KR100554346B1 - A new anti-cancer polysaccharide from the genus bifidobacterium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인간과 동물의 장내 세균중 유익균으로 알려진 비피도박테리아 (Bifidobacteria)에서 분리된 분자량 140만 내지 150만 달톤의 항암활성 다당류, 이의 분리 정제방법 및 이 다당류를 포함하는 기능성 식품 및 약학적 조성물에 관한 것이다. 상세하게는 비피도박테리움 비피덤 BGN4 유래의 항암활성을 나타내는 다당류를 균질화 열처리, 페놀추출 및 에탄올을 이용한 침전화 반응 등을 포함하는 항암활성 다당류의 분리 정제방법 및 이러한 다당류를 유효성분으로 하는 다양한 식품 소재 혹은 의약품 제제에 관한 것이다. The present invention is an anticancer active polysaccharide having a molecular weight of 1.4 million to 1.5 million Daltons isolated from Bifidobacteria known as beneficial bacteria among human and animal intestinal bacteria, a method for separating and purifying the same, and a functional food and pharmaceutical composition comprising the polysaccharide. It is about. Specifically, the method for separating and purifying anticancer active polysaccharides including homogenization heat treatment, phenol extraction, and precipitation using ethanol for polysaccharides showing anticancer activity derived from Bifidobacterium bifiderm BGN4, and various polysaccharides as an active ingredient. It relates to food ingredients or pharmaceutical preparations.

항암활성, 비피도박테리움, 다당류Anticancer activity, Bifidobacterium, polysaccharide

Description

비피도박테리움에서 유래한 신규 항암활성 다당류{A NEW ANTI-CANCER POLYSACCHARIDE FROM THE GENUS BIFIDOBACTERIUM}A novel anti-cancer polysaccharide derived from Bifidobacterium {A NEW ANTI-CANCER POLYSACCHARIDE FROM THE GENUS BIFIDOBACTERIUM}

도 1 은 인체 유래의 비피더스균들간의 항암활성을 비교한 그래프이다.Figure 1 is a graph comparing the anticancer activity between the bifidus bacteria derived from the human body.

도 2 은 각종 암 세포주에 대한 BGN4 유래의 항암활성 다당류의 역가를 비교한 그래프이다. 2 is a graph comparing the titers of anticancer active polysaccharides derived from BGN4 against various cancer cell lines.

도 3 은 16S rRNA 염기서열 분석에 의한 항암활성 비피더스 BGN4의 동정 결과이다. Figure 3 shows the results of identification of anticancer activity bifidus BGN4 by 16S rRNA sequencing.

도 4 는 비피도박테리움에서 항암활성 다당류를 분리 정제하는 과정을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the process of separating and purifying the anticancer active polysaccharides in Bifidobacterium.

도 5 는 비피도박테리움 유래의 항암활성 다당류의 분자량을 결정하기 위한 GPC 결과를 나타낸 것이다. Figure 5 shows the GPC results for determining the molecular weight of the anti-cancer active polysaccharide derived from Bifidobacterium.

도 6 은 비피도박테리움 유래의 항암활성 다당류의 구성성분을 분석하기 위한 BIO-LC 분석 결과 (PA1 column 사용) 이다. Figure 6 shows the results of BIO-LC analysis (using PA1 column) to analyze the components of the anti-cancer active polysaccharide derived from Bifidobacterium.

도 7 은 비피도박테리움 유래의 항암활성 다당류의 구성성분을 분석하기 위한 BIO-LC 또 다른 분석 결과 (MA1 column 사용) 이다. FIG. 7 shows another analysis result of BIO-LC (using MA1 column) for analyzing the components of the anti-cancer active polysaccharide derived from Bifidobacterium.

도 8 은 비피도박테리움 유래의 항암활성 다당류의 구성당 사이의 결합을 결정하기 위한 방법을 나타낸 것이다. FIG. 8 shows a method for determining binding between constituent sugars of an anti-cancer active polysaccharide derived from Bifidobacterium.

도 9 는 항암활성 다당류의 구성당 사이의 결합을 분석한 TCL 결과이다. 9 is a TCL result analyzing the binding between the constituent sugar of the anticancer active polysaccharide.

도 10은 항암활성 다당류에 의한 대장암세포주에 대한 항암활성을 나타낸 것이다. 10 shows anticancer activity against colorectal cancer cell lines by anticancer active polysaccharides.

