ES2031438T5 - Metodo para la purificacion de proteinas. - Google Patents
Metodo para la purificacion de proteinas.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO PARA LIMPIAR UNA PROTEINA DE LOS IONES METALICOS MULTIVALENTES ALLI UNIDOS, SIENDO EXTRAIDOS ESTOS IONES DE LA PROTEINA AL INTERCAMBIAR LOS IONES CON IONES METALICOS MONOVALENTES, POR LO QUE LOS SE EXTRAEN LOS IONES METALICOS MULTIVALENTES . LA LIBERACION Y EXTRACCION DE ESTOS IONES SE EFECTUA, EN PARTICULAR, POR DIAFILTRACION O PROCESOS DE FILTRACION DE GEL.
Description
Método para la purificación de proteínas.
La presente invención se refiere a un método de
limpieza de albúminas de los iones metálicos aluminio y hierro
multivalentes unidos a ellas.
Muchas proteínas biológicamente activas han
obtenido un amplio uso como fármacos importantes. Como resultado
fundamentalmente de los diferentes métodos de limpieza, estas
proteínas están expuestas a contener cantidades relativamente
grandes de diferentes metales. En 1986 se publicó una investigación
(6) sobre las proporciones de metales en diversos productos
biológicos, y es evidente a partir de esta investigación que las
proporciones de metales, por ejemplo, en albúmina de suero humano
puede alcanzar valores que son perjudiciales para los pacientes.
Normalmente, los metales proceden de los diversos
aditivos usados cuando se manipulan y limpian las proteínas. Por
ejemplo, estos procedimientos implican normalmente el uso de
coadyuvantes de filtración y filtros que tienen una proporción
relativamente alta de coadyuvantes de filtración, con el fin de
obtener soluciones filtradas transparentes en diversas fases del
procedimiento. Frecuentemente, se ha encontrado que estos
coadyuvantes de filtración contienen metales que son capaces de
unirse a la proteína en forma de ion. Los problemas pueden superarse
usando otros métodos de filtración, usando filtros basados en
materiales inertes. Sin embargo, dichos filtros son actualmente
particularmente caros en comparación con los materiales de
filtración convencionalmente usados.
En el caso de muchas proteínas, los iones
metálicos multivalentes se unen fuertemente a la proteína, debido
probablemente a la formación de quelato y a efectos de intercambio
de iones.
Se han realizado esfuerzos para separar los iones
metálicos unidos mediante tratamiento con diversos formadores de
complejos, tales como EDTA o iones citrato. Sin embargo, los iones
metálicos están unidos tan fuertemente a las proteínas que estos
esfuerzos no han tenido éxito.
Los iones metálicos multivalentes contaminantes
en las proteínas pueden estar formados, por ejemplo, por uno o más
de los metales aluminio, cromo, plomo, mercurio, hierro, níquel,
cobre y magnesio. De entre estos iones metálicos, la separación de
aluminio, hierro y plomo es la más importante.
El aluminio, que es el metal más común en la
corteza terrestre, se da por supuesto que constituye un factor
etiológico en un cierto número de estados de enfermedades clínicas,
tales como la demencia senil del tipo Alzheimer (1, 2) y la
encefalopatía por diálisis (3, 4, 5), etc. Ha quedado claramente
establecido que el aluminio se acumula en los tejidos y tiene un
efecto tóxico sobre pacientes que sufren de trastornos en las
funciones del riñón.
El efecto perjudicial de otros metales, tales
como hierro, cromo, níquel y plomo, es ya conocido, debido a su
toxicidad normal, o debido a su capacidad para favorecer, por
ejemplo, la aparición de alergias.
Los inconvenientes anteriormente mencionados se
evitan mediante la presente invención, la cual proporciona un método
de limpieza de albúminas de los iones metálicos multivalentes unidos
a ellas, con el fin de obtener como producto final una o más
albúminas en las que la proporción de iones metálicos multivalentes
fuertemente unidos está grandemente reducida.
De acuerdo con la presente invención, una
albúmina se limpia de iones metálicos multivalentes unidos a ella
mediante la liberación de los iones metálicos multivalentes por el
intercambio de dichos iones multivalentes con el ion metálico Na
monovalentes y la separación de los iones metálicos multivalentes
reemplazados. De acuerdo con una realización particular de la
invención, el NaCl se separa también posteriormente.
