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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
IgG für
medizinische Anwendungen. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht ein IgG-Produkt
mit einer geringen antikomplementären Aktivität (ACA) vor.
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Hintergrund
der Erfindung
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Aus
menschlichem Plasma hergestelltes IgG wird häufig bei der Behandlung von
Gammaglobulinmangel, idiopathischer thrombocytopenischer Purpura
und bei der Vorbeugung vor bestimmten Erkrankungen verwendet. IgG-Präparationen
werden intramuskulär
als auch intravenös
verabreicht.
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Auf
dem Fachgebiet ist gut bekannt, daß isolierte IgG-Präparationen
ausgeprägte
antikomplementäre
Aktivitäten
(ACA) besitzen. Es ist gezeigt worden, daß die Komponenten, welche für diese
Aktivitäten
verantwortlich sind, Aggregate von IgG sind, die sich entweder spontan
oder als ein Ergebnis des Isolierungsverfahrens bilden. Für diese
antikomplementären
Aggregate ist gezeigt worden, daß sie bei mehreren klinischen
Anwendungen der IgG-Produkte gesundheitsschädlich sind. Zum Beispiel kann
die intravenöse
Verabreichung von IgG-Präparationen unerwünschte Nebenwirkungen
einschließlich
eines anaphylaktischen Schocks hervorrufen.
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Mehrere
Lösungen
sind vorgeschlagen worden, um das Problem der ACA bei IgG-Präparationen zu
bewältigen.
Zum Beispiel wird in
US 3 966
906 ein Verfahren zur Behandlung einer rohen Gammaglobulin-Fraktion
aus Serum mit Pepsin beschrieben, um das IgG aufzuschließen und
die antikomplementäre Aktivität zu verringern.
Dennoch ist die therapeutische Wirkung, welche durch eine solche
Präparation vorgesehen
wird, unannehmbar kurz, da sie schnell ausgeschieden wird. Ein anderer
Nachteil bei den mit Pepsin behandelten Immunglobulinen ist, daß ihre FC-Bindungskapazität geringer
als für
native Immunglobuline ist.
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Versuche
sind unternommen worden, um mit Pepsin behandelte IgG-Präparationen
zu stabilisieren, wie durch Polyethylenglykol (PEG), vgl. zum Beispiel
WO 86/06993.
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Um
das Problem der hohen ACA-Aktivität zu lösen, ist die chemische Modifikation
der IgG-Präparationen
vorgeschlagen worden. Zum Beispiel wird in
US 3 902 262 ein Teil der Disulfidbrücken des IgG-Moleküls zu -SH-Gruppen
reduziert, und anschließend
werden die -SH-Grruppen alkyliert.
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Aus
naheliegenden Gründen
wäre es
wünschenswert,
ein IgG-Produkt zu haben, welches frei an einer enzymatischen oder
anderen chemischen Modifikation ist und dem nativen Zustand so nahe
wie möglich
kommt. Ein Verfahren, welches diese Kriterien erfüllt, ist
in "An Improved
Chromatographic Method For Production of IgG From Human Plasma" von I. Andersson,
L. -O. Lindquist, J. Berglöf,
vorgestellt auf dem "XXIII
Congress of the ISBT",
Amsterdam, Niederlande, 2.–8.
Juli 1994, beschrieben worden. Jedoch zeigt dieses Verfahren auch
unbefriedigend hohe ACA-Werte und erfüllt nicht die FDA- und EU-Anforderungen
für intravenöse Arzneistoffe.
