TWI719303B - 刺梨萃取物用於製備細胞回春組合物之用途 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種刺梨萃取物用於製備細胞回春組合物之用途。該刺梨萃取物係以水、醇類、或醇水混合物為溶劑對刺梨進行萃取而製得,其能促進基因修復、減少氧化或發炎造成的細胞損傷及維持基因、蛋白質、及粒線體的正常運作,並且能刺激端粒酶反應與減少端粒因化學藥物或紫外線照射而受損,因此促進細胞回春。
Description
本發明係關於一種刺梨萃取物的保健用途,特別係關於一種刺梨萃取物用於製備細胞回春組合物之組合物之用途。
隨著人口平均年齡的延長,擁有健康而高品質的老年生活成為大眾關注的焦點之一,關於老化的科學研究也越發受重視。個體老化的原因眾多,在分子及細胞層次,可能的內部機制包括染色體末端的端粒(telomere)縮短、基因突變、蛋白質合成效率不良、粒線體功能下降、細胞形態變異等。此外,細胞周圍環境中由物理或化學因素產生的自由基(如活性氧物質)會損害細胞的染色體去氧核醣核酸(DNA)、蛋白質、及脂質生物膜,而個體為因應此類細胞損傷或微生物入侵而啟動的發炎反應一旦發展為慢性發炎更會加劇細胞損傷,因此加速細胞及個體老化。
對抗老化的方法包括透過飲食獲取天然抗氧化劑以提升個體清除自由基的能力,以及藉由抗發炎藥抑制體內的慢性發炎。鑒於上述複雜的老化成因,針對單一標的而設計的抗老化方法顯然成效不彰。目前新興的幹細胞療法雖然是極具抗老化潛力,然其尚處於發展階段,且治療費用高昂。因此,開發一種簡單的新穎組合物,以複合方式維持個體或細胞處於年輕狀態,實有其必要。
緣此,本發明之一目的在提供一種刺梨(Rosa roxburghii fruit)萃取物用於製備細胞回春組合物之用途,其中該刺梨萃取物係以一溶劑萃取一刺梨而獲得。
在本發明之一實施例中,該溶劑為水、醇類、或醇水混合物,該溶劑與刺梨之液固比為5~20:1~5,且該萃取係在50℃~100℃進行。
在本發明之一實施例中,該刺梨萃取物係為一刺梨之水萃取物,其濃度為至少0.5mg/mL。
在本發明之一實施例中,該刺梨萃取物促進一端粒酶之合成,以及增強端粒酶反轉錄酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)、端粒酶核醣核酸組分(telomerase RNA component,TERC)、或其組合之基因表現。
在本發明之一實施例中,該刺梨萃取物減少染色體端粒因化學藥物或紫外線照射而長度縮短。
在本發明之一實施例中,該刺梨萃取物促進基因修復,以及增強一DNA修復蛋白之基因表現,該DNA修復蛋白係選自於由MPG(N-methylpurine DNA glycosylase,N-甲基嘌呤DNA醣基化酶)、ERCC6(excision repair cross complementing 6,核苷酸剪切修復交叉互補蛋白6)、XRCC5(X-ray repair cross complementing 5,X射線修復交叉互補蛋白5)、及其任意組合所組成的群組。
在本發明之一實施例中,該刺梨萃取物促進一伴隨蛋白T複合體(chaperonin containing TCP1 complex,CCT)之合成,以及增強該伴隨蛋白T複合體之一蛋白次單元之基因表現,該蛋白次單元係選自於由CCT2、CCT5、CCT6A、CCT7、CCT8、及其任意組合所組成的群組。
在本發明之一實施例中,該刺梨萃取物提升粒線體活性,以及抑制一聚二磷酸腺苷核糖聚合酶(亦稱聚ADP核糖聚合酶,poly(ADP-ribose)polymerase,PARP)之基因表現,該PARP係選自於由PARP1、PARP3、PARP4、PARP8、PARP11、及其任意組合所組成的群組。
本發明基於基因表現分析結果,揭示刺梨萃取物能同時減少氧化壓力(oxidative stress)或發炎造成的細胞損傷以及維持基因、蛋白質、與粒線體的正常運作,並且能刺激端粒酶反應與減少端粒因化學藥物或紫外線照射而受損,因此促進細胞回春。因此,本發明提供刺梨萃取物用於製備細胞回春組合
