JP2023171724A - ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を含む神経疾患又は精神疾患の予防又は治療用組成物 - Google Patents

ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を含む神経疾患又は精神疾患の予防又は治療用組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】神経疾患又は精神疾患の予防又は治療用薬学的組成物を提供する。【解決手段】ラクトバチルス・パラカゼイ培養液から分離される小胞を有効成分として含む、神経疾患又は精神疾患の予防又は治療用薬学的組成物とする。前記小胞は、平均直径が10~1000nmであることが好ましい。【選択図】図6

Description

本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ(Lactobacillus paraca
sei)由来小胞を有効成分として含む神経疾患又は精神疾患の予防、改善、又は治療用
組成物等に関する。
本出願は、2020年6月16日付で出願された韓国特許出願第10-2020-00
72685号及び2020年12月7日付で出願された韓国特許出願第10-2020-
0169167号に基づく優先権を主張し、該出願の明細書及び図面に開示されたすべて
の内容は、本出願に援用される。
21世紀に入って、過去に伝染病として認識されていた急性感染性疾患の重要性が薄れ
ている反面、ヒトとマイクロバイオーム(microbiome)との不調和によって発
生する免疫機能異常を伴う慢性疾患が、生活の質とヒトの寿命を決定する主な疾患として
疾病パターンが変わった。特に、21世紀の高齢社会における難治性の慢性疾患として、
認知症、パーキンソン病、自閉スペクトラム障害、ルー・ゲーリック病等の退行性脳疾患
、ストレス障害、うつ病のような精神疾患等が、ヒトの寿命と生活の質を決定する主な疾
患として国民保健において大きな問題になっている。
神経細胞(ニューロン)の退行は、神経細胞の死滅によって脳-神経組織の構造及び機
能の異常をもたらす。筋萎縮性側索硬化症(ルー・ゲーリック病)、パーキンソン病、ア
ルツハイマー病、致命的な家族性不眠症、ハンチントン病等の多くの神経退行性疾患が、
神経退行過程の結果として発生する。また、カーンズ・セイヤー症候群(kearns-
Sayre syndrome、KSS)、慢性進行性外眼筋麻痺(chronic p
rogressive external ophthalmoplegia、CPEO
)、メラス症候群(mitochondrial encephalomyopathy
with lactic acidosis and stroke-like ep
isodes、MELAS)、MERRF症候群(myoclonic epileps
y with ragged-red fibers、MERRF)、NARP症候群(
neurogenic weakness with ataxia and reti
nitis pigmentosa、NARP)、ライ症候群(Leigh syndr
ome、LS)、MIRAS症候群(mitochondrial recessive
ataxia syndrome)等のような疾患も神経細胞の退行性の変化によって
発生する。このような疾病は、治療が不可能であるため、進行退行性及び/又は神経細胞
の死滅をもたらす。
前記疾患に対する病因機序の研究が進むにつれて、このような疾病を細胞以下のレベル
で互いに関連させる多くの類似点が見られた。このような類似点を見つけることは、多く
の疾病を同時に改善できるという治療の発展に対する希望を与える。非正常なタンパク質
の生成とその結果として誘導された細胞死滅が、様々な退行性神経疾患の発生に重要な役
割を果たすという事実が明らかになっている。退行性神経疾患の患者の脳組織は、自己捕
食素体を蓄積して自己捕食が増加するが、これは退行性神経疾患の発生過程において非正
常に発生するミスフォールディングタンパク質を消去するのに重要な役割を果たす。最近
、細胞老化の病因機序の研究において、様々なストレスによって細胞の老化が発生するが
、特に代謝ストレス(metabolic stress)によって活性化されるAMP
K信号が自己捕食を増加させて細胞の老化を防ぐという事実が明らかになった。
ミトコンドリアDNA(mtDNA)突然変異の蓄積及び活性酸素(reactive
oxygen species、ROS)の過剰生産によって神経細胞の老化が促進さ
れると知られている。適切な活性酸素の生成は、AMPKシグナルを持続的に活性化させ
て細胞の老化を抑制するが、過度の活性酸素の生成は、ミトコンドリアの機能に異常をも
たらして細胞が死滅することになる。カーンズ・セイヤー症候群(kearns-Say
re syndrome、KSS)、慢性進行性外眼筋麻痺(chronic prog
ressive external ophthalmoplegia、CPEO)、メ
ラス症候群(mitochondrial encephalomyopathy wi
th lactic acidosis and stroke-like episo
des、MELAS)、MERRF症候群(myoclonic epilepsy w
ith ragged-red fibers、MERRF)、NARP症候群(neu
rogenic weakness with ataxia and retinit
is pigmentosa、NARP)、ライ症候群(Leigh syndrome
、LS)、MIRAS症候群(mitochondrial recessive at
axia syndrome)等のような疾患は、ミトコンドリアで生成される活性酸素
にミトコンドリアDNAの突然変異が容易に発生してミトコンドリア機能異常をきたし、
細胞の老化が発生して退行性神経疾患が発生する。
一方、うつ病は、感情を調節する脳の機能に変化が生じ、否定的な感情があらわれる疾
患であって、全世界の3億人以上が患っている疾病である。うつ病は、ドーパミン、セロ
トニン、ノルエピネフリン等の神経伝達物質の化学的不均衡と関連がある。このうち、セ
ロトニンは、脳脊髄液から発見される神経代謝物質であって、脳を循環して神経伝達機能
を示す。セロトニンは、感情表現と密接な関連を有し、この物質が不足すると、感情が不
安定になり、気がかり、心配が多くなり、衝動的な性向が現れる。したがって、現在、う
つ病の治療剤として使用されている医薬品の中には、セロトニンが再吸収されることを抑
制し、脳の中に長く留まるように作用するものが多数存在する。
最近、うつ病、自閉症、統合失調症等の精神疾患が、腹痛と深い関連があることが明ら
かになった。腹痛は、下痢と便秘を伴い、繰り返されると、過敏性大腸症候群に至るが、
これは腸内細菌の不均衡(gut microbial dysbiosis)と関連し
ていることが明らかになった。良くない食べ物、抗生剤の使用等により腸内細菌の不均衡
がもたらされると、腸内の有害微生物が丈夫であった大腸防御膜に亀裂をもたらして腸漏
れ現象が発生し、その後、有害な細菌由来の毒素が全身的に吸収されて、うつ病が発生も
しくは悪化すると報告されている[Pharmacotherapy. 2015 Oct;35(10):910-6]。
人体に共生する微生物の個数は、100兆個に達し、ヒトの細胞よりも約10倍多く、
微生物の遺伝子数は、ヒトの遺伝子数の100倍を超えることが知られている。微生物叢
(microbiota又はmicrobiome)は、与えられた居住地に存在する真
正細菌(bacteria)、古細菌(archaea)、真核生物(eukarya)
を含む微生物群集(microbial community)をいう。
私たちの体に共生する細菌及び周辺環境に存在する細菌は、他の細胞への遺伝子、低分
子化合物、タンパク質等の情報を交換するため、ナノメートルサイズの小胞(vesic
le)を分泌する。粘膜は、200ナノメートル(nm)サイズ以上の粒子は通過できな
い物理的な防御膜を形成して、粘膜に共生する細菌である場合には粘膜を通過できないが
、細菌由来小胞はサイズが20~200ナノメートル程度なので、比較的自由に粘膜を介
して上皮細胞を通過し、私たちの身体に吸収される。局所的に分泌された細菌由来小胞は
、粘膜の上皮細胞を介して吸収されて局所炎症反応を誘導するだけでなく、上皮細胞を通
過した小胞は、全身的に吸収されて各臓器に分布し、分布された臓器において免疫及び炎
症反応を調節する。例えば、大腸菌(Eshcherichia coli)のような病
原性グラム陰性細菌に由来する小胞は、局所的に炎症反応及びがんを起こし、血管に吸収
された場合には、血管内皮細胞炎症反応を介して全身的な炎症反応及び血液凝固を促進さ
せる。また、インスリンが作用する筋肉細胞等に吸収され、インスリン抵抗性と糖尿病を
誘発する。一方、有益な細菌に由来する小胞は、各臓器の特定細胞に吸収され、核心的な
免疫機能及び代謝機能異常を調節して、疾病の発生を抑制できる。
ラクトバチルス・パラカゼイ(Lactobacillus paracasei)は
、グラム陽性桿菌であって嫌気性環境だけでなく、好気性環境でもよく育ち、私たちの体
に共生する有益な細菌として知られている。細菌は、細胞間タンパク質、脂質、遺伝子等
の交換のため、細胞外環境に二重膜構造の細胞外小胞(extracellular v
esicle;EV)を分泌する。ラクトバチルス・パラカゼイのようなグラム陽性菌(
gram-positive bacteria)由来小胞は、細菌由来タンパク質と核
酸の他にも細菌の細胞壁構成成分であるペプチドグリカン(peptidoglycan
)とリポタイコ酸(lipoteichoic acid)も有している。
しかし、ラクトバチルス・パラカゼイから分泌される小胞が神経疾患、又は精神疾患の
予防、又は治療のために用いられたことはないのが実情である。
本発明者らは、前記のような従来の問題点を解決するために鋭意研究した結果、ラクト
