EA041065B1 - METHOD FOR REMOVING IMPURITIES FROM PREPARATIONS BASED ON BACTERIAL CAPSULE POLYSACCHARIDES - Google Patents
METHOD FOR REMOVING IMPURITIES FROM PREPARATIONS BASED ON BACTERIAL CAPSULE POLYSACCHARIDES Download PDFInfo
- Publication number
- EA041065B1 EA041065B1 EA201992636 EA041065B1 EA 041065 B1 EA041065 B1 EA 041065B1 EA 201992636 EA201992636 EA 201992636 EA 041065 B1 EA041065 B1 EA 041065B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- polysaccharide
- contaminant
- potassium
- protein
- salt
- Prior art date
Links
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение, в целом, относится к области биотехнологии и, в частности, относится к сбору и последующей обработке для очистки бактериальных капсулярных полисахаридов.The present invention generally relates to the field of biotechnology and, in particular, relates to the collection and subsequent processing for purification of bacterial capsular polysaccharides.
Уровень техники изобретенияState of the art invention
Neisseria meningitidis является основной причиной инфекции мозговых оболочек (оболочек головного мозга) и спинномозговой жидкости (СМЖ), окружающих головной и спинной мозг, что приводит к смерти и инвалидности во всем мире.Neisseria meningitidis is the leading cause of infection of the meninges (meninges) and cerebrospinal fluid (CSF) surrounding the brain and spinal cord, leading to death and disability worldwide.
Neisseria meningitidis, также известная как менингококк, является грамотрицательной бактерией. В соответствии со структурой полисахаридной капсулы было идентифицировано 13 серогрупп N. meningitidis, из которых 6 серогрупп (А, В, С, W, X и Y) потенциально могут вызывать эпидемии (см. Lee Harrison et al. 2011).Neisseria meningitidis, also known as meningococcus, is a Gram-negative bacterium. According to the structure of the polysaccharide capsule, 13 serogroups of N. meningitidis have been identified, of which 6 serogroups (A, B, C, W, X and Y) have the potential to cause epidemics (see Lee Harrison et al. 2011).
Менингит встречается в небольших очагах по всему миру с сезонными вспышками эпидемического бактериального менингита в различных пропорциях. Наибольшая нагрузка менингококковой инфекции наблюдается на африканском континенте, особенно в странах Африки к югу от Сахары, также известном как пояс менингита. Сотрудники Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и Всемирной организации здравоохранения подсчитали, что менингококковая инфекция стала причиной 171000 случаев смерти во всем мире в 2000 г. Кроме того, отчет CDC подтверждает появление Neisseria meningitidis как основной причины менингита и сепсиса у детей и молодых людей в Соединенных Штатах. Таким образом, Neisseria meningitidis продолжает оставаться проблемой общественного здравоохранения как в развитых, так и в развивающихся странах.Meningitis occurs in small pockets around the world with seasonal outbreaks of epidemic bacterial meningitis in varying proportions. The greatest burden of meningococcal disease occurs on the African continent, especially in sub-Saharan Africa, also known as the meningitis belt. The Centers for Disease Control and Prevention (CDC) and the World Health Organization estimated that meningococcal disease caused 171,000 deaths worldwide in 2000. In addition, the CDC report confirms the emergence of Neisseria meningitidis as the leading cause of meningitis and sepsis in children and young adults. people in the United States. Thus, Neisseria meningitidis continues to be a public health problem in both developed and developing countries.
В 1996-97 гг. в результате эпидемии, вызванной Neisseria meningitidis серогруппы А, было зарегистрировано более 250000 случаев заболевания и более 25000 случаев смерти; что дополнительно стимулировало мировое медицинское сообщество заняться разработкой вакцины, которая позволила бы ликвидировать эпидемию менингита группы А в Африке.In 1996-97 an epidemic caused by Neisseria meningitidis serogroup A has resulted in more than 250,000 cases and more than 25,000 deaths; which further stimulated the global medical community to develop a vaccine that would eliminate the epidemic of group A meningitis in Africa.
В 2010 г. менингококковая полисахаридная конъюгированная вакцина против менингита А, т.е. Менафривак, была успешно внедрена на африканском континенте, что привело к почти полному исчезновению эпидемий, вызванных Neisseria meningitidis серогруппы А. Но со снижением влияния Neisseria meningitidis серогруппы А влияние других менингококковых серогрупп, таких как Men-C Men-W, Men-X и Men-Y, стало возрастать. Чтобы противостоять этому драматическому эффекту, были разработаны и выведены на рынок различные моновалентные и поливалентные вакцины, включающие в себя вышеупомянутую серогруппу. Хотя поливалентные конъюгатные вакцины А, С, Y и W были лицензированы с 2005 г. (Menactra®, Menveo®) для применения у детей и взрослых в Канаде, Соединенных Штатах Америки и Европе, они доступны на рынке по очень высокой цене, что делает их недоступным для остального мирового сообщества.In 2010, the meningococcal polysaccharide conjugate vaccine against meningitis A, i.e. Menafrivac, was successfully introduced on the African continent, which led to the almost complete disappearance of epidemics caused by Neisseria meningitidis serogroup A. But with a decrease in the influence of Neisseria meningitidis serogroup A, the influence of other meningococcal serogroups, such as Men-C Men-W, Men-X and Men -Y, began to increase. To counter this dramatic effect, various monovalent and polyvalent vaccines have been developed and brought to market, including the aforementioned serogroup. Although polyvalent conjugate vaccines A, C, Y and W have been licensed since 2005 (Menactra®, Menveo®) for use in children and adults in Canada, the United States of America and Europe, they are available on the market at a very high price, which makes inaccessible to the rest of the world community.
Капсула серогруппы А состоит из повторяющихся единц О-ацетилированного(а1-6)-связанного Nацетилманнозамин-1-фосфата. Капсулярные полисахариды из серогрупп В, С, W и Y состоят из производных сиаловой кислоты; серогруппы В и С экспрессируют (α2^8)- и (а2^9)-связанные гомополимеры сиаловой кислоты, а чередующиеся последовательности d-галактозы или d-глюкозы и сиаловой кислоты экспрессируются серогруппами W и Y. Загрязняющие примеси при ферментации бульона поразному взаимодействует с повторяющимися частями молекул, присутствующими на капсулярных полисахаридах. Следовательно, существует потребность в способе, который использует эти различия для выделения различных бактериальных капсулярных полисахаридов из разных серогрупп.The serogroup A capsule consists of repeating units of O-acetylated (a1-6)-linked N-acetylmannosamine-1-phosphate. Capsular polysaccharides from serogroups B, C, W and Y consist of sialic acid derivatives; serogroups B and C express (α2^8)- and (a2^9)-linked sialic acid homopolymers, and alternating sequences of d-galactose or d-glucose and sialic acid are expressed by serogroups W and Y. Contaminants during broth fermentation interact differently with repeating portions of molecules present on capsular polysaccharides. Therefore, there is a need for a method that exploits these differences to isolate different bacterial capsular polysaccharides from different serogroups.
В соответствии с серией технических докладов ВОЗ по менингококковой конъюгированной вакцине выделенные полисахариды должны отвечать следующим требованиям.In accordance with the WHO technical report series on meningococcal conjugate vaccine, isolated polysaccharides must meet the following requirements.
Таблица 1Table 1
- 1 041065- 1 041065
Классические способы очистки бактериального капсулярного ПС, используемого в вакцинах, включают в себя несколько селективных осаждений этанолом и/или катионным детергентом с последующим непрерывным центрифугированием, ультрацентрифугированием и депротеинизацией фенолом.Classical methods for purifying bacterial capsular PS used in vaccines involve several selective precipitations with ethanol and/or cationic detergent followed by continuous centrifugation, ultracentrifugation, and phenol deproteinization.
Самая ранняя работа по выделению полисахарида Neisseria meningitidis из серогрупп А, В и С была опубликована Gotschlich et al. (1969). Gotschlich et al. использовали катионный детергент цетавлон (гексадецилтриметиламмонийбромид) для быстрого осаждения отрицательно заряженных полисахаридов из интактной культуры с последующей диссоциацией комплекса детергент-полисахарид с применением экстракции 0,9М CaCl2 и центрифугирования, методика осаждения этанолом использовалась для удаления нуклеиновых кислот, в то время как белки удаляли путем обработки полисахаридов ацетатом натрия с последующей гомогенизацией с содержащим хлороформ бутанолом, также сообщается об альтернативном использовании горячей смеси фенол-вода. Способ окончательной очистки включал в себя осаждение полисахаридов этанолом (4-5 раз) и ацетоном. Этот метод связан с неудобством использования хлороформа и большого количества этанола. (См. Т.Р. Pato, Master's thesis, Instituto de Quimica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2003, p. 95).The earliest work to isolate the Neisseria meningitidis polysaccharide from serogroups A, B and C was published by Gotschlich et al. (1969). Gotschlich et al. used the cationic detergent cetavlon (hexadecyltrimethylammonium bromide) to rapidly precipitate negatively charged polysaccharides from an intact culture followed by dissociation of the detergent-polysaccharide complex using 0.9 M CaCl2 extraction and centrifugation, an ethanol precipitation technique was used to remove nucleic acids while proteins were removed by processing polysaccharides with sodium acetate followed by homogenization with chloroform-containing butanol, the alternative use of a hot phenol-water mixture is also reported. The final purification method included the precipitation of polysaccharides with ethanol (4-5 times) and acetone. This method is associated with the inconvenience of using chloroform and large amounts of ethanol. (See T. R. Pato, Master's thesis, Instituto de Quimica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2003, p. 95).
В работе Tanizaki et al. описан способ очистки полисахарида Neisseria meningitidis С, в котором экстракция фенолом была заменена расщеплением протеиназой с использованием смеси протеиназы K, нагарса и трипсина; тангенциальной ультрафильтрацией в полых волокнах с отсечением по молекулярной массе 100 кДа вместо ультрацентрифугирования; с последующей интенсивной диафильтрацией с использованием мембраны с отсечением по молекулярной массе 100 кДа, выполненной в 20 мМ трис-HClбуфере, содержащем 0,5% дезоксихолата, для удаления низкомолекулярных белков и липополисахаридов (ЛПС). Несмотря на использование вышеуказанных модификаций, выделенный полисахаридный препарат содержал белки и нуклеиновые кислоты в количестве 2% (мас./мас.) и 1,5% (мас./мас.) соответственно [см. Tanizaki et al.; Journal of Microbiological Methods Volume 27, Issue 1, September 1996, Pages 19-23 & Goncalves et al. 2007; Formatex; Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology].Tanizaki et al. describes a method for purifying Neisseria meningitidis C polysaccharide in which phenol extraction was replaced by proteinase digestion using a mixture of proteinase K, nagars and trypsin; tangential ultrafiltration in hollow fibers with a molecular weight cutoff of 100 kDa instead of ultracentrifugation; followed by vigorous diafiltration using a 100 kDa molecular weight cutoff membrane in 20 mM Tris-HCl buffer containing 0.5% deoxycholate to remove low molecular weight proteins and lipopolysaccharides (LPS). Despite the use of the above modifications, the isolated polysaccharide preparation contained proteins and nucleic acids at 2% (w/w) and 1.5% (w/w), respectively [see Tanizaki et al.; Journal of Microbiological Methods Volume 27, Issue 1, September 1996, Pages 19-23 & Goncalves et al. 2007; formatex; Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology].
