一种制备人尿激肽原酶粗制品的方法
技术领域
本发明涉及一种尿蛋白提取方法,尤其涉及一种制备人尿激肽原酶粗制品的方法。
背景技术
人尿中含有三百多种蛋白质,目前已开发提取的主要有尿激酶、人尿胰蛋白酶抑制剂和人尿激肽原酶等,这些组分在临床上具有重要的治疗价值。
人尿激肽原酶(Urinary Kallidinogenase,以下简称为KN),是从人尿中分离提取的一种由238个氨基酸组成的糖蛋白,等电点在4左右,分子量约54000D,属于丝氨酸蛋白酶。它能够激活人血浆激肽原转化为激肽。目前,已经被开发成用于治疗急性脑梗死的药物。
人尿胰蛋白酶抑制剂(Urinary trypsin inhibitor,以下简称为UTI)是一种从人尿中分离纯化的由143个氨基酸组成的糖蛋白,等电点在2左右,分子量65000D,具有抑制多种蛋白酶、糖酶和脂酶等水解酶的活性;从而抑制炎症介质的过度释放;改善微循环和组织灌注。而在机体受到严重损伤时起抑制全身性炎症反应(SIRS)的发生发展、继而阻断多脏器功能障碍(MODS),保护脏器功能等作用。
尿蛋白产品目前主要的生产过程是:首先,在各地经过尿蛋白的吸附、洗脱、沉淀等步骤制备尿蛋白粗制品;其次,尿蛋白粗制品经过下游的分离纯化和精制,制备尿蛋白原料药;最后灌装成品制剂,用于临床。
中国人尿资源非常丰富,依赖于这一有利条件,尿蛋白产业从上世纪七十年代末就已经开始发展起来,至今已有三十多年。在尿蛋白粗制品的规模化生产方式主要有两种,方法一:收集尿液,运输到加工点,用吸附剂吸附尿蛋白,由于尿液来源分散,收集成本高,加上城市卫生改造,收集已经越来越困难;方法二:直接将吸附尿蛋白的树脂放置在厕所进行连续在线吸附,然后收集吸附后的树脂运回加工点进行分离纯化。这种方法对环境无污染,可以在大中城市进行收集,尿源集中,运输成本较低,极大地扩大了尿蛋白的收集区域。
目前,KN粗品主要按照第一种方法制备,需要首先收集尿液,再用吸附KN的吸附剂单独对尿液进行吸附处理。尿液中的KN含量低、不稳定、容易降解,导致生产的收率很低、成本很高,后续纯化难度大。
在采用第二种方法制备KN粗品时,采用高效阴离子吸附剂,放置尿斗或尿池中,其可以在人尿流经吸附剂的同时,把其中KN和UTI等蛋白有效吸附,从而实现这些尿蛋白的高度富集,再经过集中洗脱、沉淀等步骤得到粗品。该方法中,KN迅速被固定化,大大提高了其稳定性,由于避免了尿液的大规模运输,也明显降低了成本。但是,该方法中,由于吸附剂较强的吸附性能,同时吸附了较多蛋白,给下游的纯化带来较大的难度。尤其是KN和UTI,二者分子大小相近,且均为酸性蛋白,常规的纯化方法对其较难分离,影响了KN的后续纯化。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种高效分离出尿液中的KN和UTI,便于KN和UTI后续纯化的制备人尿激肽原酶粗制品的方法。
技术方案:为了实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案为:
一种制备人尿激肽原酶粗制品的方法:吸附剂吸附尿液中的尿蛋白一定时间后,收集吸附尿蛋白后的吸附剂,集中洗脱,将洗脱出的尿蛋白溶液通过金属螯合亲和层析柱,其中的人尿胰蛋白酶抑制剂不吸附,而人尿激肽原酶则结合到该金属螯合亲和层析柱上,从而实现二者的分离,收集洗脱峰,制备人尿激肽原酶粗制品。
所述的制备人尿激肽原酶粗制品的方法,包含以下步骤:
1)将阴离子交换树脂作为吸附剂放置在公共厕所的尿池和尿斗中,吸附流经尿液或稀释尿液中的尿蛋白;
2)收集已吸附尿蛋白的树脂,进行清洗、解吸处理;
3)用0.5-1.0M的NaCl溶液进行洗脱,收集洗脱峰;
4)超滤浓缩;
5)超滤浓缩液调节pH和电导,上样已经用平衡液平衡好的金属螯合亲和层析柱,再用平衡液冲洗;
6)继续用洗脱溶液洗脱,收集洗脱峰;
7)在收集的洗脱峰中加入硫酸铵粉末至饱和,静置2-10小时后,收集沉淀,得到人尿激肽原酶粗制品。可采用离心或者板框过滤收集沉淀。
步骤5的金属螯合亲和层析柱,其螯合的金属离子可以是Cu2+、Zn2+、Ni2+、Fe3+中的任意一种。优选Cu2+。
步骤5中,金属螯合亲和层析柱平衡液为0.01-0.2M磷酸盐缓冲液,NaCl浓度为0-2M。优选0.02M磷酸盐缓冲液,NaCl浓度为0.2M。
步骤5中,超滤浓缩液调节pH和电导,pH6-9,电导0.5-10mS/cm。优选pH8.0,电导2.2mS/cm。