物之用途,該組合物可為粉末狀、顆粒狀、液狀、膠狀或膏狀,且可製成食品、飲品、藥品、試劑或營養補充劑,藉由口服、皮膚塗抹等方式給予一個體。
以下將配合圖式進一步說明本發明的實施方式,下述所列舉的實施例係用以闡明本發明之發明特點及應用,而非以限定本發明之範圍,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可做些許更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
圖1顯示受脂多醣(lipopolysaccharide,LPS)刺激的THP-1細胞在有或無刺梨萃取物處理24小時後相對於控制組細胞的超氧化物歧化酶2(superoxide dismutase 2,SOD2)基因之相對表現量。
圖2顯示受脂多醣(LPS)刺激的THP-1細胞在有或無刺梨萃取物處理6小時後相對於控制組細胞的CC趨化因子配體3(C-C motif chemokine ligand 3,CCL3)基因之相對表現量。
圖3顯示受脂多醣(LPS)刺激的THP-1細胞在有或無刺梨萃取物處理6小時後相對於控制組細胞的介白素-1受體拮抗因子(interleukin-1 receptor antagonist,IL-1RA)與介白素-10(interleukin-10,IL-10)基因之相對表現量。
圖4顯示受脂多醣(LPS)刺激的THP-1細胞在有或無刺梨萃取物處理6小時後相對於控制組細胞的MPG、ERCC6、及XRCC5基因之相對表現量。
圖5顯示經刺梨萃取物處理6小時或24小時的THP-1細胞相對於控制組細胞的CCT2、CCT5、CCT6A、CCT7、及CCT8基因之相對表現量。
圖6顯示經刺梨萃取物處理6小時或24小時的THP-1細胞相對於控制組細胞的PARP1、PARP3、PARP4、PARP8、及PARP11基因之相對表現量。
圖7顯示經刺梨萃取物處理6小時之THP-1細胞與控制組細胞的TERT與TERC基因之相對表現量。
圖8顯示刺梨水萃取物對化學藥物所致皮膚細胞之端粒縮短的抑制作用。
圖9顯示刺梨水萃取物對紫外線照射所致皮膚細胞之端粒縮短的抑制作用。
本發明提供一種刺梨萃取物用於製備細胞回春組合物之用途。本發明之刺梨萃取物係以一溶劑萃取一刺梨而獲得,其中,該溶劑為水、醇類、或醇水混合物,該溶劑與該刺梨之液固比為5~20:1~5,且該萃取係在50℃~100℃進行。基於基因表現量分析技術,該刺梨萃取物經證實能促進抗氧化相關基因、抗發炎細胞激素基因、DNA修復相關蛋白基因、伴隨蛋白T複合體(CCT)之蛋白次單元基因、及端粒酶反應相關基因之表現,並且抑制發炎反應相關基因及粒線體機能失調關聯基因之表現,以及減少染色體端粒因化學藥物或紫外線照射而長度縮短。
本文中所使用數值為近似值,所有實驗數據皆表示在20%的範圍內,較佳為在10%的範圍內,最佳為在5%的範圍內。
本文中所謂「細胞回春」係指逆轉細胞老化現象發生的過程,其可藉由多種生物指標判斷,例如促進參與細胞DNA修復、端粒酶反應、蛋白質正常作用之基因表現,促進與粒線體活性相關之蛋白質或RNA之基因表現,及促進染色體端粒延長。
以下實施例使用購自美國典型培養物保存中心(American Type Culture Collection,ATCC)之人類單核細胞株(human monocytic cell line)THP-1(ATCC TIB202)及購自食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心(Bioresource Collection and Research Center,BCRC)之人類皮膚纖維母細胞(human skin fibroblast)CCD-966SK(BCRC 60153)。THP-1細胞在37℃、5%二氧化碳的條件下培養於添加10%胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)與1%青黴素-鏈黴素之RPMI培養基(RPMI medium 1640;Gibco),以下稱RPMI細胞培養基。CCD-966SK細胞在37℃、5%二氧化碳的條件下培養於添加10% FBS及1%青黴素-鏈黴素之最低基礎培養基(Minimum Essential Medium(MEM);Gibco),以下稱MEM細胞培養基。
