JP2016507588A - 非イオン性有機ポリマーおよび電気陽性表面の存在下でのタンパク質精製 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年2月26日に出願した米国仮特許出願番号61/769,416への優先権を主張し、その出願は参照により完全に本明細書中に組み込まれる。
哺乳類細胞培養により生産された抗HER2モノクローナル抗体から最も効率的に宿主細胞タンパク質を減少させるのをサポートする塩濃度を決定する実験を行った。平均直径が約30ミクロンの非イオン性親水性デンプン粒子を使用して、実験を行った。その粒子を、様々に異なるアリコートの細胞培養上清(CCS)と混合した。CCSの宿主タンパク質濃度は、約243,011ピー・ピー・エム(ppm)であった。サンプルを、アラントイン、エタクリジン、陰イオン交換粒子、および陽イオン交換粒子で処理して、宿主タンパク質濃度を165,213ppmへと減少させた。PEG−6000を、終濃度18%となるように加えた。NaClを、その後、異なるアリコートに加えて、0.0、0.2、0.4、0.8、および1.0Mを含む系列を作製した。処理済みサンプルの宿主細胞タンパク質の夾雑物レベルは、15,558ppm、1,994ppm、662ppm、90ppm、および266ppmであった。0.8Mでの精製は、従って、3桁より大きい減少である99.95%の改善を示す。
実施例1の抗体を、VEAXにより評価した。塩を欠くが、3〜9の範囲の各種pH値での別の実験中で平衡化したVEAXカラムに、サンプルを添加した。また、様々に異なるレベルの塩(0M〜1M)を含むpH8のVEAXカラムに、サンプルを添加した。最も効果的な夾雑物の減少が、塩非存在下のpH8.0で達成された。引き続く実験により、標的pHを8.2に精査した。pH8.15および8.25の両者では、性能は劣っていた。これらの条件下では、VEAXにより、宿主タンパク質(宿主タンパク質、DNA、ウイルス、およびエンドトキシンを含むもの)が最高99.8%減少した。これらの条件は、この抗体のための、SXCと合わせた陰イオン交換による夾雑物抽出の条件を定義する。
実験1および2の抗体を、積層型平坦膜および中空繊維型式の陰イオン交換膜に添加した。夾雑物の減少は、VEAX用と同じ条件下で、基本的に同じであった。これらの実験結果は、SXCと陰イオン交換膜を一体化することにより、6桁より大きい精製(99.9999%)が実現可能なことを示す。
細胞培養上清由来のHER2 IgGを、1MのNaClで、19%のPEG−6000の存在下でデンプン粒子に結合させた。また、DowexAG1X8(200−400メッシュ)の形態の電気陽性粒子を4%(w/v)の量で存在させた。流体を、0.22ミクロンの孔を有する膜を通して濾過して除去し、その後、19%のPEG−6000、1MのNaCl、および50mMのTris(pH8.0)を含むクリーンな緩衝液で置換した。流体を除去して、19%のPEG−6000および50mMのTris(pH8.0)を含むクリーンな緩衝液で置換した。この工程をリピートし、その後、流体を濾過により除去した。この流体を50mMのTris(pH8.0)で置換した。宿主細胞タンパク質が、元のサンプルの142,000ピー・ピー・エム(ppm)から、約120ppmへ減少した。
デンプン粒子が、19%のPEG−6000および50mMのTris(pH8.0)で洗浄されるまでは、電気陽性粒子を加えないことを除いては、実施例4の形態をリピートした。流体を除去し、その後、50mMのTris(pH8.0)で置換して、IgGをSXC粒子から解離させた。宿主細胞タンパク質が、元のサンプルの142,000ピー・ピー・エム(ppm)から、約1ppm未満へ減少した。
Dowex粒子の代わりにUNOspere Q粒子を使用したことを除いては、実施例5の形態をリピートした。宿主細胞タンパク質の減少の結果は同等であったが、IgGの回収率はより高かった。
実施例6の形態でリピートしたが、IgGをSXC粒子から解離後の粒子暴露時間を、様々に増加させて変化させ、ベストな結果を得るのにどれだけ時間が必要かを決定した。結果は、基本的に、30および60分で同じであったが、それより短い暴露時間では劣っていた。
