を、組換え型プロバイオティクス細菌の染色体上に、またはプラスミド上に用意してよい。
本発明の代替の一実施形態では、個々の核酸配列を、組換え型プロバイオティクス細菌の染色体の個別の部分上に、または組換え型プロバイオティクス細菌の異なるプラスミド上に用意する。
本発明の特に好ましい一実施形態では、異種因子をコードするすべての核酸配列を、例えば、それぞれ制御されていて、別個のプロモーターに機能的に連結されている単一プラスミド上に用意する。
本発明の別の特に好ましい一実施形態では、個々の異種因子をコードする個々の核酸配列は、単一のプロモーターに動作的に結合していて、かつそれによって制御される単一のオペロン内に位置する。
オペロンは、単一のプロモーターの制御下の一群の遺伝子を含有するDNAの機能性ユニットである。遺伝子は、mRNAストランドにおいて一緒に転写され、細胞質において一緒に翻訳されるか、またはトランススプライシングを受けて、別々に翻訳される単シストロン性mRNAを作製する。
好ましくは、単一のオペロン内に位置する個々の異種因子をコードする個々の核酸配列に、翻訳開始のためのリボソーム結合部位をコードする核酸配列を用意する。
好ましくは、リボソーム結合部位をコードする核酸配列は、転写されるべき同じストランドの5’領域の方向で開始コドンの上流に位置する。その配列は好ましくは、16SリボソームRNAの3’末端に相補的である。
好ましくは、単一のオペロン中に位置する個々の異種因子をコードする個々の核酸配列に、分泌シグナル配列をコードする核酸配列を、異種因子のオープンリーディングフレーム(ORF)の5’末端で用意して、分泌シグナル配列および異種因子を含む融合タンパク質を生じさせる。
さらに好ましい一実施形態では、核酸配列は、構成的プロモーターまたは誘導性プロモーター、好ましくは誘導性プロモーターによって制御され、かつそれに機能的に連結されている。
例えば、個々の異種因子をコードする核酸配列は、構成的プロモーターまたは誘導性プロモーターのいずれか、さらに好ましくは誘導性プロモーターであり得る個別のプロモーターによって制御され、かつそれに機能的に連結されてよい。
構成的プロモーターは、あらゆる状況において細胞内で活性である一方で、誘導性プロモーターは、特異的誘導因子に応じて活性になる。
プロモーターは、特定の遺伝子の転写を開始する核酸配列である。プロモーターは、遺伝子の転写開始側近くに、同じストランド上で、かつ転写されるべき同じストランドの5’領域の方向でDNAの上流に位置する。
好ましくは、使用される個々のプロモーターは、個々の核酸配列を発現するプロバイオティクス細菌からの自己プロモーターである。
別法では、個々のプロモーターは、異種プロモーター、好ましくは原核プロモーター、さらに好ましくは細菌からのプロモーターである。
さらに好ましい一実施形態では、少なくとも1つの核酸配列の発現は、誘導性プロモーターによって制御され、その際、少なくとも1つの核酸配列は、少なくとも1種の誘導因子の存在下で、発現可能である。
好ましくは、誘導因子によって誘導可能である誘導性プロモーターは、ランチビオティクスペプチドをコードする少なくとも1つの微生物遺伝子のためのプロモーターである。
ランチビオティクスペプチドは、当業者に公知である。ランチビオティクスは、特徴的な多環式チオエーテルアミノ酸であるランチオニン、さらには、不飽和アミノ酸であるデヒドロアラニンおよび2−アミノイソ酪酸を含有するペプチドの群である。
ランチオニンは、例えば、システインの一硫化物類似体であり、チオエーテル結合によって、そのベータ−炭素原子で架橋されている2個のアラニン残基から構成される。
ランチビオティクスは、グラム陽性菌の多数によって産生される。
好ましい一実施形態では、誘導性プロモーターは、lactococcus lactisからのナイシンプロモーター、bifidobacterium longumからのビシンプロモーター、bacillus subtilisからのオプチリンプロモーター、streptococcus salivariusからのサルバリジンプロモーター、staphylococcus epidermidisからのエピデルミンプロモーター、staphylococcus gallinarumからのガリデルミンプロモーター、streptococcus mutansからのミュータシンプロモーター、streptococcus pyogenesからのストレプチンプロモーター、streptococcus pyogenesからのストレプトコカイナムプロモーター、lactococcus lactisからのラクチシンプロモーター、staphylococcis epidermidisからのエピデルミンプロモーター、staphylococcus epidermidisからのエピランジンプロモーター、staphylococcus epidermidisからのpep5プロモーター、lactobacillus sakeiからのラクトシン−sプロモーター、streptococcus salivariusもしくはstreptococcus pyogenesからのサルバリシンプロモーター、lactobacillus plantarumからのプランタリジンプロモーター、ストレプトコッカスからのテルモフィリンプロモーター、ストレプトコッカスからのボビシンプロモーター、またはそれらの組合せである。
さらに好ましくは、誘導性プロモーターは、lactococcus lactisのPnisA、PnisZ、PnisQ、PnisF、PnisU、またはそれらの組合せである。
好ましい一実施形態では、誘導因子は、好ましくは、ナイシンA、ナイシンZ、ナイシンQ、ナイシンF、ナイシンU、それらの機能的類似体、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のランチビオティクスペプチドまたはその機能的類似体である。
ナイシン制御される遺伝子発現系は、例えば、MoBiTec GmbH(Goettingen、Germany)から、商品名NICE(登録商標)で市販されており、これは、NIZO Food Research(Ede、Netherlands)で開発された。
当業者に周知であるナイシンは、広範な宿主スペクトルを有する34アミノ酸ランチビオティクスペプチドである。例えば、Lactococcus lactisからのナイシンは、Sigma−Aldrich Chemie GmbH(Munich、Germany)から市販されている。
ナイシンは、食品において防腐剤として広く使用されている。最初は、ナイシンは、前駆体としてリボソームで合成される。その後の酵素による修飾の後に、修飾された分子は、細胞膜を通過して透過し、その成熟型にプロセシングされる。
ナイシンは、それ自体の発現を誘導する。目的の遺伝子が、ナイシン系の誘導性プロモーターの後に続いて配置されている場合、目的の核酸配列の発現を、好ましくは0.01〜50ng/培養培地ml、さらに好ましくは0.1〜5ng/培養培地mlである阻害以下量のナイシンを添加することによって誘導することができる。
さらに、NICEシステムは、他のグラム陽性菌、例えば、leuconostoc lactis、lactobacillus brevis、lactobacillus helveticus、lactobacillus plantarum、streptococcus pyogenes、streptococcus agalactiae、streptococcus pneumoniae、streptococcus zooepidemicus、enterococcus faecalis、またはlactobacillus subtilisに移入されている。
好ましくは、PnisA、PnisZ、PnisQ、PnisF、PnisU、およびそれらの組合せから選択される誘導性ナイシンプロモーターを、第1の異種因子、第2の異種因子、および/または好ましくは第3の異種因子をコードする少なくとも1つの核酸配列と一緒に、使用されるプロバイオティクス細菌の染色体に組み込むことができる。
好ましくは、誘導性プロモーターは、PnisAである。
別法では、個々のプロモーターを、少なくとも1つの核酸配列と一緒に、プラスミド上に用意し、次いで、これを、プロバイオティクス細菌に形質転換する。
個々の核酸配列は、ナイシンの存在下で発現可能である。
pNZ8008、pNZ8148、pNZ8149、およびpNZ8150などの適切なプラスミドは、例えば、MoBiTec GmbH、(Goettingen、Germany)から市販されている。
さらに好ましい一実施形態では、遺伝子NisRおよびNisKをまた、使用されるプロバイオティクス細菌の染色体またはプラスミド上に用意する。個々のタンパク質NisRおよびNisKは、細菌二成分シグナル伝達系のファミリーに属する。NisKは、細胞膜内に定住するヒスチジンプロテインキナーゼであり、好ましくは、成熟ナイシン分子のための受容体として作用する。NisKにナイシンが結合すると、自己リン酸化し、リン酸基を、NisKによってリン酸化されると活性化される応答調節因子であるNisRに移入する。
活性化されたNisRは、PnisAプロモーター、PnisFプロモーター、PnisZプロモーター、PnisQプロモーター、および/またはPnisUプロモーターからの転写を誘導する。
ナイシン遺伝子NisRおよびNisKの発現の個々の調節因子を、例えば、プロバイオティクス細菌の染色体上に、および/またはプラスミド上に用意することができる。
適切なプラスミドは、市販されており、それには例えば、プラスミドpNZ9530(MoBiTec GmbH、Goettingen、Germany)が包含される。プラスミドpNZ9530は、NisRおよびNisK遺伝子を担持し、好ましくは、ラクトコッカス株において、かつ染色体に組み込まれた調節遺伝子を有さない他の乳酸細菌属の株においてクローニングするために使用される。例えば、enterococcus faecalisにおけるナイシン誘導発現では、プラスミドpMSP3535が、Brian et al.(2000)によって記載されており、これは、例えば、AddGene、非営利プラスミドレポジトリ(プラスミド番号46886)から入手可能である。
プラスミドpMSP3535の核酸配列は、NCBI受入番号AY303239.1で入手可能である。
さらに好ましい一実施形態では、ナイシン制御される遺伝子発現のための調節遺伝子のNisRおよびNisKを含有するプロバイオティクス細菌を使用する。
適切な株は、例えば、MoBiTec GmbH(Goettingen、Germany)から市販されている。適切な株は、例えば、lactococcus lactis株NZ9000、lactococcus lactis株NZ9100、lactococcus lactis株NZ3900である。
適切な株はまた、例えば、MoBiTec GmbHから市販されているlactococcus lactis株NZ3000である。lactococcus lactis株NZ3000は、NisRおよびNisKを含まない株である。核酸配列(複数可)の発現が、構成的プロモーターによって制御される場合に、lactococcus lactis株NZ3000を使用することができる。
さらに好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌は、食品グレードの株であるlactococcus lactis株NZ3900である。lactococcus lactis株NZ3900は、抗生物質耐性には基づかないが、ラクトースで増殖する能力に基づくプラスミド選択系を包含する。
lactococcus lactis株NZ3900は、内毒素または他の潜在的な毒性物質を産生しない。さらに、lactococcus lactis株NZ3900は、封入体を産生せず、かつ胞子を産生しない。さらに、lactococcus lactis株NZ3900は、細胞外プロテイナーゼを産生しない。
さらに好ましい一実施形態では、コードされる異種因子の発現、分泌、および/または安定性を増大させるために、個々の異種因子をコードする核酸配列を修飾する。
適切な修飾は、当業者に公知であり、それには、例えば、少なくとも1つの核酸配列のコドン使用を、使用されるプロバイオティクス細菌に適合させることが包含される。
例えば、少なくとも1つの核酸配列を、使用されるプロバイオティクス細菌のコドン使用パターンにフィットするように設計することができる。さらに、一般的なコドン最適化に加えて、コードされる因子の翻訳をさらに増大させるために、個々のプロバイオティクス細菌の高度に発現されるリボソームタンパク質遺伝子のためのコドン表などの特異的なコドン表を使用することができる。
適切な修飾には、例えば、分泌シグナル配列をコードする核酸配列を、異種因子のオープンリーディングフレーム(ORF)の5’末端に導入して、分泌シグナル配列および異種因子を含む融合タンパク質を生じさせることも包含される。分泌シグナル配列は好ましくは、個々の異種因子のN末端側にアレンジされる。
分泌シグナル配列は好ましくは、新たに合成されたタンパク質を形質膜へと向ける。遊離分泌シグナル配列、好ましくはシグナルペプチドまたはプロペプチド、および細胞外に分泌される成熟異種因子を生成するために、分泌シグナル配列、好ましくはシグナルペプチドまたはプロペプチドの末端に、好ましくは、シグナルペプチダーゼによって認識および切断されるアミノ酸のストレッチが存在する。
細菌では、細胞膜を通過してタンパク質を分泌するために、2つの主な経路が存在する。Sec経路と呼ばれる一般的な分泌経路は、タンパク質の膜貫通輸送を、その折り畳まれていない構造で触媒するが、すぐにそれは、膜の向こう側で、その天然構造へと折り畳まれる。
Tat経路と呼ばれるツインアルギニン透過経路は、分泌タンパク質の透過を、その折り畳まれた状態で触媒する。
適切な分泌シグナル配列は、例えば、シグナルペプチドを包含する。
好ましくは、分泌シグナル配列は、好ましくは個々の因子の前駆体および/またはプレプロタンパク質である核酸配列によってコードされる個々の異種因子の天然のシグナルペプチドまたはプロペプチドである。
さらに好ましい一実施形態では、分泌シグナル配列は、組換え型プロバイオティクス細菌からの相同する分泌配列であり、好ましくは、分泌シグナル配列は、ラクトコッカス種のユビキチン特異的ペプチダーゼ45(Usp45)シグナル配列である。Usp45分泌シグナルは、非常に高い分泌効率を有する。他の分泌シグナルは、当業者に公知であり、それには、例えば、ラクトコッカス種のSP310、SPEXP4、およびAL9が包含される。
例えば、異種因子の天然のシグナルペプチドを、異種因子を発現するために使用されるプロバイオティクス細菌からの相同する分泌シグナル配列によって置き換えることができる。
分泌シグナル配列は好ましくは、個々の異種因子の分泌効率を改善する。例えば、lactococcus lactisでは、大部分のタンパク質は、Sec経路によって分泌される。タンパク質は、タンパク質の成熟部分をN末端シグナルペプチドと共に含有する前駆体として合成される。そのシグナルペプチドは、タンパク質を細胞膜へと向ける。シグナルペプチドの切断の後に、成熟タンパク質は、細胞外に放出される。
さらに好ましくは、分泌シグナルは、配列番号34のアミノ酸配列を含む。
さらに好ましい一実施形態では、個々の異種因子は、分泌増強因子を伴って、または伴わずに、プロペプチドとして発現される。プロペプチドは、プロテアーゼによって切断されて、成熟異種因子を放出し得る。
さらに好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、プロバイオティクス細菌の生存に必要な必須タンパク質をコードする少なくとも1つの不活性化遺伝子を含む。
好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌の生存に必要な必須タンパク質は、プロバイオティクス細菌の生存に必要な有機化合物の合成に必要なタンパク質、さらに好ましくは、酵素である。
必須タンパク質、好ましくは酵素の不活性化の後では、個々の有機化合物は、組換え型プロバイオティクス細菌の生存に必要とされ、かつ組換え型プロバイオティクス細菌の生存を持続させるために補充されるべき栄養素要求因子である。
好ましくは、栄養素要求因子は、ビタミン、アミノ酸、核酸、および/または脂肪酸である。
例えば、アミノ酸およびヌクレオチドは、生物学的に重要な有機化合物であり、これらは、それぞれタンパク質および核酸への前駆体である。
さらに好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌の生存に必要な少なくとも1つの遺伝子は、アラニンラセマーゼ(alaR)、チミジル酸シンターゼ(thyA)、アスパラギンシンターゼ(asnH)、CTPシンターゼ(pyrG)、トリプトファンシンターゼ(trbBA)、およびそれらの組合せからなる群から選択される。
例えば、アラニンラセマーゼは、L−アラニンからD−アラニンへの変換を触媒する酵素である。アラニンラセマーゼによって産生されたD−アラニンは、ペプチドグリカン合成のために使用される。ペプチドグリカンは、あらゆる細菌の細胞壁に見られる。
細菌においてアラニンラセマーゼ(alaR)遺伝子を不活性化させると、細胞壁の完全性を維持するために、D−アラニンの外部供給源の使用を細菌が必要とするようになることは、当業者には公知である。
例えば、lactococcus lactisおよびlactobacillus plantarumが単一のalaR遺伝子を含有することは、当業者に公知である。その遺伝子の不活性化は、細胞壁へのD−アラニンの導入をもたらす。
例えば、不活性化されたアラニンラセマーゼ(alaR)遺伝子を有するLactococcus lactis細菌は、ペプチドグリカンの合成が可能であるために、かつリポテイコ酸(LTA)にD−アラニンを導入することが可能であるために、D−アラニンの外部供給に依存している。この細菌は、D−アラニンが除去されると、例えば、中間指数増殖期に迅速に溶解する。
乳酸細菌のアラニンラセマーゼ欠失株は、例えば、当技術分野で公知の方法によって生成することができるであろう。
チミジル酸シンターゼは、デオキシウリジン一リン酸(dUMP)からデオキシチミジレート一リン酸(dTMP)への変換を触媒する酵素である。dTPMは、チミンを形成する3種のヌクレオチド(dTMP、dTDP、およびdTTP)の1つである。チミジンは、DNA中の核酸である。
