TWI403330B - 低血球溶解性之抗微生物胜肽、醫藥組成物及其用途 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種胜肽,特別是關於一種抗微生物胜肽。
由於對傳統抗生素產生抗藥性菌株的出現,促使了新治療試劑的研究,包括許多動物性來源的抗菌胜肽。目前這些抗菌胜肽已被發現在一些宿主與生俱來的防禦機制中扮演著相當重要的角色。包括植物、昆蟲、兩生類和哺乳動物中,可能都具有抗菌胜肽,該抗菌胜肽之抗生素特性可去對抗細菌、真菌,甚至一些病毒。此類抗菌胜肽會與脂質結合(大於百分之九十五),可迅速地分離脂雙層而破壞了膜的完整性。另一方面,也能夠在細菌平行的脂雙層上增加小而短暫的傳導,使得細胞質膜部分去極化而破壞原本的電位梯度。
此類抗菌胜肽在宿主防禦的保護功用,在果蠅實驗已被證實;當果蠅被微生物感染後,若抗菌胜肽的表現量減少,則會大大降低其存活率。而在哺乳動物中,肺囊胞性纖維症病人和小鼠的缺陷性細菌致死(defective bacterial killing)也可證實此類抗菌胜肽在宿主防禦的保護功能。
在哺乳動物中所發現的抗菌胜肽可被分類為富含半胱胺酸的防禦素(α、β防禦素)和多樣的卡色力西丁(cathelicidin)類。卡色力西丁類含有一段高度保留的訊號序列和前區域卡色林(cathelin),及位於C端區塊具變異性的抗菌序列。許多卡色力西丁在帶負電的卡色林區塊和帶正電的C端區塊之間含有獨特的彈性蛋白酵素切割作用位;此作用位的蛋白質水解反應在牛或豬的嗜中性淋巴球中都已被觀察到且為抗菌活性所必須。根據胺基酸成分及構造,卡色力西丁家族可再分類為三群:第一群具有親水
脂的α-螺旋胜肽,比如LL-37、CRAMP、SMAP-29、PMAP-37,、BMAP-27和BMAP-28;第二類則是富含精胺酸/脯胺酸或色胺酸胜肽,如Bac5,Bac7,PR-39和吲哚力西丁(indolicidin);第三群則為含半胱胺酸胜肽,如波地金(protegrins)。雖然這些抗菌胜肽皆具有廣泛的抗菌效力,然而卻對紅血球有不同的溶血活性,因此大幅限制其治療的潛力。因此,本發明提供一種低血球溶解性之抗微生物胜肽,該抗微生物胜肽不但具有良好的抗菌活性,同時兼具有低血球溶解性之特點。
因為抗菌胜肽通常具低分子量(<5 kDa)、具有廣泛的活性及為宿主之防禦系統中對抗微生物感染重要的一環等特性,因此可作為設計低分子量抗菌複合物的起始點。再者也因其兼具有厭水性和帶電性區域,使其具有可折疊成親水脂結構之潛力,此特性也關乎其水解細胞質膜之能力。不過,雖然都具有廣泛的抗菌效力,這些抗菌胜肽對於紅血球卻有不同的溶血活性,因此限制其治療的潛力。
緣此,本發明之一目的即是提供一種低血球溶解性之抗微生物胜肽。
緣此,本發明之一目的即是提供一種包含上述抗微生物胜肽之醫藥組成物。
緣此,本發明之一目的即是一種利用上述抗微生物胜肽用於抗微生物之用途。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係為一種低血球溶解性之抗微生物胜肽,具有如下所示的胺基酸序列:(P1)M(A1X1X2)N(P2)X;其中,P1係為帶鹼性胺基酸,包括選自由精胺酸(Arg)及離胺酸(Lys)所組成之群組;A1係為芳香族胺基酸或丙胺酸,包括選自由色胺酸(Trp)、***酸(Phe)及丙胺酸(Ala)所組成之群組;X1係為帶鹼性胺基酸或非極性胺基酸,包括選自由精胺酸(Arg)、離胺酸(Lys)、纈胺酸(Val)、白胺酸(Leu)、丙胺酸(Ala)及異白胺酸(Ile)所組成之群組;X2係為帶鹼性胺基酸或非極性胺基酸,包括選自由精胺酸(Arg)、離胺酸(Lys)、纈胺酸(Val)、白胺酸(Leu)、丙胺酸(Ala)及異白胺酸(Ile)所組成之群組;P2係為鹼性胺基酸,包括選自由精胺酸(Arg)及離胺酸(Lys)所組成之群組,且M,X之數目個別獨立為0~2;N之數目為2~4;當N>2時,其中A1可為丙胺酸(Ala),該丙胺酸(Ala)的數目不超過(N-2)個。
