DE2009492C3 - Process for the separation of pyrogens from preparations of L-asparaginase - Google Patents
Process for the separation of pyrogens from preparations of L-asparaginaseInfo
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Description
1010
L-Asparaginase ist ein Enzym, das die Amidgruppe des L-Asparagins hydrolysiert, wobei L-Asparaginsäure und Ammoniak entstehen. Das Enzym hat zur Bekämpfung des malignen Wachstums große Bedeutung in der Medizin bekommen.L-asparaginase is an enzyme that has the amide group of L-asparagine is hydrolyzed, producing L-aspartic acid and ammonia. The enzyme has to fight of malignant growth are of great importance in medicine.
Die für chemotherapeutische Zwecke geeignete L-Asparaginase wird aus Escherichia coli nach Methoden gewonnen, die z. B. von Campbell et al.(Biochemistry 6, 721 j i967J) beschrieben worden sind. Das auf diese Weise in hoher Reinheit hergestellte Enzym enthält jedoch noch pyrogene Substanzen, die wahrscheinlich aus den Bakterienzellen selbst stammen, und ist deshalb für eine therapeutische Anwendung ungeeignet.L-asparaginase suitable for chemotherapeutic purposes is obtained from Escherichia coli by methods that z. B. von Campbell et al. (Biochemistry 6, 721 j 1967J) have been described. The enzyme produced in this way with high purity but still contains pyrogenic substances, which are likely to come from the bacterial cells themselves, and is therefore unsuitable for therapeutic use.
Die Entfernung der Pyrogene wurde bisher nach dem Erhitzungsverfahren gemäß den deutschen Offenlegungsschriften 1792043 und 18 16901 oder durch Säulenchromatographie an quervernetztem Dextran- jo gel mit Diäthylaminoäthy!gruppen, z. B.gemäß DE-OS Π 67 389 mit na "!folgender Fällung mit Polyäthylenglykol vorgenommen. Der Gehalt einzelner Partien an Pyrogenen ist sehr unterschiedlich. Partien mit niedrigem Gehalt an Pyrogenen lassen sich durch ii das Erhitzungsverfahren mit guten Ausbeuten von den Pyrogenen befreien. Bei einem hohen Gehalt an Pyrogenen muß das Verfahren mehrmals wiederholt werden, wobei dann große Verluste an L-Asparaginase auftreten.The removal of the pyrogens has hitherto been carried out by the heating process according to the German Offenlegungsschriften 1792043 and 18 16901 or by column chromatography on cross-linked dextranjo gel with diethylaminoethy! groups, e.g. B. according to DE-OS Π 67 389 with na "! Following precipitation with polyethylene glycol performed. The pyrogen content of individual batches is very different. Games with low pyrogen content can be achieved by ii the heating process with good yields of free the pyrogen. If the pyrogen content is high, the process must be repeated several times large losses of L-asparaginase then occur.
Das säulenchromalographische Verfahren gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 17 67 389 mit dem anionisch quervernetzten Dextrangel mit Diäthylaminoäthylgruppen hat den Nachteil des größeren technischen Aufwandes, insbesondere weil die Säule in- 4> folge der starken Volumenkontraktion bei der Elution mit Salzen für jeden Ansatz neu gefüllt werden muß.The säulenchromalographische process according to DE-OS 17 67 389 with the anionic cross-linked dextran gel with Diäthylaminoäthylgruppen has to be to the detriment of the greater technical complexity, especially as the column in-4> follow the strong volume contraction during elution with salts refilled for each approach.
Gemäß BE-PS 7 37 859 wird zur Entfernung von Pyrogenen aus L-Asparaginase-Präparationen der Kontakt von L-Asparaginasehaltigen Lösungen am in AI(OH)1-CJeI vorgeschlagen.According to BE-PS 7 37 859, the contact of L-asparaginase- containing solutions in AI (OH) 1 -CJeI is proposed to remove pyrogens from L-asparaginase preparations.
Die Arbeitsweise hat auf Grund der physikalischen Eigenschaften des AI(OH)1-(JeIs (schnelle Alterung, schlecht reproduzierbare Eigenschaften) einige Nachteile siDue to the physical properties of Al (OH) 1 - (JeIs (rapid aging, poorly reproducible properties), the method of operation has some disadvantages
Man kann nicht mit einer technisch leicht /u handhabenden Chromatographicsäule arbeiten. AI(OH)1 ist wegen der schnellen Alterung praktisch nur im status nascendi einzusetzen.You cannot work with a chromatographic column that is technically easy to handle. AI (OH) 1 can only be used in the status nascendi because of its rapid aging.
