DE2953674C2 - Verfahren zur Herstellung von menschlichen Immungammaglobulinderivaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von menschlichen ImmungammaglobulinderivatenInfo
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Description
Die Erfindusj betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von menschlichen Immungammaglobulinderivaten in Wasser durch Oxidation der Zwischenkettendisulfidbindungen
mit einem Polythionat und S-Sulfonierung der bei der Oxidation aufgespaltenen Schwefelatome mit
einem Sulfit
Immunglobulin enthält Antikörper gegen eine Anzahl von Krankheiten und wird zur Prophylaxe und Therapie
dieser Krankheiten benutzt Jedoch ist die Verwendung des Immunglobulinpräparats auf die intramuskuläre Injektion
beschränkt gewesen. Wenn nämlich ein Immunglobulinpräparat
intravenös injiziert wird, bindet sich das Immunglobulin mit dem Komplement, um die Serumkomplementärkonzemration
~a erniedrigen und einen Nebeneffekt, als Antrkomplementärwirkung bezeichnet,
zu verursachen, was dazu . jhrt, daß ein Abfall des Blutdrucks, ein Anstieg der Körpertemperatur, eine
Unordnung in dem Kreislaufsystem und andere Dinge zu beobachten sind. Daher sind viele Studien mit dem
Zweck durchgeführt worden, Immunglobulin bei der intravenösen Verabreichung stabil zu halten.
Das erste Verfahren besteht darin, den Teil, von dem
angenommen wird, daß er sich mit dem Komplement verbindet, vom menschlichen Immunglobulin unter Verwendung
eines Enzyms abzutrennen. Zum Beispiel ist von A.Nisonoff vorgeschlagen worden, Pepsin als Enzym
zu verwenden (vgl. Science 132, 1770 (1970)). Ein anderes Verfahren wird in der japanischen Patentschrift
47-37529 (1972) beschrieben, wonach Plasminogen in Serum, Cathepsin und anderen als Enzym verwendet
werden. Jedoch haben diese enzymbehandelten Immunglobuline
den Nachteil, daß ihre Halbwertzeit kurz ist und daher die Zeitdauer der Wirksamkeit kurz ist, wie es
E. Merler und B. Jager in ihren Artikeln Vox Sang 13,
102 (1967) bzw. Arch. Intora. Med. 119,60 (1967) gezeigt
haben.
Das zweite Verfahren besteht darin, menschliches Immunglobulin mit einem Protein-Acylierungs-Reagens
zu behandeln. Zum Beispiel beschreibt die offengelegte japanische Patentanmeldung 49-6119 (1974), daß die
Acylierung menschlichen Immunglobulins ein modifiziertes Immunglobulin mit einem reduzierten Antikomplementaktivitätsniveau
liefert. Das acylierte Immunglobulin, das durch dieses Verfahren gebildet wird, führt
jedoch zu der Gefahr, daß die Antigenwirkung in menschlichen Körpern ansteigt. Es ist angenommen
worden, daß die Verabreichung in großen Mengen schwierig ist.
Nach dem dritten Verfahren werden die Disulfidbindungen in menschlichem Immunglobulin herabgesetzt,
wonach eine Alkylierung folgt. Zum Beispiel liefert dieses Verfahren nach der offengelegten japanischen Patentanmeldung
48-103723 (1973) ein modifiziertes Immunglobulin, das das gleiche scheinbare Molekulargewicht
wie das nicht-modifizierte Immunglobulin und ein herabgesetztes Antikomplementaktivitätsniveau aufweist
Jedcch handelt es sich hierbei um ein Zweistufenverfahren. Die Betriebsmaßnahmen sind verhältnismäßig
kompliziert so daß es für industrielle Zwecke nachteilig ist
ίο Das vierte Verfahren besteht darin, die Zwischenkettendisulfidbindungen
in menschlichem Immunglobulin mit Tetrathionationen und Sulfitionen zu S-sulfonieren,
um Immunglobulinderivate zu erhalten, die für die intravenöse
Injektion geeignet sind (vgL offengelegte japanisehe Patentanmeldungen 50-121421 (1975), 51-1630,
51-76418 und 51-112512 (1976)). Dieses Verfahren stellt
unter den bekannten das beste dar. Jedoch wird bei diesem Verfahren instabiles Tetrathionatsalz als Oxidationsmittel
verwendet. Daher ist eine große Menge an Tetrathionatsalz erforderlich, um die vollständige Reaktion
zu fördern, was oftmals Nebenreaktionen und des weiteren die Denaturierung des Proteins hervorruft, um
die ausreichende Herabsetzung des Antikomplementaktivitätsniveaus zu hemmen, wobei es sich um einen zu
behebenden Mangel handelt Des weiteren ist die Oxidationsstärke von Tetrathionationen relativ stark, um
eine Möglichkeit zu haben, die Disulfidbindungen innerhalb der Kette wie auch die Zwischenkettensulfidbindungen
aufzubrechen. Eine ausreichende Behutsamkeit ist unbequemerweise erforderlich, um die Reaktion einzuregeln.
