ES2308029T3 - Proceso de purificacion que comprende una microfiltracion a temperaturas elevadas. - Google Patents

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Abstract

Proceso para limpiar un producto derivado de la fermentación, siendo el producto derivado de la fermentación una proteína con un peso molecular inferior a 25000 daltones, inferior a 10000 daltones, inferior a 7000 daltones o inferior a 4000 daltones, comprendiendo dicho proceso las etapas de: a) microfiltración de un caldo de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación a una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 90ºC b) aislamiento del producto final.

Description

Proceso de purificación que comprende una microfiltración a temperaturas elevadas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un proceso para la purificación de productos derivados de la fermentación. Más específicamente los procesos de la invención se refieren a procesos de microfiltración mejorada que comprenden temperaturas elevadas.
Antecedentes de la invención
El método convencional para recuperar productos derivados de la fermentación, tales como proteínas y antibióticos, desde la matriz del caldo de fermentación del complejo es una serie de fases de clarificación para eliminar material insoluble y una o más fases que utilizan la cromatografía en fase líquida. La cromatografía líquida comprende la aplicación del producto que retiene fluido sobre una matriz cromatográfica sólida bajo condiciones donde el producto derivado de la fermentación se enlaza a la matriz cromatográfica mientras que la masa de impurezas pasa a través de la columna cromatográfica. Después de una fase de lavado el producto enlazado es eluido de la columna.
Este método tiene varios inconvenientes. Primero, la cromatografía es un método caro para recuperar productos derivados de la fermentación. Segundo, la cromatografía no es adecuada para procesos continuos que son frecuentemente usados para la producción industrial de productos derivados de la fermentación. Tercero, la operación de la columna cromatográfica no es resistente a las impurezas normales derivadas de la fermentación, tales como células restantes y restos de células, antiespumante, proteínas de células huéspedes y proteasas. Frecuentemente se necesitan muchas fases secuenciales para una recuperación cromatográfica, incluyendo fases de centrifugado en sentido ascendente y de filtración y varias fases cromatográficas cada una con un grupo determinado de impurezas como objetivo.
La microfiltración también ha sido usada para las fases de purificación después de la fermentación. Normalmente el caldo de fermentación es enfriado para atenuar la degradación del producto al igual que para inhibir microorganismos contaminantes. La microfiltración que sigue es entonces realizada a temperaturas de 0ºC a 30ºC para alcanzar un compromiso entre degradación de producto y rendimiento de la microfiltración. Una excepción es WO01/87468 que expone un proceso de microfiltración de un producto derivado de la fermentación que comprende la adición de carbón activado a una solución del producto derivado de la fermentación antes o durante el proceso de microfiltración a una temperatura de proceso de microfiltración de 25ºC a 65ºC.
Generalmente, no obstante, es una enseñanza dentro del campo de la biotecnología que los productos derivados de la fermentación tales como la proteína y antibióticos deberían ser mantenidos en solución a temperaturas tan bajas como sea posible para prevenir la degradación microbiana, enzimática o química del producto (Biochemical Engineering Fundamentals, J.E. Bailey, D.F. Ollis, McGraw-Hill Inc., 1986 yPhysical Chemistry, P.W. Atkins, Oxford Univ. Press, 1986).
DE 42 34 392 expone un proceso de microfiltración a temperaturas entre 68ºC y 72ºC, que es aplicado a una preparación enzimática de malta enriquecida con alfa-amilasa.
Sorprendentemente, los presentes inventores han descubierto que un método para la producción industrial de productos derivados de la fermentación que utiliza una fase de microfiltración realizada a temperaturas elevadas, permite la fabricación continua y una mejor separación de producto e impurezas requiriendo al mismo tiempo un número reducido de fases de fabricación.
Resumen de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para purificar un producto derivado de la fermentación, comprendiendo dicho proceso las fases de:
a)
microfiltración de un caldo de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación a una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 90ºC;
b)
aislamiento del producto final.
Es otro objeto de la invención proporcionar un proceso para la purificación de un producto derivado de la fermentación, comprendiendo dicho proceso las fases de:
a)
microfiltración de un caldo de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación a una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 90ºC, donde la microfiltración es realizada en la ausencia de carbón activado;
b)
aislamiento del producto final.
