JPWO2013018169A1 - 抗菌活性増強剤 - Google Patents

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Abstract

リボヌクレアーゼ−4を有効成分とするラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤、及び、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤を製造する方法であって、(a)乳原料を陽イオン交換樹脂に接触させて乳原料中の蛋白質を陽イオン交換樹脂に吸着処理する工程、(b)前記吸着処理後の陽イオン交換樹脂を洗浄処理し、溶出溶媒を通液して、等電点が8.0〜10.0の画分を溶出する工程、(c)前記溶出した蛋白質画分をゲル濾過担体によりゲル濾過処理して分子量30kDa以下の画分を回収する工程、を有することを特徴とする方法。

Description

本発明は、リボヌクレアーゼ−4(Ribonuclease-4)を有効成分とするラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤、及び乳由来の原料からリボヌクレアーゼ−4を製造する方法に関する。
ラクトフェリン(LF)は、生体内では、涙、唾液、末梢血、乳等に含まれている鉄結合性蛋白質であり、大腸菌(大腸菌)、カンジダ属酵母、クロストリジウム属細菌等の有害微生物に対して抗菌作用を示すことが知られている(非特許文献1)。また、ブドウ球菌及び腸球菌に対して、0.5〜30mg/mlの濃度で抗菌作用を有することが知られている(非特許文献2)。
また、ラクトフェリン分解物を含有する病原性大腸菌の消化管上皮細胞への付着阻害組成物が知られている(特許文献1)。
この他にも、ラクトフェリンのペプシン消化物から得られるラクトフェリン由来ペプチドであるラクトフェリシン(登録商標)が抗菌活性を有することが知られている(非特許文献3、4)。
さらには、上記ラクトフェリンやラクトフェリン分解物にラクトフェリン類以外の成分を組み合わせて、抗菌活性を増強する方法が検討されている。
例えば、ラクトフェリン類の分解物、ラクトフェリン関連抗菌性ペプチド、またはこれらの任意の混合物からなる群より選択された化合物と、カゼイン分解物とを有効成分とする抗菌剤が知られている(特許文献2)。
また、ラクトフェリン類の分解物、ラクトフェリン関連抗菌性ペプチド、及びこれらの任意の混合物からなる群より選択された化合物と、金属を結合する蛋白質とを有効成分とする抗菌剤が知られている(特許文献3)。金属を結合する蛋白質には、ラクトフェリン類、トランスフェリン、コンアルブミン、カゼインホスホペプチドが記載されている。
また、ラクトフェリン類の分解物及び/またはこの分解物の抗菌性ペプチドと、リゾチームとを有効成分とする抗菌剤が記載されている(特許文献4)。
また、ラクトフェリン類の酵素分解物、ラクトフェリン類の酵素分解物から得られる抗菌ペプチド、またはラクトフェリン類のアミノ酸配列の一部を含む化学合成したペプチドと脂肪酸の乳化物からなる組成物が知られている(特許文献5)。
この他、ニューキノロン系抗菌剤及びラクトフェリン類の加水分解物又はラクトフェリン類の加水分解物由来の抗菌性ペプチドを有効成分として含有する抗菌剤が知られている(特許文献6)。
特開平11−292789号公報 特開平5−255109号公報 特開平5−320067号公報 特開平6−199698号公報 特開平9−124504号公報 特開平11−92375号公報
ウェルシュ(Welsh, J.K.)ら、ジャーナル・オブ・ペディアトリクス(Journal of Pediatrics)、第94巻、1979年、第1〜9頁 ノンネッケ(Nonnecke, B.J.)ら、ジャーナル・オブ・デイリー・サイエンス(Journal of Dairy Science)、第67巻、1984年、第606〜613頁 ベラミー(Bellamy, W.)ら、バイオキミカ・エ・バイオフィジカ・アクタ(Biochimica et Biophysica Acta)、第1121巻、1992年、第130〜136頁 ベラミー(Bellamy, W.)ら、ジャーナル・オブ・アプライド・バクテリオロジー(Journal of Applied Bacteriology)、第73巻、1992年、第472〜479頁
従来、ラクトフェリンやラクトフェリン加水分解物(以下、「ラクトフェリン類」と記載することがある)には抗菌活性が知られていた。そして、ラクトフェリン類の抗菌活性をさらに向上させるために、ラクトフェリン類と各種化合物とを組み合わせる方法が検討されてきた。
しかしながら、ラクトフェリン類の抗菌効果を顕著な程度に高める組み合わせはほとんど知られていない。
特に、ラクトフェリン類に添加する量が極めて少量であっても、ラクトフェリン類の抗菌活性を高める方法が求められていた。
さらには、日常的な摂取による副作用がなく、安全性の高い抗菌剤が求められていた。
本発明者らは、ラクトフェリンの製造工程で得られる精製途中の蛋白質画分が、ラクトフェリンの抗菌活性を顕著に高めることに着目し、当該蛋白質成分について鋭意検討した。
そして、上記成分の中から、自らが抗菌活性を有しない乳由来の蛋白質であるリボヌクレアーゼ−4が、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性を顕著に高めることを確認し、本発明を完成するに至った。
前記課題を解決する本願第一の発明は、リボヌクレアーゼ−4を有効成分とするラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤、である。
本願第二の発明は、本願第一の発明の抗菌活性増強剤と、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物からなる群から選択される1又は2以上とを含有し、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物に対するリボヌクレアーゼ−4の質量比が1/80以上である、抗菌剤組成物である。
本願第三の発明は、本願第二の発明の抗菌剤組成物を含有する抗菌用医薬品である。
本願第四の発明は、本願第二の発明の抗菌剤組成物を含有する飲食品である。
本願第五の発明は、本願第二の発明の抗菌剤組成物を含有する飼料である。
本願第六の発明は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤の製造における、リボヌクレアーゼ−4の使用である。
本願第七の発明は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤を製造する方法であって、
(a)乳原料を陽イオン交換樹脂に接触させて乳原料中の蛋白質を陽イオン交換樹脂に吸着処理する工程、
(b)前記吸着処理後の陽イオン交換樹脂を洗浄処理し、溶出溶媒を通液して、等電点が8.0〜10.0の画分を溶出する工程、
(c)前記溶出した蛋白質画分をゲル濾過担体によりゲル濾過処理して分子量30kDa以下の画分を回収する工程、を有することを特徴とする、方法である。
本願第八の発明は、リボヌクレアーゼ−4を製造する方法であって、
(a)乳原料を陽イオン交換樹脂に接触させて乳原料中の蛋白質を陽イオン交換樹脂に吸着処理する工程、
(b)前記吸着処理後の陽イオン交換樹脂を洗浄処理し、溶出溶媒を通液して、等電点が8.0〜10.0の画分を溶出する工程、
(c)前記溶出した蛋白質画分を分画分子量30kDaの限外濾過膜により膜濾過処理して膜透過画分を回収する工程、
(d)前記膜透過画分をゲル濾過担体によりゲル濾過処理して分子量30kDa以下の画分を回収する工程、
を有することを特徴とする方法である。
本発明の抗菌活性増強剤の製造方法におけるゲル濾過クロマトグラフィー溶出曲線を示す図である(一部写真)。 本発明の抗菌活性増強剤の製造方法におけるゲル濾過クロマトグラフィー溶出曲線を示すである(一部写真)。 本発明の抗菌活性増強剤のSDS電気泳動図(写真)を示す。 本発明の抗菌活性増強剤のSDS電気泳動図を示す(写真)。 本発明の抗菌活性増強剤(リボヌクレアーゼ−4)に関する質量分析法によるアミノ酸配列(配列番号4)解析結果を示す。上段、下段は、2回の解析結果を示す。下線部は、質量分析の結果に基づくデータベース検索により、ウシ・リボヌクレアーゼ−4の配列中でヒットした部分を示す。 本発明の抗菌活性増強剤のデンシトグラムを示す(一部写真)。 本発明の抗菌活性増強剤のデンシトグラムを示す(一部写真)。 ヒト・ラクトフェリシンの一次構造(アミノ酸配列:配列番号1、配列番号2)を示す。 ウシ・ラクトフェリシンの一次構造(アミノ酸配列:配列番号3)を示す。