El ion metálico monovalente usado para sustituir
a los iones metálicos multivalentes es Na.
El dibujo adjunto es un diagrama de flujo de un
procedimiento de diafiltración, que constituye una realización de la
invención y que se describe con más detalle en los ejemplos que
figuran más adelante.
Los iones metálicos multivalentes unidos a la
albúmina se intercambian con el ion metálico Na monovalente,
mediante el tratamiento de una solución de la albúmina con una
solución de NaCl de alta concentración. Este procedimiento desplaza
el equilibrio, de forma que los cationes multivalentes son
desplazados por los cationes monovalentes. A continuación, los
cationes metálicos multivalentes liberados pueden separarse con la
ayuda de uno o varios procedimientos conocidos. Un procedimiento
encontrado particularmente operable en las dos etapas de intercambio
es la diafiltración.
En el caso de la diafiltración, se obliga al
líquido a filtrar a fluir paralelamente a la superficie del filtro y
se aplica un gradiente de presión sobre el filtro. El tamaño de los
poros del filtro se selecciona de acuerdo con el tamaño molecular de
la proteína a limpiar, de forma que las moléculas de albúmina son
retenidas al tiempo que los iones metálicos pasan a través del
filtro. Normalmente, el tamaño de los poros es del orden de
nanómetros. Una solución de sal de iones metálicos monovalentes de
alta concentración se agrega a la solución de albúmina, antes de
hacer pasar la solución sobre la superficie del filtro. Esto da
lugar a que los iones metálicos multivalentes unidos sean
desplazados de la albúmina y sustituidos por iones metálicos
monovalentes y, a continuación, los iones metálicos multivalentes
pasarán a través del filtro en forma de filtrado. A continuación, al
concentrado de solución de proteína resultante se agrega una
solución adicional de sal de metal monovalente en una cantidad que
corresponde a la del filtrado extraído, y la solución se recicla
para una filtración posterior, continuándose este procedimiento
hasta que el contenido de iones metálicos multivalentes se ha
reducido hasta el valor deseado.
Si se desea, el procedimiento de diafiltración
puede continuarse luego con la adición de agua en lugar de solución
salina, siendo los iones metálicos monovalentes desplazados de las
moléculas de albúmina y separados a través del filtro.
La proporción de sal de metal monovalente en la
solución usada para desplazar los iones metálicos multivalentes de
la albúmina en el procedimiento de diafiltración puede variar dentro
de límites relativamente amplios. El límite más bajo absoluto de
este intervalo es 1M. El límite superior está fijado, en principio,
por el contenido de saturación de la sal presente en la solución,
aunque otros factores pueden tener también importancia. Por ejemplo,
algunas albúminas pueden desnaturalizarse por contenidos salinos
elevados. Sin embargo, la persona experta en esta técnica no tendrá
dificultad en encontrar un contenido salino operable en base a
sencillos experimentos.
Mediante el método de la invención pueden
limpiarse tipos particularmente diferentes de albúminas. Se ha
encontrado que el método es particularmente conveniente para la
limpieza de albúminas tal como la albúmina de suero humano.
La invención se ilustra adicionalmente con
referencia a los ejemplos siguientes.
Se diafiltraron 5 l de una solución al 10 por
ciento de albúmina de suero humano (HSA) frente a 15 l de una
solución de cloruro sódico 1M. El aparato para la realización del
método se muestra esquemáticamente en el dibujo adjunto.
El aparato incluye un depósito de almacenamiento
de agua 1 y un depósito de suministro 2 para la solución de cloruro
sódico 1M. Los depósitos de almacenamiento están conectados a un
conducto común 7 que conduce a un contenedor de almacenamiento 8
para la solución de albúmina, a través de las tuberías de salida 3 y
5 y las válvulas 4 y 6, respectivamente. La solución de albúmina se
hace pasar del contenedor 8 a través de una tubería 9 y dentro de un
dispositivo de ultrafiltración 10, cuyo filtro tiene una porosidad
de 10000 ("corte" de peso molecular). Un filtrado se separa del
dispositivo de filtración 10 a través de una tubería 11 y un
concentrado se recicla a través de una tubería 12 hacia el
recipiente de almacenamiento 8. El filtrado separado tiene un
volumen de F1, y un volumen igualmente grande F1 de agua o de
solución salina se hace pasar al recipiente de almacenamiento 8, a
través de la tubería 9, con el fin de mantener el volumen
constante.
