JP2003502035A - 水性媒体中でのリン脂質の酵素的製造 - Google Patents

水性媒体中でのリン脂質の酵素的製造

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Abstract

(57)【要約】 洗剤および有機溶媒の非存在下で水性リポソーム懸濁物中に存在するリン脂質の、ホスホリパーゼに触媒されるエステル交換反応もしくは加水分解の実施方法を記述する。水/固体粒子界面を使用する該方法は、とりわけ固体粒子が小さな粒子径を有するシリカゲルでありかつ反応する脂質の重量の最低4倍のレベルで存在する場合に高い転化を生じる。該反応は、多様な異なって置換されたリン脂質、ならびにジアシルグリセロールおよびセラミドの製造に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明は、リン脂質のホスホリパーゼに触媒されるエステル交換反応もしくは
加水分解の実施方法に関する。該反応は、多様なさまざまに置換されたリン脂質
、ならびにジアシルグリセロールおよびセラミドの製造に有用である。該方法は
、水/固体粒子界面を使用し、高転化を生じ、そして有機溶媒、洗剤もしくは界
面活性剤の使用を必要としない。
【0002】
【表1】
【0003】 (発明の背景) ホスホリパーゼA1、A2、CおよびDは、下に具体的に説明されるとおり、
ジアシルリン脂質中の結合を酵素的に切断する:
【0004】
【化1】
【0005】 これらの酵素は、広範なリン脂質、スフィンゴ脂質および中性脂質の合成的製
造、ならびにと りわけより豊富な供給源材料からの新たな、天然に存在しない
、もしくは豊富でない脂質の製造で有用と判明している。同様に、基質としてス
フィンゴミエリンを使用するCおよびD型のホスホリパーゼ(スフィンゴミエリ
ンホスホジエステラーゼ)、ならびに基質として糖脂質を使用する多様なグリコ
シダーゼを、セラミドおよび他の脂質を製造するのに利用することができる。
【0006】 とりわけ、ホスホリパーゼDは、ホスファチジルコリン(PC)を、ホスファ
チジルセリン(PS)およびホスファチジルグリセロール(PG)のようなより
少なく普遍的な脂質に転化するのに使用されてきた。該反応は出発原料すなわち
PCと、グリセロールもしくはセリンのようなヒドロキシルを含有する試薬との
間のエステル交換反応(ホスファチジル交換反応(transphosphat
idylation)ともまた称される)である。該酵素は、それが化学量論的
量以上の水の存在下でエステル交換された生成物を産生させることが可能である
ため、この点に関してとりわけ有用である(Servi)。脂質基質は水溶性で
なく、また、脂質が水性のリポソーム分散物の形態で酵素に提示される場合に、
酵素活性は通常乏しいため、有機溶媒もしくは洗剤が典型的に必要とされる。慣
習的なこの反応方法は、一般に、水(その中で酵素が可溶性である)および有機
溶媒(その中で脂質が可溶性である)を含有する二相系を使用し、酵素反応は水
と有機溶媒との間の界面で発生する。
【0007】 洗剤もしくは有機溶媒の使用は大スケールの反応において問題があり、また、
多くの製薬学的および食物製品の製造で禁止されることができる。加えて、若干
の量の加水分解産物(ホスファチジン酸(PA))がこうした反応で典型的に形
成され、そしてエステル交換反応の生成物への転化の増大方法が探索される。
【0008】 (発明の要約) 本発明は、一局面において、リン脂質もしくは糖脂質の酵素に触媒されるエス
テル交換反応もしくは加水分解の実施方法を包含する。該方法は、脂質、および
ヒドロキシルを含有する試薬のリポソーム懸濁物を含有する水性媒体に酵素を溶
解すること、シリカゲルを媒体に添加すること、ならびに生じる混合物を攪拌す
ることを含んで成る。数種の酵素については、Ca+2、Zn+2もしくはMg+2
ような二価金属陽イオンが反応に必要とされる。酵素は、好ましくは、ホスホリ
パーゼA1、A2、CもしくはDのようなホスホリパーゼ、またはスフィンゴミ
エリンホスホジエステラーゼである。好ましい一態様において、ホスホリパーゼ
はホスホリパーゼDである。
【0009】 該方法は、ホスファチジルコリンのような天然に存在するリン脂質混合物を構
成するリン脂質の反応、もしくは組織から単離されたリン脂質、例えば脳のリン
脂質抽出物にとりわけ有用である。ヒドロキシルを含有する試薬は、加水分解反
応の場合に水であることができ;好ましい態様においては、試薬は、グリセロー
ル、セリン、イノシトール、もしくはヒドロキシで終端されるPEG(ポリエチ
レングリコール)のようなアルコールもしくはアルコール誘導体である。例えば
セリンの場合にヒドロキシルを含有する試薬の立体化学を変動させることにより
、多様な立体化学の合成リン脂質を製造することができる。
【0010】 該反応において、シリカゲルは、最低4:1のシリカゲル/脂質の比を与える
、重量で脂質の量の最低4倍である量、およびより好ましくは最低10:1のシ
リカゲル/脂質の比を与える、重量で脂質の量の最低10倍である量で好ましく
添加される。シリカゲルは、好ましくは25μmより大きくない、そしてより好
ましくは15μmより大きくない平均粒子径を有する。
【0011】 さらなる好ましい態様において、媒体中のホスホリパーゼの濃度は最低3mg
