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特許7566600時計遺伝子の発現を制御するビフィズス菌
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  • 特許-時計遺伝子の発現を制御するビフィズス菌 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-04
(45)【発行日】2024-10-15
(54)【発明の名称】時計遺伝子の発現を制御するビフィズス菌
(51)【国際特許分類】
   C12N 1/20 20060101AFI20241007BHJP
   A23L 33/135 20160101ALI20241007BHJP
   A61K 35/745 20150101ALI20241007BHJP
   A61P 25/00 20060101ALI20241007BHJP
【FI】
C12N1/20 A ZNA
A23L33/135
A61K35/745
A61P25/00
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2020200815
(22)【出願日】2020-12-03
(65)【公開番号】P2022088787
(43)【公開日】2022-06-15
【審査請求日】2023-07-21
【微生物の受託番号】NPMD  NITE BP-03308
(73)【特許権者】
【識別番号】000226976
【氏名又は名称】日清食品ホールディングス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】岡田 元弘
(72)【発明者】
【氏名】長▲崎▼ 恭久
(72)【発明者】
【氏名】大木 篤史
【審査官】伊達 利奈
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-141436(JP,A)
【文献】特開2019-112328(JP,A)
【文献】国際公開第2015/133122(WO,A1)
【文献】特開2013-181005(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12N 1/00-7/08
A23L 33/135
A61K 35/745
A61P 25/00
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
CAplus/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
時計遺伝子Per2転写を促進するビフィドバクテリウム・ロンガムN576株(NITE BP-03308)のビフィズス菌。
【請求項2】
時計遺伝子Bmal1、Cry1又はE4BP4の少なくともいずれか1つの転写を抑制するビフィドバクテリウム・ロンガムN576株(NITE BP-03308)のビフィズス菌。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のビフィズス菌を含有する飲食品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、時計遺伝子の発現を制御する乳児腸内由来のビフィズス菌の菌株及び当該ビフィズス菌の処理物を含有する飲料、食品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
哺乳類を始めとした多くの生物は地球の自転に合わせた約24時間周期のリズムで体内時計を刻んでいる。この体内時計は、生物が持つ時計遺伝子により制御されており、その周期の変動は、睡眠や覚醒をはじめ、深部体温やホルモン分泌、血圧、代謝機能などの生体内現象と密接に関わっている。一方、不規則な生活から体内時計が乱れると、不眠症やうつ病などの精神疾患、メタボリックシンドロームや糖尿病などの生活習慣病、またガンや老化などのリスクが増加することが明らかになっている。例えばシフトワーク従事者においては前立腺癌リスクが増加することが報告されている(非特許文献1参照)。
【0003】
時計遺伝子としては、Bmal, Clock, Per, Cry, Dec, Rev-Erb, ROR, DBP, E4BP4などが知られており、ヒトを始めとした哺乳類においてはBmal, Clock遺伝子にコードされたタンパクが担うPositive Feedback機構と、Per, Cryにコードされたタンパクが担うNegative Feedback機構との2つの機構が体内時計の中核を担っている。この機構により他の遺伝子転写が促進と抑制を受けることで、さまざまな生体内現象が起こることが知られている。また、時計遺伝子の一部をノックアウト破壊したマウスにおいては体温の周期性が消失する(非特許文献2参照)など、時計遺伝子が十分に機能しないことによって体内時計に乱れが生じ、その結果として健康リスクが高まることが報告されている。
【0004】