次に、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の好ましい実施形態に限定されず、本発明の実施可能な範囲内で自由に変更することができる。
[抗菌活性増強剤]
本発明の抗菌活性増強剤は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物が本来的に有する抗菌活性を増強する効果を有するものである。
本発明の抗菌活性増強剤は、リボヌクレアーゼ−4のみからなるものであってもよいが、リボヌクレアーゼ−4を有効成分として含む限り、他の成分、例えば後述する製剤化に用いられる成分を含んでいてもよい。また、本発明の抗菌活性増強剤は、リボヌクレアーゼ−4を有効成分として含む限り、リボヌクレアーゼ−4以外の乳由来の蛋白質(但し、ラクトフェリンを除く)を含んでいてもよいが、抗菌活性増強剤中に含まれる蛋白質に対するリボヌクレアーゼ−4の純度は、好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.1%以上、特に好ましくは1.0%以上である。ラクトフェリンの混在量については後述する。
また、本発明の抗菌活性増強剤は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物と液体同士で混合してもよく、粉末同士で混合してもよい。粉末化して混合することで、錠剤、トローチ等の製剤化の際に操作が容易となる。
本発明の抗菌活性増強剤の有効成分であるリボヌクレアーゼ−4は抗菌活性を有していない。そして、本発明の抗菌活性増強剤は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物と併用又は混合して、初めて抗菌活性増強剤としての効果を発揮する。
本発明の一形態の抗菌活性増強剤を添加したラクトフェリン又はラクトフェリン分解物の効果は、後記する本試験例において示されるとおり、前記抗菌活性増強剤を添加していないラクトフェリン又はラクトフェリン分解物と比較して、大腸菌の菌数を少なくとも1/19以下に低減することができる。換言すればCFU(colony forming unit)で表される菌数(例えば、大腸菌の量)を1/19以下に低減することができるのである。
すなわち、本発明の抗菌活性増強剤における抗菌活性の増強とは、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物とを併用することにより、特定量のラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物が有する大腸菌に対する抗菌活性を19倍以上に増強する性質を有するものである。
特定量のラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物により微生物の菌数が1/nに低減し、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物と抗菌活性増強剤を併用したときに微生物の菌数が1/m(但しm>n)に低減すれば、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物が有する抗菌活性はm/nに増強されたことになる。
抗菌活性の増強の程度の評価は、一定量のラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物に、本発明の抗菌活性増強剤を種々の量で加えたときに、最も高い抗菌活性を示す条件で行うことが好ましい。
なお、本発明の抗菌活性増強剤は、抗菌作用増強用医薬組成物、抗菌作用増強剤、及び抗菌作用増強用添加剤として使用することも可能である。
本発明において、「抗菌」とは微生物の増殖を抑制すること(抗菌)、対象物から微生物を除いて減らすこと(除菌)、微生物を殺すこと(殺菌)のいずれの概念も含んでいる。
従って、本発明の抗菌活性増強剤は、除菌補助剤又は殺菌補助剤と言い換えることができる。同様に、本発明の抗菌活性増強剤は、除菌組成物又は殺菌組成物と言い換えることができる。
本発明において、増強される抗菌活性の対象となる微生物は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物が抗菌作用を示す微生物であれば特に制限されないが、例えば、エシェリヒア属、サルモネラ属、リステリア属、バシラス属、クロノバクター属、クレブシエラ属、シュードモナス属等のグラム陰性細菌、スタフィロコッカス属、ストレプトコッカス属等のグラム陽性細菌、カンジダ属酵母等の真菌等が挙げられる。
[リボヌクレアーゼ−4]
本発明の有効成分であるリボヌクレアーゼ−4は、哺乳類(例えば、ヒト、ウシ、水牛、ウマ、ヤギ、ヒツジ等)の初乳、移行乳、常乳、末期乳等、これらの処理物である脱脂乳を乳原料として用いて陽イオン交換処理、限外膜濾過処理、及びゲル濾過担体によるゲルろ過処理によって調製することができるものである。
また、リボヌクレアーゼ−4は、乳原料中にホエイ(乳清)蛋白質が含まれるものであれば特に制限なく調製することができる。
例えば、ウシ由来のリボヌクレアーゼ−4は、147アミノ酸残基、分子量が17kD、等電点が9.18のタンパクである。リボヌクレアーゼ−4は、リボヌクレアーゼ活性や癌細胞に対する細胞毒性を示すことが知られるが、これまでその他の生理活性については知られていなかった。
さらに、リボヌクレアーゼ−4は、乳や乳製品を原料として得られるリボヌクレアーゼ−4に限られず、乳に含まれるリボヌクレアーゼ−4と同等の構造を有する限り、乳以外の動物の体液や組織から得られる蛋白質、又は、化学合成品もしくは組換え蛋白質であってもよい。また、リボヌクレアーゼ−4又はそのフラグメントは、配列番号4のアミノ酸配列を有するものに限られず、それらの保存的バリアントであってもよい。保存的バリアントとしては、配列番号4のアミノ酸配列において、1又は数個、例えば1〜10個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、付加、又は逆位等を含む配列を有する蛋白質、又は、配列番号4のアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する蛋白質であって、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性を増強する作用を有する蛋白質が挙げられる。
[ラクトフェリン]
本発明において抗菌活性の増強の対象となるラクトフェリンは、市販品の他、哺乳類(例えば、ヒト、ウシ、水牛、ウマ、ヤギ、ヒツジ等)の初乳、移行乳、常乳、末期乳等、これらの処理物である脱脂乳、ホエイ等からイオン交換クロマトグラフィー等の常法により分離したラクトフェリン、ラクトフェリンから常法により鉄を除去したアポラクトフェリン、アポラクトフェリンに鉄、銅、亜鉛、マンガン等の金属を一部又は完全にキレートさせた金属不飽和ラクトフェリン、または金属飽和ラクトフェリンのいずれであっても使用することができる。
また、組換えDNA技術により得られる組換え真菌、組換え乳牛(トランスジェニック・カウ)等により生産されるヒト・ラクトフェリン等も、同様に本発明に使用することができる。
[ラクトフェリン加水分解物]
本発明において抗菌活性の増強の対象となるラクトフェリン加水分解物は、市販品の他、本発明のラクトフェリンを酸又は酵素で加水分解して得られる加水分解物を使用することができ、例えば特願平3−171736号の発明に記載された方法によって得ることができる。
なお、本発明において抗菌活性の増強の対象となるラクトフェリン加水分解物とは、当該ラクトフェリン加水分解物から単離又は精製されたラクトフェリン由来ペプチドも含まれるものである。
ラクトフェリン由来ペプチドとしては、例えば、ラクトフェリシン(登録商標)を例示することが可能であって、ヒト・ラクトフェリシン(ラクトフェリシンH)、ウシ・ラクトフェリシン(ラクトフェリシンB)のそれぞれが挙げられる。
図8は、ヒト・ラクトフェリシン(ラクトフェリシンH)の一次構造(アミノ酸配列:配列番号1、2)、図9はウシ・ラクトフェリシン(ラクトフェリシンB)の一次構造(アミノ酸配列:配列番号3)をそれぞれ示す。
