JP2012510981A - ポリペプチドの向流精製 - Google Patents
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Abstract
Description
a)少なくとも一つの固相と第一の脱着剤流を含む、流体連結中の複数のセクションを含む向流精製システムを準備する工程;
b)前記向流精製システム内に供給流として、向流態様で固相と接触する流体混合物を導入する工程;
c)供給流中の少なくとも一つの調節剤の濃度を調節することにより、等温線の初期傾斜Aが、QFまたはαの関数としてmIII及びAのプロットを作製した際、動作線の傾斜とほぼ平行となるように等温線を制御する工程;
d)少なくとも一つの更なる成分から興味あるポリペプチドの分離を実施する工程;及び
e)興味あるポリペプチドを回収し、その精製組成物を得る工程
を含む、流体混合物中の少なくとも一つの更なる成分からの興味あるポリペプチドのクロマトグラフィー分離のための方法に関する。
1. ソーンIII中の生成物からの置換効果;
2. 不純物自体からの等温線の下方屈曲;または
3. 等温線の初期傾斜が十分に低くて溶出を可能にすること。
固定床(FB)クロマトグラフィーは、製薬業界において成分を精製するために現在広く使用されている。固定床クロマトグラフィーでは、不純物と混合した所望の生成物がカラムに適用され、その後それがカラムから流出される。カラムの排出口で、生成物は不純物から回収できる。
FBクロマトグラフィーの限界を解消するために、向流クロマトグラフィーが使用できる。広く使用されている方法は模擬移動床(Simulated Moving Bed;SMB)であり、これは純度、生産性、及び溶媒消費の全てでタンパク質を精製するのに有効であることが以前に示されている(Schulte 2000)。
SMBプラントにおける動作点を決定するために広く適用されているアプローチは三角形理論である(Storti 1989)。このアプローチは、TMBについての理想的なクロマトグラフィーから由来できる。理想的な場合では、質量移動に対する抵抗及び軸の分散が無視されている。
勾配は、逆相クロマトグラフィーにおける有機相の濃度の変化(Jensen 2000)及びイオン交換クロマトグラフィーにおける塩濃度の変化(Wekenberg 2004)の両者に関して適用されている。
樹脂の表面への巨大分子の吸着のための吸着平衡を記載するために、熱力学的原理が最近適用されている(Mollerup 2006及び2008)。
イオン交換クロマトグラフィーについては、初期傾斜は下式によって与えられる:
疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)及び逆相クロマトグラフィー(RP)では、初期傾斜Aiの依存性は下式によって示される:
図5に示されたオープンループを使用することは、一つの不純物のみならず多くの不純物が生成物の前に溶出されるため魅力的である。それ故、供給から導入される勾配は、セクションI及びIIにおける濃度に影響しないであろう。
cmでの初期傾斜の微分係数は下式である:
RP及びHICでは式は以下のようになる:
向流システムで使用されるIEXまたはRP/HICのクロマトグラフィーのタイプに依存して、平衡は異なって記載され、それ故本発明の方法に係る調節剤供給濃度は、クロマトグラフィーのタイプに依存するであろう。
IEXについて、成分iと動作線について同じ傾斜を与える供給塩濃度は下式であることがここで以前に記載されている:
ここで使用される用語「クロマトグラフィー」は、固相に対する混合物の成分の間の選択的な吸着に依存する、混合物と成分の化学的な分離のために使用されるいずれかの技術を指す。例として、吸着クロマトグラフィー、分配クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、及びアフィニティークロマトグラフィーが含まれる。
(a)N末端アミノ酸のアルファ炭素に結合したアミノ基;
(b)C末端アミノ酸のアルファ炭素に結合したカルボキシ基;
(c)いずれかのLys残基のイプシロンアミノ基;
(d)いずれかのAsp及びGlu残基のR基のカルボキシ基;
(e)いずれかのTrp、Ser及びThr残基のR基のヒドロキシ基;
(f)いずれかのTrp、Asn、Gln、Arg及びHis残基のR基のアミノ基;または
(g)いずれかのCys残基のR基のチオール基。
OOC(CH2)16CO−、HOOC(CH2)18CO−、HOOC(CH2)20CO−、またはHOOC(CH2)22CO−からなる群から選択される。
X7(配列番号1の1位)はL-ヒスチジン、D-ヒスチジン、デスアミノ-ヒスチジン、2-アミノ-ヒスチジン、β-ヒドロキシ-ヒスチジン、ホモヒスチジン、Nα-アセチル-ヒスチジン、α-フルオロメチル-ヒスチジン、α-メチル-ヒスチジン、3-ピリジルアラニン、2-ピリジルアラニン、または4-ピリジルアラニンであり;