В работе Т.Р. Pato et al. (2006) раскрыт модифицированный способ очистки полисахарида Neisseria meningitidis С, включающий в себя центрифугирование в непрерывном потоке культуры для удаления клеток; концентрацию супернатанта путем тангенциальной фильтрации (отсечение по молекулярной массе 100 кДа); добавление 0,5% DOC, нагрев до 55°С в течение 30 мин и тангенциальную фильтрацию (отсечение по молекулярной массе 100 кДа); анионообменную хроматографию (источник 15Q) и эксклюзионную хроматографию (сефароза CL-4B) [см. Т.Р. Pato et al./J. Chromatogr. В 832(2006)262-267].In the work of T.R. Pato et al. (2006) disclosed a modified method for purifying Neisseria meningitidis C polysaccharide, which includes continuous flow culture centrifugation to remove cells; supernatant concentration by tangential filtration (molecular weight cutoff 100 kDa); addition of 0.5% DOC, heating to 55°C for 30 min and tangential filtration (molecular weight cutoff 100 kDa); anion exchange chromatography (source 15Q) and size exclusion chromatography (sepharose CL-4B) [see. T.R. Pato et al./J. Chromatogr. In 832(2006)262-267].
В патенте US 7491517 B2 раскрыто применение ЦТАБ, этанола, протеиназы K, активированного угля и гель-фильтрации для удаления примесей во время очистки полисахарида Neisseria meningitidis С. Однако этот многоэтапный процесс приводит к потере извлечения полисахарида, а использование активированного угля может привести к нежелательным выщелачиваемым продуктам.US Pat. No. 7,491,517 B2 discloses the use of CTAB, ethanol, proteinase K, activated charcoal, and gel filtration to remove impurities during purification of the Neisseria meningitidis C polysaccharide. products.
В международной патентной заявке WO 2017006349 описано применение ацетата цинка/сульфата аммония/цитрата натрия для удаления белковых примесей из собранного экстракта N. meningitidis. В этом источнике также раскрыто применение ферментов, таких как бензоназа, протеиназа K или нагарса, для разложения остаточных белков и/или материалов нуклеиновых кислот с последующей хроматографической очисткой.International patent application WO 2017006349 describes the use of zinc acetate/ammonium sulfate/sodium citrate to remove protein contaminants from a harvested N. meningitidis extract. This reference also discloses the use of enzymes such as benzonase, proteinase K or nagarsa to degrade residual proteins and/or nucleic acid materials followed by chromatographic purification.
В международной патентной заявке WO 2015128798 A1 раскрыт способ удаления примесей из полисахарида Neisseria meningitidis С. В указанном способе используется инкубация при температуре 5060°С в присутствии анионных детергентов, таких как дезоксихолат натрия или HEPES, деацетилирование неочищенных полисахаридов с использованием 0,5-1,5М NaOH при температуре 50°С в течение от 30 мин до 10 ч и дальнейшая очистка с помощью диафильтрации и хроматографии с гидрофобным взаимодействием (HIC).International patent application WO 2015128798 A1 discloses a method for removing impurities from Neisseria meningitidis C polysaccharide. This method uses incubation at a temperature of 5060°C in the presence of anionic detergents such as sodium deoxycholate or HEPES, deacetylation of the crude polysaccharides using 0.5-1. 5M NaOH at 50° C. for 30 min to 10 h and further purification by diafiltration and hydrophobic interaction chromatography (HIC).
В работе Tian et al. раскрыт способ очистки полисахаридов Neisseria meningitidis серогрупп С, W и Y, включающий в себя использование ЦТАБ, этанола, DOC, Capto Adhere (мультимодальная анионообменная хроматография), Capto DEAE (слабый анион) и Сефадекс G25, где содержание эндотоксина составляет менее 25 ЕЭ/мг, содержание белка менее 10 мг/г, содержание нуклеиновых кислот от 1 до 7 мг/г [см. Tian et al. 2013 GE Healthcare; Application note, 29216880 AA].In Tian et al. a method for purifying Neisseria meningitidis serogroups C, W and Y polysaccharides is disclosed, including the use of CTAB, ethanol, DOC, Capto Adhere (multimodal anion exchange chromatography), Capto DEAE (weak anion) and Sephadex G25, where the content of endotoxin is less than 25 EU/mg , protein content less than 10 mg/g, nucleic acid content from 1 to 7 mg/g [see Tian et al. 2013 GE Healthcare; Application note, 29216880AA].
Способ Готшлиха, являющийся многоэтапным процессом, приводит к существенной потере извлечения продукта, т.е. примерно 37%. Использование химического вещества, такого как фенол, может приводить к нежелательным структурным изменениям в полисахариде или белке-носителе, а также приводит к нежелательным фенольным токсичным отходам.The Gottschlich process, which is a multi-step process, results in a significant loss of product recovery, i.e. about 37%. The use of a chemical such as phenol can lead to undesirable structural changes in the polysaccharide or carrier protein and also results in undesirable phenolic toxic waste.
В описанном в источниках US 7491517 B2, WO 2017006349 и Т.Р. Pato et al. (2006) способе используются ферменты, которые способствуют деградации примесей белков и нуклеиновых кислот, однако удаление ферментов и гидролизованного материала является непростой задачей и может привести к потере целевого продукта. Кроме того, регулирующие органы ограничили использование животных ферAs described in US 7491517 B2, WO 2017006349 and T.P. Pato et al. (2006) use enzymes that promote the degradation of protein and nucleic acid contaminants, but the removal of enzymes and hydrolyzed material is not an easy task and can lead to loss of the target product. In addition, regulators have restricted the use of animal farms.
- 2 041065 ментов в продуктах для людей из-за риска загрязнения прионами. Использование ферментов, помимо факта высокой стоимости, приводит к появлению большего количества регуляторных проблем в связи с cGMP, например, происхождение ферментов (от животных или рекомбинантных), различия в активности ферментов между различными поставщиками и партиями и т.д.- 2,041,065 cops in human products due to the risk of prion contamination. The use of enzymes, in addition to the fact of high cost, leads to more regulatory issues in relation to cGMP, such as the origin of enzymes (from animals or recombinants), differences in enzyme activity between different suppliers and batches, etc.
В источниках WO 2017006349 и US 4686102 A раскрыто применение сульфата аммония для осаждения примесей белка и нуклеиновых кислот. Однако иногда он также осаждает капсулярные полисахариды, что приводит к потере общего полисахарида.WO 2017006349 and US 4686102 A disclose the use of ammonium sulfate to precipitate protein and nucleic acid impurities. However, sometimes it also precipitates capsular polysaccharides, resulting in the loss of total polysaccharide.
Дезоксихолат натрия (DOC) представляет собой мягкий детергент и является одним из наиболее часто используемых детергент при очистке полисахаридов. Дезоксихолат натрия со стероидной структурой основы меньше денатурирует и ограничен в своей растворяющей способности, он разрушает эндотоксины, не влияя на химическую структуру; и, следовательно, после удаления дезоксихолата натрия эндотоксины возвращают свою биологическую активность. Кроме того, способы на основе DOC не работают эффективно для удаления загрязняющих примесей из полисахаридов, особенно полисахаридов, содержащих сиаловую кислоту. Это может быть связано со слабой детергентной активностью DOC в отношении ассоциации липополисахарид-белок, образующейся во время последующей обработки, что приводит к высокому уровню содержания эндотоксинов и белка в конечном выделенном полисахариде. Кроме того, дезоксихолат натрия является продуктом животного происхождения, даже его остаточное присутствие в конечном продукте может привести к непринятию продукта регулирующими органами и некоторыми религиозными общинами.Sodium deoxycholate (DOC) is a mild detergent and is one of the most commonly used detergents in the purification of polysaccharides. Sodium deoxycholate with a steroid base structure is less denatured and limited in its dissolving power, it destroys endotoxins without affecting the chemical structure; and, therefore, after the removal of sodium deoxycholate, endotoxins regain their biological activity. In addition, DOC-based methods do not work effectively to remove contaminants from polysaccharides, especially polysaccharides containing sialic acid. This may be due to the weak detergent activity of DOC on lipopolysaccharide-protein association formed during subsequent processing, resulting in high levels of endotoxins and protein in the final recovered polysaccharide. In addition, sodium deoxycholate is an animal product, even its residual presence in the final product may result in the product being rejected by regulatory authorities and some religious communities.
Хроматографические методы, такие как эксклюзионная хроматография, ионообменная хроматография и хроматография с гидрофобным взаимодействием, успешно применяются для выделения бактериальных полисахаридов с эффективным удалением примесей белков и нуклеиновых кислот. Несмотря на успешное выделение бактериального полисахарида, соответствующего требованиям ВОЗ, использование хроматографических методов включает в себя многоэтапную трудоемкую и длительную пробоподготовку, имеет проблемы с масштабированием, оно резко ухудшает восстановление капсулярных полисахаридов и, таким образом, не является практически возможным недорогим вариантом для последующей обработки в промышленных масштабах.Chromatographic techniques such as size exclusion chromatography, ion exchange chromatography, and hydrophobic interaction chromatography have been successfully applied to isolate bacterial polysaccharides with efficient removal of protein and nucleic acid impurities. Despite the successful isolation of the WHO-compliant bacterial polysaccharide, the use of chromatographic methods involves laborious and time-consuming multi-step sample preparation, has problems with scaling, it drastically impairs the recovery of capsular polysaccharides, and thus is not a practical low-cost option for subsequent processing in industrial applications. scales.
Выщелачивание биологических препаратов составляет 20-80% от общих затрат на производство (Ansejo and Patrick, 1990), и разработка новых стратегий последующей обработки крайне важна для сокращения производственных затрат и обеспечения доступности вакцины для всего населения через систему здравоохранения.Biological leaching accounts for 20-80% of total manufacturing costs (Ansejo and Patrick, 1990), and the development of new post-treatment strategies is essential to reduce manufacturing costs and ensure that the vaccine is available to the entire population through the health system.
В настоящее время способ, используемый для получения полисахаридов в их очищенных формах, включает в себя несколько этапов обработки детергентом и дифференциальное осаждение полученного бульона с использованием органического растворителя, такого как этанол.Currently, the method used to obtain polysaccharides in their purified forms includes several steps of detergent treatment and differential precipitation of the resulting broth using an organic solvent such as ethanol.
Однако следующие два основных ограничения заставляют искать альтернативный способ очистки.However, the following two main limitations force us to look for an alternative cleaning method.