En una forma de realización el proceso puede utilizar una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 80ºC.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un proceso donde la microfiltración es realizada como una microfiltración de flujo cruzado.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un proceso donde el proceso de microfiltración es realizado con una membrana de microfiltración vibrante.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un proceso donde el proceso de microfiltración es realizado con un choque de retorno ("backshock").
Descripción de los dibujos
Figura 1. Flujo calculado de permeado a través de la membrana cerámica como una función del tiempo mostrado para diferentes temperaturas de filtración: curva a,b: 77-80ºC., curva c: 32-35ºC. y curva d: 32-35ºC usando el caldo libre de células que ha sido calentado a 80-90ºC. y enfriado a 34ºC antes de iniciar el experimento de filtración (marcado "precalentado"). El vaso de depósito fue presurizado a 0,9 bares de presión excesiva, el caldo recirculaba a una velocidad de 200L/hora y el choque de retorno fue ejecutado cada 30 segundos para la curva a y b, mientras que una frecuencia de choque de retorno de 60 segundos fue usada para la curva c y d.
Figura 2. Transmisión de Arg^{34}-GLP-1-(7-37) como una función del tiempo de filtración mostrado para diferentes temperaturas de filtración. La filtración de la curva a) y b) a 77-80ºC , la filtración de la curva c) a 32-35ºC usando caldo precalentado de aprox. 80-90ºC durante 10 minutos ("precalentado") y la filtración de la curva d) a 32-35ºC.
Descripción de la invención
Las membranas de microfiltración pueden estar formadas por una variedad de materiales tales como polímeros naturales, polímeros sintéticos, cerámica y metales. Las membranas de microfiltración preferidas son membranas cerámicas que pueden ser formadas por fibras de carburo de silicio, nitruro de silicio, aluminosilicato, circonio, mezclas derivadas y que pueden opcionalmente ser revestidas de carbono (ver p. ej. WO 00/45938). Las membranas de microfiltración de metal preferidas son las membranas de circonio.
El tamaño de poro nominal de las membranas MF está normalmente en la gama de 0,01 \mum a 10 \mum, preferiblemente de 0,05 \mum a 7,5 \mum y más preferible de 0,1 \mum a 2 \mum. Para prevenir la polarización de la membrana, el proceso MF es normalmente realizado usando filtración de flujo cruzado donde el caldo también fluye a lo largo de la superficie de la membrana, p. ej. tal como es usado en la filtración de flujo cruzado tradicional. Otras vías para obtener el mismo resultado consisten en mover la membrana, como p. ej. en la filtración de la membrana vibrante, o en aplicar un choque de retorno (backshock) o chorro de retorno (backflush) donde el flujo a través de la membrana es invertido de forma intermitente.
Un aspecto de la presente invención es un proceso para purificar un producto derivado de la fermentación, incluyendo dicho proceso las etapas:
a)
microfiltración de un caldo de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación a una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 90ºC
b)
aislamiento del producto final.
El producto final puede ser idéntico al producto derivado de la fermentación o puede ser un producto químicamente modificado equivalente al producto derivado de la fermentación. Por ejemplo, el producto final de un producto derivado de la fermentación que es una proteína, puede ser una proteína truncada, una proteína fusionada, una proteína derivatizada o una combinación de éstas. De hecho las proteínas son frecuentemente expresadas como precursores en las células huéspedes, siendo dichos precursores químicamente modificados durante las fases del proceso de flujo descendente usadas para purificar y para aislar el producto final. El precursor normalmente es el producto proteico con una extensión de aminoácido que aumenta el rendimiento en el proceso de fermentación o que facilita las fases de purificación tales como la cromatografía de afinidad, p. ej. la purificación IMAC de las proteínas marcadas. Asimismo, las moléculas orgánicas tales como los antibióticos pueden ser producidas por células huéspedes como un producto derivado de la fermentación que tiene que ser químicamente modificado para obtener el producto
final.
