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JP3899462B2 - Cancer cell apoptosis inducer - Google Patents
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JP3899462B2 JP2002349884A JP2002349884A JP3899462B2 JP 3899462 B2 JP3899462 B2 JP 3899462B2 JP 2002349884 A JP2002349884 A JP 2002349884A JP 2002349884 A JP2002349884 A JP 2002349884A JP 3899462 B2 JP3899462 B2 JP 3899462B2
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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
【0002】
本発明は、ガン細胞アポトーシス誘導剤に関し、詳細には、オリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤に関する。
【0003】
【従来の技術】
【0004】
従来、オリゴ糖含有物を成分とするガン細胞アポトーシス誘導剤として、特許文献1である特開2001−86999号公報に記載されているように、海藻の細胞壁により得られたβ−1,3キシランをβ−1,3キシラナーゼで処理する事によりよって得られたβ−1,3キシロオリゴ糖を主成分とするものが知られている。
該ガン細胞アポトーシス誘導剤は、イヅワタ科の藻類であるスリコギヅタ等から、脱イオン水、1%塩酸溶液及び23%水酸化ナトリウム溶液での洗浄、亜塩素酸ナトリウム溶液による脱色、10%水酸化ナトリウム溶液による抽出、エタノール沈殿による分別精製処理を行うことで、原料として用いるβ−1,3キシランを得るものであった。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−86999号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、前記β−1,3キシロオリゴ糖を主成分とするガン細胞誘導アポトーシス誘導剤は、原料として用いるβ−1,3キシランを得るために、イヅワタ科の藻類であるスリコギヅタ等から、脱イオン水、1%塩酸溶液及び23%水酸化ナトリウム溶液での洗浄、亜塩素酸ナトリウム溶液による脱色、10%水酸化ナトリウム溶液による抽出、エタノール沈殿による分別精製処理、と多段階の処理を行う必要があるため、精製操作が非常に煩雑であり、かつ収量が低いという問題があり、安価で効率的に製造する事は非常に困難であった。
【0008】
従って、本発明が解決しようとする課題は、精製操作が容易であって、かつ収量が高く、安価で効率的に製造することが可能な、オリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤を得ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の課題を解決するための手段は、次のとおりである。
第1に、アラビノオリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤。
第2に、平均重合度が10以下のアラビノオリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤。
第3に、FERMP−18941として独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されているペニシリウム・エスピー(Penicillium sp.)GALA22によるアラビノオリゴ糖生成酵素を用い、アラビナン含有繊維分を加水分解することで得られたアラビノオリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤。
ここで、アラビナン含有繊維分としては、ビート搾汁粕、ビートファイバー、ビートパルプ、リンゴ搾汁粕、リンゴファイバーの他にも、落花生粕、柑橘類の果皮又は果肉、オカラ、ダイズファイバーのいずれか一つ以上のものを使用できる。
第4に、前記アラビナン含有繊維分として、ビート搾汁粕を用いる、上記第3に記載のガン細胞アポトーシス誘導剤。
【0011】
本発明で使用するアラビノオリゴ糖組成物は、糖の平均重合度が10以下であることが好ましく、結合様式は特に限定されない。
平均重合度は、全糖量(アラビノース換算)/還元糖量(アラビノース換算)で定義した値であり、全糖量はフェノール・硫酸法で還元糖量はネルソン・ソモギ法で測定することで求められる。
