TWI394578B - 抗菌蛋白之新用途 - Google Patents

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Description

抗菌蛋白之新用途
本發明有關抗微生物蛋白之新用途。
細菌類、真菌類與原生動物寄生蟲類的微生物對於市售抗生素的抗性日趨增加,並已成為全球性的問題。美國每年約有八百萬人發生陰道滴蟲(Trichomonas vaginalis )的感染,且根據一有關性行為傳染性疾病的研究報告指出,在南非從事性工作的婦女約有50.3%是HIV陽性帶原者,41.3%感染陰道滴蟲,40.6%感染白色念珠菌(Candida albicans ),以及14.3%感染淋病雙球菌(Neisseria gonorrheae )(Ram G.. et al.,Sex Transm Dis., 25,p346-349,1998)。目前研究都顯示,人類的滴蟲感染的治癒很困難,其中有部分原因歸咎於陰道滴蟲對於用於普遍性滴蟲治療的甲硝唑(Metronidazole)具有抗性。此外,念珠菌屬的感染通常使用三唑類(Triazoles)與多烯類(Polyenes)的抗生素,但近來亦有研究指出念珠菌屬微生物已對兩性霉素B(amphotericin B)與氟康唑(fluconazole)具有抗藥性(Rogers T.R. et al.,Int J Infect Dis .,6(supp11),S47-53,2002)。
痤瘡丙酸桿菌是一種革蘭氏陽性的厭氧菌,其係人類皮膚上正常菌屬群之一員,但也可能機緣性地造成肉狀瘤病,或與其它皮膚的細菌在孩童與青少年身上導致疱疹或瘡的發生。目前亦有報導指出痤瘡丙酸桿菌已對一些用於皮膚性疾病之抗生素產生抗藥性。
由上述可知,對於滴蟲(Trichomonas)、念珠菌屬(Candida)或丙酸桿菌屬(Propionibacterium)感染的問題,亟需研發新的藥物來解決抗藥性的問題。
近年來Yin等人在石斑魚中發現了一段類似抗菌胜肽的cDNA序列,命名為epinecidin-1(Yin ZX. Et al. Aquaculture 253:204-11,2006)。之後,本案發明人陳等人發現其中兩個如序列編號:1及序列編號:2之胺基酸序列之胜肽具有抗菌感染與抗敗血症之功效,於2006年12月5日在中華民國提出專利申請並獲頒專利權(陳等,中華民國專利公告號I299335,2008)。
另先前已有研究發現一種革蘭氏陰性菌的內毒素,其會讓生物體對革蘭氏陰性菌產生免疫上的過度反應而導致敗血症的產生。可從馬蹄蟹(horseshoe crab)或草蝦(Penaeus monodon )可分離出抗脂多醣分子(anti-lipopolysaccharide factor,ALF),其具有中和或是殺死細菌或霉菌之功效(Pan,C.Y. et al.,Int Immunopharmacol . 7,687-700,2007)。
但至目前為止,並未再有任何文獻報導該等胜肽片段可用於對抗滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物之感染。
本發明係發現一特定片段之抗菌胜肽具有治療滴蟲、念珠菌屬與丙酸桿菌屬微生物感染的功效,而能進一步解決抗藥性的問題。此外,本發明亦發現該等抗菌胜肽能裂解微生物的細胞外膜,使微生物快速死亡。
因此,本發明提供一種用於治療滴蟲(Trichomonas)、念珠菌屬(Candida)或丙酸桿菌屬(Propionibacterium)微生物感染之醫藥組合物,其包含治療有效量之一胜肽,其係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽。
本發明另一方面提供一種用於致滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物死亡之醫藥組合物,其包含有效劑量之一胜肽,其係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽。
本發明又一方面提供一種致滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物死亡之方法,其係以治療有效劑量之一胜肽處理滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物;其中該胜肽係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽。