バチルス・パラカゼイ菌から小胞を分離して経口投与したときに小胞が脳に伝達され、退
行性脳疾患動物モデルに経口投与したときに記憶、学習能力等の認知機能の改善を示し、
非正常タンパク質であるアミロイドプラークの形成を抑制しただけでなく、このような効
能が神経細胞の増殖、神経細胞樹状突起(dendrite)の形成を増加させる機序を
介して、前記効能が発生することを確認した。また、本発明者らは、ラクトバチルス・パ
ラカゼイ由来小胞が精神的ストレスによる精神疾患の発生に効能があるかを評価するため
、精神的ストレスによる精神疾患動物モデルにおいてラクトバチルス・パラカゼイ由来小
胞を投与して抗うつ剤であるイミプラミンとほぼ同じレベルの精神疾患に抗ストレス及び
抗うつ効果を示すことを観察したところ、これに基づいて本発明を完成した。
そこで、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経
疾患又は精神疾患の予防又は治療用薬学的組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾
患又は精神疾患の予防又は改善用食品組成物を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾
患又は精神疾患の予防又は治療用吸入用組成物を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、老化の
予防又は治療用薬学的組成物を提供することを他の目的とする。
しかし、本発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した課題に制限されず、
言及されていないさらに他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解され得るもので
あろう。
前記のような本発明の目的を達成するため、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由
来小胞を有効成分として含む、神経疾患又は精神疾患の予防又は治療用薬学的組成物を提
供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾
患又は精神疾患の予防又は改善用食品組成物を提供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾
患又は精神疾患の予防又は治療用吸入用組成物を提供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、老化の
予防又は治療用薬学的組成物を提供する。
本発明の一具現例において、前記神経疾患は、軽度認知障害(mild cognit
ive impairment)、認知症(dementia)、アルツハイマー病(A
lzheimer’s disease)、パーキンソン病(Parkinson’s
disease)、ハンチントン病(Huntington’s disease)、ル
ー・ゲーリック病(Amyotrophic lateral sclerosis.A
LS)、バッテン病(Batten disease)、カーンズ・セイヤー症候群(K
earns-Sayre syndrome、KSS)、慢性進行性外眼筋麻痺(chr
onic progressive external ophthalmoplegi
a、CPEO)、メラス症候群(mitochondrial encephalomy
opathy with lactic acidosis and stroke-l
ike episodes、MELAS)、MERRF症候群(myoclonic e
pilepsy with ragged-red fibers、MERRF)、NA
RP症候群(neurogenic weakness with ataxia an
d retinitis pigmentosa、NARP)、ライ症候群(Leigh
syndrome、LS)、及びMIRAS症候群(mitochondrial r
ecessive ataxia syndrome)からなる群から選ばれる一つ以上
の疾患であってもよいが、これに制限されるものではない。
本発明の他の具現例において、前記精神疾患は、不安障害、外傷後ストレス障害(Po
st-traumatic Stress Disorder;PTSD)、パニック障
害(panic disorder)、うつ病(depression)、自閉スペクト
ラム障害(Autism spectrum disorders)、注意欠陥多動性症
候群(attention deficit/hyperactivity disor
der;ADHD)、及び統合失調症(schizophrenia)からなる群から選
ばれる一つ以上の疾患であってもよいが、これに制限されるものではない。
本発明のさらに他の具現例において、前記小胞は、平均直径が10~1000nmであ
ってもよいが、これに制限されるものではない。
本発明のさらに他の具現例において、前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイ培養液
から分離されるものであってもよいが、これに制限されるものではない。
本発明のさらに他の具現例において、前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイを添加
して製造した食品から分離した小胞を使用したものであってもよいが、これに制限される
ものではない。
本発明のさらに他の具現例において、前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイから自
然的に又は人工的に分泌されるものであってもよいが、これに制限されるものではない。
本発明のさらに他の具現例において、前記老化は、脳又は神経細胞の老化であってもよ
いが、これに制限されるものではない。
また、本発明は、前記組成物を個体に投与する段階を含む、神経疾患又は精神疾患を予
防又は治療する方法を提供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の神経疾患又は精神疾患の予防
又は治療用途を提供する。
また、本発明は、神経疾患又は精神疾患の予防又は治療用薬剤の製造のためのラクトバ
チルス・パラカゼイ由来小胞の用途を提供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む組成物を
個体に投与する段階を含む、老化を予防、治療又は改善する方法を提供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む組成物の
老化の予防、治療又は改善用途を提供する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の老化の予防又は治療のための
薬剤を製造するための用途を提供する。
本発明者らは、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を経口投与したとき、脳に小胞が
伝達されることを確認し、退行性神経疾患疾病モデルにラクトバチルス・パラカゼイ由来
小胞を経口投与したとき、学習能力と記憶が正常レベルに改善され、脳組織にアミロイド
プラーク沈着が抑制され、海馬(hippocampus)にある幹細胞増殖が正常レベ
ルに改善され、神経細胞の樹状突起の形成が正常レベルに回復することを確認した。そこ
で、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾患又
は精神疾患の予防、改善又は治療用組成物として使用できるものと期待される。
また、本発明者らは、精神的ストレスによる精神疾患動物モデルにラクトバチルス・パ
ラカゼイ由来小胞を投与したとき、ストレスによる精神機能障害の発生を効果的に抑制す
る効果があることを確認したところ、本発明によるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞
は、精神疾患を予防、症状の改善、又は治療するための医薬品又は健康機能食品等の開発
にも有用に利用できるだろう。
図1は、マウスにグラム陽性細菌であるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を経口投与した後、(A)時間別に小胞の分布様相を撮影した写真、(B)経口投与後、時間別に複数の臓器を摘出し、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の臓器別分布様相をグラフで表した結果、及び(C)時間別に脳に分布されたラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の蛍光強度をグラフで表した結果を示したものである。 図2は、マウスにグラム陰性細菌であるアシネトバクター・バウマニ由来小胞を経口投与した後、(A)時間別に小胞の分布様相を撮影した写真、(B)経口投与後、時間別に複数の臓器を摘出してアシネトバクター・バウマニ由来小胞の臓器別分布様相をグラフで表した結果、及び(C)主な臓器に時間別に分布されたアシネトバクター・バウマニ由来小胞の蛍光強度をグラフで表した結果を示したものである。 図3は、退行性脳疾患マウスモデルを用いた投与期間及び動物実験設計図式度を示した図である。WT-CONは、正常マウスグループ、Tg-CONは、退行性脳疾患マウスモデルグループ、Tg-LP EVsは、退行性脳疾患マウスモデルにラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)を経口投与したグループを意味する。 図4は、正常マウスグループ(WT-CON)、退行性脳疾患マウスモデル(Tg-CON)グループ、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)を経口投与したグループ(Tg+MDH001)における物体及び位置認知能力テストを行った後に比較した結果で、(A)マウスが2つの物体を探索する時間を示した結果、(B)2時間後に新しい物体を探索する時間、(C)15分後に位置が変わった物体を探索する時間、及び(D)24時間後に新しい物体を探索する時間を示した結果である。 