CN111465655A - 泊洛沙姆组合物及其制造和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本文中描述了在细胞培养中用作剪切保护剂的泊洛沙姆组合物以及制备和使用此类组合物的方法。

Description

泊洛沙姆组合物及其制造和使用方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2017年12月21日提交的美国临时申请号62/608,826的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
公开领域
本公开大体上涉及在细胞培养中用作剪切保护剂的泊洛沙姆组合物以及制备和使用此类组合物的方法。
公开背景
泊洛沙姆，尤其是泊洛沙姆188，用在许多工业应用、化妆品和药物中。它们还用在细胞培养基过程中。向细胞培养基中添加泊洛沙姆，尤其是泊洛沙姆188，显著改善细胞活力。高细胞活力对优化的蛋白质生产至关重要。泊洛沙姆为何改善细胞活力尚未被完全了解。据信，泊洛沙姆降低了剪切应力，并以这种方式保护细胞免受损伤。泊洛沙姆作为一种非离子型表面活性剂，可能集中在气泡/培养基界面处，并可以防止细胞附着到气泡上，并以这种方式在气泡破裂时防止细胞受损伤。其还可以在气泡破裂时降低震扰。一些出版物声称，泊洛沙姆改善了由气相进入液相的氧转移速率，但是其它出版物反驳了这些发现。也有迹象表明泊洛沙姆可以“修复”细胞膜中的小缺陷。
通常，泊洛沙姆是聚乙二醇(PEG)/聚丙二醇(PPG)三嵌段共聚物，CAS号9003-11-6，具有通式I：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中x和z优选独立地为5至150，且y优选为15至67。
称为泊洛沙姆188的常规使用的产品具有介于7680 g/mol和9510 g/mol之间的平均分子量(根据药典定义和测定)。在式I中，对于泊洛沙姆188，x和z各自为约80，且y为约27。该化合物作为泊洛沙姆188、Pluronic® F 68、Kolliphor® P 188、Lutrol® F 68、SYNPERONICTM PE/F 68或PLONON #188P市售可得。它们以多种物理形式市售可得(Pluronics®或Lutrole®，例如Pluronic®溶液、凝胶或固体，例如Pluronic® F-68)。或者，泊洛沙姆可以根据本领域中已知的方法由原材料制得(参见例如美国专利号3,579,465和3,740,421)。关于泊洛沙姆的进一步信息可以在Hagers Handbuch derPharmazeutischen Praxis, 第9卷“Stoffe P-Z”，1994，第282至284页中找到。
当用在细胞培养基中时，在市售可得的泊洛沙姆如泊洛沙姆188批次中观察到显著的批次间差异。由于一些批次不会充分保护细胞免于损伤/死亡，结果，它们不适用于细胞培养。其原因仍未完全了解。结果，当使用这些“坏”批次时，细胞活力明显较低。
公开概述
在本公开的各种方面中，提供了与泊洛沙姆188相比具有更低的平均分子量的泊洛沙姆组合物。还提供了制造该泊洛沙姆组合物的方法及其用途。
因此，简而言之，本公开涉及具有式I的泊洛沙姆组合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中y为约15至约26；x和z之和为约81至约100；并且该组合物具有约6,000 g/mol至约8,000 g/mol范围内的平均分子量。
本公开的另一方面涉及制造基本如本文中和附图中所公开的泊洛沙姆组合物的方法。本公开的再一方面涉及基本如本文中和附图中所公开的泊洛沙姆组合物的用途。本公开的其它方面涉及基本如本文中和附图中所公开的方法、组合物、用途和发明。
其它目的和特征将在下文中部分显然易见和部分指出。
附图简述
图1是19批次泊洛沙姆188的细胞培养物性能相对各批次泊洛沙姆188中环氧丙烷分布模式的曲线图。该细胞培养物性能通过如实施例中所描述的生物测定来测量，并且环氧丙烷分布通过实施例中描述的反相UPLC/MS分析方法来测量。USP规范允许泊洛沙姆188中存在21.6至33个平均环氧丙烷单元(假定没有干扰物类)。
图2是单一批次泊洛沙姆188的UPLC/MS色谱图的3D曲线图。x轴是聚合物的保留时间，且y轴是通过质谱仪检测的质荷比。各个峰的强度通过红色的强度来显示。这是反相色谱法，因此保留时间越往右的聚合物疏水性越高，并且对于该特定聚合物来说意味着它们具有增加的PPO链长。
图3是比较几个泊洛沙姆188批次的分子量分布的SEC色谱图。与官能度的相关性基于峰值分子量(Mp)。
图4是泊洛沙姆188的峰值分子量(SEC)与生物性能降低之间的关系的曲线图。在该图表中，更好的性能更偏向负值，因此预测较低分子量的泊洛沙姆188将在细胞培养基中具有更好的性能。
详述
本公开的一个方面涉及一种泊洛沙姆组合物。
本领域技术人员知晓如何使用泊洛沙姆作为细胞培养基中的成分。他们知道要使用的合适的量和形式。但是有时，即使其根据标准程序和配方进行制备，细胞培养物也不会表现得像其通常表现得那样好。已经发现，这可能是由于泊洛沙姆。在这样的情况下，到目前为止，整个批次的泊洛沙姆不得不被丢弃。
可以例如在细胞培养物中进行表现不如预期那样好的泊洛沙姆批次的识别。如果包含泊洛沙姆的细胞培养物不显示出预期的细胞活力和性能，则可以尝试通过提供根据本公开的低平均分子量的泊洛沙姆来改善这一点。
表现不如预期的任何细胞培养物都可以触发用根据本公开的泊洛沙姆替代常规泊洛沙姆。还有可能在实际细胞培养之前进行细胞培养测试。研究细胞培养物性能的试验设置可如下：