チミジル酸シンターゼがDNA生合成の初期段階において重要な役割を果たすことは、当業者に公知である。例えば、DNA損傷または欠失は、内因性および環境因子の結果として、毎日生じる。
さらに、プロバイオティクス細菌の増殖のために、DNAを合成することが必要である。
細菌においてチミジル酸シンターゼ(thyA)遺伝子を不活性化させると、細菌は、DNAの完全性を維持するために、チミジンの外部供給源を使用することが必要となる。
アスパラギンシンテターゼは、アスパルテートからアミノ酸であるアスパラギンを生成する酵素である。アスパラギンシンテターゼ(asnH)遺伝子を不活性化させると、対応するアミノ酸を合成することができなくなり、それは栄養素要求因子になる。
CTP−シンターゼは、ピリミジン合成に関係する酵素である。CTPシンターゼは、ウリジン−5’−三リン酸(UTP)およびシチジン三リン酸(CTP)を相互変換する。CTP−シンターゼ(pyrG)遺伝子を不活性化させると、細菌は、デノボ合成、さらには、ウリジン細胞壁経路の両方からのシトシンヌクレオチドの合成をすることができなくなる。
CTPは、RNAおよびDNAの合成のために補充されなければならない栄養素要求因子になる。
トリプトファンシンターゼは、アミノ酸であるトリプトファンの生合成における最後の2つのステップを触媒する酵素である。
トリプトファンシンターゼ(trpBA)遺伝子を不活性化させると、細菌は、対応するアミノ酸を合成することができなくなり、それは、栄養素要求因子となる。
プロバイオティクス細菌の生存に必要な遺伝子を不活性化させるための方法は、当業者に公知であり、それには、遺伝子の欠失、遺伝子の変異、遺伝子のエピジェネティック修飾、遺伝子のRNA干渉(RNAi)媒介性遺伝子サイレンシング、遺伝子の翻訳阻害、またはそれらの組合せが包含される。
さらに好ましい一実施形態では、個々の栄養素要求因子を、プロバイオティクス細菌と一緒に用意する。
本発明のさらに好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌の生存に必要な不活性化遺伝子を、環境保持のために使用する。
プロバイオティクス細菌の生存に必要な少なくとも1つの不活性化遺伝子を含む組換え型プロバイオティクス細菌を適用した後に、個々の栄養素要求因子を外部から、例えば、適用培地または増殖培地に提供すべきである。
組換え型プロバイオティクス細菌が環境に放出される場合、栄養素要求因子は失われていて、好ましくは、組換え型プロバイオティクス細菌は死滅する。
さらに、外部から補充された栄養素要求因子の適用によって、個々の異種因子の生合成および放出の制御が可能となる。
好ましくは、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種が、組換え型プロバイオティクス細菌から放出され得る。さらに好ましくは、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種は、組換え型プロバイオティクス細菌から分泌される。
例えば、乳酸細菌などのグラム陽性菌では、細菌から分泌されるタンパク質は、好ましくは、N末端シグナルペプチドおよびそのタンパク質の成熟部分を含有する前駆体として合成される。前駆体は、細菌の分泌機構によって認識され、細胞膜を通過して移行される。次いで、シグナルペプチドが切断され、分解され、成熟タンパク質が、細菌から、例えば、培養上清へ、または炎症性皮膚機能不全の領域に分泌される。
例えば、lactococcus lactisは、Sec依存経路によって、低分子質量、例えば、10kDa未満から、高分子質量、例えば、160kDa超の分子量の範囲のタンパク質を分泌することができる。
別法では、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種が、漏出性細胞膜を介して、組換え型プロバイオティクス細菌から放出される。
例えば、組換え型プロバイオティクス細菌におけるタンパク質合成のための誘導因子として、ナイシンを使用する場合、ナイシンはまた、細胞膜内に空孔を形成し、その空孔を介して、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種が、プロバイオティクス細菌から放出される。
別法では、組換え型プロバイオティクス細菌の細胞膜は、細胞壁成分の合成の損傷によって、漏出性になる。
例えば、組換え型プロバイオティクス細菌は、不活性化アラニンラセマーゼ(alaR)遺伝子を含む。D−アラニンの非存在下では、組換え型プロバイオティクス細菌は、細胞膜の完全性を維持することができず、後で、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種が、組換え型プロバイオティクス細菌から放出される。
炎症性皮膚機能不全の治癒プロセス中に、放出された第1の異種因子、第2の異種因子、および/または第3の異種因子が、例えば、プロテアーゼ切断によって分解を受け得、これが、異種因子の生物学的活性の喪失をもたらすことがある。
異種因子の分解または減少は、組換え型プロバイオティクス細菌からの異種因子の持続放出によって補償され得る。好ましくは、組換え型プロバイオティクス細菌は、第1の異種因子、第2の異種因子、および第3の異種因子の少なくとも1種を絶えず発現する。好ましくは、組換え型プロバイオティクス細菌は、これらの異種因子を絶えず放出する。
好ましい一実施形態では、プロバイオティクス細菌を、炎症性皮膚機能不全の処置において使用するための医薬組成物中に提供する。
好ましくは、医薬組成物は、少なくとも1種の薬学的に許容される担体または賦形剤を含み、これらはさらに好ましくは、意図されている投与経路に適している。
好ましくは、薬学的に許容される担体または薬学的に許容される賦形剤は、好ましくは、多糖、ポリエステル、ポリメタクリルアミド、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のポリマー担体を含む。例えば、薬学的に許容される担体は、ヒドロゲルであり、これは、例えば追加的に、創傷治癒を促進するために最適な水分環境を提供する。さらに、薬学的に許容される担体は、適用後に、炎症性皮膚機能不全の部位への組換え型プロバイオティクス細菌の付着を補助する。
好ましくは、医薬組成物はさらに、好ましくは、炭水化物、ビタミン、ミネラル、アミノ酸、微量元素、およびそれらの混合物からなる群から選択される、組換え型プロバイオティクス細菌のための少なくとも1種の栄養素を含む。
さらに好ましくは、医薬組成物はさらに、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種を安定化させるための少なくとも1種の成分を含む。
その安定化化合物は好ましくは、抗微生物剤、凍結保護物質、プロテアーゼ阻害剤、還元剤、金属キレート剤、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
さらに好ましい一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌は、溶液であるか、凍結または乾燥、好ましくは凍結乾燥、または噴霧乾燥されている。
好ましくは、組換え型プロバイオティクス細菌は、溶液で、例えば、医薬組成物の形態で適用されるはずである。
代替の一実施形態では、組換え型プロバイオティクス細菌を凍結または乾燥させ、好ましくは、凍結乾燥または噴霧乾燥させる。組換え型プロバイオティクス細菌は、使用前に再構成されてもよいであろう。
適用後に、組換え型プロバイオティクス細菌は、好ましくは、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種の発現を誘導する少なくとも1種の誘導因子と接触するであろう。
さらに好ましくは、発現の誘導後に、第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1種が、細菌から放出される。
文献
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配列
配列番号1〜3は、シグナルペプチドを包含する、それぞれヒトCSF−1アイソフォーム1〜3前駆体に対応する。
配列番号4は、成熟ヒトCSF−1に対応する。
配列番号5は、タンパク質のアミノ酸1〜27に及ぶLactococcus lactisからのUsp45分泌シグナル、およびタンパク質のアミノ酸28〜185に及ぶ成熟ヒトCSF−1を包含する、実施例1において使用されるCSF−1の合成コンストラクトに対応する。
配列番号6は、pCSF1を発現するLactococcus lactisから分泌された後に生成されるCSF−1の合成コンストラクトに対応する。
配列番号7および8は、シグナルペプチドを包含する、それぞれヒトIL−34アイソフォーム1および2前駆体に対応する。
配列番号9は、成熟ヒトIL−34に対応する。
配列番号10および11は、シグナルペプチドを包含する、それぞれヒトIL−4アイソフォーム1および2前駆体に対応する。
配列番号12は、成熟ヒトIL−4に対応する。
配列番号13は、タンパク質のアミノ酸1〜27に及ぶLactococcus lactisからのUsp45分泌シグナル、およびタンパク質のアミノ酸28〜185に及ぶ成熟ヒトIL−4を包含する、実施例1において使用されるヒトIL−4の合成コンストラクトに対応する。
配列番号14は、pIL4を発現するLactococcus lactisから分泌された後に生成されるIL−4の合成コンストラクトに対応する。
配列番号15は、シグナルペプチドを包含するヒトIL−10前駆体に対応する。
配列番号16は、成熟ヒトIL−10に対応する。
配列番号17は、シグナルペプチドを包含するヒトIL−13前駆体に対応する。
配列番号18は、成熟ヒトIL−13に対応する。
配列番号19は、シグナルペプチドを包含するヒトTGF−β1前駆体に対応する。
配列番号20は、成熟ヒトTGF−β1に対応する。
配列番号21および22は、シグナルペプチドを包含する、それぞれヒトTGF−β2アイソフォーム1および2前駆体に対応する。
配列番号23は、成熟ヒトTGF−β2に対応する。
配列番号24は、シグナルペプチドを包含するヒトTGF−β3プレプロタンパク質に対応する。
配列番号25は、成熟ヒトTGF−β3に対応する。
配列番号26は、プロペプチドを包含するヒトFGF−2プレプロタンパク質に対応する。
配列番号27は、分泌後の成熟ヒトFGF−2(hFGF2−155)に対応する。
配列番号28は、成熟ヒトFGF−2の部分配列に対応する。
配列番号29は、タンパク質のアミノ酸1〜27に及ぶLactococcus lactisからのUsp45分泌シグナル、および配列番号26のアミノ酸136〜288に対応する成熟ヒトFGF−2を包含する、実施例1において使用されるヒトFGF−2の合成コンストラクトに対応する。
配列番号30は、pFGFを発現するLactococcus lactisから分泌された後の、実施例1において使用されるヒトFGF−2変異体hFGF2−153に対応する。
配列番号31は、ヒトHGFに対応する。
配列番号32は、ヒトHGFアルファ鎖に対応する。
配列番号33は、ヒトHGFベータ鎖に対応する。
配列番号34は、Lactococcus lactisからのUsp45分泌シグナルに対応する。
配列番号35は、プラスミドpNZ8149の核酸配列に対応する。
配列番号36〜43は、実施例において使用されるプライマーに対応する。
配列番号44は、Lactococcus lactisのナイシンAプロモーターの核酸配列に対応する。
配列番号45は、ナイシンAプロモーター、Usp45シグナル配列、およびhFGF2−153遺伝子を含有する合成コンストラクトssUsp45−FGF2−153の核酸配列に対応する。
配列番号46は、プラスミドpFGF2の核酸配列に対応する。
配列番号47は、ナイシンAプロモーター、Usp45シグナル配列、およびhIL4遺伝子を含有する合成コンストラクトssUsp45−hIL4の核酸配列に対応する。
配列番号48は、プラスミドpIL4の核酸配列に対応する。
配列番号49は、ナイシンAプロモーター、Usp45シグナル配列、およびhCSF1遺伝子を含有する合成コンストラクトssUsp45−hCSF1の核酸配列に対応する。
配列番号50は、プラスミドpCSF1の核酸配列に対応する。
配列番号51〜配列番号53は、実施例において使用される個々のオープンリーディングフレームの開始コドン(ATG)を包含する、個々のリボソーム結合部位を提供する核酸配列に対応する。
配列番号54は、Lactococcus lactisの16SリボソームRNA(rRNA)の3’末端の核酸配列に対応する。
配列番号55は、図24bにおいて示されている合成コンストラクトCSF−RBS1−FGF−RBS2−IL4の核酸配列に対応する。配列番号56は、図24cにおいて示されている合成コンストラクトFGF−RBS1−IL4−RBS2−CSFの核酸配列に対応する。配列番号57は、図24dにおいて示されている合成コンストラクトIL4−RBS1−CSF−RBS2−FGFの核酸配列に対応する。
配列番号58は、ホモサピエンスからの表皮成長因子アイソフォーム1プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号59は、ホモサピエンスからの表皮成長因子アイソフォーム2プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号60は、ホモサピエンスからの表皮成長因子アイソフォーム3プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号61は、ホモサピエンスからの成熟表皮成長因子のアミノ酸配列に対応する。配列番号62は、ホモサピエンスからのヘパリン結合性EGF様増殖因子前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号63は、ホモサピエンスからの成熟ヘパリン結合性EGF様増殖因子のアミノ酸配列に対応する。
配列番号64は、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム1プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号65は、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム2プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号66は、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム3プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号67は、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム4プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号68は、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム5プレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号69は、ホモサピエンスからの成熟トランスフォーミング増殖因子アルファのアミノ酸配列に対応する。
配列番号70は、ホモサピエンスからのアンフィレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号71は、ホモサピエンスからの成熟アンフィレグリンのアミノ酸配列に対応する。
配列番号72は、ホモサピエンスからのエピレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列に対応する。配列番号73は、ホモサピエンスからの成熟エピレグリンのアミノ酸配列に対応する。
配列番号74は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム1前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号75は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム2前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号76は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム3前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号77は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム4前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号78は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム5前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号79は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム6前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号80は、ホモサピエンスからのエピジェンアイソフォーム7前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号81は、ホモサピエンスからの成熟エピジェンのアミノ酸配列に対応する。
配列番号82は、ホモサピエンスからのベータセルリン前駆体のアミノ酸配列に対応する。配列番号83は、ホモサピエンスからの成熟ベータセルリンのアミノ酸配列に対応する。
下記の図および実施例は、単に例示を目的として与えられている。本発明は、次の実施例に限定されると解釈されるべきではない:
図1には、ヒトFGF2基準タンパク質のSDS−PAGEが示されている。
図2には、発現ベクターpNZ8149のプラスミドマップが示されている。「lacF」は、ラクトースでの宿主株NZ3900の増殖の選択マーカーであり;「Pnis」は、Lactococcus lactisのナイシンオペロンのナイシンAプロモーターであり;「T」は、ターミネーターであり;「repC」および「repA」は、複製遺伝子である。核酸配列は、配列番号35においても示されている。