Die Al(()H)i-Ciallcrte adsorbiert einen beträcht- wi liehen feil der /u adsorbierenden Substanz (hier !.-Asparaginase) irreversibel,und es treten zu hohe Gesamt* verlusle an L-Asparagiriase auf,The Al (() H) i -Callcrte adsorbs a considerable amount of wi borrowed for the / u adsorbing substance (here! .- asparaginase) irreversible, and excessively high total * losses of L-asparagiriase occur,
Durch das im Anspruch charakterisierte erfindungsgemäße Verfahren werden die oben geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden.The method according to the invention characterized in the claim provides the above-described Avoid disadvantages of the known method.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man Asparagiriaseparlien mit hohem Pyrogengehalt, die nach einmaligem Erhitzen gemäß DE-OS 18 16901 noch nicht verwendungsfähig sind, durch Chromatographie an ungeladenen Acrylamid- oderDextrangelen, insbesondere an quervernetzten Dextrangelen mit Ausschlußgrenzen für Molekulargewichte > 150000Dalton oder >200Q0Q Dalton von den restlichen Pyrogenen befreien kann. Die Pyrogene verlassen hierbei die Säule zusammen mit höhermolekularen BegleitstolTen vor der Asparaginasefraktion. Gleichzeitig werden durch den Prozeß höhermolekulare Assoziale der Asparaginase und einige Farbstoffe abgetrennt, wodurch auch die spezifische Aktivität weiter verbessert wird. Bei dem ganzen Vorgang wird die Art und Zusammensetzung des eluierenden Puffers nicht geändert. Damit tritt keine Schrumpfung des Gelbettes ein, so daß σ-.an ohne weitere Regeneration eine Partie nach der anderen durch dieselbe Säule geben kann.Surprisingly, it has been shown that one can use Asparagiriaseparlien with a high pyrogen content, the after heating once according to DE-OS 18 16901 are not yet usable by chromatography on uncharged acrylamide or dextr gels, in particular on cross-linked dextr gels with exclusion limits for molecular weights> 150,000 Dalton or> 200Q0Q Dalton can remove the remaining pyrogens. The pyrogens leave the Column together with higher molecular weight accompanying substances in front of the asparaginase fraction. Be at the same time separated by the process of higher molecular associates of asparaginase and some dyes, whereby the specific activity is also further improved. The whole process depends on the type and composition of the eluting buffer not changed. So that there is no shrinkage of the gel bed, so that σ-.an can pass one batch after the other through the same column without further regeneration.
Die Abtrennung der Pyrogene gelingt mit beiden Typen des Dextrangels gleich gut, obwohl dre Auftrennung der höhermolekularen Assoziate der Asparaginase an quervernetztem Dextrangel mit einer Ausschiußgrenze für Molekulargewichte >200000 Dalton noch besser ist als an quervernetztem Dextrangel mit einer Ausschlußgrenze für Molekulargewichte > 150000 Dalton. Wegen der günstigeren physikalischen Eigenschaften wird für die technische Anwendung quervernetztes Dextrangel mit einer Ausschlußgrenze für Molekulargewichte > 150000 Dalton verwendet.The separation of the pyrogens succeeds equally well with both types of dextran gel, although three separation the higher molecular weight associates of asparaginase on cross-linked dextran gel with a reject limit for molecular weights> 200,000 Dalton is even better than on cross-linked dextran gel an exclusion limit for molecular weights> 150,000 Daltons. Because of the cheaper physical Properties is cross-linked dextran gel with an exclusion limit for technical use used for molecular weights> 150,000 Dalton.
Zur chromatographischen Reinigung wird das Enzym in einer Konzentration von IO bis 20 Prozent in einem geeigneten Puffer, z. B. PhosphatpufTer, Trispuffer oder Glycin, bei pH 6 bis 8,5 gelöst, dem zur Stabilisierung etwas Polyäthylenglykol und zur Verhinderung von Bakterienwachstum Thimerosal zugesetzt worden ist.For chromatographic purification, the enzyme is used in a concentration of 10 to 20 percent in one suitable buffer, e.g. B. Phosphate buffer, Tris buffer or glycine, dissolved at pH 6 to 8.5, with a little polyethylene glycol for stabilization and prevention Thimerosal has been added to bacterial growth.
