JP7289538B2 - 新規バクテリオファージおよび細菌性眼内炎治療剤 - Google Patents

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Description

NPMD NITE BP-02886 NPMD NITE BP-02887 NPMD NITE BP-02888
本発明は、細菌性眼内炎の治療に有効な新規バクテリオファージと、当該新規バクテリオファージを含む細菌性眼内炎治療剤に関するものである。
眼内炎は目の中に炎症が起きるぶどう膜炎の一種であり、眼内炎の中でも感染性眼内炎は細菌、真菌、ウイルス、寄生虫などを原因とする。特に眼手術後の細菌性眼内炎は、医原性であるため社会的にも問題である上に、病状の進行が速いことが多く数日で失明に至ることもある。眼組織は眼光学系として働くため、細菌感染により角膜混濁や網膜瘢痕化が残ると、除菌できたとしても視機能は回復しない。従って、細菌性眼内炎の治療では迅速に除菌し、眼組織破壊をいかに最小に留めるかが治療上最も重要である。
細菌感染症の治療としては、ペニシリンが発見されて以来、抗生物質を用いた薬物療法が中心である。例えば特許文献1には、合成抗生物質の一種であるフルオロキノロンを用いた眼内炎の治療方法が開示されている。しかしながら抗生物質の濫用により1980年代から薬剤耐性菌が出現し、抗生物質の新規開発と耐性菌の出現のいたちごっことなった。現在では多くの薬剤に高度の耐性を示す多剤耐性菌が出現して治療が困難な症例が見られている一方で、抗生物質の新規開発は年々減少しており、従来の抗生物質とは異なる機序を持つ治療薬の開発が急務である。
抗生物質を用いない細菌感染症の治療法としては、バクテリオファージを用いるファージ療法が知られている。バクテリオファージは抗生物質に比べて特異性が高く、特定の細菌株以外に溶菌性を示さないことも多いので、理論上、患者に対して無害なだけでなく、腸内細菌叢に含まれる善玉細菌など、病原性を持たず、日和見感染症を防ぐ他の細菌に対しても無害であるバクテリオファージを選択して用いることも可能であるため、副作用を起こし難いと考えられる。また、バクテリオファージは宿主細菌に感染して増殖するため、投与量や投与回数も少なくてよい。
ファージ療法は、東欧やロシアを中心に臨床応用されたが、近年、西欧諸国でも薬剤耐性菌に対する治療手段として注目され、我が国の薬剤耐性国家行動計画にもその可能性が明記されている。
特表2010-536860号公報
上述したように、細菌性眼内炎に対して迅速な除菌ができなければ眼組織破壊や瘢痕化が進行し、視機能の回復は期待できない。それに対してファージは菌に感染後増殖するため、病巣で増加する唯一の治療薬であるといえ、また宿主特異性が高いため毒性も低いと考えられる。また、ファージは抗菌薬よりも速く殺菌するため、眼組織破壊を有効に抑制できる可能性を有する。更にファージと抗菌薬とでは作用機序が異なるため、薬剤耐性菌に対しても効果が期待できる。
そこで本発明は、細菌性眼内炎の治療に有効な新規バクテリオファージと、当該新規バクテリオファージを含む細菌性眼内炎治療剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、細菌性眼内炎の四大起炎菌の一つである眼内炎由来腸球菌の複数株に対して溶菌性を示す新規バクテリオファージを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。
[1] Myoviridae Spounavirinae phiEF7H(受託番号:NITE BP-02886)。
[2] Myoviridae Spounavirinae phiEF19G(受託番号:NITE BP-02887)。
[3] Myoviridae Spounavirinae phiEF14H1(受託番号:NITE BP-02888)。
[4] Myoviridae Spounavirinae phiEF7H(受託番号:NITE BP-02886)、Myoviridae Spounavirinae phiEF19G(受託番号:NITE BP-02887)、Myoviridae Spounavirinae phiEF14H1(受託番号:NITE BP-02888)、およびその変異体から必須的になる群から選択される1以上のバクテリオファージを含むことを特徴とする細菌性眼内炎治療剤。
[5] 上記変異体が以下のいずれかの塩基配列を有する上記[4]に記載の細菌性眼内炎治療剤:
(1) 配列番号1(SEQ ID NO:1)、配列番号2(SEQ ID NO:2)、または配列番号3(SEQ ID NO:3)の塩基配列において、1以上、1500以下の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列であり、当該塩基配列を有する上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示す;