【0012】
本発明におけるアラビノオリゴ糖とは、アラビノースが1〜10分子含まれる2〜10糖からなるオリゴ糖である。その結合様式は、α−1,5結合からなる直鎖状のものに限らず、α−1,2及びα−1,3結合を初めとする各種の分岐構造を有するものも含まれる。これには、キシロース、グルコース、ガラクトース、マンノース及びガラクツロン酸のようなアラビノース以外の糖の少なくとも一つが、還元末端や非還元末端、もしくは分子内に結合しているものも含まれる。
【0013】
また、本発明で使用するアラビノオリゴ糖含有物としては、粉末、液状、結晶あるいは顆粒の何れであっても良い。
【0014】
【発明の実施の形態】
【0015】
本発明で使用するアラビノオリゴ糖含有物は、ビート搾汁粕やリンゴ搾汁粕などに、エンドアラビナナーゼやアラビノフラノシダーゼ等の酵素を用いて加水分解処理してオリゴ糖混合物を得、このオリゴ糖混合物からアラビノオリゴ糖を分離回収することにより得ることができる。
その際に用いる酵素剤は、何れのものでも使用できる。
市販酵素を使用する場合には、精製品を入手するのは困難であることから、繊維分解酵素を使用しても良い。
その例としては、アマノエンザイム社製のペクチナーゼGアマノ(商品名)、新日本化学工業社製のスミチームAC(商品名)等が挙げられる。
【0016】
酵素によるビート搾汁粕やリンゴ搾汁粕などの加水分解処理は、遊離の酵素を使用しても担体に固定化した酵素を使用しても良い。
また、酵素による加水分解処理は、連続法で行っても、バッチ法で行っても良いし、酵素の種類や起源、酵素の添加量、処理時の温度、pH、温度等の諸条件を各状況に応じて選んで処理を行うと良い。
【0017】
上記のようにして得られたオリゴ糖を含有する糖混合物溶液は、常法によって分離される。
即ち、かかる場合に当該分野において通常使用されている周知の手段、例えば濾過、遠心分離、イオン交換または吸着クロマトグラフィー、膜濃縮、膜分離、溶媒抽出、減圧濃縮、結晶化等の操作が必要に応じて適宜組み合わせて用いられる。
一例を挙げれば、糖混合物溶液から濾過、遠心分離等によって繊維分等の残渣を除去し、次いでこの溶液を活性炭で処理して着色物質などを除き、更にイオン交換樹脂により脱塩した後、濃縮してシロップあるいは粉末状にすることができる。
【0018】
また、FERMP−18941として独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されているペニシリウム・エスピー(Penicillium sp.)GALA22によるアラビノオリゴ糖生成酵素を用い、アラビナン含有繊維分を加水分解することで得られる、アラビノオリゴ糖含有物の製造方法について、次に説明する。
【0019】
まず、ペニシリウム・エスピーGALA22を培養し、アラビノオリゴ糖生成酵素を調製する。
該菌株の培養は、炭素源、窒素源、無機塩類等を含む液体培地あるいは固形培地を用いて好気的条件下で実施する。
炭素源としては、ビート搾汁粕やリンゴ搾汁粕などのアラビナン含有繊維分などが使用される。
これら繊維分は、粉砕処理などを実施したものを用いることもできる。
窒素源としては、微生物により利用可能な窒素化合物、例えば酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、コーンスティープリカー等が使用される。
無機塩類としては、例えば硫酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、水酸化カルシウム等の塩類が使用される。
尚、これらの炭素源、窒素源、無機塩類の他に、更に必要に応じて、糸状菌の生育に必要な各種の有機物、無機物を添加することができる。
上記の培地での培養方法は、固体培養あるいは液体培養の何れを用いても良いが、振盪培養あるいは発酵糟等を用いた通気攪拌培養が望ましい。
培養温度は、生育できる範囲内なら特に限定されないが、30℃付近が望ましい。
培養pHは、生育できる範囲内なら特に限定されないが、pH3〜5付近が望ましい。
培養時間は、特に限定されないが、24〜168時間程度が望ましい。
上記のようにして培養した後、培養物中から、目的物であるアラビノオリゴ糖生成酵素を採取及び精製するには、通常使用されている周知の手段、例えば濾過、遠心分離、イオン交換またはゲル濾過クロマトグラフィー、脱塩、膜濃縮、膜分離等の操作を必要に応じて適宜組み合わせて用いることができる。
一例を挙げれば、培養液から濾過、遠心分離等によって菌体を除去し、透析膜による脱塩操作を行なったものを酵素液として用いることができる。
ここで、酵素液は回収し、繰り返し使用することも可能である。
アラビノオリゴ糖の製造は、ビート搾汁粕やリンゴ搾汁粕などのアラビナン含有繊維分に、上記の方法で得られた酵素液を加えることにより糖化を行う。