酸によりラクトフェリンの加水分解を行う場合は、ラクトフェリンを水溶液とし、これに無機酸又は有機酸を添加し、所定温度に所定時間加熱して加水分解する。酵素により加水分解を行う場合は、ラクトフェリンを水溶液とし、使用する酵素の至適pHに調製し、これにペプシン、トリプシン等の酵素を加え、所定温度に所定時間保持して加水分解する。加水分解後は酵素を常法により失活させる。酸又は酵素による加水分解で得られた分解物は、抗菌性を有するペプチドを含有する、種々の分子量を有する分解物の混合物である。上記加水分解による分解度は、6〜20%の範囲が望ましい。なお、上記分解度は、ケルダール法により試料の全窒素を、またホルモール滴定法により試料のホルモール態窒素を測定し、これらの値から次式により算出する。
分解度=(ホルモール態窒素/全窒素数)×100
上記、酸又は酵素によって加水分解して得られた反応液(ラクトフェリン分解物の溶液)は、常法により冷却し、必要に応じて常法により中和、脱塩、脱色し、更に必要に応じて分画し、得られた溶液をそのまま、又は濃縮した濃縮液で、あるいは濃縮後乾燥した粉末として使用する。また、前記のとおり、加水分解物からラクトフェリシンのような抗菌性ペプチドを単離してもよい。
[本発明の有効成分]
本発明における抗菌活性増強剤の有効成分は、リボヌクレアーゼ−4からなっており、当該成分が、ラクトフェリン又はラクトフェリン分解物の抗菌活性を増強する作用効果を有している。
本発明者らは、リボヌクレアーゼ−4を見いだすにあたって、抗菌活性を増強する成分である蛋白質が、少なくとも1)当該蛋白質が単独では抗菌活性を示さないこと、2)当該蛋白質の分子量が10〜30kDaであること、3)当該蛋白質の等電点が8.0〜10.0であること、を満たす成分であることを突き止めている。そして、その有効成分がリボヌクレアーゼ−4であることを見出した。
リボヌクレアーゼ−4のアミノ酸配列から予想される等電点は9.18である。
リボヌクレアーゼ−4は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性を増強する作用を有する限り、断片であってもよい。
ここで、本発明の有効成分となり得る前記の蛋白質(リボヌクレアーゼ−4)は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を全く含まないことが好ましいが、有効成分のリボヌクレアーゼ−4中に混在するラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の割合が、質量比で4.0%以下であれば、蛋白質全体として抗菌活性は示さないものであることを確認している。
尚、本発明者らは、乳由来の蛋白質としてアンジオジェニン(アンジオジェニン−1(Angiogenin-1)、及びアンジオジェニン−2(Angiogenin-2)が、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性を増強する作用を有することを見出している。本発明の抗菌活性増強剤の有効成分は、リボヌクレアーゼ−4に加えて、アンジオジェニンを含んでいてもよい。
[抗菌活性増強剤の使用量]
本発明の抗菌活性増強剤は、、ラクトフェリン又はラクトフェリン分解物に対して使用する場合、抗菌活性増強剤中のリボヌクレアーゼ−4:ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物(質量比)は、好ましくは1:80〜1:1、より好ましくは1:80〜1:10、より好ましくは1:60〜1:10、さらに好ましくは1:40〜1:10である。
また、本発明の抗菌活性増強剤を、ラクトフェリン分解物の中でも特にラクトフェリン由来のペプチドであるラクトフェリシン(登録商標)に併用又は混合して使用するときは、抗菌活性増強剤中のリボヌクレアーゼ−4:ラクトフェリシン=1:1〜4:1の割合で使用することが好ましく、抗菌活性増強剤リボヌクレアーゼ−4:ラクトフェリシン=1.5:1〜2.5:1の割合で使用することがより好ましい。
[抗菌剤組成物]
本発明の抗菌剤組成物は、本発明の抗菌活性増強剤と、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物からなる群から選択される1又は2以上とを含有し、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物に対する抗菌活性増強剤中のリボヌクレアーゼ−4の質量比が1/80以上であることを特徴としている。ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物に対するリボヌクレアーゼ−4の質量比は、1/80以上であれば特に制限されないが、好ましくは1/60以上、より好ましくは1/40以上である。ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物に対する抗菌活性増強剤中の乳由来の蛋白質の質量比の上限は特に制限されないが、例えば、1/1以下、又は1/10以下でも高い抗菌活性が期待できる。
尚、通常のホエイ中に含まれるリボヌクレアーゼ−4とラクトフェリンの質量比は、およそ1:200である。
本発明の抗菌剤組成物は、医薬品、飲食品、飼料、化粧品、医薬部外品等に配合することができる。
[医薬品]
本発明の医薬品は、本発明の抗菌剤組成物、又は、本発明の抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を含有することを特徴としている。
本発明の医薬品の形態としては特に制限されず、公知の方法により種々の態様に製剤化して投与することができ、好適な実施の態様において経口投与することができる。製剤化する際には、本発明の抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を混合した状態で使用される。
例えば、本発明の抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を薬学的に許容され得る賦形剤等の任意の添加剤を用いて製剤化することにより製造できる。
製剤化する場合、製剤中のラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の含有量は特に限定されるものではない。基本的に本発明の抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物による副作用はほとんどないと考えられるが、医薬品中における抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物からなる組成物の含有量としては、0.1〜60質量%、好ましくは10〜50質量%である。そして、医薬品中における抗菌活性増強剤とラクトフェリシン(登録商標)からなる組成物の含有量としては、通常0.01〜6質量%、好ましくは1〜5質量%である。
抗菌活性増強剤と、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物との量比は、抗菌剤組成物について記載したのと同様である。
製剤化にあたっては、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、安定剤、矯味矯臭剤、希釈剤、注射剤用溶剤等の添加剤を使用できる。具体的製剤として、錠剤(糖衣錠、腸溶性コーティング錠、バッカル錠を含む。)、散剤、カプセル剤(腸溶性カプセル、ソフトカプセルを含む。)、顆粒剤(コーティングしたものを含む。)、丸剤、トローチ剤、封入リポソーム剤、液剤、又はこれらの製剤学的に許容され得る徐放製剤等を例示することができる。
これらの製剤に用いる担体及び賦形剤としては、乳糖、ブドウ糖、白糖、マンニトール、馬鈴薯澱粉、トウモロコシ澱粉、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、結晶セルロース、カンゾウ末、ゲンチアナ末等、結合剤としては例えば澱粉、ゼラチン、シロップ、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を例示することができる。
また、崩壊剤としては、澱粉、寒天、ゼラチン末、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウム、結晶セルロース、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、及びアルギン酸ナトリウム等を、それぞれ例示することができる。
更に、滑沢剤としては、ステアリン酸マグネシウム、水素添加植物油、及びマクロゴール等、着色剤としては医薬品に添加することが許容されている赤色2号、黄色4号、及び青色1号等を、それぞれ例示することができる。