合适的试验设置是在Haofan Peng等人, Biotechnol. Prog., 2014, Vol. 30 (6),1411-1418中描述的小型带挡板摇瓶模型。
技术人员清楚地知道：
- 可以使用不同浓度的泊洛沙姆(通常介于0.1 g/L和5 g/L之间)。
- 可以使用任何类型的CHO细胞或其它细胞。
- 可以使用适于所选细胞系的任何类型的细胞培养基。
- 培养优选在定轨振荡器上进行，并且可能需要对所选细胞系和培养条件调节速度和弯程(throw)。
- 取决于上述所选参数，可以在介于2小时和5天之间的合适的时间点测量活力下降。
根据本发明的细胞活力的定义是通过例如在Beckman-Coulter ViCell XR或类似设备中的台盼蓝测定(Trypan blue assay)所确定的溶液中活细胞的百分比。
既然我们已经令人惊讶地发现低平均分子量泊洛沙姆提供优异的性能，还有可能在其使用之前分析各批次泊洛沙姆和/或根据规格制造低平均分子量泊洛沙姆。该分析可以例如通过SEC(尺寸排阻色谱法)进行。
泊洛沙姆组合物
通常，本公开的泊洛沙姆组合物具有低于常规泊洛沙姆材料，例如泊洛沙姆188的平均分子量，并且如本文中所述，该组合物在例如用于细胞培养时提供了令人惊讶地优异的结果。根据本公开的特定泊洛沙姆组合物具有式I：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中y为约15至约26；x和z之和为约81至约100；并且该组合物具有约6,000 g/mol至约8,000 g/mol范围内的平均分子量。
如上文结合式I所述，y为约15至约26。在结合式I的一些实施方案中，例如，y为约15、约16、约17、约18、约19、约20、约21、约22、约23、约24、约25、或约26。
在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约15至约25、约15至约24、约15至约23、约15至约22、约15至约21、约15至约20、约15至约19、约15至约18、约15至约17、或约15至约16。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约16至约25、约16至约24、约16至约23、约16至约22、约16至约21、约16至约20、约16至约19、约16至约18、或约16至约17。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约17至约25、约17至约24、约17至约23、约17至约22、约17至约21、约17至约20、约17至约19、或约17至约18。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约18至约25、约18至约24、约18至约23、约18至约22、约18至约21、约18至约20、或约18至约19。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约19至约25、约19至约24、约19至约23、约19至约22、约19至约21、或约19至约20。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约20至约25、约20至约24、约20至约23、约20至约22、或约20至约21。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约21至约25、约21至约24、约21至约23、或约21至约22。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约22至约25、约22至约24、或约22至约23。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约23至约25、或约23至约24。在结合式I的其它实施方案中，例如，y为约24至约25。
如上文结合式I所述，x和z之和为约81至约100。在结合式I的一些实施方案中，例如，x和z之和为约81、约82、约83、约84、约85、约86、约87、约88、约89、约90、约91、约92、约93、约94、约95、约96、约97、约98、约99、或约100。
在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约81至约99、约81至约98、约81至约97、约81至约96、约81至约95、约81至约94、约81至约93、约81至约92、约81至约91、约81至约90、约81至约89、约81至约88、约81至约87、约81至约86、约81至约85、约81至约84、约81至约83、或约81至约82。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约82至约99、约82至约98、约82至约97、约82至约96、约82至约95、约82至约94、约82至约93、约82至约92、约82至约91、约82至约90、约82至约89、约82至约88、约82至约87、约82至约86、约82至约85、约82至约84、或约82至约83。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约83至约99、约83至约98、约83至约97、约83至约96、约83至约95、约83至约94、约83至约93、约83至约92、约83至约91、约83至约90、约83至约89、约83至约88、约83至约87、约83至约86、约83至约85、或约83至约84。