본 발명은 인간과 동물의 장내 세균중 유익균으로 알려진 비피도 박테리아 (Bifidobacteria)에서 분리한 항암활성 다당류, 이의 분리 방법 및 이를 포함하는 식품 및 약학적 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 비피도박테리움 비피덤 BGN4 균주에서 균질화 열처리, 페놀추출 및 에탄올을 이용한 침전화 반응 등에 의하여 상기 다당류를 분리 정제하는 것을 포함하는 상기 다당류의 제조방법 및 상기 다당류를 유효성분으로 포함하는 식품 및 약학적 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to anticancer active polysaccharides isolated from Bifidobacteria known as beneficial bacteria among human and animal intestinal bacteria, separation methods thereof, and food and pharmaceutical compositions comprising the same. More specifically, in the Bifidobacterium bifiderm BGN4 strain, a method for preparing the polysaccharide and separating the polysaccharide by homogenization heat treatment, phenol extraction and precipitation using ethanol, and the like, including the polysaccharide as an active ingredient It relates to food and pharmaceutical compositions.

비피도박테리움은 인간, 동물, 곤충 등의 장내에서 살아가는 미생물로 티시어(Tissier)에 의해 처음으로 발견되었다. 비피도박테리움은 그람양성, 절대혐기성, GC-rich 등의 특성을 가지며 모유아의 장내의 우세균총으로 발견된다. 비피도박테리아는 잘 알려진 유산균 계열인 락토바실라이(lactobacilli), 락토코카이 (lactococci)등 과는 다른 액시토마이세스 (Actinomycetes)계열로 코리네박테리아(Corynebacteria) 나 스트렙토마이세스(Streptomyces), 미코박테리아(Mycobacteria) 등과 분류학적으로 가깝게 위치한다. 또한 유산 생성균주로써 대사산물로 젖산:아세트산을 3:2비율로 생산하며, pH의 조절을 통해 외래 침입 병원균을 막아주는 역할을 한다. 이러한 특성들은 장내 정상균총의 균형을 유지하는데 주요 역할을 하는 것으로 알려졌다. 비피도박테리움으로 발효한 우유를 섭취하였을 때 유당불내증을 완화시키는 작용이 있고, 최근 연구에 따르면 콜레스테롤의 저하, 면역기능 강화, 항암활성 등 의 유용한 기능이 알려져 있다. 또한 장 점막에 흡착력이 우수하며 세계적으로 관심이 증가하고 있으며 비피도박테리움을 이용한 유제품개발에 열기가 높아가고 있다.Bifidobacterium was first discovered by Tissier as a microorganism that lives in the intestines of humans, animals and insects. Bifidobacterium has the characteristics of gram positive, absolute anaerobic, GC-rich, etc. and is found in the intestinal dominant flora of the mother's infant. Bifidobacteria is a family of Actinomycetes different from the well-known lactobacillus lactobacilli , lactococci , etc., and Corynebacteria , Streptomyces , and Mycobacteria. ( Mycobacteria ) is located close to the taxonomy. It also produces lactic acid: acetic acid in a 3: 2 ratio as a metabolite as a lactic acid-producing strain, and plays a role in preventing foreign invading pathogens by adjusting pH. These properties are known to play a key role in maintaining the balance of normal intestinal flora. Ingesting milk fermented with Bifidobacterium has the effect of alleviating lactose intolerance. Recent studies have revealed useful functions such as lowering cholesterol, enhancing immune function, and anticancer activity. In addition, the adsorption power to the intestinal mucosa is excellent, and there is increasing interest in the world, and the heat of development for dairy products using Bifidobacterium is increasing.

현재까지 비피도박테리움의 연구방향은 균주의 동정 및 계수, 스크리닝 방법 개발, 내산, 내담즙성, 박테리오신 등을 분비하는 균주의 스크리닝, 균주 자체 생화학적 특성 분석, 비피도박테리움 유래의 프라스미드 분석과 특징적인 효소의 클로닝 및 생화학적 분석 등이 주류를 이루고 있다. Until now, the research direction of Bifidobacterium has been to identify and count strains, develop screening methods, screen for strains that secrete acid, bile, and bacteriocins, analyze their own biochemical properties, and plasmids derived from Bifidobacterium. Analysis, cloning and biochemical analysis of characteristic enzymes are the mainstream.