錠剤及び顆粒剤は、必要に応じ白糖、ヒドロキシプロピルセルロース、精製セラック、ゼラチン、ソルビトール、グリセリン、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、フタル酸セルロースアセテート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、メチルメタクリレート、及びメタアクリル酸重合体等により被膜することもできる。
また、併用する医薬組成物は、本発明の薬剤中に有効成分として含有させてもよいし、本発明の薬剤中には含有させずに別個の薬剤として組み合わせて商品化してもよい。
なお、抗菌用の医薬組成物としては、歯みがきや口腔内洗浄液等の医薬品又は医薬部外品等を例示することができる。
[飲食品]
本発明の飲食品は、本発明の抗菌剤組成物、又は、本発明の抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を含有することを特徴としている。
本発明の飲食品中における抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物からなる組成物の含有量としては、0.1〜60質量%、好ましくは10〜50質量%である。そして、飲食品中における抗菌活性増強剤とラクトフェリシン(登録商標)からなる組成物の含有量としては、通常0.01〜6質量%、好ましくは1〜5質量%である。
抗菌活性増強剤と、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物との量比は、抗菌剤組成物について記載したのと同様である。
本発明の飲食品の形態としては特に制限されず、例えば、ラクトフェリンやラクトフェリン加水分解物の粉末やこれらの水溶液(シロップ等)等を本発明の抗菌活性増強剤とともに配合した清涼飲料、乳飲料等又はこれらの飲料の濃縮原液及び調整用粉末;加工乳、発酵乳等の乳製品;育児用調製粉乳;経腸栄養食;機能性食品等が挙げられ、さらに、炭酸飲料、栄養飲料、果実飲料等の飲料(これらの飲料の濃縮原液及び調整用粉末を含む);アイスクリーム、アイスシャーベット、かき氷等の冷菓;そば、うどん、はるさめ、餃子の皮、しゅうまいの皮、中華麺、即席麺等の麺類;飴、チューインガム、キャンディー、ガム、チョコレート、錠菓、スナック菓子、ビスケット、ゼリー、ジャム、クリーム、焼き菓子等の菓子類;かまぼこ、ハム、ソーセージ等の水産・畜産加工食品;サラダ油、てんぷら油、マーガリン、マヨネーズ、ショートニング、ホイップクリーム、ドレッシング等の油脂及び油脂加工食品;ソース、たれ等の調味料;スープ、シチュー、サラダ、惣菜、漬物、パン等を挙げることができる。
このような飲食品は、例えば、ラクトフェリン(ラクトフェリン粉末やラクトフェリン水溶液(シロップ等)等の形態を含む)に、本発明の抗菌活性増強剤、及び、デキストリン、デンプン等の糖類;ゼラチン、大豆タンパク、トウモロコシタンパク等のタンパク質;アラニン、グルタミン、イソロイシン等のアミノ酸類;セルロース、アラビアゴム等の多糖類;大豆油、中鎖脂肪酸トリグリセリド等の油脂類等を配合することにより、製造することができる。
また、飲食品の好適な形状としては、液状、タブレット状のサプリメント等を例示することができる。
[飼料]
本発明の飼料は、本発明の抗菌剤組成物、又は、本発明の抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を含有することを特徴としている。
本発明の飼料中における抗菌活性増強剤とラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物からなる組成物の含有量としては、0.1〜60質量%、好ましくは10〜50質量%である。そして、飼料中における抗菌活性増強剤とラクトフェリシン(登録商標)からなる組成物の含有量としては、通常0.01〜6質量%、好ましくは1〜5質量%である。
抗菌活性増強剤と、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物との量比は、抗菌剤組成物について記載したのと同様である。
本発明の飼料の形態としては特に制限されず、例えば、ラクトフェリンやラクトフェリン加水分解物の粉末やこれらの水溶液(シロップ等)等を本発明の抗菌活性増強剤とともに配合することができ、例えば、本発明の抗菌活性増強剤及びラクトフェリンに、トウモロコシ、小麦、大麦、ライ麦、マイロ等の穀類;大豆油粕、ナタネ油粕、ヤシ油粕、アマニ油粕等の植物性油粕類;フスマ、麦糠、米糠、脱脂米糠等の糠類;コーングルテンミール、コーンジャムミール等の製造粕類;魚粉、脱脂粉乳、ホエイ、イエローグリース、タロー等の動物性飼料類;トルラ酵母、ビール酵母等の酵母類;第三リン酸カルシウム、炭酸カルシウム等の鉱物質飼料;油脂類;単体アミノ酸;糖類等を配合することにより製造できる。飼料の形態としては、例えば、ペットフード、家畜飼料、養魚飼料等が挙げられる。
[リボヌクレアーゼ−4の製造方法]
本発明の抗菌活性増強剤の有効成分であるリボヌクレアーゼ−4は、例えば乳由来の原料を出発原料として以下の工程を有する方法により製造することができる。
すなわち、(a)乳原料を陽イオン交換樹脂に接触させて乳原料中の蛋白質を陽イオン交換樹脂に吸着処理する工程、(b)前記吸着処理後の陽イオン交換樹脂を洗浄処理し、溶出溶媒を通液して、等電点が8.0〜10.0の画分を溶出する工程、(c)前記の溶出した蛋白質画分を分画分子量30kDaの限外濾過膜により膜濾過処理して膜透過画分を回収する工程、(d)前記膜透過画分をゲル濾過担体によりゲル濾過処理して分子量30kDa以下の画分を回収する工程、を有する方法である。
また、本発明の製造方法は、前記(d)工程に続いて、(e)前記分子量30kDa以下の画分を、分画分子量10kDaの限外濾過膜に通液して10kDa以上の濃縮液を回収する工程、を含めることもできる。
なお、本発明の抗菌活性増強剤が、ラクトフェリン、ラクトフェリン分解物、又はラクトフェリン由来ペプチドの抗菌活性を増強するために用いられる場合は、前記製造工程における(c)の工程を実施せずに、(b)の工程の直後に(d)の工程を実施する方法によって製造されたリボヌクレアーゼ−4の画分を本発明の抗菌活性増強剤として用いることが可能である。
その場合、有効成分であるリボヌクレアーゼ−4の蛋白質純度は96質量%以上であれば良く、それ以外の成分としてラクトフェリンが4.0質量%以下であれば、製造した抗菌活性増強剤それ自体は実質的に抗菌活性は示さないものである。
この理由としては、前記(b)の工程後の回収画分には、リボヌクレアーゼ−4とともに乳由来のラクトフェリンが混在しているが、(c)の工程を実施せずに、(b)の工程の直後に(d)の工程を実施する方法によって製造されたリボヌクレアーゼ−4の画分には、後記する試験例1で明らかなとおり、わずかにラクトフェリンが全蛋白質の4質量%以下の量で混在していることが確認された。そして、このような微量のラクトフェリンが混在している場合であっても、製造されたリボヌクレアーゼ−4の画分は、その画分単独では大腸菌等の細菌に対して、抗菌活性を示さないことを確認している。
すなわち、本発明の抗菌活性増強剤をラクトフェリン、ラクトフェリン分解物、又はラクトフェリン由来ペプチドの抗菌活性を増強するために用いられる場合は、(c)の工程を実施せずに、(b)の工程の直後に(d)の工程を実施する方法によって製造されたリボヌクレアーゼ−4の画分を本発明の抗菌活性増強剤として用いたとしても、ラクトフェリン、ラクトフェリン分解物、又はラクトフェリン由来ペプチドの抗菌活性の抗菌活性増強に影響のない範囲であるものである。
これに対して、(b)の工程の直後に(c)の工程を実施し、(d)工程を経て製造されたリボヌクレアーゼ−4の画分は、蛋白質純度が約100%であることが判明した。
このように、本発明の抗菌活性増強剤の製造方法を検討する中で明らかになったものとして、乳由来の原料から、リボヌクレアーゼ−4を製造するには、前記(a)〜(d)の工程を有する方法によって、高純度で製造することが可能である。そして、前記方法を実施することにより、従来のリボヌクレアーゼ−4の製造方法に比して、顕著に純度が高いリボヌクレアーゼ−4を提供することが可能である。
これにより、本発明の抗菌活性増強剤以外の用途にリボヌクレアーゼ−4を使用する場合であっても、本発明の製造方法を用いることによって、様々な用途のために高純度のリボヌクレアーゼ−4を提供することが可能であるという効果も兼ね備えているのである。