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Bekannte
Verfahren zur Herstellung von IgG-Zusammensetzungen umfassen typischerweise mehrere
Schritte, gewählt
aus:
- a) Puffern des Plasmas, zum Beispiel entweder durch
Unterziehen des Plasmas einer geeigneten Gelfiltrationschromatographie
oder durch Diafiltration;
- b) Entfernen von Euglobulinen, wie durch Präzipitation;
- c) Entfernen der Albuminfraktion (Albumin), zum Beispiel durch
die Bindung von Albumin und dergleichen an einen Anionenaustauscher,
wobei das IgG in der ungebundenen Fraktion zurückbleibt (IgG-Fraktion);
- d) Reinigen nach der Entfernung von Euglobulinen und Albumin
der in Schritt (c) erhaltenen IgG-Fraktion auf einem Anionenaustauscher
und Sammeln der ungebundenen Fraktion;
- e) Reinigen der in Schritt (d) erhaltenen Plasmafraktion auf
einem Kationenaustauscher und Sammeln der gebunden Fraktion (Adsorption
und Freisetzung von IgG);
- f) Konzentrieren der IgG-angereicherten Plasmafraktion, welche
in Schritt (e) erhalten wurde (IgG freigesetzt aus dem Kationenaustauscher), vorzugsweise
durch Ultrafiltration;
- g) Inaktivieren von Viren durch Zugabe von Virusinaktivierungschemikalien,
vorzugsweise einer Solvens/Detergens (S/D)-Lösung, zu einer IgG-angereicherten
Plasmafraktion, zum Beispiel der in Schritt (f) erhaltenen Fraktion;
- h) Entfernen der in Schritt (g) zugegebenen Virusinaktivierungschemikalien,
vorzugsweise durch Adsorbieren von IgG an einen Kationenaustauscher,
und Freisetzen und Sammeln der gebundenen Fraktion;
- i) Konzentrieren der in Schritt (h) gesammelten gebunden Fraktion,
zum Beispiel durch Ultrafiltration;
- j) Formulieren der in Schritt (i) konzentrierten Fraktion;
- k) Sterilfiltration des in Schritt (k) erhaltenen formulierten
IgG.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Lösung für die Herstellung von IgG-Produkten
mit einer verringerten ACA durch die Modifikation von bereits bekannten
Verfahren vor.
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Folglich
betrifft die Erfindung unter einem ersten Aspekt ein Verfahren zur
Herstellung von IgG aus Plasma für
medizinische Anwendungen, umfassend mindestens: (i') Entfernung von
Albumin, resultierend in einer IgG-Fraktion; (ii') Reinigen von IgG aus einer IgG-Fraktion,
welche aus der in Schritt (i') erhaltenen
IgG-Fraktion abgeleitet ist, durch Adsorbieren von IgG an einen
Kationenaustauscher und Sammeln der adsorbierten IgG-Fraktion; und
(iii') Virusinaktivierung
in einer IgG-Fraktion, abgeleitet aus der in Schritt (ii') gesammelten IgG-Fraktion.
Das Verfahren ist gekennzeichnet durch:
- (I)
Konzentrieren der in Schritt (i')
erhaltenen IgG-Fraktion;
- (II) Einstellen des pH auf 4 ± 0,1 der IgG-Fraktion, welche
aus dem in Schritt (ii')
verwendeten Kationenaustauscher freigesetzt wurde, und vorzugsweise
Halten des pH unter 6,0 während
den verbleibenden Schritten des Verfahrens; und
- (III) Durchführen
der Virusinaktivierung (Schritt iii') durch Verwendung von Virusinaktivierungschemikalien,
vorzugsweise einer Solvens/Detergens (S/D)-Lösung, bei einer Temperatur
von 30°C ± 2°C für mindestens
4 Stunden.
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Die
Einstellung des pH auf etwa 4 in (II) ermöglicht, daß die Virusinaktivierung bei
etwa 30°C durchgeführt werden
kann. Bei dem entsprechenden früheren
Verfahren, wobei der pH 5,5 betrug, war der Grad der proteolytischen
Aktivität
bei 30°C
unannehmbar.
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Eine
bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt die obigen
Schritte (a)–(k), wobei
der Albumin-Entfernungsschritt (c)(i') entspricht, der Kationenaustauschschritt
(e)(ii') entspricht,
und die Virusinaktivierung (g)(iii') entspricht.
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Die
obigen Reinigungs- und/oder Entfernungsschritte werden vorzugsweise
in Form einer Chromatographie durchgeführt. Geeignete Trennmedien,
welche bei diesen Schritten verwendet werden, sind in der Hinsicht
hydrophil, daß sie
in der Lage sind, Oberflächen,
welche hydrophile Gruppen tragen, wie Hydroxy, Amino etc., der flüssigen Probe, enthaltend
das IgG, auszusetzen. Geeignete Trennmedien können unter denen gefunden werden,
welche auf synthetischen Polymeren und/oder Biopolymeren (zum Beispiel
Polysacchariden) basieren, die hydrophile Gruppen, wie oben erwähnt, tragen.