図5は、正常マウスグループ(WT-CON)、退行性脳疾患マウスモデル(Tg-CON)グループ、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH001)を経口投与したグループ(Tg+MDH001)における学習能力効能を評価した結果で、(A)3つのグループのマウスが5日の学習期間の間隠されたプラットフォーム(hidden platform)を探す時間を示した結果、(B)学習能力テスト時にマウスが水筒の各部分に留まった時間を示した結果、(C)各グループのマウスが目に見えるプラットフォームを探した時間を示した結果である。 図6は、正常マウスグループ(WT-CON)、退行性脳疾患マウスモデル(Tg-CON)グループ、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH001)を経口投与したグループ(Tg+MDH001)における(A)記憶能力効能を評価した結果で暗室(dark chamber)に入ったときに電気ショックを受けた各グループのマウスが暗室に入るまでの時間を測定した結果、及び(B)電気ショックを受けた各グループのマウスがすくみ時間(freezing time)を測定した結果を示したものである。 図7は、退行性脳疾患動物モデルにおいて各グループ別の脳におけるアミロイドベータ(Aβ)プラーク蛍光染色画像及び定量データを比較した結果で、(A)各グループ別の代表的なAβプラーク染色写真、(B)単位面積当たりAβプラークの数、及び(C)単位面積当たりAβプラークの面積を示した結果である。 図8は、退行性脳疾患動物モデルにおいて、(A)各グループ別の脳における初期神経新生(neurogenesis)のマーカーであるKi-67の発現を蛍光染色画像及び定量データで示した結果で、各グループ別の代表的なKi-67染色写真、及び(B)正常マウスグループ(WT-CON)に対して退行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CON)、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)を投与したグループ(Tg+MDH001)においてKi-67に染色された細胞の数を割合で表した結果である。 図9は、退行性脳疾患動物モデルにおいて、各グループ別の脳における中期以降の神経新生(neurogenesis)マーカーであるダブルコルチン(doublecortin、DCX)の発現を染色画像及び定量データで示した結果で、(A)各グループ別の代表的なダブルコルチン染色写真、及び(B)正常マウスグループ(WT-CON)に対して退行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CON)、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH001)を投与したグループ(Tg+MDH001)において顕微鏡で観察したセクション別にダブルコルチンに染色された細胞の平均数を示した結果である。 図10は、退行性脳疾患動物モデルにおいて、各グループ別の脳におけるニューロン特異的細胞骨格タンパク質である微小管関連タンパク質2(MAP2)の発現を蛍光染色画像及び定量データで示した結果であり、(A)各グループ別の代表的なMAP2染色写真、及び(B)正常マウスグループ(WT-CON)に対して退行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CON)、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)を投与したグループ(Tg+MDH001)においてMAP2の発現を割合で示した結果である。 図11は、精神的ストレスで誘導した精神疾患動物モデルにおいて、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(EV)の精神機能に対する治療効果を評価するための実験プロトコルを図示したものである[CON又はCON+Veh:食塩水投与正常マウス群(対照群、食塩水投与対照群)、CON+MDH-001:ラクトバチルス・パラカゼイ小胞投与正常マウス群、RST+Veh:食塩水投与ストレス処置群、RST+MDH-001:ラクトバチルス・パラカゼイ小胞投与ストレス処置群]。 図12は、精神的ストレスで誘導した精神疾患動物モデルにおいてストレスを与えてから14-16日目、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の感情機能に対する治療効果を評価するため、各マウスグループに対して(A)社会性検査プロトコル及び(B及びC)社会性指標を評価した結果を示したものである。 図13は、精神的ストレスで誘導した精神疾患動物モデルにおいてストレスを与えてから14-16日目、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の感情機能に対する治療効果を評価するため、各マウスグループに対して(A)尾懸垂テスト(tail suspension test;TST)及び(B)強制水泳テスト(forced swim test;FST)をそれぞれ行った結果を示したものである。 図14は、精神的ストレスで誘導した精神疾患動物モデルにおいてストレスを与えてから28-30日目、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞のうつ病に対する治療効果を評価するため、各マウスグループに対して(A)社会性検査プロトコルと(B及びC)社会性指標を評価した結果を示したものである。 図15は、精神的ストレスで誘導した精神疾患動物モデルにおいてストレスを与えてから28-30日目、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞のうつ病に対する治療効果を評価するため、各マウスグループに対して尾懸垂テスト(tail suspension test;TST)を行った結果を示したものである。 図16は、様々なストレスによる細胞老化に対する治療作用機序を評価するため、体外で細胞に老化を促進するインスリン(insulin)、老化を抑制する対照薬物であるメトホルミン(metformin)、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)を様々な濃度で投与した後、60分にAMPKの活性化を評価した結果である。
本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ細菌由来小胞及びその用途に関する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、細胞外膜にリポポリサッカライド(LPS)を有しているグラム陰性細
菌に由来する小胞を経口投与したときには、小胞が脳に分布しないが、グラム陽性菌であ
るラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を経口投与したとき、脳に小胞が伝達されること
を確認した。また、APPとPS1形質転換脳疾患マウスにラクトバチルス・パラカゼイ
由来小胞を経口投与したとき、形質転換マウスの学習能力と記憶が正常レベルに改善され
、脳組織にアミロイドプラーク沈着が抑制された。また、海馬(hippocampus
)にある幹細胞の増殖が正常レベルに改善されただけでなく、神経細胞の樹状突起の形成
が正常レベルに回復することを確認した。また、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞と
精神疾患との相関関係を調べるために鋭意研究した結果、精神的ストレスにより誘導した
精神疾患動物モデルにおいて、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の投与が感情障害の
ような精神機能異常に効果を示すことを観察したところ、これに基づいて本発明を完成し
た。
そこで、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経
疾患又は精神疾患の予防、改善又は治療用組成物を提供する。
前記組成物は、薬学的組成物、食品組成物、及び吸入用組成物を含む。
本発明で使用される用語の「神経疾患」とは、様々なストレスによりミトコンドリアの
機能に異常がもたらされ、神経細胞の損傷と老化によりもたらされる疾患を意味し、軽度
認知障害(mild cognitive impairment)、認知症(deme
ntia)、アルツハイマー病(Alzheimer’s disease)、パーキン
ソン病(Parkinson’s disease)、ハンチントン病(Hunting
ton’s disease)、ルー・ゲーリック病(Amyotrophic lat
eral sclerosis.ALS)、バッテン病(Batten disease
)、カーンズ・セイヤー症候群(Kearns-Sayre syndrome、KSS
)、慢性進行性外眼筋麻痺(chronic progressive externa
l ophthalmoplegia、CPEO)、メラス症候群(mitochond
rial encephalomyopathy with lactic acido
sis and stroke-like episodes、MELAS)、MERR
F症候群(myoclonic epilepsy with ragged-red
fibers、MERRF)、NARP症候群(neurogenic weaknes
s with ataxia and retinitis pigmentosa、N