本発明の抗菌活性増強剤の有効成分であるリボヌクレアーゼ−4の製造方法は、一般的な乳由来の原料からラクトフェリンやラクトパーオキシダーゼを製造する方法と一部共通するが、(c)又は(d)の工程を有する点で相違するものである。すなわち、30kDa以下の低分子蛋白質のみを回収するために、分子量約8万ダルトンのラクトフェリンやラクトパーオキシダーゼは殆ど含まれないものである。
さらに、本発明の抗菌活性増強剤の製造方法について、以下に詳細に説明する。
まず、乳原料を陽イオン交換体に接触させて吸着処理を行う。
乳原料としては、前記抗菌活性増強作用を有する蛋白質を含む限り特に制限されず、哺乳類(例えば、ヒト、ウシ、水牛、ウマ、ヤギ、ヒツジ等)の生乳の他、脱脂乳等の加工乳、ホエイ等の分画物、組換え乳牛(トランスジェニック・カウ)等により生産される乳等が挙げられる。乳は、初乳、移行乳、常乳、末期乳等のいずれであってもよい。
陽イオン交換体としては、イオン交換基として弱酸性基又は強酸性基を有するものが用いられる。弱酸性のイオン交換基又は強酸性基としては、イオン交換基としての目的とする働きを有する交換基を任意で選択することができる。弱酸性のイオン交換基の例としては、カルボキシル基、カルボキシメチル基等が挙げられる。強酸性のイオン交換基の例としては、スルホプロピル基が挙げられる。
陽イオン交換体は特に限定されず、必要に応じて任意で選択可能である。好ましい陽イオン交換体の例としては、架橋型の多糖類(アガロース、デキストラン、セルロース等)、親水性シリカゲル、合成ポリマー等からなる多孔性粒子に弱酸性又は強酸性のイオン交換基を導入したもの等が挙げられる。弱酸性のイオン交換体の具体例としては、セパビーズFP−CM13(三菱化学社製、交換基:カルボキシメチル基)や、CM−セファデックスC−50(GEヘルスケア社製、交換基:カルボキシメチル基)、CM−セファロース−FF(GEヘルスケア社製、交換基:カルボキシメチル基)が挙げられる。また、強酸性のイオン交換体の具体例としては、SP−セファロースFF(GEヘルスケア社製)、SP−セファロースビッグビーズ(GEヘルスケア社製)が挙げられる。
陽イオン交換体の樹脂の形、サイズ、表面状態、材質等は任意であり必要に応じて選択可能である。使用形態の例としては、イオン交換体樹脂が既に充填されたプレパックカラムや、陽イオン交換体の樹脂ビーズをカラム等の媒体に充填したもの等が挙げられる。これらの場合、一種類の陽イオン交換体を1つの媒体と組み合わせて用いる事が簡便性の面から好ましい。しかしながら、必要に応じて複数の媒体のそれぞれに樹脂ビーズを詰めたものを直列または並列に接続してクロマトグラフィーを行ってもよい。媒体の形状は必要に応じて選択できるが、洗浄が容易で、かつ含まれる樹脂ビーズ等に多くの接触面を与える形状であることが好ましく、また内壁は凹凸の無い平らな表面であることが好ましい。
具体的には円筒形(円柱状、棒状)や円錐状等、円形面を有する形状が媒体の形状として好ましく使用できる。媒体の材質は任意で選択できるが、好ましくはステンレス、ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂等が使用できる。媒体のサイズは、適宜処理スケールによって選択してよく、例えば数立方センチメートルから数立方メートルの規模まで任意に選択できる。
本発明に好ましく使用することができる市販のプレパックカラムとしては、Hiprep CMFF16/10(GEヘルスケア社製、交換基:カルボキシメチル基)、Hiprep SPFF16/10(GEヘルスケア社製、交換基:スルホプロピル基)、TOYOPEARL CM−650シリーズ(東ソー社製、交換基:カルボキシメチル基)、TOYOPEARL SP−650シリーズ(東ソー社製、交換基:スルホプロピル基)等が挙げられる。
乳原料と陽イオン交換体との吸着処理(接触)は任意で選択可能である。吸着処理は例えば、バッチ式攪拌法、カラム連続法等の方法で行うことができる。乳原料と陽イオン交換体を十分に接触させることができれば、いずれの処理も実施可能である。1つの処理で行っても、複数の吸着処理を組み合わせて行っても良い。
バッチ式の場合、一定量の乳原料から多くの収量を望む場合には多くの陽イオン交換体を用い、一定量の陽イオン交換体で多くの収量を望む場合には多くの乳原料を用いることが適当である。バッチ式における乳原料と陽イオン交換体の混合体積比率は、陽イオン交換体の吸着能や具体的な吸着処理方法に応じて任意に調整することができる。
ここで、陽イオン交換体の特性は、硬質タイプと軟質タイプの2つに大きく区分されるが、本発明ではいずれのタイプも使用可能である。
硬質タイプは、イオン強度またはpHによってイオン交換体自身の体積はほとんど変化せず、また流速の変化等により陽イオン交換体にかかる圧力が変化しても陽イオン交換体自体の体積はほとんど変わらない。したがって、硬質タイプは、陽イオン交換体をカラム内に保持して高流速で通液するカラム連続法により適している。
一方、軟質タイプの陽イオン交換体はイオン強度またはpHによってイオン交換体自身の体積が大きく変化し、また流速の変化等により陽イオン交換体にかかる圧力が変化すると陽イオン交換体自体の体積が容易に変化する。そのため、軟質タイプの陽イオン交換体をカラム内に保持して高流速で通液することは困難である。特に脱脂乳やホエイ等を通液する時は他の塩類溶液等を通液する時に比べて陽イオン交換体層内で大きな圧力損失が生じる。したがって、軟質タイプの陽イオン交換体は、もっぱらバッチ法に適している。
なお、前記のセパビーズFP−CM13(三菱化学社製)、CM−セファロースFF(GEヘルスケア社製)、SP−セファロースFF(GEヘルスケア社製)、SP−セファロースビッグビーズ(GEヘルスケア社製)は硬質タイプであり、CM−セファデックスC−50(アマシャム社製)は軟質タイプである。
乳原料と陽イオン交換体を吸着処理させる温度は、0℃未満では乳原料の凍結や、粘度上昇等が生じる恐れがあり、60℃を超える場合は、乳中の蛋白質、例えば乳中の塩基性蛋白質が変性する可能性があるため、0〜60℃の範囲で行われる事が好ましい。なお、25〜60℃であっても、吸着に長時間を要する場合等では、乳中の蛋白質、例えば乳中の塩基性蛋白質が少しずつ変性していく可能性があることから、特に0〜25℃で行われることが好ましい。また、未殺菌の乳原料を使用する場合は、細菌の繁殖を防ぐため、0〜10℃で実施することが望ましい。
乳原料と陽イオン交換体の吸着処理時間(接触時間)については、吸着処理時の温度、採用する吸着処理方式(バッチ式またはカラム連続法)等を勘案して適宜条件を選択することができる。例えば、バッチ式の場合は、乳原料と陽イオン交換体の吸着処理時間は1分以上24時間以下が好ましく、10分以上6時間以下がより好ましい。また、カラム連続法の場合は、線流速10cm/h以上1000cm/h以下であることが好ましい。
次に、吸着処理後の陽イオン交換体を洗浄処理する。このときの洗浄液としては、イオン強度が0.07未満と低い塩類水溶液、又は中性若しくは弱酸性領域の緩衝液を用いることも可能であるが、製造コストの面から考慮すると水で洗浄することが好ましい。
吸着処理後の陽イオン交換体については、使用された乳原料をどのような方法で洗浄除去してもよい。たとえば乳原料と陽イオン交換体が入った容器から陽イオン交換体のみを移動して他の場所で洗浄しても良いし、前記容器から乳原料を移動させてその後陽イオン交換体を容器中で洗浄しても良い。
次いで、洗浄処理を終えた陽イオン交換体に溶出溶媒を接触させてリボヌクレアーゼ−4を含む画分を溶出する。
なお、この工程で使用する溶出溶媒は、イオン強度は特に制限されないが、例えば、0.07以上1.7以下の範囲のものを使用することが好ましい。これにより、等電点が8.0〜10.0の溶出画分を得ることが可能である。
該溶出溶媒としては、イオン強度を上記の範囲に調整した中性又は弱酸性領域の緩衝液を用いることもできる。しかしながら、製造コストの面から考慮すると塩類のみを溶解した水溶液(塩類溶液)を用いることがより好ましい。本願で使用できる塩類は必要に応じて一種あるいは二種以上の組合せを任意で選択可能である。
好ましい塩類溶液は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、及び塩化マグネシウム等からなる群から選ばれる1種又は2種以上の混合物からなる塩類の水溶液であり、具体的には1〜5%の塩化ナトリウム溶液、好ましくは1.5〜3.5%の塩化ナトリウム溶液等が例示される。
次に、得られた溶出液に対して、分画分子量30kDaの限外濾過膜を用いた膜分離法によって膜処理を行い、その膜透過画分を回収する。