藉由針對初級及二級結構的修飾,設計出具有抗臨床上重要菌株活性的胜肽,並瞭解此類胜肽構造上的一些重要特徵,改善天然抗菌胜肽的活性或是毒性。此類抗菌胜肽是用途廣泛的新型抗菌胜肽,富含色胺酸序列,可應用於抗生素的製作,兼具抗菌活性和低溶血的特性,是為廣泛性地抗革蘭氏陽性、陰性菌、原生動物、真菌和具封套的人類自體免疫缺失病毒而設計之抗菌胜肽。
在一較佳實施例中,本發明之抗微生物胜肽選自由SEQ ID NO:1~7所組成之群組,該抗微生物胜肽之構形為直鏈狀或環狀,並可進一步包括乙醯化、醯胺化、甲醯化、羥基化、脂質修飾、甲基化或磷酸化之修飾。
經由本發明所採用之技術手段,以本發明之抗微生物胜肽,可改善天然抗菌胜肽的活性或是毒性。未來可應用於製作抗生素、
醫藥組成物或其他臨床上的抗菌用途,並且兼具抗菌活性和低溶血的特性,未來可進一步地、廣泛性地用於抵抗革蘭氏陽性、陰性菌、原生動物、真菌及病毒等微生物。
在一較佳實施例中,本發明之抗微生物胜肽和藥學上可接受載體可製作一種抗微生物之醫藥組成物,該載體為賦形劑、稀釋劑、增稠劑、填充劑、結合劑、崩解劑、潤滑劑、油脂或非油脂的基劑、介面活性劑、懸浮劑、膠凝劑、輔助劑、防腐劑、抗氧化劑、穩定劑、著色劑或香料,該醫藥組合物之劑型係為包埋物、浸泡液、口服液、貼片、粉末、錠劑、注射液、懸浮液、外用液、滴劑、擦劑、塗劑、吸劑、乳霜、油膏、軟膏、糊狀劑或凝膠,可透過口服、經皮吸收、注射或吸入之方式施用於哺乳動物。
本發明所採用的具體實施例,將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
本發明之抗微生物胜肽及其命名如下列表1所示,各個胺基酸皆由三個字母來替代表示。
所有的環狀和直鏈狀胜肽都是以固態合成法合成,使用標準的Fmoc:(N-(9-芴基)甲氧羰基)化學合成在PAL樹脂(5-(4-Fmoc-胺甲基-3,5-二甲氧苯氧)-戊酸-甲基苯氫胺樹脂)上;而這些樹脂上的Fmoc保護基則以20%的六氫吡啶/二甲基甲醯胺
(piperidine/DMF)移除,反應時間大約1~1.5小時,之後並以水和第三酮測試(ninhydrin test)確定。接下來加入95%的三氟醋酸(TFA)混合1~1.5小時,由樹脂上切下此未加工的胜肽;再以逆相高壓液態色層分析純化。在此所使用的逆相高壓液態色層分析是半製化(semi-preparative)C18逆相管柱。純化的流動相是以乙腈(acetonitrile)和水混合比例,依時間濃度成梯度的變化,藉由不同的乙腈(acetonitrile)和水混合比例而分離不同的分子;波長225和280奈米偵測;流速4毫升/分鐘。所得的主要胜肽產物再以快速原子撞擊質譜分析(FAB-MS;fast atom bombard mass spectrophotometry)去決定分子量。每個胜肽的純度都經過逆相高壓液態色層分析管柱確定。
本實施例所進行之體外胜肽活性測試係採用最小抑制濃度(MIC)測試,也就是抑制或減少測試生物體生長所需的最小胜肽濃度。本實施例所使用的菌株分別為:大腸桿菌(E.coli,ATCC 25922)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa,ATCC 27853)、金黃葡萄球菌(Staphylococcus aureus,ATCC 29213)。
將隔夜培養的菌液以米勒希頓(Meuller-Hinton)生長培養液稀釋成大約每毫升含有105個菌落的接種體;再加入不同濃度的多肽到稀釋過的菌液當中。37℃、18小時培養後,分析其在磷酸緩衝液(PBS,pH7.4)之中之混濁度;每個胜肽的最小抑制濃度分別在不同時刻測量了三次,並求得平均值,結果如表2所示。根據這些結果,觀察到包括Pem-2251 L及Pem-2254 L,對於大腸桿菌、綠膿桿菌及金黃葡萄球菌具有較佳的抗菌活性。特別是Pem-2254 L之胜肽,對於大腸桿菌、綠膿桿菌及金黃葡萄球之最小抑制濃度值分別為1.565、1.565及3.125(μg/ml)。另,一般針對胜肽以不