ARP)、ライ症候群(Leigh syndrome、LS)、及びMIRAS症候群
(mitochondrial recessive ataxia syndrome
)等を含むが、これに制限されるものではない。
本発明で使用される用語の「精神疾患」とは、ヒトの思考、感情、行動のようなものに
影響を及ぼす病的な精神状態を意味するもので、精神機能に障害をきたした状態を総称す
る。本発明において、前記精神疾患は、不安障害、外傷後ストレス障害(Post-tr
aumatic Stress Disorder;PTSD)、パニック障害(pan
ic disorder)、うつ病(depression)、自閉スペクトラム障害(
Autism spectrum disorders)、注意欠陥多動性症候群(at
tention deficit/hyperactivity disorder;A
DHD)、及び統合失調症(schizophrenia)等を含む。
本発明で使用される用語の「小胞(vesicle)又は細胞外小胞(extrace
llular vesicle)」は、様々な細菌から分泌されるナノサイズの膜からな
る構造物を意味し、本発明では、ラクトバチルス・パラカゼイから自然に分泌されるか、
人工的に生産された膜からなるすべての構造物を総称する。前記小胞は、ラクトバチルス
・パラカゼイ菌体を含む培養液を熱処理、遠心分離、超高速遠心分離、高圧処理、押出、
超音波分解、細胞溶解、均質化、凍結-解凍、電気穿孔、機械的分解、化学物質処理、フ
ィルターによるろ過、ゲルろ過クロマトグラフィー、フリー-フロー電気泳動、及びキャ
ピラリー電気泳動からなる群から選ばれた一つ以上の方法を使用して分離できる。また、
不純物の除去のための洗浄、得られた小胞の濃縮等のプロセスをさらに含んでもよい。
本発明の前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイの培養液又はラクトバチルス・パラ
カゼイを添加して製造した食品から分離されてもよく、ラクトバチルス・パラカゼイから
自然的に又は人工的に分泌されたものであってもよいが、これに制限されるものではない
本発明の前記ラクトバチルス・パラカゼイ培養液又は発酵食品から小胞を分離する方法
は、小胞を含む場合、特に制限されない。例えば、遠心分離、超高速遠心分離、フィルタ
ーによるろ過、ゲルろ過クロマトグラフィー、フリー-フロー電気泳動、又はキャピラリ
ー電気泳動等の方法、及びそれらの組み合わせを用いて小胞を分離してもよく、また、不
純物の除去のための洗浄、得られた小胞の濃縮等のプロセスをさらに含んでもよい。
本発明において、前記方法により分離された小胞は、平均直径が10~1000nm、
10~900nm、10~800nm、10~700nm、10~600nm、10~5
00nm、10~400nm、10~300nm、10~200nm、10~100nm
、10~90nm、10~80nm、10~70nm、10~60nm、10~50nm
、10~40nm、又は20~40nmであってもよいが、これに制限されるものではな
い。
本発明の組成物内の前記小胞の含量は、疾患の症状、症状の進行程度、患者の状態等に
よって適切に調節可能であり、例えば、全組成物の重量を基準に0.0001~99.9重
量%、又は0.001~50重量%であってもよいが、これに制限されるものではない。
前記含量比は、溶媒を除去した乾燥量を基準にした値である。
本発明による薬学的組成物は、薬学的組成物の製造に通常使用される適切な担体、賦形
剤及び希釈剤をさらに含んでもよい。前記賦形剤は、例えば、希釈剤、結合剤、崩解剤、
滑沢剤、吸着剤、保湿剤、フィルム-コーティング物質、及び制御放出添加剤からなる群
から選ばれた一つ以上であってもよい。
本発明による薬学的組成物は、それぞれ通常の方法により、散剤、顆粒剤、徐放性顆粒
剤、腸溶性顆粒剤、液剤、点眼剤、エルシリック剤、乳剤、懸濁液剤、酒精剤、トロッキ
ー剤、芳香水剤、リモナーデ剤、錠剤、徐放性錠剤、腸溶性錠剤、舌下錠、硬質カプセル
剤、軟質カプセル剤、徐放性カプセル剤、腸溶性カプセル剤、丸剤、チンキ剤、軟稠エキ
ス剤、乾燥エキス剤、流動エキス剤、注射剤、カプセル剤、灌流液、硬膏剤、ローション
剤、パスタ剤、噴霧剤、吸入剤、パッチ剤、滅菌注射溶液、又はエアロゾル等の外用剤等
の形態で剤形化して使用されてもよく、前記外用剤は、クリーム、ゲル、パッチ、噴霧剤
、軟膏剤、硬膏剤、ローション剤、リニメント剤、パスタ剤又はパップ剤等の剤形を有し
てもよい。
本発明による薬学的組成物に含まれてもよい担体、賦形剤及び希釈剤としては、ラクト
ース、デキストロース、スクロース、オリゴ糖、ソルビトール、マンニトール、キシリト
ール、エリスリトール、マルチトール、澱粉、アカシアゴム、アルギン酸、ゼラチン、カ
ルシウムフォスフェート、カルシウムシリケート、セルロース、メチルセルロース、微晶
質セルロース、ポリビニルピロリドン、水、メチルヒドロキシベンゾアート、プロピルヒ
ドロキシベンゾアート、タルク、マグネシウムステアレート及び鉱物油が挙げられる。
製剤化する場合には、通常使用される充填剤、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩解剤、界面
活性剤等の希釈剤又は賦形剤を使用して調製される。
本発明による錠剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤、丸剤、トロッキー剤の添加剤として、
トウモロコシ澱粉、ジャガイモ澱粉、小麦澱粉、乳糖、白糖、ブドウ糖、果糖、D-マン
ニトール、沈降炭酸カルシウム、合成ケイ酸アルミニウム、リン酸一水素カルシウム、硫
酸カルシウム、塩化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、精製ラノリン、微結晶セルロース
、デキストリン、アルギン酸ナトリウム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
スナトリウム、カオリン、尿素、コロイド性シリカゲル、ヒドロキシプロピルスターチ、
ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)1928、HPMC2208、HPM
C2906、HPMC2910、プロピレングリコール、カゼイン、乳酸カルシウム、フ
リーモーゼル等の賦形剤と、ゼラチン、アラビアゴム、エタノール、寒天粉、酢酸フタル
酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースカルシウム、
ブドウ糖、精製水、カゼインナトリウム、グリセリン、ステアリン酸、カルボキシメチル
セルロースナトリウム、メチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、微結晶セルロ
ース、デキストリン、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシ
メチルセルロース、錠剤シェラック、澱粉糊、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、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の結合剤
が使用されてもよく、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、トウモロコシ澱粉、寒天粉
、メチルセルロース、ベントナイト、ヒドロキシプロピルスターチ、カルボキシメチルセ
ルロースナトリウム、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウム、
クエン酸カルシウム、ラウリル硫酸ナトリウム、無水ケイ酸、1-ヒドロキシプロピルセ
ルロース、デキストラン、イオン交換樹脂、ポリ酢酸ビニル、ホルムアルデヒド処理カゼ
イン及びゼラチン、アルギン酸、アミロース、グアーガム(Guar gum)、重曹、
ポリビニルピロリドン、リン酸カルシウム、ゲル化澱粉、アラビアゴム、アミロペクチン
、ペクチン、ポリリン酸ナトリウム、エチルセルロース、白糖、ケイ酸アルミニウムマグ
ネシウム、D-ソルビトール液、硬質無水ケイ酸等崩解剤と、ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、水素化植物油、タルク、石松子、カオリン、
ワセリン、ステアリン酸ナトリウム、カカオ脂、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸マグ
ネシウム、ポリエチレングリコール(PEG)4000、PEG6000、流動パラフィ
ン、水素添加大豆油(Lubri wax)、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸
亜鉛、ラウリル硫酸ナトリウム、酸化マグネシウム、マクロゴール(Macrogol)
、合成ケイ酸アルミニウム、無水ケイ酸、高級脂肪酸、高級アルコール、シリコン油、パ
ラフィン油、ポリエチレングリコール脂肪酸エーテル、澱粉、塩化ナトリウム、酢酸ナト
リウム、オレイン酸ナトリウム、dl-ロイシン、硬質無水ケイ酸等の滑沢剤等が使用さ
れてもよい。
本発明による液剤の添加剤としては、水、希塩酸、希硫酸、クエン酸ナトリウム、モノ
ステアリン酸スクロース類、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル類(ツイン
エステル)、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテル類、ラノリンエーテル類、ラノリ
ンエステル類、酢酸、塩酸、アンモニア水、炭酸アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化
ナトリウム、プロルアミン、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロースナトリウム等が使用されてもよい。