/ml、そしてより好ましくは最低7mg/mlである。酵素がホスホリパーゼ
Dである場合、媒体中のカルシウムイオンの濃度は、好ましくは5〜100mM
の範囲にある。
【0012】 本発明のこれらおよび他の目的および特徴は、本発明の以下の詳述された記述
においてより完全に明らかにされるであろう。
【0013】 (発明の詳細な記述) I.定義 下の用語は、別の方法で示されない限り、以下の意味を有する。
【0014】 「リン脂質」は、1もしくは2個の疎水性アシル鎖および1個のリン酸を含有
する極性の頭部基を有する両親媒性脂質を指す。脂質は、極性の頭部基に、アミ
ン、酸、エステル、アルデヒドもしくはアルコールのような化学的に反応性の基
を含有することができる。合成のリン脂質は分子の多様な部分で結合された発色
団もしくは蛍光団(fluorophore)もまた有することができる。
【0015】 炭化水素鎖は、典型的には長さが約2〜26、および好ましくは約14〜22
個の炭素原子の間であり、そして普遍的には変動する程度の不飽和を有する。炭
化水素鎖は、分枝または他の修飾、例えばシクロプロピルもしくはシクロヘキシ
ル基を包含することができる。
【0016】 リン脂質の代表的な例は、ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエ
タノールアミン(PE)、ホスファチジン酸(PA)、ホスファチジルイノシト
ール(PI)、ホスファチジルグリセロール(PG)およびスフィンゴミエリン
(N−アシルスフィンゴシルホスホコリン、スフィンゴ脂質)である。スフィン
ゴ脂質の主鎖はグリセロールよりはむしろスフィンゴシン由来である。スフィン
ゴミエリンにおいては、スフィンゴシンのアミノ基がアミド結合を介して脂肪酸
鎖に連結され、そして一級ヒドロキシル基がホスホリルコリンにエステル化され
る。
【0017】 異常な型のリン脂質は古細菌(ある型の細菌)の膜で見出される。これらの生
物体の細胞膜は脂肪酸よりはむしろフィタニル脂質から構成される。フィタニル
(3,7,11,15−テトラメチルヘキサデシル)脂質は、エステルよりはむ
しろエーテル結合によりグリセロールに結合されて脂質を形成する。
【0018】 特定の脂質の名称は、特定のアシル基、例えばジミリストイルホスファチジル
コリン(DMPC)もしくはN−パルミトイルスフィンゴミエリンを包含する。
天然に存在する脂質混合物は普遍的であり、そしてこれらはダイズレシチンもし
くは卵レシチンのようなレシチンを包含し、これらは多様なアシル鎖を有するホ
スファチジルコリンの混合物である。こうした混合物、ならびに部分的に精製さ
れた組織抽出物を本反応で使用することができる。
【0019】 「ホスホリパーゼ」は、リン脂質中のエステル結合を(加水分解もしくはエス
テル交換反応により)切断する酵素である。2つの一般的な型は、グリセロール
に基づくリン脂質から脂肪酸を遊離する脂肪族エステラーゼ(型A1、A2およ
びB)、ならびにリン酸エステル結合を切断するホスホジエステラーゼ(型Cお
よびD)である。スフィンゴミエリナーゼ(スフィンゴミエリンホスホジエステ
ラーゼ)は、多くの細菌の酵素でそうであるようにグリセロリン脂質に作用する
ホスホリパーゼに類似もしくは同一であることができるか、または、それらは真
核生物の酵素でそうであるようにスフィンゴ脂質に特異的であることができる。
本明細書で使用されるところのCおよびD型のホスホリパーゼという範疇は、ス
フィンゴミエリンホスホジエステラーゼを包含する。
【0020】 「シリカゲル」は、コロイド状の高度に吸着性の形態の二酸化ケイ素もしくは
その塩(ケイ酸塩)を指す。本明細書で使用されるところの該用語は、クロマト
グラフィーに使用される商業的シリカゲル(好ましくはTLC等級)を包含し、
これらはケイ酸(SiO2・nH2O)もしくはケイ酸マグネシウム(例えばフロ
リジル[Florisil](商標))のような塩を含むことができる。
【0021】 「アルコール誘導体」は有機アルコール(ROH、ここでRはアリール、アル
キルもしくはシクロアルキル、および好ましくはアルキルもしくはシクロアルキ
ルである)であり、ここで、基Rは、例えばヒドロキシ、アルコキシ、アミノ、
アルキルアミノ、カルボン酸、カルボン酸エステル、ケト、アルデヒド、ニトロ
、シアノ、イミノ、チオ、アルキルチオ、スルホン酸もしくはエステル、または
リン酸もしくはエステルから選択される基でさらに置換することができる。好ま
しいアルコール誘導体はアルコールで置換されたアミノ酸、グリコールおよび糖
を包含する。約300ないし40,000の範囲の分子量を有するポリエチレン
オキシドのようなヒドロキシで終端されるポリアルキレンオキシドもまた好まし
い。一般に、好ましい化合物は最低5%(w:w)の水溶解性を有するが;しか
しながら、より少なく可溶性のアルコールもしくはアルコール誘導体もまた使用
することができる。 II.固体粒子界面を使用するホスホリパーゼに触媒される反応 ある型の固体粒子は、粒子に吸着する脂質と、大部分は水相中に留まる酵素と
の間の界面を提供することにより、ホスホリパーゼとのリン脂質の反応を促進す
ることができる。固体界面はまた、酵素を活性化するようにも作用することがで
きる。酵素の固定、および粒子表面上での一緒の基質の結合は、ホスホリパーゼ
のコンホメーションの変化および活性化された状態へのその転化をもたらすこと