Durante el procedimiento de filtración, la
válvula 4 se cierra y la válvula 6 se abre al principio, y la
solución salina se hace pasar del depósito de almacenamiento 2 al
contenedor de almacenamiento 8, con el fin de desplazar los iones
metálicos multivalentes de la proteína, separándose en el filtrado
estos iones metálicos multivalentes, a través de la tubería 11.
Cuando el procedimiento de filtración ha continuado a lo largo de un
período de tiempo tal que la proporción de iones metálicos
multivalentes en la proteína se ha reducido al valor deseado, la
válvula 6 se cierra y la válvula 4 se abre, y el procedimiento de
filtración se continúa con la adición de agua limpia, con el fin de,
a su vez, desplazar los iones metálicos monovalentes de la proteína
y separar dichos iones monovalentes en el filtrado, a través de la
tubería 11. A continuación, la filtración con la adición de agua
limpia se continúa hasta que la proporción de iones metálicos
monovalentes haya disminuido hasta el valor deseado.
En el ejemplo ilustrado, se agregan de manera
continua 15 l de solución de cloruro sódico 1M a la solución de
albúmina durante el procedimiento de filtración, con lo cual la
proporción de iones metálicos multivalentes en la solución de
albúmina, p.ej., aluminio, se reduce hasta un valor por debajo de 30
mg/l. Los valores de entrada de contenido en metal están normalmente
comprendidos dentro del intervalo de 200 a 1500 mg/l. De acuerdo con
ello, la reducción de la proporción de iones metálicos multivalentes
no deseables en la proteína es muy considerable.
Las proporciones de Fe, Pb y Cr en la solución de
albúmina de entrada eran 3,2, 0,36 y 0,6 mg/l, respectivamente.
Posteriormente al tratamiento, se encontró que estas proporciones se
habían reducido a 0,3, 0,8 y 0,02 mg/ml, respectivamente.
Se disolvió albúmina bruta procedente del
fracciona-miento en etanol de plasma (fr. V) hasta
un contenido de aproximadamente 10% en agua destilada. La solución
se filtró y el pH se ajustó a 7,0.
A continuación, se efectuó la diafiltración
frente a una solución de cloruro sódico que contenía 2 mol/l de
NaCl. En total se usaron 135 l de esta solución. Para cada 45 litros
agregados se tomaron muestras para determinar el contenido en
aluminio. Se usaron ultrafiltros que tenían un "corte" de
10000. Los resultados se recogen en la Tabla 1 siguiente:
Solución de diafiltración agregada | Contenido en Al mg/l |
0 | 0,35 |
45 | 0,16 |
90 | 0,11 |
135 | 0,04 |
Posteriormente a la reducción del contenido de
sodio, se encontró que el contenido de aluminio era de 0,01
mg/l.
Se disolvió albúmina bruta de acuerdo con el
Ejemplo 2 en agua destilada hasta una proporción de aproximadamente
10%. La solución se filtró y el pH del filtrado se ajustó hasta 7,0.
El volumen total fue de 3 litros. Se agregó cloruro sódico sólido a
la solución, hasta una proporción de hasta 2 mol/l, y se comprobó
que la proporción de aluminio en la solución era de 0,86 mg/ml. A
continuación, la solución se diafiltró frente a 9 litros de solución
de NaCl que tenía una proporción de 2 mol/l. El diafiltro usado
tenía un "corte" a un peso molecular de 10000. Se determinaron
las proporciones de aluminio de la solución de albúmina y del
permeato, después de la adición de cantidades dadas de solución de
NaCl. Los resultados se recogen en la Tabla 2 siguiente.