El término "análogo" como se utiliza en este caso en referencia a una proteína o un péptido significa un péptido modificado donde uno o más residuos de aminoácidos del péptido ha(n) sido sustituido(s) por otros residuos de aminoácidos y/o donde uno o más residuos de aminoácidos ha(n) sido eliminado(s) del péptido y/o donde uno o más residuos de aminoácidos ha(n) sido eliminado(s) del péptido y/o donde uno o más residuos de aminoácidos ha(n) sido añadido(s) al péptido. La adición o supresión de residuos de aminoácidos de este tipo pueden tener lugar en el N-terminal del péptido y/o en el C-terminal del péptido. Dos sistemas diferentes y sencillos son frecuentemente usados para describir análogos: por ejemplo Arg^{34}-GLP-1(7-37) o K34R-GLP-1(7-37) designa un análogo de GLP-1 donde la lisina que se encuentra naturalmente en la posición 34 ha sido sustituida por arginina (abreviatura estándar de una única letra para aminoácidos usados según la nomenclatura IUPAC-IUB).
El caldo de fermentación es definido como medio de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación. El caldo de fermentación puede también contener células huéspedes, puede estar sustancialmente libre de células huéspedes o puede estar completamente libre de células huéspedes. Por tanto, el caldo de fermentación puede ser una solución pero normalmente es un caldo más o menos clarificado donde sólo están presentes cantidades menores de materiales insolubles tales como células, restos de células y proteína precipitada y sales. Preferiblemente el caldo de fermentación contiene menos de 10 g/L, menos de 2 g/L, menos de 0,5 g/L o menos de 0,1 g/L de material insoluble según ha sido determinado gravimétricamente por la filtración a través de un filtro de 0,22 \mum y posteriormente secado a 105ºC durante 20 horas. Un caldo de fermentación clarificado es un caldo de fermentación que contiene menos de 0,5 g/L de material insoluble según ha sido determinado por el método gravimétrico de arriba.
Otro aspecto de la presente invención es un proceso para purificar un producto derivado de la fermentación, incluyendo dicho proceso las fases de:
a)
microfiltración de un caldo de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación a una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 90ºC siendo la microfiltración realizada en ausencia de carbón activado;
b)
aislamiento del producto final.
En una forma de realización la temperatura de microfiltración está dentro de la gama de 70ºC a 80ºC. El proceso de microfiltración de la presente invención es preferiblemente realizado usando un modo de equipamiento y operativo que prevenga o reduzca la formación de una capa polarizante en la membrana. La capa polarizante hace que el flujo a través de la membrana descienda y puede también reducir la transmisión, es decir, la concentración de producto en el permeado dividido por la concentración de producto en el retenido. La formación de una capa polarizante puede ser reducida o evitada introduciendo un movimiento de fluido a la largo de la membrana de microfiltración.
En otra forma de realización la microfiltración es realizada como una microfiltración de flujo cruzado.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado con una membrana de microfiltración vibrante.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado con un choque de retorno, es decir una inversión temporal del flujo a través de la membrana de microfiltración.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado usando una membrana de microfiltración formada de un material seleccionado del grupo que consiste en polímeros naturales, polímeros sintéticos, cerámicas, metales y sus mezclas.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado usando una membrana de polisulfona.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado como un proceso discontinuo.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado usando un caldo de fermentación con un pH de 3 a 10, de pH 5 a pH 10, de pH 4 a pH 9, de pH 5 a pH 8, tal como pH 6 o pH 7.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es realizado como un proceso continuo.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es seguido de un proceso de ultrafiltración.
En otra forma de realización el límite de corte de la membrana UF es inferior a cuatro veces el peso molecular del producto derivado de la fermentación, preferiblemente inferior a dos veces el peso molecular del producto derivado de la fermentación y de la forma más preferible inferior al peso molecular del producto derivado de la fermentación.
En otra forma de realización de la invención el proceso de microfiltración es seguido de un proceso de ultrafiltración, siendo realizada dicha ultrafiltración a una temperatura en la gama de 0ºC a aproximadamente 25ºC.
En otra forma de realización el proceso de microfiltración es seguido de al menos una fase cromatográfica o al menos una fase de precipitación.
En otra forma de realización el producto derivado de la fermentación está a temperaturas superiores a 70ºC durante menos de 30 minutos, preferiblemente durante menos de 15 minutos, incluso más preferiblemente durante menos de 10 minutos, y de la forma más preferible durante menos de 5 minutos.
En otra forma de realización el producto derivado de la fermentación es una proteína.
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En otra forma de realización el producto derivado de la fermentación es una proteína microbiana.
En otra forma de realización la célula huésped que produce dicha proteína es seleccionada del grupo que consiste en E. coli, Saccharomyces, Pichia, Candida y Kluyveromices.