Abhängig
davon, wo in dem Verfahren die Medien zu verwenden sind, können sie
ungeladen sein oder können
positiv geladene Gruppen (z. B. Ammoniumgruppen) und/oder negativ
geladene Gruppen (z. B. Carboxygruppen und Sulfonsäuregruppen)
tragen. Die folgenden chromatographischen Medien werden bevorzugt:
Schritt
a): Sephadex G25;
Schritt c): DEAE-Sepharose FF;
Schritt
d): Q-Sepharose FF;
Schritt e): CM-Sepharose FF;
Schritt
h): CM-Sepharose FF.
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Sephadex
und Sepharose (Amersham Pharmacia Biotech AB, Uppsala, Schweden)
basieren auf vernetztem Dextran bzw. Agarose. DEAE bedeutet, daß die Basismatrix
(ver netztes Dextran) mit Diethylaminoethylgruppen substituiert ist.
Analog steht Q für quaternäre Ammoniumgruppen
und CM für
Carboxymethylgruppen.
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Die
Konzentrierung gemäß (I) wird
vorzugsweise unmittelbar nach der Albuminentfernung (zum Beispiel
nach Schritt c, wie oben definiert) durch Ultrafiltration auf weniger
als oder gleich dem Volumen des Ausgangsplasmas durchgeführt.
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Um
einen Acetatpuffer bei dem Schritt zur Entfernung von Virusinaktivierungschemikalien (Schritt
h) verwenden zu können,
wird die Ionenstärke
auf etwa 1,40 mS vor diesem Schritt eingestellt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Verfahren in Schritt (i) auch die Verringerung der Ionenstärke auf
0,5 mS ± 0,1,
vorzugsweise durch Diafiltration gegen destilliertes Wasser.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Nachstehend
wird die Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, 1, ausführlicher beschrieben, welche
schematisch eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeigt, worin die charakteristischen Merkmale des Verfahrens, wie
in den Patentansprüchen
definiert, in fett gedruckten Buchstaben angegeben sind.
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Ausgangsmaterial
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Sowohl
gewonnenes Plasma, frisch eingefrorenes Plasma als auch eine Plasmaquelle
können als
Ausgangsmaterial verwendet werden.
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Die
folgenden Plasmaunterklassen können identifiziert
und als Ausgangsmaterial verwendet werden.
- 1.
Kryoüberstand-Plasma,
welches einen chromatographischen Schritt zur Adsorption von Vitamin
K-abhängigen
Faktoren (FIX, Prothrombin, FVII, FX) durchlaufen hat.
- 2. Kryoüberstand-Plasma,
aus welchem der Prothrombinkomplex nicht entfernt worden ist.
- 3. Plasma, welches ein Gelfiltrationsmedium (vorzugsweise mit
Ausschlußgrenzen
im gleichen Bereich wie Sepharose 4FF (Amersham Pharmacia Biotech
AB, Uppsala, Schweden)) zur Entfernung von FVIII durchlaufen hat,
und welches einen chromatographischen Schritt zur Adsorption von Vitamin
K-abhängigen
Faktoren (FIX, Prothrombin, FVII, FX) durchlaufen hat.
- 4. Plasma, welches ein Gelfiltrationsmedium zur Entfernung von
FVIII durchlaufen hat, und aus welchem der Prothrombinkomplex nicht
entfernt worden ist.
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Das
Gelfiltrationsmedium besitzt vorzugsweise Ausschlußgrenzen
im gleichen Bereich wie Sepharose FF (Amersham Pharmacia Biotech
AB).
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Zusätzlich könnte das
Ausgangsmaterial auch frei an ATIII und/oder Fibrinogen sein.
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Nachstehend
werden zwei nichtbegrenzende Beispiele der erfindungsgemäßen Verfahren
zur Reinigung von IgG beschrieben. Die Verfahren werden bei Raumtemperatur
durchgeführt,
falls nicht anders angegeben.