利用人類基因體晶片(由華聯生物科技股份有限公司製造)測定細胞的基因體表現變化,其步驟簡述如下。依據廠商使用說明,利用RNA萃取套組(RNA Extraction Kit;Geneaid)自THP-1細胞分離出RNA,以其為模板於37℃下以帶有T7啟動子(T7 promoter)序列之胸腺嘧啶去氧寡核苷酸引子(oligo dT primer)進行反轉錄以合成第一股互補去氧核醣核酸(cDNA),再以DNA聚合酶及RNA酶H(RNase H)合成雙股cDNA。經純化後,以該雙股cDNA為模板,在添加氨基烯丙基尿苷三磷酸(amino allyl UTP,aaUTP)的環境利用RNA擴增套組(Amino Allyl MessageAmpTM aRNA Amplification kit;Invitrogen)進行試管內轉錄(in vitro transcription)以合成氨基烯丙基修飾的RNA(簡稱aRNA)。經純化後的aRNA可與如Cy5之氨基反應性螢光染劑(Cy5 NHS ester;AAT Bioquest)結合而生成染劑標記的RNA。藉由透析移除未結合的染劑及純化得經染劑標記的RNA後,將其添加至載有複數特定基因探針的人類基因體晶片,以雜合套組(Hybridization kit;Phalanx)進行雜合反應。該複數特定基因所編碼之蛋白質包含抗氧化相關的SOD2、發炎反應相關的CCL3、抗發炎細胞激素IL-1RA與IL-10、DNA修復相關蛋白如MPG、ERCC6、XRCC5、伴隨蛋白T複合體(CCT)之多種蛋白次單元如CCT2、CCT5、CCT6A、CCT7、及CCT8、以及與粒線體機能失調有關之多種聚ADP核糖聚合酶(PARP),包括PARP1、PARP3、PARP4、PARP8、及PARP11。該基因體晶片於雜合反應後係利用微陣列掃描儀(Agilent microarray scanner)偵測雜合的螢光訊號。初始數據經標準化後以log2對數值表示基因的相對表現量。統計分析係使用Excel軟體中的STDEV函數計算各基因相對表現量的標準差,並以單尾學生T檢驗(TTEST)計算統計上差異。
基於定量聚合酶鏈鎖反應(quantitative polymerase chain reaction,簡稱qPCR)測定細胞中參與端粒酶反應的端粒酶反轉錄酶(TERT)及端粒酶RNA組分(TERC)的基因表現量,其步驟簡述如下。依據廠商使用說明,利用RNA萃取套組(RNA Extraction Kit;Geneaid)自細胞分離出RNA,於37℃下以反轉錄酶SuperScript® III Reverse Transcriptase(Invitrogen)將2000ng RNA反轉錄為cDNA。其次,利用qPCR套組(KAPA CYBR FAST qPCR Kit(2X);KAPA Biosystems)以及TERT、TERC等目標基因與作為內部對照之甘油醛3-磷酸脫氫酶
(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)基因之引子對(表1)在PCR反應儀(Step One Plus Real-Time PCR system;Applied Biosystems)對前述cDNA進行qPCR,以取得解鏈曲線(melting curve)。