(2) 配列番号1(SEQ ID NO:1)、配列番号2(SEQ ID NO:2)、または配列番号3(SEQ ID NO:3)の塩基配列に対して99.9%以上の同一性を有する塩基配列であり、当該塩基配列を有する上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示す。
[6] 更に、Myoviridae Spounavirinae phiEF24C、Myoviridae Spounavirinae phiEF24C-P2、およびその変異体から必須的になる群より選択される1以上のバクテリオファージを含む上記[4]または[5]に記載の細菌性眼内炎治療剤。
[7] 液剤である上記[4]~[6]のいずれかに記載の細菌性眼内炎治療剤。
本発明によれば、バクテリオファージは一般的に特異性が極めて高く単一の菌株にのみ溶菌性を示すことも多いのに対して、様々な細菌が原因となる細菌性眼内炎のファージ療法が可能になる。この様に本発明は、抗生物質によらない眼内炎の治療手段として、非常に有用である。
図1は、本発明に係るバクテリオファージphiEF7Hを投与された眼内炎モデルマウスの各臨床スコアを示すグラフである。 図2は、本発明に係るバクテリオファージphiEF19Gを投与された眼内炎モデルマウスの各臨床スコアを示すグラフである。 図3は、本発明に係るバクテリオファージphiEF14H1を投与された眼内炎モデルマウスの各臨床スコアを示すグラフである。 図4は、本発明に係るバクテリオファージphiEF7Hを投与された眼内炎モデルマウスの眼球における腸球菌の生菌数を示すグラフである。 図5は、本発明に係るバクテリオファージphiEF19Gを投与された眼内炎モデルマウスの眼球における腸球菌の生菌数を示すグラフである。 図6は、本発明に係るバクテリオファージphiEF14H1を投与された眼内炎モデルマウスの眼球における腸球菌の生菌数を示すグラフである。 図7は、本発明に係るバクテリオファージphiEF7Hを投与された眼内炎モデルマウスの眼球におけるミエロペルオキシダーゼ活性を示すグラフである。 図8は、本発明に係るバクテリオファージphiEF19Gを投与された眼内炎モデルマウスの眼球におけるミエロペルオキシダーゼ活性を示すグラフである。 図9は、本発明に係るバクテリオファージphiEF14H1を投与された眼内炎モデルマウスの眼球におけるミエロペルオキシダーゼ活性を示すグラフである。
本発明に係るバクテリオファージMyoviridae Spounavirinae phiEF7H(以下、「phiEF7H株」と略記する)は、下記の通り寄託機関に国際寄託されている。phiEF7H株のゲノムの塩基配列を配列番号1(SEQ ID NO:1)として示す。
(i) 寄託機関の名称およびあて名
名称: 独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許微生物寄託センター(NPMD)
あて名: 日本国 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室
(ii) 原寄託日: 2019年2月14日
(iii) 受託番号: NITE BP-02886
本発明に係るバクテリオファージMyoviridae Spounavirinae phiEF19G(以下、「phiEF19G株」と略記する)は、下記の通り寄託機関に国際寄託されている。phiEF19G株のゲノムの塩基配列を配列番号2(SEQ ID NO:2)として示す。
(i) 寄託機関の名称およびあて名
名称: 独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許微生物寄託センター(NPMD)
あて名: 日本国 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室
(ii) 原寄託日: 2019年2月14日
(iii) 受託番号: NITE BP-02887
本発明に係るバクテリオファージMyoviridae Spounavirinae phiEF14H1(以下、「phiEF14H1株」と略記する)は、下記の通り寄託機関に国際寄託されている。phiEF14H1株のゲノムの塩基配列を配列番号3(SEQ ID NO:3)として示す。
(i) 寄託機関の名称およびあて名
名称: 独立行政法人製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 特許微生物寄託センター(NPMD)
あて名: 日本国 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室