本發明係發現一種特定片段之石斑魚抗菌蛋白-1胜肽具有治療滴蟲、念珠菌屬與丙酸桿菌屬微生物感染的功效,其中該胜肽係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽。
如本發明所述之胜肽因非屬抗生素,因而可進一步解決抗藥性的問題。此外,經本發明證實,本發明所述之胜肽能裂解微生物的細胞外膜,使微生物快速死亡。
根據本發明,如序列編號:1或序列編號:2之胺基酸序列之胜肽,係指如發明人之另一中華民國專利公告號I299335(2008)所揭示之石斑魚抗菌蛋白-1片段之胜肽,其製備亦見於該專利中。此專利全文內容併入本案作為參考。
根據本發明,如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽,係屬一種革蘭氏陰性菌的內毒素,為包含線性結構與環狀結構之抗脂多醣因子(ALF),該環狀結構係因該抗脂多醣因子之胺基酸序列中C端的胱胺酸與N端胱胺酸產生雙硫鍵而形成。在一實施例中,將線性結構之分子置於10% DMSO(Dimethyl sulfoxide)中,在室溫下反應24小時後即可得到該環狀結構之抗脂多醣因子。在活性上而言,環狀結構與線性結構的抗脂多醣因子皆具有抗微生物的效果。本發明之抗脂多醣因子之製備方法,可根據序列編號:3之胺基酸序列合成,或可分離自草蝦(Penaeus monodon )。
在本文中,「具有相同功能活性的變異體」一辭係指一本質上同源於原始胜肽之胜肽,但由於一個或多個刪除、插入或置換,乃造成有與本發明中不同之胺基酸序列。該置換可包括保留性置換之序列,意指已知胺基酸基團被一個具有類似生理化學特性之基團取代。在胜肽或蛋白質中,胺基酸之合適保留性置換,為此領域具通常知識者所熟知,且可在不改變結果分子的生物活性而完成。較佳情況下,此變異體的立體結構必須與原始蛋白質胜肽相同。
本文中所用「活性」一辭係指對抗微生物具有效力而言,在本發明中尤指對治療滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬感染有效之能力,特別是陰道滴蟲、白色念珠菌或痤瘡丙酸桿菌。在一實施例中,該活性可根據美國臨床微生物檢驗室標準委員會的操作手冊,以上述微生物進行對本發明胜肽之感受性試驗,即最低抑菌濃度測定(Minimum Inhibition Concentrations,MIC)的結果而證明。如表1的結果顯示針對上述三種微生物,本發明如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽的MIC約為12.5-200μg/ml,而具環狀結構之如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽的MIC約為100-200μg/ml,線性結構的MIC約為25-200μg/ml。
根據本發明,該等胜肽係對感染哺乳類動物之治療具有效力,特別是指感染人類而言,尤指直接由滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬感染造成的相關疾病。而「治療」一辭係指將包含如序列編號:1、2或3之胺基酸序列之胜肽之醫藥組合物給予一有上述微生物感染之受體,使該受體達到醫治、治療、減輕、緩和、改變、矯正、改善、促進或影響感染病徵之傾向。所謂「受體」在本發明中意指包括所有動物種類,尤指人類。
在此所稱之「有效量」乙辭,係指包含本發明胜肽在受體上達到如上述治療效果的劑量。該有效量可由此領域具通常知識者根據給予的方法、賦形劑的使用、其他共同使用的藥劑、病源菌類型或給予受體的生理情形來變更。
本發明所稱醫藥上可接受載劑包括但不限於稀釋液、佐劑及/或攜帶劑。並可視需要添加防腐劑、增溶劑或乳化劑。此組合物可為液體或粉末狀或其它乾燥劑型,可視需要藉添加包括各種不同緩衝成份、pH值、離子強度的稀釋液、防止體表吸收的添加物、介面活性劑(如Tween 20,Tween 80,膽酸鹽)、增溶劑(如甘油)、抗氧化物(如維他命C,重亞硫酸鈉)、防腐劑(如硫柳汞、苯甲醇、苯甲酸酯類)、共價附著聚合物如聚以二醇、金屬離子複合物、或包括在微脂體、微乳、微團、單層脂質體、多層脂質體、或球形體中製成。此組合物可影響生理狀態,溶解度,體內釋放的速率,以及體內清除之速率。醫藥組合物的選擇可依據感染病源而決定。