図3には、配列番号44においても示されているL.lactisのナイシンAプロモーターの核酸配列が示されている。
図4a、4b、および4cには、それぞれ配列番号29、配列番号13、および配列番号5において示されているアミノ酸配列で得られるSignalP4.1の読出しが示されている。
図5a、5b、および5cには、実施例1において使用される合成インサート、さらには、対応するアミノ酸配列が示されている。「FGF2−153」は、ヒトFGF−2をコードするインサートを示している。「hIL4」は、ヒトIL4をコードするインサートを示している。「hCSF1」は、ヒトCSF1をコードするインサートを示している。「PnisA」は、Lactococcus lactisナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示している。「ssUsp45」は、Lactococcus lactisのusp45遺伝子のシグナル配列を示している。アスタリスクは、停止コドンを示している。個々の核酸配列は、配列番号45、配列番号47、および配列番号49においても示されている。
図6a、6b、および6cには、それぞれpFGF2、pIL4、およびpCSF1を有するLactococcus lactis NZ3900の潜在的なコロニーのコロニーPCR分析の結果が示されている。
図7a、7b、および7cには、プラスミドマップ、さらには、Lactococcus lactisにおいてそれぞれhFGF2、hIL4、およびhCSF1を発現および分泌するための、それぞれプラスミドpFGF2、pIL4、およびpCSF1の核酸配列が示されている。「Pnis」は、Lactococcus lactisのナイシンオペロンのナイシンAプロモーターであり;「T」は、ターミネーターであり;「repC」および「repA」は、複製遺伝子である。プラスミドpFGF2、pIL4、およびpCSF1の核酸配列は、それぞれ配列番号46、配列番号48、および配列番号50において示されている。
図8には、種々の誘導条件下でNZ3900(pFGF2)を発現するラクトコッカスの発酵サンプルのウェスタンブロット分析が示されている。「0.5/5」は、OD600=0.5でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており;「3/5」は、OD600=3でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており、「T」は、発酵物からサンプルが採取された時点を示している。
図9には、NZ3900(pIL4)を発現するラクトコッカスの発酵サンプルの、クーマシー(Coom)染色後の制御発酵操作からの上清(Sup)サンプルのSDS−PAGE分析およびウェスタンブロット(WB)分析が示されている。0.5/5」は、OD600=0.5でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており;「3/5」は、OD600=3でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており、「T」は、発酵物からサンプルが採取された時点を示している。
図10には、NZ3900(pCSF1)を発現するラクトコッカスの発酵サンプルの、クーマシー(Coom)染色後の制御発酵操作からの上清(Sup)サンプルのSDS−PAGE分析が示されている。0.5/5」は、OD600=0.5でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており;「3/5」は、OD600=3でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており、「T」は、発酵物からサンプルが採取された時点を示している。
図11には、NZ3900(pCSF1)を発現するラクトコッカスの発酵サンプルのウェスタンブロット(WB)分析が示されている。0.5/5」は、OD600=0.5でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており;「3/5」は、OD600=3でナイシン5ng/mLでの誘導を示しており、「T」は、発酵物からサンプルが採取された時点を示している。
図12には、創傷治癒状況に類似する条件下での誘導実験で、酸性化培養物の増殖が示されている。
図13には、pH5またはOD600=3での誘導後の上清におけるhFGF2産生のSDS−PAGEおよびウェスタンブロット分析が示されている。
図14aには、実施例4aにおいて記載されている、hFGF2を発現する組換え型プロバイオティクス細菌または市販品Fiblastでの72時間曝露後のヒト線維芽細胞遊走アッセイの結果が示されている。
図14bには、実施例4aにおいて記載されている、hIL4または組換え型ヒトIL4を発現する組換え型プロバイオティクス細菌での72時間曝露後のヒト線維芽細胞遊走アッセイの結果が示されている。
図14cには、0.4〜80ng/mlのFGF2を含有するAUP−10培養培地による、およびrhFGF2による、NHDF細胞におけるERK1+2リン酸化の誘導の結果が示されている。
図14dには、0.2〜40ng/mlのCSF1を含有するAUP−14培養培地による、およびrhCSF1による、M−NFS−60細胞におけるERK1+2リン酸化の誘導の結果が示されている。
図14eには、実施例4cにおいて記載されている、ヒトTHP−1細胞におけるLPS誘発性TNFアルファmRNA産生の阻害が示されている。
図14fには、実施例4dにおいて記載されているとおりの、THP1由来マクロファージにおけるマクロファージマンノース受容体1(Mrc1)およびクルッペル様因子4(KLF4)のためのM2遺伝子のRNA発現の誘導が示されている。
図14gには、実施例4eにおいて記載されているとおりの、ヒトGlial Hybrid細胞系MO3.13におけるAUP−12およびrhIL−4のSTAT−6転写活性が示されている。
図14hには、実施例4eにおいて記載されているとおりの、ヒト胎児由来腎臓293T細胞におけるAUP−12およびrhIL−4のSTAT−6転写活性が示されている。
図15aには、実施例5において記載されている、創傷治癒実験の結果が示されている。
図15bには、実施例5において記載されている表示時点後での、対照、陽性対照、およびAUP−16処置組織の創傷治癒状態の比較が示されている。
図15cには、実施例5において記載されている、陽性対照(処置群17)およびAUP−16処置組織(処置群18)の8日目および12日目の後の残存創傷面積の比較が示されている。
図16aには、ホモサピエンスからのマクロファージコロニー刺激因子1アイソフォームa前駆体のアミノ酸配列が示されている。図16bには、ホモサピエンスからのマクロファージコロニー刺激因子1アイソフォームb前駆体のアミノ酸配列が示されている。図16cには、ホモサピエンスからのマクロファージコロニー刺激因子1アイソフォームc前駆体のアミノ酸配列が示されている。図16dには、成熟ヒトマクロファージコロニー刺激因子1のアミノ酸配列が示されている。
図17aには、ホモサピエンスからのインターロイキン−34アイソフォーム1前駆体のアミノ酸配列が示されている。図17bには、ホモサピエンスからのインターロイキン−34アイソフォーム2前駆体のアミノ酸配列が示されている。図17cには、ホモサピエンスからのインターロイキン−34のアミノ酸配列が示されている。
図18aには、ホモサピエンスからのインターロイキン−4アイソフォーム1前駆体のアミノ酸配列が示されている。図18bには、ホモサピエンスからのインターロイキン−4アイソフォーム2前駆体のアミノ酸配列が示されている。図18cには、ホモサピエンスからのインターロイキン−4のアミノ酸配列が示されている。
図19aには、ホモサピエンスからのインターロイキン−10前駆体のアミノ酸配列が示されている。図19bには、ホモサピエンスからのインターロイキン−10のアミノ酸配列が示されている。
図20aには、ホモサピエンスからのインターロイキン−13前駆体のアミノ酸配列が示されている。図20bには、ホモサピエンスからのインターロイキン−13のアミノ酸配列が示されている。
図21aには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−1前駆体のアミノ酸配列が示されている。図21bには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−1のアミノ酸配列が示されている。図21cには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−2アイソフォーム1前駆体のアミノ酸配列が示されている。図21dには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−2アイソフォーム2前駆体のアミノ酸配列が示されている。図21eには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−2のアミノ酸配列が示されている。図21fには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−3プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図21gには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子ベータ−3のアミノ酸配列が示されている。
図22aには、ホモサピエンスからの線維芽細胞増殖因子2前駆体のアミノ酸配列が示されている。図22bには、ホモサピエンスからの線維芽細胞増殖因子2の断片のアミノ酸配列が示されている。
図23a:ホモサピエンスからの肝細胞増殖因子のアミノ酸配列。図23b:ホモサピエンスからの肝細胞増殖因子アルファ鎖のアミノ酸配列。図23c:ホモサピエンスからの肝細胞増殖因子ベータ鎖のアミノ酸配列。
図24aには、実施例2dにおいて使用される3種のリボソーム結合部位の概観が示されている。実施例2dにおいて使用される合成されたDNA配列CSF−RBS1−FGF−RBS2−IL4、FGF−RBS1−IL4−RBS2−CSF、およびIL4−RBS−CSF−RBS2−FGFの個々の配列が、それぞれ図24b〜24dにおいて、さらには、それぞれ配列番号55、配列番号56、および配列番号57において示されている。図24e〜24gには、実施例2d)において使用される単一オペロンコンストラクトで得られた個々のSDS−PAGEゲル、さらには、ウェスタンブロットが示されている。
図25aには、ホモサピエンスからの表皮成長因子アイソフォーム1プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図25bには、ホモサピエンスからの表皮成長因子アイソフォーム2プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図25cには、ホモサピエンスからの表皮成長因子アイソフォーム3プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図25dには、ホモサピエンスからの成熟表皮成長因子のアミノ酸配列が示されている。
図26aには、ホモサピエンスからのヘパリン結合性EGF様増殖因子前駆体のアミノ酸配列が示されている。図26bには、ホモサピエンスからの成熟ヘパリン結合性EGF様増殖因子のアミノ酸配列が示されている。
図27aには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム1プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図27bには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム2プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図27cには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム3プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図27dには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム4プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図27eには、ホモサピエンスからのトランスフォーミング増殖因子アルファアイソフォーム5プレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図27fには、ホモサピエンスからの成熟トランスフォーミング増殖因子アルファのアミノ酸配列が示されている。
図28aには、ホモサピエンスからのアンフィレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図28bには、ホモサピエンスからの成熟アンフィレグリンのアミノ酸配列が示されている。
図29aには、ホモサピエンスからのエピレグリンプレプロタンパク質のアミノ酸配列が示されている。図29bには、ホモサピエンスからの成熟エピレグリンのアミノ酸配列が示されている。
図30aには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム1前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30bには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム2前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30cには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム3前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30dには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム4前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30eには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム5前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30fには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム6前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30gには、ホモサピエンスからのヒトエピジェンアイソフォーム7前駆体のアミノ酸配列が示されている。図30hには、ホモサピエンスからの成熟エピジェンのアミノ酸配列が示されている。
図31aには、ホモサピエンスからのベータセルリン前駆体のアミノ酸配列が示されている。図31bには、ホモサピエンスからの成熟ベータセルリンのアミノ酸配列が示されている。
図32aには、ホモサピエンスからの成熟線維芽細胞増殖因子2のアミノ酸配列が示されている。図32bには、実施例において使用される線維芽細胞増殖因子2変異体hFGF2−153のアミノ酸配列が示されている。
図33には、実施例において使用されるヒトインターロイキン4(hIL−4)変異体のアミノ酸配列が示されている。
図34には、実施例において使用されるヒトコロニー刺激因子1(hCSF−1)変異体のアミノ酸配列が示されている。
図35には、実施例において使用されるラクトコッカスタンパク質Usp45の分泌シグナルのアミノ酸配列が示されている。
1.一般実験手順:
別段に述べない限り、実施例を、分析系の製造者のプロトコルに従って実施した。別段に述べない限り、表示の薬品を、Sigma−Aldrich Chemie Gmbh(Munich、DE)、Merck KGaA(Darmstadt、DE)、Thermo Fisher Scientific Inc.(Waltham、MA、USA)、またはBecton,Dickinson and Company(Franklin Lakes、NJ、USA)から商業的に入手した。
1.1 増殖培地
種々の目的のために、細胞を異なる培地において増殖させた。一般クローニング手順では、0.5%グルコースまたはラクトースを含有するM17培地(Oxoid Deutschland GmbH、Wesel、DE)を使用した。
食品グレード選択をモニターするために、Elliker培地を使用したが、その培地の上では、ラクトコッカスのコロニーは、ラクトースで増殖する場合に、黄色に着色する。黄色の着色は、増殖中のコロニーの周辺にあるインジケーター色素ブロモクレゾールパープルおよびコロニー自体の色を変化させるpH作用である。
Elliker培地の配合は、次のとおりである:
20g/L トリプトン
5g/L 酵母抽出物
4g/L NaCl
1.5g/L 酢酸Na(水非含有)
0.5g/L L(+)アスコルビン酸
15g/L 寒天
pH 6.8
滅菌:121℃で15分間。
滅菌および冷却後に、1%ラクトースを20%熱滅菌またはフィルター滅菌ストックから、かつ0.004%ブロモクレゾールパープル(0.4%ストック溶液、フィルター滅菌)を添加した。
発酵および他の機能的増殖実験のために、動物由来成分を含有しないIM1培地を使用した。唯一の残存動物由来成分であるラクトースは、医薬品品質で入手することができる。
IM1培地の配合は、次のとおりである:
5% ラクトース一水和物(Scharlab S.L.、Barcelona、ES)
1.5% ダイズペプトン
1% 酵母抽出物
1mM MgSO×7H
0.1mM MnSO×4H
pH6.7
滅菌:110℃で15分間
発酵中には、2.5M NaOHを使用して自動的にpHを調節したので、緩衝液を添加しない。試験管培養物を酸性化するために、2%ベータ−グリセロリン酸Naを培地に添加した。
この緩衝液は、産生された乳酸を中和し、培養がOD600=4〜5の細胞密度に達するようにする。
