CN115894604B - 重组蛋白澄清纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重组蛋白澄清纯化方法,采用深层过滤,包括如下步骤:冲洗、平衡、上样、淋洗,上样步骤为将经过纯化后的蛋白类料液加载在深层过滤膜装置,蛋白类料液中添加有盐酸精氨酸。本发明能够有效解决浑浊料液在深层过滤时的堵膜,膜载量低,蛋白回收率低的问题,提供的技术方案操作简单,适用性广,成本低廉,且保证较好的HCP去除效果。
Description
技术领域
本发明是关于生物制药领域,特别是关于一种重组蛋白澄清纯化方法。
背景技术
重组蛋白下游纯化工艺平台一般主要包括目的蛋白捕获、病毒灭活与澄清过滤、精纯、除病毒过滤、超滤浓缩换液。对于纯化工艺平台中HCP的去除方法主要包括深层过滤和层析方法。过滤是一种最常见的分离纯化方法,通常用于液体或气体混合物的分离。其原理为:在外界推动力(重力,压力,离心力等)的作用下,位于过滤介质一侧的悬浮液中的流体通过过滤介质向另一侧流动,而固体颗粒被介质所截留,从而实现流体与颗粒物体的分离。过滤介质通常要求具有多孔、理化性质稳定、耐用等特性。可作为过滤介质的材料很多,根据过滤机理的不同,过滤介质主要包括两大类:表面过滤和深层过滤。
表面过滤使用的过滤介质多为有较规整孔结构,孔径均一分布的高分子膜材料,比如混合纤维素,聚四氟乙烯PTFE,尼龙,聚醚砜及聚偏二氟乙烯PVDF等。表面过滤介质有很确切的截留孔径参数,均匀分布的细小的微孔只允许小于截留尺寸的小分子物质通过,而体积大于截留孔径的物质则被截留在膜的进液侧。表面过滤的特点是截留效果好,但是过滤能力有限。通常用于固液分离和除菌过滤。
深层过滤组成材料如硅藻土活性碳或粗纤维滤料等。这些介质中的孔隙尺寸有一个很宽的范围,溶液在通过过滤介质时,固体颗粒物被随机吸附或截留在这些孔隙之中,部分大颗粒一样可以透过滤膜。深层过滤介质的孔径只是一个标称的截留范围,并非截留界限。除了通过尺寸截留细胞碎片/大颗粒,带负电的深层滤器可以通过吸附作用(HCP通过静电和疏水作用机制去除)来捕获可溶解的亚微颗粒。由于深层过滤中存在多种过滤机理,可以有效去除HCPs等杂质,因此常用于生物制药下游纯化过程中。
重组蛋白类生物制品的HCP含量通常较高,在捕获结束后,调节pH过程中通常会出现样品浑浊情况,严重的出现肉眼可见的沉淀。进行深层过滤通常会发生膜载量低,样品回收率低,HCP去除效果不好等情况,通常会进行膜包的筛选一些优化实验,但是商品化的深层过滤器的生产制造工艺接近,性质差别较小,很难通过筛选膜种类达到高载量,高收率,较好的内毒去除效果。优化实验需要大量的料液,开发效率低,可能最后也很难达到理想的过滤效果。因此,一种通用性好,可以显著提高过滤载量和样品回收率,HCP去除效果较好的方法对蛋白类生物产品的深层过滤工艺开发是具有非常重要的意义。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重组蛋白澄清纯化方法,提供了一种提高深层过滤膜过滤载量和收率的方法,能够有效解决深层过滤的膜载量低,蛋白回收率低的问题,提供的技术方案操作简单,适用性广,成本低廉,且保证较好的HCP去除效果。
为实现上述目的,本发明的实施例提供了重组蛋白澄清纯化方法,采用深层过滤,包括如下步骤:冲洗、平衡、上样、淋洗,上样步骤为将经过纯化后的蛋白类料液加载在深层过滤膜装置,蛋白类料液中添加有盐酸精氨酸。
在本发明的一个或多个实施方式中,蛋白类料液中盐酸精氨酸的浓度为0.1-0.2M。
在本发明的一个或多个实施方式中,冲洗为:用冲洗液对深层过滤膜装置进行冲洗。冲洗液优选为水。冲洗为恒流过滤:进口通量为600LMH,压力控制小于等于14.5psi,冲洗液用量为大于等于100L/m2。
在本发明的一个或多个实施方式中,平衡为恒流过滤:进口通量为150LMH,压力控制在14.5psi,平衡液用量为大于等于50L/m2。平衡液优选为50mM NaAC-HAc pH 6.0。
在本发明的一个或多个实施方式中,淋洗为恒流过滤:进口通量为150LMH,压力控制在14.5psi,淋洗液用量为大于等于30L/m2。淋洗液优选为50mM NaAC-HAc pH 6.0。
与现有技术相比,根据本发明实施方式的重组蛋白纯化方法,适用于多数重组蛋白,抗体或其他蛋白类生物制品的中间品深层过滤过程,操作简便,易于放大生产;促溶试剂选用盐酸精氨酸,是常用试剂,安全性有保证;添加剂不会对蛋白本身质量产生影响,而且还会保护蛋白稳定;极大程度提升深层过滤膜的载量和样品的回收率,且保证较好的HCP去除效果。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的深层过滤装置示意图;
