JP2003096092A - 陽イオン交換クロマトグラフィーを介する薬理学的に活性なタンパク質の精製方法 - Google Patents
陽イオン交換クロマトグラフィーを介する薬理学的に活性なタンパク質の精製方法Info
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Abstract
質、主にインターフェロンタンパク質およびアルブミン
タンパク質の精製に有用な新規な方法を見出すことであ
る。 【解決手段】 タンパク質の精製方法は、固体マトリク
スでの陽イオン交換クロマトグラフィーの使用に基づ
き、精製されるタンパク質の等電点(pI)に相当する
pHについてよりも塩基性であるが、そのタンパク質
は、なお吸着したままであるpHで実施する。精製され
る薬理学的に活性なタンパク質の種類に対して、ときど
き調整されるpHおよびイオン強度の値を有する緩衝液
は、純粋な形態でのタンパク質の溶出のために使用され
る。
Description
ける固体マトリクスでの陽イオン交換クロマトグラフィ
ーの使用に基づく薬理学的に活性なタンパク質の精製方
法に関する。
抽出技術によって得られる天然起源の、および組換えD
NA技術によって得られる合成起源の、両方の薬理学的
に活性なタンパク質の使用に基づく。目的の産物の純度
レベルは両方の場合において重要である。なぜなら、薬
理学的に活性なタンパク質の活性の理解は、生物学的効
果と固定量のそのタンパク質の存在とが厳密に結びつく
可能性によって決定されるからである。
の純度は、医薬品に含まれる活性素因または賦形剤が関
係する場合に顕著な重要性があると仮定されるので、薬
理学的に活性なタンパク質の精製方法は、重要な割合を
占める。治療中に毒性効果が起こる可能性および/また
は副作用が生じる可能性は、登録および認可を担う権限
を実際に推し進める。さらにより厳重な規定を導入する
ために、タンパク質に基づく医薬品市場に対するこの規
定は、市販の医薬品に含まれるタンパク質起源の活性素
因の品質および製造一貫性を決定するためのものであ
る。
薬理学的に活性なタンパク質は常に多くの他のタンパク
質と一緒になった複合混合物の状態である、という実際
に存在する主な問題が明らかに現われる。
A技術の両方にあてはまり、天然供給源(たとえば、血
液、動物または植物の器官からの抽出物など)の場合
は、薬理学的に活性なタンパク質を抽出するために使用
され、そして組換えDNA技術の場合は、タンパク質が
それらの起源から独立して由来するそのタンパク質間で
類似の化学物理学的特性を示すので使用される。
タンパク質の精製の場合、類似の特性を有する他のタン
パク質と混合したタンパク質、そして、しばしば非常に
多量の目的のタンパク質が高純度で単離されなければな
らないことになる。
精製工程は、通常、目的の純度を得るために使用され
る。精製方法は、この場合、非常に複雑となり、そして
タンパク質の工業的製造の成功は、本質的にその精製方
法の効率と結びついている。なぜなら、後者は、製造費
用を充分に決定するからである。
機溶媒における、あるいはカオトロピック剤を用いる選
択的な沈殿;濾過および/または透析による分離;適切
な抗体を用いる免疫沈澱方法;クロマトグラフィー法な
ど)が、タンパク質を精製するために使用される。この
技術のうちクロマトグラフィー法は、近年、主に、J.
Chromatogr.418,115−143,(1
987)でRegnier F.E.により報告された
ように要求された純度を得ることを可能にするので非常
に重要になっている。
てタンパク質を分離するのに適用される作用機構に基づ
いて分類され得る。これらの技術としては、たとえば、
分子量に基づく分離、通常、固定相ともいわれる極性マ
トリクスへの吸着、逆固定相といわれる非極性マトリク
スへの吸着、銅、亜鉛、鉄および白金のような重金属、
ブリリアントブルーなどの化学色素、プロテインAおよ
びプロテインGなどのタンパク質、多糖およびグルコサ
ミノグリカンなどの糖質などの不活性マトリクスに結合
するリガンドとの選択的親和性による吸着、不活性マト
リクスに結合する特定抗体との免疫親和性による吸着、
不活性マトリクスに結合する静電気的に荷電したリガン
ドとのイオン相互作用による吸着などがあげられる。
的に認識する能力、費用および工業的レベルで使用され
る可能性が、種々のクロマトグラフィー技術の性能を評
価するためのパラメータとして使用される。
ィニティクロマトグラフィーが、高度な選択性を保証す
ると考えられる。しかし、抗体は動物起源であるので、
使用費用が高い、抗体が変性する危険性および精製産物
の最終安全性に結びつく危険性などの欠点を示す。
るイオン相互作用を使用するクロマトグラフィーは、タ
ンパク質の薬理学的な活性を保持するための、危険性の
より少ない技術であると考えられ、そして低い管理費用
により容易に工業的な様式で実施されるが、選択性が乏
しいという欠点を示す。
の選択性を上昇させる、その実施の条件を見出し、その
結果、得られた産物の純度の観点からイオン交換クロマ
トグラフィーを他の技術より優位にすることは、非常に
好都合である。
不変の条件または特定の条件下で静電的に荷電する化学
基を含む固体マトリクスで充填された種々のサイズのカ
ラムを用いることによって実施される。
そのマトリクスに結合する電荷で、クーロン引力/反発
により相互作用する。混合物に含まれる種々の化合物
は、その化合物が有する荷電量の作用によって固定相に
それら自体を結合することができ、そして結果として、
その化合物は多かれ少なかれ保持され、荷電量の作用
が、カラムの出口での化合物の分離を規定する。
が陰性である場合、陽イオンが保持されるので陽イオン
