JP2014524453A - 陽イオンおよび陰イオン交換クロマトグラフィー法 - Google Patents
陽イオンおよび陰イオン交換クロマトグラフィー法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
タンパク質は、今日の医学ポートフォリオにおいて重要な役割を果たしている。リコンビナントポリペプチドの産生のための発現系は、技術の現状において周知である。薬学的適用に使用するためのポリペプチドは、主として、E.coliなどの原核細胞、およびCHO細胞、NS0細胞、Sp2/0細胞、COS細胞、HEK細胞、BHK細胞、PER.C6(登録商標)細胞などの哺乳動物細胞で産生される。
ポリペプチドを、イオン交換クロマトグラフィー材料(陽イオンおよび/または陰イオン交換クロマトグラフィー材料)から、変性剤/カオトロピック剤を含む溶液を用いて、その際、イオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収する間、適用された溶液の伝導率は一定に維持され、すなわち、伝導率は一定に保たれて、回収できることが見出された。
− 変性剤を含む溶液を適用することによって、イオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収する工程、およびそれによってポリペプチドを得るまたは精製する工程、ここで、イオン交換クロマトグラフィー材料が、イオン性リガンドが結合された架橋ポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)のマトリックスを含む
を含む、方法である。
− 変性剤を含む溶液を適用することによって、第1のイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収する工程、
− 回収されたポリペプチドを第2のイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、および
− 変性剤を含む溶液を適用することによって、第2のイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによってポリペプチドを得るまたは精製する工程
を含む。
− ネイティブな形態のポリペプチドを含む溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、および
− 変性剤を含む溶液を適用することによってイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによってポリペプチドを得るまたは精製する工程
を含む。
− ポリペプチドをコードする核酸を含む原核細胞または真核細胞を培養する工程、
− 細胞および/または培養培地からポリペプチドを回収する工程、
− ポリペプチドが封入体の形態で回収されたならば、ポリペプチドを可溶化および/またはリフォールディングする工程、
− 本明細書報告のイオン交換クロマトグラフィー法でポリペプチドを精製し、それによってポリペプチドを産生する工程
を含む、方法である。
本明細書において、イオン交換クロマトグラフィー材料からのポリペプチドの回収に、変性剤を含む溶液が用いられ、回収工程に使用される溶液の伝導率が一定に維持される、ポリペプチドを精製するための結合および溶離モードで実施されたスケーラブルイオン交換クロマトグラフィー法が報告されている。
− 変性剤を含む溶液を適用することによってイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによってポリペプチドを得るまたは精製する工程、
ここで、イオン交換クロマトグラフィー材料が、イオン性リガンドが結合された架橋ポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)のマトリックスを含む
を含む、方法である。
− 第1の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用して、コンディショニングされたイオン交換クロマトグラフィー材料を産生する工程、
− ポリペプチドを含む第2の溶液を、コンディショニングされたイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、
− 場合により、第3の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、
− 変性剤を含む第4の溶液を用いて、イオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによって精製または得る工程
を含む。
− ポリペプチドをコードする核酸を含む原核または真核細胞を培養する工程、
− 原核もしくは真核細胞または/および培養培地からポリペプチドを回収する工程、
− 場合により、ポリペプチドが封入体の形態で回収されるならば、ポリペプチドを可溶化および/またはリフォールディングする工程、
− 本明細書報告のイオン交換クロマトグラフィー法でポリペプチドを精製し、それによってポリペプチドを産生する工程
を含む、方法である。
− 第1の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用して、コンディショニングされたイオン交換クロマトグラフィー材料を産生する工程、
− ポリペプチドを含む第2の溶液を、コンディショニングされたイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、
− 場合により、第3の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程(洗浄工程)、