ラクトースおよびベータ−グリセロリン酸Naを含むIM1培地中で増殖させた後に、グリセロールを20%の最終濃度まで添加することによって、最終コンストラクトNZ3900(pFGF2)、NZ3900(pIL4)、およびNZ3900(pCSF1)のストックを調製した。ストックは−80℃で貯蔵した。
1.2 NICEシステムを使用するタンパク質産生の誘導
ナイシンを0.1〜10ng/mlのナイシン濃度で使用して、NICEシステムを誘導した。Lactococcus lactisからのナイシンは、Sigma(製品番号N5764)から入手した。
1.3 分子クローニング技術
分子クローニングのために、例えば、Green and Sambrook(2012):「Molecular cloning:a laboratory manual」、第4版、Cold Spring Harbour Laboratory Press(Cold Spring Harbor、NY、USA)において記載されているとおりの標準的な技術を使用した。
ヌクレオチド配列決定、遺伝子合成、およびプライマー合成は、BaseClear(Leiden、NL)に外注した。
1.4 発酵
発酵を0.5L Multifors 6−発酵槽アレイ(Infors Benelux、Velp、NL)内で実施した。接種を1%予備培養物で、IM−1培地中で実施した;スターラー速度は、200rpmであり、インキュベーション温度は30℃とした。操作中に、2.5M NaOHを使用してpHを制御した。pH、温度、およびNaOHの添加を連続的にモニターした。
ナイシンでの誘導を、結果のセクションにおいて示されているとおり、種々の増殖サイクル時点で、種々の量のナイシンで実施した。同じく、結果のセクションにおいて示されているとおり、サンプルを採取した。
1.5 Cinac発酵
酸性化培養物をモニターするために、Cinac pHモニタリングユニット(AMS France、Frepillion、FR)を使用して、pH変化を継続的に測定した。均一なpHを保証するために、培養物をマグネチックスターラーを用いて200rpmで混合した。
1.6 サンプル処置
SDS−PAGEおよびウエスタンブロッティングのために、サンプルを処理して、3つの画分を生成した:(i)上清画分、(ii)全細胞抽出物(無細胞抽出物、細胞壁断片、および他の微粒子状物を含有)、および(iii)無細胞抽出物。
上清画分を、発酵上清1mLをTCA150μLと混合することによって調製し、4℃で少なくとも1時間にわたってインキュベートした。沈澱物を20,000×gでの遠心分離によって収集した。痕跡量のTCAを除去するための追加の遠心分離ステップの後に、ペレットをすぐに使用するか、または−20℃で貯蔵し、これを、5mMトリス−HCl(pH7.5)15μL中に再懸濁させた。
次いで、4倍サンプル緩衝液5μL(75mM DTTを含有)を添加し、懸濁液を20分間にわたって70℃で加熱した。すべての場合に、20μLの体積をゲルにアプライした。
全細胞抽出物は次のとおりに調製した:バッチ培養物のサンプル10mLまたは発酵培養物1mlのペレットを5mMトリス−HCl(pH7.5)1mLに溶解させ、ジルコニウムビーズ500mgを備えたビーズビーティングチューブに移し、さらに処理するまで、−20℃で凍結させた。解凍後に、この懸濁液をFastPrep(MP Biomedicals LLP、Santa Ana、CA、USA)ビーズビーターで、氷上で間欠的に1分間にわたって冷却しながら、4×30秒にわたって、スピード4で振盪した。ビーズを1分間にわたって沈降させた後に、上清15μLをローディングバッファー5μLと混合し、上述のとおりに処理した。
無細胞抽出物は、全細胞抽出物を1分間にわたって、20,000×gで遠心分離することによって調製した。SDS−PAGEのためのさらなる調製は、上記のとおり実施した。
1.7 ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)
SDS−PAGEを、市販のNuPageシステム(Life Technologies GmbH、Darmstadt、DE)で、製造者のプロトコルに従って実施した。
ヒトFGF2基準タンパク質は、Sigma Aldrichから入手した。50μgを5mMトリス(pH7.5)25μlに溶解させて、2μg/μlの最終濃度を得た。試験操作では、5および10μgを、4倍濃縮ローディングバッファーと混合して1倍ローディングバッファー濃度を生じさせた後に、SDS−PAGEゲルにアプライした。
図1において示されているとおり、ゲルは、hFGF2の単量体、少量の二量体、および非常に少量の三量体を示している。レーン1および4=SeeBlueマーカー;レーン=25μgのFGF2、およびレーン3=10μgのhFGF2。このゲルは、ローディングバッファーおよびゲル緩衝液にDTTを添加せずに泳動させた。
ヒトIL4基準タンパク質を、R&D systems(Minneapolis、MN、USA)から入手した。ヒトIL4をPBS(5.8mM NaHPO、4.2mM NaHPO、145mM NaCl)に溶解させて、100μg/mLの最終濃度を得た。基準として、1μgをレーンごとにクーマシー染色のために、かつ0.1μgを銀染色およびウェスタンブロットのために適用した。
ヒトCSF1基準タンパク質を、Abcam PLC(Cambridge、GB)から入手した。ヒトCSF1を滅菌水に溶解させて、100μg/mLの最終濃度を得た。基準として、1μgをレーンごとにクーマシー染色のために、かつ0.1μgを銀染色およびウェスタンブロットのために適用した。
1.8 ウェスタンブロット
タンパク質ブロッティングも、NuPageシステム(XCell Blot Module)を使用して、Life Technologiesのプロトコルに従って実施した。ブロッティング膜は、Thermo Fisher Scientific Inc.製の、プレカットされたニトロセルロース膜であった。転写緩衝液は、Life Technologies製のNuPage Transfer緩衝液(20倍)であった。タンパク質の転写を、35Vで1時間にわたって実施した。
ヒトFGF2の検出のために、精製マウス抗ヒトFGF2モノクローナル抗体(BD Transduction laboratories、Heidelberg、DE)を1:250の希釈度で使用した。二次抗体は、Bioke B.V.(Leiden、NL)から入手した、1:10,000の希釈度のホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)結合抗体抗マウスIgGであった。
ヒトIL4の検出のために、R&D systems製のモノクローナルマウス抗ヒトIL4 IgG1(クローン#3007)を1:500の希釈度で使用した。二次抗体は、Bioke B.V.(Leiden、NL)から入手した、1:10,000の希釈度のHRP結合抗体抗マウスIgGであった。
ヒトCSF1の検出のために、Abcam PLC製のヒトMCSFに対するウサギポリクローナル抗体(クローンab9693)を1:2,000の希釈度で使用した。二次抗体は、Bioke B.V.(Leiden、NL)から入手した、1:2,000の希釈度のHRP結合抗ウサギIgG抗体であった。
ウェスタンブロットを、Thermo Fisher Scientific Inc.から入手したSuperSignal West Pico Chemiluminescent基質で展開した。
1.9 N末端アミノ酸配列決定
制御発酵培養物の上清からのhFGF2、hIL4、およびhCSF1のN末端アミノ酸配列決定のために、クーマシー染色されたSDS−PAGEの2つのレーンのバンドを切り取り、Eurosequence(Groningen、NL)に送付した。
実施例1:発現プラスミドの作製
1.1 プラスミドpNZ8149の配列決定
プラスミドpNZ8149を、L.lactisにおいてヒト線維芽細胞増殖因子2(hFGF2)、ヒトインターロイキン4(hIL4)、およびヒトコロニー刺激因子1(hCSF1)を発現させるためのベクターとして使用した。プラスミドpNZ8149を、ラクトースでの増殖に基づく食品グレード機構によって、宿主細胞において選択する。
基準を目的として、プラスミドDNAを単離し、配列決定した(プライマーについては、表1を参照されたい)。現在入手可能な配列と関連して、相違は見い出されなかった。pNZ8149の配列は、配列番号35において提供されている。
1.1.1 ヒト線維芽細胞増殖因子2(hFGF−2)
hFGF−2の成熟型は、155アミノ酸を含有し、以下では、hFGF2−155と呼ばれる。これは、17.3kDaの分子量および9.85のpIを有する。この分子は、4個のシステイン残基を含有する。
L.lactisにおけるクローニングおよび発現のために使用されるhFGF−2変異体は、最初の2個のアミノ酸、メチオニンおよびアラニンを欠失しており、したがって、153アミノ酸を含有する。したがって、この変異体は、以下では、hFGF2−153と呼ばれる。hFGF2−153は、17.1kDaの分子量および9.85のpIを有する。この変異体も、4個のシステイン残基を含有する。
ヒトFGF2−155の対応するアミノ酸配列は、下記、図32a、および配列番号27において示されている:
下線が付されたアミノ酸は、変異体hFGF2−153では欠失している最初の2個のアミノ酸、メチオニンおよびアラニンを示している。変異体hFGF2−153のアミノ酸配列は、図32bおよび配列番号30において示されている。
FGF2−155の配列は、分泌後の成熟ヒトFGF2配列である。in vivoで、この配列はさらにプロセシングされる。しかしながら、様々な既存の組換え型産物が、N末端メチオニン残基を有する、または有さないこの155アミノ酸配列を使用している。
1.1.2 ヒトインターロイキン4(hIL−4)
hIL−4の成熟タンパク質は、129アミノ酸を含有し、これは、NCBI受入番号NP_000580.1で入手可能なアミノ酸配列のアミノ酸25〜153に対応する。その成熟タンパク質は、14.96kDaの分子量および9.36のpIを有する。その分子は、6個のシステイン残基を含有する。
成熟ヒトIL−4のアミノ酸配列は、下記、図18c、および配列番号12において示されている:
L.lactisにおけるクローニングおよび発現のために使用されるhIL−4変異体は、成熟タンパク質のN末端に追加のアラニン残基を含有し、したがって、130アミノ酸を含有する。それは、15.03kDaの分子量および9.36のpIを有する。この変異体も、6個のシステイン残基を含有する。
クローニングおよび発現のために使用されるヒトhIL−4変異体の対応するアミノ酸配列は、下記、図33、および配列番号14において示されている:
上記のアミノ酸配列において、N末端の追加のアラニン残基には、下線が付されている。
1.1.3 ヒトコロニー刺激因子1(hCSF1)
発現のために使用されるアミノ酸配列は、NCBI受入番号NP_000748.3で入手可能なヒトCSF1前駆体の554アミノ酸配列に由来する。使用される配列は、成熟hCSF1の第1のアミノ酸であるアミノ酸33(E)で始まり、アミノ酸181(Q)で終了する。
さらに、天然タンパク質では480〜488位(GHERQSEGS)を占める追加の9個のアミノ酸が、C末端に付加されている。シグナルペプチダーゼによるシグナルペプチドの除去を改善するために、追加のアラニン残基が、N末端に付加された。得られたアミノ酸配列は、下記、図34、および配列番号6において示されている:
N末端の追加のアラニン残基には、上記のアミノ酸配列において下線が付されている。C末端に付加された追加の9個のアミノ酸は、太字で示されている。この配列によってコードされるタンパク質は、159アミノ酸を含有し、18.5kDaの分子量および4.72のpIを有する。そのタンパク質は、7個のシステイン残基を含有する。
1.2 Lactococcus lactisにおいてhFGF2、hIL4、およびhCSF1を発現するためのプラスミドの構築
L.lactisにおいては、目的は、hFGF2、hIL4、およびhCSF1を発現させ、かつ例えば、増殖培地の上清へと分泌させることであった。そのために、転写、翻訳およびタンパク質分泌のためのシグナルを使用した。転写および翻訳のためのシグナルは、L.lactisのNICE発現システムに存在し、L.lactisのナイシンAプロモーターに由来していた。L.lactisのナイシンAプロモーターは、図3および配列番号44に示されており、かつ例えば、de Ruyter et al.(1996)において記載されている。
図3はさらに、プロモーターの−10エレメントおよび−35エレメント、さらには、リボソーム結合部位(RBS)を示している。個々の標的タンパク質のATG開始コドンは、配列の3’末端の2個のシステイン残基の直後である。
分泌シグナルは、ラクトコッカスタンパク質Usp45に由来し、これは、例えば、van Asseldonk et al.(1993)およびvan Asseldonk et al.(1990)において記載されている。
ラクトコッカスタンパク質Usp45の分泌シグナルは、下記、図35、および配列番号34において示されている:
MKKKIISAIL MSTVILSAAA PLSGVYA
細胞には、タンパク質の分泌後に、このシグナル配列を標的タンパク質から切断除去することを保証する機構が存在する。この反応は、切断部位の周りの位置にある特定のアミノ酸に対して特異的な優先を有するシグナルペプチダーゼによって触媒される。
切断部位を最適化するために、ウェブ上のプログラムSignalP4.1(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)を使用した。
hFGF2のアミノ酸配列について、このプログラムは、hFGF2−155の最初の2個のアミノ酸が除去されて、Ala残基で始まり、かつ153アミノ酸の全長のhFGF2−155タンパク質(変異体hFGF2−153)が残ると、最適な切断が生じることを示した。
プログラムSignalP4.1で分析するために使用されたhFGF2−153前駆体タンパク質の対応するアミノ酸配列は、下記および配列番号29において示されている:
下線が付されたアミノ酸は、ラクトコッカスタンパク質Usp45の分泌シグナルを示している。
hIL4のアミノ酸配列について、このプログラムは、アラニン残基が成熟IL4タンパク質のN末端に付加されて、130アミノ酸のタンパク質が生じると、最適な切断が生じることを示した。
プログラムSignalP4.1で分析するために使用されたhIL4前駆体タンパク質の対応するアミノ酸配列は、下記および配列番号13において示されている:
下線が付されたアミノ酸は、ラクトコッカスタンパク質Usp45の分泌シグナルを示している。
hCSF1のアミノ酸配列について、このプログラムは、アラニン残基が成熟hCSF1タンパク質のN末端に付加されて、159アミノ酸のタンパク質が生じると、最適な切断が生じることを示した。
プログラムSignalP4.1で分析するために使用されたhCSF1前駆体タンパク質の対応するアミノ酸配列は、下記および配列番号5において示されている:
下線が付されたアミノ酸は、ラクトコッカスタンパク質Usp45の分泌シグナルを示している。
図4aは、配列番号29において示されている、Usp45タンパク質の分泌シグナルがhFGF2−153のN末端に融合しているアミノ酸配列で得られたSignalP4.1の読出しを示している。その読出しは、hFGF2−153前駆体のアミノ酸27と28との間での明確な切断部位およびこの切断部位でのスコアを示している。
図4bは、配列番号13において示されている、Usp45タンパク質の分泌シグナルがhIL4のN末端に融合しているアミノ酸配列で得られたSignalP4.1の読出しを示している。その読出しは、hIL4前駆体のアミノ酸27と28との間での明確な切断部位およびこの切断部位でのスコアを示している。
図4cは、配列番号5において示されている、Usp45タンパク質の分泌シグナルがhCSF1のN末端に融合しているアミノ酸配列で得られたSignalP4.1の読出しを示している。その読出しは、hCSF1前駆体のアミノ酸27と28との間での明確な切断部位およびこの切断部位でのスコアを示している。
hFGF2−153、hIL4、およびhCSF1をコードする個々の遺伝子でのコドン使用を、L.lactisの一般コドン使用に対して適合させた。これは、遺伝子合成の供給業者の常套的な手順である。
さらに、同じUsp45シグナル配列を、3種すべてのタンパク質のために使用した。それによって、同じ細菌細胞における3種すべてのタンパク質の発現およびシグナルペプチドの翻訳後プロセシングが改善された。
hFGF2では、ナイシンAプロモーター、Usp45シグナル配列、およびhFGF2−153遺伝子を含有する断片が合成された。人工コンストラクトssUsp45−FGF2−153の核酸配列は、配列番号45および図5aにおいて示されている。コドン使用を、L.lactisの一般コドン使用に対して最適化した。
図5aは、合成されたインサート、さらには、転写および翻訳後に得られた対応するアミノ酸配列を示している。FGF2−153は、ヒトFGF−2をコードするインサートを示している。PnisAは、Lactococcus lactisナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示している。ssUsp45は、Lactococcus lactisのusp45遺伝子のシグナル配列を示している。アスタリスクは、停止コドンを示している。さらに、その核酸配列において、エンドヌクレアーゼBamHI(1〜6位)およびXbaI(751〜756位)のための制限認識部位が、下線によって示されている。
hIL4では、ナイシンAプロモーター、Usp45シグナル配列、およびhIL4遺伝子を含有する断片が合成された。人工コンストラクトssUsp45−hIL4の核酸配列は、配列番号47および図5bにおいて示されている。コドン使用を、L.lactisの一般コドン使用に対して最適化した。