影響其生物活性為前提所進行之初級及二級結構的修飾,如乙醯化、醯胺化、甲醯化、羥基化、脂質修飾、甲基化或磷酸化之修飾,再進行體外胜肽活性之測試,結果亦能呈現其抗菌特性。
接著,特別針對表二之測試表現較好的多肽,Pem-2251 L及Pem-2254 L兩種胜肽,測試其在1X磷酸緩衝液之中,對各種不同菌株之最小抑制濃度值,包括枯草桿菌(Bacillus substilis)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、金黃葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、芽胞桿菌(Bacillus pumilus)、臘狀桿
菌(Bacillus cereus)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)、大腸桿菌(E.coli)。結果如表3所示,可觀察到對於各種不同菌種之最小抑制濃度值,Pem-2251 L及Pem-2254 L仍然具有良好的抗菌活性。
胜肽的外膜穿透度是由1-N-苯萘胺(NPN)的吸收測試來決定。完整的大腸桿菌細胞NPN在液態環境中顯示了弱的螢光吸收;而在斥水性的環境則有強的吸收值,因此表示NPN為斥水性,
可用來直接測量外膜穿透度的程度。在一般正常的情況下,大腸桿菌吸收少量或甚至沒有吸收NPN;在一些具有膜穿透力的化合物存在的情況下,如乙二胺四乙酸、多粘菌素B(polymyxin B)、新黴素或是抗菌胜肽等,NPN會部分地穿透到細菌的外膜造成螢光吸收值的增加。本實施例之步驟簡述如下:將1毫升隔夜培養的菌液加入50毫升的培養液中,37度震盪培養至OD600等於0.4~0.6,3500rpm、10分鐘分離細胞。用緩衝液沖洗並懸浮所離心下來的細胞至OD600=0.5。吸取1毫升至透明小試管(cuvette)中,測量2~5秒。加入0.5毫莫耳的NPN 20微升,混合均勻後再測量2~5秒。再加入不同濃度的抗微生物多肽,混合均勻,測量螢光吸收值(1-5分鐘),其中螢光的吸收值是隨著多肽濃度而改變,而NPN的吸收達到最大增加的百分之五十所需的胜肽濃度則定義為P50。實驗結果顯示,在NPN吸收測試下,Pem-1001 L及Pem-2251 L胜肽都具有與膜結合的能力,數據如表4所示。
利用人類紅血球細胞測試毒蜂肽(Melittin)、Pem-2252 L及Pem-2254 L的血球溶解性,其中毒蜂肽為一種由毒蜂中隨萃取出來的一種胜肽,對於紅血球細胞有高的溶解性,為實驗設計之對照組。實驗流程將帶有乙二胺四乙酸的紅血球以磷酸鹽緩衝液(PBS,pH7.4)(800g,10分鐘)潤洗三次,最後懸浮在PBS中;
稀釋成10%(v/v)後以每管50微升的體積分裝。然後將溶解於PBS緩衝液的胜肽加入,37℃培養一小時(最後紅血球濃度為5%v/v);800g離心10分鐘。將前處理過的紅血球和不同濃度的胜肽培養而分別得到其溶血性百分比(亦稱溶胞百分比),(其中溶胞百分比0為以PBS取代抗菌多肽,溶胞百分比100為以1%TritonX-100取代抗菌多肽的實驗結果)。結果如表5及第1圖所示,顯示出Pem-2252 L相較於其它抗菌胜肽而言對於紅血球有明顯較低的溶血性,在5 μg/ml、50 μg/ml、及400 μg/ml濃度下之溶胞百分比分別為0.45、1.52及16.35。
綜合以上之實施例,本發明之抗微生物胜肽,可改善天然抗菌胜肽的活性或是毒性。未來可應用於製作抗生素、醫藥組成物或其他臨床上的抗菌用途,並且兼具抗菌活性和低溶血的特性,未來可進一步地、廣泛性地用於抵抗革蘭氏陽性、陰性菌、原生動物、真菌及病毒等微生物。
本發明之抗微生物胜肽再包括藥學上可接受載體,可應用於製作一種抗微生物之醫藥組成物,該載體為賦形劑、稀釋劑、增稠劑、填充劑、結合劑、崩解劑、潤滑劑、油脂或非油脂的基劑、
介面活性劑、懸浮劑、膠凝劑、輔助劑、防腐劑、抗氧化劑、穩定劑、著色劑或香料。組成之醫藥組合物之劑型係為包埋物、浸泡液、口服液、貼片、粉末、錠劑、注射液、懸浮液、外用液、滴劑、擦劑、塗劑、吸劑、乳霜、油膏、軟膏、糊狀劑或凝膠。透過口服、經皮吸收、注射或吸入之方式施用於哺乳動物。