在步骤5和步骤6之间,增加一个冲洗步骤,使用pH5-8,NaCl浓度≤0.2M的冲洗金属螯合亲和层析柱,所述的冲洗液缓冲介质为0.01-0.2M磷酸盐或者醋酸盐。加入低pH冲洗步骤,以提高人尿激肽原酶粗制品粗制品的比活,优选配方为:0.1M醋酸-醋酸钠(PH5.0),0.1M氯化钠。
步骤6中,金属螯合亲和层析柱洗脱溶液为0.01-0.2M醋酸—醋酸钠溶液,pH4.5-2.8。优选洗脱液配方为:20mM醋酸—醋酸钠(pH3.8)。
在步骤5中,收集上样和平衡液冲洗穿透,加入硫酸铵粉末至饱和,静置2-10小时后,收集沉淀,制备人尿激肽原酶含量极低的人尿胰蛋白酶抑制剂粗制品。可采用离心或者板框过滤收集沉淀。
有益效果:本发明与现有技术相比,其有益效果是:
1、由于使用了对KN和UTI有高效分离效果的金属螯合亲和层析工艺,实现了两种蛋白的有效分离,大大降低了两种产品后续纯化的难度;
2、实现了两种蛋白粗制品的联产,生产成本较低;
3、步骤5与步骤6之间增加一个冲洗步骤,能够提高KN粗制品的比活;
4、利用本发明方法得到的UTI和KN具有以下特性:KN粗制品活性大于1.0PNA单位/g粗制品,比活(单位/A280)应≥0.02PNA单位/A280,UTI粗制品活性大于3万单位/g粗制品,比活(单位/A280)应≥200单位/A280。
附图说明
图1为本发明实施步骤示意图;
图2为金属螯合亲和层析图谱,纵坐标为280nm的光吸收,横坐标为流出溶液体积。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示,一种制备人尿激肽原酶粗制品的方法步骤为:将大孔阴离子交换树脂作为吸附剂,装入透水性较好的滤布袋内,直接放在公共厕所的尿池和尿斗中,吸附流经尿液或稀释尿液中的尿蛋白,一定时间后,收集吸附尿蛋白后的树脂,集中解析,将洗脱出的尿蛋白溶液通过Cu2+金属螯合亲和层析柱,其中的UTI不吸附,而KN蛋白则结合到该金属螯合亲和层析柱上,从而实现二者的分离,这样可以得到UTI粗制品和KN蛋白粗制品。
实施例1
大孔型阴离子交换树脂100公斤作为吸附剂,经过再生处理后,水冲至中性,装入孔径为50目的滤布袋中,将装好树脂的滤布袋放置在人流量较多的厕所的便斗或便池中,使尿液或被水稀释后的尿液流过树脂,24小时后,收集吸附尿蛋白的树脂,将吸附后树脂用饮用水冲洗干净,最后装柱;用0.1M的NaCl进行冲洗,用0.8M的NaCl进行洗脱,收集洗脱峰。
用截留分子量30K的超滤膜进行超滤浓缩,将超滤浓缩液调节pH至8.0和电导至2.2mS/cm,上已经平衡好的金属离子为Cu2+的金属螯合亲和层析柱(Chelating sepharose FF);再用平衡液(平衡液配方:0.02M磷酸盐缓冲,0.2MNaCl,pH8.0)冲洗金属螯合亲和层析柱,收集上样穿透液和冲洗穿透液(U液),用20mM的醋酸-醋酸钠缓冲液(pH3.8)洗脱金属螯合亲和层析柱,收集洗脱峰(K液)。
U液与K液分别加入硫酸铵粉末,边加边搅,至饱和,静置4小时,U液加入硅藻土80g,K液加入硅藻土40g,分别用板框过滤收集和吹干沉淀,得到UTI粗制品190克。KN粗制品95克,详见表1。从表1中可见,UTI基本上全部集中在UTI粗制品中,而98%的KN活性集中在KN粗制品中,二者实现了很好的分离。
表1:
|
重量(g) |
UTI含量(U) |
KN含量(PNA) |
UTI粗制品 |
190 |
1.21×107 |
3.16 |
KN粗制品 |
95 |
1.03×104 |
175 |
UTI粗制品每克含UTI63000U,比活为250U/A280。KN粗制品每克含KN1.85PNA,比活0.016PNA U/A280。
实施例2
大孔型阴离子交换树脂200公斤作为吸附剂,经过再生处理后,水冲至中性,装入孔径为50目的滤布袋中,将装好树脂的滤布袋放置在人流量较多的厕所的便斗或便池中,使尿液或被水稀释后的尿液流过树脂,24小时后,收集吸附尿蛋白的树脂,将吸附后树脂用饮用水冲洗干净,最后装柱;用0.1M的NaCl进行冲洗;用0.8M的NaCl进行洗脱,收集洗脱峰。