图2是根据本发明实施方式的添加不同浓度盐酸精氨酸深层过滤载量和收率的变化趋势;
图3是根据本发明一实施方式的添加不同浓度盐酸精氨酸深层过滤后样品质量变化趋势;
图4是根据本发明一实施方式的添加不同浓度盐酸精氨酸深层过滤后样品杂质含量变化趋势;
图5是根据本发明一实施方式的添加不同浓度盐酸精氨酸后样品浑浊状态。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
样品制备过程:通过基因合成制备带有编码双特异性抗体A(结合CD3和CD20靶点的双抗)基因的质粒,将质粒导入到哺乳动物细胞中,本实例选择CHO-K1(中国仓鼠卵巢细胞Chinese Hamster Ovary),通过细胞扩增得到一定数量的CHO细胞,在15L的发酵罐中进行无血清细胞悬浮培养,带有特定基因的细胞会表达所需的双特异性抗体A,并排出到培养液中,经过14天发酵后,得到双特异性抗体A的发酵液,双特异性抗体A发酵液经过深层过滤去除细胞和细胞碎片等一些大颗粒物质,深层滤器采用Millipore的D0HC和A1HC串联,面积比2:1,通用进口流速150LMH,压力控制<14.5psi,收获后的细胞培养液采用ProteinA亲和层析进行捕获,所用填料为Praesto Jetted A50,亲和层析步骤采用填料推荐的条件。亲和后样品采用LowpH病毒灭活,灭活结束后分别添加不同浓度的盐酸精氨酸,回调pH到6.0,进行中间品深层过滤。
深层过滤步骤:搭建深层过滤装置,如图1所示,上样样品中盐酸精氨酸的浓度如下表1所示。深层过滤装置包括用于对体系中压力进行监控的压力传感器1,压力传感器1连接到进口3,进口3连通到深层过滤膜装置2以向其在不同的阶段输送液体,可以在冲洗阶段输送冲洗液、平衡阶段输送平衡液、上样阶段输送样品料液等。排气口4和出口5同样连通到深层过滤膜装置2以在相应阶段进行排气操作和出液操作。
表1.上样样品中盐酸精氨酸浓度
中间品深层过滤膜为Millipore的A1HC,操作步骤如表2所示。
表2.深层过滤步骤
步骤 | 缓冲液 | 体积(L/m2) | 进口压力(Psi) |
冲洗 | 注射水 | 100 | ≤14.5 |
平衡 | 50mMNaAC-HAcpH6.0 | 50 | ≤14.5 |
上样 | N/A | N/A | ≤14.5 |
淋洗 | 50mMNaAC-HAcpH6.0 | 30 | ≤14.5 |
表3.深层过滤实验数据汇总
表4.深层过滤后样品质量数据汇总
从表3中可以看出,样品中加入不同浓度盐酸精氨酸可以不同程度提高过滤载量和样品回收率。当浓度增加到0.1-0.2M,载量与回收率变化不大。变化趋势如图2所示。从表4可以看出添加盐酸精氨酸进行深层过滤对样品质量参数没有影响,HCP,HCDNA,rProteinA去除效果较好。变化趋势如图3和图4所示。图5显示了添加不同浓度的盐酸精氨酸样品浑浊状态。由此数据可见,添加盐酸精氨酸极大改善样品浑浊沉淀问题,增加深层过滤膜载量和蛋白样品的回收率,且对产品质量没有显著影响,同时去除了大量的工艺相关杂质如HCP,HCDNA,rProteinA。此操作方法简单,不需要大量探索实验,高效便捷,效果显著。
实施例2
样品制备过程:通过基因合成制备带有编码双特异性抗体B(结合PD1和CD47靶点的双抗)基因的质粒,将质粒导入到哺乳动物细胞中,本实例选择CHO-K1(中国仓鼠卵巢细胞Chinese Hamster Ovary),通过细胞扩增得到一定数量的CHO细胞,在15L的发酵罐中进行无血清细胞悬浮培养,带有特定基因的细胞会表达所需的双特异性抗体B,并排出到培养液中,经过14天发酵后,得到双特异性抗体B的发酵液,双特异性抗体B发酵液经过深层过滤去除细胞和细胞碎片等一些大颗粒物质,深层滤器采用Millipore的D0HC和A1HC串联,面积比2:1,通用进口流速150LMH,压力控制<14.5psi,收获后的细胞培养液采用ProteinA亲和层析进行捕获,所用填料为AT ProteinA Diamond,亲和层析步骤采用填料推荐的条件。亲和后样品采用LowpH病毒灭活,灭活结束后添加0.1MArg-HCl,回调pH到7.0,进行中间品深层过滤。
中间品深层过滤膜为Millipore的X0HC,操作步骤如表5所示。
表5.深层过滤步骤
表6.深层过滤实验数据汇总
表7.深层过滤后样品质量数据汇总