En otra forma de realización dicha proteína es una proteína farmacéutica o un precursor de la misma.
En otra forma de realización el producto derivado de la fermentación es una proteína con un peso molecular inferior a 25000 daltones, menos de 10000 daltones, menos de 7000 daltones, o menos de 4000 daltones.
En otra forma de realización el producto derivado de la fermentación es una proteína farmacéutica que es seleccionada del grupo que consiste en GLP-1, GLP-2, glucagón, péptidos TFF, interleukinas, insulina, albúmina, precursores de los mismos y análogos a cualquiera de los precedentes.
En otra forma de realización dicha proteína es seleccionada del grupo que consiste en insulina humana, un precursor de la insulina humana, un análogo de la insulina humana, un precursor del análogo de la insulina humana y Arg^{34}-GLP-1(7-37).
En otra forma de realización de la invención el producto derivado de la fermentación es un péptido GLP-1 seleccionado del grupo que consiste en Arg^{34}-GLP-1(7-37), Gly^{8}-GLP-1(7-36)-amida, Gly^{8}-GLP-1(7-37), Val^{8}-GLP-1(7-36), Val^{8}-GLP-1(7-37), Val^{8}Asp^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Asp^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Glu^{22}2-GLP-1(7-37), Val^{8}Lys^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Lys^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Arg^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}
Arg^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}His^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}His^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{19}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}
Val^{25}-GLP-1(7-37), Val^{8}Tyr^{16}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8} Trp^{16}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Leu^{16}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}
Tyr^{18}-Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}His^{37}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22} Val^{25}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}Val^{25}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22}Val^{25}-GLP-1(7-37) y análogos de los mismos.
En otra forma de realización de la invención el producto derivado de la fermentación es un péptido GLP-2 seleccionado de la lista que consiste en: K30R-GLP-2(1-33); S5K-GLP-2(1-33); S7K-GLP-2(1-33); D8K-GLP-2(1-33);
E9K-GLP-2(1-33); M10K-GLP-2(1-33); N11K-GLP-2(1-33); T12K-GLP-2(1-33); 113K-GLP-2(1-33);
L14K-GLP-2(1-33); D15K-GLP-2(1-33); N16K-GLP-2(1-33); L17K-GLP-2(1-33); A18K-GLP-2(1-33);
D21K-GLP-2(1-33); N24K-GLP-2(1-33); Q28K-GLP-2(1-33); S5K/K30R-GLP-2(1-33); S7K/K30R-GLP-2(1-33);
D8K/K30R-GLP-2(1-33); E9K/K30R-GLP-2(1-33); M10K/K30R-GLP 2(1-33); N11K/K30R-GLP-2(1-33);
T12K/K30R-GLP-2(1-33); 113K/K30R-GLP-2(1-33); L14K/K30R-GLP-2(1-33); D15K/K30R-GLP-2(1-33);
N16K/K30R-GLP-2(1-33); L17K/K30R-GLP-2(1-33); A18K/K30R-GLP-2(1-33); D21K/K30R GLP-2(1-33);
N24K/K30R-GLP-2(1-33); Q28K/K30R-GLP-2(1-33); K30R/D33K-GLP-2(1-33); D3E/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/S5K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/S7K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/D8K/K30R/D33E-GLP-2(1-33);
D3E/E9K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/M10K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/N11K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/T12K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/113K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/L14K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/D15K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/N16K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/L17K/K30R/D33E-GLP-2
(1-33); D3E/A18K/K30R/D33E-GLP-2(1-33);
\hskip0,2cm
D3E/D21K/K30R/D33E-GLP-2(1-33);
\hskip0,2cm
D3E/N24K/K30R/D33E-
GLP-2(1-33); D3E/Q28K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); y precursores de los mismos. En la nomenclatura de arriba son usadas abreviaturas de aminoácido únicas conforme a la nomenclatura IUPAC-IUB , y por ejemplo el análogo D3E-GLP-2(1-33) significa el péptido GLP-2 que resulta de sustituir el aminoácido de origen natural D (ácido aspártico) en la posición 3 por un E (ácido glutámico).
En otra forma de realización de la invención el producto derivado de la fermentación es un péptido seleccionado del grupo que consiste en exendina-3, exendina-4, análogos de los mismos tales como ZP-10 (HGEGTFTSDLSKQ
MEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPSKKKKKK-NH2) y precursores de cualquiera de los precedentes.