X8(配列番号1の2位)はAla、Gly、Val、Leu、Ile、Lsy、Aib、(1-アミノシクロプロピル)カルボン酸、(1-アミノシクロブチル)カルボン酸、(1-アミノシクロペンチル)カルボン酸、(1-アミノシクロヘキシル)カルボン酸、(1-アミノシクロヘプチル)カルボン酸、または(1-アミノシクロオクチル)カルボン酸であり;
X16(配列番号1の10位)はValまたはLeuであり;
X18(配列番号1の12位)はSer、LysまたはArgであり;
X19(配列番号1の13位)はTyrまたはGlnであり;
X20(配列番号1の14位)はLeu、MetまたはLysであり;
X22(配列番号1の16位)はGLy、GluまたはAibであり;
X23(配列番号1の17位)はGln,Glu,LysまたはArgであり;
X25(配列番号1の19位)はAlaまたはValであり;
X26(配列番号1の20位)はLys,GluまたはArgであり;
X27(配列番号1の21位)はGluまたはLeuであり;
X30(配列番号1の24位)はAla,Glu,LysまたはArgであり;
X33(配列番号1の27位)はValまたはLysであり;
X34(配列番号1の28位)はLys,Glu,AsnまたはArgであり;
X35(配列番号1の29位)はGlyまたはAibであり;
X36(配列番号1の30位)はArg、GlyまたはLysであり;
X37(配列番号1の31位)はGly,Ala,Glu,Pro,Lys、アミドまたは不在であり;
X38(配列番号1の32位)はLys,Ser、アミドまたは不在であり;
X39(配列番号1の33位)はSer,Lys,アミドまたは不在であり;
X40(配列番号1の34位)はGly,アミドまたは不在であり;
X41(配列番号1の35位)はAla,アミドまたは不在であり;
X42(配列番号1の36位)はPro、アミドまたは不在であり;
X43(配列番号1の37位)はPro、アミドまたは不在であり;
X44(配列番号1の38位)はPro、アミドまたは不在であり;
X45(配列番号1の39位)はSer、アミドまたは不在であり;
X46(配列番号1の40位)はアミドまたは不在であり;
但しX38、X39、X40、X41、X42、X43、X44、X45またはX46;(それぞれ配列番号1の32から40位)が不在である場合、各アミノ酸残基の下方も不在である。]
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Arg34]GLP−1(7−37);
[Aib8、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34、Phe(m−CF3)28]GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37)−Lys;
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37)−Lys;
[デスアミノHis7、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37)アミド−Lys;
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37);
[デスアミノHis7、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37);
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Glu30、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37);
[Aib8、Lys20、Arg26、Glu30、Thr(O−ベンジル)33]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Lys30]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Lys31]GLP−1(7−37);
[Aib8、Lys20、Arg26、2−ナフチルアラニン28、Glu30]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37)−Lys;
[Aib8、Lys20、Arg26、2−ナフチルアラニン28、Glu30]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Lys31、Arg34]GLP−1(7−37);
[Aib8、Arg34]GLP−1(7−37);