反応温度は、酵素が失活しない範囲内、即ち20〜70℃、好ましくは40〜60℃の範囲がよい。
酵素反応pHは、酵素の至適条件下で反応を行うことが望ましく、pH3〜9、好ましくはpH4〜7の範囲とする。
反応時間は、使用するアラビナン含有繊維分の組成や形状と酵素添加量に依存するが、通常3〜72時間に設定するのが作業上好ましい。
反応が進むにつれ、アラビナン含有繊維分が加水分解され、アラビノオリゴ糖が生成、遊離するので、これを反応終了後、常法によって反応液中から分離する。
即ち、かかる場合に当該分野において通常使用されている周知の手段、例えば濾過、遠心分離、イオン交換または吸着クロマトグラフィー、膜濃縮、膜分離、溶媒抽出、減圧濃縮、結晶化等の操作を必要に応じて適宜組み合わせて用いることができる。
一例を挙げれば、反応液から濾過、遠心分離等によって繊維分等の残渣を除去し、次いでこの溶液を活性炭で処理して着色物質などを除き、更にイオン交換樹脂により脱イオンした後、濃縮してシロップあるいは粉末状にすることができる。
【0020】
本発明で使用するアラビノオリゴ糖は上記方法により製造されたものに限らず、アラビノオリゴ糖で有ればいずれでも使用でき、例えば酵素を用いずに化学的方法に得られたアラビノオリゴ糖も使用することができる。
【0021】
これらのアラビノオリゴ糖含有物を用いてのアポトーシス誘導の検定は、アラビノオリゴ糖含有物を添加した培養系でのガン細胞(HL60ヒト白血病細胞)の増殖性や、該細胞並びに該細胞核の形態変化、及び核DNAの断片化を観察することによって調べることが可能である。
アラビノオリゴ糖含有物を添加した培養系でのHL60ヒト白血病細胞の増殖性は、トリパンブルー色素排除能を示す生細胞数を白球計算盤を用いて測定することで、容易に検討できる。
アラビノオリゴ糖含有物の培養系での濃度が0.5mg/ml以上に調製された培養系では、HL60細胞の増殖性は明らかにアラビノオリゴ糖含有物を添加しない系に比較して劣ることが判明している。
このアラビノオリゴ糖含有物を含有する細胞系でのHL60細胞増殖性の低下は、次の試験例1に示すように、顕微鏡及びアガロースゲルによる電気泳動による核DNAの観察結果から、明らかにアポトーシスによる細胞死によるものであることが判明した。
【0022】
【実施例1】
【0023】
次に、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0024】
a)酵素液の調製
ビート搾汁粕を粉末状に加工したビートファイバー(日本甜菜製糖製)20.0g、リン酸二水素カリウム3.0g、硫酸マグネシウム0.5g、コーンスティープリカー0.5gからなる培地1リットルを含むジャーファーメンター(サクラ精機製、培養槽容量1.5リットル)に、ペニシリウム・エスピーGALA22株(FERMP−18941)を培養したスラントへ滅菌水5mlと消泡剤を数滴入れ懸濁させものを無菌的に植菌し、温度30℃、pH5.0、通気量0.5L/min、回転数300rpmで72時間通気撹拌培養した。
培養終了後、遠心分離(5000G、10分)及び孔径0.45μmのフィルターにより菌体及び培地残渣を除去した。
続いて、分画分子量10000の限外濾過膜にて、20倍量まで濃縮した溶液を酵素液とした。
【0025】
b)アラビノオリゴ糖溶液の調製
粉砕処理したビート搾汁粕1.4kgを25mM酢酸緩衝液(pH5.0)35リットルに懸濁させた。
これを50℃まで加温した後、調製した酵素液1リットルを加え、同温度に保って24時間加水分解を行った。
その後、溶液温度を90℃に上げ、その温度を30分間保持し、酵素を失活させた。
これを遠心分離(5000G、5分)した後に、孔径0.45μmのフィルターで濾過することにより有用糖質を含む溶液を得た。
【0026】
c)アラビノオリゴ糖溶液の精製
この溶液を活性炭(カルゴン粒状活性炭)4kgを充填したカラム(直径12cm、長さ100cm)に添加した後、流速170ml/minで蒸留水100リットル及び5.0%エタノール50リットルで洗浄することで単糖類を除去した。
次に、10.0%エタノール50リットル、20.0%エタノール50リットル、30.0%エタノール50リットル、50.0%エタノール50リットルを順次流しアラビノオリゴ糖画分を得た。
これらを、エバポレーターで1リットルまで濃縮した後、陽イオン交換樹脂(DOWEX88)850gと陰イオン交換樹脂(ピュロライトA−10312)1500gを充填したカラム(直径6cm、長さ100cm)にアプライした。
流速150ml/minで80リットルの蒸留水を通液する事で、ガラクツロン酸の除去及び脱塩を行った。
【0027】
d)ガン細胞アポトーシス誘導剤の調製
ガラクツロン酸の除去及び脱塩を行った画分を、エバポレーターで200mlまで濃縮した後、凍結乾燥してガン細胞アポトーシス誘導剤としてのアラビノオリゴ糖組成物52.6gを得た。