図5bは、合成されたインサート、さらには、転写および翻訳後に得られた対応するアミノ酸配列を示している。hIL4は、ヒトIL4をコードするインサートを示している。PnisAは、Lactococcus lactisナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示している。ssUsp45は、Lactococcus lactisのusp45遺伝子のシグナル配列を示している。アスタリスクは、停止コドンを示している。さらに、その核酸配列において、エンドヌクレアーゼBamHI(1〜6位)およびXbaI(682〜687位)のための制限認識部位が、下線によって示されている。
hCSF1では、ナイシンAプロモーター、Usp45シグナル配列、およびhCSF1遺伝子を含有する断片が合成された。人工コンストラクトssUsp45−hCSF2の核酸配列は、配列番号49および図5cにおいて示されている。コドン使用を、L.lactisの一般コドン使用に対して最適化した。
図5cは、合成されたインサート、さらには、転写および翻訳後に得られた対応するアミノ酸配列を示している。hCSF1は、ヒトCSF1をコードするインサートを示している。PnisAは、Lactococcus lactisナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示している。ssUsp45は、Lactococcus lactisのusp45遺伝子のシグナル配列を示している。アスタリスクは、停止コドンを示している。さらに、その核酸配列において、エンドヌクレアーゼBamHI(1〜6位)およびXbaI(769〜774位)のための制限認識部位が、下線によって示されている。
完成遺伝子合成産物を、BaseClearから、それぞれ、E.coliベクターpUC57においてクローニングされた断片として得た。
個々の遺伝子合成産物を含むpUC57プラスミドを、制限酵素BamHIおよびXbaIで消化することによって、断片をプラスミドpNZ8149にクローニングした。個々の遺伝子合成産物を含有するBamHIおよびXbaI断片を単離し、PsuIおよびXbaI切断プラスミドpNZ8149にライゲートして、個々のプラスミドpFGF2、pIL4、およびpCSF1を生じさせた。個々の制限エンドヌクレアーゼは、Thermo Fisher Scientific Inc.から入手した。
個々のライゲーションミックスを、株L.lactis NZ3900に形質転換した。プラスミドの検証を、コロニーPCR分析によって実施した。個々の使用されるプライマーの核酸配列は、下記の表1において示されている。結果は、図6a〜6cにおいて示されている。
図6aは、pFGF2を含むL.lactis株NZ3900の潜在的なコロニーのコロニーPCR分析の結果を示している。レーン1:HindIIIで消化されたラムダDNA;レーン2:プライマーnis2およびseqlacFで増幅されたpNZ8149(エンプティベクター)(予測断片サイズ391bp);レーン3および4:プライマーnis2およびseqlacFで増幅された単離コロニー(予測断片サイズ907bp)。
図6bは、pIL4を含むL.lactis株NZ3900の潜在的なコロニーのコロニーPCR分析の結果を示している。レーン1:HindIIIで消化されたラムダDNA;レーン2:プライマーnis2およびseqlacFで増幅されたpNZ8149(エンプティベクター)(予測断片サイズ391bp);レーン11および12:プライマーnis2およびseqlacFで増幅された単離コロニー(予測断片サイズ838bp)。
図6cは、pCSF1を含むL.lactis株NZ3900の潜在的なコロニーのコロニーPCR分析の結果を示している。レーン1:HindIIIで消化されたラムダDNA;レーン2:プライマーnis2およびseqlacFで増幅されたpNZ8149(エンプティベクター)(予測断片サイズ391bp);レーン3:プライマーnis2およびseqlacFで増幅された単離コロニー(予測断片サイズ925bp)。
表1:使用されたプライマー
プライマー 配列 配列番号
seqlacF 5’TGTGATTCATCACCTCATCG3’ 36
seq2F 5’CGTGGCTTTGCAGCGAAGATG3’ 37
seq3F 5’GACTCAATTCCTAATGATTGG3’ 38
seq4F 5’TCAGTGTGGATATAGAGCAAG3’ 39
seq6R 5’CTGTAATTTGTTTAATTGCC3’ 40
seq7R 5’TTGAGCCAGTTGGGATAGAG3’ 41
seq8R 5’GTATCTCAACATGAGCAACTG3’ 42
nis2 5’CAATTGAACGTTTCAAGCCTTGG3’43
図7aは、Lactococcus lactisにおいてhFGF2を発現および分泌させるためのプラスミドpFGF2のプラスミドマップおよび核酸配列を示している。lacFは、ラクトースでの宿主株NZ3900の増殖についての選択マーカーを示し;PnisAは、Lactococcus lactisのナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示し;ssUSP45は、L.lactisのusp45遺伝子のシグナル配列を示す。Tは、ターミネーターを示し;repCおよびrepAは、複製遺伝子を示す。プラスミドpFGF2の核酸配列は、配列番号46においても示されている。
図7bは、Lactococcus lactisにおいてhIL4を発現および分泌させるためのプラスミドpIL4のプラスミドマップおよび核酸配列を示している。lacFは、ラクトースでの宿主株NZ3900の増殖についての選択マーカーを示し;PnisAは、Lactococcus lactisのナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示し;ssUSP45は、L.lactisのusp45遺伝子のシグナル配列を示す。Tは、ターミネーターを示し;repCおよびrepAは、複製遺伝子を示す。プラスミドpIL4の核酸配列は、配列番号48においても示されている。
図7cは、Lactococcus lactisにおいてhCSF1を発現および分泌させるためのプラスミドpCSF1のプラスミドマップおよび核酸配列を示している。lacFは、ラクトースでの宿主株NZ3900の増殖についての選択マーカーを示し;PnisAは、Lactococcus lactisのナイシンオペロンのナイシンAプロモーターを示し;ssUSP45は、L.actisのusp45遺伝子のシグナル配列を示す。Tは、ターミネーターを示し;repCおよびrepAは、複製遺伝子を示す。プラスミドpCSF1の核酸配列は、配列番号50においても示されている。
実施例2:Lactococcus lactisにおける組換え型因子の産生の試験
個々の組換え型因子hFGF2、hIL4、またはhCSF1がLactococcus lactisにおいて産生され、かつそこから分泌されるかどうかを試験するために、当初形質転換物の5つのコロニーをさらなる分析のために選択した。これらのコロニーを初めに、平板培養および単一コロニー単離によって精製した。5つのコロニーを個別に、M17ラクトース培地に接種し、OD600≒0.5まで増殖させ、ナイシン1ng/mlで誘導した。
ナイシンの添加から2時間後に、培養を終了し、採取した。すべての培養が、ナイシンの添加後に同じ挙動、および一定量の増殖遅滞を示した(データは示さず)。
a)制御発酵条件下でのL.lactis NZ3900(pFGF2)におけるhFGF2の産生
NZ3900(pFGF2)培養物の収穫を立証するために、制御発酵操作を実施した。
次の5つの発酵操作を実施した:
1.NZ3900(pFGF2)を誘導しない
2.NZ3900(pFGF2)をOD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導
3.NZ3900(pFGF2)をOD600=3でナイシン5ng/mLで誘導
4.NZ3900(pNZ8149)をOD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導
5.NZ3900(pNZ8149)をOD600=3でナイシン5ng/mLで誘導
サンプルを、t=0(誘導前)、指示量のナイシンで誘導した後のt=2時間、t=4時間、およびt=6時間目に採取した。
この場合、標的遺伝子が続かないナイシンプロモーターの活性化によって、ナイシン5ng/mLが、培養物の増殖に対して作用を有するかどうかを立証するために、培養4および5を行った。増殖に対する作用は観察されなかった(データは示さず)。
ウェスタンブロットを、両方の誘導条件のサンプルで実施した。hFGF2の検出を、項目1.8において上記した抗体で行った。
図8は、ウェスタンブロットのレーン3および4において、ナイシンによって誘導されなかったFGF2の基線発現を示している。
さらに、図8は、OD600=0.5で培養物を誘導した後に、hFGF2産生が、誘導の瞬間から6時間後まで、著しく誘導され、増大することを示している。
SDS−PAGEゲルからのhFGF2バンド(OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導、時点t=4およびt=6)を単離し、N末端アミノ酸配列決定のために、Eurosequence B.V.(Groningen、NL)に送付した。
サンプルのクリーンアップの後に、暫定的なN末端アミノ酸配列を決定した。決定された配列は:Ala−Gly−Ser−Ile−Thr−Thrである。
この配列は、シグナル配列が切断除去された後の予測配列と正確にマッチする。予測配列は:AGSITTLPALである。このことは、hFGF2が、L.lactisにおいて発現され、分泌され、かつ正確にプロセシングされることを意味する。
OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導されたNZ3900(pFGF2)の培養上清を、次の実施例において使用した。その培養物をAUP−10と呼んだ。
b)制御発酵条件下でのL.lactis NZ3900(pIL4)におけるhIL4の産生
NZ3900(pIL4)培養物の収穫を立証するために、次の発酵操作で制御発酵操作を実施した:
1.NZ3900(pIL4)を誘導しない
2.NZ3900(pIL4)をOD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導
3.NZ3900(pIL4)をOD600=3でナイシン5ng/mLで誘導
サンプルを、t=0(誘導前)、指示量のナイシンで誘導した後のt=2時間、t=4時間、およびt=6時間目に採取した。
hIL4の産生を、上清画分および無細胞抽出物のSDS−PAGEによって、ウエスタンブロッティングと組み合わせて分析した。hIL4の検出を、項目1.8において上記した抗体で行った。
SDS−PAGE中に、ジスルフィド架橋の分離を促進するために、DTTをサンプル緩衝液および泳動緩衝液に添加した。これらの同じSDS−PAGEゲルを、hIL4の特異的検出のためのウェスタンブロットを操作するためにも使用した。
DTTの添加の作用は、クーマシー染色ゲルおよびウェスタンブロットにおいて、hIL4が単一のタンパク質バンドを形成することである(図9を参照されたい)。
さらに、hIL4基準タンパク質調製物を、担体タンパク質を用いずに使用した。基準タンパク質バンドは、L.lactis NZ3900(pIL4)細胞によって産生されたタンパク質と同じ高さである。
ウェスタンブロットは、L.lactis NZ3900(pIL4)におけるhIL4の発現についてのさらなる詳細を示している。
培養をOD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導したときには、誘導は生じるが、OD600=3でナイシン5ng/mLで誘導したときには、生じない。hIL4の産生は、少なくとも6時間まで続く。この期間中に、上清中のIL4濃度が上昇する。
SDS−PAGEゲルからのhIL4バンド(OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導、時点t=4およびt=6)を単離し、N末端アミノ酸配列決定のために、Eurosequence B.V.に送付した。
サンプルのクリーンアップの後に、暫定的なN末端アミノ酸配列を決定した。決定された配列は:Ala−His−Lys−Cysである。
この配列は、シグナル配列が切断除去された後の予測配列と正確にマッチする。予測配列は:AHKCDITLQEである。
このことは、hIL4が、L.lactisにおいて発現され、分泌され、かつ正確にプロセシングされることを意味する。OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導されたNZ3900(pIL4)の培養上清を、次の実施例において使用した。その培養物をAUP−12と呼んだ。
c)制御発酵条件下でのL.lactis NZ3900(pCSF1)におけるhCSF1の産生
NZ3900(pCSF1)培養物の収穫を立証するために、制御発酵操作を実施した。次の3つの発酵を実施した。
1.NZ3900(pCSF1)を誘導しない
2.NZ3900(pCSF1)をOD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導
3.NZ3900(pCSF1)をOD600=3でナイシン5ng/mLで誘導
NZ3900(pCSF1)培養物をAUP−14と呼んだ。
サンプルを、t=0(誘導前)、指示量のナイシンで誘導した後のt=2時間、t=4時間、およびt=6時間目に採取した。
hCSF1の産生を、上清画分および無細胞抽出物のSDS−PAGEによって、ウエスタンブロッティングと組み合わせて分析した。hCSF1の検出を、項目1.8において上記した抗体で行った。
SDS−PAGE中に、ジスルフィド架橋の分離を促進するために、DTTをサンプル緩衝液および泳動緩衝液に添加した。これらの同じSDS−PAGEゲルを、hCSF1の特異的検出のためのウェスタンブロットを操作するためにも使用した。
ウェスタンブロット(図11を参照されたい)において、基準タンパク質を含むレーンは、少量の二量体をなお示す。さらに、クーマシー染色されたゲル(図10を参照されたい)も、基準タンパク質と同じサイズのバンドを示す。
非誘導培養物では、いずれの基線産生もほとんど検出することができない。OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導された培養物では、CSF1産生は、少なくとも6時間まで、経時的に上昇する。少量の分解産物のみが観察され得た。
SDS−PAGEゲルからのhCSF1バンド(OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導、時点t=4およびt=6)を単離し、N末端アミノ酸配列決定に掛けた。
サンプルのクリーンアップの後に、暫定的なN末端アミノ酸配列を決定した。決定された配列は:Ala−Glu−Glu−Val−Serである。
この配列は、シグナル配列が切断除去された後の予測配列と正確にマッチする。予測配列は:AEEVSEYCSHである。
このことは、hCSF1が、L.lactisにおいて発現され、分泌され、かつ正確にプロセシングされることを意味する。
OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導されたNZ3900(pCSF1)の培養上清を、次の実施例において使用した。その培養物をAUP−14と呼んだ。
d)制御発酵条件下での単一オペロンからのL.lactis NZ3900におけるhFGF2、hIL4およびhCSF1の産生
3つのコンストラクトを、3つの遺伝子(FGF2、IL4、CSF1)の6つの順列のうちの3つで作製した:
a)hFGF2、hIL4、hCSF1、
b)hCSF1、hFGF2、hIL4、
c)hIL4、hCSF1、hFGF2。
オペロンを設計するために、各遺伝子に、翻訳開始のためのそれ自体のリボソーム結合部位、およびタンパク質分泌のためのそれ自体のシグナルペプチドを用意した。シグナルペプチドに関連して、3つすべての遺伝子のために、同じシグナル配列(ssUsp45)を使用することを先行して決定していた。プラスミド上のすぐそばで、大きな同じヌクレオチド領域を回避するために(プラスミド内組換え/欠失の可能性)、同じシグナルペプチドを、L.lactisのコドン変性およびコドン使用に基づき異なるコドンによってコードした。
3つのコンストラクトの第1の遺伝子のそれぞれについて、ナイシンA(nisA)遺伝子のリボソーム結合部位を使用した。3つのコンストラクトのそれぞれ他の2つの遺伝子について、Bolotin et al.(2001)(「The complete genome sequence of the lactic acid bacterium lactococcus lactis ssp.lactis IL1403」、Genome Res.Volume 11、731〜753頁)において記載されているとおり、ATPシンターゼサブユニットガンマ(atpG)遺伝子およびガラクトシドO−アセチルトランスフェラーゼ(lacA)遺伝子のリボソーム結合部位を、L.lactisの16S rRNAの3’末端との良好なフィットに基づき選択した。L.lactis IL1403ゲノムのヌクレオチド配列は、受入番号AE005176.1で、NCBIから入手可能である。
3種すべてのリボソーム結合部位の概観は、図24aにおいて提供されている。さらに、個々のオープンリーディングフレームの開始コドン(ATG)を包含する個々のリボソーム結合部位を提供する核酸配列は、配列番号51〜配列番号53においても示されている。
L.lactisの16S rRNAの3’末端(5’GGAUCACCUCCUUUCU3’)は、配列番号54において示されている。図24aでは、16S rRNAは、ウラシル(U)がチミジン(T)に置き換えられた16S rDNAとして示されている。
図24aは、シャイン−ダルガノ配列(5’AGGAGG3’)の6塩基コンセンサス配列も示している。シャイン−ダルガノ配列は、一般に、開始コドンの約8塩基上流に位置する原核メッセンジャーRNAにおけるリボソーム結合部位である。そのRNA配列は、リボソームをmRNAに動員して、リボソームを開始コドンとアラインさせることによって、タンパク質合成の開始を援助する。