交換クロマトグラフィーといわれる。一方、マトリクス
の電荷が陽性である場合、陰イオン交換クロマトグラフ
ィーといわれる。
よって構成される10,000ダルトンより大きな高分
子量を有する化合物である。いくつかのアミノ酸は、そ
れらの側鎖に、陰性様式(酸性アミノ酸)において、ま
たは陽性様式(塩基性アミノ酸)において溶液のpHの
作用によってイオン化され得る官能基を有し、したがっ
て、すべてのタンパク質は、多数の負電荷および正電荷
を有する。タンパク質の等電点pIは、負電荷の寄与が
正電荷の寄与と等しいので、そのタンパク質が中性であ
るpHである。pIの電場あるタンパク質は、その電場
のいずれの極性からも引き付けられない。
し、そしてそのタンパク質は、正味の負電荷を増す。一
方、その反対のことが、pIよりも低いpHで起こり、
そしてそのタンパク質は、正味の正電荷を増す。すべて
のタンパク質は、そのタンパク質自体に特徴的なpIを
有する。その特徴的なpIは、等電点で不溶化される傾
向にある他のタンパク質およびいくつかのタンパク質か
らそのタンパク質を区別する。
e,238,319−323,(1987)によって、
およびYamamoto S.ら、Chromatog
raphic Science Series,43,
(1988),MarcelDekker,Inc.P
ublisher,New Yorkによって報告され
たように、タンパク質がpIよりも低いpHの溶液にあ
る場合、そのタンパク質は、正味の正電荷を有し、した
がって、負に荷電したマトリクスと相互作用し得、そし
て陽イオン交換クロマトグラフィーに供され得るが、一
方、そのタンパク質が、そのタンパク質のpIよりも高
いpHでは、陰イオン交換クロマトグラフィーに供され
得る。
タンパク質の相当するpIよりも高いpHであって、そ
のタンパク質が、陽イオン交換クロマトグラフィーのマ
トリクスに吸着したままであるpH値の範囲を見出すこ
とが可能であることを見出し、その結果、陽イオン交換
クロマトグラフィーを実施することがなお可能であるこ
とを見出した。そして本発明の目的は、この事実に基づ
く。このような状況は、これらの条件下で得られるタン
パク質間の高選択性のために、および、そのような精製
の高効率性を生じる有意な分離を得るために充分となる
タンパク質間のpIの非常に小さな差のためにも、とく
に重要である。
法においてとくに重要である。ここで、目的の産物は、
しばしば、相関した不純物(すなわち、その産物の非常
に小さな構造変化、たとえば、異なる酸化状態、アセチ
ル化、アミド基の欠失などから作られる不純物)をとも
なう。この種類の不純物は、多くの場合、抗体がこれら
の不純物を区別することができないので、免疫アフィニ
ティクロマトグラフィーによっても除かれることが非常
に困難である。
そのタンパク質の外表面の電荷の分布が単一ではなく、
その結果、pHがpIよりも少し高く、そしてそのタン
パク質が全体として正味の負電荷を有する場合、負固定
相と相互作用し得るその分子に位置するいくつかの正電
荷がなお存在しているという事実に基づく。
電荷が過度に強調されないことが重要であり、そうでな
いと、負電荷で創られた電場は高く、タンパク質全体と
負に電荷したクロマトグラフィーマトリクスとの相互作
用を防止する。
護する効果を有し、そのタンパク質と固定相との相互作
用を防止するので、溶離液として使用されるこの溶液の
イオン強度は、適切に制御されることが必要である。
Biochem.,11,374−377,(196
5)において、小さなpH変動があるが、0.1Mリン
酸溶液によって与えられる過度に高いイオン強度を保持
する、ヒトガンマグロブリン、リボヌクレアーゼ、ヘモ
グロビン、デルタキモトリプシン、グロビンおよびリゾ
チームなどのタンパク質の場合は、陽イオン交換クロマ
トグラフィーにおける溶出が、pIよりも常に0.4単
位低いpHで起こったことが報告された。
は、タンパク質の効果的な精製方法を実施するための発
明者の知識の範囲にはなかった。
Chem.Scand.,50(2),102−10
6,(1996)によって記載される精製方法を最適化
するために、タンパク質の等電点の差異を使用する可能
性は、実際には、イオン交換クロマトグラフィーの慣用
的な使用をいう。ここで、陽イオン交換クロマトグラフ
ィーは、常にそのタンパク質の等電点よりも低いpHで
実施されるが、一方、陰イオン交換クロマトグラフィー
は、その等電点よりも高いpHで実施される。本特許出
願に記載の方法は、反対に、陽イオン交換クロマトグラ
フィーがそのタンパク質の等電点よりも高いpHで実施
される方法である。
た例において示される一般的な性質が考慮され得る。こ
の例において、天然起源のタンパク質および組換えDN
A由来のタンパク質の両方に対して、本出願に記載され
る方法が、首尾よく適用可能であることを実証した。タ
ンパク質間の差異は、目的のタンパク質の精製に有用で
ある、pIよりも高いpHの範囲にある。実際には、た
とえば、以下の例において示されるように、このような
範囲は、インターフェロンタンパク質の場合は、約0.
2pH単位であるが、一方、アルブミンの場合は、約1
pH単位である。
otatos N.,Methods Enzymo
l.119,166−177,(1986)によって報
告された、組換えα型インターフェロン(rIFNα)
(等電点は、5.9である)の精製への本発明の適用
は、その例の中で報告され、そしてpH6.1での陽イ
オン交換において、本発明の適用がrIFNαを精製す
るのを可能にし、そして精製するのに好都合であること
を示す。さらに、その例は、Rylatt D.B.