本発明によるシロップ剤としては、白糖の溶液、他の糖類や甘味剤等が使用されてもよ
く、必要に応じて芳香剤、着色剤、保存剤、安定剤、懸濁化剤、乳化剤、粘稠剤等が使用
されてもよい。
本発明による乳剤としては、精製水が使用されてもよく、必要に応じて乳化剤、保存剤
、安定剤、芳香剤等が使用されてもよい。
本発明による懸濁剤としては、アカシア、トラガカント、メチルセルロース、カルボキ
シメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、微結晶セルロース、アル
ギン酸ナトリウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、HPMC182
8、HPMC2906、HPMC2910等の懸濁化剤が使用されてもよく、必要に応じ
て界面活性剤、保存剤、安定剤、着色剤、芳香剤が使用されてもよい。
本発明による注射剤としては、注射用蒸留水、0.9%塩化ナトリウム注射液、リンゲ
ル注射液、デキストロース注射液、デキストロース+塩化ナトリウム注射液、PEG、ラ
クトリンゲル注射液、エタノール、プロピレングリコール、不揮発性油-ごま油、綿実油
、落花生油、大豆油、トウモロコシ油、オレイン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、
安息香酸ベンゼンのような溶剤と、安息香酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、酢酸ナ
トリウム、尿素、ウレタン、モノエチルアセトアミド、ブタゾリジン、プロピレングリコ
ール、ツイン類、ニジョンチンサンアミド、ヘキサミン、ジメチルアセトアミドのような
溶解補助剤と、弱酸及びその塩(酢酸と酢酸ナトリウム)、弱塩基及びその塩(アンモニ
ア及び酢酸アンモニウム)、有機化合物、タンパク質、アルブミン、ペプトン、ガム類の
ような緩衝剤と、塩化ナトリウムのような等張化剤と、重亜硫酸ナトリウム(NaHSO
)二酸化炭素ガス、メタ重亜硫酸ナトリウム(Na)、亜硫酸ナトリウム(
NaSO)、窒素ガス(N)、エチレンジアミンテトラ酢酸のような安定剤と、ソ
ジウムビスルファイド0.1%、ソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート、チオウレ
ア、エチレンジアミンテトラ酢酸ジナトリウム、アセトンソジウムビサルファイトのよう
な硫酸化剤と、ベンジルアルコール、クロロブタノール、塩酸プロカイン、ブドウ糖、グ
ルコン酸カルシウムのような無痛化剤と、CMCナトリウム、アルギン酸ナトリウム、ツ
イン80、モノステアリン酸アルミニウムのような懸濁化剤を含んでもよい。
本発明による坐剤としては、カカオ脂、ラノリン、ウィテプソル、ポリエチレングリコ
ール、グリセロゼラチン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ステアリン
酸とオレイン酸の混合物、サバナール(Subanal)、綿実油、落花生油、ヤシ油、
カカオバター+コレステロール、レシチン、ラネットワックス、モノステアリン酸グリセ
ロール、ツイン又はスパン、イムハウゼン(Imhausen)、モノレン(モノステア
リン酸プロピレングリコール)、グリセリン、アデプスソリダス(Adeps soli
dus)、Buytyrum Tego-G、Cebes Pharma 16、ヘキサ
ライドベース95、Cotomar、Hydrokote SP、S-70-XXA、S
-70-XX75(S-70-XX95)、Hydrokote 25、Hydroko
te 711、Idropostal、Massa estrarium、A、AS、B
、C、D、E、I、T)、マサ-MF、マスポール、マスポール-15、ネオスポスター
ル-エン、パラマウンド-B、スポシロ(OSI、OSIX、A、B、C、D、H、L)
、坐剤基剤IVタイプ(AB、B、A、BC、BBG、E、BGF、C、D、299)、
スポスタール(N、Es)、ウェコビー(W、R、S、M、Fs)、テゼスタトリセライ
ド基剤(TG-95、MA、57)のような基剤が使用されてもよい。
経口投与のための固形製剤としては、錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤等が含ま
れ、このような固形製剤としては、前記抽出物に少なくとも一つ以上の賦形剤、例えば、
澱粉、炭酸カルシウム(calcium carbonate)、スクロース(sucr
ose)又はラクトース(lactose)、ゼラチン等を混合して調剤される。また、
単純な賦形剤の他にマグネシウム、ストレート、タルクのような潤滑剤も使用される。
経口投与のための液状製剤としては、懸濁剤、内用液剤、乳剤、シロップ剤等が該当す
るが、よく使用される単純希釈剤である水、リキッドパラフィン以外に様々な賦形剤、例
えば、湿潤剤、甘味剤、芳香剤、保存剤等が含まれてもよい。非経口投与のための製剤と
しては、滅菌された水溶液、非水性溶剤、懸濁剤、乳剤、凍結乾燥製剤、坐剤が含まれる
。非水性溶剤、懸濁剤としては、プロピレングリコール(propylene glyc
ol)、ポリエチレングリコール、オリーブオイルのような植物性油、エチルオレートの
ような注射可能なエステル等が使用されてもよい。
本発明による薬学的組成物は、薬学的に有効な量で投与する。本発明において、「薬学
的に有効な量」とは、医学的治療に適用可能な合理的な受恵/リスク比で疾患を治療する
のに十分な量を意味し、有効容量水準は、患者の疾患の種類、重症度、薬物の活性、薬物
に対する敏感度、投与時間、投与経路、及び排出の割合、治療期間、同時に使用される薬
物を含む要素及びその他の医学分野においてよく知られている要素によって決定されても
よい。
本発明による薬学的組成物は、個別治療剤として投与するか、他の治療剤と併用して投
与されてもよく、従来の治療剤とは順次的又は同時に投与されてもよく、単一又は多重投
与されてもよい。前記要素をすべて考慮し、副作用なしに最小限の量で最大の効果が得ら
れる量を投与することが重要であり、これは本発明が属する技術分野において通常の技術
者によって容易に決定されてもよい。
本発明の薬学的組成物は、個体に様々な経路で投与されてもよい。投与のすべての方式
は、予想されるが、例えば、経口服用、皮下注射、腹腔投与、静脈注射、筋肉注射、脊髄
周囲空間(硬膜内)注射、舌下投与、頬粘膜投与、直腸内挿入、膣内挿入、眼球投与、耳
投与、鼻腔投与、吸入、口又は鼻からの噴霧、皮膚投与、経皮投与等によって投与されて
もよい。
本発明の薬学的組成物は、治療する疾患、投与経路、患者の年齢、性別、体重、及び疾
患の重症度等の様々な関連因子とともに活性成分である薬物の種類によって決定される。
具体的には、本発明による組成物の有効量は、患者の年齢、性別、体重によって異なり、
一般的には、体重1kg当たり0.001~150mg、好ましくは、0.01~100m
gを毎日又は隔日投与するか、1日1~3回に分けて投与してもよい。しかし、投与経路
、肥満の重症度、性別、体重、年齢等によって増減することがあるので、前記投与量がい
かなる方法によっても本発明の範囲を限定するものではない。
本発明において、「個体」とは、疾病の治療を必要とする対象を意味し、より具体的に
は、ヒト又は非ヒトである霊長類、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ウマ、及びウシ等の哺
乳類であってもよいが、これに制限されるものではない。
本発明において、「投与」とは、任意の適切な方法で個体に所定の本発明の組成物を提
供することを意味する。
本発明において、「予防」とは、目的とする疾患の発症を抑制するか、遅延させるすべ
ての行為を意味し、「治療」とは、本発明による薬学的組成物の投与によって目的とする
疾患とそれに伴う代謝異常症状が好転したり、有利に変更されるすべての行為を意味し、
「改善」とは、本発明による組成物の投与により目的とする疾患に関連するパラメータ、
例えば、症状の程度を減少させるすべての行為を意味する。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む神経疾患
又は精神疾患の予防又は改善用食品組成物を提供する。
前記食品組成物は、健康機能性食品組成物であってもよいが、これに制限されるもので
はない。
本発明の前記小胞を食品添加物として使用する場合、そのまま添加するか、または他の
食品又は食品成分とともに使用してもよく、通常の方法により適切に使用してもよい。有
効成分の混合量は、使用目的(予防、健康又は治療的処置)によって適切に決定されても
よい。一般的に、食品又は飲料の製造時、本発明の小胞は、原料に対して、15重量%以
下、又は10重量%以下の量で添加されてもよい。しかし、健康及び衛生を目的とするか
、又は健康調節を目的とする長期間の摂取の場合、前記量は、前記範囲以下であってもよ
く、安全性面で何の問題もないため、有効成分は、前記範囲以上の量でも使用してもよい
前記食品の種類には特に制限はない。前記物質を添加できる食品の例としては、肉類、
ソーセージ、パン、チョコレート、キャンディー類、スナック類、菓子類、ピザ、ラーメ
ン、その他の麺類、ガム類、アイスクリーム類を含む酪農製品、各種スープ、飲料水、お
茶、ドリンク剤、アルコール飲料及びビタミン複合剤等があり、通常の意味での健康機能
食品をすべて含む。
本発明による健康飲料組成物は、通常の飲料のように、様々な香味剤又は天然炭水化物
等を追加成分として含有してもよい。前述した天然炭水化物は、ブドウ糖及び果糖のよう
なモノサッカライド、マルトース及びスクロースのようなジサッカライド、デキストリン
及びシクロデキストリンのようなポリサッカライド、及びキシリトール、ソルビトール及
びエリスリトール等の糖アルコールである。甘味剤としては、ソーマチン、ステビア抽出
物のような天然甘味剤や、サッカリン、アスパルテームのような合成甘味剤等を使用して
もよい。前記天然炭水化物の割合は、本発明の組成物100mL当たり、一般的に約0.