275,357ppmの宿主細胞タンパク質、5283ppmのDNA、および13.96%の凝集物を含むIgG含有細胞培養収穫物を、1%のアラントインを加え、その後、0.025%のエタクリジンを加えてコンディションを調整し、その後、15分間混合した。MacroPrep High Q、MacroPrep High S、Macroprep tButyl、およびChelex−100(バイオ・ラッドLaboratories)の等量混合物を、事前に、50mMのHEPES、100mMのNaCl(pH7.0)で洗浄することにより平衡化した。平衡化した混合粒子を、粗IgG調整物に、2%(v/v)の量で加え、その後、4〜8℃で一晩混合した。固形物を、精密濾過により除去した。デンプン被覆200nmの磁性粒子1.25mgを、コンディションを調整した粗IgG調整物20mLに加えた。1.6MのNaCl、50mMのHEPES(pH7.0)中の36%のPEG−6000の20mLを、ボルテックスミキサー上で500rpmにて混合しながら、徐々に加えて、終濃度が18%のPEG−6000および0.8MのNaClとなった。ボルテックスによる混合を30分間継続し、その後、IgGが載った粒子を、磁性を使って回収した。IgGが載った粒子を、新しい50mMのHEPES、0.8MのNaCl(pH7.0)で洗浄し、そして、その洗浄溶液を除去した。洗浄緩衝液を除去し、粒子を同様なやり方で再度洗浄した。洗浄緩衝液を除去し、抗体を、50mMのHEPES、1MのNaCl(pH7)中に再可溶化した。電気陽性−疎水性クロマトグラフィー媒体(Capto adhere、GEヘルスケア)で1mLのカラムを充填し、同じ条件に平衡化した。可溶化IgGをカラムに添加し、そこでは、残ったPEGが結合する一方で、IgGが結合し、および、いくつかの夾雑物も結合すると理解された。その後、5カラム容量の平衡化緩衝液を洗浄液として添加し、より完全にシステムから非結合構成要素を除去した。IgGを、50mMのHEPES、300mMのNaCl(pH7.0)を終点とする10カラム容量の直線勾配で溶出した。精製性能を、以下の表に記載する。表中、「Con後」はコンディション調整後を示し、「NP後」はナノ粒子後を示し、「CA後」はCapto adhere後を示す。回収率下の左手の値は、その工程の回収率を示す。一方で、右手の値は、その工程プラス前の工程の積算回収率を示す。「bld」は、検出限界以下を示す。より詳細に関しては、Gagnonら(2014年)上記を参照されたい。
176,244ppmの宿主タンパク質夾雑物および19%の凝集物を含むIgG含有細胞培養収穫物を、1%のアラントイン、4%の電気陽性金属親和性粒子(TREN40 high、Bio−Works)を加えてコンディションを調整し、そして、室温で4時間混合した。解析用に分取されたサンプルにより、宿主タンパク質が90,259ppmに減少し、凝集物が1.2%に減少したことが示された。pHを5.2に減少させ、0.5%のカプリル酸を加え、そして、混合物を2時間インキュベートした。解析用に分取されたサンプルにより、宿主タンパク質が1,758ppmであり、凝集物が約0.4%であることが示された。固形物を、電気陽性デプスフィルター(Sartorius PCI)を通して除去した。宿主タンパク質は、135ppmに減少し、凝集物は、0.05%未満に減少した。抗体を、pH7.0の18%のPEG−6000中で析出させることにより精製した。析出物は、その後、1.8Mの硫酸アンモニウムで洗浄して、PEGを除去し、その後、抗体を、50mMのHepes(pH7.0)中に再可溶化した。宿主タンパク質は32ppmに減少した。50mMのTris(pH8.0)でのボイド排除モードで操作される陰イオン交換クロマトグラフィーカラム(UNOsphere Q、バイオ・ラッド)に添加後、宿主タンパク質は1ppm未満に減少した。PEG析出が800mMのNaClの存在下で実行されることだけが異なる並行実験では、宿主タンパク質が1ppm未満に減少した。陰イオン交換工程は、宿主タンパク質および凝集物を、検出不能なレベルに減少させた。
286,010ppmの宿主タンパク質夾雑物および23%の凝集物を含むIgG含有細胞培養収穫物を、1%のアラントインおよび0.025%のエタクリジンを加えてコンディションを調整し、そして、1時間室温で撹拌しながらインキュベートした。複数粒子(Chelex−100、MacroPrep tButyl、Macroprep High Q;バイオ・ラッド製)の1:1:1混合物を混合し、生理的条件に平衡化し、そして、沈降した混合粒子を、合わせて5%の量で収穫物に加え、その後、室温で2時間混合した。宿主タンパク質は、43,058ppmに減少し、凝集物は、3.4%に減少した。pH8.0で実施した実験系列の一つでは、濃度を、600mM、800mM、900mM、および1000mM(1M)とした各実験で、PEG−6000を用いて析出させることにより、サンプルを分画した。析出物を、その後、PEG、50mMのTris(pH8.0)中で洗浄し、その後、抗体を50mMのTris(pH8.0)中に再可溶化した。この系列での宿主タンパク質は、各々51、55、45、および41ppmに減少した。Dowex AG1X2(バイオ・ラッド)の形態の陰イオン交換粒子を、各サンプルに5%(v/v)の量で加えて、60分間混合した。この系列での宿主タンパク質は、16、17、15、および13ppmに減少した。初期PEG析出をpH7.0で実施する以外は、全ての詳細について同一条件で、別の系列の実験を実行した。PEG工程後の宿主タンパク質は、600mMのNaClトラックに対しては44ppmで、800mMトラックに対して43ppmで、900mMトラックに対して29ppmで、および1000mMトラックに対して31ppmであった。Dowex処理後、宿主タンパク質は、各々20、17、12、および16ppmに減少した。
