JP2010530414A - ポリマー多相システムを用いた分離方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
Saravaanen(Settu Saravaanan, Johny A. Reena, Jonnalagadda R. Rao, Thanapalan Murugesan, and Balanchandran U. Nair in J. Chem. Eng. Data 2006, 51, 1246-1249: Phase Equilibrum Compositions, Densities, and Viscosities of Aqueous Two-phase Poly(ethylene glycol) + Poly(acrylic acid) Systems at Various Temperatures)は、様々な質量分率(0.05〜0.50)および液体-液体平衡、密度、そして平衡化の時点での水性2相PEG-6000 + PAA + 水システムの粘性といった、ポリ(アクリル酸)(PAA)水溶液の密度や粘性に対する、温度の作用についての研究に関する。
1またはそれ以上の本発明の側面は、添付する特許請求の範囲に規定する様に達成することができる。本発明のさらなる目的および利点は、以下の詳細な開示から明らかである。
本件出願において使用される場合、用語“ポリ(酸)”は、側鎖基および/または末端基として多数の酸性基を含有する、直鎖または分岐鎖ポリ(酸)バックボーンを意味する。
発明の詳細な説明
本発明は、標的化合物の単離のための水性ポリマー2相システムの好都合な使用に関し、これは好都合には、モノクローナル抗体等の抗体または抗体のFabフラグメントである。
親和性工程の後に、1またはそれ以上の追加のクロマトグラフィー工程および場合によってはウィルス除去のための工程を行ってもよい。一態様において、親和性クロマトグラフィーの後に、イオン交換クロマトグラフィーおよび/または疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)を行う。アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂、そしてHIC樹脂が周知であり、そして商業的に入手可能である。好都合な態様において、少なくとも1つのそれに引き続く工程は、ポリ(酸)が荷電されるという事実を利用した、イオン交換である。
本発明は、DNAおよびRNA等のいくつかの汚染物質を含む供給物から、モノクローナル抗体などの抗体を分離するための好都合な方法を提供する。一態様において、抗体は、いずれも下部相に分配されるDNAおよびRNAから精製される。
本発明において使用される液体混合物および多相システムにおいて使用されるポリマーは、水と組み合わされた場合に水相を形成するという意味で、水性である。さらに、当業者により理解される様に、本発明の文脈において、用語液体“混合物”は、本明細書中において定義される構成要素の組合せを単に意味する。このような条件の下、1種、2種またはそれ以上の相が相図から推測できるように、そのような液体混合物が存在する。本発明の液体混合物の一つの利点は、それらが、多くの一般的に研究されている相システムと比較して、粘性が低く、光学的に透明であり、そしてより迅速に分離されると思われる相を生じる、という点である。
図面の詳細な説明
以下のパーセントは、重量/重量(w/w)である。
図5は、以下の実施例4に例示される様な、モノクローナル抗体および被検タンパク質の分配を示す。
実施例1-本発明の2相システムおよび相図の調製
材料
ポリマー:ポリ(エチレングリコール)4000(Merck)、PEG 8000(Sigma-Aldrich)、Na-ポリ(アクリレート)(Aldrich、CAS-番号:9003-04-7)、分子量30000(40 wt%水溶液中)、分子量8000(45 wt%水溶液中)。NaClおよびNa2SO4メタノール、Ba(NO3)2(Merck由来、そしてP.A.品質)。ミリポア水を、全ての溶液において使用した。
ステムの相境界面(二峰性)を、周知の滴定方法により決定した[Methods in Enzymology, Vol. 228, Aqueous Two-Phase Systems, Harry Walter and G. Johansson eds. Academic Press, New York, 1994を参照]。この場合、2相領域中に存在することが疑われる組成物を有するシステムが作製される。このシステムが混合に際して不透明(混濁)に変化する場合、2相システムの存在が示唆される。研究されたシステムと同一の塩濃度を有する塩溶液を添加する際、このシステムは、ポリマーに関して希釈されることになる。ポリマー濃度が臨界値以下に含まれる場合、このシステムは1相システムに変化し、混合される場合に混濁しない。ポリマーを添加し、そしてこのシステムを連続的に希釈することにより、相図を、相境界面の両側にマッピングする。これはすなわち、バイノーダル曲線である。このシステムを、22℃(室温)および25℃(水槽)中で決定する。
溶液の屈折率は、既知濃度のPEG-水、Na-ポリ(アクリレート)-水、および塩-水溶液の別個の標準曲線を作成することによる、水富化溶液(>90%)中で、直線的な追加的な特性である。屈折率装置は、Carl Zeiss(Oberkochen, Wurttemberg, Germany)から入手した。