限外濾過膜の運転方法は、水及び分画分子量以下の分子量を有する成分を透過させて除去する通常の限外濾過法と、膜を透過した透過液と等量の水を、膜上の保持液に添加しながら連続運転する流水濾過法(ダイアフィルトレーション)の2つに区分されるが、本発明においてはいずれの方法も使用できる。特に、後者の流水濾過法は、濃縮と同時に脱塩処理を行うことができるとともに、保持液からの低分子量成分を高度に除去できる点でより好ましい。
なお、前者の通常の限外濾過法を用いた場合には、限外濾過の後に、透析やゲル濾過等の方法で脱塩処理を行うことが好ましい。
限外濾過膜は、一般に市販されている限外濾過膜であれば何れも使用できる。具体例としては、IRIS3038膜及びIRIS3072膜(いずれもローヌ・プーラン社製)、あるいはGR−61pp膜(DDS社製)等が挙げられ、いずれも分画分子量30kDa(分子量30kDaをカットオフ)の性質を有するものである。
限外濾過膜の材質は有機材料製又は無機材料製の何れであっても使用可能であり、コスト面、汎用性等を考慮して選択すればよい。
限外濾過処理時の溶出液の温度は、使用する膜の耐熱温度以下であれば(例えばGR−61pp膜なら80℃以下)実施可能であるが、蛋白質の変性を防ぐ観点からは、0〜60℃、例えば25〜60℃、又は0〜25℃が挙げられる。
限外濾過時の圧力は、使用する膜の耐圧限界以下であれば(例えばGR−61pp膜なら0.6MPa以下)いずれの圧力でも可能である。尚、耐圧限界値付近での使用は膜の寿命を縮める可能性があるため、耐圧限界の2/3以下(例えばGR−61pp膜なら04MPa以下)で行うことが好ましい。
使用する限外濾過膜モジュールは、管型、中空糸型、平膜型、スパイラル型等いずれの形式でも可能である。ただし、中空糸型内圧式等のモジュールでは、中空糸内に沈澱物が生成した場合に流路閉塞を起こす可能性があるので、圧力等を考慮して行うことが好ましい。
次に、前記の限外濾過膜分離法によって膜処理された膜透過画分について、ゲル濾過法による分離処理を行う。
本発明においてゲル濾過処理に用いられるゲル濾過担体としては、一般に市販されている分画分子量の範囲が100kDa以下、好ましくは50kDa以下の性能を有するゲル濾過樹脂であれば何れも使用できる。具体例としては、例えば、TSKgel G3000SW、TSKgel G2000SW(いずれも東ソー社製)等が挙げられる。また、このようなゲル濾過担体を用いてゲル濾過を実施する場合は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等のシステムを用いて実施することが好ましい。
なお、ゲル濾過処理に用いられる移動相としては、クエン酸緩衝液、リン酸緩衝液等の緩衝液、又はこれらの緩衝液に0.5M程度の塩類を溶解してイオン強度を高めた緩衝液を用いることが好ましい。緩衝液のpHは、ゲル濾過担体として用いられる樹脂特性に適したpHであることが好ましい。
次に実施例及び試験例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
まず、実施例及び試験例で使用した手法及び試験法について記載する。
[SDS−PAGE(SDSゲル電気泳動法)]
本発明の抗菌活性増強剤の成分組成を特定するために、NuPAGE 4−12%Bis−Trisゲル(Invitrogen社製)を用いて、SDS−PAGEを行った。さらに、SimplyBlue SafeStain(Invitrogen社製)を用いて染色した。
[質量分析]
SDS−PAGEにより得られた染色後のゲルは、デンシトグラフ(ATTO社製)で撮影し、解析ソフトによるバンドの確認を行った。得られたスポットをゲルから切り出し、目的の蛋白画分を脱色し、還元アルキル化及びトリプシン処理によるゲル内消化を行った後、MALDI−TOF/MS装置(商品名:AutoflexII、BRUKER社製)にて質量分析した。
測定結果は、Matrix Science社製のMASCOTソフトウェアを使用して、NCBI(National Center for Biotechnology information)のデータベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)検索により、蛋白質を同定した。
[抗菌活性増強試験]
抗菌活性増強試験は、本発明の抗菌活性増強剤をラクトフェリン又はラクトフェリン分解物等に混合した試料について、抗菌活性を測定するものである。対照として、ラクトフェリン又はラクトフェリン分解物等のみの試料についても抗菌活性を測定した。
具体的な試験の手順は、例えば下記のとおりである。
(1)試料の調製
少なくとも下記の試料を調製した。ラクトフェリンの試験では、試料2について抗菌活性増強剤の濃度が異なる2種類を調製する。
検討試料1:ラクトフェリン又はラクトフェリン分解物等
検討試料2:ラクトフェリン又はラクトフェリン分解物等、及び抗菌活性増強剤の混合物
検討試料3:抗菌活性増強剤
また、1%のBacto peptone培地を用い、5mLのポリスチレンチューブに大腸菌K−12株を植菌し、37℃のインキュベーター内で6時間前培養し、これを試験用菌液とする。
(2)試験方法
96穴プレート上にて上記の試料と共に前培養した大腸菌を106cells/mLとなるよう添加し、37℃にて設定時間培養する。設定時間培養後に大腸菌を含む培養液を0.85%生理食塩水にて段階希釈し、寒天培地上にプレーティングした後、37℃、設定時間培養後に生じたコロニー数(CFU:Colony Forming Units)を測定する。
なお、上記検討試料の他、前記培地溶液のみで大腸菌を培養したものをコントロールとする。
(3)結果
各検討試料のCFUの値から抗菌活性を評価する。抗菌活性の増強の程度については、試験後に残存した大腸菌数(CFU)同士を比較して算出する。例えば、試験後の試料1のCFUが100で、試料2のCFUが10のとき、試料2の抗菌活性は、試料1の10倍であるとすることができる。
<実施例1>
本発明の抗菌活性増強剤を製造した。
陽イオン交換樹脂としてCM−セファデックス(CM-Sephadex)C−50(GEヘルスケア社製)を用いた。当該陽イオン交換樹脂170mLを充填したカラムに、未殺菌の脱脂乳20リットルを通液して陽イオン交換樹脂に乳蛋白質を吸着させた。
次いで、カラム内の陽イオン交換樹脂を脱イオン水で十分に洗浄し、0.27M塩化ナトリウム(国産化学株式会社製)を通液して、樹脂に吸着した蛋白質を溶出させた。続いて、溶出溶媒として1.7M塩化ナトリウムを通液し、樹脂に吸着した蛋白質画分を溶出させ、蛋白質画分の溶出した溶出液を回収した。
この溶出液を、分画分子量30kDaの遠心式限外濾過膜(商品名:Amicon Ultra、Millipore社製)を用いた遠心分離(4,000×g、15分間)を行い、膜透過画分を回収した。
さらに、膜透過画分をクエン酸緩衝液(pH5.2)に溶解し、ゲル濾過担体 TSKgel G2000SW(東ソー社製)を用いたHPLCにて分離し、図1に示される分子量約14kDのピークαを分取した。図1はゲル濾過HPLCの溶出曲線を示している。
次いで、分画分子量10kDaの遠心式限外濾過膜(商品名:Amicon Ultra、Millipore社製)にて脱塩濃縮し、濃縮液側の画分を回収することにより、本発明の抗菌活性増強剤を製造した。
製造した抗菌活性増強剤の限外濾過膜よる分子量分布は、10〜30kDaであり、等電点は8.0〜10.0であり、アミノ酸配列の解析結果から、当該抗菌活性増強剤の主成分は、リボヌクレアーゼ−4であることが判明した。
<実施例2>
本発明の抗菌活性増強剤を製造した。
陽イオン交換樹脂としてCM−セファデックス(CM-Sephadex)C−50(GEヘルスケア社製)を用いた。当該陽イオン交換樹脂170mLを充填したカラムに、未殺菌の脱脂乳20リットルを通液して陽イオン交換樹脂に乳蛋白質を吸着させた。
次いで、カラム内の陽イオン交換樹脂を脱イオン水で十分に洗浄し、0.27M塩化ナトリウム(国産化学株式会社製)を通液して、樹脂に吸着した蛋白質を溶出させた。続いて、溶出溶媒として1.7M塩化ナトリウムを通液し、樹脂に吸着した蛋白質画分を溶出させ、蛋白質画分の溶出した溶出液を回収した。
この溶出液を0.5M塩化ナトリウムを含むクエン酸緩衝液(pH5.2)に希釈し、ゲル濾過担体 TSKgel G2000SW(東ソー社製)を用いたHPLCにて分離し、図2に示される分子量約14kDのピークαを分取した。図2はゲル濾過HPLCの溶出曲線を示している。
さらに、分画分子量10kDaの遠心式限外濾過膜(商品名:Amicon Ultra、Millipore社製)にて脱塩濃縮し、濃縮液側の画分を回収することにより、本発明の抗菌活性増強剤を製造した。