有關醫藥組合物的給予方式,可由在此領域具通常知識者,依據不同感染病源之特性以及醫藥組合物之成份而決定,包括但不限於口服,腹腔注射,皮下注射,靜脈注射,肌肉注射,鼻腔等方式。
本發明之醫藥組合物除上述給予方式外,亦可填加在洗面皂、化妝品、外用皮膚清潔劑、陰道栓劑、衛生棉表面消毒之添加物、導尿管或其他體內注射物之容器的表面消毒之添加物中,以達到消毒殺菌的目的。
因本發明胜肽之抗菌效果顯著,且能快速殺死滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬,本發明亦提供一種致滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物死亡之方法,其係以治療有效劑量之該胜肽處理滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物。
本發明利用細胞生物學的方式證明本發明胜肽具有治療與殺死滴蟲、念珠菌屬或丙酸桿菌屬微生物的活性。在本發明實施例中,使用最低抑菌濃度測定鑑定本發明胜肽之抑菌能力,結果如表1所示,僅需相當低蛋白質濃度即具有抑菌之效果。
本發明另一實施例中,使用掃瞄式電子顯微鏡或穿透式電子顯微鏡觀察微生物細胞外膜的狀況,當處理本發明胜肽一段時間後,即能造成微生物細胞外膜的裂解,與其它抗菌蛋白類似,能在微生物上形成孔洞,造成滲透壓不平衡而導致微生物死亡。
在本發明又一實施例中,使用陰道滴蟲進行存活數目試驗。如圖1-3所示,當處理具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽一小時後,即可達到100%的死亡率;當處理具有如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽4-16小時後,亦可達到約80%的死亡率。
本發明將由下列實施例做進一步的說明,但實際發明並不受限於該用於展示之實施例。
實施例1:最低抑菌濃度測定
具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽(下稱石斑魚抗菌蛋白-1)與線性結構之具有如序列編號:3之胺基酸序列之胜肽(下稱線性抗脂多醣因子)係由台灣創生生物科技股份有限公司合成,並具有高於95%的純度。合成的胜肽回溶於PBS溶液中,使用於本實施例及其它實施例中。環狀結構之具有如序列編號:3胺基酸序列之胜肽(下稱環狀抗脂多醣因子)的來源為將線性結構之分子置於10% DMSO(Dimethyl sulfoxide)中,室溫下反應24小時後獲得。
微生物培養
本實施例所使用之微生物,包括購自食品工業研究所的痤瘡丙酸桿菌(BCRC #10723)與白色念珠菌(BCRC #20511),購自美國細胞培養暨儲存中心(ATCC,Manassas,VA,USA)之陰道滴蟲(ATCC 50418與ATCC 30001),以及來自於中央研究院生物醫學科學研究所的戴榮湘博士所予的陰道滴蟲(T1品系)。以上微生物的培養條件,皆使用ATCC、食品工業研究所或戴榮湘博士所建議之培養液或溫度(Tsaiet al .,J Biol Chem .277,5153-5162,2002)。
抗微生物活性試驗
將含有各微生物的培養液與待測之胜肽共同加入於96孔微培養盤中於37℃培養。詳細的實驗步驟參考Pan,C.Y.et al .,Int Immunopharmacol .7,687-700,2007與美國臨床實驗室標準化協會(NCCLS)所公布的標準作業手冊。
表1的結果顯示,針對痤瘡丙酸桿菌、白色念珠菌與陰道滴蟲三種微生物,石斑魚抗菌蛋白-1的MIC約為12.5-200 μg/ml,而環狀抗脂多醣因子的MIC約為100-200 μg/ml,線性抗脂多醣因子的MIC約為25-200μg/ml。其中,石斑魚抗菌蛋白-1除了對座瘡丙酸桿菌的效果較不敏感外,對不同品系之陰道滴蟲和白色念珠菌均具有很高的抑菌效果。環狀與線性抗脂多醣因子在24小時內對於不同品系之陰道滴蟲具有較佳的抑菌效果。
實施例2:使用掃瞄式或穿透式電子顯微鏡觀察微生物細胞膜型態
因為許多抗菌胜肽已被證實其抗菌效果來自於引發細胞膜型態的改變,以此實驗來證實本發明之胜肽亦有相似的活性。
掃瞄式電子顯微鏡