[Aib8、Arg34]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Lys18、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37);
[Aib8、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Lys26]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Arg34]GLP−1(7−34);
[Aib8、Arg34]GLP−1(7−35);
[Aib8、Lys33、Arg34]GLP−1(7−34);
[Aib8、Arg34]GLP−1(7−36)アミド;
[Aib8、Lys26、Arg34]GLP−1(7−36)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37)Lys;
[Aib8、Lys20、Glu22、Arg26、Glu30、Pro37]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Glu22、Arg26、Arg34、Lys37]、GLP−1(7−37)アミド;
[デスアミノHis7、Arg26、Arg34、Lys37]GLP−1(7−37)アミド;
[Aib8、Glu22、Arg26、Glu30、Pro37]GLP−1(7−37)Lys;
[Aib8、Glu22、Arg26、Glu30、Pro37]GLP−1(7−37)Lys;
[Aib8、Arg26、Arg34]GLP−1(7−37);
Arg34GLP−1(7−37);及び
Gly8−GLP−1(7−36)。
一つの特徴点では、エキセンジンアナログはHGEGTFITSDLSKQMEEEAVRLFIEWLKNGGPSSGAPPPSKKKKKK−アミド(ZP−10)(配列番号5)である。
a)少なくとも一つの固相と第一の脱着剤流を含む、流体連結中の複数のセクションを含む向流精製システムを準備する工程;
b)前記向流精製システム内に供給流として、向流態様で固相と接触する流体混合物を導入する工程;
c)供給流中の少なくとも一つの調節剤の濃度を調節することにより、等温線の初期傾斜が、QFまたはαの関数としてmIII及びAのプロットを作製した際、動作線の傾斜とほぼ平行となるように等温線を制御する工程;
d)少なくとも一つの更なる成分から興味あるポリペプチドの分離を実施する工程;及び
e)興味あるポリペプチドを回収し、その精製組成物を得る工程
を含む、流体混合物中の少なくとも一つの更なる成分からの興味あるポリペプチドのクロマトグラフィー分離のための方法に関する。
A [−] 等温線の初期傾斜
c [M]または[g/l] 液相中の濃度(記載がなければ全モル濃度)
Keq 平衡定数
KD [−] 立体排除因子
m [−] 流体フローと固体フローの間の比
q [M]または[g/l] 結合タンパク質のむ次元濃度
Q [m3/s] 体積フロー
V [m3] 体積
V〜 [−] 無次元体積V〜=V/Vcol
Z [−] 電荷数
ギリシャ文字
αAB [−] 選択性
α [−] 無次元供給フロー、α=QF/QII
αi [−] ラインフィットにおけるパラメーター
βi [−] ラインフィットにおけるパラメーター
ε [−] 隙間の孔度
εp [−] 粒子の孔度
εt [−] カラム全体の孔度、εt=ε+(1−ε)・εp
γ [−] 活性係数
Λ [−] 無次元リガンド密度
下付きの記号
Dead 死空間
i 成分数
注入
init 初期
m 調節剤
NR 滞留なし
p、pore 孔相
R 滞留
上付きの記号
max 最大
F 供給
I、II、III プラントのセクションに関する、即ちセクションI、
セクションII、セクションIII
1.a)少なくとも一つの固相と第一の脱着剤流を含む、流体連結中の複数のセクションを含む向流精製システムを準備する工程;
b)前記向流精製システム内に供給流として、向流態様で固相と接触する流体混合物を導入する工程;
c)供給流中の少なくとも一つの調節剤の濃度を調節することにより、等温線の初期傾斜Aが、QFまたはαの関数としてmIII及びAのプロットを作製した際、動作線の傾斜とほぼ平行となるように等温線を制御する工程;
d)少なくとも一つの更なる成分から興味あるポリペプチドの分離を実施する工程;及び
e)興味あるポリペプチドを回収し、その精製組成物を得る工程
を含む、流体混合物中の少なくとも一つの更なる成分からの興味あるポリペプチドのクロマトグラフィー分離のための方法。
SMB実験I−IIIのための平衡パラメーターを決定するための実験操作
塩勾配での分離をイオン交換クロマトグラフィーによって表した。モデルシステムとして、GLP−1アナログLiraglutide(強く結合する成分)と数多くの不純物の分離が選択され、そこではクリティカルな不純物はGLP−1に非常に類似し、生成物の直前に溶出した。