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约84至约99、约84至约98、约84至约97、约84至约96、约84至约95、约84至约94、约84至约93、约84至约92、约84至约91、约84至约90、约84至约89、约84至约88、约84至约87、约84至约86、或约84至约85。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约85至约99、约85至约98、约85至约97、约85至约96、约85至约95、约85至约94、约85至约93、约85至约92、约85至约91、约85至约90、约85至约89、约85至约88、约85至约87、或约85至约86。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约86至约99、约86至约98、约86至约97、约86至约96、约86至约95、约86至约94、约86至约93、约86至约92、约86至约91、约86至约90、约86至约89、约86至约88、或约86至约87。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约87至约99、约87至约98、约87至约97、约87至约96、约87至约95、约87至约94、约87至约93、约87至约92、约87至约91、约87至约90、约87至约89、或约87至约88。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约88至约99、约88至约98、约88至约97、约88至约96、约88至约95、约88至约94、约88至约93、约88至约92、约88至约91、约88至约90、或约88至约89。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约89至约99、约89至约98、约89至约97、约89至约96、约89至约95、约89至约94、约89至约93、约89至约92、约89至约91、或约89至约90。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约90至约99、约90至约98、约90至约97、约90至约96、约90至约95、约90至约94、约90至约93、约90至约92、或约90至约91。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约91至约99、约91至约98、约91至约97、约91至约96、约91至约95、约91至约94、约91至约93、或约91至约92。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约92至约99、约92至约98、约92至约97、约92至约96、约92至约95、约92至约94、或约92至约93。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约93至约99、约93至约98、约93至约97、约93至约96、约93至约95、或约93至约94。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约94至约99、约94至约98、约94至约97、约94至约96、或约94至约95。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约95至约99、约95至约98、约95至约97、或约95至约96。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约96至约99、约96至约98、或约96至约97。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约97至约99、或约97至约98。在结合式I的其它实施方案中，例如，x和z之和为约98至约99。
如上文结合式I所述，该组合物具有约6,000 g/mol至约8,000 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的一些实施方案中，例如，该组合物具有约6,000 g/mol、约6,200 g/mol、约6,400 g/mol、约6,600 g/mol、约6,800 g/mol、约7,000 g/mol、约7,200 g/mol、约7,400 g/mol、约7,600 g/mol、约7,800 g/mol、或约8,000 g/mol的平均分子量。
在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约6,000 g/mol至约7,600 g/mol、约6,000 g/mol至约7,400 g/mol、约6,000 g/mol至约7,200 g/mol、约6,000 g/mol至约7,000 g/mol、约6,000 g/mol至约6,800 g/mol、约6,000 g/mol至约6,600 g/mol、约6,000 g/mol至约6,400 g/mol、或约6,000 g/mol至约6,200 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约6,200 g/mol至约7,600 g/mol、约6,200g/mol至约7,400 g/mol、约6,200 g/mol至约7,200 g/mol、约6,200 g/mol至约7,000 g/mol、约6,200 g/mol至约6,800 