最終,使用2-△△CT方法測定目標基因的相對表現量。該方法以GAPDH基因的循環閾值(CT)作為內部對照之參考基因的循環閾值,按照以下公式計算相對倍數變化:△CT=實驗組或控制組的目標基因的CT-內部對照的CT
△△CT=實驗組的△CT-控制組的△CT
倍數變化=2-△△Ct平均值
統計分析係使用Excel軟體中的STDEV函數計算各基因相對表現量的標準差,並以單尾學生T檢驗(TTEST)計算統計上差異。
端粒長度係基於qPCR技術而測定。首先,由細胞萃取得基因體DNA樣品。其次,利用qPCR套組(KAPA CYBR FAST qPCR Kit(2X);KAPA Biosystems)以及端粒與36B4基因(單拷貝數基因)之引子對(表2)在PCR反應儀對該基因體DNA樣品(20ng)進行qPCR,以獲得解鏈曲線。同時,製備端粒(自60pg稀釋10至106倍)與36B4基因(自200pg稀釋10至106倍)的連續稀釋標準品,以下列反應條件進行qPCR以獲得該二者的標準曲線(Ct/kb):10分鐘變性階段(95℃),其後為40個循環之15秒變性階段(95℃)與1分鐘黏合階段。作為標準品之端粒係具有14重複之TTAGGG之寡核苷酸(SEQ ID NO:7);作為標準品之36B4基因具有SEQ ID NO:8之核苷酸序列。最終,由前述標準曲線及基因體DNA樣品之端粒與36B4基因的循環閾值計算基因體DNA樣品中端粒的平均長度。
首先,洗淨及乾燥包含果皮與刺之完整刺梨果實,使用均質機將其粗碎。其次,以水、醇類、或醇水混合物為溶劑對刺梨果實均質物進行萃取。該溶劑與該刺梨果實均質物混合之液固比為5~20:1~5。萃取溫度為介於50℃至100℃,較佳為70℃至95℃。本實施例中萃取時間為0.5至3小時。
經上述萃取步驟所得刺梨萃取物冷卻至室溫後,可以400目(mesh)之濾網過濾,以移除殘餘固體物。該過濾後的刺梨萃取物可進一步在45℃~70℃進行減壓濃縮而獲得一濃縮產物。為獲得固態的刺梨萃取物,可將前述經減壓濃縮的刺梨萃取物以噴霧乾燥方式去除溶劑,因此獲得刺梨萃取物粉末。前述噴霧乾燥步驟前,刺梨萃取物可選擇性地與麥芽糊精依5~20:1~5之重量比(w/w)混合。
本實施例以人類基因體晶片分析人類單核細胞株THP-1經刺梨之水萃取物處理後,其基因體表現的變化。刺梨之醇萃取物或醇水萃取物亦做相同分析(資料未顯示)。首先,將THP-1細胞依1.5×105個細胞/孔接種於含有2mL RPMI細胞培養基的6孔盤的各孔,在37℃下培養24小時後,移除該細胞培養基並以PBS溶液清洗細胞。其後,將500μL之1mg/mL刺梨水萃取物與500μL不含FBS之RPMI細胞培養基添加至各孔細胞(實驗組),或者僅以500μL不含FBS之RPMI細胞培養基處理細胞以作為控制組。實驗組細胞在有或無10μg/mL脂多醣刺激的情況下於37℃培養6或24小時後用於基因表現分析,其指定基因之相對表現量係相對於控制組細胞之相同基因在同等培養時間後之表現量的倍數取log2值。
圖1顯示受脂多醣刺激的THP-1細胞在有或無刺梨水萃取物處理24小時後相對於控制組細胞的SOD2基因之相對表現量。依據圖1,相比單純接受脂多醣刺激的THP-1細胞,同時對細胞施予刺梨萃取物明顯提升SOD2之基因表現,此結果說明刺梨萃取物能提高細胞移除活性氧物質的能力,因此保護細胞免於氧化壓力的傷害,例如來自細胞本身及環境的自由基所造成的氧化傷害。
圖2顯示受脂多醣刺激的THP-1細胞在有或無刺梨水萃取物處理6小時後相對於控制組細胞的CCL3基因之相對表現量。圖3顯示受脂多醣刺激的THP-1細胞在有或無刺梨水萃取物處理6小時後相對於控制組細胞的IL-1RA與IL-10基因之相對表現量。依據圖2至圖3,相比單純接受脂多醣刺激的THP-1細胞,同時對細胞施予刺梨萃取物明顯抑制與發炎反應相關的CCL3基因之表現,並且提升抗發炎細胞激素IL-1RA與IL-10之基因表現,此結果說明刺梨萃取物能抑制免疫細胞誘使發炎反應發生,因此減少個體細胞因過度發炎反應而受損。