等温線の初期傾斜を、定組成パルス実験から測定した。パルス実験の記載は、Pedersen (2003)に見出すことができる。
使用されたクロマトグラフィー媒体は、GE Healthcare社製のSource 30Qであった。カラムは3.5cmの長さと2.5cmの内径を有した。
異なる溶媒強度を有する二つの溶媒を混合した。バッファーは63重量%のエタノールを含んだ。溶媒を0.24重量%のTris(CAS no. 77-86-1)で緩衝し、1MのHCl(CAS no. 7647-01-0)でpHをpH=7.6に調節した。
注入したサンプルの伝導度は、溶出液の伝導度よりわずかに低かった。Aktaシステムの排出口では、伝導度の減少が測定できた。この減少についての滞留体積は、維持されない成分の滞留体積に対応した。維持されない成分由来の滞留体積、VNRを16.5mlと測定した。
Aktaシステムにおいて勾配ミキサーを使用して、定組成実験のための所望の塩濃度を得た。
ピーク由来の滞留体積は、全てピークの最大値から得られた。別のアプローチは、ピークの非対称度に依存するガウス関数またはEMG関数(Jeansonne 1991)のいずれかにピークをフィットすることであろう。
以下の表1では、弱く結合する不純物(ピークB)と生成物Liraglutideピーク(ピークA)について測定された滞留体積を与える(ピーク最大値として測定された)
塩濃度についての計算は、以下に記載のSMB実験IIに対応する。
パルス実験について使用されたカラムよりわずかに短いSMBプラント用の8のカラムを実装し、その長さは特に3.4cmであり、16.7mlのカラム体積に対応した。
設備
実験室スケールのSMBプラントについて実験を実施した。SMBプラントにおける実験を、17.2mlの体積をそれぞれ有する8のカラムを備えたKNAUER SMBシステムCSEP C9116で実施した。SMBプラントのセットアップは、方法を連続的とするために、平衡化セクションと再生セクションを有した(Abel 2004)
脱着剤の流れは、塩化物濃度が44mmol/kgであることを除き、上述の脱着剤の流れと同一であった。この流れは更に、カラムの平衡化のためにも使用された。
実験を3分のシフト時間で実施した。再生ゾーン及び平衡化ゾーンにおけるフローは10ml/分に設定した。脱着剤フローは20ml/分に設定し、ゾーンIIのフローは15ml/分であり、供給流は1.5ml/分であった。
不溶解物ポートから採取されたサンプルの分析により、より弱く結合する成分は全ポリペプチド濃度の0.7から8%の範囲内であることが示された。
設備
セクションIとセクションIIの間の連結がない第二の実験を実施し、これはこれらの二つのセクションにおいて異なる塩濃度を可能にした、図18。
実験を2分のシフト時間で実施した。再生、平衡化、及びセクションIにおけるフローは20ml/分に設定した。セクションIIにおけるフローは19ml/分に設定した。供給フローは1/2ml/分に設定し、2+1/2ml/分までおよそ一時間当たり1/2ml/分の工程で増大した、図17。
抽出物の流れから由来するUVシグナルを図19においてプロットした。この図から、供給フローが増大するに連れて、UVシグナルがより高いレベルにどのように増大するかが観察される。不溶解物のポートについてのUVシグナルは図20に与えられている。この図では、UVシグナルが20−25mAUの近傍でプラトーに増大し、その後約1.8分後に再び増大を開始することが観察される。
図5と同様のレイアウトを有するKNAUER SMBシステムCSEP C9116で実験を実施した。プラントは2.6cmの平均長と2.5cmの内径を有する8のカラムを備えた。
再生流のために使用される溶媒は、上述の再生流について使用される溶媒と同一であり、脱着剤の流れは、塩化物濃度が45mmol/kgであることを除き、パルス実験について使用された流れと同一であった。同じ流れを脱着剤と再生について使用した。
シフト時間を3分に設定した。再生セクションと平衡化セクションにおけるフローを4ml/分に設定した。ゾーンIにおけるフローは16ml/分であり、ゾーンIIにおけるフローは9.5ml/分であり、供給フローは0.5ml/分と2ml/分を試験した。
図22では、実験IIIから得られた不溶解物ポートについてのUVシグナルが示されている。実験IIとIIIから得られた不溶解物UVシグナルの間で大きな差異が観察される。実験IIIでは、UVシグナルの明白な下降が1.5−2分で観察され、それは実験IIでは観察されない。
SMB実験IV
設備
17.2mlのカラムを備えたAktaシステムで、平衡化測定を実施した。
15μmの直径、200Åの孔径、及びFeF Chemicals A/S社製のODDMSを有する逆相シリカ粒子でカラムを実装した。全てのカラムは2.5cmの直径を有した。
Pedersen (2003)によって記載されたように水中に1重量%のKNO3を使用して、死空間を測定した。