が可能である。
【0022】 本方法の一例として、卵ホスファチジルコリン(PC)の対応するホスファチ
ジルグリセロール(PG)へのホスホリパーゼDに触媒される転化を、慣習的に
使用される(ジエチルエーテルのような)有機溶媒の代わりに多様な固体の吸着
剤を使用して水性媒体中で実施した。小スケール反応の一般的手順は以下のとお
りである。
【0023】 試薬は、50〜200mM CaCl2を含有する酢酸緩衝液(pH5.6)
、約25〜75容積%の濃度のグリセロール、卵ホスファチジルコリン(PC)
およびホスホリパーゼDを包含する。酵素は商業的に得ることができるか、もし
くは実施例1に記述されるとおり製造することができる。基質(PC)は、約5
mg/mlの濃度で、好ましくは多重膜小胞(MLV)としてグリセロール−酢
酸緩衝液中に分散させる。MLVは、より慣習的な方法すなわち乾燥脂質膜の水
和、またはエーテルもしくはフレオン[Freon](商標)のような溶媒中で
高脂質濃度を使用する逆蒸発(REV)により、調製することができる。この技
術においては、小胞を形成する脂質の非水性溶液を、より小容積の水性媒体を用
いて分散させて、油中水エマルションを形成する。脂質溶媒の除去後、生じるゲ
ルをリポソームに転化する。
【0024】 リポソーム分散物にホスホリパーゼDを添加し、そして全部の酵素が溶液中に
あるまで混合物をボルテックス攪拌する。室温で固体の吸着剤を添加することに
より反応を開始し、そして振とうを直ちに開始する。
【0025】 一手順においては、約1:1:1(クロロホルム:メタノール:水)の最終溶
媒比を生じるようにクロロホルムおよびメタノールを添加することにより、反応
を終了させる。層を例えば遠心分離により分離し、そしてリン脂質を下のクロロ
ホルム層から単離する。生成物は、クロロホルム:アセトン:メタノール:酢酸
:水(6:8:2:2:1)の溶媒系を使用するアンラッチ(Unlatch)
のケイ酸ガラスプレート上での調製的TLCクロマトグラフィーにより分離する
ことができる。
【0026】 あるいは、クロロホルムのような溶媒の使用が回避されるべきである、食物も
しくは薬物中で使用されるべき生成物の製造のためには、酸性もしくは中性のい
ずれかの条件下でヘキサン、ヘプタン、エタノール/ヘキサンもしくはエタノー
ル/ヘプタン混合物を使用して、脂質を反応混合物から抽出することができる。
所望の場合は、水層中に分配することができるEDTAのようなキレート剤によ
り、生成物の脂質からCa+2イオンを除去することができる。
【0027】 TLC、次いでリン含量分析により、屈折率もしくは光散乱検出器を使用する
ことにより、または実施例2に記述されるとおり放射活性的に標識されたグリセ
ロールの使用により、ホスファチジルグリセロール(PG)への転化のレベルを
測定する。アミン脂質生成物は、ピクリルスルホネート(TNBS)との反応に
より比色的にアッセイすることもまたできる。
【0028】 脂質1mgあたり約70mgの吸着剤の比で多様な固体の吸着剤を使用する反
応の結果を表1に示す。該表は、グリセロールおよびセリンとのPCの反応にお
けるそれぞれPGおよびPSへの転化を示す。試験された吸着剤のなかでシリカ
ゲルが最も有効であったことが明らかである。
【0029】
【表2】
【0030】 さらなる実験において、多様な型および粒子径のシリカゲルおよび他の吸着剤
を、PCのPGへの酵素的転化におけるそれらの活性について試験した。各反応
系は、25%(容積)グリセロールおよび50mM CaCl2を含有する酢酸
緩衝液(pH5.60)0.5ml中に分散された10mgのPCを含有した。
キャベツホスホリパーゼD(0.5mg、ベーリンガー(Boehringer
))を添加し、そして0.2グラムの吸着剤を添加することにより反応を開始し
た。混合物を室温で30分間振とうした。
【0031】 結果を表2に示す。この表から見ることができるとおり、最良の転化は、TL
C等級のケイ酸(メルク(Merck)、フィラデルフィア州フィラデルフィア
、およびカマグ(Camag)、スイス・ムテンツから)(PGへの50〜60
%の転化)、ならびにバイオラッド(Bio−Rad)(カリフォルニア州リッ
チモンド)からのTLCケイ酸マグネシウム(50%の転化)で得られた。
【0032】 ケイ酸の粒子径と転化との間の相関が見出され、より小さい粒子径がより多い
収量を生じた。この連続での最良の結果は、シリカゲル60HおよびHR、TL
C等級(メルク(Merck))で得られ、これは最も細かい粒子を有する(粒
子径分布5〜20μm、平均粒子径10〜12μm)。バイオラッド(Bio−
Rad)(カリフォルニア州リッチモンド)からのTLC等級のケイ酸マグネシ
ウムもまた良好な転化を生じた(粒子径分布2〜44μm)。カラムクロマトグ
ラフィーで使用されるずっとより大きな粒子径のケイ酸マグネシウムはわずか2
0%の転化を生じた(表2中のフロリジル[Florisil](商標)の記載
事項)。従って、本明細書に記述される反応での使用に好ましいシリカゲル(ケ
イ酸もしくはケイ酸マグネシウム)の平均粒子径は、25μm未満、および好ま
しくは15μm未満であるとみられる。
【0033】 酸化アルミニウム吸着剤(中性、酸性もしくは塩基性アルミナ)を用いては、
