CN114835801B - 一种c1酯酶抑制剂及其制备方法 - Google Patents

一种c1酯酶抑制剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种C1酯酶抑制剂及其制备方法,属于生物制药领域。以从血浆制备人凝血酶原复合物的废料即DEAE Sephadex A50凝胶吸附过程中经层析柱流出来的洗涤液为原料,采用PEG沉淀法纯化及capto MMC离子交换层析精制得到C1酯酶抑制剂,最终成品比活性高于6IU/mg。

Description

一种C1酯酶抑制剂及其制备方法
技术领域
本发明属于生物制药领域,具体是指一种C1酯酶抑制剂及其制备方法。
背景技术
C1酯酶抑制剂(C1 esterase inhibitor,以下简称C1-INH)是血浆中的一种丝氨酸蛋白酶抑制剂,分子量大约为100-105kDa,属于单链糖蛋白。人血浆中C1-INH平均浓度大约为0.2mg/mL,相当于1个血浆单位(PU)每毫升,单人C1-INH浓度为0.14mg/ml~0.38mg/ml。
C1-INH在多种生理系统中具有重要的调节作用。在补体系统中,C1-INH的缺少或功能缺损使得补体C1过度活化,继而引起C4及C2裂解失控,补体激肽增多,导致微血管通透性增高,引发水肿。在激肽释放酶-激肽系统中,C1-INH的缺少或功能缺损会导致因子Ⅻ(FⅫa)的过度活化及激肽释放酶的活性提高,从而增加缓激肽的形成。缓释肽可引起毛细血管扩张、渗透性增强,导致血管内容物渗出形成局部水肿。这是引起遗传性血管性水肿的直接发病原因。
遗传性血管性水肿(hereditary angioedema,HAE)是一种罕见、严重的常染色体显性遗传病,发病率为1:10 000~1:50 000。其病因是患者血浆中C1酯酶抑制剂(C1esterase inhibitor,C1-INH)减少或功能缺损。典型临床表现为反复发作性、局限性、自限性皮肤及黏膜水肿。主要累及肢体、颜面、上呼吸道及胃肠道。其中上呼吸道黏膜水肿(upper airway angioedema,UAE)易导致呼吸道阻塞,可引发窒息而危及生命。在未得到及时诊断和恰当治疗的UAE引发的窒息病例中死亡率高达30%~50%。故HAE患者除水肿发作时需要急性治疗外,还需长期服药进行预防性治疗。
目前已经有多种从血浆中提取C1-INH的方法,这些方法大部分都包括至少一步沉淀和几步层析步骤。
Tel和Froger提供了一种从去冷沉淀血浆中提取C1酯酶抑制剂的工艺。去冷沉淀血浆经过DEAE离子交换层析后,再经过PEG沉淀和CM离子交换层析得到95%以上纯度的制品。总活性收率仅32.6%。
US-4915945描述了冷沉淀血浆经DEAE凝胶吸附后再经QAE凝胶吸附,洗脱液经硫酸铵沉淀后,沉淀复溶再经Phenyl-Sepharose疏水层析制备得到C1酯酶抑制剂。该法收率约20%,C1-INH纯度约90%。
WO-A2-01/46219提供了一种制备高比活性、高纯度C1酯酶抑制剂的方法。去冷沉淀血浆经过一次阴离子交换层析后进行PEG沉淀,上清液S/D病毒灭活后再进行二次离子交换层析,然后纳滤、透析冻干得到制品,所得到蛋白比活值大于6U/g。
Kumar描描述了通过3步层析制备高纯度C1酯酶抑制剂的方法。该方法以血浆为原料,依次经过DEAE离子交换层析、苯基疏水层析以及TMAE离子交换层析制备得到纯度98~99%的C1酯酶抑制剂。该法层析步骤多,生产操作复杂且成本较高。
然而上述方法均存在安全性不足和成本高的缺陷,因此开发安全性高并且成本较低的C1酯酶抑制剂是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足,而提供一种C1酯酶抑制剂及其制备方法,该方法以血浆提取人凝血酶原复合物的废料作为原料,通过PEG沉淀去除大部分杂蛋白后,再经过capto MMC离子交换层析纯化精制得到C1酯酶抑制剂,其具有生物安全性高和成本低的优势。
为实现上述目的,本发明的技术方案是包括有:以从血浆制备人凝血酶原复合物的废料为原料,采用PEG沉淀法纯化及capto MMC离子交换层析得到C1酯酶抑制剂。