В настоящее время в качестве начального этапа удаления примесей (белков, нуклеиновых кислот и эндотоксинов) применяется анионное поверхностно-активное вещество дезоксихолат натрия (DOC). DOC представляет собой детергент животного происхождения на основе желчи со стероидной структурой основы. Из-за своей объемной структуры он имеет ограниченную растворимость и меньшую денатурирующую способность в отношении биологических макромолекул. Кроме того, источник его стабильных поставок с необходимой нормативной сертификацией ограничивается одним продавцом/поставщиком.Currently, the anionic surfactant sodium deoxycholate (DOC) is used as an initial step in the removal of impurities (proteins, nucleic acids and endotoxins). DOC is a bile based animal detergent with a steroid base structure. Due to its bulky structure, it has limited solubility and a lower denaturing capacity for biological macromolecules. In addition, the source of its stable supply with the necessary regulatory certification is limited to one seller/supplier.
Высокий расход этанола и включение дополнительных этапов (угольная фильтрация) делают этот процесс трудоемким, длительным и дорогостоящим.The high consumption of ethanol and the inclusion of additional steps (charcoal filtration) make this process laborious, lengthy and expensive.
Сохраняется значительная потребность в альтернативных, простых, масштабируемых и экономически эффективных способах очистки бактериальных полисахаридов для получения более высокого выхода полисахаридов. Настоящее изобретение относится к надежному и доступному способу последующей очистки для выделения бактериальных капсулярных полисахаридов, где указанный способ приводит к значительному уменьшению примесей эндотоксина, белка и нуклеиновых кислот, тем самым обеспечивая более высокое извлечение полисахарида, а также поддержание желаемых уровней О-ацетила в соответствии с требованиями ВОЗ.There remains a significant need for alternative, simple, scalable, and cost-effective methods for purifying bacterial polysaccharides to obtain higher yields of polysaccharides. The present invention relates to a reliable and affordable post-purification method for the isolation of bacterial capsular polysaccharides, wherein said method results in a significant reduction in endotoxin, protein and nucleic acid impurities, thereby providing higher recovery of the polysaccharide as well as maintaining desired O-acetyl levels according to WHO requirements.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Настоящее изобретение относится к альтернативному способу очистки бактериальных капсулярных полисахаридов, в частности капсулярных полисахаридов N. meningitidis.The present invention relates to an alternative method for purifying bacterial capsular polysaccharides, in particular N. meningitidis capsular polysaccharides.
Данный способ включает в себя концентрирование и диафильтрацию бактериальной биомассы посредством тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа с последующим добавлением анионного детергента и сильной щелочи для денатурации белков, нуклеиновых кислот и липополисахаридов. Затем биологический экстракт подвергают центрифугированию, диафильтрации и осаждению бактериальных полисахаридов с применением ЦТАБ. Предложенный способ приводит к улучшенному выходу полисахарида, является масштабируемым, неферментативным, использует экономически эффективное и меньшее количество этапов очистки. Указанный способ приводит к значительному уменьшению примесей эндотоксина, белка и нуклеиновых кислот, что обеспечивает боThis method involves the concentration and diafiltration of bacterial biomass by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa, followed by the addition of an anionic detergent and strong alkali to denature proteins, nucleic acids and lipopolysaccharides. Then the biological extract is subjected to centrifugation, diafiltration and precipitation of bacterial polysaccharides using CTAB. The proposed method results in improved polysaccharide yield, is scalable, non-enzymatic, uses cost-effective and fewer purification steps. This method leads to a significant reduction in endotoxin, protein and nucleic acid impurities, which provides more
- 3 041065 лее высокий выход полисахарида, а также поддерживает желаемые уровни О-ацетила.- 3 041065 more polysaccharide yield and also maintains the desired O-acetyl levels.
Перечень чертежейList of drawings
Фиг. 1 - ЯМР-спектры полисахарида Men-C, фиг. 2 - ЯМР-спектры полисахарида Men-Y, фиг. 3 - ЯМР-спектры полисахарида Men-W, фиг. 4 - ЯМР-спектры полисахарида Men-A, фиг. 5 - ЯМР-спектры полисахарида Men-X.Fig. 1 - NMR spectra of the Men-C polysaccharide, FIG. 2 - NMR spectra of the Men-Y polysaccharide, FIG. 3 - NMR spectra of the Men-W polysaccharide, FIG. 4 NMR spectra of Men-A polysaccharide, FIG. 5 - NMR spectra of Men-X polysaccharide.
Описание изобретенияDescription of the invention
В соответствии с общим аспектом изобретения одну из представляющих интерес бактериальных серогрупп выращивают в подходящей среде и инактивируют с использованием формальдегида или любого общеизвестного способа из уровня техники; далее бактериальную культуру подвергают последующей обработке для выделения очищенного капсулярного полисахарида. Представляющие интерес бактерии для выделения капсулярного полисахарида по настоящему изобретению получают из грамотрицательных бактерий, выбранных из рода, включая без ограничений Escherichia, Neisseria, Haemophilus, Pseudomonas и т.д.; более предпочтительно капсулярный полисахарид экспрессируется серогруппой Neisseria meningitidis. В другом аспекте настоящего изобретения полисахарид может быть получен из группы, включающей в себя Helicobacter pylori, Chlamydia pneumoniae, Chlamydia trachomatis, Ureaplasma urealyticum, Mycoplasma pneumoniae, Staphylococcus spp., Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Streptococcus группы A, Streptococcus группы В Ia, Ib, II, III, V, VI или VIII; Streptococcus группы С, Streptococcus pyogenes, Streptococcus agalactiae, Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus viridans, Enterococcus faecalis, Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, Bacillus anthracis, Salmonella spp., Salmonella typhi, Vibrio cholerae, Pasteurella pestis, Pseudomonas aeruginosa, Campylobacter spp., Campylobacter jejuni, Clostridium spp., Clostridium difficile, Mycobacterium spp., Mycobacterium tuberculosis, Treponema spp., Borrelia spp., Borrelia burgdorferi, Leptospira spp., Hemophilus ducreyi, Corynebacterium diphtheria, Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, Bordetella bronchiseptica, Hemophilus influenzae, Escherichia coli, Shigella spp., Ehrlichia spp. и Rickettsia spp. Полисахариды Streptococcus pneumoniae типа 1, 2, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7F, 8, 9A, 9F, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15A, 15В, 15С, 17F, 18C, 19F, 19A, 20, 22F, 23B, 23F, 24F, 33F, 35B, 38 и 45; полисахариды Neisseria meningitidis серогруппы А, B, C, D, W135, X, Y, Z, 29E; и Н. influenzae типа b.In accordance with the general aspect of the invention, one of the bacterial serogroups of interest is grown in a suitable medium and inactivated using formaldehyde or any well-known method from the prior art; the bacterial culture is then post-treated to isolate the purified capsular polysaccharide. Bacteria of interest for isolating the capsular polysaccharide of the present invention are obtained from gram-negative bacteria selected from a genus including, without limitation, Escherichia, Neisseria, Haemophilus, Pseudomonas, etc.; more preferably, the capsular polysaccharide is expressed by the Neisseria meningitidis serogroup. In another aspect of the present invention, the polysaccharide may be derived from the group including Helicobacter pylori, Chlamydia pneumoniae, Chlamydia trachomatis, Ureaplasma urealyticum, Mycoplasma pneumoniae, Staphylococcus spp., Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Group A Streptococcus, Group B Streptococcus Ia, Ib, II, III, V, VI or VIII; Group C Streptococcus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus agalactiae, Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus viridans, Enterococcus faecalis, Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, Bacillus anthracis, Salmonella spp. , Campylobacter jejuni, Clostridium spp., Clostridium difficile, Mycobacterium spp., Mycobacterium tuberculosis, Treponema spp., Borrelia spp., Borrelia burgdorferi, Leptospira spp. , Escherichia coli, Shigella spp., Ehrlichia spp. and Rickettsia spp. Polysaccharides of Streptococcus pneumoniae type 1, 2, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7F, 8, 9A, 9F, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15A, 15B, 15C, 17F, 18C, 19F, 19A, 20, 22F, 23B, 23F, 24F, 33F, 35B, 38 and 45; polysaccharides Neisseria meningitidis serogroup A, B, C, D, W135, X, Y, Z, 29E; and H. influenzae type b.
Биологический материал, использованный во время экспериментов, был следующим.The biological material used during the experiments was as follows.
Полисахариды были выделены изPolysaccharides have been isolated from
Таблица 2table 2
Неконъюгированный белок-носитель, т.е. CRM197 или TT. CRM197 был получен из рекомбинантного штамма Pseudomonas fluorescens CS463-003 (МВ101) от Pfenex, США. ТТ был получен из Clostridium tetani (Harvard No. 49205), полученного от CRI, Национального контрольного органа, Казаули, Химачал-Прадеш, Индия. CRI получил этот штамм от NVI, Нидерланды.Unconjugated carrier protein, ie. CRM197 or TT. CRM197 was obtained from a recombinant strain of Pseudomonas fluorescens CS463-003 (MB101) from Pfenex, USA. TT was derived from Clostridium tetani (Harvard No. 49205) obtained from CRI, National Control Authority, Kazauli, Himachal Pradesh, India. CRI obtained this strain from NVI, The Netherlands.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения бактериальный капсулярный полисахарид был очищен из инактивированного сбора с использованием центрифугирования; и супернатант подвергали диафильтрации с использованием установки тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа. Специалисту в данной области техники хорошо понятно, что вместо центрифугирования и диафильтрации может быть использован любой другой подходящий способ для концентрации бактериальных капсулярных полисахаридов. В одном из предпочтительных аспектов осуществления изобретения капсулярный полисахарид был получен из Neisseria meningitidis серогруппы А, С, W, Y и X.According to a first embodiment of the invention, the bacterial capsular polysaccharide was purified from the inactivated collection using centrifugation; and the supernatant was subjected to diafiltration using a 100 kDa tangential flow filtration unit. It will be well understood by one skilled in the art that, instead of centrifugation and diafiltration, any other suitable method may be used to concentrate the bacterial capsular polysaccharides. In one preferred embodiment of the invention, the capsular polysaccharide is derived from Neisseria meningitidis serogroups A, C, W, Y, and X.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения ретентат, полученный в первом варианте осуществления изобретения, подвергали обработке анионным поверхностно-активным веществом/детергентом. Анионный детергент выбирают из группы, включающей в себя алкилсульфаты, додецилсульфат натрия, дезоксихолат натрия, додецилсульфонат натрия, s-алкилсульфаты натрия, жирный спирт полиоксиэтиленовый эфир сульфат натрия, олеилсульфат натрия, N-олеоилполи(аминокислота) натрия, алкилбензолсульфонаты натрия, α-олефинсульфонаты натрия, алкилсульфонаты натрия, сложные эфиры α-сульфомонокарбоновых кислот, сложные эфиры сульфоалкиловых жирных кислот, сукцинатный сульфонат, алкилнафталинсульфонаты, алкансульфонаты натрия, лигнинсульфонат натрия иAccording to the second embodiment of the invention, the retentate obtained in the first embodiment of the invention was subjected to an anionic surfactant/detergent treatment. The anionic detergent is selected from the group consisting of alkyl sulfates, sodium dodecyl sulfate, sodium deoxycholate, sodium dodecylsulfonate, sodium s-alkyl sulfates, fatty alcohol polyoxyethylene ether sodium sulfate, sodium oleyl sulfate, sodium N-oleoyl poly(amino acid), sodium alkylbenzenesulfonates, sodium α-olefinsulfonates. , sodium alkylsulfonates, α-sulfomonocarboxylic acid esters, sulfoalkyl fatty acid esters, succinate sulfonate, alkylnaphthalenesulfonates, sodium alkanesulfonates, sodium ligninsulfonate and
- 4 041065 сульфонаты натрий алкилглицериловых эфиров.- 4 041065 sodium alkylglyceryl ether sulfonates.