塩およびNa-ポリ(アクリレート)の溶解度は、メタノール中では非常に低く(<0.1 wt%)、一方でPEGは非常に高い溶解度を有するため、メタノール中にPEGを選択的に抽出することができ、そしてメタノールを蒸発させることにより、PEG重量測定法で測定ことができる。1.00 gの上部相または底部相を、少なくとも6 gのメタノールと混合する。Na-ポリアクリレートおよび塩の沈殿物が形成され、そして3000×gで10分間遠心される。PEGを含有する上清を回収し、そして高さが既知の15 mlのガラスチューブ中に入れる。沈殿物を2 gのメタノールを用いてさらに洗浄し、その後遠心を行った。この後の上清画分を最初のものと一緒に保存する。このチューブを、3日間、通気フード中で開放したままにする。メタノールのほとんどが蒸発し、そして残りはオーブン中で70℃で蒸発させる。このチューブを秤量し、そして乾燥させたPEGを重量測定法で測定する。
硫酸ナトリウム塩を、Ba-サルフェートを用いた滴定により、測定することができる。しかしながら、Na-ポリアクリレートは、二価カチオンにより沈殿されるため、このポリマーは、解析の前に除去しなければならない。これを、以下の様にして行う:
1 gのサンプル(上部相または底部相)を、15 mlのガラスチューブ(A)に加えた。0.1 gのNa-ポリアクリレート8000(濃度:水中45 wt%)および0.3 gのPEG 8000(濃度:水中30 wt%)および0.2 gのHCL(37 wt%)を、サンプルに対して添加し、そしてボルテックスにかけ、そして最終的に3000×gで遠心した。PEGおよび高濃度のポリアクリル酸から構成される底部粘稠相を含有する2相システムを、形成した。上部相は、水富化相である。容量比は高い(>10)。この水富化相を注意深く回収し、そして既知重量の別の15 mlのガラスチューブ(B)中に入れる。1.5 gをガラスチューブ(A)中の粘稠相に添加し、ボルテックスにかけ、そして3000×gで遠心する。水富化相を再び注意深く回収し、そしてチューブ(B)中に入れる。この手順において、Na2SO4の全てを含有する水溶液とは別個に、PEGおよびポリアクリル酸を除去する。
Na-ポリアクリレートの濃度を、以下の方法により、屈折率(RI)を通じて測定する。3回希釈される相のRIを測定する。この値には、PEGおよび塩からの寄与が含まれる。記載されたように測定された既知濃度のPEGおよび塩から、屈折率に対するそれらの寄与を測定する。この結果として得られる値は、以前に測定された標準曲線により決定されるNa-ポリアクリレートによるものである。
水性ポリマー相システムは、そのようなシステムのための標準に従って調製される。乾燥ポリマーを完全に水和するために必要とされる時間(不攪拌溶液中では24時間かかる場合もある)を回避するため、典型的には30〜40重量%のポリマーのストック溶液を、作製する。NaPAAの場合、そのようなストック溶液を、商業的に購入することができる。PEGの場合、ストック溶液をオペレータにより作製した。NaCl(1 M)またはその他の塩のストック溶液、例えば、0.5 Mのリン酸Na pH 6.8、もまた同様に作製する。6%のPEG、6%のNaPAA、300 mMのNaCl、50 mMのリン酸Naからなる1000グラム(約1リットル)の相システムを作製するため、150 gのPEGストック、150 gのNaPAAストック、300 gのNaClストックおよび100 gのリン酸Naストックを単純に混合し、次いで水を添加して、所望の全量にする。一旦作製したら、そのようなシステムを数分間攪拌して、完全な混合を確実にし、そして次いで、自然に2相に分離させることができる。10 mlの同一のシステムを作製することは、100分の1の少ない量の各ストックのみが必要とされる。
2相システムを、上述したようにして調製した。EOPO 3900システムおよびNaPAA 15000システムに対するpHの作用を調べた。結果を、以下の表3に示し、これにより相容量比に対するpHの作用、および200 mM NaPバッファー中でのEOPOおよびNaPAA含有2相システムにおける相システム形成についての洞察が得られる。これらのポリマー分子量、濃度条件および塩条件にて、pH 6〜8では2相が形成されたが、pH 5では2相が形成されなかった。
この実施例においては、図4に概説されるプロセスを使用して、タンパク質を精製することができる方法が説明される。より具体的には、2相ポリマーシステムが、親和性クロマトグラフィーを進行させる工程において、サンプルの清澄化のために使用される。
2種の異なるモノクローナル抗体(MAb1およびMAb2)ならびにポリクローナルIgGを、本実施例において分配した。以下の表1は、様々なNaPAAベースのポリ(酸)2相システムを形成することができる方法を示しており、それは様々な抗体(Ab)およびモノクローナル抗体(Mab)の興味深い分配を示す。これらのシステムにおけるタンパク質溶解性が5 g/Lまでであってもよいことが注目されるべきである。
A. K = [上部相におけるタンパク質]/[下部相におけるタンパク質];
B. 10 mM NaP pH 7またはpH 6またはpH 8の20 mM NaPを用いて緩衝化されたシステム;
C. 4℃で2相を形成した13以外は、全てのシステムはRTでのもの;
D. EOPO-PAAシステムは、水-富化3相システム、EOPO-富化3相システムそしてPAA-富化3相システムを、37℃で形成した;
E. 99より大きなK値(上部相に99%のタンパク質)の差異は有意ではない;
F. Mab 1 pI>8、Mab 3 pI 6〜8は、Mab 1と比較して、相対的により疎水性の特性に変換される。同様の分配の結果は、ポリクローナルヒトIgGサンプル(Gammanorm, Octapharma)についてみられた;