286,010ppmの宿主タンパク質夾雑物および23%の凝集物を含むIgG含有細胞培養収穫物を、1%のアラントインおよび0.025%のエタクリジンを加えてコンディションを調整し、そして、1時間室温で撹拌しながらインキュベートした。複数粒子(Chelex−100、MacroPrep tButyl、Macroprep High Q;バイオ・ラッド製)と電気陽性金属親和性粒子(TREN 40 high、BioWorks製)の1:1:1:1混合物を混合し、生理的条件に平衡化し、そして、沈降した混合粒子を、合わせて5%の量で収穫物に加え、その後、室温で2時間混合した。宿主タンパク質は、38,061ppmに減少し、凝集物は、1.4%に減少した。pH8.0で実施した実験系列では、NaCl濃度を、600mM、800mM、900mM、および1000mM(1M)とした各実験で、PEG−6000を用いて析出させることにより、サンプルを分画した。析出物を、その後、PEG、50mMのTris(pH8.0)中で洗浄し、その後、抗体を50mMのTris(pH8.0)中に再可溶化した。宿主タンパク質は、各々79、69、56、および57ppmに減少した。Dowex AG1X2(バイオ・ラッド)の形態の陰イオン交換粒子を、各サンプルに5%(v/v)の量で加えて、60分間混合した。この系列での宿主タンパク質は、18、17、16、および13ppmに減少した。初期PEG析出をpH7.0で実施する以外は、全ての詳細について同一条件で、別の系列の実験を実行した。PEG工程後の宿主タンパク質は、600mMのNaClトラックに対しては94ppmで、800mMトラックに対して62ppmで、900mMトラックに対して67ppmで、および1000mMトラックに対して46ppmであった。Dowex処理後、宿主タンパク質は、各々28、9、23、および17ppmに減少した。
321,483ppmの宿主タンパク質および26%の凝集物を含むIgM含有細胞培養収穫物を、1%のアラントイン、0.025%のエタクリジンおよびNaClを加えてコンディションを調整し、25mS/cmの電導度を得た。混合物を1時間インキュベートし、固形物を遠心分離により除去した。そして、収穫物に対するカラムの容量比が5%である、等量の割合のMacroPrep tButyl、Macroprep High Q、Macroprep High S、およびChelex 100を充填したカラムに、その液体を通過させた。宿主タンパク質は、73,663ppmに減少し、凝集物は、0.8%に減少した。並行するが別の実験(両者はpH7の13%PEG−6000を有し、一方は100mMのNaClを有し、他方は800mMのNaClを有する)で、サンプルを分画した。析出物は、その後、13%PEG、50mMのHepes(pH7.0)で洗浄して、過剰な塩を除去し、その後、IgMを、50mMのHepes(pH7.0)中に再可溶化した。100mMのNaClで宿主タンパク質は7,411ppmに減少した。800mMのNaClで宿主タンパク質は417ppmに減少した。凝集物の含有量は、1.1%に増加した。サンプルをpH7.0で、陰イオン交換モノリス(CIM QA、BIA Separations)に添加し、そして、塩化ナトリウム勾配を用いて溶出した。100mMのNaClでのPEG析出に対応するサンプルでの宿主タンパク質は、1,424ppmに減少した。800mMのNaClでのPEG析出に対応するサンプルでの宿主タンパク質は、63ppmに減少した。凝集物は、両方の調製物に関して0.01%未満であった。
Claims (21)
- 調製物から所望タンパク質を精製する方法であって、
(a)元の生産培地中にあるクロマチンが約5%未満となる形態で前記調製物を提供する工程と、
(b)前記調製物を非イオン性有機ポリマーおよび塩と接触させる工程であって、非イオン性有機ポリマー濃度が、前記所望タンパク質を析出するか、または、親水性表面上に前記所望タンパク質を付着させるか、あるいは、前記所望タンパク質を析出状態に維持するか、または、前記親水性表面上に付着するように維持するのに十分であり、前記塩の濃度が生理学的条件よりも大きな電導度を生みだすのに十分である工程と、
(c)前記調製物を少なくとも一つの電気陽性表面と接触させる工程であって、任意ではあるが、生理学的条件よりも大きな電導度を生み出すのに十分な塩濃度の存在下で行われ、従って、前記所望タンパク質が前記少なくとも一つの電気陽性表面に実質的に吸着しない一方で、前記少なくとも一つの電気陽性表面に酸性夾雑物が吸着するのを阻止しない工程と、を含む方法。 - (d)前記調製物を少なくとも一つの非イオン性親水性表面と接触させる工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)および(b)中の前記塩濃度が同じである、請求項1に記載の方法。