Gemäß »Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie«, 8. Auflage, Schwefel B, S. 969-1010 (1960), Verlag
Chemie Weinheim, sollen sich die einzelnen PoIythionsäuren in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften
sehr ähnlich sein, so daß sich erwartungsgemäß bei der Oxidation der Zwischenkettendisulfidbindungen
die Tetrathionate gleich oder ähnlich verhalten sollten wie die Trithionate. Dies ist aber nicht der Fall,
wie ein Vergleich der Ergebnisse (bezüglich der Antikomplementaktivität)
der später folgenden Beispiele 1 und 2 mit dem Vergleichsbeispiel zeigt.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß dann, wenn Trithionationen, die hochstabil sind und eine
geeignete Reaktivität aufweisen, und Sulfitionen zusammen als Oxidationsmittel verwendet werden, Zwischenkettendisulfidbindungen
im menschlichen Immunglobulin aufgespalten werden und gleichzeitig die aufgespaltenen
Schwefelatome S-sulfoniert (-S-SO3-) werden,
um Immunglobulinderivate herzustellen, die zur intravenösen Injektion geeignet sind, da sie frei von den
vorgenannten Nachteilen sind, wodurch die vorliegende Erfindung erhalten wurde.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Polythionat ein Trithionat verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Polythionat ein Trithionat verwendet.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen
Fig. l(a), (b) und (c) Muster der elektrophoretischen
Wanderung von Immunglobulin (IG), sulfonierten! Gammaglobulin (GGS), erhalten nach Beispiel 1, und
einem anderen sulfonierten Gammaglobulin, erhalten nach dem Bezugsbeispiel auf Natriumdodecylsulfonatscheiben.
F i g. l(d) zeigt die Beziehung zwischen jedem Band in den obigen Mustern und dem Molekulargewicht.
F i g. 2(a) und (b) die Gelfiltrationsmuster sulfonierten
Gammaglobulins (GGS), erhalten nach Beispiel 1, und eines anderen sulfonierten Gammaglobulins (GGS), erhalten
nach dem Bezugsbeispiel unter Verwendung von Sephadex G200.
Von den Trithionaten, welche in Wasser Trithionationen
bilden, werden die Alkalimetallsalze, wie Natriumtrithionat oder Kaliumtrithionat, bevorzugt
Als Sulfitionenqaelle kann jede Verbindung verwendet
werden, sofern sie Sulfitionen in Wasser bilden kann, wobei jedoch schweflige Säure, Natriumsulfit Natriumbisulfit
Kaliumsulfh oder Natriumpjrobisulfit bevorzugte
Beispiele darstellen.
Die Menge der Verbindung, die zur Bildung von Sulfitionen imstande ist beträgt das zwei- oder mehrfache,
vorzugsweise mehr als das zehnfache der molaren Menge der im Immunglobulin zu spaltenden Zwischenkettendisuifidbindungen.
Die Menge der Verbindung, die zur Bildung von Trithionationen imstande ist, beträgt
mehr als 1 Mol, vorzugsweise 2 oder mehr Mol pro Mol der Zwischenkettendisulfidbindungen, die im Immunglobuiin
zu spalten sind. Die Reaktion wird Ji Wasser
durchgeführt der pH-Wert wird während der Reaktion vorzugsweise in dem Bereich von 6,0 bis 10,0 gehalten.
Die Reaktionstemperatur liegt bei 50° C oder weniger, vorzugsweise in dem Bereich von 10 bis 45° C.
Wenn die Temperatur 500C überschreitet wird das Immunglobulinmolekül
unzweckmäßigerweise stärker anfällig gegen Proteindenaturierung, während Temperaturen
von weniger als 100C den Fortschritt der Reaktion extrem hemmen, so daß sie industriell unpraktisch
sind.