このように、体内時計に時計遺伝子が関与していることは広く知られた事実である。さらに、特定の植物から得られるエキスおよびその成分は、時計遺伝子自身の発現を促進および抑制することが報告されている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2018-43970号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】Rao D. et al. Onco Targets Ther. 8 : 2817-26 ( 2015 )
【文献】Gerhart-Hines et al. Nature 503 : 410-413 ( 2013 )
【0007】
ところで、時計遺伝子の発現の促進及び抑制を制御できれば、体内時計の正常化や健康増進への寄与が期待できる。しかしながら、上記物質に限ったことではないが、人によっては体質等の影響で効果が得られにくいこともある。そのため、時計遺伝子の発現制御を効果的に行うことができる安全性の高い方法が引き続き望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、時計遺伝子の発現制御を効果的に行うことができる方法を提供することを目的とする。
【0009】
本発明者らは、時計遺伝子の中でも概日リズム形成の中心的役割を担う遺伝子Per2の転写促進能に着目し、多数のビフィズス菌についてスクリーニングを行った。その結果、乳児腸内由来のビフィズス菌の中に時計遺伝子発現制御効果を有するビフィズス菌があることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
上記課題解決のため、本発明は時計遺伝子の発現を制御するビフィドバクテリウム属ロンガム種のビフィズス菌であることを特徴とする。
【0011】
また、上記課題解決のため、当該ビフィズス菌がビフィドバクテリウム・ロンガムN576株(NITE BP-03308)であることが好ましい。
【0012】
さらに、上記課題解決のため、本発明は上記ビフィズス菌を含有する飲食品であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明のビフィズス菌は時計遺伝子の発現を制御する。これにより、概日リズムを形成し、体内時計の正常化に寄与し、健康を増進することが期待できる。また、ビフィズス菌の摂取により腸内環境を整えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1図1は、HT-29細胞を用いて、本発明の菌株と比較菌株のPer2転写促進効果を比較した図である。
図2図2は、POCAを用いて、本発明の菌株と比較菌株のPer2転写促進効果を比較した図である。
図3図3は、HT-29細胞を用いて、本発明の菌株が他の時計遺伝子に対する発現制御の効果を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を詳細に説明する。
1.ビフィドバクテリウム・ロンガムN576株(NITE BP-03308)
本発明のビフィズス菌は、ビフィドバクテリウム・ロンガム(Bifidobacterium longum)である。本発明におけるN576の記号は日清食品ホールディングス株式会社で独自に菌株に付与した番号である。本発明の菌株は、乳児糞便より本発明者らによって初めて分離されたものである。
【0016】
本発明のビフィドバクテリウム・ロンガムN576株は、下記の条件で寄託されている。
(1)寄託機関名:独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター
(2)連絡先:292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室
(3)受託番号:NITE BP-03308
(4)識別のための表示:N576
(5)受託日:2020年10月30日
【0017】
本発明のビフィドバクテリウム・ロンガムN576株の菌学的性質は、以下の表1及び表2に示す通りである。本菌学的性質は、実態顕微鏡によるコロニー観察、光学顕微鏡による形態観察および Cowan and Steel's Manual for the Identification of Medical Bacteria, 3rd ed. ( 1993 ) に記載の方法による。表1は本菌株に関する形状等を、表2はAPI 20A(ビオメリュー製)による生理・生化学的性状試験の結果を示す。表2において、「+」が陽性、「-」は陰性を示す。
【0018】
【表1】

【0019】
【表2】

*生化学試験、**発酵試験
【0020】
2.時計遺伝子の発現制御能試験
本発明のビフィドバクテリウム・ロンガムN576株は、後述する実験例に示すように、時計遺伝子Per2転写促進能ならびにBmal1, Cry1, E4BP4の転写抑制能を有する。時計遺伝子の発現制御能確認については以下の試験方法によって行った。
【0021】
<ビフィズス菌サンプルの調製>