將1×104 痤瘡丙酸桿菌與白色念珠桿菌培養於6孔培養盤中,加入石斑魚抗菌蛋白-1(痤瘡丙酸桿菌給予100μg/ml,白色念珠菌給予50μg/ml)共同培養16小時後進行掃瞄式電子顯微鏡的觀察。1×104 的陰道滴蟲(ATCC 50148與T1品系)分別培養於96孔微培養盤中,其中在T1品系的培養盤中,分別加入100μg/ml的石斑魚抗菌蛋白-1、100μg/ml環狀抗脂多醣因子或200μg/ml線性抗脂多醣因子;在ATCC 50148品系的培養盤中,則分別加入100μg/ml的石斑魚抗菌蛋白-1、200μg/ml環狀抗脂多醣因子或100μg/ml線性抗脂多醣因子,在培養1、4與16小時後進行掃瞄式電子顯微鏡的觀察。樣本的準備和分析方法皆根據Lin et al所發表的文獻(Linet al.,Peptides 30:283-290, 2009)。控制組加入PBS作為對照。
穿透式顯微鏡
穿透式顯微鏡的實驗流程與Panet al .文獻中的方法相同(Pan et al.,DNA Cell Biol. 26,403-413,2007)。簡單來說,細菌先以離心機(Beckman Coulter,Avanti J-20XP,JA-25.50,Palo Alto,CA,USA)以3000rpm的轉速在4℃下離心5分鐘。沉澱物以PBS回溶至OD550nm下測量值為1的濃度。5ml的上述回溶物,依不同微生物分別加入不同的抗菌胜肽。石斑魚抗菌蛋白-1分別在痤瘡丙酸桿菌中加入100μg/ml之濃度,在白色念珠菌中加入50μg/ml之濃度,在兩種品系之陰道滴蟲皆加入150μg/ml之濃度。環狀抗脂多醣分子分別在T1品系中加入150μg/ml之濃度,在ATCC50148品系中加入250μg/ml之濃度。線性抗脂多醣分子則在T1品系與ATCC50148品系中中皆加入200μg/ml。培養16個小時後,在75kV的條件下以穿透式顯微鏡(Hitachi,H-7000,Tokyo,Japan)進行觀察。
結果顯示,不論是以掃瞄式或是穿透式電子顯微鏡觀察,皆看到處理石斑魚抗菌蛋白-1的痤瘡丙酸桿菌與白色念珠菌,其原本平滑且呈現長型紡綞狀的細胞膜都已破裂成不規則形狀,而原本細胞膜內的物質亦溢出至細胞外。
觀察兩種品系的陰道滴蟲在處理石斑魚抗菌蛋白1與線性及環狀抗脂多醣因子後,在各時間點以掃瞄式(1、4、16小時)或穿透式電子顯微鏡(16小時)觀察的結果顯示,在未給予本發明胜肽的控制組中,可以看到T1和ATCC 50148的品系皆有完整的形狀和鞭毛,但在經過1、4與16的處理後,在照片中出現許多細胞碎片,原漿膜損害嚴重,細胞膜呈現出不完整的型態,顯示滴蟲的細胞膜已受到嚴重破壞。此結果可由穿透式電子顯微鏡顯示結果獲得相同的證實,在第16小時的照片中,可看到細胞已呈現中空狀。
由以上的結果可知,本發明胜肽具有破壞微生物細胞外膜的能力,在給予適當的濃度下,例如最低抑菌濃度測定的數據,即具有殺菌之活性。
實施例3:陰道滴蟲的存活度試驗
本試驗的活細胞計算方式係參考先前所發表的文獻(Ofer et al.,Int Immunopharmacol . 7,687-700,2008)。T1和ATCC50148兩種品系的陰道滴蟲,分別給予25、50、100與200μg/ml濃度的石斑魚抗菌蛋白-1與環狀及線性抗脂多醣分子,並在處理1、4與16個小時(隔夜)後計算存活度。存活度由錐蟲藍染色的方式來辨別,並在顯微鏡下計數。若細胞不具有活動力亦被視為死細胞。各胜肽的結果分別如圖1-3所示。
如圖1a(T1)及圖1b(ATCC 50148)的結果,以25μg/ml濃度之石斑魚抗菌蛋白-1處理1小時,可顯著地降低陰道滴蟲的數量,隨著時間與劑量的增加,幾乎100%的的陰道滴蟲可被殺死。此結果證實了表1的結果,陰道滴蟲對於石斑魚抗菌蛋白-1的敏感性很高(最低抑菌濃度低)。圖2a(T1)、2b(ATCC 50148)與圖3a(T1)、圖3b(ATCC 50148)顯示,線性與環狀抗脂多醣分子對於T1品系的陰道滴蟲,在處理16小時後有明顯的抑菌作用,而對於ATCC50148品系的陰道滴蟲,則在處理4小時後即有明顯的抑菌作用。
總結以上的試驗,證實本發明之石斑魚抗菌蛋白-1對於痤瘡丙酸桿菌、白色念珠菌與陰道滴蟲皆有殺菌的活性,且可在短時間與低劑量下達到作用。而環狀與線性抗脂多醣分子對於陰道滴蟲尤有明顯的殺菌作用,可進一步破壞其細胞外膜導致微生物的死亡。在微生物抗藥性日益增加的今日,本發明胜肽在臨床的應用上具有極大的潛力。
熟知技藝之人士將可在不背離本發明精神之下,根據實施例進行改變和修改。要注意的是,本發明並不受限於說明書中實施例所揭露之範圍,而涵蓋於其他根據申請範圍內揭露之所有變化之形式。