製造した抗菌活性増強剤の分子量分布は、10〜30kDaであり、等電点は8.0〜10.0であり、アミノ酸配列の解析結果から、当該抗菌活性増強剤の主成分は、リボヌクレアーゼ−4であることが判明した。
<実施例3>
ウシラクトフェリン(森永乳業社製)95gに対して、実施例1と同一の方法により製造した抗菌活性増強剤を5g添加して均一混合し、ラクトフェリンの抗菌活性を増強した抗菌用医薬品を製造した。
<実施例4>
ウシラクトフェリン(森永乳業社製)95gに対して、実施例2と同一の方法により製造した抗菌活性増強剤を5g添加して均一混合し、混合物の添加量が10質量%となるように発酵乳に添加して発酵乳食品を製造した。
次に試験例を示して本発明の抗菌活性増強剤の物理的性質および抗菌活性増強作用を詳細に説明する。
[試験例1]
本試験例1では、実施例1及び実施例2にて製造した抗菌活性増強剤の成分について、物理的性質の検討を行った。
1)SDS−PAGEによる解析
実施例1及び実施例2で製造した抗菌活性増強剤の成分組成を特定するために、NuPAGE 4−12%Bis−Trisゲル(Invitrogen社製)を用いて、SDS−PAGEを行った。
さらに、SimplyBlue SafeStain(Invitrogen社製)で染色した。
実施例1で製造した抗菌活性増強剤のSDS−PAGEの結果を図3に示す。また、実施例2で製造した抗菌活性増強剤のSDS−PAGEの結果を図4に示す。図3、図4ともに、左図は、陽イオン交換樹脂からの溶出液の電気泳動図(ただし、Mは分子量マーカーを示す)を表し、右図はゲル濾過処理後の抗菌活性増強剤の電気泳動図を表す。
その結果、いずれのSDS−PAGEの結果においても、本発明の抗菌活性増強剤に14kDaのバンドαが確認された。特に、実施例1で製造した抗菌活性増強剤には、バンドα以外の成分はSDS−PAGEにて確認することはできなかった。なお、実施例2で製造した抗菌活性増強剤のSDS−PAGEの結果(図4)では、80kDa付近にわずかに染色されたバンドβが検出された。
2)質量分析法による解析
実施例1、実施例2の各抗菌活性増強剤について、それぞれSDS−PAGE(図3、図4に相当)により分画・検出された染色後の各ゲルの中から14kDa付近のバンドαをゲルから切り出し、ゲル中の蛋白質部分を脱色し、還元アルキル化及びトリプシン処理によるゲル内消化を行い、MALDI−TOF/MS装置(商品名:AutoflexII、BRUKER社製)にてペプチドの質量分析を行った。
質量分析の結果は、Matrix Science社製のMASCOTソフトウェアを使用して、NCBI(National Center for Biotechnology Information)のデータベース(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)検索により蛋白質を同定した。
実施例1及び実施例2により製造された抗菌活性増強剤について、SDS−PAGEにより分離された14kDaのバンドαは、データベース検索により、図5において表されるとおり、いずれもウシのリボヌクレアーゼー4(Ribonuclease-4、RNase-4)由来の蛋白質であることが明らかになった。
3)抗菌活性増強剤に含まれる有効成分の含有量
実施例1、実施例2の各抗菌活性増強剤について、それぞれSDS−PAGEにより分画・検出された染色後の各ゲル(図3、図4におけるそれぞれ右図)を、デンシトグラフ(ATTO社製)で撮影し、解析ソフトによるバンドの確認を行った。図6は、実施例1の抗菌活性増強剤におけるデンシトグラムである。また、図7は、実施例2の抗菌活性増強剤におけるデンシトグラムである。
その結果、図6のデンシトグラムを表1に表されるとおり数値化した結果、実施例1に記載された方法に基づいて乳由来の原料から本発明の抗菌活性増強剤を製造した場合、有効成分であるリボヌクレアーゼ−4は、抗菌活性増強剤にほぼ100質量%の割合で含有していることが判明した。デンシトグラム上でも、リボヌクレアーゼ−4に相当するピークα以外に、その他のピークは検出されなかった。
換言すれば、実施例1に記載された方法により、乳由来の原料からリボヌクレアーゼ−4を製造することにより、高純度でリボヌクレアーゼ−4を回収できることを意味するものである。
また、図7のデンシトグラムを表2に表されるとおり数値化した結果、実施例2に記載された方法に基づいて乳由来の原料から本発明の抗菌活性増強剤を製造した場合、ピークαとして検出された有効成分であるリボヌクレアーゼ−4は、抗菌活性増強剤に96.8質量%の割合で含有していることが判明した。
なお、図4において、80kDa付近にわずかに染色されたバンドβについて、デンシトグラムからピークβとして検出され、ピークβは抗菌活性増強剤に3.2質量%の割合で含有していることが確認された。
また、ピークβについて蛋白質の同定を行ったところ、ラクトフェリン由来の蛋白質であることが確認された。なお、実施例2に記載の方法により製造された抗菌活性増強剤(ピークα:96.8質量、及びピークβ:3.2質量%)は、それ自体では抗菌活性を示さなかった。
[試験例2]
本試験は、本発明の抗菌活性増強剤がラクトフェリンの抗菌活性を増強する作用を有することを確認するために行った。
(1)試料の調製
ラクトフェリンとしてウシ・ラクトフェリン(森永乳業社製)を脱イオン水で希釈して使用した。
一方、実施例1に記載された方法により製造された抗菌活性増強剤(リボヌクレアーゼ−4を100質量%含有)を脱イオン水で希釈して使用した。
前記のウシ・ラクトフェリンと抗菌活性増強剤を用いて、以下の試料1〜5を調製した。
・試料1:ウシ・ラクトフェリン(2mg/mL)
・試料2:ウシ・ラクトフェリン(2mg/mL)及び抗菌活性増強剤(32μg/mL)の混合物
・試料3:ウシ・ラクトフェリン(2mg/mL)及び抗菌活性増強剤(64μg/mL)の混合物
・試料4:ウシ・ラクトフェリン(2mg/mL)及び抗菌活性増強剤(100μg/mL)の混合物
・試料5:抗菌活性増強剤(100μg/mL)
さらに、1%のBacto peptone培地(Becton Dickinson社製)を用い、5mLのポリスチレンチューブに大腸菌K−12株(NBRC 3301)を106cells/mLとなるよう植菌し、37℃のインキュベーター内で6時間前培養して、試験用菌液とした。
(2)試験方法
96穴プレート上にて前記の試料とともに試験用菌液を106cells/mLとなるよう添加し、37℃にて17時間培養した。
17時間培養した後に、大腸菌を含む培養液を0.85%生理食塩水にて段階希釈し、寒天培地(ラピッドメディアRM-SPC、森永乳業社製)上にプレーティングした後、37℃で16時間培養して、培地上に生じたコロニー数(CFU:Colony Forming Units)を測定することにより、各試料の抗菌活性を評価した。
なお、試料1〜5の他に、前記培地溶液のみで大腸菌を培養したものをコントロールとした。
(3)試験結果
本試験の結果を表3に示す。表3において、有意差検定はp<0.001である。
その結果、培地のみで培養したコントロールでは、17時間後に菌数が1.7×108CFU/mLに増加したのに対し、ラクトフェリンを含む試料1では、菌数が初菌数よりも低減して、3.6×105CFU/mLの範囲となった。
これに対して、ラクトフェリンに抗菌活性増強剤を添加した試料3では、1.8×104CFU/mLとなり、ラクトフェリンと比較して菌数が大きく減少した。
さらに、抗菌活性増強剤の量を1/2に減量した試料2でも、3.6×104CFU/mLとなり、試料3と同様に菌数が減少した。
また、抗菌活性増強剤を試料2のおよそ3倍量添加した試料4では、抗菌活性の有意な増強効果は認められなかった。
試料1と試料2の菌数の比較によれば、試料2の抗菌活性は試料1の抗菌活性の約19倍以上であった。また、試料1と試料3の菌数の比較によれば、試料3の抗菌活性は試料1の抗菌活性の約10倍以上であった。
一方、抗菌活性増強剤を単独で使用した試料5では、菌数が1.9×108CFU/mLとなり、単独では抗菌活性を有していないことが明らかになった。
本試験結果から、本発明の抗菌活性増強剤にはラクトフェリンの抗菌活性を増強する作用を有することが判明した。
これによりラクトフェリン等の抗菌物質と本発明を組み合わせた組成物を製造することにより、従来の抗菌物質の効果を顕著に高めた優れた抗菌用組成物を提供できることが明らかになった。
[試験例3]
本試験は、本発明の抗菌活性増強剤がラクトフェリン加水分解物であるラクトフェリシン(商標登録)の抗菌活性を増強することを確認することを目的とした。