以下の表3では、より弱く結合する不純物(ピークB)と、desB30ヒトインスリンである生成物(ピークA)についての測定された滞留体積(ピーク最大値として測定された)が示されている。全ての測定は、L=3.5cm及びdcol=2.5cmを有するカラムで実施された。カラムについてのVNAは11.9mlと測定された。
3分のシフト時間で実験を実施した。再生、平衡化におけるフローは、10ml/分に設定した。セクションIにおけるフローは18ml/分であり、セクションIIにおけるフローは最初13ml/分に設定し、供給フローは2ml/分であった。
カラムの維持されない体積は11.9mlと測定された。ε=0.38に設定し、粒子の孔度は3分のシフト時間、Qpore=1.98ml/分でεp=0.61となった。セクションIIにおけるフローは13ml/分であり、全体の液体及び無次元フローは下式となった:
抽出物流由来の測定されたUVシグナルは図25に示されている。このデータを各サイクルについて3分のシフト時間で8のカラムについてプロットする。最初UVシグナルは、SMBプラントのスタートアップのため増大していった。
以下の実施例は、RP HPLCまたはHIC固相を含む向流精製システムにおける他の調節剤濃度をどのように決定してよいかについての実施例である。
Claims (15)
- a)少なくとも一つの固相と第一の脱着剤流を含む、流体連結中の複数のセクションを含む向流精製システムを準備する工程;
b)前記向流精製システム内に供給流として、向流態様で固相と接触する流体混合物を導入する工程;
c)供給流中の少なくとも一つの調節剤の濃度を調節することにより、等温線の初期傾斜Aが、QFまたはαの関数としてmIII及びAのプロットを作製した際、動作線の傾斜とほぼ平行となるように等温線を制御する工程;
d)少なくとも一つの更なる成分から興味あるポリペプチドの分離を実施する工程;及び
e)興味あるポリペプチドを回収し、その精製組成物を得る工程
を含む、流体混合物中の少なくとも一つの更なる成分からの興味あるポリペプチドのクロマトグラフィー分離のための方法。 - 供給流中の少なくとも一つの調節剤の前記濃度が、脱着剤流のような供給流の前のセクションにおける同じ調節剤の濃度とは異なるように制御される、請求項1に記載の方法。
- 興味あるポリペプチドがグルカゴン様ペプチドまたはGLP−1アゴニストである、請求項1または2に記載の方法。
- 向流精製システムがイオン交換クロマトグラフィーシステムである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 等温線が供給流中の塩濃度、Csの制御によって制御される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 供給流中の塩濃度、Cs Fが約17.5mmol/kgから約36mmol/kgの範囲内であり、供給流の前のセクションにおける流れ中の塩化物濃度が約45mmol/kgである、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 脱着剤がいずれかの有機または無機塩及びそれらの混合物、例えばNaCl、KCl、NH4Cl、CaCl2、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、酢酸カルシウム、またはそれらの混合物から選択される塩を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 向流精製システムが逆相クロマトグラフィー(RPC)システムである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 向流精製システムが疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)システムである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 等温線が供給流中の有機調節剤の濃度の制御によって制御される、請求項9に記載の方法。
- 供給流中の調節剤が約27.3重量%から約29.4重量%の範囲で存在し、供給流の前のセクションにおける流れ中のエタノールが約30.8重量%で存在する、請求項1から3及び9から12のいずれか一項に記載の方法。
- 向流精製システムが模擬移動床(SMB)精製システムである、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 向流精製システムがマルチカラム向流溶媒勾配精製(MCSGP)システムである、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
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