ら、J.Chromatogr.,865,145−1
53(1999)によって報告された、ヒト血清アルブ
ミン(pIが4.9である)を示し、そしてpH6.0
での陽イオン交換クロマトグラフィーにおいてヒト血清
アルブミンを精製するのを可能にし、そして精製するの
に好都合であることを示す。
び/またはα型インターフェロンの精製に関する特許お
よびヒト血清アルブミンの精製に関する特許に記載され
る方法、3つ以上の連続処理を通常必要とする方法の結
果、高い工業的費用および収率の減少が生じる事実と比
較した場合、非常に顕著であった。Thatcher
D.およびPanayotatos、N.Method
s Enzymol.,119,166−177,(1
986)は、以下の5つの連続的な処理を通じるヒト組
換えα型インターフェロンrIFN−α2の精製を記載
する:a)陽イオン交換クロマトグラフィー;b)陰イ
オン交換クロマトグラフィー;c)重金属用アフィニテ
ィークロマトグラフィー;d)硫酸アンモニウムの飽和
溶液による処理;e)分子排除クロマトグラフィー。
フェロンの精製を記載している。この精製は、以下の3
つの型のクロマトグラフィーの連続使用を含む:a)免
疫−アフィニティ;b)陽イオン交換;c)分子排除。
インターフェロン精製についての米国特許第47659
03号は、4つの型のクロマトグラフィーの連続使用を
記載している:a)モノクロナール抗体を用いる免疫−
アフィニティ;b)逆相;c)陽イオン交換;d)分子
排除。
つのクロマトグラフィー工程を認識するα型インターフ
ェロン産生用方法を記載している:a)金属キレート;
b)陽イオン交換;c)陰イオン交換;d)ゲル濾過。
許第4732683号、国際特許出願WO860406
7およびKhan F.R.およびRai V.R.,
Bioprocess Technol.,7,161
−169,(1990)による刊行物)は、インターフ
ェロンタンパク質の精製のために必要な3つ以上の処理
を記載している。
ェロンの精製およびとくにα型インターフェロンの精製
について報告されたほとんどの関連事項を網羅する。こ
れらの例は、後者の精製がとくに困難であることを示
し、そして多くの精製工程が必要であることを示す。さ
らに、高精製レベルは、とくに、マウス起源のモノクロ
ナール抗体を用いることによる免疫アフィニティクロマ
トグラフィーによって得られることは、強調するべきで
ある。しかし、ヒトにおける医薬用途のための有効成分
の製造を目的とする工業的産生方法内のこのようなクロ
マトグラフ技術の存在は、マウス起源のウイルスに由来
する潜在的なウイルス汚染の危険性および工業的観点か
らクロマトグラフィーマトリクスを有効にすることの困
難さを生じる。ウイルス汚染の危険性は、最終産物にお
けるマウスイムノグロブリンから生じる潜在的な免疫原
性フラグメントの存在のために生じる。
交換クロマトグラフィーは、広範に使用されるが、独特
な分離技術として使用されかった。なぜなら陽イオン交
換クロマトグラフィーの性能は、精製レベルの上昇に関
して限定されるからである。
robiol.Biotechnol.,53(6),
665−660,(2000)およびBouyon
R.ら、Biotecnologia Aplicad
a,14,189−192,(1997)の刊行物は、
塩化ナトリウム勾配におけるイオン交換クロマトグラフ
ィーによる一工程でのα型インターフェロンの精製方法
を記載する。しかし、これらの両方の場合において、充
分に純粋な産物を得るためにその著者は、α型インター
フェロンが含まれているクロマトグラフィー画分のいく
つかのみを単離しなければならなく、その結果、非常に
低い収率(最小で7.5%まで)となる。さらに、この
記載された塩化ナトリウム勾配におけるクロマトグラフ
ィーの精製方法は、工業的レベルで使用される傾向にな
い。
ヒト血清を画分化することから始まって、または組換え
DNA技術によって得られたアルブミンの調製、複雑で
かつ工業レベルにはほとんどできない調製、ヒトアルブ
ミンの場合においても記載されており、このことは、天
然起源、および組換え起源の両方のヒトアルブミンの有
効な精製に関する問題がまだ存在しているということを
確かにする。
521287号は、イオン交換クロマトグラフィーおよ
び疎水性相互作用によるアルブミンの精製を記載する。
米国特許第6034221号に記載されるこの精製スキ
ームは、2つのクロマトグラフィー工程、1度の限外濾
過そして2つのさらなるクロマトグラフィー精製による
アルブミン精製を認識する。
フィーまたはStreamline(登録商標)のマト
リクスなどの市販のマトリクス、あるいは、改質化ジル
コニウムの粒子またはペルフルオロハイドロカーボンの
エマルジョンなどを適切に調製したマトリクスと相互作
用するアフィニティクロマトグラフィーが使用されるア
ルブミン精製のあまり慣用的ではない方法は、米国特許
第5962649号において、およびSumi A.