进一步设置是所述的从血浆制备人凝血酶原复合物的废料为DEAE Sephadex A50凝胶吸附过程中经层析柱流出来的洗涤液。
进一步设置是所述的洗涤液的蛋白浓度3~6wt%。
进一步设置是具体包括以下步骤:
(1)收集DEAE Sephadex A50凝胶吸附的洗涤液,超滤后调节pH至6.2~6.6;
(2)向步骤(1)中的制得物添加PEG4000,搅拌,复测pH,用稀盐酸调节pH值至6.2~6.6;
(3)步骤(2)制得物继续搅拌5~30分钟后离心,离心条件为6000~20000g,离心温度12~26℃,收集上清液;
(4)步骤(3)所述上清液加入S/D溶液,搅拌均匀,温度控制在24~26℃,保温5~7小时后;
(5)步骤(4)所述蛋白液进行capto MMC离子交换层析,用洗涤缓冲液洗涤层析柱直至成基线,用洗脱缓冲液洗脱,收集洗脱液;
(6)将步骤(5)所述洗脱液用30kD超滤膜超滤,加入透析液等体积超滤透析5~7次,得到C1酯酶抑制剂原液;
(7)用透析液稀配C1酯酶抑制剂原液至C1酯酶抑制剂效价60~70IU/ml,得到C1酯酶抑制剂。
进一步设置是步骤(2)所述PEG4000质量分数为10~14%。
进一步设置是步骤(5)所述洗涤缓冲液包括2.94~5.88g/L的枸橼酸钠和3.2~4.09g/L氯化钠。
进一步设置是所述洗脱缓冲液包括2.94~5.88g/L的枸橼酸钠和14.61~20.45g/L氯化钠。
进一步设置是步骤(6)所述透析液A包括2.9g/L枸橼酸钠、6.5g/L氯化钠、5~10g/L丙氨酸和10.0g/L甘氨酸。
进一步设置是所述的C1酯酶抑制剂经过0.2μm滤芯除菌过滤分装,然后进行真空冷冻干燥;所述真空冷冻干燥包括以下步骤:
①药品室温入柜;
②板层温度2分钟内降至-6℃,保温120分钟;
③将板层温度在30分钟内降至-30℃,保温30分钟;
④将板层温度在20分钟内降至-45℃,保温480分钟;
⑤开始抽真空度至10Pa,保持10Pa±5Pa;
⑥将板层温度在300分钟内升至-30℃,保温300分钟;
⑦将板层600分钟升至0℃,保温900分钟;
⑧将板层120分钟升至10℃,保温120分钟;
⑨将板层180分钟升至30℃,保温480分钟;
⑩抽极限真空,保持30℃至真空合格;真空下压塞。
本发明还公开一种如所述的制备方法所制备的C1酯酶抑制剂。
优选的,步骤(1)所述的DEAE Sephadex A50凝胶吸附的洗涤液是以血浆提取人凝血酶原复合物的工艺过程中DEAE Sephadex A50凝胶吸附中经层析柱流出来的洗涤液。其制备方法如下步骤:检疫期合格的人血浆血浆领取后,在D级环境中的层流保护下进行破袋。合并到融浆罐中用30~35℃的循环水进行夹层循环融浆,控制血浆温度在0~4℃之间,血浆融化后,用离心机进行离心,离心力应为6000g~20000g,出液温度0℃~4℃,出液流速应≤4kg/min/台,收集去冷沉淀血浆;去冷沉淀血浆,转移到吸附罐中,控制血浆温度在10~20℃。使用醋酸-醋酸钠缓冲液(pH4.0)调节血浆pH值为7.0±0.2。将平衡后的DEAESephadex A50凝胶加入至去冷沉淀血浆中,凝胶的量为去冷沉淀血浆重量的1.0~1.5%。搅拌下吸附30~60min。将吸附后的凝胶收集于凝胶柱中。用约2倍凝胶体积的洗涤液洗涤凝胶3~5次,每次搅拌3~5分钟,收集洗涤液。
优选的,步骤(2)所述添加PEG4000为PEG4000粉末或者50%PEG4000溶液,优选50%PEG4000溶液;所述PEG4000质量分数的10~14%,优选,10%。所述调节后pH为6.2~6.6,优选为6.4。
进一步的,步骤(2)添加PEG4000搅拌5~10分钟后,复测pH,然后用稀盐酸调节pH为6.2~6.6。
优选的,步骤(3)所述搅拌时间为5~30分钟。所述离心力优选不低于6000g。离心后收集吸附后的上清液。
优选的,步骤(4)所述S/D溶液包括32~34g/L磷酸三丁酯和105~115g/L的聚山梨酯80,更优选的,包括33g/L磷酸三丁酯和110g/L的聚山梨酯80。所述洗脱液与S/D液体积比为8~12:1,更优选的,10:1。