上記のようにして得られたアラビノオリゴ糖組成物の平均重合度は2.8であった。
【0028】
【試験例1】
【0029】
次に、本発明区として上記実施例1で得た平均重合度2.8のアラビノオリゴ糖を成分とするガン細胞アポトーシス誘導剤を使用して、下記の方法によってガン細胞アポトーシス誘導試験を行った。
【0030】
ここで、HL60ヒト白血病細胞は、ヒューマンサイエンス研究資源バンクより分譲されたものを使用した。
該HL60細胞は、10%ウシ胎児血清を含むRPM11640培地(GIBCO)を用いて、37℃、5%CO2存在下、相対湿度100%の条件で培養した。
HL60細胞を24穴プレートに1×105cells/mlになるように播種し、終濃度が5mg/mlとなるように本発明区のアラビノオリゴ糖の試料を培養液中に添加して24時間培養した後、トリパンブルー色素排除能を示す生細胞を、血球計算盤を用いてトリパンブルー色素排除能を示す生細胞数を計測した。
【0031】
対照試験として、アラビノオリゴ糖以外の糖質(アラビノース、ガラクツロン酸、グルコース、セロビオース、α−1,4キシロオリゴ糖、アラビナン)でも、本発明区と同様の条件及び手順で試験を行った。
【0032】
その結果を、各糖質におけるガン細胞の生存率を示すグラフとして、図1に示す。
該図1に示すように、本発明区のアラビノオリゴ糖は、添加24時間後のHL60細胞の生細胞数が約45%と、対照区の糖質と比べて最も強く抑制する。
【0033】
そこで、本発明区のアラビノオリゴ糖のHL60細胞増殖抑制効果を明らかにするため、各濃度のアラビノオリゴ糖の試料添加後、6〜48時間のHL60細胞の生細胞数を計測した。
その結果を、HL60生細胞数の測定結果を示すグラフとして、図2に示す。
該図2に示すように、アラビノオリゴ糖は0.5mg/mlの濃度から明らかにHL60生細胞の増殖を抑制する。
【0034】
次に、HL60細胞の増殖抑制がアポトーシスに基づく細胞死であるかを検定するため、アポトーシスに特異的なDNAの断片化を観察した。
まず、細胞を20μlの溶解液[50mMTris−HCl(pH8.0)、100mMEDTA、0.5%SDS]に溶解し、1μlのRNaseA(10mg/ml溶解液)(SIGMA)を加えて、50℃で30分間インキュベートした。
その後、さらに1μlのProteinaseK(10mg/ml溶解液)(SIGMA)を加えて、50℃で60分間インキュベートした。
この細胞溶解液を、0.5μl/mlのethidiumbromide(和光純薬)を含んだ2%アガロースゲルで電気泳動し、UVイルミネーター上でDNAの断片化を観察した。
図3に、アガロース電気泳動の結果を示す写真を示す。
図3において、レーン左から、1番目はマーカー、2番目は無添加の対照区を示し、3〜6番目は本発明区のアラビノオリゴ糖添加区で、3番目はアラビノオリゴ糖0.5mg/ml添加区、4番目はアラビノオリゴ糖1.0mg/ml添加区、5番目はアラビノオリゴ糖5.0mg/ml添加区、6番目はアラビノオリゴ糖10.0mg/ml添加区を示す。
該図3に示すように、アラビノオリゴ糖は、0.5〜10mg/mlの濃度でHL60細胞に、アポトーシスに特徴的なヌクレオソーム単位でのDNAの断片化を誘導した。
【0035】
また、本発明区としてアラビノオリゴ糖5.0mg/ml添加区と、無添加の対照区とについて、HL60細胞の核DNAをヘキスト33258(和光純薬)で蛍光染色し、蛍光顕微鏡で観察した。
図4に、対照区の蛍光顕微鏡によるHL60細胞の観察結果を示す写真を示す。
また、図5に、発明区の蛍光顕微鏡によるHL60細胞の観察結果を示す写真を示す。
該図5に示すように、アラビノオリゴ糖添加により、アポトーシスに特徴的な核の凝縮及び断片化を観察した。
【0036】
【発明の効果】
【0037】
本発明のガン細胞アポトーシス誘導剤は、精製操作が容易であって、かつ収量が高く、安価で効率的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各糖質におけるガン細胞の生存率を示すグラフ
【図2】HL60生細胞数の測定結果を示すグラフ
【図3】アガロース電気泳動の結果を示す写真
【図4】対照区の蛍光顕微鏡によるHL60細胞の観察結果を示す写真
【図5】発明区の蛍光顕微鏡によるHL60細胞の観察結果を示す写真
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
[0002]
The present invention relates to a cancer cell apoptosis inducer, and more particularly to a cancer cell apoptosis inducer containing an oligosaccharide-containing substance as a component.