ら、Bioseparation,8(1−5),19
5−200,(1999),Mullick A.およ
びFlickinger M.C.,Biotechn
ol.Bioeng.,65(3),282−290,
(1999)およびMc Creath G.E.ら、
J.Chromatogr.597(1−2),189
−196,(1992)による刊行物において記載され
ている。
の技術はまた、Yang L.ら、Sheng Wu
Kung Cheng Hsueh Pao,16
(1),74−77,(2000)によっても記載され
ている。そしてCibacronBlue F3Gなど
の色素の分子が結合するマトリクスについてのアフィニ
ティー技術は、Compagnini A.ら、J.C
hromatogr.A,736(1−2),115,
(1996)によって記載されている。
および高費用の種々の様式の問題において示され、容易
かつ効果的な工業的実現の可能性ならびに経済的利点の
両方で、薬理学的に活性なタンパク質の新規な精製方法
を個別化する問題は、解決されていない。
用の、および顕著な経済的利点により低費用の、薬理学
的に活性なタンパク質の精製方法を提供することによっ
てこれらの重要な必要性に対する答えを提供する。
パク質の精製の場合、類似の特性を有する他のタンパク
質と混合したタンパク質、そして、しばしば非常に多量
の目的のタンパク質が高純度で単離されなければならな
いことになる。
精製工程は、通常、目的の純度を得るために使用され
る。精製方法は、この場合、非常に複雑となり、そして
タンパク質の工業的製造の成功は、本質的にその精製方
法の効率と結びついている。なぜなら、後者は、製造費
用を充分に決定するからである。
タンパク質、主にインターフェロンタンパク質およびア
ルブミンタンパク質の精製に有用な新規な方法を提供す
ることを目的とする。
性なタンパク質の精製方法であって、精製される該タン
パク質の等電点pIに相当するpHよりも塩基性のpH
であって、該タンパク質がなお吸着しているpHにおい
て、固体マトリクスで陽イオン交換クロマトグラフィー
を実施する工程、ならびに溶離液のイオン強度および/
またはpHを上昇させることによって該タンパク質を溶
出させる工程からなる精製方法に関する。
いる溶離液が、pHが2と11とのあいだである緩衝水
溶液から作製されることが好ましい。
8.5とのあいだであることが好ましい。
の緩衝混合液:リン酸二水素カリウムおよび第二リン酸
ナトリウム、フタル酸二水素カリウムおよび水酸化ナト
リウム、第二クエン酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウ
ム、クエン酸および第二リン酸ナトリウム、イミダゾー
ルおよび塩酸を含むことが好ましい。
更しやすい、1〜100mMの有機塩または無機塩を含
み得ることが好ましい。
ターフェロンタンパク質およびアルブミンタンパク質で
あることが好ましい。
型、β型、γ型、δ型、ω型、τ型、白血球由来の天然
のα型、組換えα−2bインターフェロンおよびコンセ
ンサスインターフェロンであり、そしてアルブミンタン
パク質は、天然のヒトアルブミンおよび組換えヒトアル
ブミンであることが好ましい。
フェロン(rIFNα−2b)の精製方法であって、1
Mの酢酸ナトリウム溶液を加え、そして酢酸でpH5.
5にしたrIFNα−2bの培養による製造から生じる
タンパク質混合物を、20mMの酢酸ナトリウム溶液に
よってpH5.5に調整した強陽イオン交換樹脂を充填
したカラムに充填し、その結果、1mlの固定相あたり
に、6mgと8mgとのあいだのタンパク質が存在する
工程、該カラムを2回の洗浄サイクルに供する工程であ
って、まず、5mMと15mMとのあいだの濃度のpH
6.1の緩衝溶液を用い、ついで、2mMの塩化カリウ
ムを添加した該同一の緩衝液を用いる工程、ならびに、
最後に、15mMと25mMとのあいだの濃度で塩化カ
リウムを含む、5mMと15mMとのあいだの濃度のp
H6.1の緩衝液を用いることによって該カラムから純
粋なrIFNα−2bを溶出する工程、からなる方法に
関する。
tang)(登録商標)Sであり、そして緩衝液混合物
が、リン酸二水素カリウムおよび第二リン酸ナトリウ
ム、フタル酸二水素カリウムおよび水酸化ナトリウム、
第二クエン酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウム、クエ
ン酸および第二リン酸ナトリウム、イミダゾールおよび
塩酸から作製される緩衝液混合物から選択されることが
好ましい。
製方法であって、クエン酸によってpH3にしたヒト血
清アルブミンを含む溶液を、20mMのクエン酸溶液を
用いてpH3に調整した強陽イオン交換樹脂を充填した
カラムに充填し、その結果、1mlの固定相あたりに、
6mgと8mgとのあいだのタンパク質が存在する工
程、20mMの酢酸ナトリウム溶液を用いて該カラムを
2回の洗浄サイクルに供し、その結果、pH値を5.5
および5.8にする工程、ついで、5mMと100mM
とのあいだの濃度のリン酸二水素カリウムおよび第二リ
ン酸ナトリウムの混合液から作製されるpH6.0の緩
衝液によって該カラムから純粋なヒト血清アルブミンを
溶出する工程、からなる方法に関する。
ク質に基づく医薬品に含まれる活性素因を製造する前記
方法の使用に関する。
ク質であることが好ましい。
えα−2bインターフェロンであることが好ましい。
あることが好ましい。
アルブミンまたは組換えヒト血清アルブミンであること
が好ましい。
固体マトリクスでの陽イオン交換クロマトグラフィーの
使用に基づく薬理学的に活性なタンパク質の精製方法に
関する。その条件は、試料の充填後、適切なpHおよび
イオン強度の溶離液でカラムを調整するような条件を含
み、その結果、このタンパク質は、そのカラムに、薬理
学的に活性なタンパク質の相当する等電点pIより塩基