优选的,步骤(5)所述capto MMC离子交换层析上样前优先用平衡缓冲液对所述capto MMC离子交换层析柱进行平衡。在本发明中,所述平衡缓冲液优选包括2.92g/L的枸橼酸钠,2.9g/L氯化钠;所述洗涤缓冲液优选包括2.94~5.88g/L的枸橼酸钠,3.2~4.09g/L氯化钠,更优选的,包括5.88g/L的枸橼酸钠,3.5g/L氯化钠;所述洗脱缓冲液优选包括2.94~5.88g/L的枸橼酸钠、14.61~20.45g/L氯化钠,更优选的,包括5.88g/L的枸橼酸钠,17.52g/L氯化钠。
进一步的,在本发明中,所述平衡缓冲液的pH优选为5.8~6.2。所述洗涤缓冲液的pH为5.5~6.0。所述洗脱缓冲液B的pH优选为5.5~6.0。
本发明提供了上述制备方法制备得到的C1酯酶抑制剂。
有益效果:
1,本发明提供了一种C1酯酶抑制剂的制备方法及其产物和应用。在血浆资源日益趋紧缺的今天,本发明利用血浆提取人凝血酶原复合物的废料即在DEAE Sephadex A50凝胶吸附过程中经层析柱流出来的洗涤液作为原料,用本发明所述方法提取后,C1酯酶抑制剂的收率可达50~60%。通过对人凝血酶原复合物制备过程中废料的利用,能间接节约稀缺的血浆资源,提高吨血浆的产值,对提高市场竞争力有重要意义。
2,本发明制备的C1酯酶抑制剂其比活值可达到≥6IU/mg(《欧洲药典》要求>4IU/mg),最后成品中IgA、IgG、纤维蛋白原、纤溶酶原、铜蓝蛋白、C3、白蛋白、铝残留量等杂质含量极微,能进一步保证产品临床使用的安全性。
3,本发明采用PEG4000吸附的方法初步去除原料中的杂蛋白,原料pH调节为6.4,PEG4000质量分数10%条件下,搅拌5~10分钟后,再次用稀盐酸调节蛋白液pH为6.4后,继续搅拌20分钟,C1-INH回收率大于75%,可以去除98%以上的铜蓝蛋白。
4,本发明利用capto MMC离子交换层析纯化C1酯酶抑制剂,经上样、洗涤、洗脱过程,不仅能够最大程度的去除杂蛋白,而且可以保持C1-INH的活性,洗脱液C1-INH活性收率大于85%,C1-INH比活性大于6.0IU/mg,。
5,本发明稀配过程中,使用5~10g/L丙氨酸、10.0g/L甘氨酸做为保护剂,以保证后续冻干和干热过程中活性成分不受影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明一种C1酯酶抑制剂的制备流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1:制备工艺如下:
(1)3000L检疫期合格的人血浆血浆领取后,在D级环境中的层流保护下进行破袋。合并到融浆罐中用30~35℃的循环水进行夹层循环融浆,控制血浆温度在0~4℃之间,血浆融化后,用离心机进行离心,离心力应为6000g~20000g,出液温度0℃~4℃,出液流速应≤4kg/min/台,收集去冷沉淀血浆;去冷沉淀血浆转移到吸附罐中,控制血浆温度在10~20℃。使用醋酸-醋酸钠缓冲液(pH4.0)调节血浆pH值为7.0±0.2。加入45kg平衡后的DEAESephadex A50凝胶,搅拌下吸附30分钟。将吸附后的凝胶收集于凝胶柱中。用90L的洗涤液洗涤凝胶4次,每次搅拌5分钟,收集洗涤液。
(2)将步骤(1)得到的洗涤液浓缩至60L后,稀盐酸调节pH至6.4。
(3)将步骤(2)制得物加入34L的50%聚乙二醇4000溶液,搅拌10分钟后,用稀盐酸调节pH为6.4,继续搅拌30min后进行离心,离心速度控制在≤3L/min/台,进液、出液温度控制12℃~26℃,收集上清液85kg。
(4)按步骤(3)收集的洗脱蛋白液重量的1/10加入S/D溶液8.5kg,搅拌均匀,控制温度24~26℃,连续保温6h后,用0.5M盐酸调节pH至6.0,用孔径为0.45μm的PES滤芯过滤,收集过滤后的蛋白液93kg。