Предпочтительно указанное анионное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилсульфат, более предпочтительно додецилсульфат натрия в конечной концентрации в диапазоне от 0,1 до 4%, более предпочтительно 1%, его добавляли к ретентату и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч. Амфипатическая природа ДСН делает его сильным хаотропным агентом, который не только разрушает белки, но и растворяет их.Preferably, said anionic surfactant is an alkyl sulfate, more preferably sodium dodecyl sulfate at a final concentration in the range of 0.1 to 4%, more preferably 1%, added to the retentate and stirred at room temperature for 2 hours. Amphipathic nature of SDS makes it a strong chaotropic agent that not only breaks down proteins but also dissolves them.
В другом аспекте второго варианта осуществления изобретения инактивированный сбор может быть непосредственно обработан анионным поверхностно-активным веществом и дополнительно подвергнут концентрированию капсулярного полисахарида, приводя к достаточному снижению количества примесей, что делает последующий этап использования катионного детергента необязательным.In another aspect of the second embodiment of the invention, the inactivated harvest can be directly treated with an anionic surfactant and further subjected to concentration of the capsular polysaccharide, resulting in a sufficient reduction in the amount of impurities, which makes the subsequent step of using a cationic detergent optional.
В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения к смеси, полученной в вышеуказанном варианте осуществления изобретения, добавляли сильную щелочь и доводили значение рН до 911 при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч. Указанная сильная щелочь была выбрана из группы, включающей в себя гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат натрия, гидроксиламин, триэтиламин и гидроксид лития.According to the third embodiment of the invention, a strong alkali was added to the mixture obtained in the above embodiment, and the pH was adjusted to 911 with constant stirring at room temperature for 1 hour. Said strong alkali was selected from the group consisting of sodium hydroxide , potassium hydroxide, sodium carbonate, hydroxylamine, triethylamine and lithium hydroxide.
В соответствии с предпочтительным аспектом третьего варианта осуществления изобретения к смеси, полученной в указанном выше варианте осуществления изобретения, указанную сильную щелочь, т.е. гидроксид натрия, добавляли в конечной концентрации 5-20М и значение рН доводили до 10,5 при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.According to a preferred aspect of the third embodiment of the invention, to the mixture obtained in the above embodiment, said strong alkali, i.e. sodium hydroxide was added at a final concentration of 5-20 M and the pH was adjusted to 10.5 with constant stirring at room temperature for 1 hour.
В другом аспекте третьего варианта осуществления изобретения к смеси, полученной во втором варианте осуществления изобретения, альтернативно вместо щелочи добавляли ЭДТА и ацетат натрия при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.In another aspect of the third embodiment of the invention, to the mixture obtained in the second embodiment of the invention, alternatively, instead of alkali, EDTA and sodium acetate were added with constant stirring at room temperature for 1 hour.
В соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения раствор, полученный в указанном выше варианте осуществления изобретения, нейтрализовали (рН 7,0) путем добавления мягкой органической кислоты. Указанная мягкая органическая кислота представляет собой комбинацию одной или нескольких кислот, включая муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, щавелевую кислоту и т.д. К этой нейтрализованной смеси добавляли гидрофильный спирт, предпочтительно этанол, до конечной концентрации 30-35% и инкубировали в течение 2 ч при комнатной температуре при постоянном перемешивании. Гидрофильный спирт выбирают из одного из следующих спиртов: метанола, этанола, н-пропилового спирта, изопропилового спирта, ацетона и трет-бутилового спирта или комбинации двух или более из них; и его концентрация составляет <65% или >95%.According to the fourth embodiment of the invention, the solution obtained in the above embodiment was neutralized (pH 7.0) by adding a mild organic acid. Said soft organic acid is a combination of one or more acids including formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, and the like. Hydrophilic alcohol, preferably ethanol, was added to this neutralized mixture to a final concentration of 30-35% and incubated for 2 hours at room temperature with constant stirring. The hydrophilic alcohol is selected from one of the following alcohols: methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone and t-butyl alcohol, or a combination of two or more of them; and its concentration is <65% or >95%.
В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения избыток анионного детергента удаляли из раствора. Раствор, полученный в вышеуказанном варианте осуществления изобретения, подвергали центрифугированию и собирали супернатант. 0,1М калиевую соль смешивали с супернатантом и после ее растворения смесь инкубировали при температуре 2-8°С в течение >3 ч. Калиевая соль выбрана из одной из следующих солей: хлористого калия, ацетата калия, сульфата калия, карбоната калия, бикарбоната калия, фосфата калия, гидрофосфата калия, дигидрофосфата калия, нитрата калия и других солей калия или комбинации двух или более из них. На этом этапе используется низкая растворимость додецилсульфата калия. При добавлении калиевой соли, предпочтительно KCl, ДСН в растворе превращается в додецилсульфат калия, будучи менее растворимым он легко выпадает в осадок, что приводит к полному удалению ДСН. Специалисту в данной области техники хорошо понятно, что концентрация KCl может варьироваться для получения желаемого результата. Протокол, упомянутый в этом варианте осуществления изобретения, может быть изменен в соответствии с требованием специалиста в данной области техники.In accordance with the fifth embodiment of the invention, excess anionic detergent was removed from the solution. The solution obtained in the above embodiment was subjected to centrifugation and the supernatant was collected. 0.1 M potassium salt was mixed with the supernatant and after its dissolution, the mixture was incubated at a temperature of 2-8°C for >3 hours. The potassium salt was selected from one of the following salts: potassium chloride, potassium acetate, potassium sulfate, potassium carbonate, potassium bicarbonate , potassium phosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, potassium nitrate and other potassium salts, or a combination of two or more of them. This step exploits the low solubility of potassium dodecyl sulfate. Upon addition of a potassium salt, preferably KCl, SDS in solution is converted to potassium dodecyl sulfate, being less soluble, it easily precipitates, leading to complete removal of SDS. It will be well understood by one skilled in the art that the concentration of KCl may be varied to obtain the desired result. The protocol mentioned in this embodiment of the invention may be modified in accordance with the requirement of a person skilled in the art.
В другом аспекте пятого варианта осуществления изобретения избыток анионного детергента может быть удален из раствора с использованием гель-фильтрации, осаждения этанолом и ионообменных смол/амберлитовых колонок.In another aspect of the fifth embodiment of the invention, excess anionic detergent can be removed from the solution using gel filtration, ethanol precipitation, and ion exchange resins/amberlite columns.
В соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения раствор, полученный в указанном выше варианте осуществления изобретения, подвергали центрифугированию и собирали супернатант. Супернатант пропускали через фильтр 0,2 мкм и ретентат подвергали диафильтрации путем тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа.According to the sixth embodiment of the invention, the solution obtained in the above embodiment was subjected to centrifugation, and the supernatant was collected. The supernatant was passed through a 0.2 μm filter and the retentate was diafiltered by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa.
В соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения ретентат, полученный в указанном выше варианте осуществления изобретения, подвергали диафильтрации с использованием буфера Трис-HCl в конечной концентрации 25 мМ. Затем добавляли катионный детергент до конечной концентрации 1-2% и инкубировали при комнатной температуре в течение 1 ч при постоянном перемешивании. Катионный детергент(ы) выбирают из соли цетилтриметиламмония, соли тетрабутиламмония, соли миристилтриметиламмония и гексадиметринбромида или комбинации двух или более из них. Специалисту в данной области техники хорошо понятно, что концентрация катионного детергента может варьироваться в диапазоне от 0,1 до 4%, чтобы получить желаемый результат. Предпочтительно катионный детергент представляет собой ЦТАБ.According to the seventh embodiment of the invention, the retentate obtained in the above embodiment was subjected to diafiltration using Tris-HCl buffer at a final concentration of 25 mm. Then cationic detergent was added to a final concentration of 1-2% and incubated at room temperature for 1 h with constant stirring. The cationic detergent(s) are selected from cetyltrimethylammonium salt, tetrabutylammonium salt, myristyltrimethylammonium salt and hexadimethrin bromide, or a combination of two or more of them. It will be well understood by one of ordinary skill in the art that the concentration of the cationic detergent may vary from 0.1% to 4% in order to obtain the desired result. Preferably the cationic detergent is CTAB.
В соответствии с восьмым вариантом осуществления изобретения раствор, полученный в указанном выше варианте осуществления изобретения, может быть подвергнутым центрифугированию, и осаAccording to the eighth embodiment of the invention, the solution obtained in the above embodiment may be subjected to centrifugation, and wasp
- 5 041065 жденный ЦТАБ-полисахарид собирают и растворяют в 30-64% этаноле. Растворенная смесь может быть дополнительно подвергнута центрифугированию для удаления нерастворенных остатков.- 5 041065 The resulting CTAB polysaccharide is collected and dissolved in 30-64% ethanol. The dissolved mixture may be further subjected to centrifugation to remove undissolved residues.
В соответствии с девятым вариантом осуществления изобретения к супернатанту, полученному в указанном выше варианте осуществления изобретения, добавляли NaCl до конечной концентрации 0,1М при постоянном перемешивании. Осажденный полисахарид собирали и растворяли в 1М NaCl с последующим осаждением спиртом (30-64%).In accordance with the ninth embodiment of the invention, NaCl was added to the supernatant obtained in the above embodiment of the invention to a final concentration of 0.1 M with constant stirring. The precipitated polysaccharide was collected and dissolved in 1M NaCl followed by alcohol precipitation (30-64%).
В соответствии с десятым вариантом осуществления изобретения раствор, полученный в указанном выше варианте осуществления изобретения, подвергали интенсивной диафильтрации водой для инъекций с использованием тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа и пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и хранили при температуре -20°С или ниже в качестве конечной массы.In accordance with the tenth embodiment of the invention, the solution obtained in the above embodiment was subjected to intensive diafiltration with water for injection using 100 kDa tangential flow filtration and passed through a filter with a pore size of 0.2 μm and stored at a temperature -20°C or lower as final weight.
В соответствии с одиннадцатым вариантом осуществления изобретения очищенный капсулярный полисахарид N. meningitidis серогрупп С, W и Y получали приведенным ниже способом.According to an eleventh embodiment of the invention, purified N. meningitidis serogroups C, W, and Y capsular polysaccharide was prepared by the following method.
N. meningitidis серогрупп С, W и Y соответственно выращивали в подходящей среде и инактивировали с использованием формальдегида.N. meningitidis serogroups C, W and Y, respectively, were grown in a suitable medium and inactivated using formaldehyde.
К этому инактивированному сбору добавляли додецилсульфат натрия до конечной концентрации 1% и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч.To this inactivated collection was added sodium dodecyl sulfate to a final concentration of 1% and stirred at room temperature for 2 hours.