从表6中可以看出,样品中加入盐酸精氨酸可以极大提高过滤载量到2000L/m2,同时保证较高的样品回收率(>95%)。从表7可以看出添加盐酸精氨酸进行深层过滤对样品质量参数没有影响,HCP,HCDNA,rProteinA去除效果较好,此操作方法简单,不需要大量探索实验,高效便捷,效果显著。
实施例3
样品制备过程:通过基因合成制备带有编码双特异性抗体C(结合CD3和VEGF靶点的双抗)基因的质粒,将质粒导入到哺乳动物细胞中,本实例选择CHO-S(中国仓鼠卵巢细胞Chinese Hamster Ovary),通过细胞扩增得到一定数量的CHO细胞,在15L的发酵罐中进行无血清细胞悬浮培养,带有特定基因的细胞会表达所需的抗体C,并排出到培养液中,经过14天发酵后,得到抗体C的发酵液,单克隆抗体C发酵液经过深层过滤去除细胞和细胞碎片等一些大颗粒物质,深层滤器采用Millipore的D0HC和A1HC串联,面积比2:1,通用进口流速150LMH,压力控制<14.5psi,收获后的细胞培养液采用ProteinA亲和层析进行捕获,所用填料为Mabselect Sure LX,亲和层析步骤采用填料推荐的条件。亲和后样品采用Low pH病毒灭活,灭活结束后添加0.2MArg-HCl,回调pH到6.0,进行中间品深层过滤。
中间品深层过滤膜为Millipore的A1HC,操作步骤如表8所示。
表8.深层过滤步骤
步骤 | 缓冲液 | 体积(L/m2) | 进口压力(Psi) |
冲洗 | 注射水 | 100 | ≤14.5 |
平衡 | 50mMNaAC-HAcpH6.0 | 50 | ≤14.5 |
上样 | N/A | N/A | ≤14.5 |
淋洗 | 50mMNaAC-HAcpH6.0 | 30 | ≤14.5 |
表9.深层过滤实验数据汇总
表10.深层过滤后样品质量数据汇总
从表9中可以看出,样品中加入0.2M盐酸精氨酸可以极大提高过滤通量到3000L/m2,且同时保证较高的样品回收率(>95%),从表10可以看出添加促溶试剂后,对样品质量参数没有影响,并保证了较好的HCP,HCDNA,rProteinA去除效率,方法简单,不需要大量探索实验,高效便捷。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (4)
1.一种重组蛋白澄清纯化方法,采用深层过滤,包括如下步骤:冲洗、平衡、上样、淋洗,其特征在于,所述上样步骤为将经过纯化后的蛋白类料液加载在深层过滤膜装置,所述蛋白类料液中添加有盐酸精氨酸,所述蛋白类料液中盐酸精氨酸的浓度为0.1-0.2M,pH6或7,所述蛋白类料液为双特异性抗体A发酵液或双特异性抗体B发酵液或单克隆抗体C发酵液经深层过滤、亲和捕获、Low pH病毒灭活后得到:
其中双特异性抗体A发酵液为通过基因合成制备结合CD3和CD20靶点的双抗基因的质粒,将质粒导入到哺乳动物细胞CHO-K1中,通过细胞扩增得到CHO细胞,在15L的发酵罐中进行无血清细胞悬浮培养,经过14天发酵后得到;
双特异性抗体B发酵液为通过基因合成制备结合PD1和CD47靶点的双抗基因的质粒,将质粒导入到哺乳动物细胞CHO-K1中,通过细胞扩增得到CHO细胞,在15L的发酵罐中进行无血清细胞悬浮培养经过14天发酵后得到;
单克隆抗体C发酵液为通过基因合成制备结合CD3和VEGF靶点的双抗基因的质粒,将质粒导入到哺乳动物细胞CHO-S中,通过细胞扩增得到CHO细胞,在15L的发酵罐中进行无血清细胞悬浮培养,经过14天发酵后得到;
深层过滤的深层滤器采用Millipore的D0HC和A1HC串联,面积比2:1,通用进口流速150LMH,压力控制<14.5psi;
亲和捕获为采用ProteinA亲和层析进行捕获,所用填料为Praesto Jetted A50或ATProteinA Diamond或Mabselect Sure LX,亲和层析步骤采用填料推荐的条件。
2.如权利要求1所述的重组蛋白澄清纯化方法,其特征在于,所述冲洗为恒流过滤:进口通量为600LMH,压力控制小于等于14.5psi,冲洗液用量为大于等于100L/m2。
3.如权利要求1所述的重组蛋白澄清纯化方法,其特征在于,所述平衡为恒流过滤:进口通量为150LMH,压力控制在14.5psi,平衡液用量为大于等于50L/m2。
4.如权利要求1所述的重组蛋白澄清纯化方法,所述淋洗为恒流过滤:进口通量为150LMH,压力控制在14.5psi,淋洗液用量为大于等于30L/m2。
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