[0003]
[Prior art]
[0004]
Conventionally, as described in JP-A-2001-86999, which is a patent document 1, as a cancer cell apoptosis inducer containing an oligosaccharide-containing substance, β-1,3 xylan obtained from a cell wall of seaweed It has been known that the main component is β-1,3 xylo-oligosaccharide obtained by treating with β-1,3 xylanase.
The cancer cell apoptosis-inducing agent is obtained from, for example, Sorigota, which is an algae of the moss family, deionized water, washed with 1% hydrochloric acid solution and 23% sodium hydroxide solution, decolorized with sodium chlorite solution, 10% sodium hydroxide. Β-1,3 xylan used as a raw material was obtained by performing extraction with a solution and fractional purification by ethanol precipitation.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-86999 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
[0007]
However, in order to obtain β-1,3 xylan used as a raw material, the cancer cell-inducing apoptosis-inducing agent containing β-1,3 xylo-oligosaccharide as a main component is obtained from deionized water such as sorghum mosquito, which is an algae of the moss family. It is necessary to perform a multi-stage process including washing with 1% hydrochloric acid solution and 23% sodium hydroxide solution, decolorization with sodium chlorite solution, extraction with 10% sodium hydroxide solution, and fractional purification by ethanol precipitation. Therefore, there are problems that the refining operation is very complicated and the yield is low, and it is very difficult to manufacture efficiently at a low cost.
[0008]
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to induce apoptosis of cancer cells, which contains an oligosaccharide-containing component, which is easy to purify, has a high yield, and can be produced inexpensively and efficiently. It is to obtain an agent.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
[0010]
Means for solving the problems of the present invention are as follows.
1stly, the cancer cell apoptosis inducer which uses an arabino oligosaccharide containing material as a component.
2ndly, the cancer cell apoptosis inducer which uses the arabino oligosaccharide containing material whose average degree of polymerization is 10 or less as a component.
Third, the arabinan-containing fiber is hydrolyzed using an arabino-oligosaccharide-producing enzyme by Penicillium sp. GALA22 deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center as FERMP-18894. A cancer cell apoptosis inducer comprising the arabino-oligosaccharide-containing product obtained as described above.
Here, as the arabinan-containing fiber, in addition to beet juice lees, beet fiber, beet pulp, apple juice lees, apple fiber, any one of peanut ginger, citrus peel or flesh, okara, soybean fiber More than one can be used.
Fourth, the cancer cell apoptosis-inducing agent according to the third aspect, wherein beet juice is used as the arabinan-containing fiber.
[0011]
The arabino-oligosaccharide composition used in the present invention preferably has an average sugar polymerization degree of 10 or less, and the binding mode is not particularly limited.
The average degree of polymerization is a value defined by the total sugar amount (in terms of arabinose) / reducing sugar amount (in terms of arabinose). The total sugar amount is determined by measuring the phenol / sulfuric acid method and the reducing sugar amount by the Nelson / Somogi method. It is done.
[0012]
The arabino oligosaccharide in the present invention is an oligosaccharide composed of 2 to 10 sugars containing 1 to 10 molecules of arabinose. The bonding mode is not limited to a straight chain composed of α-1,5 bonds, but includes those having various branched structures including α-1,2 and α-1,3 bonds. This includes those in which at least one sugar other than arabinose, such as xylose, glucose, galactose, mannose and galacturonic acid, is bonded to the reducing end, non-reducing end, or in the molecule.
[0013]
In addition, the arabino-oligosaccharide-containing material used in the present invention may be any of powder, liquid, crystal or granule.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0015]
The arabino-oligosaccharide-containing material used in the present invention is hydrolyzed to beet juice lees or apple juice lees using enzymes such as endoarabinanase and arabinofuranosidase to obtain an oligosaccharide mixture. It can be obtained by separating and recovering the arabino-oligosaccharide from the sugar mixture.
Any enzyme agent can be used.
When a commercially available enzyme is used, it is difficult to obtain a purified product, and therefore a fiber degrading enzyme may be used.
Examples thereof include Pectinase G Amano (trade name) manufactured by Amano Enzyme, Sumiteam AC (trade name) manufactured by Shin Nippon Chemical Industry Co., Ltd., and the like.
[0016]
The hydrolysis treatment of beet juice lees or apple juice lees with enzymes may use free enzymes or enzymes immobilized on a carrier.
In addition, the hydrolysis treatment with an enzyme may be performed by a continuous method or a batch method, and various conditions such as the type and origin of the enzyme, the amount of the enzyme added, the temperature at the time of treatment, pH, temperature, etc. It is good to choose and process according to the situation.