(5)将步骤(4)制得物用经平衡缓冲液(平衡缓冲液的配制方法:称取2.92g的枸橼酸钠以及2.9g氯化钠至配液罐中,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1升,稀盐酸调节pH为5.9~6.1,搅拌混匀,控制温度在18~26℃)平衡的capto MMC离子交换柱进行上样,上样完毕后,用洗涤缓冲液(洗涤缓冲液B配制方法:称取5.88g的枸橼酸钠以及3.5g氯化钠至配液罐中,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1升,稀盐酸调节pH为5.5,搅拌混匀,控制温度在18~26℃。)洗涤层析柱直至成基线,然后用洗脱缓冲液(洗脱缓冲液B的配制方法:称取5.88g的枸橼酸钠以及17.52g氯化钠至配液罐中,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1升,稀盐酸调节pH为5.5,搅拌混匀,控制温度在18~26℃)洗脱,收集洗脱液9.15kg。
(6)将步骤(5)收集的洗脱蛋白液用10kD的超滤膜浓缩后,加入透析液(透析液的配制方法:称取2.9g/L枸橼酸钠、6.5g/L氯化钠、10g/L丙氨酸、10.0g/L甘氨酸,用适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,搅拌均匀,用稀盐酸或0.5mol/L氢氧化钠调节pH为6.8~7.2,控制温度在20℃~26℃)等体积透析6次,得到C1酯酶抑制剂原液,取样检测效价。
(7)根据C1酯酶抑制剂效价,将步骤(6)所得原液加入透析液进行稀配至C1酯酶抑制剂效价为65IU/ml,得到稀配液,再经孔径为0.2μm的PES滤芯除菌过滤分装后即得到半成品。
(8)半成品经过冷冻干燥得到C1酯酶抑制剂冻干制品:
冻干工艺:
①药品室温入柜;
②板层温度2分钟内降至-6℃,保温120分钟;
③将板层温度在30分钟内降至-30℃,保温30分钟;
④将板层温度在20分钟内降至-45℃,保温480分钟;
⑤开始抽真空度至10Pa,保持10Pa±5Pa;
⑥将板层温度在300分钟内升至-30℃,保温300分钟;
⑦将板层600分钟升至0℃,保温900分钟;
⑧将板层120分钟升至10℃,保温120分钟;
⑨将板层180分钟升至30℃,保温480分钟;
⑩抽极限真空,保持30℃至真空合格;真空下压塞。
(9)将步骤(8)得到的C1酯酶抑制剂冻干制品出柜、轧盖,将制品装入水浴灭菌柜进行99~100℃、60分钟干热病毒灭活。
(10)将步骤(9)得到的C1酯酶抑制剂进行真空检测,真空合格制品送检,检验合格后包装。
本发明与《欧洲药典》中收录的C1酯酶抑制剂关键质量指标的对比见表1。
表1:C1酯酶抑制剂关键质量指标对比表
实施例2PEG沉淀条件优化
2.1PEG沉淀条件初步研究
2.1.1将A50洗涤液pH调节为6.8后,分为6组,分别加入PEG4000至浓度为10%、12%、14%、16%、18%、20%(w/v),室温搅拌30分钟后,15000g、15℃离心20分钟,取上清液进行特定蛋白分析,结果见表2;另取A50洗涤液分为6组,pH分别调节为6.8、6.6、6.4、6.2、6.0、5.5,加入PEG4000至浓度为14%(w/v),室温搅拌30分钟后,15000g、15℃离心20分钟,取上清液进特定蛋白分析,结果见表3。
表2 pH6.8时,PEG4000浓度10%-20%对离心后C1-INH及CER含量影响
注:C1-INH:C1酯酶抑制剂;CER:铜蓝蛋白;PEG4000:聚乙二醇4000;-:无
表3 14%PEG4000时,pH5.5~6.8对C1-INH及CER含量影响
注:C1-INH:C1酯酶抑制剂;CER:铜蓝蛋白;-:无
结果表明,PEG4000浓度高于14%后,C1-INH回收率大幅度降低,CER去除率提高;pH小于6.2后,C1-INH回收率大幅度降低,CER去除率提高。2.1.2PEG沉淀条件进一步研究:对试验条件进一步考察,发现A50洗涤液调节pH加入PEG4000搅拌5~10分钟后,再次调节pH,继续搅拌10~20分钟,可以提高CER去除率而不影响C1-INH回收率。以PEG4000浓度10%进行试验,结果见表4。
表4 PEG4000沉淀条件进一步研究
综上所述,A50洗涤液进行PEG沉淀最佳条件为:A50洗涤液pH调节至6.4后,加入PEG4000至浓度为10%,搅拌10分钟后,复测pH后再次调节pH至6.4,继续搅拌20分钟,15000g、15℃离心20分钟。
实施例3capto MMC离子交换层析