性、すなわち、より高いpHで均一に存在する。しか
し、そのようなpHでは、このタンパク質は、なお陽イ
オン交換クロマトグラフィーに使用される固体マトリク
スに吸着したままである。この調整段階の後、薬理学的
に活性なタンパク質を、溶離液のイオン強度および/ま
たはpHを上昇させることによってカラムから溶出させ
る。
トグラフィーマトリクス、pIよりも高いpH値、およ
びクロマトグラフィー溶離液において使用されるイオン
強度の中の正しい組み合わせの個別化を要する。なぜな
ら、一旦、クロマトグラフィーマトリクスが規定される
と、効果的な精製は、pHおよび/またはイオン強度の
限定変動、すなわち一般的には、小数点のpH単位およ
び/または数百のμSのイオン強度の小数点の変動によ
って得られ得るからである。
として、一般的に使用されるすべての機能化した固体マ
トリクスが使用され得る。しかし、精製されるタンパク
質のpIが6よりも低いが、一方、強いおよび弱いの両
方の陽イオン交換を有する固定相が、6よりも高いpI
を有するタンパク質を除外しないで使用され得る場合、
とくに強陽イオン交換といわれる固定相が好ましい。こ
の固定相は、プロトンまたはアルカリ塩の両方の形態下
で、スルホニル基またはカルボキシル基によって機能化
されるシリカ質マトリクスまたはポリマーマトリクスを
有し得る。たとえば、Source(登録商標)S(P
harmacia Biotech)、Sepharo
se(登録商標)SP−Fast Flow、Seph
arose(登録商標)SP−High Perfor
mance、Sp Sepharose(登録商標)X
L(Pharmacia Biotech)、Frac
togel(登録商標)S(Merck,Darmst
adt)、Mustang(登録商標)S(Pall
Corporate)、CM Sepharose(登
録商標)FF(Pharmacia Biotec
h)、Dowex(登録商標)、Bio−Rad(登録
商標)AG(Bio−Rad)、Poros(登録商
標)S(PerSeptive Biosystem
s)、Shodex(登録商標)−S、Toyopea
rl(登録商標)SP(Tosohass)などの市販
の固定相が、首尾よく使用され得る。
囲は、精製される薬理学的に活性なタンパク質の等電点
に依存して非常に広く、そして2と11とのあいだのp
H、好ましくは4と8.5とのあいだのpHである。
であるpIよりも、高いpH値の範囲に拡大すること
は、薬理学的に活性なタンパク質のpIに相当するpH
値からそのpIを1pH単位まで超えて変化し得、タン
パク質間の顕著な差異を示す。
(rIFNα−2b)の場合、タンパク質のpIである
5.9を0.2pH単位まで超えた陽イオン交換マトリ
クスへのタンパク質の吸着を得ることが可能であり、そ
の結果、陽イオン交換クロマトグラフィーによるそのタ
ンパク質の精製を実施することが可能であることを見出
した。一方、ヒト血清アルブミンの場合は、タンパク質
は、そのタンパク質のpIを1pH単位まで超えて吸着
したままであることを見出した。
る水溶液の塩化ナトリウム濃度の範囲は、精製される薬
理学的に活性なタンパク質の種類に依存し、そしてその
範囲が、1mMと100mMの値のあいだ、好ましくは
1mMと30mMとのあいだであることを見出した。
(rIFNα−2b)の精製の場合、塩化ナトリウム水
溶液の濃度は、1mMと30mMとのあいだ、好ましく
は5mMと15mMとのあいだである。
れる溶離液の固定された、かつ安定なpHの必要性は、
絶対に必要ではないとしても非常に有用であり、5〜1
00mM、好ましくは10〜20mMの緩衝化混合液を
含む適切に緩衝された水溶液を使用する。2と11との
あいだのpHの範囲において緩衝力を有するすべての化
学物質または化学物質の混合液は、使用され得るその溶
離液のpH値が2と11とのあいだであるので、有利に
使用され得る。
実施において有利に使用され得る:グリシンおよび塩化
ナトリウム、マレイン酸および水酸化ナトリウム、マロ
ン酸および水酸化ナトリウム、乳酸および水酸化ナトリ
ウム、蟻酸および水酸化ナトリウムもしくは水酸化リチ
ウム、コハク酸および水酸化ナトリウム、N−メチルピ
ペラジンおよび塩酸、ピペラジンおよび塩酸もしくは酢
酸、L−ヒスチジンおよび塩酸、4−(2−ヒドロキシ
エチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸および水酸
化ナトリウムもしくは水酸化リチウム、N−メチルジエ
タノールアミンおよび硫酸、N−メチルジエタノールア
ミンおよび硫酸、N−メチルジエタノールアミンおよび
塩酸もしくは酢酸、ピリジンおよび蟻酸、第二クエン酸
ナトリウムおよび水酸化ナトリウム、リン酸二水素カリ
ウムおよび塩酸、フタル酸二水素カリウムおよび水酸化
ナトリウム、リン酸二水素カリウムおよび第二リン酸ナ
トリウム、ビシン(bicine)および水酸化ナトリ
ウム、バルビタールナトリウムおよび塩酸、ホウ酸ナト
リウムおよび塩酸、ホウ酸ナトリウムおよび水酸化ナト
リウム、1,3−ジアミノプロパンおよび塩酸、クエン
酸および第二リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウムおよび
酢酸、イミダゾールおよび塩酸、トリエタノールアミン
および塩酸もしくは酢酸、トリス(ヒドロキシメチルア
ミノメタン)および塩酸、炭酸ナトリウム(sodiu
m carbonate)および炭酸ナトリウム(so
dium acid carbonate)、エタノー
ルアミンおよび塩酸、ピペリジンおよび塩酸、トリメチ
ルアミンおよび蟻酸、ピリジンおよび酢酸、トリメチル
アミンおよび酢酸、トリメチルアミンおよび塩酸、水酸
化アンモニウムおよび蟻酸、水酸化アンモニウムおよび
酢酸、トリメチルアミンおよび炭酸ナトリウム、炭酸ア