[0017]
The sugar mixture solution containing the oligosaccharide obtained as described above is separated by a conventional method.
That is, in such a case, it is necessary to perform well-known means usually used in the field, such as filtration, centrifugation, ion exchange or adsorption chromatography, membrane concentration, membrane separation, solvent extraction, vacuum concentration, crystallization and the like. It is used in combination accordingly.
As an example, residues such as fibers are removed from the sugar mixture solution by filtration, centrifugation, etc., then this solution is treated with activated carbon to remove colored substances, and further desalted with an ion exchange resin, and then concentrated. It can be made into syrup or powder.
[0018]
In addition, by using an arabino-oligosaccharide-producing enzyme by Penicillium sp. GALA22 deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center as FERMP-18894, the arabinan-containing fiber content is hydrolyzed. Next, a method for producing the resulting arabino-oligosaccharide-containing product will be described.
[0019]
First, Penicillium sp. GALA22 is cultured to prepare an arabino oligosaccharide producing enzyme.
The strain is cultured under an aerobic condition using a liquid medium or a solid medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like.
As the carbon source, arabinan-containing fibers such as beet juice lees and apple juice lees are used.
These fibers can be used after pulverization.
As the nitrogen source, nitrogen compounds that can be used by microorganisms such as yeast extract, peptone, malt extract, corn steep liquor and the like are used.
As the inorganic salts, for example, salts such as magnesium sulfate, sodium nitrate, potassium dihydrogen phosphate, calcium hydroxide are used.
In addition to these carbon source, nitrogen source and inorganic salts, various organic substances and inorganic substances necessary for the growth of filamentous fungi can be added as necessary.
The culture method using the above medium may be either solid culture or liquid culture, but aeration and agitation culture using a shaking culture or a fermenter is preferable.
The culture temperature is not particularly limited as long as it is within the range where it can grow, but it is preferably around 30 ° C.
Although culture | cultivation pH will not be specifically limited if it is in the range which can be grown, pH around 3-5 is desirable.
The culture time is not particularly limited, but is preferably about 24 to 168 hours.
After culturing as described above, in order to collect and purify the target arabino-oligosaccharide-producing enzyme from the culture, well-known means usually used, for example, filtration, centrifugation, ion exchange or gel filtration Operations such as chromatography, desalting, membrane concentration, membrane separation, etc. can be used in combination as appropriate.
As an example, an enzyme solution obtained by removing cells from a culture solution by filtration, centrifugation, or the like and performing a desalting operation using a dialysis membrane can be used.
Here, the enzyme solution can be recovered and used repeatedly.
The arabino-oligosaccharide is produced by saccharification by adding the enzyme solution obtained by the above method to an arabinan-containing fiber such as beet juice lees or apple juice lees.
The reaction temperature is within the range where the enzyme is not inactivated, that is, 20 to 70 ° C, preferably 40 to 60 ° C.
The enzyme reaction pH is desirably the reaction under the optimum conditions of the enzyme, and is in the range of pH 3 to 9, preferably pH 4 to 7.
Although the reaction time depends on the composition and shape of the arabinan-containing fiber to be used and the amount of enzyme added, it is usually preferable to set the reaction time to 3 to 72 hours.
As the reaction proceeds, the arabinan-containing fiber is hydrolyzed and arabino-oligosaccharides are produced and released. After the reaction is completed, the arabinan-containing fiber is separated from the reaction solution by a conventional method.
That is, in such a case, it is necessary to carry out well-known means usually used in the field such as filtration, centrifugation, ion exchange or adsorption chromatography, membrane concentration, membrane separation, solvent extraction, vacuum concentration, crystallization and the like. It can be used in combination as appropriate.
For example, residues such as fibers are removed from the reaction solution by filtration, centrifugation, etc., and then this solution is treated with activated carbon to remove coloring substances, and further deionized with an ion exchange resin, and then concentrated. Syrup or powder.
[0020]
The arabino-oligosaccharide used in the present invention is not limited to those produced by the above method, and any arabino-oligosaccharide can be used. For example, an arabino-oligosaccharide obtained by a chemical method without using an enzyme can also be used. it can.
[0021]
The assay for induction of apoptosis using these arabino-oligosaccharide-containing substances is the proliferation of cancer cells (HL60 human leukemia cells) in a culture system to which the arabino-oligosaccharide-containing substance is added, the morphological changes of the cells and the cell nuclei, and It is possible to investigate by observing fragmentation of nuclear DNA.
The proliferation of HL60 human leukemia cells in a culture system to which an arabino-oligosaccharide-containing product is added can be easily examined by measuring the number of viable cells exhibiting trypan blue dye exclusion ability using a white sphere calculator.