Добавляли гидроксид натрия до конечной концентрации 05-20 мМ и доводили значение рН до 10,5 при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.Sodium hydroxide was added to a final concentration of 05-20 mM and the pH was adjusted to 10.5 with constant stirring at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, нейтрализовали добавлением мягкой органической кислоты, т.е. уксусной кислоты.The solution obtained in the above step was neutralized by adding a mild organic acid, i.e. acetic acid.
К этому нейтрализованному раствору добавляли этанол до конечной концентрации 30-35% и инкубировали в течение нескольких часов при постоянном перемешивании.Ethanol was added to this neutralized solution to a final concentration of 30-35% and incubated for several hours with constant stirring.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
К супернатанту добавляли 0,1М KCl и инкубировали при температуре 2-8°С в течение не менее 3 ч.0.1M KCl was added to the supernatant and incubated at 2-8°C for at least 3 hours.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, подвергали центрифугированию и собирали супернатант. Супернатант пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и ретентат подвергали диафильтрации путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа с использованием буфера Трис-HCl.The solution obtained in the above step was subjected to centrifugation and the supernatant was collected. The supernatant was passed through a 0.2 μm filter and the retentate was diafiltered by tangential flow filtration through a 100 kD molecular weight cutoff filter using Tris-HCl buffer.
К ретентату, полученному на вышеуказанном этапе, добавляли буфер Трис-HCl до конечной концентрации 25 мМ с последующим добавлением ЦТАБ до конечной концентрации 2%; и инкубировали при комнатной температуре не менее 1 ч.Tris-HCl buffer was added to the retentate obtained in the above step to a final concentration of 25 mM, followed by the addition of CTAB to a final concentration of 2%; and incubated at room temperature for at least 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали, осадок собирали и растворяли в 30-64% этаноле. Растворенную смесь затем подвергали центрифугированию для удаления нерастворенных остатков.The solution obtained in the above step was centrifuged, the precipitate was collected and dissolved in 30-64% ethanol. The dissolved mixture was then subjected to centrifugation to remove undissolved residues.
К супернатанту, полученному на вышеуказанном этапе, добавляли NaCl до конечной концентрации 0,1-0,3М. Осажденный ПС растворяли в 1М NaCl с последующим осаждением 30-64% спиртом.NaCl was added to the supernatant obtained in the above step to a final concentration of 0.1-0.3M. The precipitated PS was dissolved in 1 M NaCl, followed by precipitation with 30-64% alcohol.
Раствор, полученный на вышеупомянутом этапе, подвергали интенсивной диафильтрации против воды для инъекций при помощи тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа, пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и хранили при температуре -20°С в качестве конечной массы.The solution obtained in the above step was extensively diafiltered against water for injection by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa, passed through a filter with a pore size of 0.2 μm, and stored at -20° C. as the final mass.
В соответствии с двенадцатым вариантом осуществления изобретения способ очистки, упомянутый в одиннадцатом варианте осуществления изобретения, обеспечивает получение полисахарида N. meningitidis серогруппы С с выходом 60-80%, в котором содержание эндотоксина составляет менее 50 ЕЭ/мг, содержание белка менее 0,50% и содержание нуклеиновых кислот менее 0,20%, полисахарида N. meningitidis серогруппы Y с выходом 60-80%, в котором содержание эндотоксина составляет менее 50 ЕЭ/мг, содержание белка менее 0,50% и содержание нуклеиновых кислот менее 0,30%, полисахарида N. meningitidis серогруппы W с выходом 60-80%, в котором содержание эндотоксина составляет менее 50 ЕЭ/мг, содержание белка менее 0,5% и содержание нуклеиновых кислот менее 0,2%.According to the twelfth embodiment of the invention, the purification method mentioned in the eleventh embodiment of the invention provides for the production of N. meningitidis serogroup C polysaccharide with a yield of 60-80%, in which the endotoxin content is less than 50 EU/mg, the protein content is less than 0.50% and a nucleic acid content of less than 0.20%, a polysaccharide of N. meningitidis serogroup Y with a yield of 60-80%, in which the endotoxin content is less than 50 EU/mg, the protein content is less than 0.50%, and the nucleic acid content is less than 0.30% , polysaccharide N. meningitidis serogroup W with a yield of 60-80%, in which the content of endotoxin is less than 50 EU/mg, the protein content is less than 0.5% and the content of nucleic acids is less than 0.2%.
В соответствии с тринадцатым вариантом осуществления изобретения очищенный капсулярный полисахарид N. meningitidis серогрупп А и X получали приведенным ниже способом.According to a thirteenth embodiment of the invention, purified N. meningitidis serogroups A and X capsular polysaccharide was prepared by the following method.
N. meningitidis серогрупп А и X соответственно выращивали в подходящей среде и инактивировали с использованием формальдегида.N. meningitidis serogroups A and X, respectively, were grown in a suitable medium and inactivated using formaldehyde.
К этому инактивированному сбору добавляли додецилсульфат натрия до конечной концентрации 1% и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч.To this inactivated collection was added sodium dodecyl sulfate to a final concentration of 1% and stirred at room temperature for 2 hours.
К этому инактивированному сбору добавляли ЭДТА и ацетат натрия до конечной концентрации 1% и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч.To this inactivated collection was added EDTA and sodium acetate to a final concentration of 1% and stirred at room temperature for 2 hours.
Добавляли этанол до конечной концентрации 30-35% и инкубировали в течение 2 ч при постоянном перемешивании.Ethanol was added to a final concentration of 30-35% and incubated for 2 h with constant stirring.
- 6 041065- 6 041065
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
К супернатанту добавляли 0,1М KCl и инкубировали при температуре 2-8°С в течение не менее 3 ч.0.1M KCl was added to the supernatant and incubated at 2-8°C for at least 3 hours.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, подвергали центрифугированию и собирали супернатант. Супернатант пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и ретентат концентрировали и подвергали диафильтрации путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа с использованием 25 мМ буфера Трис-HCl.The solution obtained in the above step was subjected to centrifugation and the supernatant was collected. The supernatant was passed through a 0.2 μm filter and the retentate was concentrated and diafiltered by tangential flow filtration through a 100 kDa molecular weight cutoff filter using 25 mM Tris-HCl buffer.
Добавляли ЦТАБ до конечной концентрации 1-2% и инкубировали при комнатной температуре не менее 1 ч.CTAB was added to a final concentration of 1–2% and incubated at room temperature for at least 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали, осадок собирали и растворяли в 30-64% этаноле. Растворенную смесь затем подвергали центрифугированию для удаления нерастворенных остатков.The solution obtained in the above step was centrifuged, the precipitate was collected and dissolved in 30-64% ethanol. The dissolved mixture was then subjected to centrifugation to remove undissolved residues.
К супернатанту, полученному на вышеуказанном этапе, добавляли NaCl до конечной концентрации 0,1-0,3М. Осажденный ПС растворяли в 1М NaCl с последующим осаждением 30-64% спиртом.NaCl was added to the supernatant obtained in the above step to a final concentration of 0.1-0.3M. The precipitated PS was dissolved in 1 M NaCl, followed by precipitation with 30-64% alcohol.
Раствор, полученный на вышеупомянутом этапе, подвергали интенсивной диафильтрации против воды для инъекций при помощи тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа, пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и хранили при температуре -20°С в качестве конечной массы.The solution obtained in the above step was extensively diafiltered against water for injection by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa, passed through a filter with a pore size of 0.2 μm, and stored at -20° C. as the final mass.
В соответствии с четырнадцатым вариантом осуществления изобретения способ очистки, упомянутый в тринадцатом варианте осуществления изобретения, обеспечивает получение полисахарида N. meningitidis серогруппы А с выходом 60-80%, в котором содержание эндотоксина составляет менее 50 ЕЭ/мг, содержание белка менее 0,50% и содержание нуклеиновых кислот менее 0,20%, полисахарида N. meningitidis серогруппы X с выходом 60-80%, в котором содержание эндотоксина составляет менее 50 ЕЭ/мг, содержание белка менее 0,50% и содержание нуклеиновых кислот менее 0,30%.According to the fourteenth embodiment of the invention, the purification method mentioned in the thirteenth embodiment of the invention provides for the production of N. meningitidis serogroup A polysaccharide with a yield of 60-80%, in which the endotoxin content is less than 50 EU/mg, the protein content is less than 0.50% and a nucleic acid content of less than 0.20%, a polysaccharide of N. meningitidis serogroup X with a yield of 60-80%, in which the endotoxin content is less than 50 EU/mg, the protein content is less than 0.50%, and the nucleic acid content is less than 0.30% .
В соответствии с пятнадцатым вариантом осуществления изобретения указанный очищенный полисахарид конъюгировали с белком-носителем. Понятно, что белок-носитель, используемый для конъюгации с полисахаридами, может представлять собой любой белок-носитель, известный в данной области техники, в соответствии с требованиями специалиста в данной области техники. Не ограничивающие примеры белков-носителей включают в себя белок-носитель из следующей неограниченной группы: CRM 197, дифтерийный анатоксин, столбнячный анатоксин, коклюшный анатоксин, LT E.coli, ST E.coli, экзотоксин А из Pseudomonas aeruginosa, комплекс белков наружной мембраны с (ОМРС), порины, трансферринсвязывающие белки, пневмолизин, пневмококковый поверхностный белок A (PspA), пневмококковый адгезиновый белок (PsaA), пневмококковые поверхностные белки BVH-3 и BVH-11, защитный антиген (РА) Bacillus anthracis, детоксифицированный фактор, вызывающий отек (EF), летальный фактор (LF) Bacillus anthracis, овальбумин, гемоцианин фисуреллы (KLH), человеческий сывороточный альбумин, бычий сывороточный альбумин (БСА) и очищенное белковое производное туберкулина (PPD).According to a fifteenth embodiment of the invention, said purified polysaccharide was conjugated to a carrier protein. It is understood that the carrier protein used for conjugation to the polysaccharides may be any carrier protein known in the art, as required by those skilled in the art. Non-limiting examples of carrier proteins include a carrier protein from the following non-limiting group: CRM 197, diphtheria toxoid, tetanus toxoid, pertussis toxoid, E. coli LT, E. coli ST, Pseudomonas aeruginosa exotoxin A, outer membrane protein complex with (OMPC), porins, transferrin-binding proteins, pneumolysin, pneumococcal surface protein A (PspA), pneumococcal adhesin protein (PsaA), pneumococcal surface proteins BVH-3 and BVH-11, Bacillus anthracis protective antigen (PA), detoxified edema-inducing factor (EF), Bacillus anthracis lethal factor (LF), ovalbumin, fisurella hemocyanin (KLH), human serum albumin, bovine serum albumin (BSA) and purified tuberculin protein derivative (PPD).