젖산균체 및 요구르트에 의한 항암효과에 대한 보고는 많으나 다당류의 항암효과에 대한 보고는 많지 않았다. Oda 등 (1983)은 락토바실러스 헬베티쿠스의 다당류가 글루코오스와 갈락토오스 (2:1)로 구성되어 있으며 S-180 복수암을 발생시킨 마우스에 20mg/kg, 80mg/kg의 다당류를 복강투여할 경우 각각 144%, 233% 수명 연장효과가 있었으며, 이 다당류는 in vitro 시험에서 세포독성이 없었다고 보고하였다. Kitazawa 등 (1990)은 핀란드와 아이슬란드에서 소비되는 점성 발효유를 이용하여 항암실험을 하였고 이 다당류가 글루코오스, 갈락토오스, 람노오스로 구성되었다고 보고하였다. 이와 같은 유산균에 의한 항암효과의 기작은 명확하지 않지만 숙주 매개성이고 세포성 면역계의 활성에 기인한 것으로 보고되고 있다. 이와 같이 몇 몇 유산균과 비피더스 균체에 의한 항암효과는 보고되고 있으나 비피더스의 다당류에 의한 항암활성과 그 활성 물질에 관한 구체적인 규명 결과는 보고되고 있지 않은 실정이다. There are many reports on the anticancer effects of lactic acid bacteria and yogurt, but few reports on the anticancer effects of polysaccharides. Oda et al. (1983) found that Lactobacillus helvetticus polysaccharides were composed of glucose and galactose (2: 1), and 20 mg / kg and 80 mg / kg polysaccharides were intraperitoneally administered to mice that developed S-180 ascites cancer. 144% and 233% lifespan prolonged, respectively, and the polysaccharide reported no cytotoxicity in vitro. Kitazawa et al. (1990) conducted anticancer experiments using viscous fermented milks consumed in Finland and Iceland, and reported that the polysaccharides consisted of glucose, galactose, and rhamnose. The mechanism of the anticancer effect by such lactic acid bacteria is not clear, but it is reported that it is host mediated and due to the activity of the cellular immune system. As described above, some anti-cancer effects by lactic acid bacteria and bifidus cells have been reported, but specific anticancer activity by polysaccharides of bifidus and its specific substance have not been reported.

본 발명은 비피도 박테리움 비피덤 BGN4에서 유래한 항암활성 다당류를 제공하는 데 있다. The present invention is to provide an anticancer active polysaccharide derived from Bifido bacterium Bifidum BGN4.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 항암활성 다당류를 비피더스로부터 분리 정제하는 방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for separating and purifying the anticancer active polysaccharides from bifidus.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 항암활성 다당류를 포함하는 기능성 식품 및 약학적 조성물을 제공하는 데에 있다. Still another object of the present invention is to provide a functional food and pharmaceutical composition comprising the anticancer active polysaccharide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인변으로 부터 비피더스 균주를 분리하고 이중 항암활성이 높은 균주를 분리하기 위하여 대장암 세포에 대한 항암 활성을 측정하였다. 그 결과 항암활성이 높은 균주인 비피도 박테리움 비피덤 BGN4를 분리하였다. In order to achieve the above object, the present invention measured anticancer activity against colon cancer cells in order to isolate the bifidus strain from the stool and to isolate a strain of high anticancer activity. As a result, Bifido bacterium Bifidum BGN4, a strain having high anticancer activity, was isolated.

본 발명에서 분리된 비피도박테리움 비피덤 BGN4의 균학적 특성은 하기 표 1과 같다. The bacteriological characteristics of Bifidobacterium bifiderm BGN4 isolated from the present invention are shown in Table 1 below.

비피도박테리움 비피덤 BGN4의 특성Characteristics of Bifidobacterium Bifidum BGN4 형태shape 곤봉형 또는 Y자형Club or Y 그램 염색Gram dyeing ++ F6PPKF6PPK ++

이 균주로 부터 항암활성을 갖는 다당류를 분리 정제하기 위하여 최적의 배지는 50 g/L 락토즈, 10 g/L 비프 익스트랙트(beef extract), 10 g/L 펩톤, 5 g/L 이스트 추출물, 7 g/L 아세테트산 나트륨, 2 g/L 시트르산 암모늄, 2 g/L 인산이나트륨, 1 g/L 트윈 80(tween 80), 0.2 g/L 황산마그네슘, 0.5g/L L-시스테인을 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 37℃에서 pH 5.0로 유지하며 고정화한 탄산칼슘을 첨가하고 피트산 2g/L 및 비타민 C 1g/L를 첨가한 배지를 이용하는 것이다. To isolate and purify anti-cancer polysaccharides from this strain, the optimal medium was 50 g / L lactose, 10 g / L bee extract, 10 g / L peptone, 5 g / L yeast extract, 7 g / L sodium acetate, 2 g / L ammonium citrate, 2 g / L disodium phosphate, 1 g / L tween 80, 0.2 g / L magnesium sulfate, 0.5 g / L L-cysteine It is preferable to include. More preferably, the medium is maintained at pH 5.0 at 37 ° C. and immobilized with calcium carbonate and 2 g / L of phytic acid and 1 g / L of vitamin C.