(1)試料の調製
試験例2で使用したウシ・ラクトフェリン(森永乳業社製)をペプシンで加水分解し、高速液体クロマトグラフィーにて精製し、凍結乾燥して得られたウシ・ラクトフェリシン粉末を用いた。
ウシ・ラクトフェリシン粉末は、脱イオン水で希釈して使用した。
一方、実施例1で得られた抗菌活性増強剤を脱イオン水で希釈して使用した。
上記のウシ・ラクトフェリシンと抗菌活性増強剤を用いて下記の試料6〜8を調製した。
試料6:ウシ・ラクトフェリシン(16μg/mL)
試料7:ウシ・ラクトフェリシン(16μg/mL)及び抗菌活性増強剤(32μg/mL)の混合物。
試料8:抗菌活性増強剤(32μg/mL)
(2)試験方法
試験例2と同様の試験方法にて試験した。試料6〜8の他に、培地のみで大腸菌を培養したものをコントロールとした。
(3)結果
試験例3の結果を表4に示す。表4で、培地のみで培養したコントロールでは17時間後に菌数が1.0×108CFU/mLに増加した。
ウシ・ラクトフェリシン16μg/mLを含む試料6では、菌数が1.8×104CFU/mLに減少したが、さらに抗菌活性増強剤を添加した試料7では、菌数が2.5×102CFU/mL以下となり、顕著に菌数の減少が見られた。
ここで、試料6と試料7の菌数の比較によれば、試料7の抗菌活性は試料6の抗菌活性の約72倍以上であった。
一方、抗菌活性増強剤のみを添加した試料8では菌数が1.2×108CFU/mLとなり、全く抗菌活性が見られなかった。
本試験結果から、ウシ・ラクトフェリン分解物と本発明の抗菌活性増強剤の組み合わせにより、顕著な抗菌活性の増加が認められた。
本発明の抗菌活性増強剤は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物を有効成分とする抗菌剤に添加することにより、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性を顕著に向上させることができる。
また、本発明の抗菌活性増強剤は、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物に対して極めて少量を混合するだけで効果を発揮することから、製品の組成や物性に影響を与えずに、飲食品や飼料、医薬品、化粧品等に配合することができる。
さらに、本発明の抗菌活性増強剤の有効成分は、乳由来の成分から得られるリボヌクレアーゼ−4であることから、副作用の心配がほとんどなく、安心して日常的に摂取することができる。
[リボヌクレアーゼ−4]
本発明の有効成分であるリボヌクレアーゼ−4は、哺乳類(例えば、ヒト、ウシ、水牛、ウマ、ヤギ、ヒツジ等)の初乳、移行乳、常乳、末期乳等、これらの処理物である脱脂乳を乳原料として用いて陽イオン交換処理、限外膜濾過処理、及びゲル濾過担体によるゲルろ過処理によって調製することができるものである。
また、リボヌクレアーゼ−4は、乳原料中にホエイ(乳清)蛋白質が含まれるものであれば特に制限なく調製することができる。
例えば、ウシ由来のリボヌクレアーゼ−4は、147アミノ酸残基、分子量が17kDa、等電点が9.18のタンパクである。リボヌクレアーゼ−4は、リボヌクレアーゼ活性や癌細胞に対する細胞毒性を示すことが知られるが、これまでその他の生理活性については知られていなかった。
さらに、リボヌクレアーゼ−4は、乳や乳製品を原料として得られるリボヌクレアーゼ−4に限られず、乳に含まれるリボヌクレアーゼ−4と同等の構造を有する限り、乳以外の動物の体液や組織から得られる蛋白質、又は、化学合成品もしくは組換え蛋白質であってもよい。また、リボヌクレアーゼ−4又はそのフラグメントは、配列番号4のアミノ酸配列を有するものに限られず、それらの保存的バリアントであってもよい。保存的バリアントとしては、配列番号4のアミノ酸配列において、1又は数個、例えば1〜10個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、付加、又は逆位等を含む配列を有する蛋白質、又は、配列番号4のアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列を有する蛋白質であって、ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性を増強する作用を有する蛋白質が挙げられる。
錠剤及び顆粒剤は、必要に応じ白糖、精製セラック、ゼラチン、ソルビトール、グリセリン、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース、ポリビニルピロリドン、フタル酸セルロースアセテート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、メチルメタクリレート、及びメタアクリル酸重合体等により被膜することもできる。
限外濾過時の圧力は、使用する膜の耐圧限界以下であれば(例えばGR−61pp膜なら0.6MPa以下)いずれの圧力でも可能である。尚、耐圧限界値付近での使用は膜の寿命を縮める可能性があるため、耐圧限界の2/3以下(例えばGR−61pp膜なら0.4MPa以下)で行うことが好ましい。
使用する限外濾過膜モジュールは、管型、中空糸型、平膜型、スパイラル型等いずれの形式でも可能である。ただし、中空糸型内圧式等のモジュールでは、中空糸内に沈澱物が生成した場合に流路閉塞を起こす可能性があるので、圧力等を考慮して行うことが好ましい。
さらに、膜透過画分をクエン酸緩衝液(pH5.2)に溶解し、ゲル濾過担体 TSKgel G2000SW(東ソー社製)を用いたHPLCにて分離し、図1に示される分子量約14kDaのピークαを分取した。図1はゲル濾過HPLCの溶出曲線を示している。
この溶出液を0.5M塩化ナトリウムを含むクエン酸緩衝液(pH5.2)に希釈し、ゲル濾過担体 TSKgel G2000SW(東ソー社製)を用いたHPLCにて分離し、図2に示される分子量約14kDaのピークαを分取した。図2はゲル濾過HPLCの溶出曲線を示している。
これに対して、ラクトフェリンに抗菌活性増強剤を添加した試料3では、3.6×104CFU/mLとなり、ラクトフェリンと比較して菌数が大きく減少した。
さらに、抗菌活性増強剤の量を1/2に減量した試料2でも、1.8×104CFU/
mLとなり、試料3と同様に菌数が減少した。

Claims (8)

  1. リボヌクレアーゼ−4を有効成分とするラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤。
  2. 請求項1に記載の抗菌活性増強剤と、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物からなる群から選択される1又は2以上とを含有し、ラクトフェリン、及びラクトフェリン加水分解物に対するリボヌクレアーゼ−4の質量比が1/80以上である、抗菌剤組成物。
  3. 請求項2に記載の抗菌剤組成物を含有する抗菌用医薬品。
  4. 請求項2に記載の抗菌剤組成物を含有する飲食品。
  5. 請求項2に記載の抗菌剤組成物を含有する飼料。
  6. ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤の製造におけるリボヌクレアーゼ−4の使用。
  7. ラクトフェリン又はラクトフェリン加水分解物の抗菌活性増強剤を製造する方法であって、
    (a)乳原料を陽イオン交換樹脂に接触させて乳原料中の蛋白質を陽イオン交換樹脂に吸着処理する工程、
    (b)前記吸着処理後の陽イオン交換樹脂を洗浄処理し、溶出溶媒を通液して、等電点が8.0〜10.0の画分を溶出する工程、
    (c)前記溶出した蛋白質画分をゲル濾過担体によりゲル濾過処理して分子量30kDa以下の画分を回収する工程、
    を有することを特徴とする、方法。
  8. リボヌクレアーゼ−4を製造する方法であって、
    (a)乳原料を陽イオン交換樹脂に接触させて乳原料中の蛋白質を陽イオン交換樹脂に吸着処理する工程、
    (b)前記吸着処理後の陽イオン交換樹脂を洗浄処理し、溶出溶媒を通液して、等電点が8.0〜10.0の画分を溶出する工程、
    (c)前記溶出した蛋白質画分を分画分子量30kDaの限外濾過膜により膜濾過処理して膜透過画分を回収する工程、
    (d)前記膜透過画分をゲル濾過担体によりゲル濾過処理して分子量30kDa以下の画分を回収する工程、
    を有することを特徴とする、方法。
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