g/mol、约6,200 g/mol至约6,600 g/mol、或约6,200 g/mol至约6,400 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约6,400 g/mol至约7,600 g/mol、约6,400 g/mol至约7,400 g/mol、约6,400 g/mol至约7,200 g/mol、约6,400 g/mol至约7,400 g/mol、约6,400 g/mol至约6,800 g/mol、或约6,400g/mol至约6,600 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约6,600 g/mol至约7,600 g/mol、约6,600 g/mol至约7,400 g/mol、约6,600 g/mol至约7,200 g/mol、约6,600 g/mol至约7,000 g/mol、或约6,600 g/mol至约6,800 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约6,800 g/mol至约7,600 g/mol、约6,800 g/mol至约7,400 g/mol、约6,800 g/mol至约7,200 g/mol、或约6,800 g/mol至约7,000 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约7,000 g/mol至约7,600 g/mol、约7,000 g/mol至约7,400 g/mol、或约7,000g/mol至约7,200 g/mol范围内的平均分子量。在结合式I的其它实施方案中，例如，该组合物具有约7,200 g/mol至约7,600 g/mol、或约7,200 g/mol至约7,400 g/mol范围内的平均分子量。
组合起来，在结合式I的一些实施方案中，例如，y为约15、约16、约17、约18、约19、约20、约21、约22、约23、约24、约25、或约26；x和z之和为约81、约82、约83、约84、约85、约86、约87、约88、约89、约90、约91、约92、约93、约94、约95、约96、约97、约98、约99、或约100；并且平均分子量为约6,000 g/mol、约6,200 g/mol、约6,400 g/mol、约6,600 g/mol、约6,800g/mol、约7,000 g/mol、约7,200 g/mol、约7,400 g/mol、或约7,600 g/mol。
制备泊洛沙姆组合物的方法
通常，可以使用任何常规用于制造泊洛沙姆的方法来制造本文中公开的泊洛沙姆组合物(例如具有上式I的组合物)。通常，使用常规方法，较短(低)(shorter)的反应时间和/或温度可用于产生具有上式I的较低分子量的泊洛沙姆组合物。
此外或替代地，在一些实施方案中可能合意的是根据国际申请号PCT/EP2017/000238(经此引用并入本文)中公开的方法纯化该泊洛沙姆组合物。
泊洛沙姆组合物在细胞培养中的用途
本文中描述的泊洛沙姆组合物可用于细胞培养。如果需要调节其粒度，则可以在将其添加到细胞培养基中之前任选对其进行研磨。
细胞培养(物)(cell culture)是其中培养细胞的任何设置。
细胞培养可以在适于培养细胞的任何容器中进行，所述容器例如培养皿、接触板、瓶、管、孔、器皿、袋、烧瓶和/或槽。其优选在生物反应器中进行。通常，该容器在使用前灭菌。培养通常通过在限制来自环境的外来微生物的污染的合适的条件(例如合适的温度、重量克分子渗透浓度、通气、搅拌等等)下、在水性细胞培养基中温育细胞来进行。本领域技术人员知道适于支持或维持细胞生长/培养的温育条件。
根据本发明的细胞培养基(同义使用：培养基)是维持和/或支持细胞体外生长和/或支持特定生理状态的组分的任意混合物。其也适用于预富集培养物以及用作维持培养基。
优选地，其是化学限定的培养基。该细胞培养基可以包含维持和/或支持细胞体外生长所必需的所有组分，或可用于添加所选组分，结合或不结合单独添加的其它组分(培养基补充剂)。优选地，细胞培养基包含维持和/或支持细胞体外生长所必需的所有组分。
包含维持和/或支持细胞体外生长所必需的所有组分的细胞培养基通常包含至少一种或更多种糖组分、一种或更多种氨基酸、一种或更多种维生素或维生素前体、一种或更多种盐、一种或更多种缓冲剂组分、一种或更多种辅因子和一种或更多种核酸组分(含氮碱基)或其衍生物。其还可以包含化学限定的生化试剂，例如重组蛋白质，例如rInsulin、rBSA、rTransferrin、rCytokines等等。
细胞培养基可以为水性液体形式，或为干粉形式，其溶解在水或水性缓冲液中以便使用。
本领域技术人员能够选择适于特定预期目的的细胞培养基。
缩写和定义
提供以下定义和方法以便更好地限定本发明和指导本领域普通技术人员实施本发明。除非另行说明，术语应根据相关领域的普通技术人员的常规用法来理解。
必须指出，如在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一种/一个(a,an)”和“该/所述(the)”包括多个指代物，除非上下文另行清楚地规定。由此，例如，提及“一种泊洛沙姆”包括多种泊洛沙姆，等等。
除非另行定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所涉及领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。为了如本文中所述的发明的目的，定义以下术语。