時計遺伝子の発現制御能評価に用いた被験体(ビフィズス菌サンプル)は、ビフィズス菌を表3に示す培地で35℃ ・13時間培養した。次に、増殖した菌体を遠心分離して集菌した。集菌した菌体を滅菌水にて3回洗浄し、加熱殺菌後、凍結した。その後、凍結乾燥機を用いて凍結乾燥し、乾燥菌体粉末を得た。得られた乾燥菌体粉末を1 mg/mLの濃度となるようにPBSで懸濁したものをビフィズス菌サンプルとした。
【0022】
【表3】

【0023】
<HT-29細胞株による時計遺伝子Per2転写促進能力評価>
時計遺伝子Per2転写促進能力評価では、ヒト結腸腺癌由来の上皮細胞様細胞であるHT-29細胞(ATCC)を使用した。はじめに、10%ウシ胎児血清(Biological Industries社)と100 unit/mLペニシリン-ストレプトマイシン(Gibco社)を加えたMcCoyA5培地(Gibco社)を用いて、HT-29細胞を37℃、5% CO2条件下で培養した。アッセイ前に、フラスコ内で培養したHT-29細胞をトリプシンEDTA(Gibco社)を用いて剥がした後(37℃・3分インキュベート)、フレッシュなDMEM/F12培地に懸濁し、24ウェルプレートに1×106 cells/mLのHT-29細胞を500 μLずつ播種し、37℃、5% CO2で24時間インキュベーションした。細胞数計測にはセルカウンターであるCountess(invitrogen社)を用いた。アッセイを行う2時間前に、ウェル内でHT-29細胞を50% FBS(終濃度換算)で処理した。次に、ビフィズス菌サンプルをフレッシュなDMEM/F12培地で100倍に希釈したものをアッセイ培地とし、アッセイ培地に培地交換した後、37℃、5% CO2条件下で18時間培養した。18時間培養後、RNeasy mini kit(QIAGEN社)を用いてRNA抽出した。抽出したRNAから、ReverTra Ace qPCR RT Master Mix (東洋紡株式会社)を用いてcDNA合成した。RT-PCRによる遺伝子発現測定はTB Green Premix Ex Taq II(タカラバイオ株式会社)およびLightCycler 96 System(ロシュ・ダイアグノスティックス社)を用いた。RNA抽出、cDNA合成、RT-PCRは各キットおよび機器のプロトコルに従った。測定に使用したプライマー配列を表4に示す。なお、相対定量のためハウスキーピング遺伝子であるβ-actinについても同様にqPCRを実施した。
【0024】
【表4】

【0025】
<POCAよる時計遺伝子Per2転写促進能力評価>
時計遺伝子Per2転写促進能力評価では、細胞としてヒト結腸腺癌由来の上皮細胞様細胞であるCaco-2細胞を用いた小腸吸収モデル(KAC社、以下POCA)を使用した。KAC社より購入したPOCAに対してDMEM/F12(Gibco)を用いて37℃、5% CO2で24時間インキュベーションした。アッセイを行う2時間前にインサート内にてPOCAを50% FBS(終濃度換算)で処理した。次に、ビフィズス菌サンプルをフレッシュなDMEM/F12培地で100倍したものをアッセイ培地とし、アッセイ培地に培地交換した後、37℃、5% CO2条件下で18時間培養した。18時間培養後、RNeasy mini kit(QIAGEN社)を用いてRNA抽出した。抽出したRNAから、ReverTra Ace qPCR RT Master Mix (東洋紡株式会社)を用いてcDNA合成した。RT-PCRによる遺伝子発現測定はTB Green Premix Ex Taq II(タカラバイオ株式会社)およびLightCycler 96 System(ロシュ・ダイアグノスティックス社)を用いた。RNA抽出、cDNA合成、RT-PCRは各キットおよび機器のプロトコルに従った。測定に使用したプライマー配列は表4と同一である。なお、相対定量のため、ハウスキーピング遺伝子であるβ-actinについても同様にqPCRを実施した。
【0026】
<HT-29細胞株を使用したPer2以外の時計遺伝子の制御評価>
時計遺伝子Per2以外の遺伝子であるBmal1, Cry1, E4BP4遺伝子についてもHT-29細胞(ATCC)使用して転写促進能力を評価した。評価方法はPer2遺伝子と同様の方法で行った。測定に使用したプライマー配列を表5に示す。なお、相対定量のため、ハウスキーピング遺伝子であるGapdhについても同様にqPCRを実施した。
【0027】
【表5】

【0028】
3.飲食品
本発明のビフィズス菌は飲食品に含有せしめて使用することができる。例えば、ビフィズス菌入り発酵乳及びビフィズス菌入り乳酸菌飲料が考えられる。現行の乳及び乳製品の成分規格等に関する省令では、成分規格としてビフィズス菌数は特に規定はされていないが、発酵乳(無脂乳固形分8.0%以上のもの)や乳酸菌飲料(無脂乳固形分3.0%以上のもの)であれば1.0×10 cfu/mL以上、乳酸菌飲料(無脂乳固形分3.0%未満のもの)であれば1.0×10 cfu/mL以上が好ましく、乳などのはっ酵液中で増殖させたり、最終製品の形態で増殖させたりすることによって上記の菌数を実現することができる。また、ビフィズス菌入り発酵乳及びビフィズス菌入り乳酸菌飲料以外にも、バター等の乳製品、マヨネーズ等の卵加工品、バターケーキ等の菓子パン類等にも利用することができる。また、即席麺やクッキー等の加工食品にも好適に利用することができる。上記の他、本発明の食品は、前記ビフィズス菌と共に、必要に応じて適当な担体及び添加剤を添加して製剤化された形態(例えば、粉末、顆粒、カプセル、錠剤等)であってもよい。