非常に低い転化が達成された(5〜15%のPG)。バイオラッド(Bio−R
ad)からのバイオビーズ[Bio−Beads](商標)SM−2、もしくは
シグマ(Sigma)からのケレックス[Chelex](商標)(キレート樹
脂)のような吸着剤材料を使用した場合、転化は得られなかった。
【0034】
【表3】
【0035】 所定の量の酵素について、ホスファチジル交換反応のパーセンテージが、表3
に示されるとおり、1ミリグラムのリン脂質あたりのシリカゲルの量とともに増
大したこともまた見出された。
【0036】
【表4】
【0037】 シリカゲルの量を変動させることの影響を、下述される500mgスケールの
反応でさらに検討した。再度、転化は、シリカゲル:脂質の比の増大とともに増
大した。転化はおよそ10:1の比で安定に達したようであった(表4)が;し
かしながら、試験された最後の2つの比(9/1および11/1)の間の差異は
実質的でない。5および25というシリカ/PC比で20gスケールでもまた反
応を実施し;得られた転化はそれぞれ40%および60%であった。
【0038】 これらの結果に基づけば、収率は一般にシリカゲル/脂質の比とともに増大す
るようである。従って、最低4/1、およびより好ましくは最低10/1という
比が好ましい。表4に示されるようないくつかの場合においては、転化が安定に
達したようであったが、しかし、シリカゲル/脂質の比を増大させることの悪影
響はいずれの場合においても観察されなかった。
【0039】
【表5】
【0040】 II.転化に対する他の反応変数の影響 代表的な卵PC→PG反応に対する他のパラメータの影響もまた研究した。こ
れらの変数は、酵素濃度、グリセロール濃度、pH、Ca+2濃度、リポソームの
大きさ、試薬添加の順序、脂質組成、抗酸化剤の存在、酵素の供給源および調製
法、ならびに酵素調製物のできてからの時間を包含した。
【0041】 これらの研究における反応の大部分は、500mgないし5gの脂質を使用す
るより大きなスケールで実施した。中間スケールの反応には以下の手順を使用し
た。卵ホスファチジルコリン(500mg)をクロロホルムに溶解し、これをそ
の後N2流により蒸発させた。50%グリセロール(v/v)およびCaCl2
100mM)を含有する10mlの酢酸緩衝液(40mM、pH5.6)中に乾
燥された脂質を分散した。全部の脂質がリポソーム分散物中に取り込まれるまで
室温でラブライン(Lab Line)マルチリスト(multi wrist
)振とう機(速度設定=7)を使用する懸濁物の活発な振とうにより、多重膜小
胞(MLV)を形成させた。あるいは、MLVは上述されたとおり逆蒸発(RE
V)により調製することができる。
【0042】 ホスホリパーゼD(凍結乾燥された粉末、50mg)をリポソーム分散物に添
加し、そして全部の酵素が溶液中にあるまで混合物をボルテックス攪拌した。室
温でケイ酸(3グラム、キーゼルゲル[Kieselgel](商標)60 メ
ルク(Merck))を添加することにより反応を開始し、そして直ちに振とう
を開始した。クロロホルムおよびメタノールを添加して1:1:1のクロロホル
ム:メタノール:水の最終的な溶媒比を与えることにより反応を終了させた。ボ
ルテックス攪拌した後に二相が生じ、そして1000gでの遠心分離により分離
した。クロロホルム:アセトン:メタノール:酢酸:水(6:8:2:2:1)
の溶媒系を使用するアナルテック(Analtech)のケイ酸ガラスプレート
上での調製的TLCクロマトグラフィーにより、リン脂質を下のクロロホルム層
から単離した。 A.酵素濃度 表5は変動する酵素濃度の影響を示す。これらの条件下での至適の濃度は約7
mg/mlであった。ほぼこの濃度でPG形成の平坦部が得られた。
【0043】
【表6】
【0044】 B.グリセロール濃度 グリセロール濃度の影響を表6に示す。生成物すなわちPGは、より低いグリ
セロール濃度でより多量かつより大きな速度で形成された(表VI)。高いグリ
セロール濃度はインキュベーション媒体の粘度を増大させ、従ってPG形成の速
度を低下させること、もしくは、グリセロールがシリカゲルを被覆することが可
能である。しかしながら、予期しないことではなく、より高いグリセロール濃度
でより少ない加水分解物(PA)が形成された。
【0045】
【表7】
【0046】 C.Ca+2濃度;pH 表7中のデータに基づけば、これらの条件下でのホスホリパーゼDに触媒され
るホスファチジル交換反応の至適のCa+2濃度は約50〜100mMであるよう
であった。しかしながら、若干の調製物が5mMもしくはなおより低いCa+2
度で十分に作用した。他のホスホリパーゼは、Mg+2(C型スフィンゴミエリナ
ーゼについて)もしくはZn+2のような異なるイオンを必要とすることができ、
また、いくつかはイオンの要求を有しなかった。
【0047】
【表8】
【0048】 トリス緩衝液(pH8.5)および酢酸緩衝液(pH5.6)を使用して類似
のPG転化が得られた。しかしながら、いくぶんより少ないPAがpH8.5で
形成された(表8)。
【0049】
【表9】
【0050】 D.酵素の供給源 実施例1で記述されるとおりキャベツから社内で調製された、異なるバッチの
ホスホリパーゼDの酵素活性を、多様な商業的供給源からのホスホリパーゼDの
活性と比較した。ベーリンガー カンパニー(Boehringer Co.)