Ejemplos Ejemplo 1
El caldo de fermentación de una producción de una fermentación continua que produce Arg^{34}-GLP-1(7-37) fue ajustado a pH=9.5 a través de la adición de NaOH. El valor de pH de 9.5 fue mantenido durante 10 minutos. Posteriormente, el caldo alcalino fue centrifugado a 3-4000 g durante 10 minutos para eliminar la cepa de levadura usada para la expresión extracelular heteróloga. A cada solución de prueba le fue añadido un segundo agente antiespumante además del ya añadido durante la fermentación. Esto fue hecho para asegurar un alto contenido de agente antiespumante en el caldo tratado.
Filtración
El medio libre de células fue calentado a aprox. 75-80ºC durante 3-5 minutos suministrando vapor a través de un vaso de doble pared agitado. Una temperatura de 80-90ºC fue mantenida durante 2-5 minutos. El caldo libre de células calentado fue después transferido al sistema de filtración que incluye un tanque de depósito precalentado de doble pared presurizado a 0,9 bares de exceso de presión. Una temperatura de 77-80ºC fue mantenida en el tanque de depósito a lo largo del proceso de filtración.
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La recirculación de caldo libre de células a través de membrana cerámica (50 centímetros cuadrados, 0,1 \mu circonio) se efectuó a razón de aproximadamente 200 litro/hora. El choque de retorno neumático del permeadofue realizado cada 30-60 segundos usando un volumen de choque de retorno de aproximadamente 3 mL.
La filtración del caldo libre de células (pH=9.5) a 32-35ºC sirvió como una línea de referencia/base para la evaluación del rendimiento de filtración a un valor de ajuste de 80ºC. Realizando la filtración a un valor de ajuste de 34ºC fueron usados dos tipos de caldo libre de célula: a) caldo alcalino (pH=9.5) libre de células sin pretratamiento y b) caldo alcalino libre de células (pH=9.5) que ha sido calentado a 80-90ºC durante 6 minutos seguido de enfriamiento a 34ºC antes de la iniciación de la fase de filtración (referida como "precalentada").
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Ejemplo 2 Flujo de permeado
El flujo neto de filtrado a través de la membrana fue medido recolectando el filtrado que sale del módulo de filtración. La ubicación del contenedor para recoger el filtrado en una balanza de precisión permitió el cálculo del flujo neto. La compensación para la cantidad de filtrado recuperado como material de muestra fue incluida en los cálculos del flujo neto. La filtración y circulación del caldo fue mantenida durante 60-75 minutos. El flujo de permeado calculado a través de la membrana en unidades de L/m^{2}/h está mostrado en la figura 1. El flujo neto de permeado significativamente más elevado a través de la membrana cuando se acciona a 77-80ºC en comparación con 32-35ºC está demostrado en la figura 1. El impacto del calentamiento del caldo libre de células a 80-90ºC durante un periodo temporal corto antes de la filtración a 32-35ºC tuvo solo un impacto menor en el flujo neto conseguido.
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Ejemplo 3 Transmisión
Durante el proceso de filtración fueron recuperadas muestras tanto del retenido como del filtrado cada 5-10 minutos. Estos conjuntos de muestras fueron posteriormente analizados por HPLC en su concentración de Arg^{34}-GLP- 1(7-37). A partir de estos números la transmisión instantánea fue calculada como una función del tiempo de filtración. La transmisión en el tiempo (t) fue calculada dividiendo la concentración de producto en el permeado en el tiempo (t) entre la concentración encontrada en el retenido en el tiempo (t). Los resultados de estos cálculos están mostrados gráficamente en la figura 2.
La realización de la filtración a 77-80ºC en vez de 32-35ºC resulta en casi el doble de la transmisión del producto a través de la membrana. No obstante, el calentamiento del caldo libre de células a 80-90ºC durante un periodo temporal corto (6 minutos) también aumenta la transmisión de Arg^{34}-GLP-1(7-37) a través de la membrana a pesar de una extensión menor que la observada cuando se mantiene una temperatura alta a lo largo del proceso de filtración.