由以上之實施例可知,本發明所提供之抗微生物胜肽具產業上之利用價值,故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明,凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良,惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。
第1圖係顯示以人類紅血球細胞測試毒蜂肽(Melittin)、Pem-2252L及Pem-2254 L的血球溶解性之結果。
<110> 翔升科技股份有限公司
<120> 低血球溶解性之抗微生物胜肽、醫藥組成物及其用途
<160> 7
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 7
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<213> Artificial Sequence
<400> 1
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<210> 7
<211> 13
<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<400> 7
Claims (12)
- 一種抗微生物胜肽,具有如下所示的胺基酸序列:(P1)M(A1X1X2)N(P2)X其中P1係為帶鹼性胺基酸所組成之群組,A1係為芳香族胺基酸或丙胺酸所組成之群組,X1係為帶鹼性胺基酸或非極性胺基酸所組成之群組,X2係為帶鹼性胺基酸或非極性胺基酸所組成之群組,P2係為鹼性胺基酸所組成之群組,且M,X之數目個別獨立為0~2,至少其一不為0,N之數目為2~4。
- 如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽,當N>2時,其中A1可為丙胺酸,該丙胺酸的數目不超過N-2個。
- 如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽,其中該抗微生物胜肽係選自由SEQ ID NO:1~7所組成之群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽,其中該抗微生物胜肽之構形係為直鏈狀。
- 如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽,其中該抗微生物胜肽之構形係為環狀。
- 如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽,其中該抗微生物胜肽進一步包含乙醯化、醯胺化、甲醯化、羥基化、脂質修飾、甲基化或磷酸化之修飾。
- 一種如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽用於製備抑制一微生物藥物的用途。
- 如申請專利範圍第7項所述之用途,其中該抗微生物胜肽對於該個體之紅血球係具有低血球溶解性。
- 如申請專利範圍第7項所述之用途,其中該微生物係為格蘭氏陽性菌、格蘭氏陰性菌、原生動物、真菌或病毒。
- 一種抗微生物之醫藥組成物,包括如申請專利範圍第1項所述之抗微生物胜肽以及一藥學上可接受載體。
- 如申請專利範圍第10項所述之醫藥組成物,其中該載體為賦形劑、稀釋劑、增稠劑、填充劑、結合劑、崩解劑、潤滑劑、油脂或非油脂的基劑、介面活性劑、懸浮劑、膠凝劑、輔助劑、防腐劑、抗氧化劑、穩定劑、著色劑或香料。
- 如申請專利範圍第10項所述之醫藥組成物,其中該醫藥組合物之劑型係為包埋物、浸泡液、口服液、貼片、粉末、錠劑、注射液、懸浮液、外用液、滴劑、擦劑、塗劑、吸劑、乳霜、油膏、軟膏、糊狀劑或凝膠。
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