(インジアナ州インジアナポリス)からのキャベツホスホリパーゼDは、社内の
調製物、およびシグマ カンパニー(Sigma Co.)(ミズーリ州セント
ルイス)から得られたホスホリパーゼより顕著に優れた活性を示し、酵素の量の
わずか1/5でPCからのPGの類似の収率を生じた(PC/酵素=25:1)
。ホスファチジン酸(PA)は全部の酵素で形成された(総リン脂質に関して5
〜15%)。
【0051】 ベーリンガー カンパニー(Boehringer Co.)からの商業的ホ
スホリパーゼDの優れた酵素活性のゆえに、AllgyerとWellsにより
記述された手順に従い、社内のキャベツホスホリパーゼD調製物の付加的精製を
実施した。しかしながら、社内のホスホリパーゼのホスファチジル交換反応特異
的な活性の増大は得られなかった。 E.酵素調製物のできてからの時間:転移酵素/加水分解酵素活性 ホスホリパーゼDの転移酵素活性はその加水分解酵素活性より少なく安定であ
ることが一般に観察される。従って、該酵素の転移酵素/加水分解酵素活性の比
はその調製後に時間とともに減少する傾向がある。転移酵素/加水分解酵素活性
のこの変動が、酵素の一調製物から別のものへの再現不可能性の起源であった。
二相のエーテル/水系を使用する著者らにより実施された反応において、サヴォ
イキャベツからのホスホリパーゼDは、−20℃での貯蔵に際してさえ1ヶ月あ
たり最低20%、および溶液中4℃で保存された場合はずっとより多く、その転
移酵素活性を喪失した。
【0052】 −70℃もしくは−20℃のいずれかで保存されたキャベツからのホスホリパ
ーゼDの数種の古い調製物(2〜5年)のホスファチジル交換反応活性は、上の
二相の水/エーテル系中では無視できるもしくは存在しないことが見出された一
方、加水分解酵素活性は十分に維持された。しかしながら、これらの調製物の全
部は水/シリカゲル系中でPCをPGに転化することが可能であった。4℃で水
性溶液中で保存したホスホリパーゼD調製物で類似の結果が得られた。これらは
エーテル/水二相系中で全く不活性であったが、しかし、シリカゲルを用いてそ
れらの完全な活性を保持し、80%以上のPCからPGへの転化を生じた。
【0053】 慣習的なエーテル/水二相系中での該酵素の転移酵素活性は時間とともに減少
するため、典型的には該酵素を段階的に反応に添加する。しかしながら、水/シ
リカゲル系においては、該酵素は反応中ずっと安定であるようであり、また、P
G形成に対する影響を伴わず、段階的にもしくは全部一度にのいずれかで添加す
ることができる。 F.吸着剤上での脂質の直接吸着の影響 リポソーム懸濁物の形成は、大スケールの生産にとって時間のかかる工程であ
る可能性がある。従って、シリカ粉末上にクロロホルム溶液から脂質を直接吸着
させることによるこの段階を除外する可能性を検査した。この目的のため、PC
の2個の10mgサンプルを丸底フラスコ中で4mlのCHCl3に溶解し、そ
して2個の量のシリカゲル60H(メルク(Merck))(それぞれ0.1お
よび1.0グラム)を添加した。減圧下でクロロホルムを蒸発させた。乾燥粉末
に酢酸緩衝液、グリセロール、CaCl2および酵素を添加し、そして反応を本
質的に上述されたとおり実施した。ケイ酸マグネシウムを使用して該手順を反復
した。
【0054】 反応を終了させた後に採取されたサンプルのTLCクロマトグラムは、いずれ
の場合でもPGの産生を示さず、この反応方法が実行可能でないことを示し、ま
た、反応するリン脂質はホスファチジル交換反応が起こるために緩衝液中に分散
されなければならないことを示唆した。 G.他の因子:吸着剤の活性化/不活性化;リポソームの大きさ、抗酸化剤 これらの因子は上述された反応における転化に対する影響をほとんどもしくは
全く有しないことが見出された。吸着剤の活性化/不活性化の影響を試験するた
めに、反応において最良の結果を生じた2つの型の吸着剤、すなわちケイ酸60
H(メルク(Merck))およびケイ酸マグネシウム(フロリジル[Flor
isil](商標))(バイオラッド(Bio−Rad))に熱活性化(脱水)
および不活性化(水和)を受けさせた。活性化は、吸着剤を100℃で一夜加熱
することにより、また、不活性化は200mgの吸着剤粉末に0.2mlの水を
均一に添加することにより実施した。これらの処理された吸着剤で得られた転化
を処理されない吸着剤と比較した(実施例3)。TLCクロマトグラムは、試験
された全部の系において、50〜60%のPG産生の範囲の類似の転化を示した
。従って、吸着剤の脱水もしくは水和は転化に影響を及ぼさず、従って反応前に
吸着剤の前処理の必要性が存在しないと結論することができる。
【0055】 酵素への基質の曝露により転化が制限されるかもしれないという仮定に基づき
、MLV(直径およそ1.5μm)およびSUV(直径20〜40nm)を使用
して、ホスファチジル交換反応の効率に対するリポソームの大きさの影響を検査
した。実施例4に記述されるとおり、リポソーム分散物を形成させそして反応を
実施した。双方の系で約40%のPG産生が観察され、基質の利用可能性は小胞
の大きさにより制限されないことを示した。
【0056】 抗酸化剤の使用により、多不飽和アシル鎖を有するリン脂質の過酸化を阻害す
ることができる。抗酸化剤ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)の存在は、エ
ステル交換反応におけるシリカゲルで活性化されたホスホリパーゼDの活性に影
響を及ぼさなかったことが見出された。該抗酸化剤は、反応の間に脂質過酸化に
対する優れた保護を提供し、高品質のPGの製造を可能にした。 III.さらなるスケールアップ 5グラムスケールでの反応(新鮮卵から調製された卵PCを使用する)は、5
00mgスケールでのものに類似の結果を生じた。その後、アサヒ カンパニー