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Ejemplo 4 Eliminación de la proteína de la célula huésped (HCP)
La retención de proteína de célula huésped y componentes de peso molecular alto por la membrana fue cuantificada usando técnicas inmunológicas para la medición de productos derivados de células de levadura que contienen un epítopo. La cuantificación de la proteína de la célula huésped depositada para el uso de anticuerpos dirigidos contra la cepa de levadura usada para expresión heteróloga de producto diferente de Arg^{34}-GLP-1(7-37).
Los factores de reducción (RF) que reflejan la reducción en la proteína de la célula huésped después de 5 minutos de filtración están mostrados en la tabla 1. Fue calculado dividiendo la respuesta inmunológica obtenida en el retenido entre el resultado obtenido para el permeado. Las respuestas inmunológicas específicas están enumeradasen la columna 2 y 3 para el retenido y permeado, respectivamente.
TABLA 1 Respuestas inmunológicas de las proteínas de células huéspedes al llevar a cabo la filtración a temperaturas diferentes usando caldo libre de células ajustado a un pH de 9.5. El factor de reducción (RF) expresa la relación entre la respuesta obtenida por el retenido dividido entre la respuesta obtenida por el permeado, medidos ambos 5 minutos después de la filtración
1
Los datos en la tabla 1 muestran que la eliminación de la proteína de células huéspedes como reflejado por los factores de reducción (RF) es superior en la filtración realizada a 77-80ºC en comparación con la filtración realizada a sólo 32-35ºC. Incluso el precalentamiento del caldo de cultivo libre de células a aproximadamente 80-90ºC durante 6 minutos no mejora la eliminación de la proteína de células huéspedes cuando la temperatura del caldo es mantenida a 32-35ºC durante el proceso de filtración.
El experimento llevado a cabo a 77-80ºC con caldo libre de células de un pH=9.5 fue repetido pero esta vez usando un caldo de fermentación libre de células de un pH=5.5. El factor de reducción medido para este caldo está mostrado en la tabla 2. La reducción del contenido de la proteína de células huéspedes por un factor de casi 30 se considera muy eficaz en comparación con los valores obtenidos con un pH=9.5 (véase tabla 1). Consecuentemente, el pH del caldo durante la filtración a temperatura elevada aparentemente no impide la eliminación eficaz de la proteína de células huéspedes durante la filtración con el módulo cerámico.
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TABLA 2 Respuestas inmunológicas para las proteínas de células huéspedes del retenido y permeado cuando la filtración fue llevada a cabo a 77-80ºC pero usando un caldo con un pH de 5.5. Respuestas medidas después de 5 minutos de filtración
2
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Ejemplo 5 Eliminación de agentes antiespumantes
El caldo de fermentación fue producido usando un agente antiespumante para controlar que se expandiera el cultivo microbiano. Después del ajuste del pH del caldo a 9.5 y de la eliminación de las células por centrifugado al caldo le fue añadido un segundo agente antiespumante (polialcoxieter modificado) conduciendo a niveles de antiespumante totales en la gama de 1000-1210 ppm.
Las muestras del caldo adicionado fueron recuperadas antes del inicio de la filtración. Una segunda serie de muestras fueron recuperadas de la agrupación de permeado recogido durante el experimento de filtración completo. Ambas series de muestras fueron analizadas en su contenido de antiespumante. La cuantificación de concentración de agente antiespumante se efectuó usando una extracción de fase sólida seguida de GPC que usa una detección de índice de refracción. Los resultados de estos análisis son mostrados en la tabla 3.
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TABLA 3 Concentración de antiespumante expresada en unidades de partes por millón en el caldo libre de células antes del comienzo de la filtración en la agrupación de permeado recogido durante el experimento completo
4
Los datos presentados en la tabla 3 demuestran que la filtración a 80ºC es superior a la filtración a 32-35ºC con respecto a la eliminación de tanto el agente antiespumante 1 como el agente antiespumante 2 del caldo de fermentación libre de células.
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Ejemplo 6
Arg^{34}GLP-1_{(7-37)} fue expresado en levadura (S. cerevisiae) por tecnología de ADN recombinante convencional, p. ej. como se describe en WO 98/08871. El caldo de fermentación de una fermentación continua que produce Arg^{34}GLP-1(7-37) fue ajustado a pH=9.5 por adición de NaOH. El valor de pH de 9.5 fue mantenido durante 10 minutos. El caldo alcalino fue después centrifugado a 3-4000 g durante 10 minutos para eliminar la cepa huésped de levadura.