In the culture system in which the concentration of the arabino-oligosaccharide-containing material in the culture system was adjusted to 0.5 mg / ml or more, it was found that the proliferation of HL60 cells was clearly inferior to the system without the addition of the arabino-oligosaccharide-containing material. ing.
As shown in Test Example 1 below, the decrease in HL60 cell proliferation in the cell line containing this arabino-oligosaccharide-containing material is clearly observed from the observation result of nuclear DNA by electrophoresis with a microscope and agarose gel. It turned out to be due to death.
[0022]
[Example 1]
[0023]
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to this.
[0024]
a) Preparation of enzyme solution From 20.0 g of beet fiber (manufactured by Nippon Beet Sugar), processed from beet juice lees, 3 g of potassium dihydrogen phosphate, 0.5 g of magnesium sulfate, and 0.5 g of corn steep liquor Put 5ml of sterilized water and a few defoamers into the slant in which Penicillium sp. GALA22 strain (FERMP-18894) is cultured in a jar fermenter (Sakura Seiki, 1.5 liter culture tank capacity) containing 1 liter of the resulting medium. The suspension was aseptically inoculated and cultured with aeration and stirring at a temperature of 30 ° C., pH 5.0, aeration volume of 0.5 L / min, and rotation speed of 300 rpm for 72 hours.
After completion of the culture, bacterial cells and medium residues were removed by centrifugation (5000 G, 10 minutes) and a filter having a pore size of 0.45 μm.
Subsequently, a solution concentrated up to 20-fold amount with an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut-off of 10,000 was used as an enzyme solution.
[0025]
b) Preparation of arabino-oligosaccharide solution 1.4 kg of ground beet juice koji was suspended in 35 liters of 25 mM acetate buffer (pH 5.0).
After heating this to 50 ° C., 1 liter of the prepared enzyme solution was added, and hydrolysis was carried out for 24 hours while maintaining the same temperature.
Thereafter, the solution temperature was raised to 90 ° C., and the temperature was maintained for 30 minutes to inactivate the enzyme.
This was centrifuged (5000 G, 5 minutes), and then filtered through a filter having a pore size of 0.45 μm to obtain a solution containing useful carbohydrates.
[0026]
c) Purification of arabino-oligosaccharide solution After adding this solution to a column (diameter 12 cm, length 100 cm) packed with 4 kg of activated carbon (calgon granular activated carbon), 100 liters of distilled water and 50% ethanol 50 at a flow rate of 170 ml / min. Monosaccharides were removed by washing with liters.
Next, 50% of 10.0% ethanol, 50 liters of 20.0% ethanol, 50 liters of 30.0% ethanol, and 50 liters of 50.0% ethanol were sequentially flowed to obtain an arabino oligosaccharide fraction.
These were concentrated to 1 liter with an evaporator and then applied to a column (diameter 6 cm, length 100 cm) packed with 850 g of cation exchange resin (DOWEX88) and 1500 g of anion exchange resin (Purolite A-10312).
Galacturonic acid was removed and desalted by passing 80 liters of distilled water at a flow rate of 150 ml / min.
[0027]
d) Preparation of cancer cell apoptosis inducer Fractions from which galacturonic acid was removed and desalted were concentrated to 200 ml with an evaporator, and then lyophilized to obtain 52.6 g of an arabino-oligosaccharide composition as a cancer cell apoptosis inducer. Obtained.
The average degree of polymerization of the arabino-oligosaccharide composition obtained as described above was 2.8.
[0028]
[Test Example 1]
[0029]
Next, a cancer cell apoptosis induction test was performed by the following method using the cancer cell apoptosis inducer containing the arabino-oligosaccharide having an average polymerization degree of 2.8 obtained in Example 1 as a component of the present invention.
[0030]
Here, HL60 human leukemia cells used were distributed from the Human Science Research Resource Bank.
The HL60 cells were cultured using RPM11640 medium (GIBCO) containing 10% fetal calf serum at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 at a relative humidity of 100%.
HL60 cells are seeded in a 24-well plate at 1 × 10 5 cells / ml, and the arabino-oligosaccharide sample of the present invention is added to the culture solution to a final concentration of 5 mg / ml, followed by incubation for 24 hours. Thereafter, the number of viable cells exhibiting trypan blue dye exclusion ability was counted using a hemocytometer.
[0031]
As a control test, saccharides other than arabino-oligosaccharides (arabinose, galacturonic acid, glucose, cellobiose, α-1,4 xylo-oligosaccharide, arabinan) were also tested under the same conditions and procedures as in the present invention.