Das Dextrangel wurde zuvor in demselben Puffer gequollen und in Säulen gefüllt, wobei das Verhältnis von Säulendurchmesser zu Säulenhöhe 1 : 3 bis I : IO beträgt. Die Enzymlösung wird auf uis Säule gegeben und mit einer Geschwindigkeit von I bis 3 ml pro cnv Säulenquerschnitt eluiert und fraktioniert aufgefangen. Im Auslauf der Säule wird die Absorption bei 254 oder 280 nm und die L-Asparaginaseaklivität gemessen (Abbildung).The dextran gel was previously swollen in the same buffer and filled into columns, with the ratio from column diameter to column height is 1: 3 to I: IO. The enzyme solution is applied to the column and eluted at a rate of 1 to 3 ml per cnv column cross-section and collected in a fractionated manner. At the outlet of the column, the absorption at 254 or 280 nm and the L-asparaginase reactivity measured (figure).
In Abhängigkeit von der Reinheit und der Art der Vorbehandlung enthält das L-Asparaginase-Präparat einen größeren oder kleineren Anteil an Assozialen, die in einer Vorfraktion zusammen mit Verunreinigungen vereinigt und abgetrennt werden. Der Anteil der L-Asparaginaseaktivität in der Vorfraktion kann 10 bis 40 Prozent der Gesamtaktivität betragen. Dieser Ar'eil kann durch Rechromatographic /u einem großen Teil in der Hauptlraktion wiedergewonnen werden. Die Hauptlraktion besteht aus L-Asparaginase mit einem Molekulargewicht von etwa 120 000. Die Fraktionen des llauptgipl'els der Enzymaklivität werden ebenfalls vereinigt und das Enzym nach bekannten Methoden, wie /. B. Fällung mit Aceton, Alkohol oder Polyäthylenglykol, in fester, meist kristalliner Form isoliert. Ausgehend von einem Enzympräparat von 150 bis 200 U/mg Einwaage erhält man das Enzym mit einem Molekulargewicht von etwa 120 000 in Ausbeulen Von 50 bis 75 Prozent und mit einer Aktivität von 200 bis 240 U/mg Einwaage oder 220 bis 270 U/mg Protein, Die fiebererregendc Wirkung, die am Kaninchen mit 500 und 1000 U/kg Tier gemessen wird, kann im Ausgangspräparat eine Temperatur-Depending on the purity and the type of pretreatment, the L-asparaginase preparation contains a greater or lesser proportion of asocials living in a pre-fraction together with impurities be united and separated. The proportion of L-asparaginase activity in the preliminary fraction can 10 to 40 percent of the total activity. This Ar'eil can be a great one through Rechromatographic / u Part to be recovered in the main section. The main fraction consists of L-asparaginase with a molecular weight of about 120,000. The fractions making up the main part of enzyme activity are also combined and the enzyme by known methods, such as /. B. Precipitation with acetone, alcohol or polyethylene glycol, isolated in solid, mostly crystalline form. Based on an enzyme preparation from 150 to 200 U / mg initial weight, the enzyme is obtained with a molecular weight of about 120,000 in Bulging from 50 to 75 percent and with an activity of 200 to 240 U / mg sample weight or 220 to 270 U / mg protein, the fever-provoking effect measured on rabbits with 500 and 1000 U / kg animal a temperature can be added in the initial preparation
erhöhung von 1 bis 2 C betragen. Nach dem Säulendurchlauf entspricht die I lauptCraktion des Enzyms in derselben Dosierung den Anforderungen des Deutschen Arzneibuches VII Pur Pyrogenfreiheit, das heißt, die Summe der Quadrate der Temperaturerhöhung von drei Tieren ist weniger als 0,6.increase of 1 to 2 C. After the column run the initial fraction of the enzyme in the same dosage corresponds to the requirements of German Pharmacopoeia VII Pur pyrogen-free, that is, the sum of the squares of the temperature increase of three animals is less than 0.6.
Die Abbildung zeigt die Chromatographie von L-Asparaginasen an quervernelztem Dexlrangel mit einer Ausschlußgrenze für Molekulargewichte >200000 Dalton, gemäß Beispiel 1.The figure shows the chromatography of L-asparaginases on cross-linked dexl rod with a Exclusion limit for molecular weights> 200,000 Dalton, according to Example 1.
Auf der linken Ordinate wird die L-Asparaginase-Aktivität in U/ml, auf der rechten Ordinate die UV-Absorption bei 280 bzw. 254 nm in % angegeben.On the left ordinate is the L-asparaginase activity in U / ml, on the right ordinate the UV absorption at 280 or 254 nm is given in%.