(Asahi Co.)(日本)からの商業的リン脂質を使用して、スケールを
20グラムに増大させた。上の節IIに記述される好ましい条件を使用し、しか
し4.0というシリカゲル/レシチンの比までシリカゲルの量を低下させて、4
時間の反応後におよそ70%のPCのPGへの転化を得た。転化の大部分は第一
の時間の間に起こった。PAのレベルは非常に低かった(<5%)。
【0057】 該反応は、パイロットプラントの反応器を使用して工業的スケール条件下でも
また試験した。実施例5に記述されるとおり、エルサレムのヘブライ大学応用科
学部のカサリ応用化学研究所(Casali Institute of Ap
plied Chemistry,School of Applied Sc
iences,The Hebrew University)のミニパイロッ
トプラント装置で、100グラムスケールの工程を実施した。PG転化は、室温
で40%、また、35℃で50%であった。室温で約7%のPAが産生された一
方、35℃ではより高レベルのPA(15%)が観察された。 IV.脂質基質の変動 飽和リン脂質は、脂質過酸化に対するそれらのより高い抵抗性により、ある種
のドラッグデリバリーシステムに、不飽和リン脂質よりもより適することができ
る。部分的に水素化された(PH)卵PCは、卵PCを置き換えるための潜在的
候補である。従って、飽和脂質、ジパルミトイルPC(DPPC;アヴァンティ
ポーラー リピッズ(Avanti Polar Lipids)、アラバマ
州バーミンガム)および部分的に水素化された(PH)PC(ヨウ素価30;ア
サヒ ケミカル(Asahi Chemical)、日本)を用いて、PCのP
Gへのホスファチジル交換反応を試験した。反応は実施例6に記述されるとおり
実施した。DPPCの反応のTLCは、DPPGへの50%転化を示し、かつ、
痕跡のPAは示さなかった。77%のPH−卵PGの収率がPH−PCから得ら
れ、痕跡のPA(<5%)のみが検出された。
【0058】 これらの反応、ならびに付加的な基質およびヒドロキシルを含有する試薬の結
果を表9に要約する。該反応は、多様な試薬、および組織抽出物を包含する基質
について良好な転化を生じる。脳リン脂質抽出物のホスファチジルセリンの濃縮
(表9の6列目)をより詳細に実施例7に記述する。
【0059】
【表10】
【0060】 V.他のリン脂質の反応 二相の水/シリカゲル法を、卵PCの選択的加水分解における他のホスホリパ
ーゼ(CおよびA2)の反応に使用した。反応は、メルク(Merck)シリカ
ゲル、70〜230メッシュを使用して10gスケールで行った。他の条件およ
び転化(室温で4時間後)を表10に示す。類似の条件下でのホスホリパーゼC
との反応を、スフィンゴミエリンからセラミドを調製するのにもまた使用した(
データは示されない)。
【0061】
【表11】
【0062】 実施例 以下の実施例は具体的に説明するが、しかし本発明をいかなる方法でも制限す
ることを意図していない。
【0063】 実施例1.キャベツからのホスホリパーゼDの単離 A.標準的調製法 ホスホリパーゼDは、Yangの手順に従ってサヴォイキャベツから調製した
。新鮮なサヴォイキャベツの淡緑色の葉4250kgをワーリング(Warin
g)ブレンダー中で蒸留水を用いて均質化することにより、最初に粗抽出物を調
製した。ガーゼを通して濾過することにより繊維素材を除去した。その後、最終
的容量のキャベツ汁(3750リットル)を500gで4℃で5分間遠心分離し
た。抽出物を55℃に加熱し、この温度で5分間維持し、そしてその後急速に冷
却した。同一条件下での遠心分離により嵩高い沈殿物を除去し、そして廃棄した
【0064】 2容積のアセトンを−15℃で上清に添加し、そして混合物を直ちに振とうし
かつ4℃で一夜保存した。アセトンを蒸発させ、そして水性懸濁物を遠心分離し
た。上清を廃棄し、そして沈殿物を150ミリトールの真空下で一夜凍結乾燥し
た。淡緑色粉末として得られた酵素(5.2g)を、必要とされるまで−70℃
で凍結されて保存した。
【0065】 キャベツ葉の均質化に使用された水の量を減少させることにより酵素粉末の収
量を向上させることができたことが後に見出された。改変された手順は、キャベ
ツ1キログラムあたり2.6gの凍結乾燥されたタンパク質を生じた。 B.単純化された調製法 上の方法の低速遠心分離段階(4℃で500g×15分)を高速遠心分離(4
℃で15000g×15分)で置き換えることにより、上清をさらなる精製なし
で酵素調製物として使用することができたことが見出された。高速遠心分離は、
微粒子および繊維性物質を含まない再現可能な酵素調製物を生じる。Bligh
とDyerの方法を使用すれば、キャベツの残余の脂質は抽出物中で検出されな
かった。連続フロー遠心分離(continuous flow centri
fugation)を使用することにより、遠心分離段階を工業的必要性に合致
するようさらに至適化することができた。この粗新鮮酵素を使用して、上述され
た実験条件を使用してキャベツ重量あたりのタンパク質重量の類似の同等物で、
PCのPGへの類似の転化を得た。
【0066】 実施例2.転化の測定 クロロホルム:メタノール:水の1:1:1混合物とともにボルテックス攪拌
すること、および相を分離させることにより、インキュベーション混合物から脂
質を抽出する。上の水性−メタノール性層は全部の水溶性試薬を含有する一方、
下のクロロホルム層は脂質(例えば、PC、PGおよびホスファチジン酸(PA
))を含有する。下層のアリコートを、TLCのためのガラスプレート上のアナ
ルテック(Analtech)のケイ酸薄層上に負荷する。クロロホルム:アセ
トン:メタノール:酢酸:水(6:8:2:2:1 v/v)の溶媒系を使用し
てリン脂質を分離する(図1)。個々のスポットを、リンを含まない試験管中に