В другом аспекте пятнадцатого варианта осуществления изобретения перед конъюгированием полисахарид, очищенный данным способом, доводили до определенного размера химическими или механическими способами, включая без ограничений обработку ультразвуком, обработку микроволнами, озонолиз, обработку ионизирующим излучением, разрушение клеток под высоким давлением, применение гомогенизатора, применение микрофлюидайзера, обработку ацетатом натрия, обработку метапериодатом натрия, нагревание в вакууме и т.д.In another aspect of the fifteenth embodiment of the invention, before conjugation, the polysaccharide purified by this method was brought to a certain size by chemical or mechanical methods, including, without limitation, sonication, microwave treatment, ozonolysis, ionizing radiation treatment, high pressure cell disruption, use of a homogenizer, use of a microfluidizer , sodium acetate treatment, sodium metaperiodate treatment, vacuum heating, etc.
В другом аспекте пятнадцатого варианта осуществления изобретения полисахарид, очищенный данным способом, может быть конъюгирован с белком-носителем с использованием восстановительного аминирования, цианилирования, конъюгирования с карбодиимидом.In another aspect of the fifteenth embodiment of the invention, the polysaccharide purified by this method can be conjugated to a carrier protein using reductive amination, cyanylation, carbodiimide conjugation.
В соответствии с шестнадцатым вариантом осуществления изобретения получали иммуногенную композицию. Данная композиция состояла из (a) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы А и (ii) столбнячного анатоксина;In accordance with the sixteenth embodiment of the invention received immunogenic composition. This composition consisted of (a) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup A capsular saccharide and (ii) tetanus toxoid;
(b) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы С и (ii) CRM197;(b) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup C capsular saccharide and (ii) CRM197;
(c) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы Y и (ii) CRM197;(c) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup Y capsular saccharide and (ii) CRM197;
(d) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы W135 и (ii) CRM197 и (e) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы X и (ii) столбнячного анатоксина.(d) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup W135 capsular saccharide and (ii) CRM197; and (e) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup X capsular saccharide and (ii) tetanus toxoid.
В соответствии с семнадцатым вариантом осуществления изобретения содержание эндотоксинов может быть измерено при помощи Испытания на бактериальные эндотоксины с помощью кинетического турбидиметрического анализа (KTA) или испытания на пирогенность у кролика; содержание белка может быть измерено методом Лоури; и содержание нуклеиновых кислот может быть измерено с помощью спектрофотометрии. Понятно, что любой другой подходящий метод может быть использован для количественного определения содержания эндотоксина, белков и нуклеиновых кислот.In accordance with the seventeenth embodiment of the invention, the content of endotoxins can be measured using Test for bacterial endotoxins using kinetic turbidimetric analysis (KTA) or testing for pyrogenicity in rabbit; protein content can be measured by the Lowry method; and the nucleic acid content can be measured by spectrophotometry. It is understood that any other suitable method can be used to quantify the content of endotoxin, proteins and nucleic acids.
- 7 041065- 7 041065
В другом аспекте семнадцатого варианта осуществления изобретения распределение по размеру молекул очищенного полисахарида Neisseria meningitidis серогруппы А, С, W, Y и X может быть выполнено с использованием эксклюзионной высокоэффективной жидкостной хроматографии.In another aspect of the seventeenth embodiment of the invention, the molecular size distribution of the purified Neisseria meningitidis serogroup A, C, W, Y and X polysaccharide may be performed using size exclusion high performance liquid chromatography.
В другом аспекте шестнадцатого варианта осуществления изобретения содержание О-ацетила может быть измерено с использованием колориметрического анализа по методу Хестрина.In another aspect of the sixteenth embodiment of the invention, the O-acetyl content can be measured using Hestrin colorimetric analysis.
ПримерыExamples
Пример 1. Получение бактериальных полисахаридов (процесс накопления N. meningitidis серогруппы С).Example 1. Obtaining bacterial polysaccharides (the process of accumulation of N. meningitidis serogroup C).
Полисахариды получали при помощи описанного ниже процесса ферментации.Polysaccharides were obtained using the fermentation process described below.
Объем ферментации: 300 л.Fermentation volume: 300 l.
Для подготовки ферментера проводили мойку на месте (CIP), испытание на удерживание давления и стерилизацию на месте (SIP).Cleaning in place (CIP), pressure holding test and sterilization in place (SIP) were performed to prepare the fermenter.
После завершения SIP стерильную среду для ферментации асептически переносили в ферментер.After completion of the SIP, the sterile fermentation medium was aseptically transferred to the fermenter.
Состав среды.The composition of the environment.
Таблица 3Table 3
Среда для ферментации серогруппы СSerogroup C fermentation medium
Уровень растворенного кислорода регулировали до желаемого уровня.The level of dissolved oxygen was adjusted to the desired level.
Таблица 4Table 4
Среду для ферментации инокулировали культуральным организмом. Ферментер работал в режиме периодического культивирования с подпиткой в течение 11-14 ч.The fermentation medium was inoculated with the culture organism. The fermenter operated in the fed-batch mode for 11-14 hours.
После того как культура достигает желаемой ОП при длине волны 590 нм, культуру в ферментере инактивировали, используя формальдегид.After the culture reached the desired OD at 590 nm, the culture in the fermenter was inactivated using formaldehyde.
После завершения инкубации температуру устанавливали на уровне 10±5°С с последующим отделением клеток с помощью центрифугирования.After completion of the incubation, the temperature was set at 10±5°C, followed by cell separation by centrifugation.
Супернатант собирали и подвергали глубокой фильтрации; первично очищенный сбор фильтровали с использованием фильтра с размером пор 0,2 мкм и переносили на очистку.The supernatant was collected and subjected to deep filtration; The primary purified collection was filtered using a filter with a pore size of 0.2 μm and transferred to purification.
- 8 041065- 8 041065
Таблица 5Table 5
Результатыresults
Пример 2. Получение капсулярных полисахаридов (процесс накопления N. meningitidis серогруппы A, W, X и Y).Example 2 Production of capsular polysaccharides (accumulation process of N. meningitidis serogroups A, W, X and Y).
Используя протокол, упомянутый в примере 1, получали капсулярный полисахарид N. meningitidis серогруппы A, W, X и Y.Using the protocol mentioned in Example 1, N. meningitidis serogroups A, W, X and Y capsular polysaccharide was obtained.
Таблица 6Table 6
Среда для ферментации серогруппы YSerogroup Y Fermentation Medium
Таблица 7Table 7
Питательная среда для серогруппы YSerogroup Y culture medium
- 9 041065- 9 041065
Таблица 8Table 8
Среда для ферментации серогруппы WSerogroup W Fermentation Medium
Таблица 9Table 9
Питательная среда для серогруппы WCulture medium for serogroup W
Таблица 10Table 10
Результатыresults
Первично очищенный сбор по результатам тестирования содержал ПС (полисахарид) в количестве 1-6 г/л. Этот первично очищенный сбор подвергали дальнейшей очистке.According to the test results, the initially purified collection contained PS (polysaccharide) in the amount of 1-6 g/l. This initially purified collection was subjected to further purification.
- 10 041065- 10 041065
Пример 3. Очистка капсулярных полисахаридов (процесс выделения и очистки продукта N. meningitidis серогруппы С) с использованием ДСН с последующим осаждением спиртом.Example 3 Purification of Capsular Polysaccharides (Isolation and Purification Process of N. meningitidis serogroup C product) using SDS followed by alcohol precipitation.
Неочищенный полисахарид, полученный в соответствии с примером 1, смешивали с растворами ДСН различной концентрации. Затем добавляли этанол до конечной концентрации, которая примерно на 10% ниже концентрации, при которой полисахарид начинает осаждаться. Полученную смесь далее подвергали фильтрации.The crude polysaccharide obtained in accordance with example 1 was mixed with SDS solutions of various concentrations. Ethanol was then added to a final concentration which is approximately 10% below the concentration at which the polysaccharide begins to precipitate. The resulting mixture was further subjected to filtration.
Использованные концентрации ДСН: 0,1%, 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% и 10%.SDS concentrations used: 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% and 10%.
Все вышеупомянутые концентрации ДСН показали эффективность в отношении уменьшения примесей. При концентрации ДСН выше 4% не наблюдалось существенных различий в профиле примесей.All of the above concentrations of SDS have been shown to be effective in reducing impurities. At SDS concentrations above 4%, no significant differences were observed in the impurity profile.
Оптимальное уменьшение примесей, особенно белков, наблюдалось при концентрации ДСН, равной 1%.Optimum reduction of impurities, especially proteins, was observed at a SDS concentration of 1%.
Очищенный полисахарид имел содержание примеси эндотоксинов >100 ЕЭ/мкг полисахарида, тогда как предел ВОЗ составляет <100 ЕЭ/мкг полисахарида.The purified polysaccharide had an endotoxin impurity content of >100 EU/µg polysaccharide, while the WHO limit is <100 EU/µg polysaccharide.
Пример 4. Очистка капсулярных полисахаридов (процесс выделения и очистки продукта N. meningitidis серогруппы С).Example 4 Purification of Capsular Polysaccharides (Isolation and Purification Process of N. meningitidis serogroup C product).
Протокол.Protocol.
Было проведено два различных эксперимента с объемом ферментационной смеси 5 и 300 л.Two different experiments were carried out with a fermentation mixture volume of 5 and 300 liters.
Полисахариды очищали, используя описанный ниже процесс очистки.The polysaccharides were purified using the purification process described below.
Неочищенный полисахарид, полученный в примере 1, помещали в сосуд.The crude polysaccharide obtained in example 1 was placed in a vessel.
Неочищенный полисахарид концентрировали в 3-6 раз путем тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа.The crude polysaccharide was concentrated 3-6 times by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa.
К этому инактивированному сбору добавляли додецилсульфат натрия до конечной концентрации 1% и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч.To this inactivated collection was added sodium dodecyl sulfate to a final concentration of 1% and stirred at room temperature for 2 hours.
Добавляли гидроксид натрия до конечной концентрации 08-20 мМ и значение рН доводили до 10,5 при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.Sodium hydroxide was added to a final concentration of 08-20 mM and the pH was adjusted to 10.5 with constant stirring at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, нейтрализовали добавлением уксусной кислоты.The solution obtained in the above step was neutralized by adding acetic acid.
К этому нейтрализованному раствору добавляли этанол до конечной концентрации 33% и инкубировали в течение нескольких часов при постоянном перемешивании.Ethanol was added to this neutralized solution to a final concentration of 33% and incubated for several hours with constant stirring.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
Концентрацию этанола увеличивали до 40%.The ethanol concentration was increased to 40%.
К супернатанту добавляли 0,1М KCl и инкубировали при температуре 2-8°С в течение не менее 3 ч.0.1M KCl was added to the supernatant and incubated at 2-8°C for at least 3 hours.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
Полисахарид осаждали путем увеличения конечной концентрации этанола до 65%.The polysaccharide was precipitated by increasing the final concentration of ethanol to 65%.
Полисахаридный осадок растворяли в 1М NaCl. Супернатант пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и ретентат подвергали диафильтрации путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа с использованием 25 мМ буфера Трис-HCl, чтобы получить очищенный полисахарид (этап I).The polysaccharide precipitate was dissolved in 1M NaCl. The supernatant was passed through a 0.2 μm filter and the retentate was diafiltered by tangential flow filtration through a 100 kD molecular weight cut-off filter using 25 mM Tris-HCl buffer to obtain a purified polysaccharide (step I).