Die obere Zahlenreihe der Abszisse gibt die Menge Eluat in Litern, die untere Zahlenreihe der Abszisse die Frakitionsnummer an. Fraktion 6 bis 22 ist die Vorfraktion, Fraktion 23 bis 36 die Hauptfraktion und Fnaktion 37 bis 40 die Nachfraktion. Die durchgezogene Kurve zeigt die L-Asparaginaseaktivität, die gestrichelte Kurve die UV-Absorption an.The upper row of numbers on the abscissa gives the amount of eluate in liters, the lower row of numbers on the abscissa the fraction number. Fraction 6 to 22 is the preliminary fraction, fraction 23 to 36 is the main fraction and Fnaktion 37 to 40 the post-fraction. The solid one The curve shows the L-asparaginase activity, the dashed curve shows the UV absorption.
2800 g Dextrangel (quervemetztes Dextrangel mit einer Ausschlußgrenze fur Molekulargewichte >200000 Dalton) vmrden in 150 Liter Puffer mit folgender Zusammensetzung vorgequollen:2800 g dextran gel (cross-linked dextran gel with an exclusion limit for molecular weights > 200,000 Dalton) vmrden in 150 liters of buffer with the following composition pre-swollen:
Glycin 30 g/Liter (0,4 M),
Polyäthylenglykol (mit einem Molekulargewicht von ca. 1550Dalton) 10 g/Liter,
Na-Äthylmercurithiosalicylat 12,5 mg/Liter.Glycine 30 g / liter (0.4 M),
Polyethylene glycol (with a molecular weight of approx. 1550 Dalton) 10 g / liter,
Na ethyl mercurithio salicylate 12.5 mg / liter.
Diese Lösung wurde mit 4 N-Natronlauge auf pH 8,0 eingestellt. Das Gel wurde hierauf in eine Säule mit 28 cm Durchmesser und 120 cm Höhe eingerollt, wobei darauf geachtet wurde, daß die Durchflußgeschwindigkeit 0,8 Liter pro Stunde nicht übersteigt. Die Höhe des Gelbettes betrug 112 cm.This solution was adjusted to pH 8.0 with 4N sodium hydroxide solution. The gel was then placed in a column with 28 cm in diameter and 120 cm in height, taking care to keep the flow rate Does not exceed 0.8 liters per hour. The height of the gel bed was 112 cm.
190 g eines L-Asparagenasepräparatesmit201 U/mg, das sind 38,2 MU (MU = Mega-Units, Pyrogenität der Substanz siehe Tabelle 1) wurde in 1,3 Liter des obigen Puffers gelöst, auf die Säule aufgetragen und mit demselben Puffer Chromatographien (Abbildung). Die Durchlaufgeschwindigkeit betrug anfangs 0,50 Liter/Stunde, später 0,45 Liter/Stunde. Die Vorlagen wurden automatisch alle 2 Stunden gewechselt. Die Επί" zymfraktionen wurden auf ihre L-Asnaraginaseaktivität untersucht und hierauf vereinigt, jo daß die Assoziate der L-Asparaginase als Vorfraktiun abgetrennt wurden. Zur Gewinnung von Trockensubstanzen wurden die Lösungen bei pH 5,1 durch Zugabe von >> Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von ca. 155CDalton gefallt bzw. kristallisiert. Die Niederschläge wurden mit Aceton gewaschen und mit Aceton getrocknet. Die Ausbeuten sind der Tabelle 2 zu entnehmen. 190 g of an L-asparagenase preparation with 201 U / mg, that is 38.2 MU (MU = mega-units, pyrogenicity of the substance see Table 1) was in 1.3 liters of the dissolved above buffer, applied to the column and chromatographed with the same buffer (figure). The throughput speed was initially 0.50 liters / hour, later 0.45 liters / hour. The templates were automatically changed every 2 hours. The Επί "enzyme fractions were determined for their L-asnaraginase activity examined and then united, jo that the associates the L-asparaginase were separated off as a preliminary fraction. For the extraction of dry substances were the solutions at pH 5.1 by adding >> polyethylene glycol with a molecular weight of approx. 155CDalton precipitated or crystallized. The precipitates were washed with acetone and with acetone dried. Table 2 shows the yields.
Pyrogenität der Präparate von Beispiel 1, geprüft am KaninchenPyrogenicity of the preparations from Example 1, tested on the rabbit
*) Der DAB-Wcri isl die Summe der Quadrate der Temperaturerhöhung von drei Tieren.*) The DAB-Wcri is the sum of the squares of the temperature increase of three animals.