(ii) 原寄託日: 2019年2月14日
(iii) 受託番号: NITE BP-02888
なお、Myoviridae Spounavirinae phiEF7H、Myoviridae Spounavirinae phiEF19G、およびMyoviridae Spounavirinae phiEF14H1は、それぞれ、Myoviridae属Spounavirinae科に属するphiEF7H、phiEF19GおよびphiEF14H1を意味する。他のファージ株の表記も同様である。
Myoviridae Spounavirinae phiEF24C(以下、「phiEF24C株」と略記する)は公知のバクテリオファージであり、例えば、Uchiyama J.ら,FEMS Microbiol Lett.,2008,278(2),pp.200-206に記載されている。
Myoviridae Spounavirinae phiEF24C-P2(以下、「phiEF24C-P2株」と略記する)は公知のバクテリオファージであり、例えば、そのaccession numberはAB609718である。
本発明に係る細菌性眼内炎治療剤は、phiEF7H株、phiEF19G株、phiEF14H1株、およびその変異体から必須的になる群から選択される1以上のバクテリオファージを含む。以下、便宜上、これらバクテリオファージを「バクテリオファージ1」と記載する場合がある。
上記変異体のゲノムは、1以上の変異を受けたphiEF7H株、phiEF19G株、またはphiEF14H1株のゲノムに相当するものであり、且つ細菌性眼内炎の原因菌に対する溶菌性を有するものをいう。細菌性眼内炎の原因菌は特に制限されないが、例えば、Enterococcus faecalis等の腸球菌などが挙げられる。
上記変異体は、例えば、以下のいずれかの塩基配列のゲノムを有する。
(1) 配列番号1(SEQ ID NO:1)、配列番号2(SEQ ID NO:2)、または配列番号3(SEQ ID NO:3)の塩基配列において、1以上、1500以下の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列であり、当該塩基配列を有する上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示す;
(2) 配列番号1(SEQ ID NO:1)、配列番号2(SEQ ID NO:2)、または配列番号3(SEQ ID NO:3)の塩基配列に対して99.9%以上の同一性を有する塩基配列であり、当該塩基配列を有する上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示す。
上記塩基配列(1)において、変異数としては、1200以下が好ましく、1000以下がより好ましく、800以下、500以下、200以下または100以下がより更に好ましい。
上記塩基配列(2)における同一性としては、99.92%以上が好ましく、99.95%以上がより好ましく、99.98%以上または99.99%以上がより更に好ましい。
塩基配列の同一性は、例えばアミノ酸配列多重アラインメント用プログラムであるClustal(http://www.clustal.org/omega/)を使う方法など、当業者であれば常法を使って決定することができる。また、上記塩基配列(1),(2)における変異の位置も、同じく常法を使って決定することができる。
上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示すか否かは、常法により測定することができる。例えば、細菌性眼内炎患者の患部から細菌を単離して培養し、培養培地に変異体を添加して更に培養した後に細菌を観察し、細菌の形状の変化や溶菌斑の有無により溶菌性を判断すればよい。また、本発明に係るphiEF7H株、phiEF19G株およびphiEF14H1株や、phiEF24C株とphiEF24C-P2株の細菌性眼内炎原因細菌に対する溶菌性も、同様に予備試験してもよい。
本発明に係る細菌性眼内炎治療剤は、phiEF7H株、phiEF19G株、phiEF14H1株、およびその変異体から必須的になる群から選択される1以上のバクテリオファージ1に加えて、phiEF24C株、phiEF24C-P2株およびその変異株から必須的になる群より選択される1以上のバクテリオファージ2を含んでいてもよい。当該バクテリオファージ2は、バクテリオファージ1が溶菌性を示さない細菌性眼内炎原因細菌に対して、補足的に溶菌性を示す可能性がある。
細菌性眼内炎治療剤は、経口投与してもよいが、細菌性眼内炎は早急に治療する必要があるため、血液中に点滴投与したり、更には眼内に注射投与することが好ましい。