Добавляли ЦТАБ до конечной концентрации 2% и инкубировали при комнатной температуре в течение 1 ч.CTAB was added to a final concentration of 2% and incubated at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали, осадок собирали и растворяли в 96% этаноле. Растворенную смесь затем центрифугировали для удаления нерастворенных остатков.The solution obtained in the above step was centrifuged, the precipitate was collected and dissolved in 96% ethanol. The dissolved mixture was then centrifuged to remove undissolved residues.
К супернатанту, полученному на вышеуказанном этапе, добавляли NaCl до конечной концентрации 0,2М. Осажденный ПС растворяли в 1М NaCl с последующим осаждением ПС с использованием 65% спирта.NaCl was added to the supernatant obtained in the above step to a final concentration of 0.2M. The precipitated PS was dissolved in 1 M NaCl, followed by precipitation of the PS using 65% alcohol.
Раствор, полученный на вышеописанном этапе, подвергали интенсивной диафильтрации против 0,5М NaCl, затем воды для инъекций путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа, пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и хранили при температуре -20°С в качестве конечной массы.The solution obtained in the above step was subjected to intensive diafiltration against 0.5 M NaCl, then water for injection by tangential flow filtration through a filter with a molecular weight cut-off of 100 kDa, passed through a filter with a pore size of 0.2 μm and stored at a temperature of -20 °C as final weight.
Таблица 11Table 11
Результатыresults
- 11 041065- 11 041065
Примечание: н.п. = не применимо.Note: n.p. = not applicable.
Было проведено два различных эксперимента с объемом ферментационной смеси 5 и 300 л.Two different experiments were carried out with the volume of the fermentation mixture 5 and 300 liters.
Было отмечено, что совместное использование анионного детергента и щелочи оказало сильное влияние на уменьшение профиля примесей. Уровень примесей на этапе очистки I и этапе очистки II значительно ниже предельных значений ВОЗ для полисахарида Меп-С.It was noted that the combined use of an anionic detergent and alkali had a strong effect on the reduction of the impurity profile. The levels of impurities in Purification Step I and Purification Step II are well below the WHO limit values for Mep-C polysaccharide.
При объеме 5 л и 300 л примесь белка (%) = <1%; примесь нуклеиновых кислот (%) = <0,3%; примесь эндотоксина (ЕЭ на мкг ПС) = <40 ЕЭ на мкг ПС.At a volume of 5 l and 300 l protein admixture (%) = <1%; nucleic acid impurity (%) = <0.3%; endotoxin impurity (EU per µg PS) = <40 EU per µg PS.
При обоих объемах и на этапе очистки I и этапе очистки II извлечение очищенного полисахарида было выше 60% по сравнению с неочищенным образцом.At both volumes and purification step I and purification step II, the recovery of the purified polysaccharide was above 60% compared to the crude sample.
Пример 5. Очистка капсулярных полисахаридов (процесс выделения и очистки продукта N. meningitidis серогруппы W и Y).Example 5 Purification of Capsular Polysaccharides (Isolation and Purification Process of N. meningitidis serogroup W and Y product).
Протокол.Protocol.
Было проведено два различных эксперимента с объемом ферментационной смеси 5 и 300 л.Two different experiments were carried out with a fermentation mixture volume of 5 and 300 liters.
Полисахариды очищали, используя описанный ниже процесс очистки.The polysaccharides were purified using the purification process described below.
Неочищенный полисахарид, полученный в примере 2, помещали в сосуд.The crude polysaccharide obtained in example 2 was placed in a vessel.
Неочищенный полисахарид концентрировали в 3-6 раз путем тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа.The crude polysaccharide was concentrated 3-6 times by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa.
К этому инактивированному сбору добавляли додецилсульфат натрия до конечной концентрации 1% и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч.To this inactivated collection was added sodium dodecyl sulfate to a final concentration of 1% and stirred at room temperature for 2 hours.
Добавляли гидроксид натрия до конечной концентрации 08-20 мМ и значение рН доводили до 10,5 при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.Sodium hydroxide was added to a final concentration of 08-20 mM and the pH was adjusted to 10.5 with constant stirring at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, нейтрализовали добавлением уксусной кислоты.The solution obtained in the above step was neutralized by adding acetic acid.
К этому нейтрализованному раствору добавляли этанол до конечной концентрации 33% и инкубировали в течение нескольких часов при постоянном перемешивании.Ethanol was added to this neutralized solution to a final concentration of 33% and incubated for several hours with constant stirring.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
К супернатанту добавляли 0,1М KCl и инкубировали при температуре 2-8°С в течение примерно 8 ч.0.1M KCl was added to the supernatant and incubated at 2-8°C for about 8 hours.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
- 12 041065- 12 041065
Супернатант пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и ретентат подвергали диафильтрации путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа с использованием 25 мМ буфера Трис-HCl, чтобы получить очищенный полисахарид (этап I).The supernatant was passed through a 0.2 μm filter and the retentate was diafiltered by tangential flow filtration through a 100 kD molecular weight cut-off filter using 25 mM Tris-HCl buffer to obtain a purified polysaccharide (step I).
Добавляли ЦТАБ до конечной концентрации 2% и инкубировали при комнатной температуре в течение 1 ч.CTAB was added to a final concentration of 2% and incubated at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали, осадок собирали и растворяли в 96% этаноле. Растворенную смесь затем центрифугировали для удаления нерастворенных остатков.The solution obtained in the above step was centrifuged, the precipitate was collected and dissolved in 96% ethanol. The dissolved mixture was then centrifuged to remove undissolved residues.
К супернатанту, полученному на вышеуказанном этапе, добавляли NaCl до конечной концентрации 0,25М. Осажденный ПС растворяли в 1М NaCl с последующим осаждением ПС с использованием 65% спирта.NaCl was added to the supernatant obtained in the above step to a final concentration of 0.25M. The precipitated PS was dissolved in 1M NaCl, followed by precipitation of the PS using 65% alcohol.
Раствор, полученный на вышеописанном этапе, подвергали интенсивной диафильтрации против воды для инъекций путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа, пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и хранили при температуре -20°С в качестве конечной массы (этап II).The solution obtained in the above step was subjected to extensive diafiltration against water for injection by tangential flow filtration through a 100 kDa filter, passed through a filter with a pore size of 0.2 μm, and stored at -20°C as the final mass (stage II).
Результаты.Results.
Таблица 12Table 12
- 13 041065- 13 041065
Таблица 13Table 13
Было проведено два различных эксперимента с объемом ферментационной смеси 5 и 300 л.Two different experiments were carried out with a fermentation mixture volume of 5 and 300 liters.
При сравнении наблюдали, что уровень примесей на этапе очистки I и этапе очистки II значительно ниже пределов требований ВОЗ для полисахарида Men-Y и Men-W.In comparison, it was observed that the level of impurities in Purification Step I and Purification Step II was well below the WHO limits for Men-Y and Men-W polysaccharide.
Было отмечено, что совместное использование анионного детергента и щелочи оказало сильное влияние на уменьшение профиля примесей. Уровень примесей на этапе очистки I и этапе очистки II значительно ниже предельных значений ВОЗ для полисахарида Men-C.It was noted that the combined use of an anionic detergent and alkali had a strong effect on the reduction of the impurity profile. Impurity levels in Purification Step I and Purification Step II are well below the WHO limits for Men-C polysaccharide.
При объеме 5 л и 300 л примесь белка (%) = <3,5%; примесь нуклеиновых кислот (%) = <1,5%; примесь эндотоксина (ЕЭ на мкг ПС) = <60 ЕЭ на мкг ПС.At a volume of 5 l and 300 l protein admixture (%) = <3.5%; nucleic acid impurity (%) = <1.5%; endotoxin impurity (EU per µg PS) = <60 EU per µg PS.
При обоих объемах и на этапе очистки I и этапе очистки II извлечение очищенного полисахарида было выше 60% по сравнению с неочищенным образцом.At both volumes and purification step I and purification step II, the recovery of the purified polysaccharide was above 60% compared to the crude sample.
Пример 6. Очистка капсулярных полисахаридов (процесс выделения и очистки продукта N. meningitidis серогруппы А и X).Example 6 Purification of Capsular Polysaccharides (Isolation and Purification Process of N. meningitidis serogroup A and X product).
Протокол.Protocol.
Было проведено два различных эксперимента с объемом ферментационной смеси 5 и 300 л.Two different experiments were carried out with a fermentation mixture volume of 5 and 300 liters.
Полисахариды очищали, используя описанный ниже процесс очистки.The polysaccharides were purified using the purification process described below.
Неочищенный полисахарид, полученный в примере 2, помещали в сосуд.The crude polysaccharide obtained in example 2 was placed in a vessel.
Неочищенный полисахарид концентрировали в 3-6 раз путем тангенциальной поточной фильтрации с отсечением по молекулярной массе 100 кДа.The crude polysaccharide was concentrated 3-6 times by tangential flow filtration with a molecular weight cutoff of 100 kDa.
К этому инактивированному сбору добавляли додецилсульфат натрия до конечной концентрации 1% и перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч.Sodium dodecyl sulfate was added to this inactivated collection to a final concentration of 1% and stirred at room temperature for 2 hours.
Добавляли ацетат натрия, ЭДТА и додецилсульфат натрия до конечной концентрации 6%, 2 мМ и 1% соответственно при постоянном перемешивании при комнатной температуре в течение 1 ч.Sodium acetate, EDTA, and sodium dodecyl sulfate were added to a final concentration of 6%, 2 mM, and 1%, respectively, with constant stirring at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
К супернатанту добавляли 0,1М KCl и инкубировали при температуре 2-8°С в течение примерно 3 ч.0.1M KCl was added to the supernatant and incubated at 2-8°C for about 3 hours.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали и собирали супернатант.The solution obtained in the above step was centrifuged and the supernatant was collected.
- 14 041065- 14 041065
Супернатант пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и ретентат подвергали диафильтрации путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа с использованием 25 мМ буфера Трис-НС1, чтобы получить очищенный полисахарид (этап I).The supernatant was passed through a 0.2 μm filter and the retentate was diafiltered by tangential flow filtration through a 100 kDa molecular weight cut-off filter using 25 mM Tris-HCl buffer to obtain a purified polysaccharide (step I).
Добавляли ЦТАБ до конечной концентрации 2% и инкубировали при комнатной температуре в течение 1 ч.CTAB was added to a final concentration of 2% and incubated at room temperature for 1 h.
Раствор, полученный на вышеуказанном этапе, центрифугировали, осадок собирали и растворяли в 96% этаноле. Растворенную смесь затем центрифугировали для удаления нерастворенных остатков.The solution obtained in the above step was centrifuged, the precipitate was collected and dissolved in 96% ethanol. The dissolved mixture was then centrifuged to remove undissolved residues.