[0032]
The results are shown in FIG. 1 as a graph showing the survival rate of cancer cells in each carbohydrate.
As shown in FIG. 1, the arabino-oligosaccharide of the present invention group suppresses the strongest number of viable cells of HL60 cells 24 hours after addition, about 45%, compared with the saccharide of the control group.
[0033]
Therefore, in order to clarify the HL60 cell growth inhibitory effect of the arabino-oligosaccharides of the present invention, the number of viable HL60 cells was counted for 6 to 48 hours after the addition of each concentration of arabino-oligosaccharide samples.
The results are shown in FIG. 2 as a graph showing the measurement results of the number of viable HL60 cells.
As shown in FIG. 2, arabino-oligosaccharide clearly inhibits the growth of viable HL60 cells from a concentration of 0.5 mg / ml.
[0034]
Next, DNA fragmentation specific to apoptosis was observed in order to test whether the inhibition of proliferation of HL60 cells was cell death based on apoptosis.
First, cells were lysed in 20 μl of lysate [50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 100 mM EDTA, 0.5% SDS], 1 μl of RNase A (10 mg / ml lysate) (SIGMA) was added, and 50 ° C. Incubated for 30 minutes.
Thereafter, 1 μl of Proteinase K (10 mg / ml lysate) (SIGMA) was further added and incubated at 50 ° C. for 60 minutes.
This cell lysate was electrophoresed on a 2% agarose gel containing 0.5 μl / ml ethidium bromide (Wako Pure Chemical Industries), and DNA fragmentation was observed on a UV illuminator.
FIG. 3 shows a photograph showing the results of agarose electrophoresis.
In FIG. 3, from the left to the lane, the first is a marker, the second is a control group without addition, the third to sixth are arabino-oligosaccharide added groups of the present invention, and the third is arabino-oligosaccharide 0.5 mg / ml added. The arabino-oligosaccharide 1.0 mg / ml addition group, the arabino-oligosaccharide 5.0 mg / ml addition group, the sixth shows the arabino-oligosaccharide 10.0 mg / ml addition group.
As shown in FIG. 3, arabino-oligosaccharides induced DNA fragmentation in nucleosome units characteristic of apoptosis in HL60 cells at a concentration of 0.5 to 10 mg / ml.
[0035]
Further, in the group of the present invention, the nuclear DNA of HL60 cells was fluorescently stained with Hoechst 33258 (Wako Pure Chemical Industries) and observed with a fluorescence microscope for the group with arabino-oligosaccharide 5.0 mg / ml added and the control group without addition.
In FIG. 4, the photograph which shows the observation result of the HL60 cell by the fluorescence microscope of a control group is shown.
Moreover, the photograph which shows the observation result of the HL60 cell with the fluorescence microscope of invention zone in FIG. 5 is shown.
As shown in FIG. 5, nuclear condensation and fragmentation characteristic of apoptosis were observed by addition of arabino oligosaccharide.
[0036]
【The invention's effect】
[0037]
The cancer cell apoptosis inducer of the present invention is easy to purify, has a high yield, and can be produced efficiently at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the survival rate of cancer cells in each carbohydrate. FIG. 2 is a graph showing the measurement results of viable HL60 cells. FIG. 3 is a photograph showing the results of agarose electrophoresis. FIG. 5 is a photograph showing the observation results of HL60 cells with a fluorescence microscope in the invention section.

Claims (4)

アラビノオリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤。A cancer cell apoptosis inducer comprising an arabino-oligosaccharide-containing substance as a component. 平均重合度が10以下のアラビノオリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤。A cancer cell apoptosis inducer comprising an arabino-oligosaccharide-containing product having an average polymerization degree of 10 or less. FERMP−18941として寄託されているペニシリウム・エスピーGALA22によるアラビノオリゴ糖生成酵素を用い、アラビナン含有繊維分を加水分解することで得られたアラビノオリゴ糖含有物を成分とする、ガン細胞アポトーシス誘導剤。A cancer cell apoptosis inducer comprising, as a component, an arabino-oligosaccharide-containing product obtained by hydrolyzing an arabinan-containing fiber using an arabino-oligosaccharide-producing enzyme by Penicillium sp. GALA22 deposited as FERMP-188941. 前記アラビナン含有繊維分として、ビート搾汁粕を用いる、請求項3に記載のガン細胞アポトーシス誘導剤。The cancer cell apoptosis inducer according to claim 3, wherein beet juice is used as the arabinan-containing fiber.
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