− 1種または複数の変性剤を含む第4の溶液を用いてイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによって産生する工程
を含み、その際、第1〜第3の溶液が、変性剤を有さない。
材料および方法:
特に明記しない限り、種々のクロマトグラフィー法は、クロマトグラフィー材料の製造業者のマニュアルに準拠して行った。
DNAを操作するために、Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989)記載の標準法を用いた。分子生物学的試薬は、製造業者の説明書に準拠して使用した。
アミノ酸配列に基づき計算されたモル吸光係数を用いて、参照波長320nmで280nmの吸光度(OD)を決定することによって、タンパク質濃度を決定した。
クロマトグラフィーは、Tosoh Haas TSK 3000 SWXLカラムを用いてASI-100 HPLCシステムで行った(Dionex, Idstein, Germany)。溶離ピークは、UVダイオードアレイ検出器(Dionex)によって280nmでモニターした。濃縮試料を1mg/mlに溶解後、安定なベースラインが達成されるまで、200mMリン酸二水素カリウムおよび250mM塩化カリウムから成る緩衝液(pH7.0)でカラムを洗浄した。分析実施は、均一濃度条件で流速0.5ml/minを用いて室温で30分間行った。クロマトグラムは、Chromeleon(Dionex, Idstein, Germany)を用いて手作業で積分した。
純度はRP−HPLCによって分析する。アッセイは、Phenomenex C18カラムでアセトニトリル/水性TFA勾配を用いて行う。溶離プロファイルは、215nmのUV吸光度としてモニターする。溶離した物質のパーセンテージは、溶離したタンパク質の合計ピーク面積に基づき計算する。
例えばMerrick, H., and Hawlitschek, G., Biotech Forum Europe 9 (1992) 398-403を参照されたい。
血清アルブミンとストレプトアビジンとの混合物を、マイクロタイタープレートのウェルの壁にコーティングする。HCPに対するヤギ由来ポリクローナル抗体を、マイクロタイタープレートのウェルの壁に結合させる。洗浄工程の後に、マイクロタイタープレートの異なるウェルを、異なる濃度のHCP較正シークエンスおよび試料溶液と共にインキュベーションする。インキュベーション後に、結合していない試料物質を、緩衝溶液で洗浄することによって除去する。検出のために、ウェルを、抗体ペルオキシダーゼコンジュゲートと共にインキュベーションし、結合したホスト細胞タンパク質を検出する。固定されたペルオキシダーゼ活性を、ABTSと共のインキュベーションおよび405nmでの検出によって検出する。
ビオチンを、マイクロタイタープレートに結合させた。ストレプトアビジン、1本鎖DNAおよびビオチン化1本鎖DNA結合タンパク質の反応混合物を添加した。結合タンパク質は、DNAと結合することができ、ビオチン化された。このようにして、DNAを試料混合物から特異的に除去することが可能であった。ストレプトアビジンは、マイクロタイタープレート上のビオチン、および1本鎖DNA結合タンパク質とカップリングしたビオチンと結合した。ウレアーゼとカップリングしたDNA特異的抗体を、この複合体全体に添加した。尿素の添加は、尿素の加水分解を招き、それがpHの局所変化を引き起こした。この変化は、表面電位の変化として検出することができた。表面電位の変化は、結合したDNAの量に比例した。1本鎖DNAは、プロテイナーゼK消化およびSDSを用いた変性によって得られた。
引用文献で行われた方法に加えて、封入体の調製は、例えば、Rudolphらによる方法(Rudolph, R., et al., Folding Proteins, In: Creighton, T.E., (ed.): Protein function: A Practical Approach, Oxford University Press (1997) 57-99)にしたがって行うことができる。封入体は−70℃で保存した。封入体の可溶化も同様に、Rudolphらによる方法(Rudolph, R., et al., Folding Proteins, In: Creighton, T.E., (ed.): Protein function: A Practical Approach, Oxford University Press (1997) 57-99)にしたがって行うことができる。
塩化ナトリウム伝導率勾配を加えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号01のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:POROS(登録商標)HQ
ロード:ポリペプチド443mg
カラムのロード:30mg/ml
溶離法:0M〜1M塩化ナトリウムの直線勾配
図1から分かるように、融合タンパク質は、明確なピークで得ることができない。分析結果を次表に示す。
一定の伝導率および一定のpH値で尿素勾配を加えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号01のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:POROS(登録商標)HQ
ロード:ポリペプチド366mg
カラムのロード:24.8mg/ml
溶離法:0M〜6M尿素の直線勾配
図2から分かるように、融合タンパク質は、明確なピークで得ることができる。分析結果を次表に示す。