对上样液成分分析,其主要杂蛋白为铜蓝蛋白。根据对洗涤、洗脱缓冲液盐浓度梯度考察,洗涤缓冲液包括5.88g/L的枸橼酸钠,3.5g/L氯化钠;洗脱缓冲液5.88g/L的枸橼酸钠,17.52g/L氯化钠,这此条件上,可以除去其他杂蛋白,C1酯酶抑制剂抗原收率可以达到80%以上,活性收率大于85%。
表5 capto MMC离子交换层析结果
实施例4处方研究
取C1酯酶抑制剂中间品(C1酯酶抑制剂效价55IU/ml,含枸橼酸钠约2.9g/L,氯化钠约6.5g/L),采用不同氨基酸做为保护剂,添加冻干保护剂后各实验组半成品约50ml,每瓶10ml分装各样品,灌装5瓶。冻干后,进行外观、复溶时间、可见异物以及效价指标检测。
表6不同氨基酸做为保护剂冻干后结果
初步研究表明,甘氨酸做为保护剂具有良好的外观以及复溶时间,丙氨酸作为保护剂效价损失最低,考虑两者联合使用做为保护剂。设计6个保护剂配方(见表7)。冻干后,进行外观、复溶时间、可见异物以及效价指标检测。
表7甘氨酸及丙氨酸联合使用不同浓度分组
组别 甘氨酸浓度(%) 丙氨酸浓度(%)
1 0.5 0.5
2 0.5 1.0
3 1.0 0.5
4 1.0 1.0
5 1.5 0.5
6 1.5 1.0
表8甘氨酸及丙氨酸联合使用冻干后结果
冻干后检测结果表明,使用3、4组做为保护剂冻干后具有良好的外观及复溶时间,无肉眼可见异物,并且冻干后效价损失少。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种C1酯酶抑制剂的制备方法,其特征在于包括有:
以从血浆制备人凝血酶原复合物的废料为原料,采用PEG沉淀法纯化及capto MMC离子交换层析得到C1酯酶抑制剂;
具体包括以下步骤:
(1)收集DEAE Sephadex A50凝胶吸附的洗涤液,超滤后调节pH至6.4;
(2)向步骤(1)中的制得物添加PEG4000,搅拌,复测pH,用稀盐酸调节pH值至6.4;
(3)步骤(2)制得物继续搅拌5~30分钟后离心,离心条件为6000~20000g,离心温度12~26℃,收集上清液;
(4)步骤(3)所述上清液加入S/D溶液,搅拌均匀,温度控制在24~26℃,保温5~7小时后;
(5)步骤(4)所述蛋白液进行capto MMC离子交换层析,用洗涤缓冲液洗涤层析柱直至成基线,用洗脱缓冲液洗脱,收集洗脱液;
(6)将步骤(5)所述洗脱液用30kD超滤膜超滤,加入透析液等体积超滤透析5~7次,得到C1酯酶抑制剂原液;
(7)用透析液稀配C1酯酶抑制剂原液至C1酯酶抑制剂效价60~70IU/ml,得到C1酯酶抑制剂;
所述的从血浆制备人凝血酶原复合物的废料为DEAE Sephadex A50凝胶吸附过程中经层析柱流出来的洗涤液;
所述的洗涤液的蛋白浓度3~6wt%;步骤(2)所述PEG4000质量分数为10~14%;
步骤(6)所述透析液包括2.9g/L枸橼酸钠、6.5g/L氯化钠、5~10g/L丙氨酸和10.0g/L甘氨酸。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述洗涤缓冲液包括2.94~5.88g/L的枸橼酸钠和3.2~4.09g/L氯化钠。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述洗脱缓冲液包括2.94~5.88g/L的枸橼酸钠和14.61~20.45g/L氯化钠。
4.根据权利要求1所述的一种高活性的C1酯酶抑制剂的制备方法,其特征在于,所述的C1酯酶抑制剂经过0.2μm滤芯除菌过滤分装,然后进行真空冷冻干燥;所述真空冷冻干燥包括以下步骤:
①药品室温入柜;
②板层温度2分钟内降至-6℃,保温120分钟;
③将板层温度在30分钟内降至-30℃,保温30分钟;
④将板层温度在20分钟内降至-45℃,保温480分钟;
⑤开始抽真空度至10Pa,保持10Pa±5Pa;
⑥将板层温度在300分钟内升至-30℃,保温300分钟;
⑦将板层600分钟升至0℃,保温900分钟;
⑧将板层120分钟升至10℃,保温120分钟;
⑨将板层180分钟升至30℃,保温480分钟;
⑩抽极限真空,保持30℃至真空合格;真空下压塞。
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