細菌性眼内炎治療剤は、上記バクテリオファージの懸濁液から調製される。バクテリオファージの懸濁液は常法により調製することができる。例えば、対象となるバクテリオファージが溶菌性を示す細菌を液体培地中で培養した後、当該培地に対象バクテリオファージを添加してバクテリオファージを細菌に感染させる。次いで、培養を継続すると細菌は溶菌され、その結果、バクテリオファージが培養液中に増加する。培養液中におけるバクテリオファージの濃度が適度、例えば102個/mL以上、1012個/mL以下になったら、遠心分離や濾過などによりバクテリオファージ以外の固形成分を除去し、バクテリオファージの懸濁液とする。
上記液体培地や懸濁液には、バクテリオファージを安定して保存するための安定化剤を添加することが好ましい。かかる安定化剤としては、pHを6以上、8以下、好ましくは6.5以上、7.5以下に維持するためのpH調整剤や緩衝剤;グリシン、アルギニン、リジン等のアミノ酸;塩化ナトリウムや塩化カルシウム等の塩類を挙げることができる。
液状の細菌性眼内炎治療剤中のバクテリオファージ濃度は、最終的に103pfu/mL以上、1014pfu/mL以下にすることが好ましい。また、液状の細菌性眼内炎治療剤は、血液などの体液と等張または略等張とすることが好ましい。なお、経口投与のための固体状細菌性眼内炎治療剤も、上記バクテリオファージ懸濁液に賦形剤などを添加し、造粒するなどして調製することができる。
本発明に係る細菌性眼内炎治療剤の投与量は特に制限されず、患者の年齢、性別、体重、症状、重篤度などに応じて適宜調整すればよいが、例えば、ヒトまたは動物に対して1回あたり、上記バクテリオファージ1の力価で102pfu以上、108pfu以下程度とすることができる。また、1日あたりの投与回数は、0.5回以上、6回以下程度とすることができる。
本願は、2018年3月12日に出願された日本国特許出願第2018-44407号に基づく優先権の利益を主張するものである。2018年3月12日に出願された日本国特許出願第2011-44407号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
実施例1: in vitro実験
細菌性眼内炎の原因腸球菌であるEnterococcus faecalisの各菌株を一晩予備培養した。別途、トリプチックソイブロス(Tryptic Soy Broth,Bacto)に0.5%寒天を加えて加熱溶解し、55℃で保温した軟寒天を調製した。1.5%の寒天を含む寒天培地の上に予備培養液0.2mLを加え、更に軟寒天を加えて混合した後、上部の軟寒天が固化するまで室温で放置して二重寒天培地を作製した。
10μLの植菌ループを使用し、1ループの各バクテリオファージ液を上記二重寒天培地上に画線し、37℃で一晩培養した後、溶菌斑(プラーク)の形成の有無や細菌の形状を観察した。結果を表1,2に示す。なお、表1,2中、「〇」はプラークの形成が明確に認められたことを示し、「▲」は、プラークは形成されなかったが薄い溶菌のみが認められたことを示し、「×」は溶菌が認められなかったことを示す。
Figure 0007289538000001
Figure 0007289538000002
表1,2に示す結果の通り、バクテリオファージphiEF7H、phiEF19GおよびphiEF14H1は、試験した眼内炎由来の腸球菌5株すべてに対して溶菌性を示し、眼内炎の原因細菌の一つである腸球菌E.faecalisに対して広い抗菌スペクトルを示すことが実証された。なお、上記腸球菌のうち、11.M-IOLは眼内炎患者の眼内レンズから分離したものであり、12.M-ACは同一患者の前房から分離したものである。
実施例2: 新規バクテリオファージの同定
上記実施例1で眼内炎の原因細菌に対して特に効果が認められたバクテリオファージphiEF7H、phiEF19GおよびphiEF14H1の属種を検討した。具体的には、各バクテリオファージの全ゲノムを精製し、塩基配列を決定した。phiEF7Hのゲノムの塩基配列をSEQ ID NO:1として示し、phiEF19Gのゲノムの塩基配列をSEQ ID NO:2として示し、phiEF14H1のゲノムの塩基配列をSEQ ID NO:3として示す。
次に、得られたゲノム塩基配列をBLASTnにより解析したところ、これらゲノム塩基配列は、Query cover:89%、E-value:0.0、Identity:98%で、phiEF24C-P2の全ゲノム塩基配列と高い相同性を示したが、同一の公知のゲノム塩基配列は見付からなかった。phiEF24C-P2は、Uchiyama,J.ら,2008,Appl.Environ.Microbiol.,74,pp.4149-4163に開示されている公知のバクテリオファージであり、Myoviridae Spounavirinaeに属するものであることから、phiEF7H、phiEF19GおよびphiEF14H1は、Myoviridae Spounavirinaeに属する新規のバクテリオファージであることが明らかにされた。