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Antikomplementäre Aktivität (ACA)
verweist auf Messungen im Endprodukt, gemessen gemäß Eur. Pharmacopoeia
Monograph (1997), Seite 963 (2.6.17), und sie sollte nicht höher als
1 CH50/mg Immunglobulin sein.
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Beispiel 1
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Der
Puffer in 625 l aufgetautem Plasma wird gegen 0,005 M NaAc (Natriumacetat),
pH 7, auf einer Säule
mit einem Durchmesser Di = 800 mm und einer Schichthöhe H = 600
mm, gepackt mit Sephadex G-25 C, ausgetauscht. Der Durchfluß beträgt mehr als
100 cm/h, vorzugsweise 300 cm/h, was einer Durchflußrate von
1500 l/h entspricht.
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Das
eluierte Plasma wird in einem Tank gesammelt, und 1 M Essigsäure wird
unter Rühren
zugegeben, bis der pH 5,2 erreicht ist. Das Plasma wird ohne Rühren für 4–12 Stunden
bei einer Temperatur von 4–10°C stehengelassen.
Nach dem Stehen wird der gebildete Euglobulin-Niederschlag durch
Zentrifugation entfernt.
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Das
Plasma wird mit 1 M NaAc, pH 5,2, auf eine endgültige Ionenstärke von
I = 1,4 mS (Bereich I = 1,30–1,50)
eingestellt. Der pH soll zwischen 5,15–5,25 liegen.
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Das
Plasma wird in 6 Zyklen, 25–30
g Albumin pro Liter Gel, auf eine Säule von Di = 1000 mm und H
= 150 mm, gepackt mit DEAE-Sepharose FF und äquilibriert mit 0,020 M NaAc,
pH 5,2, aufgegeben. Die lineare Durchflußrate beträgt mehr als 60 cm/h, vorzugsweise
120 cm/h, was einer Durchflußrate
von 942 l/h entspricht. In dem Äquilibrierungspuffer
wird das IgG die Säule
durchlaufen, während
das Albumin adsorbiert wird. Nach 3 Zyklen wird die Säule mit
1,7 Vc (Vc = Schichtvolumen) von 0,15 M NaAc, pH 4,0, + 0,5 M NaCl,
0,5 Vc von 0,5 M NaOH und 1,7 Vc von 0,15 M NaAc, pH 4,0, gewaschen.
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Die
IgG-Fraktion von etwa 2350 l wird durch Ultrafiltration auf ein
Endvolumen von weniger als oder gleich 625 l, vorzugsweise 400–500 l,
konzentriert. Das Verfahren soll spätestens gestartet werden, wenn
die gesamte Fraktion aus der DEAE-Sepharose-Säule
gesammelt ist.
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Der
pH-Wert der IgG-Lösung
wird mit 1 M NaOH auf pH 6,5 (6,45–6,55) eingestellt, und die
Ionenstärke
wird durch Zugabe von WFI-Wasser (WFI = Wasser zur Injektion) auf
1,40 mS (1,30–1,50
mS) eingestellt.
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Die
IgG-Lösung
wird in 6 Zyklen auf eine Säule
von Di = 1000 mm und H = 150 mm, gepackt mit Q-Sepharose FF und äquilibriert
mit 0,020 M NaAc, pH 6,5, aufgegeben. Die lineare Durchflußrate beträgt mehr
als 30 cm/h, vorzugsweise 100 cm/h, was 785 l/h entspricht. Nach
3 Zyklen wird die Säule mit
0,5 Vc von 0,5 M NaOH und 1,7 Vc von 0,15 M NaAc, pH 4,0, gewaschen.
Die Durchbruchfraktion, enthaltend das IgG, wird auf der nächsten Säule von Di
= 800 mm und H = 80 mm und gepackt mit CM-Sepharose FF, direkt adsorbiert.
Wenn die IgG-Fraktion aus allen 6 Zyklen durchgepumpt worden ist, wird
die Säule
mit 10 Vc von 0,01 M Glycinpuffer, pH 7,0, gewaschen. Das IgG wird
dann mit 7 Vc von 0,1 M Glycin + 0,15 M NaCl, pH 9,0, eluiert.