Die Reaktionszeit innerhalb derer nahezu alle Zwischenkettendisulfidbindungen
im Immunglobulin gespalten und S-sulfoniert werden, hängt von der Menge
der Oxidationsmittel und der Reaktionstemperatur ab. Im allgemeinen wird sie so gewählt, daß sie in dem
Bereich von 0,5 bis 24 h liegt
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird Immunglobulin
bezüglich nahezu sämtlicher Zwischenkettendisulfidbindungen
gespalten und das DisuKid in S-sulfonierte Gruppen (—S—SO*-) überführt um die H-Kette
und die L-Kette zu liefern. Das Reaktionsprodukt wird durch übliche Reinigungsverfahren, wie Dialyse,
Aussalzen ovJer Säulenchromatograp.iie, abgetrennt.
Zum Beispiel wird die Reaktionsmischung mit normaler Salzlösung dialysiert, um die gegenständliche Substanz
in normaler Salzlösung zu liefern.
Im folgenden Herstellunfe-sbeispiel wird zunächst die
Herstellung der in den folgenden Beispielen und im Vergleichsbeispitl
verwendeten Oxidationsmittel erläutert.
Herstellungsbeispiel
1. Herstellung von Natriumtrithionat
55
Das Natriumtrithionat wurde aus Natriumthiosulfat und 30prozentiger wäßriger Hydrogenperoxidlösung
nach einem Verfahren erhalten, das in neuen Serien der Experimentalchemie (»Shin Jikken Kagaku Koza«),
Bd. 8, Syntheses of inorganic compounds (II), P 482, Maruzen Tokyo, beschrieben wird.
Im wesentlichen wurde keine Veränderung festgestellt, wenn sie bei Raumtemperatur mehrere Monate stand.
Des weiteren verursachte das Erhitzen der wäßrigen Lösung bei 45°C während -7,5 h ebenfalls kaum Veränderungen.
2. Herstellung von Natriumtetrathionat
Natriumtetrathionat wurde aus Natriumthiosulfat und Jod nach einem Verfahren hergestellt das in
»Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie«, Bd. 1, S. 362, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, I960,
beschrieben wird.
Das Produkt fiel in 85prozentiger Reinheit an, wenn es bei Raumtemperatur 1 Woche lang stand, um den
Geruch von Schwefeldioxid zu entwickeln. Des weiteren führte das Erhitzen der wäßrigen Lösung bei 45° C
während 4,5 h zu der Verminderung der Reinheit auf weniger als 50%.
Eine Lösung von menschlichem Immunglobulin in einer normalen Salzlösung in 16prozentiger Konzentration,
die mittels einer Phosphatlösunr (5 ml) auf den pH-Wert von 7,5 gepuffert war, wurde ir.it einer normalen
Salzlösung (5 ml) kombiniert die Natriumsulfit (0,1616 g, 6,4fache molare Menge der Zwischenkettendisulfidbindungen
im Immunglobulin) und Natriuintrithionat
(0,076 g, 16fache molare Menge der Zwischenkettendisulfidbindungen)
enthielt und mittels einer Phosphatlösung auf den pH-Wert von 7,5 gepuffert war.
Die Reaktion wurde bei einer Temperatur von 45° C während 4,5 h durchgeführt Nach Absch'uß der Reaktion
wurde die Reaktionsmischung mit einer normalen Salzlösung so lange dialysiert, bis die Reaktionspartner
0,1 mMoI/1 oder weniger bezüglich der Konzentration
wurden, um 11 ml einer Lösung von sulfonierten! Gammaglobuiin
in 7prozentiger Konzentration in normaler Salzlösung zu erhalten.
Das Antikomplementaktivitätsniveau CHy>
wurde auf der Grundlage der 5prozentigen Lösung entsprechend dem Verfahren-ermittelt, das von Kabat und Mayer (Experimental
Immunochemistry, S. 221,1961) beschrieben wurde. Es wurde mit 14,9% ermittelt.
De· CH5o-Wert der 5prozentigen Lösung des menschlichen Immunglobulins, das Ausgangsmaterial,
betrug 90%.
Der Antidiphtherietiter des Produkts wurde mit 0,8 Einheiten/ml ermittelt, wobei es sich um den gleichen
Wert wie bei dem menschlichen Immunglobulin, dem Ausgangsmaterial, handelt.
Des weiteren wurde das Produkt der Natriumdodecylsulfonat-Scheibenelektrophorese
entsprechend dem Verfahren von Weber und Osborne (J. Biol. Chem. 244,
446,1969) unterzogen. Das Ergebnis ergibt sich aus der F i g. l(b), die definitiv zeigt, daß das Produkt nahezu aus
der H-K«me und der L-Kette'aufgebaut ist und die Zwischenkettendisulfidbindungen
sulfoniert worden sind.