【0029】
本発明のビフィズス菌は、一般の飲料や食品以外にも特定保健用食品、栄養補助食品等に含有させることも有用である。
【0030】
また、本発明のビフィズス菌は、食品以外にも化粧水等の化粧品分野、整腸剤等の医薬品分野、歯磨き粉等の日用品分野、サイレージ、動物用餌、植物液体肥料等の動物飼料・植物肥料分野においても応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明のビフィズス菌(ビフィドバクテリウム・ロンガムN576株)は、時計遺伝子の発現を制御する効果を有する。
【実施例
【0032】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<実施例1:HT-29細胞を用いた時計遺伝子Per2転写促進能力評価>
本発明のビフィドバクテリウム・ロンガムN576株と、自社保有のビフィズス菌について時計遺伝子Per2転写促進能力を評価した。
【0033】
まず、本発明の菌株及び基準株について、表3に示す培地で35℃、13時間培養した。次に、増殖した菌体を遠心分離して集菌した。集菌した菌体を超純水にて洗浄し、凍結乾燥した。得られた乾燥菌体粉末を1mg/mLの濃度となるようPBSに懸濁したものをビフィズス菌サンプルとした。なお、基準株には、ビフィドバクテリウム・ロンガムの基準株(JCM1217)及び、同一ライブラリーに含まれる同種株(BLN61)を用いた。
【0034】
次に、24ウェルプレートに5.0×105 cells/wellとなるようにHT-29細胞を播種して24時間培養した。次に、各ビフィズス菌サンプルを終濃度が10μ g/mLとなるように添加し、37℃、5% CO2の条件下で18時間培養した。18時間培養後、細胞からRNAを抽出し、RT-PCRによる遺伝子発現測定を行った。なお、ビフィズス菌懸濁液を添加しなかったものをnon-treatとした。また、ポジティブコントロールとして、per2転写促進能として報告のあるカフェインを用いた。
【0035】
各試料群を添加した場合における結果を表6及び図1に示す。結果はPer2/β-Actinの値で示し、non-treatと比較した。
【0036】
【表6】
【0037】
表6及び図1からも明らかなように、本発明のビフィズス菌(ビフィドバクテリウム・ロンガムN576株)は、non-treatよりも転写促進能が高く、ポジティブコントロールであるカフェインよりは僅かに低い程度の値であった。一方、基準株はnon-treatと比較してもほぼ同等の値であり、転写促進能がないものと推察できる。さらに、本発明のビフィズス菌とnon-treat、また本発明のビフィズス菌と基準株との間には有意差が認められた。
【0038】
<実施例2:POCAを用いた時計遺伝子Per2転写促進能力評価>
次に、POCAを用いて、時計遺伝子Per2転写促進能力の評価を行った。試験方法は実施例1と同じであるため、説明を省略する。結果を表7及び図2に示す。
【0039】
【表7】
【0040】
表7及び図2からも明らかなように、本発明のビフィズス菌(ビフィドバクテリウム・ロンガムN576株)は、non-treatよりも転写促進能が高く、ポジティブコントロールであるカフェインよりも僅かに高い値であった。また、本発明のビフィズス菌とnon-treatとの間には有意差が認められた。一方、先ほどの実施例1と同じく、基準株はnon-treatとほぼ同等の値であった。このことから、基準株については、細胞にかかわらず、転写促進能がないことが示唆された。しかしながら、本発明に係るN576株は、細胞の違いにかかわらずPer2遺伝子の転写を促進している。したがって、N576株は特異的にPer2遺伝子の転写促進能を有しているものと推察できる。
【0041】
<実施例3:HT-29細胞株を使用したPer2以外の時計遺伝子の制御評価>
最後に、本発明のビフィドバクテリウム・ロンガムN576株がPer2遺伝子以外の時計遺伝子であるBmal1, Cry1, E4BP4に与える影響ついて、HT-29細胞を用いて評価を行った。試験方法は実施例1と同じであるため、説明を省略する。結果を表8及び図3に示す。
【0042】
【表8】
【0043】
表8及び図3からも明らかなように、本発明のビフィズス菌(ビフィドバクテリウム・ロンガムN576株)及び基準株は、一部を除きnon-treatと比較して時計遺伝子Bmal1, Cry1, E4BP4の発現が抑制されていることがわかる。さらにN576株と基準株とを比較すると、N576株は優位に発現が抑制されていることがわかる。以上のことから、本発明に係るN576株は時計遺伝子の発現を制御する効果を有することが明らかとなった。
図1
図2
図3
【配列表】
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