ベクターのPsuIおよびNcoI部位を使用して、合成された配列を1ステップでプラスミドpNZ8149にクローニングすることができるように(BamHIおよびPsuIが適合性である)、3つのオペロンを設計した。さらに、MluI部位を、遺伝子2および3の前のリボソーム結合部位の前に導入した。それによって、中央の遺伝子の欠失、ならびにプラスミドのNcoIおよびXbaI部位を使用するPCRによる第3の遺伝子のクローニングによって、残りの3つのオペロンの作製が可能になった。
合成された核酸の個々の配列は、図24b〜24dにおいて、かつ配列番号55〜配列番号57において示されている。3つの遺伝子のコドン使用は、L.lactisに適合されている。
3つのコンストラクトからの発現はそれぞれ、単一のナイシンAプロモーターによって制御され、それに、実施例1で得られたhFGF2−153前駆体タンパク質、hIL4前駆体タンパク質、およびhCSF1前駆体タンパク質をコードする上記で示された核酸配列が続く。
完成遺伝子合成産物を、BaseClearから、それぞれ、E.coliベクターpUC57においてクローニングされた断片として得た。
個々の遺伝子合成産物を含有するpUC57プラスミドを、制限酵素BamHIおよびNcoIで消化することによって、断片をプラスミドpNZ8149にクローニングした。個々の遺伝子合成産物を含有するBamHI/NcoI断片を単離し、PsuIおよびNcoI切断プラスミドpNZ8149にライゲートして、個々のプラスミドを生じさせた
・pC−F−I(CSF−RBS1−FGF−RBS2−IL4遺伝子合成産物のBamHI/NcoI断片を含有)、
・pF−I−C(FGF−RBS1−IL4−RBS2−CSF遺伝子合成産物のBamHI/NcoI断片を含有)、および
・pI−C−F(IL4−RBS−CSF−RBS2−FGF遺伝子合成産物のBamHI/NcoI断片を含有)。
使用された個々の制限エンドヌクレアーゼは、Thermo Fisher Scientific Inc.から入手した。
個々のコンストラクトを、L.lactis NZ3900に形質転換した。
3つのコンストラクトの各5つのコロニーを、pH調節された発酵操作で増殖させ、かつOD600=0.5でナイシン5ng/mlで誘導し、4時間後に採取した。
上清1mlをTCAで沈殿させ、SDS−PAGEゲルの1つのウェルにアプライした。1つのゲルは、クーマシーブルーで染色し、他は、3種の標的タンパク質のためのウェスタンブロットとしてであった。
個々のSDS−PAGEゲル、さらには、ウェスタンブロットを、上記で概説したとおりに処理し、それらは、図24e〜24gにおいて示されている。
図24eから分かり得るとおり、コンストラクトa)pF−I−C(FGF2、hIL4、hCSF1)は、多量のFGF2、少量のIL4、さらには少量のCSF1の発現および分泌をもたらした。
図24fから分かり得るとおり、コンストラクトb)pC−F−I(hCSF1、hFGF2、hIL4)は、多量のCSF1およびFGF2、さらには中程度のIL4の発現および分泌をもたらした。
図24gから分かり得るとおり、コンストラクトc)pI−C−F(hIL4、hCSF1、hFGF2)は、多量のIL4およびやや少ないCSF1およびFGF2の発現および分泌をもたらした。クーマシー染色されたゲルは、3種すべてのタンパク質の最高の産生および誘導を示した。
3種の標的タンパク質を、オペロン構造にクローニングし、そこから発現させて、上清への個々のタンパク質hIL4、hCSF1、およびhFGF2の放出をもたらすことができる。
実施例3:創傷治癒状況に類似する条件下でのFGF2産物の誘導
創傷における生理学的条件は、試験管または発酵槽における条件とは異なる。
したがって、株NZ3900が増殖しないか、またはわずかしか増殖しない条件下でのNICEシステムの誘導、およびしたがって、hFGF2の産生を試験するための実験を設定した。培養物のpHが5.0に達しているとき、および培養物が固定相になっているときに、これらの条件は存在する。
実験を、200mLボトル内で、撹拌およびpHモニタリングしながら実施した。増殖培地として、2%w/vのベータ−グリセロリン酸Naおよび0.5%w/vのラクトースを含むIM1培地を使用した。次の発酵を実施した:
1.NZ3900(pFGF2)−誘導なし
2.NZ3900(pFGF2)−培養物がpH=5に達したらナイシン1ng/mLで誘導
3.NZ3900(pFGF2)−培養物がpH=5に達したらナイシン0.1ng/mLで誘導
4.NZ3900(pFGF2)−培養物がOD600=3に達したらナイシン1ng/mLで誘導
5.NZ3900(pFGF2)−培養物がOD600=3に達したらナイシン0.1ng/mLで誘導。
培養物を、誘導から3時間後に採取した。対照培養物を、pH5.0で誘導された培養物と同時に採取した。結果は、図11において示されている。
図12は、増殖およびpH展開が5つすべての培養物で同一であること、およびナイシンでの誘導が、増殖またはpH展開のいずれにも作用を有さないことを示している。
hFGF2の形成を、培養上清1mlにおいて、SDS−PAGEおよびウエスタンブロッティングを使用して測定した。図13は、細胞が増殖しないか、または増殖の減速相にある条件下では、ナイシンが遺伝子発現を誘導しないことを示している。FGF2のバックグラウンド産生(誘導なし)に対して、培養上清物中のFGF2の量は、ほとんど上昇しないか、または上昇しない。
ウェスタンブロット分析は、hFGF2が、5つすべての培養物の培養上清において検出可能であることを示している。さらに、hFGF2の2種の分解生成物が検出可能である。
これは、細胞において産生されるシグナル配列を有するすべてのFGF2が、プロセシングおよび分泌されることを意味している。
ヒトFGF2のための遺伝子を、Lactococcus lactisのための食品グレードNICE発現ベクターにクローニングしておいた。
FGF2遺伝子の発現は、ナイシンの添加によって誘導することができる。hFGF2は、約100〜200ng/mLで上清に分泌される。分泌されたFGF2のN末端アミノ酸配列の決定は、そのタンパク質が正確にプロセシングされていることを示している。
FGF2の産生の誘導は、限定的な増殖遅滞をもたらしたが、増殖を停止させることはない。
制御発酵では、FGF2産生を、増殖曲線の幅広いウィンドウで誘導している(OD600=0.5〜3の間)。OD600=0.5でナイシン5ng/mlで誘導した後に、最高のFGF2産生が観察されている。
プラスミドpFGF2は、株NZ3900において少なくとも100世代にわたって、また、グルコースでの増殖などの非選択的条件下で、安定している。
実施例4a:ヒト線維芽細胞遊走アッセイ
Lactococcus lactis NZ3900(pFGF2)から放出されたFGF2およびLactococcus lactis NZ3900(pIL4)から放出されたIL4の、創傷治癒に対する生物学的活性を、正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)から人工遊走帯域への遊走を測定することによって評価した。創傷回復の画像分析を使用して、試験化合物の作用を評価した。
実施例2aからのLactococcus lactis NZ3900(pFGF2)および実施例2bからのLactococcus lactis NZ3900(pIL4)を、それぞれ、OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導した。6時間の発酵の後に、上記のとおり、個々の培養上清を単離し、凍結乾燥させ、−20℃で貯蔵した。
さらに試験するために、凍結乾燥させた上清からのストック溶液を、1mg/mlの濃度で、トリスHCl(5mM、pH7.6)で粉末を再構成することによって調製した。AUP−10ストック溶液を、実施例2aからのLactococcus lactis NZ3900(pFGF2)の培養上清から得た。AUP−12ストック溶液を、実施例2bからのLactococcus lactis NZ3900(pIL4)の培養上清から得た。
ストック溶液を、アッセイ培地n°1で、AUP−10(FGF2)ではそれぞれ0.5ng/ml、1ng/ml、2.5ng/ml、および5ng/mlの最終濃度に、AUP−12(IL4)ではそれぞれ0.1ng/ml、1ng/ml、5ng/ml、および10ng/mlの最終濃度に希釈した。
ストック溶液、さらには、希釈液での指示濃度は、個々の溶液中に存在し、かつ主に、それぞれ実施例2aからのLactococcus lactis NZ3900(pFGF2)および実施例2bからのLactococcus lactis NZ3900(pIL4)の培養上清へのFGF2およびIL4の量に対応する、タンパク質の全量に関する。
さらに、Kaken Pharmaceutical Co.,Inc(Tokyo、Japan)から購入した組換え型ヒトbFGF(Fiblast)を、アッセイ培地n°1で、それぞれ0.5ng/ml、1ng/ml、2.5ng/ml、および5ng/mlの最終濃度に希釈した。
R&D systems(Minneapolis、MN、USA)から購入した組換え型ヒトIL4を、トリスHCl(5mM、pH7.6)で、それぞれ0.1ng/ml、1ng/ml、5ng/ml、および10ng/mlの最終濃度に希釈した。正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)は、Lonza Group AG(Basel、CH)から入手した。
線維芽細胞を遊走分析専用の96ウェルマイクロプレートに播種し、24時間にわたってインキュベートした。
・培養条件:37℃、5%CO
・培養培地:L−グルタミン2mM、ペニシリン50U/ml、ストレプトマイシン50μg/ml、およびウシ胎児血清(FCS)10体積%を補充されたダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)。
これらのプレートにおいて、ウェルを、コラーゲン溶液でコーティングし、細胞播種をウェルの外環領域に限定して、人工創傷部(遊走帯域)を作るために、細胞播種ストッパーをウェルの中心部に設置した。次いで、細胞を、Thermo Fisher Scientificから入手したカルセイン−AMを使用して標識した。
カルセイン−AMは、多くの真核細胞において細胞生存性を決定するために使用することができる細胞浸透性色素である。生細胞では、非蛍光カルセインAMは、細胞内エステラーゼによるアセトキシメチルエステル加水分解の後に、緑色蛍光カルセインに変換される。
インキュベーションの30分後に、ストッパーを取り外し、培養培地を、試験化合物(FGF2、Fiblast、IL4、または組換え型hIL4)を含有するアッセイ培地n°1、またはアッセイ培地n°1のみ(対照)、または基準(10%のFCS)に交換した。次いで、細胞を72時間にわたってインキュベートした。すべての実験条件をn=5で行った。
・アッセイ培地n°1:L−グルタミン2mM、ペニシリン50U/ml、およびストレプトマイシン50μg/mlを補充されたDMEM。
NIKON Diaphot 300顕微鏡(レンズ×4)を使用して、遊走帯域への細胞遊走をインキュベーションの0、24、48、および72時間後に観察し、イメージを、NIKON DX−1200カメラを使用して撮影した。
創傷回復を可視化および定量化するために、人工創傷部の表面を各時点で測定し、T0に測定された遊走前面積と比較した。細胞遊走に対する試験化合物の作用を、未処置対照と比較した。
適用された個々の濃度は、hFGF2では0.5ng/ml、1.0ng/ml、2.5ng/ml、および5.0ng/ml、hIL4では0.1ng/ml、1ng/ml、5ng/ml、および10ng/mlであった。72時間の曝露の後に、線維芽細胞の遊走を、増殖培地(対照)でインキュベートされた線維芽細胞と比較した。
人工創傷部の面積の回復%が、図14aおよび14bにおいて示されている。
図14aは、hFGF2発現性組換え型プロバイオティクス細菌と共にインキュベートした後の、遊走性維芽細胞の有意な増加を示している。このアッセイの実験条件下で、Kaken Pharmaceutical Co.,Inc(Tokyo、Japan)から購入した組換え型ヒトbFGF(Fiblast)は、NHDF遊走および増殖をモジュレートしなかった。
実施例2aで得られた組換え型プロバイオティクス細菌AUP−10において発現されたhFGF2は、生物学的活性を有する。
図14bは、0.1〜10ng/mlのhIL4を含有するAUP−12培養培地が、rhIL4と同様に、NHDF増殖を誘導することを示している。
実施例2bで得られた組換え型プロバイオティクス細菌AUP−12において発現されたhIL4は、生物学的活性を有する。
実施例4b:正常ヒト皮膚線維芽細胞およびマウスリンパ芽球におけるERK1−およびERK2−リン酸化
正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)における細胞外シグナル調節キナーゼ1(ERK1)および細胞外シグナル調節キナーゼ2(ERK2)のリン酸化を測定することによって、Lactococcus lactis NZ3900(pFGF2)から放出されるFGF2の生物学的活性をさらに評価した。
マウスリンパ芽球M−NFS−60細胞における細胞外シグナル調節キナーゼ1(ERK1)および細胞外シグナル調節キナーゼ2(ERK2)のリン酸化を測定することによって、Lactococcus lactis NZ3900(pCSF1)から放出されるCSF1の生物学的活性を評価した。
実施例4aにおいて上記したとおりに、AUP−10ストック溶液を調製した。
さらに、実施例2cからのLactococcus lactis NZ3900(pCSF1)(AUP−14)を、OD600=0.5でナイシン5ng/mLで誘導した。6時間の発酵の後に、培養上清を単離し、凍結乾燥させ、−20℃で貯蔵した。さらに試験するために、凍結乾燥させた上清からのストック溶液を、全タンパク質1mg/mlの濃度で、トリスHCl(5mM、pH7.6)で粉末を再構成することによって調製して、AUP−14ストック溶液を得た。
ストック溶液を、個々の無血清培地で、AUP−10(FGF2)ではそれぞれ0.4ng/ml、4ng/ml、40ng/ml、および80ng/mlの最終濃度に、AUP−14(CSF1)ではそれぞれ0.2ng/ml、2ng/ml、20ng/ml、および40ng/mlの最終濃度にさらに希釈した。
Kaken Pharmaceutical Co.からの組換え型ヒトbFGFを、無血清培地(アッセイ培地n°1)で、それぞれ0.5ng/ml、5ng/ml、50ng/ml、および100ng/mlの最終濃度に希釈した。
Abcam PLC(Cambridge、GB)から購入した組換え型ヒトCSF1を、無血清培地(アッセイ培地n°2)で、それぞれ0.2ng/ml、2ng/ml、20ng/ml、および40ng/mlの最終濃度に希釈した。
正常ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)を96ウェルマイクロプレートに播種し、実施例4aにおいて上記した条件下で24時間にわたってインキュベートした。
マウスM−NFS−60細胞(ATCC(登録商標)CRL−1838(商標))を、LGC Standards GmbH(Wesel、Germany)から入手した。その細胞を96ウェルマイクロプレートに播種し、次の条件下で24時間にわたってインキュベートした:
・培養条件:37℃。
・培養培地:0.05mM 2−メルカプトエタノール、62ng/mlヒト組換え型マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)、ペニシリン50U/ml、ストレプトマイシン50μg/ml、および10体積%の最終濃度までのウシ胎児血清を補充されたRPMI−1640培地(Life Technologies Corporation、Carlsbad、CA、USA)。
・アッセイ培地n°2:0.05mM 2−メルカプトエタノール、ペニシリン50U/ml、およびストレプトマイシン50μg/mlを補充されたRPMI−1640培地。
指数増殖性NHDFを、無血清培地(アッセイ培地n°1)中で24時間にわたってインキュベートし、エッペンドルフ管に移し(0.5×10細胞/管)、15分間にわたって、37℃で、0.5ng/ml、5ng/ml、50ng/ml、および100ng/mlのrhFGF2、または上記で指示されているとおりの最終濃度のAUP−10ストック溶液の希釈液を含有する無血清培地(アッセイ培地n°1)中でインキュベートした。次いで、細胞をPBSで洗浄し、溶解緩衝液中に再懸濁させた。
指数増殖性マウスM−NFS−60細胞を、無血清培地(アッセイ培地n°2)中で24時間にわたってインキュベートし、エッペンドルフ管に移し(2×10細胞/管)、1μMの濃度のKi−20227と共に1時間にわたってインキュベートした。Abcam PLCから入手したc−fms阻害薬Ki−20227が、CSF−1受容体(CSF−1R)特異性のための対照として包含された。
Ki−20227と共に1時間にわたってプレインキュベートした後に、細胞を15分間にわたって、37℃で、0.2、2、20、および40ng/mlのrhCSF1、または上記で指示されているとおりの最終濃度のAUP−14ストック溶液の希釈液を含有するアッセイ培地n°2中でインキュベートした。次いで、細胞をPBSで洗浄し、溶解緩衝液中に再懸濁させた。
溶解緩衝液の配合は、次のとおりである:0.5体積%Surfact−Amps NP−40(Pierce Biotechnology、Rockford、IL、USA)、20mM Hepes(pH8.0)、0.35M NaCl、0.1mM EGTA、0.5mM EDTA、1mM MgCl、20体積%グリセロール、1mM DTT、1μg/mlロイペプチン、0.5μg/mlペプスタチン、0.5μg/mlアプロニチン、および1mMフェニルメチルスルホニルフルオリド。
細胞を、15分間にわたって氷中でそれぞれインキュベートし、細胞タンパク質を遠心分離によって得た。タンパク質濃度を、Bradfordアッセイ(Bio−Rad)によって決定し、50μgのタンパク質をLaemmli緩衝液中で沸騰させ、10%ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲルで電気泳動させた。分離タンパク質を、ニトロセルロース膜(24V)に30分間にわたって移した。ブロットを、0.1%Tween20および5%脱脂粉乳を含有するトリス緩衝生理食塩水溶液中でブロックし、リン酸化ERK1+2および全ERK1+2の発現を、下記の特異的抗体を使用して決定した。
