DD240217A5 - Verfahren zur gewinnung eines gereinigten tierischen wachstumshormons - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines gereinigten menschlichen oder tierischen Wachstumshormons oder Analogen desselben aus einer Bakterienzelle, in der das tierische Wachstumshormon mittels Expression eines Plasmids mit einer das Hormon oder dessen Analoges kodierenden DNS-Sequenz erzeugt wurde. Erfindungsgemaess geht man so vor, dass mana) die Zellenwand der Bakterienzelle zur Bildung eines Lysats zerbricht;b)den p H-Wert des Lysats auf eine Neutral-p H-Wert einstellt, um das Hormon oder dessen Analoges auszufaellen;c)den Niederschlag durch Einstellen des p H-Werts auf einen alkalischen p H-Wert loeslich macht;d)den loeslichgemachten Niederschlag des Hormons oder dessen Analogen durch Gelfiltrationschromatographie von anderen loeslichen Komponenten abtrennt unde)das derart abgetrennte Hormon oder dessen Analoge zur Konzentration des Hormons oder Analogen und Reindarstellung desselben einer Ionenaustauschchromatographie unterwirft.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines gereinigten menschlichen oder tierischen Wachstumshormons oder Analogen desselben aus einer Bakterienzelle, in der das tierische Wachstumshormon mittels Expression eines Plasmids mit einer das Hormon oder dessen Analoges kodierenden DNS-Sequenz erzeugt wurde.
Mit der Erfindung soll ein Verfahren zur Gewinnung eines gereinigten Wachstumshormons oder Analogen desselben bereitgestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Zellenwand der Bakterienzeile zur Bildung eines Lysats zerbricht;
b) den pH-Wert des Lysats auf einen Neutral-pH-Wert einstellt, um das Hormon oder dessen Analoges auszufällen;
c) den Niederschlag durch Einstellen des pH-Werts auf einen alkalischen pH-Wert löslich macht;
d) den löslichgemachten Niederschlag des Hormons oder dessen Analogen durch Gelfiltrationschromatographie von anderen löslichen Komponenten abtrennt und
e) das derart abgetrennte Hormon oder dessen Analoge zur Konzentration des Hormons oder Analogen und Reindarstellung desselben einer lonenaustauschchromatographie unterwirft.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterial eingesetzten Bakterienzellen erhält man dadurch, daß man ein Bakterium-Vektorsystem mit einem Plasmid, enthaltend
a) einen Vektor, der nach dem Einbau in eine geeignete Bakteriumzelle mit dem thermolabilen Repressor Q die Bakteriumzelle nach Erhöhung ihrer Temperatur auf eine Temperatur, bei der der Repressor zerstört wird, zur Expression eines in den Vektor eingebauten gewünschten Gels und zur Bildung eines durch das Gen kodierten Wachstumshormons oder Analogen desselben befähigt und
1) ein Doppelstrang-DNS-Molekül, welches in der Reihenfolge 5' bis 3'
— eine DNS-Sequenz mit dem Promotor und Operator PLOL eines λ-Bakteriophagen;
— die N-Nutzungsstelle zur Bindung von durch die Bakteriumzelle gebildeten Antiterminator-N-Protein;
— eine DNS-Sequenz mit einer Ribosomenbindungsstelle zur Befähigung der mRNS des gewünschten Gens zur Bindung an Ribosomen in der Bakteriumzelle;
— ein ATG-Initiationscodon oder eine DNS-Sequenz, die bei Einfügung des gewünschten Gens in den Vektor in ein ATG-Initiationscodon übergeht, und
— eine Restriktionsenzymstelle zum Einbau des gewünschten Gens in den Vektor in Phase mit dem ATG-Initiationscodon
enthält, sowie
2) zusätzlich eine DNS-Sequenz mit einem Replikationspunkt aus einem zur autonomen Replikation in der Bakteriumzelle fähigen bakteriellen Plasmid sowie eine DNS-Sequenz mit einem wählbaren oder indentifizierbaren Phänotypusmerkmal zugeordneten Gen, das sich bei Anwesenheit des Vektors in der Bakteriumzelle zu erkennen gibt, umfaßt, und b) ein das Wachstumshormon oder ein Analoges desselben kodierendes und in die Restriktionsenzymstelle eingefügtes Gen in einem geeigneten Bakterium, unter die Bildung des Wachstumshormons oder Analogen desselben gestattenden geeigneten Bedingungen wachsen läßt.