- 多孔性膜上に前記析出した所望タンパク質を保持させる一方で、可溶性夾雑物が前記膜を通過して除去される工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 実質的に不活性な微小多孔性膜上に前記析出した所望タンパク質を保持させる一方で、前記塩濃度とは独立して、可溶性夾雑物が前記膜を通過して除去される工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 電気陽性の微小多孔性膜上に前記析出した所望タンパク質を保持させる一方で、前記電導度が生理学的電導度より大きい場合、可溶性夾雑物が前記膜を通過する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法が単一の一体化装置で実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記非イオン性有機ポリマーがポリエチレングリコール(PEG)である、請求項1に記載の方法。
- 前記非イオン性有機ポリマーの平均ポリマーサイズが、(a)約1,500ダルトン〜約15,000ダルトン、(b)約2,000ダルトン〜約12,000ダルトン、(c)約3,000ダルトン〜約10,000ダルトン、(d)約4,000ダルトン〜約8,000ダルトン、および(e)約5,000ダルトン〜約6,000ダルトンからなる群より選択される一つの範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記電導度が、生理学的電導度よりも少なくとも1mS/cm大きい、請求項1に記載の方法。
- 前記塩が、塩化ナトリウム、塩化カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、グアニジン塩酸塩、およびその組み合わせからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記塩が、(a)約0.5M〜約1.5M、(b)約2.0M〜約3.0M、およびその中間にある範囲からなる群より選択される濃度の塩化ナトリウムである、請求項11に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの電気陽性表面が、(a)約100nm、(b)約220nm、(c)約450nm、(d)約1ミクロン、(e)約2ミクロン、およびその中間値からなる群より選択される平均サイズの孔を有する膜である、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの電気陽性の固形物が複数の粒子である、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの電気陽性の固形物が、モノリス系クロマトグラフィー装置、膜系クロマトグラフィー装置、粒子系クロマトグラフィー装置、ハイドロゲル系装置をサポートするマクロ網状骨格、およびその組み合わせを含む群から選択されるクロマトグラフィー装置の一部である、請求項1に記載の方法。
- 前記塩濃度が、ゼロ、1mM、2mM、5mM、10mM、25mM、50mM、100mM、およびその中間濃度を含む群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)中のpHが、(a)約8〜約9、(b)約8〜約8.5、(c)約7.5〜約8.5、(d)約7.25〜約8.25、(e)約7.0〜約8.0、(f)約6〜約7、およびその中間pH範囲からなる群より選択される範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)中のpHが、(a)約5〜約9、(b)約6〜約8、(c)約6.5〜約7.5、(d)約7.5〜約8.5、およびその中間pH範囲からなる群より選択される範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも一つの前記親水性表面が、膜、モノリス、および複数粒子であって、前記複数粒子が、任意ではあるが、磁性であるものからなる群より選択される一つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの電気陽性表面が、膜、モノリス、および複数粒子であって、前記複数粒子が、任意ではあるが、磁性であるものからなる群より選択される一つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記調製物が、細胞培養培地、培養生物由来の抽出物、および体液からなる群より選択される一つである、請求項1に記載の方法。
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