ERK1およびERK2の検出では、ウサギ抗ヒトERK1およびERK2ポリクローナル抗体(全抗血清、Sigma−Aldrich Chemie GmbH、Munich、Germanyから入手、製品番号M5670)を1:10000の希釈率で使用した。二次抗体は、Bioke B.V.(Leiden、NL)から入手した1:10,000の希釈率のホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)結合抗体抗ウサギIgGであった。
リン酸化ERK1およびERK2の検出では、精製マウス抗ヒトp−ERK(E−4)モノクローナル抗体(Santa Cruz Biotechnology,Inc.、Heidelberg、Germany、製品番号sc−7383)を1:1000の希釈率で使用した。p−ERK(E−4)は、ヒト由来のTyr204リン酸化ERKを含有する配列に対応するマウスモノクローナル抗体エピトープである。そのモノクローナル抗体は、マウス、ラット、およびヒト由来の、Tyr204でリン酸化したERK1および対応するリン酸化ERK2を検出する。
二次抗体は、Bioke B.V.(Leiden、NL)から入手した1:10,000の希釈率のホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)結合抗体抗マウスIgGであった。
ERK1+2リン酸化の誘導を、Image Jソフトウェア(National Institutes of Health、Bethesda、MD、USA)を使用して定量化した。
図14cから分かり得るとおり、0.4〜80ng/mlのFGF2を含有するAUP−10培養培地は、rhFGF2と同様に、NHDFにおいてERK1+2リン酸化を誘導する。
図14dから分かり得るとおり、0.2〜40ng/mlのCSF1を含有するAUP−14培養培地は、rhCSF1と同様に、マウスM−NFS−60細胞においてERK1+2リン酸化を誘導する。
実施例4c:ヒト末梢血単核細胞(PBMC)のリポ多糖(LPS)誘導M1−活性化の阻害
ヒトTHP−1細胞(ATCC(登録商標)TIB−202(商標))を、LGC Standards GmbHから入手した。その細胞を96ウェルマイクロプレートに播種し、次の条件下で24時間にわたってインキュベートした:
・培養条件:37℃、5%CO
・培養培地:0.05mM 2−メルカプトエタノール、ペニシリン50U/ml、ストレプトマイシン50μg/ml、および10体積%の最終濃度までのウシ胎児血清を補充されたRPMI−1640培地(Life Technologies Corporation、Carlsbad、CA、USA)。
・アッセイ培地n°2:0.05mM 2−メルカプトエタノール、ペニシリン50U/ml、およびストレプトマイシン50μg/mlを補充されたRPMI−1640培地。
THP1は、急性単球性白血病患者に由来するヒト単球性細胞系である。確立されたプロトコルに従って、THP−1細胞をマクロファージ細胞に分化させ、分極化させた。Escheria coli由来リポ多糖(LPS)(抗原型026:B6−Sigma−Aldrichから入手)およびU−Cytech(Utrecht、Netherlands)から入手したインターフェロンガンマ(IFN−γ)を分極化のために使用した。
簡単には、100万THP1細胞を、6ウェルプレート内で、DMEM培地3mL+100ng/mLホルボール−12−ミリステート−13−アセテート(PMA)(Sigma−Aldrichから入手)中で24時間にわたって平板培養して、非分極化マクロファージ(非分極化THP−1由来マクロファージ)への分化を誘導した。
分化の後に、非分極化THP−1由来マクロファージを、DMEM培地中で48時間にわたって、LPS(1μg/ml)およびIFN−γ(100U/ml)と共に処理し、M1表現型を誘導して、M1分極化THP−1由来マクロファージを作製した。
M1分極化を阻害するために、非分極化THP−1マクロファージを初めに、実施例4aにおいて得たAUP−12ストック溶液の希釈液と共に、または組換え型ヒトIL4(rhIL4)のストック溶液の希釈液と共に、18時間にわたってインキュベートし、次いで、上記のとおり、LPSおよびIFN−γで、さらに48時間にわたって刺激した。
1mg/mlの全タンパク質濃度を有するAUP−12ストック溶液を、DMEM培地で、0.1%、1%、10%、および20体積%の濃度に希釈した。rhIL4のストック溶液を、DMEM培地で、0.1ng/ml、1ng/ml、10ng/ml、および20ng/ml(体積)の濃度に希釈した。
細胞を収集し、全RNAを、High Pure RNA Isolationキット(Roche Diagnostics)を使用して抽出した。全RNA(1μg)を、iScriptTM cDNA Synthesis Kit(Bio−Rad;Hercules、CA、USA)を使用してレトロ転写し、生成されたcDNAを、iQTM SYBR Green Supermix(Bio−Rad;Hercules、CA、USA)を使用してリアルタイムPCRによって分析した。リアルタイムPCRは、CFX96 Real−time PCR Detection System(Bio−Rad;Hercules、CA、USA)を使用して行った。HPRT遺伝子を使用して、各サンプル中のmRNA発現を基準化し、遺伝子発現を、2−ΔΔCt法を使用して定量化した。M1分極化のためのマーカーは、腫瘍壊死因子アルファ(TNF−α)mRNAの産生とした。
図14eは、ヒトTHP−1細胞におけるLPS誘導TNFアルファmRNA産生の阻害を示している。
図14eから分かり得るとおり、AUP−12培養培地は、rhIL4と同様に、ヒトTHP−1細胞におけるLPS誘導TNFアルファmRNA産生を阻害する。rhIL4の有効な用量は、1〜20ng/mlの間である。
図14eにおけるは、LPSのみと比較した場合のp値P<0.05を意味する。エラーバーは、標準偏差を表す。
実施例4d:Thp1由来マクロファージにおけるM2分極化の誘導
M2分極化を誘導するために、実施例4cにおいて得た非分極化THP−1由来マクロファージを、実施例4aで得たAUP−12ストック溶液の希釈液と共に、または20ng/mlの最終濃度を有する組換え型ヒトIL4(rhIL4)のストック溶液の希釈液と共に、18時間にわたってインキュベートした。
1mg/mlの全タンパク質濃度を有するAUP−12ストック溶液を、DMEM培地で、0.1%および1体積%の濃度に希釈した。
細胞を、上記のとおりに分析した。分極化の後に、細胞を収集し、全RNAを抽出した。全RNAをレトロ転写し、生成されたcDNAをリアルタイムPCRによって分析した。リアルタイムPCRは、CFX96 Real−time PCR Detection Systemを使用して行った。HPRT遺伝子を使用して、各サンプル中のmRNA発現を基準化し、遺伝子発現を、2−ΔΔCt法を使用して定量化した。M2分極化のためのマーカーは、マクロファージマンノース受容体1(Mrc1)およびクルッペル様因子4(KLF4)とした。
図14fは、THP1由来マクロファージにおけるマクロファージマンノース受容体1(Mrc1)およびクルッペル様因子4(KLF4)についてのM2遺伝子のRNA発現の誘導を示している。
図14fから分かり得るとおり、AUP−12培養培地は、rhIL4と同様に、THP1由来マクロファージにおいて、マクロファージマンノース受容体1(Mrc1)およびクルッペル様因子4(KLF4)についてのM2遺伝子のRNA発現を誘導する。rhIL4の有効な用量は、2〜20ng/mlの間である。
図14fにおけるは、M0(M0=PMA誘導THP1)およびMn=非誘導THP1と比較した場合のp値P<0.05を意味する。図14fにおける**は、Mn=非誘導THP1と比較した場合のp値P<0.05を意味する。エラーバーは、標準偏差を表す。
実施例4e:様々な細胞系におけるAUP−12のSTAT−6転写活性
STAT6転写活性に対する組換え型IL−4およびAUP−12の生物学的活性を決定するために、STAT−6およびSTAT6−Lucプラスミド(Addgene Inc、Cambridge、MA、USA)が一過的同時遺伝子導入されたMO3.13(ヒト)およびHEK293T(ヒト)細胞を使用した。
ヒト胎児由来腎臓293T細胞HEK293T(ATCC(登録商標)CRL−3216(商標))を、LGC Standards GmbHから入手した。その細胞を96ウェルマイクロプレートに播種し、次の条件下で24時間にわたってインキュベートした:
・培養条件:37℃、5%CO
・培養培地:DMEM培地、ペニシリン50U/ml、ストレプトマイシン50μg/ml、および10体積%の最終濃度までのウシ胎児血清。
ヒトGlial(Oligodendrocytic)Hybrid細胞系MO3.13を、tebu−bio GmbH(Offenbach、Germany)から入手した。その細胞を96ウェルマイクロプレートに播種し、次の条件下で24時間にわたってインキュベートした:
・培養条件:37℃。
・培養培地:DMEM培地、ペニシリン50U/ml、ストレプトマイシン50μg/ml、および10体積%の最終濃度までのウシ胎児血清。
STAT−6およびSTAT6−Lucプラスミドでのトランスフェクションを、RotiFect(商標)試薬(Carl Roth GmbH+Co.KG、Karlsruhe、Germany)を使用して、製造者の推奨に従って行った。細胞を、0.1ng/ml、1ng/ml、10ng/ml、20ng/ml、および100ng/mlの組換え型ヒトIL4(rhIL−4)、ならびにAUP−12ストック溶液の希釈液で6時間にわたって処理した。AUP−12ストック溶液は、DMEM培地で、0.1%、1%、10%、および20体積%の濃度に希釈した。
次いで、細胞を、25mM Tris−リン酸pH7.8、8mM MgCl2、1mM DTT、1%Triton X−100、および7%グリセロール中で溶解させた。
ルシフェラーゼアッセイキット(Promega、Madison、WI、USA)の指示に従って、Autolumat LB 953(EG&G Berthold、USA)を使用して、ルシフェラーゼ活性を測定した。特異的トランス活性化の結果が、未処理細胞に対する誘導倍数として表される。
図14gは、ヒトGlial Hybrid細胞系(MO3.13)におけるAUP−12およびrhIL−4のSTAT−6転写活性を示している。
図14hは、ヒト胎児由来腎臓293細胞におけるAUP−12およびrhIL−4のSTAT−6転写活性を示している。
図14gおよび14hから分かり得るとおり、AUP−12培養培地は、rhIL4と同様に、ヒトGlial Hybrid細胞系(MO3.13)において、さらには、4 ヒト胎児由来腎臓293細胞において、STAT−6転写活性を誘導する。rhIL4の有効な用量は、0,1〜20ng/mlの間である。
実施例5:創口閉鎖実験
db/db糖尿病マウスの全層切採創傷に、ヒトFGF−2、CSF−1、およびIL−4を単独で、または組み合わせで発現するプロバイオティクス細菌を適用した結果を、組合せ薬物動態(PK)/薬力学(PD)的有効性研究において試験した。その際、FGF2(AUP−10)、IL4(AUP−12)、およびCSF1(AUP−14)を発現する細菌を、単独で、または3パートの組合せ(すなわち、AUP−10+AUP−12+AUP14)として組み合せて評価し、有効性に関して、陽性対照(すなわち、組換え型タンパク質TGF−アルファ+PDGF−BBの組合せ)と比較した。さらに、単一細菌細胞においてFGF2、IL4、およびCSF1を発現する細菌(AUP−16)を評価し、ビヒクル処置(すなわち、生理食塩水+フィルム包帯またはIM1培地+フィルム包帯)および陽性対照(TGF−アルファ+PDGF−BB)と比較した。
糖尿病の患者は、創傷治癒の障害を受けやすく、その際、足部潰瘍が特に頻繁である。創傷治癒におけるこの遅延は、The Jackson Laboratory(Bar Harbor、ME、USA)から商業的に入手した自然発症糖尿病(db/db)マウスを包含する糖尿病動物にも及ぶ。
すべて雄で、約10週齢の99匹の糖尿病マウス(系統名BKS.Cg−Dock7m+/+Leprdb/J−Stock Code 00642)を、第1の研究、およびその後の第2の研究において使用した。
ヒトFGF−2、CSF−1、またはIL−4を単独で、または3パートの組合せとして発現する組換え型プロバイオティクス細菌、さらには、単一細菌細胞においてFGF2、IL4、およびCSF1を発現する組換え型プロバイオティクス細菌を創傷日(0日)に適用し、その生存を適用から6時間後に検査した。創傷に適用された細菌によるFGF−2、CSF−1、および/またはIL−4の産生の決定を容易にするために、創傷液サンプルを、6時間、ならびに1、2、および7日間の後に創傷から採取した。PK/PD分析を容易にするために、全身血液および主要な臓器を6および24時間、ならびに7日間後に採取した。IM1培地のみを与えられた創傷を、この研究のPK/PDコンポーネントのための対照として使用した。
創傷治癒のプロセスに対するこれらの組換え型プロバイオティクス細菌の影響を検査するために、ヒトFGF−2、CSF−1、およびIL−4を発現する細菌、さらには、ヒトFGF−2、CSF−1、またはIL−4のみを発現する細菌を、創傷日(0日)に、その後、創傷後6日目まで毎日創傷に適用した。これらの組換え型プロバイオティクス細菌を与えられた創傷の治癒を、新鮮なIM1培地のみに曝露された同様の創傷の治癒と比較した。
さらに、組換え型ヒトトランスフォーミング増殖因子−アルファ(rh−TGF−α)と組み合わせた組換え型ヒト血小板由来増殖因子−BB(rh−PDGF−BB)を、この研究における「陽性対照」として使用した。その陽性対照を、0.25%ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)ビヒクル中で調製したが、これは、Sigma Aldrich(St.Louis、MO、USA)から入手した0.5gのヒドロキシプロピルメチルセルロースを蒸留水100mlに溶かし、かつ水酸化ナトリウムを添加してpHを7.0までにすることによって調製した。
PDGF−BBおよびTGFの組合せは、Brown RL et al.(Brown RL、Breeden MP、Greenhalgh DG.:“PDGF and TGF−alpha act synergistically to improve wound healing in the genetically diabetic mouse.J.Surg.Res.56(6)、1994、562〜570頁)によって行われた研究に基づく。Brown et al.は、PDGF−BBおよびTGF−アルファの組合せを用いると、それらの個別の増殖因子での処置と比較して、創口閉鎖の改善が観察されたと記載している。
創傷治癒を肉眼および組織学的レベルの両方で研究した。創傷治癒を、肉眼レベルでは、(i)新皮膚修復応答の開始、および(ii)創口閉鎖の点において研究した。
創口閉鎖、およびその構成要素である創傷収縮および創傷再上皮化を、創傷後の創傷後0、4、および7日目に撮影されたデジタル写真から決定した。肉芽組織形成(深さ)および創傷幅(頭尾収縮)の組織学的評価を、常套的な(H&E)染色された切片で行った。これらの組織学的評価を、創傷後7日目に採取した組織で行った。
有害作用の発生をモニターし、すべて記録した。
全層実験創傷の作製および処置の適用
実験用創傷の後に、動物を、個別ケージ(ケージサイズ500cm、週に3回交換されるおがくず床敷を装備)内で、23℃の周囲温度に維持された環境で、12時間明暗サイクルで飼育した。動物に、飼料(CRM−P、製品コード801722、SDS diets、UK)および水を自由に与えた。動物をその周囲に順応させるために、実験前に、床敷を交換し、そして飼料および水の供給を補充することを除いては、邪魔せずに、動物を5〜7日間にわたって飼育した。すべての麻酔イベントの後に、動物を温かい環境に置き、処置から完全に回復するまで、モニターした。すべての動物が、外科手術後に、適切な無痛薬(ブプレノルフィン)を投与され、かつ必要ならば、追加の鎮痛薬が投与された。
すべての動物処置を、UK Home Officeが認可した施設において、UK Home Office Licences(PCD:50/2505;PPL:40/3614;PIL:IBCEFDF55;PIL:I34817249)のもとで実施した。動物の健康を、研究を通じて毎日モニターした。
動物を、表2aおよび2bに従って、18の処置レジームの1つに無作為化した。
0日目に、動物に麻酔を掛け(イソフルオランおよび空気)、背部を剃毛し、生理食塩水浸漬ガーゼで清浄化した。次いで、皮膚を70%EtOHで消毒し、滅菌ガーゼで水分を拭き取った。単一の標準化全層創傷(10.0mm×10.0mm)を、各実験動物の左背側横腹部の皮膚において作製した。
次いで、すべての群の動物における創傷に、透明フィルム包帯Bioclusive(Systagenix Wound Management、Gatwick、UK)の周囲バンドで包帯をし;その後、動物に、27ゲージ針を使用して、Bioclusiveフィルムを介した注射によって適用される下記の処置の1つを投与した(表2aおよび2bを参照されたい)。
各処置のために、次の細胞密度(培地ml当たりのコロニー形成単位(CFU))を有するIM1培地10ml中で、個々の非誘導組換え型プロバイオティクス細菌を与えた。
名称 サンプル CFU/ml
AUP−10 実施例2aにおいて得た非誘導NZ3900(pFGF2) 3×10
AUP−14 実施例2cにおいて得た非誘導NZ3900(pCSF1) 3×10
AUP−12 実施例2bにおいて得た非誘導NZ3900(pIL4) 3×10
組合せ 実施例2aにおいて得た非誘導NZ3900(pFGF2) 1×10
実施例2cにおいて得た非誘導NZ3900(pCSF1) 1×10
実施例2bにおいて得た非誘導NZ3900(pIL4) 1×10
AUP−16 実施例2dにおいて得た非誘導NZ3900(pC−F−I)細胞
3×10
処置スキーム「組合せ」は、実施例2aにおいて得た非誘導NZ3900(pFGF2)、実施例2cにおいて得た非誘導NZ3900(pCSF1)、および実施例2bにおいて得た非誘導NZ3900(pIL4)の混合物から生じている3パートの組合せを表す。その混合物は、3×10CFU/mlの全細胞密度を有する。