다당류 분리는 35-40℃에서 세포 배양하여 수득하여 원심 분리한 후 셀 파쇄 후 균질화시킨 후 세포추출물을 다시 한번 수득하여 원심분리시킨 후 약 80℃의 열처리한 후 또 한번의 원심분리과정을 거쳐서 침전물을 제거하여 상층액을 얻고, 이 상층액을 페놀 추출을 하여 상층액에 잔류하는 단백질을 제거한다. 마지막으로 에탄올 침전반응을 통하여 상기 항암활성 다당류를 수득한다. Polysaccharide separation was obtained by cell culture at 35-40 ° C., centrifuged, homogenized after cell crushing, cell extracts were obtained once again, centrifuged, heat treated at about 80 ° C., and then precipitated through another centrifugation. The supernatant is removed to obtain a supernatant, and the supernatant is phenol extracted to remove the protein remaining in the supernatant. Finally, the anticancer polysaccharide is obtained through ethanol precipitation.

항암활성 다당류의 분자량은 140-160만 달톤의 범위 내이고, 가수분해를 통하여 각 구성성분을 분석하였다.The molecular weight of the anticancer active polysaccharide was in the range of 1.4-1.6 million daltons, and each component was analyzed by hydrolysis.

이러한 다당류는 실험 결과 항암작용을 갖고 있음을 확인하였고, 이를 포함하는 약학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 부형제, 담체, 희석제 등을 포함할 수 있고, 정제, 환제, 분산제, 과립, 엘릭서, 현탁제, 유화제, 용액, 시럽 등의 형태일 수 있다. 또한, 경구 또는 비경구적으로 투여될 수 있고, 1일 투여량은 체중 1Kg 당 1 내지 20mg 범위이다.These polysaccharides were confirmed to have anti-cancer activity as a result of the experiment, the pharmaceutical composition comprising them may include pharmaceutically acceptable excipients, carriers, diluents, and the like, tablets, pills, dispersants, granules, elixirs, suspensions , Emulsifiers, solutions, syrups and the like. It can also be administered orally or parenterally, and the daily dosage ranges from 1 to 20 mg / kg body weight.

이하, 실시예를 통하여 발명을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

인변으로 부터 비피더스균의 분리 Isolation of Bifidus from Stool

자원자의 대변을 수집한 후, 상기 대변을 멸균 생리식염수를 사용하여 10배 씩 단계적으로 희석한 다음, 한국특허 제 135780호에 기재된 바와 같이, pH 7.0의 선택배지인 TP 배지(트립티케이스(trypticase) 10g, 프로테오스 펩톤 No.3(proteose peptone No.3 ) 3.5g, 황산 암모늄(ammonium sulfate) 3g , KH2PO4 2 g, K2HPO4 1g, 시스테인·HCl(L-cystein·HCl·H2O) 0.5g , MgSO4 0.2g, 한천(agar) 15g, TOS 용액(transgalactoologosaccharide) 50㎖ 및 30% 프로피온산 나트륨 용액(sodium propionate) 50㎖에 증류수를 가하여 총 1ℓ가 되도록 제조) 에 도말하여 배양하였다. 이후, TP 배지에서 생성된 단일 콜로니들을 취하여 현미경으로 형태학적 특징을 조사하고, 그램 염색과 F6PPK(fructose 6 phosphate phosphokeolase) 테스트 등을 수행한 결과 비피더스균임을 확인하였다. 상기 분리된 비피더스 균주들의 배양 및 보관에는 BHI 배지 또는 MRS 배지를 사용하였다. After collecting the stool of the volunteer, the stool was diluted 10 times with sterile physiological saline, and then, as described in Korean Patent No. 135780, TP medium (trypticase), which is a selective medium of pH 7.0. ) 10 g, proteose peptone No. 3 (3.5 g), ammonium sulfate 3 g, KH 2 PO 4 2 g, K 2 HPO 4 1 g, cysteine-HCl (L-cystein-HCl) 0.5 g of H 2 O, 0.2 g of MgSO 4 , 15 g of agar, 50 ml of TOS solution (transgalactoologosaccharide) and 50 ml of 30% sodium propionate solution (prepared with distilled water to make 1 L total) And incubated. Subsequently, single colonies generated in TP medium were taken to investigate morphological characteristics under a microscope, and gram staining and F6PPK (fructose 6 phosphate phosphokeolase) tests were performed to confirm that they were bifidus. BHI medium or MRS medium was used for culturing and storing the isolated bifidus strains.

[실시예 2]Example 2

고 항암활성을 갖는 비피더스균의 분리 및 동정 Isolation and Identification of Bifidus Bacteria with High Anticancer Activity

실시에1에서 분리된 비피더스 균주들 중 항암활성이 높은 균주를 탐색하기 위해, 대장암 세포주에 대한 항암활성을 측정하였다. 즉 암 세포주 HT-29, HCT116, K-ras-transformed NIH3T3, Chang, NIH3T3, HeLa 등을 10%의 FBS가 첨가된 DMEM 이나 RPMI1640 배지에 접종하여 5% CO2 로 충진된 배양기에서 37℃에 배양하고, 세포 파쇄액을 첨가하여 일반적으로 실험실에서 수행하는 MTT 방법에 의하여 항암활성을 측정하였다. In order to search for high anticancer activity among the bifidus strains isolated in Example 1, anticancer activity against the colorectal cancer cell line was measured. That is, cancer cell lines HT-29, HCT116, K-ras-transformed NIH3T3, Chang, NIH3T3, HeLa, etc. were inoculated in DMEM or RPMI1640 medium with 10% FBS and incubated at 37 ° C in an incubator filled with 5% CO 2 . And the anticancer activity was measured by the MTT method which is generally performed in a laboratory by adding the cell lysate.