圖4顯示受脂多醣刺激的THP-1細胞在有或無刺梨水萃取物處理6小時後相對於控制組細胞的MPG、ERCC6、及XRCC5基因之相對表現量。依據圖4,相比單純接受脂多醣刺激的THP-1細胞,同時對細胞施予刺梨萃取物明顯增強前述三種DNA修復蛋白的基因表現,此結果說明刺梨萃取物能提升細胞對受損DNA或基因的修復能力,故可維持基因的正常運作。
圖5顯示經刺梨水萃取物處理6小時或24小時的THP-1細胞相對於控制組細胞的CCT2、CCT5、CCT6A、CCT7、及CCT8基因之相對表現量。依據圖5,刺梨萃取物之處理提升THP-1細胞之伴隨蛋白T複合體次單元之基因表現,包含CCT2、CCT5、CCT6A、CCT7、及CCT8基因。此結果說明刺梨萃取物能增加協助蛋白質摺疊之伴隨蛋白T複合體的合成,因此有益於細胞內蛋白質具有正常結構及發揮正常功能。
圖6顯示經刺梨水萃取物處理6小時或24小時的THP-1細胞相對於控制組細胞的PARP1、PARP3、PARP4、PARP8、及PARP11基因之相對表現量。依據圖6,刺梨萃取物之處理會抑制THP-1細胞中多種聚ADP核糖聚合酶(PARP)之基因表現。鑒於先前研究指出該種酵素活性之抑制可改善粒線體活性,此結果顯示刺梨萃取物能增加粒線體活性,因而改善細胞的能量產生。基於圖1-6之實驗結果,刺梨萃取物具有使細胞回春的功效。
先前研究揭露提高細胞中的端粒酶活性可促進細胞生長。為探討刺梨萃取物對端粒酶反應相關基因表現的影響,以qPCR測定人類單核細胞株THP-1經刺梨之水萃取物處理後,其端粒酶反轉錄酶(TERT)及端粒酶RNA組分(TERC)之基因表現變化。首先,將THP-1細胞依1.5×105個細胞/孔接種於含有2mL RPMI細胞培養基的6孔盤的各孔,在37℃下培養24小時後,移除該細胞培養基並以PBS溶液清洗細胞。其後,將500μL之2mg/mL刺梨水萃取物與500μL不含FBS之RPMI細胞培養基添加至各孔細胞(實驗組),或者僅以500μL不含FBS之RPMI細胞培養基處理細胞以作為控制組。前述二組細胞於37℃培養6小時後用於qPCR分析。
圖7顯示經刺梨水萃取物處理6小時之THP-1細胞與控制組細胞的TERT與TERC基因的相對表現量,圖中縱座標之相對表現量表示相對於控制組細胞中相同基因之RNA表現量的倍數。依據圖7,對THP-1細胞施予刺梨萃取物分別提高TERT與TERC基因的表現量達2倍及1.5倍。此結果說明刺梨萃取物能增加細胞中的端粒酶反應及延長端粒,因此具備延長細胞生命或延緩老化的效果。
本實施例探討刺梨之水萃取物對人類皮膚纖維母細胞CCD-966SK之染色體端粒的保護作用。首先,CCD-966SK細胞依1.5×105個細胞/盤接種於各含有2mL MEM細胞培養基的三個35mm培養盤,在37℃下培養隔夜後,自各培養盤取半數細胞(第0天)分裝於RNA穩定液(RNAlater solution;Ambion)並儲存於-20℃以待後續使用,剩餘細胞則分別接種至另三個35mm培養盤,於37℃培養隔夜。其後,該三盤細胞中的一盤細胞以30μM化療藥物依託泊西(etoposide)處理,另一盤細胞以30μM依託泊西及0.5mg/mL刺梨水萃取物處理,餘下一盤細胞不予藥物及刺梨萃取物處理而作為控制組。經過5天培養,收集該三組細胞(第5天)。藉由核酸自動萃取系統(tacoTM automatic nucleic acid extraction system;GeneReach Biotechnology)及隨附DNA萃取套組(tacoTM
DNA/RNA extraction kit)自前述第0天及第5天收集得之細胞中獲得基因體DNA,用於qPCR及端粒長度測定。如圖8所示,相對於控制組細胞,依託泊西之處理使端粒的相對長度明顯縮短,但刺梨水萃取物之處理卻能減緩此端粒縮短現象,說明刺梨萃取物能維持受化學傷害之端粒的長度。