01~0.20g、又は約0.04~0.10gである。
前記の他に、本発明の組成物は、様々な栄養剤、ビタミン、電解質、風味剤、着色剤、
ペクチン酸及びその塩、アルギン酸及びその塩、有機酸、保護性コロイド増粘剤、pH調
整剤、安定化剤、防腐剤、グリセリン、アルコール、炭酸飲料に使用される炭酸化剤等を
含有してもよい。その他に、本発明の組成物は、天然フルーツジュース、フルーツジュー
ス飲料及び野菜飲料の製造のための果肉を含有してもよい。これらの成分は、独立して、
又は組み合わせて使用してもよい。これらの添加剤の割合は、大きく重要ではないが、本
発明の組成物100重量部当たり、0.01~0.20重量部の範囲で選ばれるのが一般的
である。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む吸入用組
成物の形態で提供されてもよい。
吸入投与剤の場合、当業界に公知された方法によって剤形化されてもよいが、適切な推
進剤、例えば、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラ
フルオロエタン、二酸化炭素又は他の適切な気体を使用し、加圧パック又は煙霧機からエ
アロゾルスプレーの形態で便利に伝達してもよい。加圧エアロゾルの場合、投薬単位は、
計量された量を伝達する弁を提供して決定してもよい。例えば、吸入器又は吹込器に使用
されるゼラチンカプセル及びカートリッジは、化合物及びラクトース又は澱粉のような適
切な粉末基剤の粉末混合物を含有するように剤形化してもよい。
また、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む老化又は
老化関連疾患の予防又は治療用組成物を提供する。
本発明において、「老化」とは、時間が経つにつれて起こる身体のすべての生理的変化
を総称するもので、個体によって数多くの要因によって非常に多様に起こる生命現象を意
味する。老化現象を具体的に察してみると、各構成器管及び組織の機能変化が起こるもの
で、個体の老化は、結局、その個体を構成する細胞の老化に起因する。
本発明において、前記老化は、脳又は神経細胞の老化であってもよいが、これに制限さ
れるものではない。
以下、本発明の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例
は、本発明をより容易に理解するために提供されるものだけで、下記実施例により本発明
の内容が限定されるものではない。
[実施例1:ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の分離]
ラクトバチルス・パラカゼイ(Lactobacillus paracasei)由
来小胞(extracellular vesicle;EV)を分離するため、ラクト
バチルス・パラカゼイをMRS(de Man-Rogosa and Sharpe)
培地に接種し、37℃で200rpmで吸光度(OD600nm)が1.0~1.5になる
まで培養した後、LB(Luria Bertani)培地に再接種して培養した。そし
て、菌体が含まれている培養液を回収し、10,000gで4℃で20分間遠心分離して
菌体を除去した上澄み液を得た。得られた上澄み液は、再び0.22μmのフィルターを
用いてろ過させ、ろ過させた上澄み液は、100kDa Pellicon 2 Cas
setteフィルターメンブレン(Merck Millipore)とMasterF
lex pump system(Cole-Parmer)を用いて50mL以下の体
積で濃縮した。濃縮させた上澄み液は、再び0.22μmのフィルターを用いてろ過させ
、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)を分離した。以下の実施例で
は、分離された前記小胞を用いて実験を行った。
[実施例2.ラクトバチルス・パラカゼイ細菌由来小胞の薬物動態学的特性評価]
ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の経口投与時に薬物動態学的特性を調べるため、
蛍光染色試薬で染色した小胞をマウスに経口投与し、投与直前から投与後72時間までに
体と各臓器において発現された蛍光を測定した。
図1のA及びBに示したように、蛍光染色されたラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞
が時間が経つにつれて体内に次第に広がる様子を確認した。各臓器別に観察時、経口投与
後1時間が経過すると、胃においてラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の蛍光シグナル
が観察され、3時間から小腸、大腸、肺まで蛍光シグナルが観察された。また、胃、小腸
、大腸、肺の蛍光シグナルは、56時間まで維持されることを確認した。
また、図1のCに示したように、投与3時間からは特異的に脳において蛍光シグナルが
観察され、このシグナルは、48時間まで検出された。
ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の薬物動態学的特徴が菌株特異的な現象なのか、
グラム陰性細菌特異的な現象なのかを調べるため、蛍光染色試薬で染色したグラム陰性細
菌由来小胞であるアシネトバクター・バウマニ(Acinetobactor baum
annii)由来小胞をマウスに経口投与し、同じ方法で発現された蛍光を測定した。
図2のAに示したように、アシネトバクター・バウマニ由来小胞は、経口投与後3時間
が経過すると、胃において最も強い蛍光シグナルが観察され、胃で確認された蛍光シグナ
ルは、時間が経つにつれて減少することを確認した。
また、図2のB及びCに示したように、アシネトバクター・バウマニ由来小胞である場
合には、脳において蛍光シグナルが測定されなかった。前記結果を通じて、ラクトバチル
スパラカーゼ由来小胞の薬物動態学的特性は、菌株特異的な現象であることを確認した。
[実施例3.神経疾患マウスモデルにおけるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の認
知機能に対する効能評価]
Tg-APP/PS1マウスは、代表的な退行性脳疾患マウスモデルであって、6.5
ヶ月から組織学的に探知可能なプラークの沈着を示し、7~8ヶ月の時期に認知機能障害
が安定的に探知される動物モデルである。このマウスモデルを用いて図3のように正常マ
ウスグループ(WT-CON)、退行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CON)、
退行性脳疾患マウスモデルにラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を50μg/mous
eの用量で経口投与したグループ(Tg-Lp EV、MDH-001)に分けて行動検
査及び組織学的検査を行った。
退行性脳疾患マウスモデルにおいてラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の投与による
認知機能の評価のために、図4に示されたように、WT-CON、Tg-CON、Tg+
MDH-001の各グループ別に新しい物体又は位置が変わった物体に曝露して10分間
物体を探索する時間を測定した。
その結果、図4のB及びDに示されたように、2時間又は24時間後に測定した物体認
知能力テスト(Novel object recognition test、NOR
)において、WT-CONとTg+MDH-001では、新しい物体を探索する時間が長
いが、Tg-CONでは、変化がないことを確認した。
図4のCに示されたように、位置認知能力テスト(Novel location r
ecognition test、NLR)においてもWT-CONとTg+MDH-0
01では、位置が移動された物体を探索する時間が長いが、Tg-CONでは、変化がな
いことを確認した。前記結果は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞が退行性脳疾患マ
ウスにおいて短期及び長期認知機能障害の進行を抑制することを意味する。
[実施例4.神経疾患マウスモデルにおけるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の学
習能力に対する効能評価]
前記実施例に基づいて退行性脳疾患マウスモデルにおいて、ラクトバチルス・パラカゼ
イ由来小胞の投与による学習能力効能評価のために、図5に示されたように、5日間水筒
内の隠されたプラットフォーム(platform)を探すように訓練させた後、隠され
たプラットフォームを探す評価を行った。
その結果、図5のAに示されたように、5日間の訓練期間中に隠されたプラットフォー
ムを探す時間が、正常マウスグループ(WT-CON)が最も速く、退行性脳疾患マウス
モデルにラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を経口投与したグループ(Tg+MDH-
001)もWT-CONグループと類似の学習時間を示したが、陽性対照群である退行性
脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CON)は、最も遅い学習時間を示した。
図5のBに示されたように、隠されたプラットフォームの位置を探して留まる時間でも
WT-CONグループは、プラットフォームの位置に長い時間留まり、Tg+MDH-0
01グループもWT-CONグループと類似の時間を示したが、Tg-CONグループは
、プラットフォーム以外の周辺を歩き回り、プラットフォームの位置に留まった時間が最
も短いことを確認した。前記結果を通じて、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞は、退
行性脳疾患マウスの空間知覚学習回復効果及び空間知覚記憶回復効果があることを確認し