用截留分子量30K的超滤膜超滤浓缩,将超滤浓缩液调节pH至8.0和电导至2.2mS/cm,上已经平衡好的Cu2+金属螯合亲和层析柱;再用平衡液(平衡液配方:0.02M磷酸盐缓冲,0.2M NaCl,pH8.0)冲洗该金属螯合亲和层析柱,收集上样穿透液和冲洗穿透液(U液),用0.2M醋酸-醋酸钠(0.1M氯化钠,PH5.0)溶液冲洗金属螯合亲和层析柱后,用20m M的醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH3.8)进行洗脱,收集洗脱峰(K液),图2为其层析图谱。
U液与K液分别加入硫酸铵粉末,边加边搅,至饱和,静置4小时,U液加入硅藻土160g,K液加入硅藻土60g,分别用板框过滤收集和吹干沉淀,得到UTI粗制品412克。KN粗制品135克,详见表2。从表2中可见,UTI基本上全部集中在UTI粗制品中,而98%的KN活性集中在KN粗制品中,二者实现了很好的分离。
表2:
|
重量(g) |
UTI含量(U) |
KN含量(PNA) |
UTI粗制品 |
412 |
2.35×107 |
5.76 |
KN粗制品 |
135 |
1.81×104 |
303 |
UTI粗制品每克含UTI57000U,比活为226U/A280。KN粗制品每克含KN2.24PNA,比活0.039PNA U/A280。由于本实施例中增加一个低pH冲洗步骤,明显提高了KN粗制品的比活。
实施例3
大孔型阴离子交换树脂100公斤作为吸附剂,经过再生处理后,水冲至中性,装入孔径为50目的滤布袋中,将装好树脂的滤布袋放置在人流量较多的厕所的便斗或便池中,使尿液或被水稀释后的尿液流过树脂,24小时后,收集吸附尿蛋白的树脂,将吸附后树脂用饮用水冲洗干净,最后装柱;用0.1M的NaCl进行冲洗,用0.5M的NaCl进行洗脱,收集洗脱峰。
用截留分子量30K的超滤膜进行超滤浓缩,将超滤浓缩液调节pH至6和电导至0.5mS/cm,上已经平衡好的金属离子为Zn2+的金属螯合亲和层析柱;再用平衡液(平衡液配方:0.01M磷酸盐缓冲液,pH6.0)冲洗金属螯合亲和层析柱,收集上样穿透液和冲洗穿透液(U液),用0.01M磷酸盐缓冲液(0.15M氯化钠,PH8.0)溶液冲洗金属螯合亲和层析柱后,用0.01M的醋酸溶液(pH2.8)洗脱金属螯合亲和层析柱,收集洗脱峰(K液)。
U液与K液分别加入硫酸铵粉末,边加边搅,至饱和,静置4小时,离心,在U液沉淀中加入硅藻土80g,K液沉淀中加入硅藻土40g,得到UTI粗制品192克。KN粗制品86克,详见表3。从表3中可见,UTI基本上全部集中在UTI粗制品中,而约70%的KN活性集中在KN粗制品中。
表3:
|
重量(g) |
UTI含量(U) |
KN含量(PNA) |
UTI粗制品 |
192 |
9.8×106 |
53 |
KN粗制品 |
86 |
6.4×103 |
116 |
UTI粗制品每克含UTI51200U,比活为272U/A280。KN粗制品每克含KN1.35PNA,比活0.015PNA U/A280。
实施例4
大孔型阴离子交换树脂100公斤作为吸附剂,经过再生处理后,水冲至中性,装入孔径为50目的滤布袋中,将装好树脂的滤布袋放置在人流量较多的厕所的便斗或便池中,使尿液或被水稀释后的尿液流过树脂,24小时后,收集吸附尿蛋白的树脂,将吸附后树脂用饮用水冲洗干净,最后装柱;用0.1M的NaCl进行冲洗,用1.0M的NaCl进行洗脱,收集洗脱峰。
用截留分子量30K的超滤膜进行超滤浓缩,将超滤浓缩液调节pH至9,电导至10mS/cm,上已经平衡好的金属离子为Ni2+的金属螯合亲和层析柱;再用平衡液(平衡液配方:0.2M磷酸盐缓冲,2M NaCl,pH9.0)冲洗金属螯合亲和层析柱,收集上样穿透液和冲洗穿透液(U液),用0.2M的醋酸钠溶液(pH4.5)洗脱金属螯合亲和层析柱,收集洗脱峰(K液)。
U液与K液分别加入硫酸铵粉末,边加边搅,至饱和,静置4小时,U液加入硅藻土80g,K液加入硅藻土40g,分别用板框过滤收集和吹干沉淀,得到UTI粗制品195克。KN粗制品81克,详见表4。从表4中可见,UTI基本上全部集中在UTI粗制品中,而45%的KN活性集中在KN粗制品中。
表4:
|
重量(g) |
UTI含量(U) |
KN含量(PNA) |
UTI粗制品 |
195 |
1.32×107 |
91 |
KN粗制品 |
81 |
1.1×104 |
74 |
UTI粗制品每克含UTI67700U,比活为132U/A280。KN粗制品每克含KN0.91PNA,比活0.015PNA U/A280。