그 결과는 도 1 에 도시된 바와 같이 BGN4 균주(서울대학교 식품영양학과 지근억교수; 참고문헌 Journal of Food Protection, Vol. 63, (2000) 1133-1136/ International Journal of Food Microbiology Vol. 46 (1999) 231-241.)가 가장 항암활성이 우수한 것으로 밝혀졌다. BGN4 균주의 배양을 위해서는 BHI배지 혹은 MRS 배지를 사용하였다. 이 BGN4의 다양한 세포주에 대한 항암활성을 본 결과 도 2에 도시된 바와 같이, HT-29 (대장암세포주)와 oncogenic ras-transformed cells 에서 강한 증식억제효과를 보였다. BGN4 균주를 16S rRNA 염기서열 분석을 통하여 동정한 결과 비피도박테리움 비피덤 BGN4로 동정하였다 (도 3 참조)The results are as shown in Figure 1 BGN4 strain (Professor Ji Geun Eok, Department of Food and Nutrition, Seoul National University; Reference Journal of Food Protection, Vol. 63, (2000) 1133-1136 / International Journal of Food Microbiology Vol. 46 (1999) 231-241.) Was found to have the best anticancer activity. For culturing BGN4 strain, BHI medium or MRS medium was used. As shown in FIG. 2, the anticancer activity of BGN4 against various cell lines showed strong proliferation inhibitory effect in HT-29 (colon cancer cell line) and oncogenic ras-transformed cells. The BGN4 strain was identified as Bifidobacterium bifidum BGN4 through 16S rRNA sequencing (see FIG. 3).

[실시예 3]Example 3

비피도 박테리움 비피덤 BGN4의 항암활성을 갖는 다당류의 분리 및 정제Isolation and Purification of Polysaccharides with Anticancer Activity of Bifidobacterium Bifidum BGN4

상기 균주에서 항암활성 다당류를 생산하기 위한 최적 배지의 조성을 완성하 였다. 최적배지의 조성은 50 g/L 락토즈, 10 g/L 비프 익스트랙트(beef extract), 10 g/L 펩톤, 5 g/L 이스트 추출물, 7 g/L 아세테트산 나트륨, 2 g/L 시트르산 암모늄, 2 g/L 인산이나트륨, 1 g/L 트윈 80(tween 80), 0.2 g/L 황산마그네슘, 0.5g/L L-시스테인을 포함하고, 37℃에서 pH 5.0로 유지하며 고정화한 탄산칼슘을 첨가하고 피트산 2g/L 및 비타민 C 1g/L를 첨가하였다. 이때, 60㎎/ℓ의 항암활성 다당류를 생산할 수 있었다. 항암활성 다당류를 분리 정제하는 방법은 도 4 나타낸 바와 같다. In this strain, the composition of the optimum medium for producing anticancer active polysaccharides was completed. The optimum composition of the medium was 50 g / L lactose, 10 g / L bee extract, 10 g / L peptone, 5 g / L yeast extract, 7 g / L sodium acetate, 2 g / L Ammonium citrate, 2 g / L disodium phosphate, 1 g / L tween 80, 0.2 g / L magnesium sulfate, 0.5 g / L L-cysteine, maintained at pH 5.0 at 37 ° C. and immobilized Calcium carbonate was added and 2 g / L phytic acid and 1 g / L of vitamin C were added. At this time, the anticancer active polysaccharide of 60 mg / L could be produced. The method for separating and purifying the anticancer active polysaccharide is as shown in FIG. 4.

[실시예 4]Example 4

항암활성 다당류의 분자량 확인 Molecular weight confirmation of anticancer active polysaccharides

비피도 박테리움 비피덤 BGN4 의 세포벽 추출로 수득된 다당류의 분자량을 GPC (Agilent, 미국)를 이용하여 확인하였다. 표준시료로는 덱스트란 (분자량(달톤); 5,200, 48,500, 273,000, 830,000, Fluka)을 사용하였으며, 시료 중에 가장 큰 분자량을 갖는 덱스트란 (분자량 830,000달톤)을 첨가하여 분자량 크기를 비교하였다. 그 결과 도 5에 도시된 바와 같이, 항암활성 다당류의 분자량은 150만 정도로 예측되었다. The molecular weight of the polysaccharide obtained by cell wall extraction of Bifidobacterium Bifidum BGN4 was confirmed using GPC (Agilent, USA). Dextran (molecular weight (dalton); 5,200, 48,500, 273,000, 830,000, Fluka) was used as a standard sample, and the molecular weight size was compared by adding dextran (molecular weight 830,000 daltons) having the largest molecular weight in the sample. As a result, as shown in FIG. 5, the molecular weight of the anticancer polysaccharide was estimated to about 1.5 million.