ンモニウムおよび水酸化アンモニウム。
(rIFNα−2b)の精製の場合、5.9と6.1と
のあいだのpHで緩衝力を示すすべての緩衝液が使用さ
れ得、好ましくは、リン酸二水素カリウムおよび第二リ
ン酸ナトリウム、フタル酸二水素カリウムおよび水酸化
ナトリウム、第二クエン酸ナトリウムおよび水酸化ナト
リウム、クエン酸および第二リン酸ナトリウム、イミダ
ゾールおよび塩酸を含む5.9と6.1とのあいだのp
Hの緩衝液が使用され得、一方、ヒト血清アルブミンの
精製の場合、4.9と6.0とのあいだのpHで緩衝力
を示す化合物の同一の混合物を含む緩衝液が、使用され
得る。
Hを緩衝するために使用されるその化学物質に加えて、
溶液のイオン強度を改変する化学物質をも含み得る。こ
の目的を達成するために、ナトリウム、カリウム、アン
モニウム、一級アミン、二級アミン、三級アミンまたは
芳香族アミンと塩化され得る、たとえば、カルボキシレ
ート、アルキルスルホネート、フタラートなどの有機塩
またはサルフェート、クロリド、ホスフェートなどの無
機塩の両方が、有利に使用され得る。
でのあいだ、好ましくは、1mMと30mMとのあいだ
の値である濃度で有利に使用され得る。
(rIFNα−2b)の精製の場合、これらの化合物の
濃度は、1mMと30mMとのあいだ、好ましくは、2
mMと20mMとのあいだで変化し得る。
の溶出の前に、適切なpHおよびイオン強度を有する溶
離液を用いて1回以上洗浄し、そのカラムを常にpIよ
りも高いpHにすることによって上昇され得る。
ルブミンの場合、洗浄は、5.5と5.8とのあいだで
あるpHの緩衝液を用いて実施され得る。一方、pIが
5.9である組換えα2bインターフェロン(rIFN
α−2b)の場合は、洗浄は、6.0と6.1とのあい
だであるpHの緩衝液を用いて実施され得る。
変化可能であるが、通常は、5と100カラム容量(C
V)とのあいだの量である。
成された洗浄は、20CVと40CVとのあいだであ
る。一方、組換えα2bインターフェロン(rIFNα
−2b)の場合、10CVと80CVとのあいだであ
る。
は、使用されるクロマトグラフィーマトリクスに依存
し、そして1mlの固定相につき、全タンパク質で最大
で100mgまで達し得るが、通常は、より低量で使用
されるとしても、5mg/mlと20mg/mlとのあ
いだである。
速度までの固定相と適合する直線速度で、カラムを通過
し得る。
的に活性なタンパク質に適用され得る;とくに、インタ
ーフェロンα型、β型、γ型、δ型、ω型、τ型、白血
球由来の天然のα型インターフェロン、組換えα2bイ
ンターフェロンおよびコンセンサスインターフェロンに
関するインターフェロンタンパク質の精製、ならびにと
くに、天然起源および組換え起源の両方のヒトアルブミ
ンに関するアルブミンの精製が、本発明の実施において
好ましい。
的な様式で、薬理学的に活性なタンパク質を含む医薬品
の製造のために直接使用されるような純度で、薬理学的
に活性なタンパク質を得ることである。
は、インターフェロン、なおより好ましくは組換えα2
bインターフェロン(rIFNα−2b)、ならびにア
ルブミン、なおより好ましくは、天然起源および組換え
起源の両方のヒトアルブミンを含む医薬品である。
ク質、主にインターフェロンタンパク質およびアルブミ
ンタンパク質の精製に有用な新規な方法を見出すことで
ある。
での陽イオン交換クロマトグラフィーの使用に基づき、
精製されるタンパク質の等電点(pI)に相当するpH
についてよりも塩基性であるが、そのタンパク質は、な
お吸着したままであるpHで実施する。
種類に対して、ときどき(fromtime to t
ime)調整されるpHおよびイオン強度の値を有する
緩衝液は、純粋な形態でのタンパク質の溶出のために使
用される。
施例を、本発明を明らかにする1つの範囲とともに本明
細書中以下に報告するが、それらは、本発明自体の何ら
かの制限であると考慮されるきものではない。
の産生)Escherichia coli BL21
DE3株の細胞の一部を、5ngのpET9a−IF
Nα−2bプラスミドを用いて形質転換した。このプラ
スミドは、Escherichia coliにおいて
より頻繁なコドンに配列を、pET9aプラスミド(N
ovagen)にあてがうために適切に改変された、I
NFα−2bのヒト遺伝子配列を複製する合成遺伝子を
クローニングすることによって得られた。
coli細胞から発現されたタンパク質配列は、Ac
ademic Press Inc.から発行されたE
nzymology,Interferons,C部、
Pestka S.編、119,3−14,(198
6)の方法(Methods)において報告された配列
と等しい。
よって形質転換されたEscherichia col
i BL21 DE3株を、適切な培地(たとえば、1
2g/lのフィトペプトン(phytopepton
e)(Phyto peptoton,BBL)、24
g/lの酵母抽出物(Yeast extract,D
IFCO)、4g/lのグリセロール(BDH)および
ネオマイシンを含む溶液)におけるフラスコ内での培養
において、37℃で、600nmでの光学密度の値が
0.6〜0.8と等しくなるまで充分な時間(通常は、
7〜9時間)置いた。そうして得られた培地を、つい
で、51培養器に接種するために1〜100倍希釈で使
用する。培養器内には、前述したフラスコの培地と等し
い培地が含まれている。この培養を、培養容量について
1分間に1空気容量と等しいエアレーションで37℃で
14時間保持する。
あたり6000回転(rpm)で遠心することによって
収集した。その細菌細胞を、遠心した細菌の湿重量のグ
ラムあたり6ml以下の量の、1mMのジチオスレイト
ール(DTT)を含む適切な水溶液中に懸濁する。細菌
懸濁液を、確立かつ記載された技術(たとえば、超音波
破砕または水圧破砕など)によって細胞溶解に供する。