一定の伝導率および一定のpH値で尿素勾配を加えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号02のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:POROS(登録商標)HQ
溶離法:0M〜6M尿素の直線勾配
図3から分かるように、融合タンパク質は明確なピークで得ることができる。分析結果を次表に示す。
尿素洗浄、イソプロパノール洗浄および塩酸グアニジニウム勾配溶離を加えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号01のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:Q−Sepharose(登録商標)FF(GE Healthcare)
ロード:ポリペプチド281mg
カラムのロード:15mg/ml
平衡化:30mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0);5.94mS/cm
尿素洗浄:6M尿素溶液(pH8.0);435μS/cm
2−プロパノール洗浄:20%(v/v)2−プロパノール
溶離溶液:6M塩酸グアニジニウム(pH8.0);LF=278mS/cm
洗浄工程:5カラム体積の6M尿素溶液で洗浄;
5カラム体積の20%2−プロパノールで洗浄
溶離法:10カラム体積の0M〜6M塩酸グアニジニウムの直線勾配
図4から分かるように、融合タンパク質は、尿素溶液および2−プロパノール溶液を用いた洗浄工程の間に得ることができない。溶離は、塩酸グアニジニウム溶液を用いることでのみ成し遂げることができる。
尿素洗浄、塩酸グアニジニウム洗浄および塩化ナトリウム勾配溶離を与えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号01のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:Q−Sepharose(登録商標)FF(GE Healthcare)
ロード:ポリペプチド280mg
カラムのロード:20mg/ml
平衡化:30mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0);5.9mS/cm
尿素洗浄:6M尿素溶液(pH8.0);435μS/cm
塩酸グアニジニウム溶液:0.1M塩酸グアニジニウム(pH8.0)
溶離溶液:50mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0)に溶かした1M塩化ナトリウム;91.7mS/cm
洗浄工程:5カラム体積の6M尿素溶液で洗浄;5カラム体積の0.1M塩酸グアニジニウム溶液で洗浄
溶離法:10カラム体積の0M〜1M塩化ナトリウムの直線勾配
図5から分かるように、各洗浄工程で融合タンパク質の小画分だけを得ることができる。分析結果を次表に示す。
尿素洗浄、塩酸グアニジニウム洗浄および塩化ナトリウム勾配溶離を加えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号02のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:Q−Sepharose(登録商標)FF(GE Healthcare)
ロード:ポリペプチド239mg
カラムのロード:15mg/ml
平衡化:30mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0);5.9mS/cm
尿素洗浄:6M尿素溶液(pH8.0)
塩酸グアニジニウム溶液:0.1M塩酸グアニジニウム(pH8.0)
溶離溶液:20mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0)に溶かした0.35M塩化ナトリウム
洗浄工程:4カラム体積の6M尿素溶液で洗浄;4カラム体積の0.1M塩酸グアニジニウム溶液で洗浄
溶離法:0.35M塩化ナトリウムを用いて7カラム体積にわたり段階溶離
図6から分かるように、各洗浄工程で融合タンパク質の小画分のみを得ることができる。3回の実施の分析結果を次表に示す。
一定の伝導率および一定のpH値で尿素勾配を加えた陽イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号01のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:POROS(登録商標)HS
ロード:ポリペプチド5.58g
洗浄1:pH3.0に調整した50mMギ酸ナトリウム
洗浄2:pH8.0に調整した1M塩化ナトリウム、30mMリン酸カリウム緩衝液
洗浄3:pH8.0に調整した30mMリン酸カリウム緩衝液
溶離溶液:10mMリン酸カリウム緩衝液(pH8.0)に溶かした6M尿素
溶離法:3カラム体積にわたり洗浄1、
20カラム体積にわたり洗浄2、
5カラム体積にわたり洗浄3
10カラム体積の0M〜6M尿素の直線勾配
図7から分かるように、融合タンパク質を明確なピークで得ることができる。分析結果を次表に示す。
陽イオン交換クロマトグラフィー材料に続く、一定の伝導率および一定のpH値で尿素勾配を加えた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの配列番号01のテトラネクチン−アポリポタンパク質A−I融合タンパク質の精製
樹脂:POROS(登録商標)HQ
ロード:実施例8aで得られたポリペプチド3.19g(上記参照)
第2のクロマトグラフィー工程の分析結果を次表に示す。
トリス緩衝液洗浄および尿素勾配溶離を用いた陰イオン交換クロマトグラフィーカラムでの抗TSLPレセプター抗体の精製