이때, 분석조건은 아래와 같다.At this time, the analysis conditions are as follows.

컬럼 : PL aquagel-OH Mixed, 7.5 ㅧ 300mm, 8㎛Column: PL aquagel-OH Mixed, 7.5 ㅧ 300mm, 8㎛

컬럼온도 : 25℃Column Temperature: 25 ℃

유속 : ㎖/minFlow rate: ml / min

이동상: 물Mobile phase: water

검출기 : 굴절 지수 검출기Detector: Refractive Index Detector

수정 : 덱스트란 스탠다드 (dextran standard, Fluka에서 구입) Correction: dextran standard (purchased from Fluka)

[실시예 5]Example 5

항암활성 다당류의 구성성분의 확인Identification of Components of Anticancer Active Polysaccharides

비피도 박테리움 비피덤 BGN4의 세포벽에서 상기의 방법으로 추출하여 얻은 항암활성 다당류의 구성 당을 확인하기 위하여 TFA를 이용해 가수분해하여 Bio-LC로 분석하였다. 즉 10 mg의 항암활성 다당류에 500 mM 의 TFA (Trifluroacetic acid) 1ml를 첨가하고 실온에서 30분간 반응한 후 100℃에서 150분간 분해한 후 Bio-LC로 분석하였다.In order to identify the constituent sugars of the anticancer active polysaccharides extracted by the above-described method from the cell wall of Bifidobacterium Bifidum BGN4, hydrolysis was performed using TFA and analyzed by Bio-LC. That is, 1 mg of 500 mM TFA (Trifluroacetic acid) was added to 10 mg of anticancer active polysaccharide, and then reacted for 30 minutes at room temperature, and then decomposed for 150 minutes at 100 ° C. and analyzed by Bio-LC.

표준물질로서 myo-inositol, rhamnose, glucose, galactose, ribose, fructose, adonitol(ribitol), glycerol, mannose, arabinose, fucose, xylose, sorbose, tagatose, inositol, mannitol, sorbitol, dulcitol, xylitol, allose, (기타 2당류 : sucrose, lactose, melibiose, 3당류 : raffinose)등을 사용하였고 각각의 PA1 column과 MA1 column의 분석조건은 표 2와 같다.As standards, myo-inositol, rhamnose, glucose, galactose, ribose, fructose, adonitol (ribitol), glycerol, mannose, arabinose, fucose, xylose, sorbose, tagatose, inositol, mannitol, sorbitol, dulcitol, xylitol, allose, (others Disaccharides: sucrose, lactose, melibiose, trisaccharides and raffinose) were used, and the analysis conditions of each PA1 column and MA1 column are shown in Table 2.

columncolumn PA1 columnPA1 column MA1 columnMA1 column 조건Condition · 분리액 - 200 mM NaOH· 유속 - 1 ml/min· 압력 - 1550 ~ 1580 barSeparation liquid-200 mM NaOH Flow rate-1 ml / min Pressure-1550-1580 bar · 분리액 - 600mM NaOH· 유속 - 0.4 ml/min· 압력 - 1440 ~ 1460Separation liquid-600 mM NaOH, flow rate-0.4 ml / min, pressure-1440 ~ 1460 표준물질Standard material 미오-이노시톨(myo-inositol), 리보즈(ribose), 람노즈(rhamnose), 글루코즈(glucose), 갈락토즈(galactose)Myo-inositol, ribose, rhamnose, glucose, galactose 미오-이노시톨(myo-inositol), 리비톨(ribitol), 람노즈(rhamnose), 글루코즈(glucose), 갈락토즈(galactose)Myo-inositol, ribitol, rhamnose, glucose, galactose

표 3은 PA1 컬럼을 이용한 BGN4 유래의 다당류의 Bio-LC 결과이고, 표 4는 MAI 컬럼을 이용한 BGN4 유래의 다당류의 Bio-LC 결과이다. 이에 상응하는 그래프는 도 6및 도 7다. Table 3 shows Bio-LC results of polysaccharides derived from BGN4 using a PA1 column, and Table 4 shows Bio-LC results of polysaccharides derived from BGN4 using a MAI column. Corresponding graphs are FIGS. 6 and 7.