CCD-966SK細胞依1.5×105個細胞/盤接種於各含有2mL MEM細胞培養基的三個35mm培養盤,在37℃下培養隔夜後,其中二盤細胞予以1J/cm2 UVA(波長320-400nm)照射,另一盤細胞不予UVA照射而設為控制組。自各培養盤取半數細胞(第0天)分裝於RNA穩定液(RNAlater solution;Ambion)並儲存於-20℃以待後續使用,剩餘細胞則分別接種至另三個35mm培養盤,於37℃培養隔夜。其後,該二盤經UVA照射細胞中的一盤細胞以0.5mg/mL刺梨水萃取物處理,另一盤細胞不予處理。經過二次繼代培養且每次重複前述紫外線照射步驟,收集該三組細胞(第7天)。藉由核酸自動萃取系統(tacoTM automatic nucleic acid extraction system;GeneReach Biotechnology)及隨附DNA萃取套組(tacoTM DNA/RNA extraction kit)自前述第0天及第7天收集得之細胞中獲得基因體DNA,用於qPCR及端粒長度測定。圖9顯示刺梨水萃取物對紫外線照射所致皮膚細胞端粒縮短的抑制作用。如圖9所示,相對於控制組細胞,UVA照射使端粒的相對長度明顯縮短,但刺梨水萃取物之處理卻能大幅減少此端粒縮短現象,說明刺梨萃取物能維持因紫外線受損之端粒的長度,即刺梨萃取物具有抗光老化作用。
綜上所述,上述實驗顯示刺梨萃取物能同時減少氧化壓力或發炎造成的細胞損傷及維持基因、蛋白質、及粒線體的正常運作,並且能增加端粒酶反應與減少端粒因化學藥物或紫外線照射而受損,最終導致細胞回春的效果。因此,本發明提供刺梨萃取物用於製備細胞回春組合物之用途,該組合物可為粉末狀、顆粒狀、液狀、膠狀或膏狀,且可製成食品、飲品、藥品、試劑或營養補充劑,藉由口服、皮膚塗抹等方式給予一個體。
<110> 大江生醫股份有限公司
<120> 刺梨萃取物用於製備細胞回春組合物之用途
<130> 106B0482-I1
<160> 12
<170> PatentIn version 3.5
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<212> DNA
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<223> PCR引子
Claims (8)
- 一種刺梨萃取物之用途,係用於製備促進細胞內受損基因修復及蛋白質正常摺疊之醫藥組合物,其中該刺梨萃取物係以一溶劑萃取一刺梨而獲得。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該溶劑為水、醇類、或醇水混合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該刺梨萃取物增強一DNA修復蛋白之基因表現,該DNA修復蛋白係選自於由MPG、ERCC6、XRCC5、及其任意組合所組成的群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該刺梨萃取物促進一伴隨蛋白T複合體之合成。
- 如申請專利範圍第4項所述之用途,其中該刺梨萃取物增強該伴隨蛋白T複合體(CCT)之一蛋白次單元之基因表現,該蛋白次單元係選自於由CCT2、CCT5、CCT6A、CCT7、CCT8、及其任意組合所組成的群組。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該溶劑與該刺梨之液固比為5~20:1~5。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該萃取係在50℃~100℃進行。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該刺梨萃取物係為一刺梨之水萃取物,其濃度為至少0.5mg/mL。
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