К супернатанту, полученному на вышеуказанном этапе, добавляли NaCl до конечной концентрации 0,2М. Осажденный ПС растворяли в 1М NaCl с последующим осаждением ПС с использованием 65% спирта.NaCl was added to the supernatant obtained in the above step to a final concentration of 0.2M. The precipitated PS was dissolved in 1M NaCl, followed by precipitation of the PS using 65% alcohol.
Раствор, полученный на вышеописанном этапе, подвергали интенсивной диафильтрации против воды для инъекций путем тангенциальной поточной фильтрации через фильтр с отсечением по молекулярной массе 100 кДа, пропускали через фильтр с размером пор 0,2 мкм и хранили при температуре -20°С в качестве конечной массы (этап II).The solution obtained in the above step was subjected to extensive diafiltration against water for injection by tangential flow filtration through a 100 kDa filter, passed through a filter with a pore size of 0.2 μm, and stored at -20°C as the final mass (stage II).
Результаты.Results.
Таблица 14Table 14
- 15 041065- 15 041065
Таблица 15Table 15
При сравнении наблюдали, что уровень примесей на этапе очистки I и этапе очистки II значительно ниже пределов требований ВОЗ для полисахарида Men-А и Men-X.In the comparison, it was observed that the level of impurities in Purification Step I and Purification Step II was well below the WHO limits for Men-A and Men-X polysaccharide.
Было отмечено, что использование анионного детергента оказало сильное влияние на уменьшение профиля примесей. Уровень примесей на этапе очистки I и этапе очистки II значительно ниже предельных значений ВОЗ для полисахарида Men-А и Men-X.It was noted that the use of an anionic detergent had a strong effect on the reduction of the impurity profile. The levels of impurities in Purification Step I and Purification Step II are well below the WHO limits for Men-A and Men-X polysaccharide.
При объеме 300 л примесь белка (%) = <2,5%; примесь нуклеиновых кислот (%) = <1%; примесь эндотоксина (ЕЭ на мкг ПС) = <40 ЕЭ на мкг ПС.At a volume of 300 l, protein impurity (%) = <2.5%; nucleic acid impurity (%) = <1%; endotoxin impurity (EU per µg PS) = <40 EU per µg PS.
При обоих объемах и на этапе очистки I и этапе очистки II извлечение очищенного полисахарида серогруппы X было выше 60%, а полисахарида серогруппы А было выше 50% по сравнению с неочищенным образцом.At both volumes in purification step I and purification step II, recovery of purified serogroup X polysaccharide was above 60% and serogroup A polysaccharide recovery was above 50% compared to the crude sample.
Пример 7. Структурная целостность выделенных полисахаридов (ПС).Example 7 Structural integrity of isolated polysaccharides (PS).
См. фиг. 1-5 для ЯМР спектров.See fig. 1-5 for NMR spectra.
Структурная целостность выделенных полисахаридов N. meningitidis серогруппы А, С, W, Y и X была подтверждена с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР).The structural integrity of the isolated N. meningitidis serogroup A, C, W, Y, and X polysaccharides was confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR).
Зарегистрированные ЯМР спектры были сопоставимы и подтвердили их идентичность как частично О-ацетилированного менингококкового полисахарида серогруппы А, С, W и Y; и N-ацетилированного полисахарида серогруппы X.The registered NMR spectra were comparable and confirmed their identity as a partially O-acetylated meningococcal polysaccharide of serogroup A, C, W and Y; and N-acetylated serogroup X polysaccharide.
Пример 8. Сравнительный анализ процесса очистки на основе дезоксихолата натрия (DOC) и заявленного способа очистки полисахаридов.Example 8. Comparative analysis of the purification process based on sodium deoxycholate (DOC) and the claimed method of purification of polysaccharides.
Способ очистки на основе дезоксихолата натрия (DOC) An improved method for meningococcus polysaccharide purification Tanizaki et al. (Conjugate and Polysaccharide Vaccines, Poster 79, http://neisseria.org/ipnc/1996/Neisl996-chap4.pdf) оптимизировали следующим образом.Sodium deoxycholate (DOC) purification method An improved method for meningococcus polysaccharide purification Tanizaki et al. (Conjugate and Polysaccharide Vaccines, Poster 79, http://neisseria.org/ipnc/1996/Neisl996-chap4.pdf) was optimized as follows.
Сбор молекулярной массой 100 кДа; обработка DOC + ЭДТА + NaOAc + этанол (40%); центрифугирование, сбор супернатанта и фильтрация через фильтр с размером пор 0,2 мкм; концентрирование и диафильтрация; обработка ЦТАБ (3%) при комнатной температуре; центрифугирование и сбор осажденCollection of molecular weight of 100 kDa; treatment with DOC + EDTA + NaOAc + ethanol (40%); centrifugation, collection of supernatant and filtration through a filter with a pore size of 0.2 μm; concentration and diafiltration; treatment with CTAB (3%) at room temperature; centrifugation and collection of precipitated
- 16 041065 ного ЦТАБ-ПС; растворение осадка ЦТАБ -ПС в 96% этаноле и осаждение 0,1М NaCl; растворение осадка в 40% этаноле и добавление 1М NaCl (2-8°C); центрифугирование и сбор супернатанта; угольная фильтрация; осаждение ПС за счет увеличения концентрации этанола; растворение гранул ПС в воде для инъекций и концентрирование и диафильтрация с водой для инъекций и хранение при температуре -20°С после фильтрации через фильтр с размером пор 0,2 мкм.- 16 041065 CTAB-PS; dissolving the CTAB-PS precipitate in 96% ethanol and precipitating with 0.1M NaCl; dissolving the precipitate in 40% ethanol and adding 1M NaCl (2-8°C); centrifugation and collection of supernatant; coal filtration; precipitation of PS by increasing the concentration of ethanol; dissolving PS granules in water for injection and concentration and diafiltration with water for injection and storage at a temperature of -20°C after filtering through a filter with a pore size of 0.2 μm.
Способ очистки на основе DOC широко применяется в промышленности для очистки полисахаридов, используемых в качестве вакцинного антигена.The DOC-based purification method is widely used in the industry for the purification of polysaccharides used as vaccine antigen.
Профиль примесей для полисахарида, полученного способом очистки на основе DOC, сравнивали с заявленным способом настоящего изобретения.The impurity profile for the polysaccharide obtained by the DOC-based purification process was compared with the claimed method of the present invention.
Результаты.Results.
Таблица 16Table 16
Способ настоящего изобретения на основе ДСН и способ на основе DOC показали аналогичные результаты для серогруппы А и С, тогда как для серогруппы W, Y и X способ на основе ДСН показал улучшенное окончательное извлечение по сравнению со способом на основе DOC.The STO based method of the present invention and the DOC based method showed similar results for serogroups A and C, while for serogroups W, Y and X, the STO based method showed improved final recovery compared to the DOC based method.
Как видно из приведенных выше результатов, модифицированный способ на основе ДСН имеет явные преимущества с точки зрения как простоты эксплуатации, так и ряда других преимуществ, таких как то, что DOC, являющийся компонентом животного происхождения, и не совместим с требованиями Халяль. DOC производится и поставляется одним поставщиком по всему миру, в то время как ДСН является синтетическим детергентом, сертифицированным по Халяль, и у него есть несколько поставщиков, доступных по всему миру. DOC расщепляет эндотоксины, не влияя на химический состав, и после удаления этого детергента они могут восстановить свою биологическую активность, в то время как ДСН, благодаря своей амфипатической природе и более высокому агрегационному числу, хорошо денатурирует и растворяет белки, а также необратимо разрушает эндотоксины до их мономерных единиц.As can be seen from the above results, the modified SDS method has clear advantages in terms of both ease of operation and a number of other advantages, such as the fact that DOC, which is a component of animal origin, is not compatible with Halal requirements. DOC is produced and supplied by a single supplier worldwide, while SDS is a Halal certified synthetic detergent and has several suppliers available worldwide. DOC breaks down endotoxins without affecting the chemical composition, and after removing this detergent, they can restore their biological activity, while SDS, due to its amphipathic nature and higher aggregation number, denatures and dissolves proteins well, and also irreversibly destroys endotoxins to their monomer units.
При использовании ДСН имеет место уменьшенное потребление химических реактивов и расходных материалов (этанол, ультрафильтры, угольные фильтры и т.д.), что является явным преимуществом. Кроме того, использование ДСН в качестве замены является неинвазивным для структурной целостности полисахаридов.When using SDS, there is a reduced consumption of chemicals and consumables (ethanol, ultrafilters, carbon filters, etc.), which is a clear advantage. In addition, the use of SDS as a replacement is non-invasive to the structural integrity of the polysaccharides.
Пример 9.Example 9
Иммуногенную композицию, как показано ниже, готовили и проверяли на иммуногенность.An immunogenic composition as shown below was prepared and tested for immunogenicity.
Композиция состояла из (а) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы А и (ii) столбнячного анатоксина;The composition consisted of (a) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup A capsular saccharide and (ii) tetanus toxoid;
(b) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы С и (ii) CRM197;(b) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup C capsular saccharide and (ii) CRM197;
(c) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы Y и (ii) CRM197;(c) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup Y capsular saccharide and (ii) CRM197;
(d) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы W135 и (ii) CRM197 и (e) конъюгата (i) капсулярного сахарида Neisseria meningitidis серогруппы X и (ii) столбнячного анатоксина.(d) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup W135 capsular saccharide and (ii) CRM197; and (e) a conjugate of (i) Neisseria meningitidis serogroup X capsular saccharide and (ii) tetanus toxoid.
Результаты.Results.
Было установлено, что иммуногенная композиция является иммуногенной.The immunogenic composition was found to be immunogenic.
Преимущества изобретенияBenefits of the Invention
Данный способ приводит к значительному уменьшению примесей эндотоксина, белка и нуклеиновых кислот, обеспечивая тем самым более высокое извлечение капсулярного полисахарида с желаемымThis method leads to a significant reduction in endotoxin, protein and nucleic acid impurities, thereby providing a higher recovery of capsular polysaccharide with the desired
--
Claims (43)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IN201721015961 | 2017-05-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA041065B1 true EA041065B1 (en) | 2022-09-06 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018262438B2 (en) | Method for removal of impurities from bacterial capsular polysaccharide based preparations | |
CN104487086B (en) | Non-animal derived nonalcoholic vaccine composition and preparation method thereof | |
JP2005532415A (en) | Staphylococcus aureus exopolysaccharide and method | |
AU2020225578B2 (en) | Methods for purifying bacterial polysaccharides | |
EP2922569A2 (en) | Production of high yields of bacterial polysaccharides | |
US20180155453A1 (en) | Method for separation of protein and other impurities from microbial capsular polysaccharides | |
US20230183765A1 (en) | Methods for simultaneous fragmentation and purification of bacterial polysaccharides | |
US20210070890A1 (en) | Method for obtaining purified bacterial polysaccharides | |
AU2021224078B2 (en) | Purification of saccharides | |
EA041065B1 (en) | METHOD FOR REMOVING IMPURITIES FROM PREPARATIONS BASED ON BACTERIAL CAPSULE POLYSACCHARIDES | |
WO2024062494A1 (en) | Method for the purification of capsular polysaccharides | |
RU2816593C1 (en) | Purification of saccharides |