PeakNo.Peak No. ComponentNameComponentName RetentionTimeRetentionTime AreanC*minAreanC * min HeightnCHeightnC Amount%Amount% RelativeAmount %RelativeAmount% 1One myo-inositolmyo-inositol 1.37 1.37 68.156 68.156 1062.328 1062.328 0.0041 0.0041 26.3226.32 22 rhamnoserhamnose 2.47 2.47 12.498 12.498 137.168 137.168 0.0014 0.0014 4.834.83 33 glucose, galactoseglucose, galactose 3.63 3.63 115.807 115.807 739.041 739.041 0.0031 0.0031 44.7244.72 44 RiboseRibose 4.30 4.30 62.499 62.499 445.558 445.558 0.0036 0.0036 24.1324.13

PeakNo.Peak No. ComponentNameComponentName RetentionTimeRetentionTime AreanC*minAreanC * min HeightnCHeightnC Amount%Amount% RelativeAmount %RelativeAmount% 1One N.AN.A 7.837.83 144.53144.53 597.54597.54 N.AN.A 26.3226.32 22 rhamnoserhamnose 12.30 12.30 14.12 14.12 35.76 35.76 0.0010 0.0010 3.873.87 33 glucoseglucose 20.67 20.67 114.76 114.76 175.21 175.21 0.0043 0.0043 31.5231.52 44 galactosegalactose 22.97 22.97 39.94 39.94 45.79 45.79 0.0018 0.0018 10.9710.97 55 riboseribose 26.73 26.73 86.47 86.47 103.84 103.84 0.0721 0.0721 23.7623.76

[실시예 6]Example 6

항암활성 다당류의 구성당 사이의 결합 분석 Analysis of binding between constituent sugars of anticancer active polysaccharide

항암활성 다당류의 구성당 사이의 결합을 확인하기 위하여 메틸화하였다. 그 방법은 도 8과 같다.Methylation was performed to confirm the binding between the constituent sugars of the anticancer polysaccharide. The method is shown in FIG.

그 결과 GC/MS 의 경우 구성당의 다양성 및 결합구조의 다양성 때문에 데이터베이스와 일치하는 것이 없었다. 또한 TLC 결과 (조건은 전개 solvent : Hexane : Ethyl Acetate = 5:2), 도 9에 도시된 바와 같이, 많은 위치에서 검출되는 것으로 보아 다양한 구성 성분 및 구조로 형성된 신규 물질로 추정되었다. As a result, GC / MS did not match the database due to the diversity of components and the variety of coupling structures. In addition, TLC results (conditions were developed solvent: Hexane: Ethyl Acetate = 5: 2), as shown in Figure 9, it was detected in a number of locations was estimated to be a novel material formed of various components and structures.

[실시예 7]Example 7

BGN4를 이용한 항암활성 동물실험Antitumor Activity Animal Experiment Using BGN4

in vitro에서 확인한 항암활성을 실험동물을 이용하여 in vivo에서 확인하였다. 즉 두유(삼육두유)를 배지로 이용하고 여기에 BGN4를 배양하여 동결 건조한 분말을 암이 유발된 실험쥐에 투여하여 암세포의 개수와 크기를 비교하였다. 그 결과 대조군에 비하여 암세포의 수와 크기가 현저히 줄어듦을 확인하였고 이는 표 5와 같다. The anticancer activity confirmed in vitro was confirmed in vivo using experimental animals. In other words, soymilk (soybean soymilk) was used as a medium, and BGN4 was incubated therein, and lyophilized powder was administered to cancer-induced mice to compare the number and size of cancer cells. As a result, it was confirmed that the number and size of cancer cells is significantly reduced compared to the control group, which is shown in Table 5.

Figure 112003051053584-pat00001
Figure 112003051053584-pat00001

[실시예 8]Example 8

비피도박테리움 비피덤 BGN4를 이용한 건강기능식품의 제조 Preparation of Health Functional Food Using Bifidobacterium Bpi4

BGN4 생산용 배지에서 배양하여 회수하고 동결 건조한 BGN4 분말을 제조하였다. 상기 BGN4 분말에 기능성 식품소재들과 혼합하여 표 6의 조성으로 정장제품을 제조하였다. It was recovered by culturing in the BGN4 production medium and lyophilized BGN4 powder was prepared. The BGN4 powder was mixed with functional food materials to prepare a formal product with the composition of Table 6.