掻き取り、そしてBartletの手順に基づき過塩素酸を使用してリン含量を
測定する(例えば、Barenholzら、1993を参照されたい)。
【0067】 この研究の経過の間に、放射活性の水溶性試薬の使用に基づく、転化を評価す
るための一代替アッセイを開発した。例えば、トリチウム化されたグリセロール
もしくはセリンを使用する;すなわち、3H−グリセロール(もしくはセリン)
+PC→3H−PG(もしくは3H−PS)+コリン(+PA)。グリセロールも
しくはセリンは、作業の間にクロロホルム:メタノール:水(8:4:3もしく
は1:1:1)の二相溶媒系中で上のメタノール/水層中に分配し;全部の脂質
はクロロホルムの下層に分配する。クロロホルム層のシンチレーション計数によ
3H−PGもしくは3H−PSを測定する。
【0068】 このアッセイを多様な条件下で試験し、そして薄層クロマトグラフィーより単
純かつずっとより迅速であることが判明した。しかしながら、それはPA(所望
されない生成物)のレベルを決定しない。
【0069】 アミンリン脂質(すなわちPSもしくはPE)の測定に適する分光測光的方法
は、黄色のトリニトロフェニル誘導体(すなわちTNP−PS)を形成するトリ
ニトロベンゼンスルホネート(TNBS)とのアミンリン脂質の反応を利用する
。この生成物を、クロロホルムの濃縮された下層中で分光測光的に(Baren
holzら、1993)もしくはTLCにより(Amselemら、1993)
測定する。
【0070】 実施例3.活性化されたもしくは不活性化された吸着剤を使用するPCのPG
への転化 卵PC(10mg)を、50mM CaCl2および50%(容積)グリセロ
ールを含有する50mM酢酸緩衝液(pH5.6)0.5mlに分散した。キャ
ベツホスホリパーゼD(ベーリンガー(Boehringer))を添加し(0
.5mg)、そして活性化もしくは不活性化された、200mgのケイ酸もしく
はケイ酸マグネシウムを通常の粉末として添加することにより反応を開始した。
反応混合物を室温で30分間振とうした。0.5mlの蒸留水および2mlのC
HCl3:メタノール混合物(1:1)を添加することにより反応を終了させた
。遠心分離後、脂質を下層から抽出した。
【0071】 実施例4.SUVおよびMLV中でのPCの反応 反応は5グラム(PC)スケールで実施した。脂質を100mlのCHCl3
に溶解した。直径5mmのガラスビーズ(100グラム)を添加して、乾燥され
た脂質薄膜の表面積を増大させかつ水性溶液中の脂質のより良好な分散を確実に
した。有機溶媒をフラッシュエバポレーターにより除去した。その後、50%グ
リセロールを含有する50mlの酢酸緩衝液を添加し、そして均質なリポソーム
分散物が得られるまでラップライン(Lap−line)マルチリスト振とう機
で該混合物を振とうすることにより、MLVを形成させた。SUVは、プローブ
超音波処理装置(350熱系、ウルトラソニック インク(Ultrasoni
c Inc.))を使用してMLVを5分間超音波処理することにより、これら
のMLVから調製した。同時に、600グラムのキャベツを250mlの酢酸緩
衝液とともにワーリング(Waring)ブレンダー中で均質化し、ガーゼを通
して濾過し、そして4℃で15,000rpmで20分間遠心分離した。この新
鮮粗上清50mLを25グラムのグリセロールと混合し、そしてMLVおよびS
UVに添加した。25グラムのシリカゲル60Hを添加することにより反応を開
始し、混合物をマルチリスト振とう機中で室温で一夜振とうした。
【0072】 実施例5.PCのPGへの大スケール転化 薄脂質薄膜手順(thin lipid film procedure)に
よりMLVを調製した。アサヒ カンパニー(Asahi Co.)(日本)か
らの卵ホスファチジルコリン(100グラム)を、1リットル丸底フラスコ中で
500mlのCHCl3に溶解した。抗酸化剤BHT(ブチル化ヒドロキシトル
エン)を1/1000のモル比で添加した。ガラスビーズ(400グラム)を添
加し、そして有機溶媒を乾固まで蒸発させた。50%グリセロールおよび0.1
M CaCl2を含有する酢酸緩衝液(pH5.6、1リットル)を添加し、そ
してマルチリスト振とう機の助けを借りての該混合物の1時間の活発な振とうに
よりMLVを形成させた。調製された最終的容量のMLVを2個の0.5リット
ルの部分に分割した。各部分に250mlの付加的な酢酸緩衝液を添加し、そし
て該混合物を1.5リットル容量の2個の小型反応器(minireactor
)に導入した。50%グリセロールの最終濃度を生じるようにグリセロールで1
:1に希釈された新鮮粗キャベツホスホリパーゼD汁(250ml)を各小型反
応器に添加した。2個の反応器中の温度はそれぞれ室温(20℃)および35±
5℃であった。シリカゲル60H(メルク(Merck))(250g)を各反
応器に添加した。機械的振とうを用いる反応器中での試薬の混合。反応は窒素雰
囲気下で実施した。20時間の反応後に、振とうを停止し、そして各反応器の底
部から1mlのサンプルを採取した。1mlのDDWおよび2mlの1:1 ク
ロロホルム:メタノールを添加することにより各サンプルを抽出した。遠心分離
により層を分離し、そしてCHCl3:アセトン:酢酸:H2O(6:8:2:2
:1)で展開するTLCにより下層のアリコートを分析した。スポットを掻き取
りかつ抽出し、そしてBartlettの手順によりリン脂質含量を測定した。
【0073】 実施例6.飽和および部分的に水素化された脂質の反応 50%グリセロールおよび100mM CaCl2を含有する10ml酢酸緩
衝液(pH5.6)中の10mgのDPPCを使用して、55℃(Tmの10℃
上)でMLVを調製した。社内で調製された10mLのホスホリパーゼD溶液を