前文之所述以及實施方式可藉由附加之圖式達到更好的說明效果。為了加強本發明之說明,將適當的實施例之圖式列舉於此。要注意的是,本發明並不受限於列舉於此的說明。
圖1係為顯示(a)T1與(b)ATCC50148兩種品系之陰道滴蟲,在經過各種濃度之石斑魚抗菌蛋白-1處理1、4與16小時後,微生物個數減少百分比之線性圖。
圖2係為顯示(a)T1與(b)ATCC50148兩種品系之陰道滴蟲,在處理各種濃度之環狀抗脂多醣因子1、4與16小時後,微生物個數減少百分比之線性圖。
圖3係為顯示(a)T1與(b)ATCC50148兩種品系之陰道滴蟲,在處理各種濃度之線性抗脂多醣因子1、4與16小時後,微生物個數減少百分比之線性圖。

Claims (18)

  1. 一種用於治療滴蟲(Trichomonas)或丙酸桿菌屬(Propionibacterium)微生物感染之醫藥組合物,其包含治療有效量之一胜肽及醫藥上可接受之載體,其中該胜肽係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽。
  2. 如申請專利範圍第1項之醫藥組合物,其中該滴蟲為陰道滴蟲(T.vaginalis )。
  3. 如申請專利範圍第1項之醫藥組合物,其中該丙酸桿菌屬為痤瘡丙酸桿菌(P.acnes )。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項之醫藥組合物,其中該胜肽為具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽。
  5. 一種用於治療滴蟲感染之醫藥組合物,其包含治療有效量之具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽,及醫藥上可接受之載體。
  6. 如申請專利範圍第5項之醫藥組合物,其中該滴蟲為陰道滴蟲(T.vaginalis )。
  7. 一種用於致滴蟲或丙酸桿菌屬微生物死亡之醫藥組合物,其包含治療有效量之一胜肽及醫藥上可接受之載體,其中該胜肽係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽。
  8. 如申請專利範圍第7項之醫藥組合物,其中該滴蟲為陰道滴蟲(T.vaginalis )。
  9. 如申請專利範圍第7項之醫藥組合物,其中該丙酸桿菌屬為痤瘡丙酸桿菌(P.acnes )。
  10. 如申請專利範圍第7、8或9項之醫藥組合物,其中該胜肽為具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽。
  11. 一種用於致滴蟲死亡之醫藥組合物,其包含治療有效量之具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽,及醫藥上可接受之載體。
  12. 如申請專利範圍第11項之醫藥組合物,其中該滴蟲為陰道滴蟲(T.vaginalis )。
  13. 一種於活體外致滴蟲或丙酸桿菌屬微生物死亡之方法,其係以治療有效劑量之一胜肽處理滴蟲或丙酸桿菌屬微生物;其中該胜肽係選自下列組成之群:具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽;及具有如序列編號:2之胺基酸序列之胜肽。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法,其中該滴蟲為陰道滴蟲(T.vaginalis )。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法,其中該丙酸桿菌屬為痤瘡丙酸桿菌(P.acnes )。
  16. 如申請專利範圍第13、14或15項之方法,其中該胜肽為具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽。
  17. 一種於活體外致滴蟲死亡之方法,其包含以治療有效量之具有如序列編號:1之胺基酸序列之胜肽處理滴蟲。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法,其中該滴蟲為陰道滴蟲(T.vaginalis )。
TW098145599A 2009-01-09 2009-12-29 抗菌蛋白之新用途 TWI394578B (zh)

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