し、そして固体部分を、1mMのDTTを含む50ml
の塩化ナトリウム水溶液中に懸濁し、再度、遠心分離す
る。
て、室温で、6Mのグアニジン塩酸塩、50mMのTr
is−HCl(pH8)、および0.1mMのEDTA
を含む450mlの溶液中に激しく撹拌しながら懸濁す
る。その懸濁液を遠心分離し、そしてその上清をタンパ
ク質の再生に適する50mMのTris−HCl(pH
8)および0.1mMのEDTA(pH8)を含む塩化
ナトリウム溶液中に1〜100から1〜200の比で希
釈する。再生用の溶液は、たとえばグリシンまたはアル
ギニンなどのアミノ酸;たとえばグルタチオン、エタノ
ールアミン、システインなどの形成されたジスルフィド
結合を有する酸化形態および還元形態で硫化物を含む化
合物の混合物を含み得る。再生を、4℃でほとんど72
時間、この溶液を激しく撹拌しながら実施し、ついで、
この溶液を濾過し、ついで、最終濃度係数が5〜10倍
になるまで、40mMのTris−HCl(pH8)に
よって作製された緩衝液に対して透析濾過(dia−f
iltration)方法によって濃縮する。この溶液
の最終濃度は、通常、0.4mg/mlと1.0mg/
mlとのあいだである。
b)の精製)1Mの酢酸ナトリウム溶液を、実施例1で
生じたrIFNα−2bを含むタンパク質混合物に、最
終濃度が20mMになるまで添加し、そしてその混合物
を、酢酸でpH5.5にする。そうして得られた溶液
を、市販のクロマトグラフィーマトリクス Musta
ng(登録商標)S(Pall Corporate)
を含む強力な陽イオン交換カラムに充填する。この陽イ
オン交換カラムを、20カラム容量(CV)と同量の2
0mM酢酸ナトリウム溶液(pH5.5)によって調整
し、そののち、タンパク質溶液を充填した。
パク質が10mg値の量を上回らないような量で、好ま
しくは6mg/mlと8mg/mlとのあいだの量で、
このタンパク質溶液を充填する。
しての濃度が5mMと15mMとのあいだであるリン酸
二水素カリウムおよび第二リン酸ナトリウムの混合液か
らなる塩化ナトリウム溶液(pH6.1)による洗浄
の、第一サイクルに供する。この溶液の最適濃度を、伝
導率が約1800μSを上回らないという事実に基づい
て固定する。5CVと60CVとのあいだ、好ましく
は、25CVと35CVとのあいだである溶液の全量を
使用する。
が3mM、好ましくは2mMを上回らない濃度と同一の
濃度になるように塩化カリウムが添加された第一サイク
ルの洗浄液と同様の溶液を用いることによって、洗浄の
第二サイクルを実施する;10CVと100CVとのあ
いだ、好ましくは、30CVと60CVとのあいだであ
る溶液の全量を使用する。
度が10mM以上の濃度、好ましくは、15mMと25
mMとのあいだである濃度の塩化カリウムを含む洗浄の
第一サイクルの溶液などの溶液を用いることによって実
施する。全体としての量が15CVと40CVとのあい
だ、好ましくは、20CVと30CVとのあいだの溶液
を、溶出のために用いる。
1cm/分と1cm/分とのあいだ、好ましくは、0.
4cm/分と0.7cm/分とのあいだである直線速度
でカラムを通過させる。
80%よりも高い目的産物の回収率で、98%よりも高
い純度でカラムから溶出する。一方、開始溶液は、純度
が約40%であった。
ラムクロマトグラフィープロフィールを、図1および2
に示す。
クロマトグラフィープロフィールを示し、そして図2
は、精製後のクロマトグラフィープロフィールを示す。
dac C18カラムおよび214nmに設定したUV
検出器を用いる液体クロマトグラフHP 1090によ
るHPLCにおいて実施される。溶出は、以下の2つの
溶離液からなる混合液を用いることによって1ml/分
の流量で実施される;溶離液Aは、700mlの水、2
98mlのアセトニトリルおよび2mlのトリフルオロ
酢酸からなり、そして溶離液Bは、198mlの水、8
00mlのアセトニトリルおよび2mlのトリフルオロ
酢酸からなる。この2つの溶離液は、以下の表にしたが
って溶出中に混合される:
リウムからなる緩衝液を用いることによって実施例2の
説明にしたがって実施する。
リウムからなる緩衝液を用いることによって実施例2の
説明にしたがって実施する。
なる緩衝液を用いることによって実施例2の説明にした
がって実施する。
用いることによって実施例2の説明にしたがって実施す
る。
SA)は、Sigma(2000年のカタログ番号A1
653)より購入した。このアルブミン調製物の名目上
のラベルには、99.6%と記されているが、RP−H
PLC分析では、実際には、アルブミン様産物を不純物
とみなす場合、88%に等しいことを示す。HSA溶液
を、1mg/mlに等しい最終濃度で、pH3の20m
Mのクエン酸溶液において調製し、そして市販のクロマ
トグラフィーマトリクス Mustang(登録商標)
S(Pall Corporate)を含む強陽イオン
交換カラムに充填した。この陽イオン交換カラムを、2
0カラム容量(CV)と同一の量で調整して、そのの
ち、pH3.0の20mMのクエン酸溶液を充填した。
り、10mgの充填タンパク質の値、好ましくは、6m
g/mlと8mg/mlとのあいだである量を上回らな
いような量である。
洗浄サイクルに供する: 1.洗浄サイクル−pH5.5の20mMの酢酸ナトリ
ウムを用いて40CV 2.洗浄サイクル−pH5.8の20mMの酢酸ナトリ
ウムを用いて30CV 混合液の組成に依存して5mMと100mMとのあいだ
である濃度のリン酸二水素カリウムおよび第二リン酸ナ
トリウムの混合液からなるpH6.0の塩化ナトリウム
溶液によって、このカラムからの目的産物の溶出を実施
する。しかし、この溶液の伝導率は、140μSを上回
らない。25CVと35CVとのあいだである溶液の全
量を使用する。
1cm/分と1cm/分とのあいだ、好ましくは、0.