た。
[実施例5.神経疾患マウスモデルにおけるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の記
憶能力に対する効能評価]
前記実施例に基づいて、退行性脳疾患マウスモデルにおいて、ラクトバチルス・パラカ
ゼイ由来小胞の投与による記憶能力の効能評価を再評価するため、図6に示されたように
、マウスが暗室に入る場合、足に電気ショックを与えて、マウスにchamber co
ntextと関連させた恐怖、不安を学習させた後、24、72、120時間の長期的な
時間の間、マウスが恐怖/不安と関連させて記憶しているか確認する試験を行った。
その結果、図6のAに示されたように、正常マウスグループ(WT-CON)マウスと
ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を投与した退行性脳疾患マウスモデルグループ(T
g+MDH-001)のマウスは、24、72、120時間の時点で実験が進行する30
0秒が過ぎても暗室に入らなかったが、退行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CO
N)のマウスは、暗室に入る時間が次第に早くなることを確認した。
また、図6のBに示されたように、マウスが暗室に入って電気ショックを受けて出たと
き、ショックによりすくんでいる時間(freezing time)もWT-CON、
Tg+MDH-001グループのマウスは、freezing timeが類似して高い
が、Tg-CONグループのマウスは、WT-CON、Tg+MDH-001グループの
マウスに比べてfreezing timeが少ないことが確認できた。前記結果を通じ
て、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞は、退行性脳疾患マウスの記憶能力を回復させ
る効果もあることを意味する。
[実施例6.神経疾患マウスモデルにおけるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞のア
ミロイドベータプラーク形成の評価]
アミロイドベータ(Aβ)プラークは、アルツハイマー病患者の脳において代表的に発
見されるタンパク質で、Tg-APP/PS1モデルでは、マウスの脳にAβプラークが
蓄積され始め、アルツハイマー病の症状を誘導すると知られている。マウスの脳切片をT
hioflavin-S染料を用いて蛍光染色を行って蓄積されたAβプラークを分析し
た。
その結果、図7のAに示されたように、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞が投与さ
れた退行性脳疾患マウス(Tg+MDH-001)脳の頭頂葉(Parietal co
rtex)、海馬(Hippocampus)、梨状皮質(Piriform cort
ex)地域に沈着されるAβプラークが退行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CO
N)と差があることが確認できた)。
また、図7のB及びCに示されたように、Tg-CONグループに対してTg+MDH
-001グループの脳の頭頂葉及び梨状皮質の地域に沈着される単位面積当たり、Aβプ
ラークの数とAβプラークの面積が減少することを確認した。前記結果は、ラクトバチル
ス・パラカゼイ由来小胞が退行性脳疾患マウスモデルのAβプラークの蓄積を抑制する効
果があることを意味する。
[実施例7.神経疾患マウスモデルにおけるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の神
経細胞再生能力の評価]
前記実施例に基づいて、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を投与した退行性脳疾患
マウスモデルにおいて示された神経機能の悪化を抑制する機序を究明するため、まず神経
新生(neurogenesis)を評価した。
図8に示されたように、神経細胞の分化(neural differentiati
on)マーカーとして知られているKi-67を蛍光染色してKi-67に染色された細
胞の数を確認したとき、正常マウスグループ(WT-CON)に比べて退行性脳疾患マウ
スモデルグループ(Tg-CON)においてKi-67に染色された細胞の数が減少する
ことを観察した。
また、Tg-CONグループに比べて退行性脳疾患マウスモデルにラクトバチルス・パ
ラカゼイ由来小胞を投与したグループ(Tg+MDH-001)において、Ki-67に
染色された細胞の数が増加したことを観察し、WT-CONレベルに回復することを確認
した。
神経幹細胞の増殖(neurogenesis)マーカーとして神経幹細胞(neur
onal stem cell)において発現されるダブルコルチン(DCX)も分析し
た。
図9に示されたように、WT-CONに比べてTg-CONにおいてダブルコルチンに
染色された細胞の数が減少することを観察し、Tg-CONグループに比べてラクトバチ
ルス・パラカゼイ由来小胞で治療したTg+MDH-001においてダブルコルチンに染
色された数が増加し、WT-CONレベルに回復することを確認した。前記結果を通じて
、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞は、退行性脳疾患マウスモデルにおいて神経新生
(neurogenesis)を誘導することが分かり、ラクトバチルス・パラカゼイ由
来小胞による脳神経機能の向上が脳神経細胞の新生と関連があることを確認した。
[実施例8.神経疾患マウスモデルにおけるラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の神
経細胞樹状突起生成能の評価]
前記実施例に基づいて、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を投与した退行性脳疾患
マウスモデルで示された神経機能の向上に対する作用機序を究明するため、神経細胞の樹
状突起(dendritic process)形成能力を評価した。樹状突起の形態及
び数の変化は、記憶回復に影響を及ぼすことができるため、神経マーカー及び神経特異的
細胞骨格タンパク質としてよく知られている微小管関連タンパク質2(MAP2)の発現
を確認した。さらにMAP2は、神経発達過程で樹状突起の形状を決定して成長を安定化
し、微小管の成長を安定化させる役割を果たす。
その結果、図10に示されたように、正常マウスグループ(WT-CON)に比べて退
行性脳疾患マウスモデルグループ(Tg-CON)においてMAP2の発現が減少するこ
とを観察した。Tg-CONグループに比べて退行性脳疾患マウスモデルにラクトバチル
ス・パラカゼイ由来小胞を投与したグループ(Tg+MDH001)においてMAP2の
発現を増加させて、WT-CONレベルに回復させることを確認した。前記結果を通じて
、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞は、退行性脳疾患マウスモデルにおいてMAP2
を回復させる効果があり、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞が樹状突起の微細構造を
保護し、細胞間の連結性(intercellular integrity)を向上さ
せて神経機能を向上させることが分かった。
[実施例9.精神疾患マウスモデルにおける精神的ストレス刺激14-16日目のラク
トバチルス・パラカゼイ由来小胞による精神機能に対する治療効果]
マウスを用いた実験を通じて、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を精神的ストレス
刺激後に投与する場合、ストレスによる感情の機能の変化による行動誘発が遮断されるの
か調べた。このために、図11に示した実験過程によって、7週齢の雄C57BL/6マ
ウスを購入し、無作為に4つのグループ、すなわち、14日間、食塩水(0.9%Sal
ine、100μl)を投与した正常マウス群(CON又はCON+Veh)、ラクトバ
チルス・パラカゼイ由来小胞(2μg/mouse/100μl)を投与した正常マウス
群(CON+MDH-001)、毎日2時間ずつ14日間身体拘束ストレス(RST)を
与えたマウスに食塩水(0.9%Saline、100μl)を投与した群(RST+V
eh)、及び毎日2時間ずつ14日間身体拘束ストレスを与えたマウスにラクトバチルス
・パラカゼイ由来小胞(EV、2μg/mouse/100μl)を投与した群(RST
+MDH-001)に分けて実験を行った。実験は、社会性(Sociability)
を測定するU-BOX試験、尾懸垂テスト(tail suspension test
;TST)及び強制水泳テスト(forced swim test;FST)を順番に
行い、ストレス刺激14-16日目に小胞投与によるうつ病の治療効果を評価した。
まず、前記のような実験を行った4つのグループのマウスに対してU-BOX試験を行
った。図12のAに示されたように、前記試験は、U字状のフィールドの片側に標的マウ
スを金網内に置いて、反対側には、標的マウスなしに金網のみを置いて、標的マウスとど
れだけ多くの時間を接触するのかを確認した。
その結果、図12のBに示すように、対照群(CON+Veh)及び対照群に小胞を投
与した群(CON+MDH-001)では、標的空間(Target)に留まった時間が
非標的空間(Non-Target)に留まった時間に比べて増加しているが、身体拘束
ストレスを受けた群(RST+Veh)の場合、標的空間により少なく留まったことが分
かった。
これに対し、図12のCに示されたように、小胞をともに投与した群(RST+MDH
-001)では、対照群と同じレベルで標的マウスと過ごした時間が増加していることを
確認した。
また、図13に示されたように、それぞれ尾懸垂テスト及び強制水泳テストを行った結