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Der
pH der Lösung
wird 1 M HAc (Essigsäure)
auf 4,0 ± 0,1
eingestellt, und die Lösung
wird durch Ultrafiltration auf etwa 5% IgG konzentriert.
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Virusinaktivierungschemikalien,
Triton X-100 und TNBP, werden zu der IgG-Lösung
unter Rühren zugegeben.
Diese Mischung wird in einen Inkubationstank zur Wärmebehandlung
bei 30°C ± 2°C für 4–16 Stunden überführt. Die
Ionenstärke
der Lösung wird
durch Verdünnung
mit WFI auf 1,40 mS eingestellt, und die Lösung wird in 1 Zyklus auf eine
andere Säule
von Di = 800 mm und H = 80 mm, gepackt mit CM-Sepharose FF und äquilibriert
mit 0,020 NaAc-Puffer, pH 4,0, aufgegeben. Die lineare Durchflußrate beträgt mehr
als 40 cm/h, vorzugsweise 80 cm/h, was 400 l/h entspricht. Nach
dem Aufgeben wird die Säule
mit 10 Vc von 0,01 M Glycinpuffer, pH 7,0, gewaschen, um die Inaktivierungschemikalien zu
entfernen. Das IgG wird dann mit 7 Vc von 0,1 M Glycin + 0,15 M
NaCl, pH 9,0, bei der gleichen Durchflußrate eluiert und mit 1 M HCl
auf pH 4,0 eingestellt. Die Lösung
wird dann durch Ultrafiltration auf 5% bis 7% IgG konzentriert,
und die Ionenstärke
wird durch Diafiltration auf 0,5 mS ± 0,2 mS eingestellt. Schließlich wird
die Lösung
auf 5,0% eingestellt.
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Die
Lösung
wird zu der folgenden Zusammensetzung formuliert:
- – 1 g Sucrose/g
IgG
- – 5%
IgG
- – pH
4,0
- – Ionenstärke 0,5
mS ± 0,2
mS
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Nach
dem Sterilfiltrieren, Abfüllen
und Verschließen
ist die Lösung
fertig für
die Auslieferung oder Lagerung.
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Für die ACA
für verschiedene
Chargen, gemessen wie oben definiert, wurde ein Wert von 0,5–0,7 CH50/mg Immunglobulin festgestellt.
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Beispiel 2
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Der
Puffer in 625 l aufgetautem Plasma wird gegen 0,005 M NaAc (Natriumacetat),
pH 7, auf einer Säule
mit einem Durchmesser Di = 800 mm und einer Schichthöhe H = 600
mm, gepackt mit Sephadex G-25 C, ausgetauscht. Der Durchfluß beträgt mehr als
100 cm/h, vorzugsweise 300 cm/h, was einer Durchflußrate von
1500 l/h entspricht.
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Das
eluierte Plasma wird in einem Tank gesammelt, und 1 M Essigsäure wird
unter Rühren
zugegeben, bis der pH 5,2 erreicht ist. Das Plasma wird ohne Rühren für 4–12 Stunden
bei einer Temperatur von 4–10°C stehengelassen.
Nach dem Stehen wird der gebildete Euglobulin-Niederschlag durch
Zentrifugation entfernt.
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Das
Plasma wird mit 1 M NaAc, pH 5,2, auf eine endgültige Ionenstärke von
I = 1,4 mS (Bereich I = 1,30–1,50)
eingestellt. Der pH soll zwischen 5,15–5,25 liegen.
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Das
Plasma wird in 6 Zyklen, 25–30
g Albumin pro Liter Gel, auf eine Säule von Di = 1000 mm und H
= 150 mm, gepackt mit DEAE-Sepharose FF und äquilibriert mit 0,020 M NaAc,
pH 5,2, aufgegeben. Die lineare Durchflußrate beträgt mehr als 60 cm/h, vorzugsweise
120 cm/h, was einer Durchflußrate
von 942 l/h entspricht. In dem Äquilibrierungspuffer
wird das IgG die Säule
durchlaufen, während
das Albumin adsorbiert wird. Nach 3 Zyklen wird die Säule mit
1,7 Vc (Vc = Schichtvolumen) von 0,15 M NaAc, pH 4,0, + 0,5 M NaCl,
0,5 Vc von 0,5 M NaOH und 1,7 Vc von 0,15 M NaAc, pH 4,0, gewaschen.