성분ingredient 함량content 비피더스 원말(BGN4) 유산간균 원말 전분 프락토올리고당요구르트파우더 합계Bifidus Raw (BGN4) Lactic Acid Bacteria Raw Starch Fructooligosaccharide Yogurt Powder Total 4%1%56%30%9%100%4% 1% 56% 30% 9% 100%

본 발명에 따른 비피더스균은 대장에 존재하므로 소장과의 균형을 맞추어 정장효과를 높이기 위해 소장에 존재하는 것으로 알려진 유산간균인 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus) 분말을 소량 첨가하였다. 제조된 정장제품에는 본 발명에 따른 비피도박테리움 비피덤 BGN4가 2×109/g 정도 함유되어 있 고, 락토바실러스 아시도필러스는 2×108/g 함유되어 있다.Since the bifidus bacteria according to the present invention are present in the large intestine, a small amount of Lactobacillus acidophilus powder, a lactobacillus known to exist in the small intestine, is added to balance the small intestine and increase the intestinal effect. Manufactured suit product and can contain Bifidobacterium bipyridinium bonus BGN4 about 2 × 10 9 / g according to the present invention, a filler is also seuneun contained 2 × 10 8 / g Lactobacillus know.

[실시예 9]Example 9

비피도박테리움 비피덤 BGN4유래의 항암활성 다당류의 대장암세포주에 대한 활성 Anticancer Activity of Bifidobacterium Bifi4 BGN4 Activity of Polysaccharides against Colon Cancer Cell Line

비피도 박테리움 비피덤 BGN4의 항암활성을 갖는 다당류의 분리 및 정제는 실시예 3에 제시된 방법으로 실시하였다. 항암활성을 분석하기 위한 대장암 세포주는 HT29와 HCT116을 사용하였으며 그 결과를 도 10에 표시하였다. Separation and purification of polysaccharides having anticancer activity of Bifidobacterium Bifidum BGN4 was carried out by the method shown in Example 3. Colorectal cancer cell lines for analyzing anticancer activity were used HT29 and HCT116 and the results are shown in FIG.

이상 살펴본 바와 같이, 이미 공지된 비피도박테리움 비피덤 BGN4이 생산하는 신규한 다당류가 우수한 항암활성을 나타내는 것을 확인하였는 바, 이러한 비피더스균을 생균 및 사균으로서 식품에 첨가 시 항암활성을 갖는 건강보조식품 이나, 기능성 발효유를 제조할 수 있다. As described above, it was confirmed that the novel polysaccharides produced by the known Bifidobacterium bifidum BGN4 exhibited excellent anticancer activity. Food and functional fermented milk can be manufactured.

또한, 이 균주에서 생산되는 항암활성 다당류만을 분리 정제할 경우 새로운 항암제의 원료로 개발되어 의약 및 제약원료로 사용될 수 도 있다. In addition, if only the anticancer active polysaccharides produced in this strain is purified and developed as a raw material of a new anticancer agent may be used as a medicine and pharmaceutical raw materials.

Claims (8)

삭제delete 삭제delete 비피도박테리움 비피덤 BGN4를 배양하여 원심분리한 후 셀 파쇄 및 균질화시킨 후 세포추출물을 수득하여 원심분리시키고 약 80℃의 열처리한 후 또 한번의 원심분리과정을 거쳐서 침전물을 제거하여 상층액을 얻고, 이 상층액을 페놀 추출을 하여 상층액에 잔류하는 단백질을 제거한 후 에탄올 침전반응시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 항암 활성 다당류의 제조방법. Bifidobacterium bifiderum BGN4 was cultured and centrifuged, followed by cell crushing and homogenization. Cell extracts were obtained and centrifuged. And a step of removing the protein remaining in the supernatant by phenol extraction of the supernatant, followed by ethanol precipitation reaction. 제 3항에 있어서, 상기 비피도박테리움 비피덤 BGN4의 성장배지는 50 g/L 락토즈, 10 g/L 비프 익스트랙트(beef extract), 10 g/L 펩톤, 5 g/L 이스트 추출물, 7 g/L 아세테트산 나트륨, 2 g/L 시트르산 암모늄, 2 g/L 인산이나트륨, 1 g/L 트윈 80(tween 80), 0.2 g/L 황산마그네슘, 0.5g/L L-시스테인을 포함하는 것을 특징으로 하는 항암 활성 다당류의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the growth medium of Bifidobacterium Bifi4 BGN4 is 50 g / L lactose, 10 g / L bee extract, 10 g / L peptone, 5 g / L yeast extract, 7 g / L sodium acetate, 2 g / L ammonium citrate, 2 g / L disodium phosphate, 1 g / L tween 80, 0.2 g / L magnesium sulfate, 0.5 g / L L-cysteine Method for producing an anticancer active polysaccharide, characterized in that it comprises a. 제 4항에 있어서, 배지의 온도는 37℃ 이고, pH는 5.0 이고, 추가로 고정화한 탄산칼슘, 피트산 2g/L 및 비타민 C 1g/L를 첨가하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 항암 활성 다당류의 제조방법.5. The anticancer active polysaccharide according to claim 4, wherein the medium has a temperature of 37 DEG C, a pH of 5.0, and further comprises immobilized calcium carbonate, 2 g / L phytic acid and 1 g / L of vitamin C. Manufacturing method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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