4cm/分と0.7cm/分とのあいだである直線速度
でカラムを通過させる。
も高い目的産物の回収率とともに、99%よりも高い純
度でカラムから溶出する。
LCクロマトグラフィープロフィールを示す。この分析
は、以下の2つの溶離液の混合物を用いることによっ
て、図1および2のために使用されたのと同一の手段で
実施した;溶離液Aは、950mlの0.1%トリフル
オロ酢酸および50mlのアセトニトリルからなり、そ
して溶離液Bは、950mlのアセトニトリルおよび5
0mlの0.1%トリフルオロ酢酸からなる。この溶出
を、20%のBで開始し、20分間で、Bが60%に達
する溶離液AおよびBの混合物の直線勾配を用いること
によって1ml/分の流量で実施した。
ンパク質を高純度で単離することができる。
となり、そして、タンパク質の精製費用を抑えることが
でき、容易かつ効果的な工業的実現を可能とする。
主にインターフェロンタンパク質およびアルブミンタン
パク質の精製に有用である。
フィープロフィールを示す。
す。
ープロフィールを示す。
ープロフィールを示す。
Claims (15)
- 【請求項1】 薬理学的に活性なタンパク質の精製方法
であって、精製される該タンパク質の等電点pIに相当
するpHよりも塩基性のpHであって、該タンパク質が
なお吸着しているpHにおいて、固体マトリクスで陽イ
オン交換クロマトグラフィーを実施する工程、ならびに
溶離液のイオン強度および/またはpHを上昇させるこ
とによって該タンパク質を溶出させる工程からなる精製
方法。 - 【請求項2】 前記陽イオン交換クロマトグラフィーに
用いる溶離液が、pHが2と11とのあいだである緩衝
水溶液から作製されることを特徴とする請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 前記緩衝水溶液のpHが、4と8.5と
のあいだであることを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記緩衝水溶液が、5〜100mMの以
下の緩衝混合液:リン酸二水素カリウムおよび第二リン
酸ナトリウム、フタル酸二水素カリウムおよび水酸化ナ
トリウム、第二クエン酸ナトリウムおよび水酸化ナトリ
ウム、クエン酸および第二リン酸ナトリウム、イミダゾ
ールおよび塩酸を含むことを特徴とする請求項2または
3記載の方法。 - 【請求項5】 前記緩衝液が、該緩衝液のイオン強度を
変更しやすい、1〜100mMの有機塩または無機塩を
含み得ることを特徴とする請求項2、3または4記載の
方法。 - 【請求項6】 前記薬理学的に活性なタンパク質がイン
ターフェロンタンパク質およびアルブミンタンパク質で
あることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 前記インターフェロンタンパク質が、α
型、β型、γ型、δ型、ω型、τ型、白血球由来の天然
のα型、組換えα−2bインターフェロンおよびコンセ
ンサスインターフェロンであり、そしてアルブミンタン
パク質は、天然のヒトアルブミンおよび組換えヒトアル
ブミンであることを特徴とする請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 組換えα−2bインターフェロン、rI
FNα−2bの精製方法であって、1Mの酢酸ナトリウ
ム溶液を加え、そして酢酸でpH5.5にしたrIFN
α−2bの培養による製造から生じるタンパク質混合物
を、20mMの酢酸ナトリウム溶液によってpH5.5
に調整した強陽イオン交換樹脂を充填したカラムに充填
し、その結果、1mlの固定相あたりに、6mgと8m
gとのあいだのタンパク質が存在する工程、該カラムを
2回の洗浄サイクルに供する工程であって、まず、5m
Mと15mMとのあいだの濃度のpH6.1の緩衝溶液
を用い、ついで、2mMの塩化カリウムを添加した該同
一の緩衝液を用いる工程、ならびに最後に、15mMと
25mMとのあいだの濃度で塩化カリウムを含む、5m
Mと15mMとのあいだの濃度のpH6.1の緩衝液を
用いることによって該カラムから純粋なrIFNα−2
bを溶出する工程、からなる方法。 - 【請求項9】 使用した樹脂が、ムスタングSであり、
そして緩衝液混合物が、リン酸二水素カリウムおよび第
二リン酸ナトリウム、フタル酸二水素カリウムおよび水
酸化ナトリウム、第二クエン酸ナトリウムおよび水酸化
ナトリウム、クエン酸および第二リン酸ナトリウム、イ
ミダゾールおよび塩酸から作製される緩衝液混合物から
選択されることを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 ヒト血清アルブミンの精製方法であっ
て、クエン酸によってpH3にしたヒト血清アルブミン
を含む溶液を、20mMのクエン酸溶液を用いてpH3
に調整した強陽イオン交換樹脂を充填したカラムに充填
し、その結果、1mlの固定相あたりに、6mgと8m
gとのあいだのタンパク質が存在する工程、20mMの
酢酸ナトリウム溶液を用いて該カラムを2回の洗浄サイ
クルに供し、その結果、pH値を5.5および5.8に
する工程、ついで、5mMと100mMとのあいだの濃
度のリン酸二水素カリウムおよび第二リン酸ナトリウム
の混合液から作製されるpH6.0の緩衝液によって該
カラムから純粋なヒト血清アルブミンを溶出する工程、
からなる方法。 - 【請求項11】 薬理学的に活性なタンパク質に基づく
医薬品に含まれる活性素因を製造する、請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9または10記載の方法の使
用。 - 【請求項12】 前記活性素因が、インターフェロンタ
ンパク質であることを特徴とする請求項11記載の使
用。 - 【請求項13】 前記インターフェロンタンパク質が、
組換えα−2bインターフェロンであることを特徴とす
る請求項12記載の使用。 - 【請求項14】 前記活性素因が、アルブミンタンパク
質であることを特徴とする請求項11記載の使用。 - 【請求項15】 前記アルブミンタンパク質が天然ヒト
血清アルブミンまたは組換えヒト血清アルブミンである
ことを特徴とする請求項14記載の使用。
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