処置を適用する前に、IM1培地10ml中に与えられている個々の非誘導組換え型プロバイオティクス細菌を、振盪せずに30℃でインキュベートし、光学密度を600nmの波長で、分光測光法で決定した(OD600)。
0.5のOD600で、ナイシンを5ng/mlの最終濃度まで添加した。30分間にわたる30℃での追加のインキュベーションの後に、誘導された培養物を10℃にした。続いて、個々の誘導された培養物を、27ゲージ針を使用して、Bioclusiveフィルムを介した注射によって適用した。
表2aおよび2bにおいて記載のスキームに従って、処置を適用した。処置群1〜9の動物には、0日目に50μlの単回適用を与えた。処置群10〜18の動物には、0、1、2、3、4、5、および6日目に、1日当たり50μlの単回適用として分割された7回の連続適用を与えた。
処置の1回目の適用から6時間後に、創傷液を群1〜4のすべての動物から採取した。組合せ群(群1)から採取された創傷液を、組換え型プロバイオティクス細菌のCFU算定を可能にするような手法で処理した。残りの群の創傷から採取された液体を、長期貯蔵のために−80℃にする前に、湿った氷の上に保持した。創傷液の収集の後に、これらの群のすべての動物をターミネートさせた(UK Home Officeによって承認された方法による)。ターミネーションの前に、全身血液を心臓穿刺によってEDTA処理された管に採取した。血液サンプルの半分を遠心分離して、血漿を取り出し;残りの半分を、4℃で終夜保持し、その後、全血球および鑑別血球計算が行われるLangford Veterinary Services Ldt.(Bristol、UK)に送付した。肝臓、腎臓、脾臓、心臓、肺組織、および排出リンパ節の死後サンプルをすべての動物から採取した(血漿および組織をクライオバイアルに入れ、これを液体窒素内でスナップ凍結し、その後、これらを−80℃で貯蔵した)。
処置の1回目の適用から24時間後に、創傷液を群5〜9のすべての動物から採取し、上記のとおりに貯蔵した。血液を収集および貯蔵し、次いで、動物をターミネートさせた。創傷液、全血、血漿、および組織サンプルを上記のとおりに採取および貯蔵した。
1回目の適用の1日後に、かつその後は6日目まで1日間隔で、処置を群10〜15のすべての創傷に再適用した。
処置の1回目の適用から2日後(2回目の適用から1日後)に、創傷液を群10〜15のすべての動物から採取し、上記のとおりに貯蔵した。
処置の1回目の適用から7日後(6日目での処置の最終適用から1日後)に、創傷液を群10〜15のすべての動物から採取し、上記のとおりに貯蔵した。血液を収集および貯蔵し、次いで、動物をターミネートさせた。ターミネーションの後に、創傷および辺縁組織を採取し、組織学的調査のために処理した(セクション3.7を参照されたい)。創傷液、全血、血漿、および組織サンプルを上記のとおりに採取および貯蔵した。
創傷後4および7日目に、群10〜15の動物に再び麻酔を掛け、それらの創傷を評価し、校正/識別プレートと一緒にデジタル撮影した。4日目には、これを、所定のBioclusiveフィルム包帯と共に行った。7日目には、包帯およびいずれの遊離デブリも除去し、次いで、創傷を、生理食塩水浸漬滅菌ガーゼを使用して清浄化し、滅菌ガーゼで水分を拭き取った。創傷を評価し、校正/識別プレートと一緒にデジタル撮影した。
創口閉鎖のイメージ分析
Image Proイメージ分析ソフトウェア(version4.1.0.0、Media Cybernetics、USA)を使用して、群10〜15および16〜18の創傷のイメージから、創口閉鎖を経時的に測定した。各時点での各創傷について(群10〜15では4および7日目、群16〜18では4、7、8、および12日目)、開放創傷面積を測定し、0日目に対する創傷面積%に関して表した。
適用後6時間後の組換え型プロバイオティクス細菌の生存
FGF2、IL4、およびCSF1の組合せを発現する細菌を創傷に導入してから6時間後に、創傷液を抽出し、細菌コロニー形成単位(CFU)算定を行った。5つの創傷からのCFU算定の結果は、表3において与えられている。
その結果によって、細菌が創傷内で生存可能であり、かつ6時間にわたって創傷内に存在した後も増殖することがなお可能であったことが確認され、このことは、上述の組換え型プロバイオティクス細菌を、治療用タンパク質組合せを創傷に送達するために使用することができるという事実を強調している。
種々の処置群における創傷治癒応答
創傷後に対する種々の処置群における創傷治癒応答を、処置開始から4および7日後に外観検査によって評価した。
群10〜15の肉眼による外観検査、さらには、Image Proイメージ分析ソフトウェアによる定量的分析は、創傷治癒が、処置開始から早くも4日後に生じていることを明らかにしている。さらに、7日目には、FGF2、IL4、およびCSF1を発現する組換え型プロバイオティクス細菌の3パートの組合せで処置されたマウス(処置群1、5、および10)は、FGF2発現性プロバイオティクス細菌(AUP−10)、IL4発現性プロバイオティクス細菌(AUP−12)、およびCSF1発現性プロバイオティクス細菌(AUP−14)の個別の処置群と比較して、さらには、陽性対照(すなわち、TGF−アルファおよびPDGF−BB)と比較して、優れた治癒応答を実証している(ピンク色/赤色肉芽組織堆積、さらには、創傷の上皮形成を実証している)。結果は、図15aにおいて示されている。
図15aは、種々の処置群における創傷治癒応答を示している。
個別処置群は、IM1培地処置群(ビヒクル処置群)よりも優れている比較可能な治癒応答を示す。結果は、創傷治癒においてFGF2、IL4、およびCSF1を組み合わせることの相乗効果を示した。
FGF2(AUP−10)処置マウスはさらに、肉芽組織形成、さらに、血管新生を示したが、上皮形成は示さなかった。FGF2発現性プロバイオティクス細菌を単独で使用した場合、血管からの漏出が存在することも分かり得る。IL4発現性プロバイオティクス細菌(AUP−12)およびCSF1発現性プロバイオティクス細菌(AUP−14)は、主に創傷の上皮形成を示したが、肉芽化は示さなかったのに対して、組換え型プロバイオティクス細菌の3パートの組合せ(AUP−10+AUP−12+AUP−14)で処置された創傷は、肉芽組織形成、さらには、創傷の上皮形成を実証している。血管からの漏出は見られ得ない。
糖尿病性足部潰瘍(ヒトにおける)において、上皮形成が肉芽組織形成に依存していることが公知であることは重要である。肉芽組織形成がなければ、上皮形成は起こり得ず、創口は閉鎖しない。
群16〜18では、AUP−16(単一の細菌細胞においてFGF2、IL4、およびCSF1を発現する組換え型細菌)を、ビヒクル処置(生理食塩水+包帯)および陽性対照(すなわち、TGF−アルファ+PDGF−BB)と比較した。4、8、および12日間を通じて、AUP−16は、陽性対照群(TGF−アルファ+PDGF−BB)と比較して、創傷治癒において優位性を実証した。結果は、図15bにおいて示されている。
創傷後ならびに4、8、および12日後での対照(生理食塩水処置群16)、陽性対照(処置群17)、およびAUP−16処置組織(処置群18)の創傷治癒状態の比較は、図15bにおいて示されている。
0日目は、創傷直後の元の創傷を表している。同じ創傷が、4、8、および12日目にも示されている。個々の写真は、創口閉鎖を可視化するために、ほぼ等倍とした。各写真における黒色のバーは、1cmを表している。
陽性対照(処置群17)およびAUP−16処置組織(処置群18)の8日および12日後の残存創傷面積の比較が、図15cにおいて示されている。
残存創傷面積を、創傷のイメージにおいて、Image Proイメージ分析ソフトウェアで測定し、0日目に対する創傷面積%に関して表した。
12日目に、組合せ(AUP−16)で処置された創傷では、創傷のほぼ完全な閉鎖が観察された。これは、創傷直後の0日目での創傷面積に対して、1,37%の残存創傷面積によって反映される。
さらに、図15aおよび15bから、特に12日目に、組換え型ヒトトランスフォーミング増殖因子−アルファと組み合わせた組換え型ヒト血小板由来増殖因子−BB(陽性対照)で処置された創傷と比較して、3パートの組合せ、さらにはAUP−16で処置された創傷では、有意に良好な創口閉鎖が観察されたことが分かり得る。
この実験において調査されたすべての細菌処置レジーム(AUP−10、AUP−12、およびAUP−14を単独で、または3パートの組合せ、さらには、AUP−16として適用)は、広く許容されていて、ヒトにおける創傷治癒の遅延の最良の有効動物モデルの1つである糖尿病性db/dbマウスにおける創傷修復を促進することが見出された。
例えば、Michaels et al.(2007)(「db/db mice exhibit severe wound−healing impairments compared with other murine diabetic strains in a silicone−splinted excisional wound model」、Wound Rep.Reg.15、665〜670頁)において記載されているとおり、db/dbマウスにおける切採創傷は、創口閉鎖における統計学的に有意な遅延、肉芽組織形成の減少、創傷床血管分布の低下、および増殖の著しい減少を示す。
実験結果は、本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の適用が、ヒトにおける創傷、特に慢性創傷の処置において、有意な改善をもたらすことを明らかに示している。
本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の適用は、肉芽組織形成、創傷床血管分布および増殖の増大を誘導し、したがって、重篤な創傷治癒障害を示すモデルにおいても、創口閉鎖の改善および加速をもたらす。
したがって、これらの結果は、凍傷、湿疹、乾癬、皮膚炎、潰瘍、創傷、エリテマトーデス、神経皮膚炎、およびそれらの組合せ、好ましくは皮膚炎、潰瘍、創傷、およびそれらの組合せ、さらに好ましくは潰瘍などの、炎症性、好ましくは慢性炎症性皮膚機能不全が、本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の適用から利益を受けることを示している。
個々の慢性創傷において観察される創傷治癒障害が、本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の適用後に克服されるので、例えば、慢性静脈性潰瘍、慢性動脈性潰瘍、慢性糖尿病性潰瘍、および慢性圧迫潰瘍などの慢性創傷は、本発明の組換え型プロバイオティクス細菌の適用によって処置することができる。

Claims (26)

  1. 組換え型プロバイオティクス細菌であって、
    第1の異種因子をコードする核酸配列(複数可)、第2の異種因子をコードする核酸配列(複数可)、および第3の異種因子をコードする核酸配列(複数可)を含むが、ただし、第1の因子、第2の因子、および第3の因子は、相互に機能的に異なり、その際、第1の因子は、増殖因子であり、第2の因子は、M2分極化因子からなる群から選択され、第3の因子は、M2分極化因子および増殖因子からなる群から選択されることを条件とし、M2分極化因子が、インターロイキン4(IL−4)インターロイキン13(IL−13)、コロニー刺激因子−1(CSF1)、インターロイキン34(IL34)、およびそれらの混合物からなる群から選択され、増殖因子が、線維芽細胞増殖因子(FGF−1)、線維芽細胞増殖因子2(FGF−2)、およびそれらの混合物からなる群から選択される、組換え型プロバイオティクス細菌。
  2. 核酸配列(複数可)が、組換え型プロバイオティクス細菌の染色体およびプラスミドの少なくとも1つに配置されている、請求項1に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  3. 核酸配列(複数可)の発現が、構成プロモーターまたは誘導性プロモーターによって制御される、請求項1または2のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  4. 核酸配列(複数可)の発現が、誘導性プロモーターによって制御されていて、核酸配列(複数可)が、少なくとも1種の誘導因子の存在下で発現可能である、請求項3に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  5. 誘導因子によって誘導可能である誘導性プロモーターが、ランチビオティクスペプチドをコードする微生物遺伝子のためのプロモーターである、請求項3または4のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  6. 誘導因子が、ランチビオティクスペプチドである、請求項4または5のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  7. プロバイオティクス細菌がさらに、プロバイオティクス細菌の生存に必要な必須タンパク質をコードする少なくとも1つの遺伝子であって不活性化されることができる遺伝子を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  8. プロバイオティクス細菌の生存に必要な少なくとも1つの遺伝子であって不活性化されることができる遺伝子が、アラニンラセマーゼ(alaR)、チミジル酸シンターゼ(thyA)、アスパラギンシンターゼ(asnH)、CTPシンターゼ(pyrG)、トリプトファンシンターゼ(trpBA)、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項7に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  9. 遺伝子が、遺伝子の欠失、遺伝子の変異、遺伝子のエピジェネティック修飾、遺伝子のRNA干渉(RNAi)媒介性遺伝子サイレンシング、遺伝子の翻訳阻害、またはそれらの組合せによって不活性化されている、請求項7または8のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  10. 第1の因子、第2の因子、および第3の因子の少なくとも1つが、組換え型プロバイオティクス細菌から放出され得る、請求項1から9のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌
  11. 組換え型プロバイオティクス細菌が、乳酸細菌である、請求項1から10のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  12. 組換え型プロバイオティクス細菌が、溶液であるか、凍結または乾燥されている、請求項1から11のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  13. 組換え型プロバイオティクス細菌が、局所で、および/または皮下注射によって投与される、請求項1から12のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌である、炎症性皮膚機能不全の処置において使用するための組換え型プロバイオティクス細菌。
  15. 炎症性皮膚機能不全が、炎症性皮膚疾患または炎症性結合組織疾患である、請求項14に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  16. 炎症性皮膚疾患が、凍傷、湿疹、乾癬、皮膚炎、潰瘍、創傷、エリテマトーデス、神経皮膚炎、またはそれらの組合せである、請求項15に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  17. 創傷が、熱傷、化学的創傷、放射線誘導性創傷、虚血性創傷、または機械的創傷である、請求項16に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  18. 潰瘍が褥瘡性潰瘍または下腿潰瘍である、請求項16に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  19. 請求項1から18のいずれか一項に記載の組換え型プロバイオティクス細菌を含み、炎症性皮膚機能不全に罹患している個体に投与される、炎症性皮膚機能不全を処置するための剤。
  20. 誘導性プロモーターが、Lactococcus lactisのPnisA、PnisZ、PnisQ、PnisF、PnisU、またはそれらの組合せである、請求項5に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  21. ランチビオティクスペプチドが、ナイシンA、ナイシンZ、ナイシンQ、ナイシンF、ナイシンU、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項6に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  22. 乳酸細菌が、ラクトバシラスまたはラクトコッカス種である、請求項11に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  23. ラクトコッカス種が、Lactococcus lactisである、請求項22に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  24. Lactococcus lactisが、Lactococcus lactis亜種cremorisである、請求項23に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  25. 乾燥が、凍結乾燥または噴霧乾燥である、請求項12に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
  26. 炎症性皮膚機能不全が、慢性静脈性潰瘍、慢性動脈性潰瘍、慢性圧迫潰瘍、およびそれらの慢性前潰瘍段階から選択される少なくとも1つである慢性創傷である、請求項14に記載の組換え型プロバイオティクス細菌。
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