Bevorzugte Wachstumsbedingungen sind: 10-30 min, insbesondere 15 min, bei etwa 420C, und so langes Weiterwachsen bei etwa 37-390C, bis die gesamte Wachstumsdauer etwa 60-90 min beträgt. Das Weiterwachsen dauert vorzugsweise etwa 75 min bei 38-390C. Bevorzugte Wachstumsmedien sind mit Glucose oder Gehim/Herz-Aufschwemmung (Infusion) versetztes Lactalbuminhydrolysat
Bevorzugte Vektoren sind pMG 100 und pND5.
Gene, d. h. cDNSn, mit Kodierung für die gewünschten Wachstumshormone, wie Rinder-, Schweine- oder Hühnerwachstumshormone oder menschliche Wachstumshormone oder Analoge derselben können zur Erzeugung von Plasmiden in die Restriktionsenzymstelle des Vektors eingebaut werden. Die Plasmide ihrerseits können in geeignete Wirte, in denen eine Genexpression und eine Produktion gewünschten Polypeptids stattfinden können, eingebaut werden. Bevorzugte Plasmidefür bGH sind pRec2/3 und pR011 und für hGHpTV 18(1) und pTV 104(2). Geeignete Wirte sind Escherichiacoli-Stämme A1637, A1645, A2602 und A1563, vorzugsweise der Stamm A1637.
Diese erfindungsgemäß erhaltenen gereinigten Wachstumshormone oder Analogen derselben können tierärztlichen Zubereitungen oder Humanarzneimitteln einverleibt werden. Die jeweiligen Hormone oder deren Analogen können direkt oder in Form entsprechender Zubereitungen zur Stimulierung der Milch- oder Fleischproduktion bei Rindern oder zur Behandlung von Defiziten an menschlichem Wachstumshormon eingesetzt werden.
Unter Analogen von Wachstumshormonen sind Wachstumshormone derselben Aktivität, wie sie das natürlich vorkommende Wachstumshormon aufweist, jedoch mit einer oder mehreren unterschiedlichen Aminosäure(n) am N-Ende des Wachstumshormons, zu verstehen.
1 kg Bakterienzellen mit darin enthaltenem, auf gentechnologischem Wege erzeugtem Rinder-Wachstumshormon wird in 10 Volumina einer Lösung mit 50 mM Tris-Cl (pH-Wert: 7,4), 5OmM Ethylendiamintetraessigsäure und 25% Saccharose in einem Warring-Mischer suspendiert. Hierbei wirddie Mischergeschwindigkeit derart gesteuert, daß das Ganze nur minimal schäumt. Die homogene Suspension wird kontinuierlich durch einen handelsüblichen Zellenbrecher laufengelassen. Die hierbei erhaltene homogene Suspension zerbrochener Zellen wird zunächst durch Zentrifugieren in einer Sharpless-Zentrifuge und anschließendes kontinuierliches Zentrifugieren mit 20000 Umdrehungen/min in einer Sorvall-Zentrifuge geklärt. Der Niederschlag aus beiden Zentrifugierstufen wird gesammelt, mit 5OmM Tris-Cl (pH-Wert: 7,4) gewaschen und in 500ml desselben Puffers resuspendiert. Nach Zusatz von Lysozyme bis zu einer Endkonzentration von 2 mg/ml wird die Suspension 1 h lang bei 37°C inkubiert. Danach wird Triton X-100 bis zu einer Endkonzentration von 1 % zugesetzt. Nun wird die Suspension auf 4°C gekühlt und 20min lang mit 20000 Umdrehungen/min in einem Sorvall SS34-Rotor zentrifugiert. Der gesammelte Niederschlag wird zweimal mit 5OmM Tris-Cl gewaschen, in 500 ml 5OmM Tris-Cl (pH-Wert: 7,4) resuspendiert und mit 5mM MgCI2 und Desoxyribonuclease bis zu einer Endkonzentration von 20/x.g/ml versetzt. Nach 30minutiger Inkubation bei Raumtemperatur wird der Niederschlag in der geschilderten Weise gesammelt, zweimal mit 500 ml 2OmMTHs-CI (pH-Wert: 7,4), 10OmM NaCI und 1OmM Ethylendiamintetraessigsäure gewaschen und schließlich noch zweimal mit 500ml destilliertem Wasser gewaschen. Der Niederschlag wird durch Zentrifugieren gesammelt und läßt sich unbeschränkt lange bei — 20 °C lagern. In dieser Stufe ist das Rinderwachstumshormon 80% rein (Schätzung aufgrund einer Natriumdodecylsulfat-Gelelektrophorese). Die Ausbeute beträgt etwa 15g Rinderwachstumshormon.
