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.
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.
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.
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").
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.
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.
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.
\global\parskip0.900000\baselineskip
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.
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);
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);
\hskip0,2cmD3E/D21K/K30R/D33E-GLP-2(1-33);
\hskip0,2cmD3E/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.
MEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPSKKKKKK-NH2) y precursores de cualquiera de los precedentes.
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.
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.
\global\parskip1.000000\baselineskip
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").
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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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\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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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.
- \bullet WO 0187468 A [0003]
- DE 4234392 [0005]
- \bullet WO 0045938 A [0014]
- WO 9808871 A [0034]
\bullet J.E. BAILEY D.F. OLLIS
Biochemical Engineering Fundamentals
McGraw-Hill Inc. 1986. [0004]
\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).
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.
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.
KQMEEEAVLFIEWLKNGGP-SSGAPPSKKKKKK-NH2) y precursores de cualquiera de los anteriores, siendo dichos precursores productos proteicos con una extensión de aminoácido.
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