果、対照群(CON+Veh)と比較して、身体拘束ストレスを受けた群(RST+Ve
h)では、不動性(immobility)が増加したのに対し、小胞をともに投与した
群(RST+MDH-001)の場合、不動性が減少することを確認した。
[実施例10.精神疾患マウスモデルにおける精神的ストレス刺激28-30日目のラ
クトバチルス・パラカゼイ由来小胞による精神機能に対する治療効果]
前記実施例9の方法で実験を行った後、ストレス刺激28-30日目のラクトバチルス
・パラカゼイ由来小胞の感情障害に対する治療効果を評価した。
まず、U-BOX試験結果、図14に示されたように、標的条件では、対照群(CON
+Veh)に比べてストレスを与えた対照群(RST+Veh)の場合、標的空間(Ta
rget)に留まった時間が減少した。これに対して、ストレスを与えて小胞を投与した
群(RST+MDH-001)では、標的空間に留まった時間が対照群のレベルに回復し
たことを確認した。
次に、それぞれ尾懸垂テストを行った結果、図15に示されたように、ストレスを与え
た群(RST+Veh)では、対照群(CON+Veh)に比べて不動性が有意に増加し
たのに対し、ストレスを与えて小胞を投与した群(RST+MDH-001)では、不動
時間が対照群のレベルに減少したことを確認した。
前記実施例9及び10の結果を通じて、精神的ストレスを与えた後、ラクトバチルス・
パラカゼイ由来小胞をマウスに投与したとき、ストレス以後に発生する精神機能の障害を
ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞が効果的に抑制することが分かった。
[実施例11.体外培養細胞におけるAMPKの活性化に対するラクトバチルス・パラ
カゼイ由来小胞の影響評価]
細胞老化は、反復的な物理的、化学的、生物学的、精神的ストレスによって細胞の***
能力が消失することを定義し、反復的なストレスによって細胞の老化とともに細胞再生能
力が低下して老化関連疾患が発生する。近年、細胞の老化を抑制する細胞内信号伝達経路
としてAMPKタンパク質の活性化が注目されている。このような背景から、本実施例で
は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞(MDH-001)が細胞内でAMPK活性化
を通じて細胞の老化に及ぼす影響を評価するため、以下の方法により実験を行った。
体外でラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞処理濃度によるAMPK活性を評価するた
め、細胞にラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を0、0.1、1、10μg/mlの濃
度で1時間処理した。対照群として老化を促進するインスリン(insulin)と老化
を抑制するメトホルミン(metformin)を使用した。前記薬物を細胞に処理した
後、AMPKシグナル伝達において重要な指標であるpAMPK量の差をウェスタンブロ
ットで測定した。
その結果、図16に示されたように、pAMPKの発現が陽性対照群であるメトホルミ
ンにより増加し、また、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を処理した場合にも、小胞
の濃度に依存的にpAMPKの発現が増加した。
前記本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明が属する技術分野の通常の知識
を持つ者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態に
容易に変形可能であることが理解できるだろう。したがって、前述の実施例は、すべての
面で例示的なものであり、限定的ではないものと理解しなければならない。
本発明者らは、ラクトバチルス・パラカゼイに由来する小胞を経口投与したとき、脳に
小胞が伝達されることを確認し、退行性神経疾患疾病モデルにラクトバチルス・パラカゼ
イ由来小胞を経口投与したときに学習能力と記憶が正常レベルに改善され、脳組織にアミ
ロイドプラーク沈着が抑制され、海馬(hippocampus)にある幹細胞の増殖が
正常レベルに改善され、神経細胞の樹状突起の形成が正常レベルに回復することを確認し
た。そこで、本発明は、ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神
経疾患又は精神疾患の予防、改善又は治療用組成物として使用でき、産業上の利用可能性
がある。

Claims (17)

  1. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾患又は精神疾患の
    予防又は治療用薬学的組成物。
  2. 前記神経疾患は、軽度認知障害(mild cognitive impairmen
    t)、認知症(dementia)、アルツハイマー病(Alzheimer’s di
    sease)、パーキンソン病(Parkinson’s disease)、ハンチン
    トン病(Huntington’s disease)、ルー・ゲーリック病(Amyo
    trophic lateral sclerosis.ALS)、バッテン病(Bat
    ten disease)、カーンズ・セイヤー症候群(Kearns-Sayre s
    yndrome、KSS)、慢性進行性外眼筋麻痺(chronic progress
    ive external ophthalmoplegia、CPEO)、メラス症候
    群(mitochondrial encephalomyopathy with l
    actic acidosis and stroke-like episodes、
    MELAS)、MERRF症候群(myoclonic epilepsy with
    ragged-red fibers、MERRF)、NARP症候群(neuroge
    nic weakness with ataxia and retinitis p
    igmentosa、NARP)、ライ症候群(Leigh syndrome、LS)
    、及びMIRAS症候群(mitochondrial recessive atax
    ia syndrome)からなる群から選ばれる一つ以上の疾患であることを特徴とす
    る、請求項1に記載の薬学的組成物。
  3. 前記精神疾患は、不安障害、外傷後ストレス障害(Post-traumatic S
    tress Disorder;PTSD)、パニック障害(panic disord
    er)、うつ病(depression)、自閉スペクトラム障害(Autism sp
    ectrum disorders)、注意欠陥多動性症候群(attention d
    eficit/hyperactivity disorder;ADHD)、及び統合
    失調症(schizophrenia)からなる群から選ばれる一つ以上の疾患であるこ
    とを特徴とする、請求項1に記載の薬学的組成物。
  4. 前記小胞は、平均直径が10~1000nmであることを特徴とする、請求項1に記載
    の薬学的組成物。
  5. 前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイ培養液から分離されることを特徴とする、請
    求項1に記載の薬学的組成物。
  6. 前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイを添加して製造した食品から分離されること
    を特徴とする、請求項1に記載の薬学的組成物。
  7. 前記小胞は、ラクトバチルス・パラカゼイから自然的に又は人工的に分泌されることを
    特徴とする、請求項1に記載の薬学的組成物。
  8. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾患又は精神疾患の
    予防又は改善用食品組成物。
  9. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、神経疾患又は精神疾患の
    予防又は治療用吸入用組成物。
  10. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む、老化の予防又は治療用薬
    学的組成物。
  11. 前記老化は、脳又は神経細胞の老化であることを特徴とする、請求項10に記載の薬学
    的組成物。
  12. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む組成物を個体に投与する段
    階を含む、神経疾患又は精神疾患を予防又は治療する方法。
  13. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む組成物の神経疾患又は精神
    疾患の予防又は治療用途。
  14. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の神経疾患又は精神疾患の予防又は治療のための
    薬剤を製造するための用途。
  15. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む組成物を個体に投与する段
    階を含む、老化を予防、治療又は改善する方法。
  16. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞を有効成分として含む組成物の老化の予防、治療
    又は改善用途。
  17. ラクトバチルス・パラカゼイ由来小胞の老化の予防又は治療のための薬剤を製造するた
    めの用途。
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