Volumen de solución | Contenido de Al | Contenido en Al |
diafiltrada, l | en la solución | del permeato, |
de albúmina, mg/ml | mg/ml | |
1,5 | 0,41 | 0,56 |
3 | 0,32 | 0,31 |
4,5 | 0,23 | 0,24 |
6 | 0,16 | 0,16 |
9 | 0,09 | 0,10 |
A continuación, la solución de albúmina se
diafiltró frente a 30 litros de agua destilada con fines de
desalinificación, determinándose el contenido en aluminio de la
solución durante el procedimiento de desalinificación. Los
resultados se recogen en la Tabla 3 siguiente:
Volumen, l | Contenido en Al de la solución de |
albúmina, mg/ml | |
2 | 0,02 |
4 | < 0,01 |
6 | < 0,01 |
8 | < 0,01 |
10 | < 0,01 |
La solución se concentró hasta un contenido de
albúmina del 20%, después del procedimiento de desalinificación,
determinándose que el contenido de aluminio después del mismo era de
0,02 mg/ml.
Se ajustó el pH a 7,0 de 41,4 kg de una solución
de albúmina al 10%, y se agregó cloruro sódico en forma sólida hasta
un contenido de 2 mol/l. Se analizó una muestra de la solución con
respecto a sus contenidos de Al, Fe, Cr y Mg.
La solución se diafiltró con 125 litros de
solución de cloruro sódico que tenía un contenido de 2 mol/l. A
continuación, la solución se desalinificó con agua destilada hasta
que el contenido en sodio fue inferior a 0,7 mg/ml. Este nivel se
alcanzó después de la adición de 250 litros de agua destilada.
Después de la desalinificación de la solución, la
solución se concentró hasta un contenido en albúmina del 20% y se
filtró en condiciones estériles y se introdujo en frascos (100 ml)
para el tratamiento térmico a 60ºC durante 10 horas. Las
proporciones en las que el metal anteriormente indicado estaban
presentes en la solución se determinaron antes del procedimiento de
desalinificación y después del tratamiento térmico de los frascos,
recogiéndose los resultados de los análisis obtenidos en la Tabla 4
siguiente.
mg/l | ||||
Al | Fe | Cr | Mg | |
Material de partida calculado | ||||
en albúmina al 20% | 0,47 | 4,34 | 0,08 | 2,51 |
Concentrado procedente de | ||||
diafiltración | 0,02 | 0,7 | 0,03 | 0,1 |
En los frascos después de | ||||
tratamiento térmico | 0,02 | 0,3 | <0,01 | 0,1 |
De acuerdo con ello, la presente invención
proporciona un método simple y conveniente para separar iones
metálicos multivalentes no deseables unidos a una albúmina. El
método puede aplicarse de manera general para la limpieza de
albúminas y no está únicamente restringido a los ejemplos descritos
en este documento. Asimismo, se observará que son posibles variantes
y modificaciones adicionales de la invención dentro del alcance de
las reivindicaciones siguientes. Por ejemplo, las albúminas pueden
limpiarse mediante ultrafiltración, aunque este método no es tan
racional como el método descrito, ya que es necesario, en este caso,
agregar solución salina o agua adicional. No obstante, los
principios de la invención se mantienen inalterados.
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Claims (3)
1. Un método para limpiar una albúmina de los
iones metálicos aluminio y hierro multivalentes unidos a ella,
caracterizado porque dichos iones metálicos multivalentes se
liberan de la albúmina sustituyéndolos por iones de metales
alcalinos, sometiendo a la albúmina, con dichos iones metálicos
multivalentes unidos a ella, a un procedimiento de diafiltración
frente a una solución acuosa que contiene NaCl en una concentración
desde 1M hasta saturación, de forma que dichos iones metálicos
multivalentes se desplazan de la albúmina y se obtienen en un
filtrado, después de lo cual los iones metálicos multivalentes
liberados de la albúmina se separan de una manera per se
conocida, y porque después de la sustitución de los iones metálicos
multivalentes con los iones metálicos monovalentes, dichos iones
metálicos monovalentes se separan de la albúmina sometiendo dicha
albúmina a una diafiltración renovada frente a una solución que
esencialmente no contiene ningún ion metálico.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la albúmina es albúmina de suero
humano.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la albúmina es albúmina de suero humano,
y el ion metálico multivalente es aluminio.
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