実施例3: in vivo実験
眼内炎患者から分離した腸球菌である933-1株、1505063株、11.M-IOL、15.K-EO株、およびバンコマイシン耐性腸球菌(VRE2)を、それぞれマウス4匹の右眼の硝子体に1×103cells投与し、眼内炎を誘導した。感染から6時間後に、ファージphiEF7H、phiEF19G、またはphiEF14H1、或いは対照として生理食塩水を硝子体に投与した。感染から24時間後に臨床スコアを評価した後、眼球を摘出して、腸球菌の生菌数と、炎症細胞浸潤の指標としてミエロペルオキシダーゼ(MPO)活性を評価した。臨床スコアの平均値を図1~3に、腸球菌生菌数の平均値を図4~6に、MPO活性値の平均値を図7~9に示す。なお、眼内炎の臨床スコアは、以下の基準で評価した。また、図1~9中、「*」は独立2群スチューデントテストt検定においてp<0.05で有意差があることを示し、「**」はp<0.01で有意差があることを示す。
スコア0: 前房・硝子体が透明で、網膜の透見性良好
スコア1: 軽度の前房フレア、軽度の硝子体混濁、網膜がやや透見性低下
スコア2: 中等度の前房フレア、中等度の硝子体混濁、網膜が中等度透見性低下
スコア3: 高度の前房フレア、高度の硝子体混濁、網膜が高度に透見性低下
スコア4: スコア3の所見に加え前房出血がある
生理食塩水投与群では、腸球菌の感染から24時間後には眼内炎が生じ、前房内のフィブリン析出あるいは出血により眼底は透見できなくなり、眼内の生菌数は約1×108に増加し、MPO活性は上昇した。
それに対して腸球菌感染後に本発明に係るバクテリオファージを投与すると、図1~9に示す結果の通り、腸球菌12M-ACを原因とする眼内炎に対してファージphiEF7Hを投与した場合に、臨床スコアが上がり、MPO活性も上がる傾向が認められたが、その他のケースでは臨床スコア、生菌数、MPO活性のいずれも低下する傾向が見られ、有意に低下する場合も多かった。
これらの結果より、ファージphiEF7H、phiEF19G、phiEF14H1のいずれも眼内炎に効果があるといえ、これら2以上を組み合わせることによって眼内炎をより効果的に治療できると考えられた。

Claims (7)

  1. 受託番号:NITE BP-02886で寄託されているMyoviridae Spounavirinae phiEF7H。
  2. 受託番号:NITE BP-02887で寄託されているMyoviridae Spounavirinae phiEF19G。
  3. 受託番号:NITE BP-02888で寄託されているMyoviridae Spounavirinae phiEF14H1。
  4. 受託番号:NITE BP-02886で寄託されているMyoviridae Spounavirinae phiEF7H、受託番号:NITE BP-02887で寄託されているMyoviridae Spounavirinae phiEF19G、受託番号:NITE BP-02888で寄託されているMyoviridae Spounavirinae phiEF14H1、およびその変異体からなる群から選択される1以上のバクテリオファージを含み、
    上記変異体が以下のいずれかの塩基配列を有することを特徴とする細菌性眼内炎治療剤:
    (1) 配列番号1(SEQ ID NO:1)、配列番号2(SEQ ID NO:2)、または配列番号3(SEQ ID NO:3)の塩基配列において、1以上、1500以下の塩基が欠失、置換および/または付加された塩基配列であり、当該塩基配列を有する上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示す;
    (2) 配列番号1(SEQ ID NO:1)、配列番号2(SEQ ID NO:2)、または配列番号3(SEQ ID NO:3)の塩基配列に対して99.9%以上の同一性を有する塩基配列であり、当該塩基配列を有する上記変異体が細菌性眼内炎の原因細菌に対する溶菌性を示す。
  5. 上記欠失、置換および/または付加された塩基の変位数が800以下であり、上記同一性が99.95%以上である請求項4に記載の細菌性眼内炎治療剤。
  6. 更に、Myoviridae Spounavirinae phiEF24C、およびMyoviridae Spounavirinae phiEF24C-P2からなる群より選択される1以上のバクテリオファージを含む請求項4または5に記載の細菌性眼内炎治療剤。
  7. 液剤である請求項4~6のいずれかに記載の細菌性眼内炎治療剤。
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