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Filtración
El medio libre de células fue calentado a 75-80ºC durante 3-5 minutos añadiendo vapor a través de la envoltura de un vaso agitado. Una temperatura de 80-90ºC fue mantenida durante 2-5 minutos. El caldo calentado libre de células fue después transferido a un sistema de filtración y mantenido a 77-80ºC a lo largo del proceso de filtración. La circulación del caldo libre de células a través de la membrana cerámica (50 centímetros cuadrados, 0,1 \mum circonio) se efectuó a un nivel de flujo de 200 litros/hora. El choque de retorno neumático del permeado se efectuó cada 30-60 segundos usando un volumen de choque de retorno de aproximadamente 3 mL.
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Concentración
El permeado de la fase de filtración fue ajustado a pH 7.0 usando un ácido fuerte y transferido a un dispositivo de ultrafiltración conteniendo una membrana de ultrafiltración de 5K hecha de o bien polisulfona (Millipore cat. No. PxB005A50) o de celulosa regenerada (Millipore cat. No. PX0005C50). La concentración de Arg^{34}-GLP (7-37) se efectuó a una presión de transmembrana de promedio de 20-40 psi permitiendo un flujo de permeado en la gama de 20-50 L/metro cuadrado/hora. La fase de ultrafiltración se efectuó a temperaturas inferiores a 10ºC. La concentración relativa de producto retenido y la fuga de producto (en el permeado) como una función del tiempo está mostrada en la tabla 4 y 5 para dos tipos diferentes de membranas.
TABLA 4 Concentraciones relativas de Arg^{34}-GLP(7-37) en el retenido y el permeado como una función del tiempo usando una membrana UF de polisulfona con un límite de corte de 5K
5
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TABLA 5 Concentraciones relativas de Arg^{34}-GLP(7-37) en el retenido y el permeado como una función de tiempo usando una membrana UF de celulosa regenerada con un límite de corte de 5K
6
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Documentos relacionados en la descripción
Esta lista de documentos relacionados por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector y no forma parte del documento de patente europea. Aquella ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.
Documentos de patente relacionados en la descripción
\bullet WO 0187468 A [0003]
DE 4234392 [0005]
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WO 9808871 A [0034]
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\bullet P.W. ATKINS Physical Chemistry Oxford Univ. Press 1986. [0004]

Claims (20)

1. Proceso para limpiar un producto derivado de la fermentación, siendo el producto derivado de la fermentación una proteína con un peso molecular inferior a 25000 daltones, inferior a 10000 daltones, inferior a 7000 daltones o inferior a 4000 daltones, comprendiendo dicho proceso las etapas de:
a)
microfiltración de un caldo de fermentación que contiene el producto derivado de la fermentación a una temperatura de microfiltración dentro de la gama de 70ºC a 90ºC
b)
aislamiento del producto final.
2. Proceso según la reivindicación 1, donde dicha microfiltración en la fase a) es realizada en la ausencia de carbón activado.
3. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde la temperatura de microfiltración está dentro de la gama de 70ºC a 80ºC.
4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la microfiltración es realizada como una microfiltración de flujo cruzado.
5. Proceso según la reivindicación 4, donde el proceso de microfiltración es realizado con una membrana de microfiltración vibrante.
6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 4-5, donde el proceso de microfiltración es realizado con un choque de retorno (técnica de backshock).
7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde el proceso de microfiltración es realizado usando una membrana de microfiltración formada de un material seleccionado del grupo que consiste en polímeros naturales, polímeros sintéticos, cerámicas, metales y sus mezclas.
8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde el proceso de microfiltración es realizado usando una membrana de polisulfona.
9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el proceso de microfiltración es realizado como un proceso discontinuo.
10. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el proceso de microfiltración es realizado como un proceso continuo.
11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el proceso de microfiltración es seguido de un proceso de ultrafiltración.
12. Proceso según la reivindicación 11, donde el valor de corte de la membrana UF es inferior a cuatro veces el peso molecular del producto derivado de la fermentación, preferiblemente inferior a dos veces el peso molecular del producto derivado de la fermentación y de la forma más preferible inferior al peso molecular del producto derivado de la fermentación.
13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde el proceso de microfiltración es seguido de al menos una fase cromatográfica o al menos una fase de precipitación.
14. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, donde el producto derivado de la fermentación está a temperaturas superiores a 70ºC durante menos de 60 minutos, preferiblemente durante menos de 30 minutos, incluso más preferiblemente durante menos de 15 minutos, y de la forma más preferible durante menos de 10 minutos.
15. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, donde dicha proteína es una proteína farmacéutica o un precursor de la misma, teniendo dicho precursor una producto proteico una extensión de aminoácido que aumenta el rendimiento en el proceso de fermentación o que facilita las fases de purificación tales como la cromatografía de afinidad.
16. Proceso según la reivindicación 15, donde dicha proteína es seleccionada del grupo que consiste en GLP-1, GLP-2, glucagón, péptidos TFF, interleukinas, insulina, albúmina y precursores de los mismos, donde dichos precursores son productos proteicos con una extensión de aminoácido.
17. Proceso según la reivindicación 15, donde dicha proteína es seleccionada del grupo que consiste en insulina humana, un precursor de insulina humana y Arg^{34}-GLP-1(7-37), donde dicho precursor es un producto proteico con una extensión de aminoácido.
18. Proceso según la reivindicación 15, donde dicha proteína es seleccionada del grupo que consiste en Arg^{34}-GLP-1(7-37), Gly^{8}-GLP-1(7-36)-amida, Gly^{8}-GLP-1(7-37), Val^{8}-GLP-1(7-36), Val^{8}-GLP-1(7-37), Val^{8}Asp^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Asp^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Lys^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Lys^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Arg^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}Arg^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}His^{22}-GLP-1(7-36)-amida, Val^{8}His^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{19}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}Val^{25}-GLP-1(7-37), Val^{8}Tyr^{16}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Leu^{16}Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Tyr^{18}-Glu^{22}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}His^{37}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22} Val^{25}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Glu^{22}
Val^{25}Ile^{33}-GLP-1(7-37), Val^{8}Trp^{16}Glu^{22}Val^{25}-GLP-1(7-37).
19. Proceso según la reivindicación 15, donde dicha proteína es seleccionada de la lista que consiste en: K30R-GLP-2(1-33); S5K-GLP-2(1-33); S7K-GLP-2(1-33); D8K-GLP-2(1-33); E9K-GLP-2(1-33); M10K-GLP-2(1-33); N11K-GLP-2(1-33); T12K-GLP-2(1-33); 113K-GLP-2(1-33); L14K-GLP-2(1-33); D15K-GLP-2(1-33);
N16K-GLP-2(1-33); L17K-GLP-2(1-33); A18K-GLP-2(1-33); D21K-GLP-2(1-33); N24K-GLP-2(1-33);
Q28K-GLP-2(1-33); S5K/K30R-GLP-2(1-33); S7K/K30R-GLP-2(1-33); D8K/K30R-GLP-2(1-33);
E9K/K30R-GLP-2(1-33); M10K/K30R-GLP-2(1-33); N11K/K30R GLP-2(1-33); T12K/K30R-GLP-2(1-33);
113K/K30R-GLP-2(1-33); L14K/K30R-GLP-2(1-33); D15K/K30R-GLP-2(1-33); N16K/K30R-GLP-2(1-33);
L17K/K30R-GLP-2(1-33); A18K/K30R-GLP-2(1-33); D21K/K30R-GLP-2(1-33); N24K/K30R GLP-2(1-33);
Q28K/K30R-GLP-2(1-33); K30R/D33K-GLP-2(1-33); D3E/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/S5K/K30R/D33E-
GLP-2(1-33); D3E/S7K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/D8K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/E9K/K30R/D33E-
GLP-2(1-33); D3E/M10K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/N11K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/T12K/K30R/
D33E-GLP-2(1-33); D3E/113K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/L14K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/D15K/
K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/N16K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/L17K/K30R/D33E-GLP-2(1-33);
D3E/A18K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/D21K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); D3E/N24K/K30R/D33E-GLP-
2(1-33); D3E/Q28K/K30R/D33E-GLP-2(1-33); y precursores de los mismos, siendo dichos precursores productos proteicos con una extensión de aminoácido.
20. Proceso según la reivindicación 15, donde dicha proteína es exendina-3, exendina-4, ZP-10 (HGEGTFTSDLS
KQMEEEAVLFIEWLKNGGP-SSGAPPSKKKKKK-NH2) y precursores de cualquiera de los anteriores, siendo dichos precursores productos proteicos con una extensión de aminoácido.
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