5グラムのグリセロールと混合し、そしてDPPC−MLVに添加した。2.5
グラムのシリカゲル60Hを添加することにより反応を開始し、そして該混合物
を室温で1時間振とうした。
【0074】 PH−卵PC脂質(5グラム)を、100グラムのガラスビーズ(直径5mm
)上でクロロホルム溶液から乾燥した。酢酸緩衝液(450ml、上述されたと
おりグリセロールおよびCaCl2を含有する)を添加し、そして該混合物をラ
ブライン(Lab−line)マルチリスト振とう機を用いて1時間活発に振と
うすることによりMLVを形成させた。その後、5mlの酢酸緩衝液に溶解され
た20mgのキャベツホスホリパーゼD(ベーリンガー(Boehringer
))の溶液を添加した。125gのシリカゲル60H(メルク(Merck))
を添加することにより反応を開始し、混合物を室温で一夜振とうした。
【0075】 実施例7:脳リン脂質抽出物のホスファチジルセリンの濃縮 15モル%のPS、43モル%のPCおよび34モル%のPEを含有するウシ
脳リン脂質抽出物を使用した。実施例5に記述されたとおりに、該抽出物からM
LVを調製した。L−セリン(粉末)を飽和に近いレベルでリポソーム分散物に
添加した。新鮮粗キャベツ汁(実施例1の単純化された手順)を酵素の供給源と
して使用した。反応は実施例5に記述されたとおりに実施した。上述されたTN
BS法およびTLC法による分析は、PSのレベルが出発原料中の15モル%か
ら最終生成物中の51モル%まで増大したことを示した。
【0076】 D,L−セリンを使用する類似の反応は、最終生成物中で49モル%のホスフ
ァチジルセリンを生じた。
【0077】 本発明は特定の方法および態様に関して記述した一方、多様な改変が本発明か
ら離れることなくなされることができることが真価をみとめられよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM, HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR ,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU, ZA,ZW (72)発明者 アムセレム,シモン イスラエル・76551レホボト・ミリアムミ ズラヒストリート10 Fターム(参考) 4B064 AE63 CA21 CA50 CB02 CB04 CD02 CD06 CD15 DA01 DA10

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (i)リン脂質のリポソーム懸濁物、(ii)水、アルコー
    ルもしくはアルコール誘導体から選択されるヒドロキシルを含有する試薬、およ
    び(iii)酵素により必要とされる場合は二価金属陽イオン、を含有する水性
    媒体に酵素を溶解すること、 シリカゲルを前記媒体に添加すること、ならびに生じる混合物を攪拌すること、
    を含んで成る、前記リン脂質の前記酵素に触媒されるエステル交換反応もしくは
    加水分解の実施方法。
  2. 【請求項2】 酵素が、ホスホリパーゼA1、ホスホリパーゼA2、ホスホ
    リパーゼC、ホスホリパーゼDおよびスフィンゴミエリンホスホジエステラーゼ
    より成る群から選択される、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 酵素が、ホスホリパーゼA2、ホスホリパーゼCおよびホス
    ホリパーゼDより成る群から選択される、請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 酵素がホスホリパーゼDである、請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 二価金属陽イオンが約5〜100mMの濃度のカルシウムイ
    オンである、請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 ヒドロキシルを含有する試薬がアルコールもしくはアルコー
    ル誘導体である、請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 ヒドロキシルを含有する試薬が、グリセロール、セリンおよ
    びイノシトールより成る群から選択される、請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 ヒドロキシルを含有する試薬が、約300と40,000と
    の間の分子量を有する、ヒドロキシで終端されるポリエチレングリコールである
    、請求項6記載の方法。
  9. 【請求項9】 シリカゲルが、重量でリン脂質の量の最低4倍である量で添
    加される、請求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】 シリカゲルが、重量でリン脂質の量の最低10倍である量
    で添加される、請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 シリカゲルが、25μmより大きくない平均粒子径を有す
    る、請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 シリカゲルが、15μmより大きくない平均粒子径を有す
    る、請求項11記載の方法。
  13. 【請求項13】 ホスホリパーゼが最低3mg/mlの濃度で前記媒体中に
    存在する、請求項1記載の方法。
  14. 【請求項14】 ホスホリパーゼが最低7mg/mlの濃度で前記媒体中に
    存在する、請求項13記載の方法。
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