100g Niederschlag werden in 40ml destilliertem Wasser suspendiert und durch Titration mitO,5M NaOH (pH-Wert: 11,8) in Lösung gebracht. Die Lösung erfährt dann eine 2minutige Ultraschallbehandlung. Anschließend wird sie durch 20minutiges Zentrifugieren mit 20000 Umdrehungen/min in einem Sorvall SS34-Rotor geklärt. Nun wird die Lösung auf eine Sepharose CL-6B-Säule (5 χ 100cm), die mit 6,5 mM Boratpuffer (pH-Wert: 11,8) ins Gleichgewicht gesetzt ist, aufgegeben. Die Säule wird mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/h entwickelt, wobei Fraktionen in einer Menge von 12 ml aufgefangen werden. Der erste Ablauf der Säule wird verworfen. Die folgenden beiden Abläufe werden getrennt und gesammelt. Der erste entspricht aggregiertem Rinderwachstumshormon niedriger Aktivität, der zweite Rinderwachstumshormon hoher Aktivität. Eine DEAE-Sephacel (25g/100g äquivalent ppt)-Säule wird mit 6,5mM Boratpuffer (pH-Wert: 9,0) ins Gleichgewicht gesetzt. Der zweite Rinderwachstumshormon-Peak wird mit auf die DEAE-Spehacel-Säule mit einer Geschwindigkeit von 250 ml/h aufgebrachter HCI auf einen pH-Wert von 9,0 gebracht. Die Säule wird mit 7,5 ml 6,5 mM Boratpuffer (pH-Wert: 9,0) gewaschen
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und mit 6,5mM Boratpuffer (pH-Wert: 9,0) mit75mM NaCI eluiert. Die Fraktionen mit OD28O über 0,3 werden gesammelt, gegen H2O in einer Millipore Pellicon-Dialysevorrichtung dialysiert und dann lyophilisiert. ·
Claims (10)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur Gewinnung eines gereinigten menschlichen oder tierischen Wachstumshormons oder Analogen desselben aus einer Bakterienzelle, in der das tierische Wachstumshormon mittels Expression eines Plasmids mit einer das Hormon oder dessen Analoges kodierenden DNS-Sequenz erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß mana) die Zellenwand der Bakterienzelle zur Bildung eines Lysats zerbricht;b) den pH-Wert des Lysats auf einen Neutral-pH-Wert einstellt, um das Hormon oder dessen Analoges auszufällen;c) den Niederschlag durch Einstellen des pH-Werts auf einen alkalischen pH-Wert löslich macht;d) den löslichgemachten Niederschlag des Hormons oder dessen Analogen durch Gelfiltrationschromatographie von anderen löslichen Komponenten abtrennt unde) das derart abgetrennte Hormon oder dessen Analoge zur Konzentration des Hormons oder Analogen und Reindarstellung desselben einer lonenaustauschchromatographie unterwirft.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hormon oder dessen Analoges aus Rinderwachstumshormon oder einem Analogen desselben besteht.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hormon oder dessen Analogesaus einem Schweinewachstumshormon oder einem Analogen desselben besteht.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hormon oder dessen Analoges aus Hühnerwachstumshormon oder einem Analogen desselben besteht.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zellen auf mechanischem Wege zerstört.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Lysat vor Einstellung des pH-Werts Lysozym zusetzt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Lysat vor Einstellung des pH-Werts Desoxyribonuclease zusetzt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lysat auf einen Neutral-pH-Wert von etwa 7,4 einstellt.
- 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (zum Löslichmachen des Niederschlags) auf einen alkalischen pH-Wert von etwa 11,8 einstellt.
- 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hormon oder dessen Analoges durch Dialyse und nachgeschaltete Lyophilisierung weiter konzentriert.
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