G. 11以外の全てのシステムを0.2 mg IgG/mlシステムを用いて検討した(K = 70の場合、約0.4 mg/mlの上部相);
H. わずかで、純度の高い沈殿が、システム4、7、8、および9においてIgGとともに見られた。バッファー調整が排除されることを前提とする;
I. 2.5 mg IgG/mlシステムを用いたシステム11(76%の回収率で約6 mg/mlの上部相)は、いくらか純度の高い沈殿を示した。IgG負荷を倍増させると、上部相における回収率が66%まで低下した。塩およびpH調整がIgについての溶解度を上昇させる;
J. Andrews et al.(Bioseparation 6, 303-313, 1996)の上述のMabおよびシステムに基づく対照研究(PEG1450/リン酸K/NaCl:15/14/12%)は、Mab 2について90のKをもたらし、そして<1 mg/mlシステムの溶解度の制限が、刊行物に記載された結果と一致している。
Claims (22)
- 水性液体から1またはそれ以上の標的化合物を分離するプロセスであって、容器中で、ポリ(酸)である第1のポリマー、ポリ(エーテル)である第2のポリマー、および少なくとも1つの塩を含む液体を、発酵ブロスと組み合わせる工程、少なくとも2つの相を形成させる工程、そしてポリマーの一つが富化されている相の1つから(1または複数の)標的化合物を分離する工程、を含む、前記プロセス。
- 発酵ブロスが少なくとも1つの標的を発現する細胞またはその細胞由来の細胞破片を含み、そして容器が発酵を行った容器である、請求項1に記載のプロセス。
- 標的化合物が、モノクローナル抗体またはFabフラグメントなどの抗体フラグメントなどの抗体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセス。
- 第1のポリマーと第2のポリマーの少なくとも1つが、合成ポリマーである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセス。
- 1またはそれ以上の標的化合物を分離する複数工程のプロセスであって、供給物の清澄化を、ポリ(酸)である第1のポリマー、親水性ポリ(エーテル)である第2のポリマー、および少なくとも1つの塩を含む多相システムの相間での分配を使用して行い、清澄化に続いて親和性クロマトグラフィーの少なくとも1つの工程を行う、前記プロセス。
- ポリ(酸)の分子量が、1000〜100,000 Daの範囲である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロセス。
- 第1のポリマーと第2のポリマーの少なくとも1つが、合成ポリマーである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロセス。
- 多相システムでの分配がプラスチックバッグ中で行われ、場合によりシーソー式シェーカー(rocking platform)などのシェーカー(moving platform)に連結されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロセス。
- 親和性クロマトグラフィーが、プロテインAリガンドに対して結合する工程を含む、請求項6〜8のいずれか1項に記載のプロセス。
- 親和性クロマトグラフィーの後に、イオン交換クロマトグラフィーおよび/または疎水性相互作用クロマトグラフィーおよび/または多モードイオン交換クロマトグラフィーを含む1またはそれ以上の工程を行う、請求項6〜9のいずれか1項に記載のプロセス。
- 標的化合物が、モノクローナル抗体またはFabフラグメントなどの抗体フラグメントなどの抗体である、請求項6〜10のいずれか1項に記載のプロセス。
- 液体から少なくとも1つの抗体を分離する方法であって、合成ポリ(酸)である第1のポリマー、親水性ポリ(エーテル)である第2の合成ポリマー、および少なくとも1つの塩を含む多相システムの相間で分配する工程を含む、前記方法。
- ポリ(酸)の分子量が、1000〜100,000 Daの範囲である、請求項12に記載の方法。
- 抗体が、上部相から回収されるモノクローナル抗体またはFabフラグメントである、請求項12または13に記載の方法。
- 多相システムが、6%PEGなどの約4〜8%ポリエチレン(PEG)、および約6%ポリ(酸)などの4〜8%ポリ(酸)を、20 mMの塩の存在とともに含む水性ポリマー2相システムである、請求項12〜14のいずれか1項に記載の方法。
- PEGがPEG 8000である、請求項15に記載の方法。
- ポリ(酸)がNaPAA 1500である、請求項15または16に記載の方法。
- pHがほぼ中性である、請求項12〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 抗体が、ともに下部相に分配されるDNAおよびRNAから精製される、請求項12〜18のいずれか1項に記載の方法。
- ポリ(酸)が、ポリ(アクリル酸)およびポリ(メタクリル酸)からなる群から選択される、請求項12〜19のいずれか1項に記載のプロセスまたは方法。
- その他のポリ(エーテル)の分子量が、900〜100,000 Daの範囲である、請求項12〜20のいずれか1項に記載のプロセスまたは方法。
- ポリ(エーテル)が、ポリ(エチレン)グリコール(PEG);エチレンオキシドプロピレンオキシド(EOPO);BreoxTM;PluronicTM;およびエトキシ-含有多糖からなる群から選択される、請求項12〜21のいずれか1項に記載のプロセスまたは方法。
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