如本文中所用的术语“生物反应器”是指支持生物活性环境的任何制造或设计的装置或系统。在一些情况下，生物反应器是其中进行涉及生物或源自此类生物的生化活性物质的细胞培养过程的器皿。此类过程可以是需氧的或厌氧的。常用的生物反应器通常是圆柱形的，尺寸在几升至几立方米范围内，并且通常由不锈钢制成。在本文中描述的一些实施方案中，生物反应器可能包含由不同于钢并且为一次性的材料制成的一次性部件。在一些实施方案中，该生物反应器是其中维持生物活性环境的一次性袋。取决于特定的过程，预期生物反应器的总体积可以是在100毫升到最高10,000升或更多范围内的任何体积。
根据药典的平均分子量通过使用邻苯二甲酸酐-吡啶溶液滴定来测定。
通过SEC测定的平均分子量如下进行确定：
重均分子量：Mw = Ʃi Ni Mi 2 / (Ʃi Ni Mi)
数均分子量：Mn = Ʃi Ni Mi / (Ʃi Ni)
峰值分子量：Mp = 最大Ni处的分子量
Ni = 级分i中的聚合物物类的数目
Mi = 级分i中的聚合物物类的分子量
SEC条件：
校准标样：PEG(细节参见实施例7)
洗脱液：THF
流速：1 ml/min
进样体积：100 µl
柱：粒度 = 5 µm，材料 = 苯乙烯-二乙烯基苯
温度：40℃
已经详细描述了本发明，将显而易见的是，在不偏离所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和改变。此外，应当理解的是，本公开中的所有实施例都作为非限制性实施例提供。
实施例
提供以下非限制性实施例以进一步例示本发明。本领域技术人员应当理解，以下实施例中公开的技术代表发明人已经发现在本发明的实践中发挥良好作用的方法，并由此可以视为构成本发明的实践模式的实例。但是，根据本公开，本领域技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，在所公开的具体实施方案中可以进行许多改变并仍获得相同或相似的结果。
实施例1
为了研究泊洛沙姆188性能的缺陷，开发了将哺乳动物细胞置于高剪切应力下的生物细胞培养测定。开发了阐明泊洛沙姆188的结构的分析方法，该方法能够区分泊洛沙姆188中环氧丙烷(该聚合物中的两种单体单元之一)的相对分布。在研究过程中，观察到PO含量与生物功能测定中的性能之间呈负相关性。评估的所有样品都在针对泊洛沙姆188的USP规范范围内，但规范内的变化性对性能有影响(参见图1)。环氧丙烷分布模式与生物功能之间的负相关性表明在较低的PO含量下可能存在对细胞培养而言最佳的泊洛沙姆化学结构。已经显示，具有10%及以上的差异%的泊洛沙姆188批次影响SAFC培养基的用户性能。下面描述分析方法和生物学方法。
实施例2
分析方法是反相超高效液相色谱-质谱(UPLC/MS)方法，其主要根据PPO链长分离聚合物。该方法的代表性色谱图显示在图2中。色谱图中的每条垂直线代表一个附加的环氧丙烷单元，且非垂直的线指示对分离影响小的环氧乙烷。使用图2中显示的数据，可以确定PPO链长分布的峰值，并用于生成图1中使用的数据。
实施例3
使用尺寸排阻色谱法分析泊洛沙姆188的附加数据已经确定聚合物分子量与功能的相关性。使用Polymer Standards Service(PSS)苯乙烯-二乙烯基苯(SDV)柱和PSS PEG校准标样(Mp：430-44000 g/mol)对泊洛沙姆样品进行评估以确定分子量。图3是SEC色谱图，其代表泊洛沙姆188样品中的分子量差异。当主峰向左侧移动时，结果是峰值分子量大小较小的泊洛沙姆(Mp)。以平均值形式报道泊洛沙姆188分子量的当前规格。该数据将包括下面显示的所有峰，而不是峰值泊洛沙姆188分子量。
实施例4
观察到泊洛沙姆188的峰值分子量与泊洛沙姆188的性能之间存在强相关性。在来自5个不同供应商的样品中观察到该关系，其比较了作为与已知对照批次相比的百分比差异计算的性能，0%等同于对照物，且负百分比表示与对照物相比有所改善。对该关系测得的相关系数为0.82。图4中的图表预测较低的峰值分子量将具有较好的性能。

Claims (8)

1.一种具有式I的泊洛沙姆组合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中y为约15至约26；x和z之和为约81至约100；并且所述组合物具有约6,000 g/mol至约8,000 g/mol范围内的平均分子量。
2.权利要求1所述的组合物，其中y为约15、约16、约17、约18、约19、约20、约21、约22、约23、约24、约25、或约26。
3.权利要求1或2所述的组合物，其中x和z之和为约81、约82、约83、约84、约85、约86、约87、约88、约89、约90、约91、约92、约93、约94、约95、约96、约97、约98、约99、或约100。
4.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述组合物具有约6,000 g/mol、约6,200g/mol、约6,400 g/mol、约6,600 g/mol、约6,800 g/mol、约7,000 g/mol、约7,200 g/mol、约7,400 g/mol、约7,600 g/mol、约7,800 g/mol、或约8,000 g/mol的平均分子量。
5.一种泊洛沙姆组合物，其具有小于泊洛沙姆188的平均分子量。
6.一种制造基本如本文中和附图中所公开的权利要求1-5中任一项所述的组合物的方法。
7.基本如本文中和附图中所公开的权利要求1-5中任一项所述的组合物的用途。
8.基本如本文中和附图中所公开的方法、组合物、用途和发明。
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