樹脂:POROS(登録商標)HQ
ロード:ポリペプチド189mg
トリス洗浄:10mM塩化ナトリウムを有する5mMトリス緩衝液(pH8.4);4mS/cm
溶離溶液:10mM塩化ナトリウムおよび6M尿素を有する5mMトリス緩衝液(pH8.4);4mS/cm
洗浄工程:3カラム体積のトリス緩衝溶液で洗浄
溶離法:30カラム体積で0M〜6M尿素の直線勾配
図8から分かるように、抗体を得ることができる。
Claims (14)
- ポリペプチドを精製するための方法であって、以下の工程:
− 変性剤を含む溶液を用いて一定の伝導率でイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによってポリペプチドを精製する工程、ここで、イオン交換クロマトグラフィー材料が、イオン性リガンドが結合された架橋ポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)のマトリックスを含む
を含む、方法。 - ポリペプチドを産生するための方法であって、以下の工程:
− ポリペプチドをコードする核酸を含む原核または真核細胞を培養する工程、
− 細胞または/および培養培地からポリペプチドを回収する工程、
− 以下の工程を含むイオン交換クロマトグラフィー法でポリペプチドを精製する工程:
− 変性剤を含む溶液でイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによってポリペプチドを産生する工程、ここで、イオン交換クロマトグラフィー材料が、イオン性リガンドが結合された架橋ポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)のマトリックスを含む
を含む、方法。 - 変性剤が、1種の変性剤であって、尿素、グアニジン、尿素誘導体、およびグアニジン誘導体を含む群より選択されることを特徴とする、請求項1〜2のいずれか一項記載の方法。
- イオン交換クロマトグラフィー材料が、陽イオン交換クロマトグラフィー材料であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- イオン性リガンドが、スルホプロピルリガンドまたはカルボキシメチルリガンドであることを特徴とする、請求項4記載の方法。
- イオン交換クロマトグラフィー材料が、陰イオン交換クロマトグラフィー材料であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- イオン性リガンドが、エチレンイミンリガンドまたは四級化リガンドであることを特徴とする、請求項6記載の方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項記載の方法であって、以下の工程:
− 変性剤を含む溶液を適用することによって、第1のイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収する工程、
− 回収されたポリペプチドを第2のイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、および
− 変性剤を含む溶液を適用することによって、第2のイオン交換クロマトグラフィー材料からポリペプチドを回収し、それによってポリペプチドを得るまたは精製する工程
を含むことを特徴とする、方法。 - 第1のイオン交換クロマトグラフィー材料が陰イオン交換クロマトグラフィー材料であり、かつ第2のイオン交換クロマトグラフィー材料が陽イオン交換クロマトグラフィー材料であるか、または
第1のイオン交換クロマトグラフィー材料が陽イオン交換クロマトグラフィー材料であり、かつ第2のイオン交換クロマトグラフィー材料が陰イオン交換クロマトグラフィー材料である
ことを特徴とする、請求項8記載の方法。 - 回収されたポリペプチドが、第2のイオン交換クロマトグラフィー材料への適用前にリフォールディングされることを特徴とする、請求項8〜9のいずれか一項記載の方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項記載の方法であって、精製工程が、以下の工程:
− 第1の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、
− ポリペプチドを含む第2の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、および
− 変性剤を含む第4の溶液でポリペプチドを回収し、それによって産生または精製する工程
を含み、その際、第1の溶液が第1の緩衝物質を含み、第2の溶液が第2の緩衝物質を含み、第4の溶液が第4の緩衝物質を含み、ここで、第4の緩衝物質が変性剤を含む、方法。 - 請求項11記載の方法であって、第2の溶液の適用後および第4の溶液の適用前に、以下の工程:
− 第3の溶液をイオン交換クロマトグラフィー材料に適用する工程、ここで、第3の溶液が、第3の緩衝物質を含む
を含むことを特徴とする、方法。 - ポリペプチドが、配列番号01、配列番号02、配列番号03、および配列番号04のアミノ酸配列の群より選択されるアミノ酸配列を有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項記載の方法。
- 架橋ポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)のマトリックスを含むイオン交換クロマトグラフィー材料から一定の伝導率値でポリペプチドを回収することへの尿素または尿素誘導体の使用。
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