Mittlerweile wurd^· die gleiche Reaktion unter Verwendung
von 35S-markiertem Natriumsulfit durchgeführt,
um zu bestätigen, daß 7 bis 8,5 Mol der — S—SO3~-Gruppen pro Mol Immunglobulin eingeführt
wurden.
Es wurde gefunden, daß das Muster der Immunelektrophorese
vollständig mit dem des Produkts zusammenfällt, das durch die Verwendung von Nairiumtetrathionat
erhalten wurde (vgl. F i g. I (c)).
Zum Vergleich wird das Muster des menschlichen lmmungammaglobulins ^n F i g. l(a) angegeben.
Des weiteren wird das Gelfiltrationsmuster unter Verwendung von Sephadex G200 als Fig.2(a) gezeigt.
Es wurde gefunden, daß der OD45o-Wert der 5prozentigen
Lösung 0,950 betrug.
5
Die Reaktion wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel I durchgeführt, wobei jedoch 0,0t 5 g (3,2fache
molare Menge der Zwischenkettensulfidbindungen) des Natriumtrithionats eingesetzt wurden, um sulfoniertes
Gammaglobulin mit einem Antikomplementaktivitätsni veau CH50 von 15,2% zu bilden.
Eine normale Salzlösung (5 ml), in der menschliches Immunglobulin ii. 16prozentiger Konzentration gelöst
vorlag und die phosphatgepuffert war, wurde mit einer anderen normalen Salzlösung kombiniert, die mit einer
Phosphatlösung (5 ml) auf den pH-Wert von 7,5 gepuffert war und die Natriumsulfit (0,1616 g, 64fache molare
Menge der Zwischenkettendisulfidbindungen im Immunglobulin) und Natriumtetrathionatdihydrat (0,098 g,
löfache molare Menge der Zwischenkettendisulfidbindüngen) enthielt. Die Reaktion wurde bei einer Temperatur von 45°C während 4,5 h durchgeführt. Nach Abschluß der Reaktion wurde die Reaktionsmischung mittels normaler Salzlösung so lange dialysiert, bis die Konzentration der Reaktionspartner weniger als 0,1 mMol/1
wurde, um 11 ml einer 7prozentigen sulfonierten Gammaglobulinlösung in normaler Salzlösung zu erhalten.
Das Antikomplementaktivitätsniveau CH50 der 5prozentigen Lösung wurde mit 20,2% gefunden. Der
OD450-Wert betrug 0,112.
Das Muster der Natriumdodecylsulfatscheibenelektrophorese des Produkts wird in der F i g. l(c) wiedergegeben. Das Gelfiltrationsmuster, bei dem Sephadex G200 verwendet wurde, wird in der Fig. 2(b) gezeigt.
im Rahrnen des Verfahrens gemäß der Erfindung
werden relativ stabile Trithionationen und Sulfitionen als Sulfonierungsmittel verwendet. Unzweckmäßige
Zersetzung dieser Reaktionspartner kann vermieden werden. Somit werden große Mengen Reaktionspartner
unnötig. Dies führt zu weniger Nebenreaktionen. Folglich erhält man erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise
Derivate des Immungammaglobulins, die zur intravenösen Injektion verwendbar sind, da sie niedriges Antikomplementaktivitätsniveau und geringe Trübung ha-
ben und ohne weiteres durch sehr einfache Maßnahmen gereinigt werden können.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte S-sulfonierte Immungammaglobulin wird auf das ursprüngliche Immunglobulin in vivo zurückgeführt und
widersteht der Zersetzung in Blut, ohne daß die Gefahr
des Auftretens von Antigenwirkung besteht Darüber i
hinaus zeigt das S-sulfonierte Immungammaglobulin eine Charakteristik, die die intravenöse Injektion ermöglicht, was auf das verminderte Antikomplementaktivi- 55 '
tätsniveau ohne irgendeinen nachteiligen Effekt bei verschiedenen Arten von Antikörperaktivitäten und auf die
sehr lange Zeitdauer der Wirksamkeit in vivo zurück- '
geht. j
60 j
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von menschlichen
Immungammaglobulinderivaten in Wasser durch Oxidation der Zwischenkettendisulfidbindungen mit
einem Polythionat und S-Sulfonierung der bei der
Oxidation aufgespaltenen Schwefelatome mit einem Sulfit, dadurch gekennzeichnet, daß man
als Polythionat ein Trithionat verwendet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Natriumtrithionat und/oder KaIiumtrithionat
verwendet
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