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Die
IgG-Fraktion von etwa 2350 l wird durch Ultrafiltration auf ein
Endvolumen von weniger als oder gleich 625 l, vorzugsweise 400–500 l,
konzentriert. Das Verfahren soll spätestens gestartet werden, wenn
die gesamte Fraktion aus der DEAE-Sepharose-Säule
gesammelt ist.
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Der
pH-Wert der IgG-Lösung
wird mit 1 M NaOH auf pH 6,5 (6,45–6,55) eingestellt, und die
Ionenstärke
wird durch Zugabe von WFI-Wasser (WFI = Wasser zur Injektion) auf
1,40 mS (1,30–1,50
mS) eingestellt.
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Die
IgG-Lösung
wird in 4 Zyklen auf eine Säule
von Di = 1000 mm und H = 150 mm, gepackt mit einem Mischbett von
DEAE-Sepharose FF und Arginin-Sepharose FF in einem Verhältnis von 60%/40%
und äquilibriert
mit 0,020 M NaAc, pH 6,5, aufgegeben. Die lineare Durchflußrate beträgt mehr als
30 cm/h, vorzugsweise 100 cm/h, was 785 l/h entspricht. Nach 2 Zyklen
wird die Säule
mit 0,5 Vc von 0,5 M NaOH und 1,7 Vc von 0,15 M NaAc, pH 4,0, gewaschen.
Die Durchbruchfraktion, enthaltend das IgG, wird auf der nächsten Säule von
Di = 800 mm und H = 80 mm, gepackt mit CM-Sepharose FF, direkt adsorbiert.
Wenn die IgG-Fraktion aus allen 6 Zyklen durchgepumpt worden ist,
wird die Säule
mit 10 Vc von 0,01 M Glycinpuffer, pH 7,0, gewaschen. Das IgG wird
dann mit 7 Vc von 0,1 M Glycin + 0,15 M NaCl, pH 9,0, eluiert.
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Der
pH der Lösung
wird 1 M HAc (Essigsäure)
auf 4,0 ± 0,1
eingestellt, und die Lösung
wird durch Ultrafiltration auf etwa 5% IgG konzentriert.
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Virusinaktivierungschemikalien,
Triton X-100 und TNBP, werden zu der IgG-Lösung
unter Rühren zugegeben.
Diese Mischung wird in einen Inkubationstank zur Wärmebehandlung
bei 30°C ± 2°C für 4–16 Stunden überführt. Die
Ionenstärke
der Lösung wird
durch Verdünnung
mit WFI auf 1,40 mS eingestellt, und die Lösung wird in 1 Zyklus auf eine
andere Säule
von Di = 800 mm und H = 80 mm, gepackt mit CM-Sepharose FF und äquilibriert
mit 0,020 NaAc-Puffer, pH 4,0, aufgegeben. Die lineare Durchflußrate beträgt mehr
als 40 cm/h, vorzugsweise 80 cm/h, was 400 l/h entspricht. Nach
dem Aufgeben wird die Säule
mit 10 Vc von 0,01 M Glycinpuffer, pH 7,0, gewaschen, um die Inaktivierungschemikalien zu
entfernen. Das IgG wird mit 7 Vc von 0,1 M Glycin + 0,15 M NaCl,
pH 9,0, bei der gleichen Durchflußrate eluiert und mit 1 M HCl
auf pH 4,0 eingestellt. Die Lösung
wird dann durch Ultrafiltration auf 5% bis 7% IgG konzentriert,
und die Ionenstärke
wird durch Diafiltration auf 0,5 mS ± 0,2 mS eingestellt. Schließlich wird
die Lösung
auf 5,0% eingestellt.
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Die
Lösung
wird wie in Beispiel 1 formuliert. Nach dem Sterilfiltrieren, Abfüllen und
Verschließen ist
die Lösung
fertig für
die Auslieferung oder Lagerung. Für die ACA für verschiedene Chargen, gemessen
wie oben definiert, wurde ein Wert von 0,5–0,7 CH50/mg
Immunglobulin festgestellt.