Ausbeulen und L-Asparaginaseaktivitäl der Präparate von Beispiel IBulging and L-asparaginase activity of the preparations of Example I.
*) Die bnits wurden auf mg Einwaage der gefällten bzw. kristallisierten und getrockneten Präparate bezogen. Der Protcingehalt (Uiurctbestimmilng) betrügt bei der llauptfraktion 87,1% und damit die spezifische Aktivität 255 U/mg Protein.*) The bnits were weighed in on mg of the precipitated or crystallized and dried preparations based. The protein content (determination) is 87.1% in the main fraction and thus the specific activity is 255 U / mg protein.
3 kg Dextrangel (quervemetztes Dextrangel mit einer Ausschlußgrenze für Molekulargewichte > 150000 Dalton) wurden, wie in Beispiel I beschrieben, Vorbehandelt und in eine Säule mit 28 cm Durchmesser und 120 cm Höhe gefüllt. Die Durchflußgeschwindigkeit kann hier bis zu 2 Litern/Stunde betragen. Es würde eine Höhe des Gelbettes von 110 cm erreicht.3 kg dextran gel (cross-linked dextran gel with a Exclusion limit for molecular weights> 150,000 Dalton) were pretreated as described in Example I. and filled into a column with a diameter of 28 cm and a height of 120 cm. The flow rate can be up to 2 liters / hour here. The height of the gel bed would be 110 cm.
275 g eines L-Asparaginasepräparates mit 216 U/mg wurden in 1800 mi des Puffers von Beispiel 1 gelöst •und auf obiger Säule mit einer Dürchlaufgeschwindigkeit von 850 ml/Stunde Chromatographien. Alle zwei Stunden wurde die Vorlage automatisch gewechselt. Die enzymhaltigen Fraktionen wurden wieder zu einer Vorfraktion mit den Assoziaten der L-Asparaginasc und Verunreinigungen, einer Hauptffaktion mit dem Enzym mit dem Molekulargewicht Von etwa 120 000 Und einer kleinen Nachfraktion zusammengefaßt. Die Aufarbeitung der Lösungen zu Trockenpräparaten erfolgte wie in Beispiel 1 angegeben. Die Prüfung der Präparate auf Pyrogene ist in Tabelle 3, die Ausbeuten und Enzymaktivitiitcn in Tabelle 4; aufgerührt.275 g of an L-asparaginase preparation with 216 U / mg were dissolved in 1800 ml of the buffer from Example 1 • and on the above column with one pass speed of 850 ml / hour chromatographies. The template was automatically changed every two hours. The enzyme-containing fractions became a preliminary fraction with the associations of L-asparaginasc and impurities, a major fraction with the enzyme having the molecular weight of about 120,000 and a small fraction grouped together. The solutions were worked up to dry preparations as indicated in Example 1. the Testing of the preparations for pyrogens is shown in Table 3, the yields and enzyme activities in Table 4; stirred up.
f'yrogenilät der Präparate von Beispiel 2, geprüft am KaninchenPyrogenicity of the preparations from Example 2, tested on rabbits
['räparal['räparal
Dosis Temperaturerhöhung ("C)Dose temperature increase ("C)
U/kg Tier !.Tier 2. Tier 3. TierU / kg animal!. Animal 2nd animal 3rd animal
DAB-Wert*)DAB value *)
1000500
1000
l.Tag! Crist. preparation
1st day
1000500
1000
1000500
1000
1,5 ι, ο
1.5
0,90.9
0.9
i,41.2
i, 4
5,023.25
5.02
0,20.3
0.2
050.4
05
0,30.4
0.3
0,380.41
0.38
0,00.3
0.0
0,40.1
0.4
0,20.2
0.2
0,200.14
0.20
Ausbeuten und L-Asparaginaseaktivität der Präparate von Beispiel 2Yields and L-asparaginase activity of the preparations from Example 2
Präparatpreparation
Enzymaktivität (U/mg)*) MU Ausbeute
in ProzentEnzyme activity (U / mg) *) MU yield
in percent
*) Die Einheiten wurden auf mg Einwaage der getrockneten Substanz bezogen. Der Proteingehalt der Hauptfraktion wurde zu 92% bestimmt (Biuret-Test), die spezifische Aktivität dieser Fraktion beträgt damit 272 U/mg Protein.*) The units are based on the mg weight of the dried substance. The protein content of the main fraction was determined to be 92% (Biuret test), the specific activity of this fraction is therefore 272 U / mg protein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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