JP2024510951A - シングルパス向流透析濾過のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

流体供給材料のシングルパス向流透析濾過のためのシステム及び方法が提供される。システム及び方法は、従来のシステムと比べて、生物学的産物に対する影響を減らし、透析濾過バッファの使用を減らし、装置サイズを減らすように作用する。

Description

関連出願
本出願は、２０２１年３月８日に出願された米国特許仮出願第６３／１５７，８７７号の優先権の恩典を主張する。上記出願の全内容が、参照により、その全文が本明細書に記載されているかのように、本明細書に組み入れられる。

本明細書には、生物学的産物の透析濾過のためのシステム及び方法が開示される。より具体的には、透析濾過システム及び方法は、従来のシステムと比べて、生物学的産物に対する影響を減らし、透析濾過バッファの使用を減らし、装置サイズを減らすように作用する。

透析濾過とは、高純度の溶液を得るために、微小分子透過性フィルタを使用することによって溶液の成分をそれらの分子サイズに基づいて取り出す、又は分離することを含む希釈プロセスである。透析濾過は、生物学的産物の製剤化中に、適切なバッファ組成を達成するためのバッファ交換のために実施される。

バッファ交換は通常、タンジェンシャルフロー濾過（ＴＦＦ）膜との間で行き来する再循環ループと、バッチボリューム全体を保持するのに十分な大きさの供給材料タンクとを使用するシステム中で実施される。ＴＦＦ膜は、分画分子量よりも小さい成分がフィルタを透過し、廃棄物に送られる透過液流に入ることを許すが、より大きい成分は、保持液流中に保持され、循環によって供給材料タンクに戻される。所望のクリアランス係数を達成するために指定された所要量の透析濾過バッファが、バッファが透過液を通して取り出されるのと同じ速度で供給材料タンク又は保持液流に加えられて、供給容器中に一定の量を維持する。

定ボリュームバッチ透析濾過が最も一般的なプロセス構成である。バッチ透析濾過のための市販のシステムは、スキッドに収容された数百平方メートルの膜面積を含むことができる。商品のコスト及び製造柔軟性に関する懸念の増大が、連続的バイオプロセシングのポテンシャルにおける関心の増大を招いた。

Pall社への米国特許第１０，１８３，１０８号は、連続バッファ交換のために設計された透析濾過システムを記載している。これらのステージは連続バッファ交換を提供するが、システムは、対応するバッチシステムと同じレベルのバッファ交換を達成するために、より大きなバッファ量を必要とし、マルチヘッドポンピングシステムはより複雑である。

Rucker-Pezziniらは３ステージシングルパス透析濾過システムを記載している（Rucker-Pezzini et al., “Single pass diafiltration integrated into a fully continuous mAb purification process.” Biotechnology and Bioengineering. 2018; 115:1949-1957を参照すること）。

Nambiarらは、連続透析濾過のためのシングルパスタンジェンシャルフロー濾過（ＳＰＴＦＦ）ステージの使用を記載している（Nambiar et al., “Countercurrent staged diafiltration for formulation of high value proteins.” Biotechnology and Bioengineering. 2018; 115:139-144を参照すること）。バッファ要件を減らすために、個々のステージは向流形態に配設されていた。

生物学的産物に対する影響を減らし、透析濾過バッファの消費を減らし、必要な装置のサイズを減らす、改良された透析濾過システム及び方法の必要性が残る。

本明細書には、生物学的産物の効率的な透析濾過のためのシステム及び方法が開示される。システム及び方法は、連続又はバッチプロセス及び再使用可能又は使い捨てプロセシングをサポートすることができる。

本明細書に開示されるシステムは、生物学的産物の透析濾過に使用される従来のタンジェンシャルフロー濾過（ＴＦＦ）システムを上回る明確な利点を提供する。特に、実施形態に準じるシステムによって実施される透析濾過は、生物学的産物が、従来のＴＦＦシステムにおける約４０～約８０回のポンプパスと比べて、１回のポンプパスしか経験しないように作動する。このようにして、生物学的産物に対する潜在的な影響が減らされる。

本明細書に開示されるシステムのもう一つの利点は、透析濾過バッファの使用量の実質的減少である。たとえば、透析濾過バッファの使用量を、従来のＴＦＦシステムと比べて少なくとも約６０％減らすことができ、３ステージシステムを使用する場合、３ダイアボリュームの透析濾過バッファで８ダイアボリュームの透析濾過が達成される。

本明細書に開示されるシステムのさらなる利点は、従来のＴＦＦシステムと比べて装置サイズを実質的に減らし得ることである。いくつかの実施形態において、システムの供給材料流量は、従来のＴＦＦシステムの供給材料流量よりも約４０～約８０倍の低さである。特定の実施形態において、システムは、従来のＴＦＦシステムと比べて、使い捨ての産物接触流路を用いてより容易に製造される。従来のＴＦＦシステムのサイズは、使い捨て構築材料の使用を許さない場合がある。

本明細書に記載されるシステム及び方法は、一定の保持液濃度でバッファ交換、すなわち透析濾過を達成する。システム及び方法に使用されるＴＦＦカセットは、それぞれ、透析濾過チャネルと、平坦な第一の濾過膜と、保持液チャネルと、平坦な第二の濾過膜と、透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを含み、（i）平坦な第一の濾過膜が透析濾過チャネルと保持液チャネルとを互いから区切り、（ii）平坦な第二の濾過膜が保持液チャネルと透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを互いから区切り、（iii）透析濾過チャネルが、透析濾過媒体のための少なくとも一つの入口に流体的に接続し、（iv）保持液チャネルが、供給材料流体のための少なくとも一つの入口及び保持液のための少なくとも一つの出口に流体的に接続し、（v）透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルが、透過液／透析濾過バッファのための少なくとも一つの出口に流体的に接続するように構成されている。本明細書に記載されるシステム及び方法は、関心対象の分子（たとえばタンパク質又は他の生物学的分子）を含むフィード培地の段階的透析濾過を提供する。フィード培地は、適切な膜をはさんで透析濾過バッファに対して透析濾過され、そのとき、透析濾過は、隣接する透析濾過カセット中で数回（たとえば二回、三回、四回又はより多く）起こる。この段階的透析濾過は、フィード培地に対する透析濾過バッファの向流を特徴とする。最初の透析濾過カセット（たとえば、図１に示す一番左のカセット）からシステムを出る透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）は、洗い落された不純物、イオンの混合物などを含むが、最後の透析濾過カセット（たとえば、図１に示す一番右のカセット）の後でシステムから出る保持液は、透析濾過バッファ中に交換された関心対象の分子を含む。

第一の態様において、流体供給材料のシングルパス向流透析濾過のためのシステムであって、二つ、三つ、四つ又はより多くの濾過ステージと；濾過ステージ中のマニホルド間の流体連通を促進するための導管と；流体供給材料を第一の濾過ユニットに提供するための導管及び少なくとも一つの供給材料ポンプと；透析濾過バッファを最終濾過ステージに提供するための導管及び少なくとも一つのバッファポンプと；透過液及び透析濾過バッファを後続の濾過ステージからその前の濾過ステージへ提供するための導管及び濾過ステージあたり少なくとも一つのバッファポンプと；透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）をシステムから取り出すための導管及び濾液ポンプとを含み、
各濾過ステージが、（i）マニホルドセグメント、及び（ii）本明細書に記載される一つ以上のＴＦＦカセットを含み、マニホルドセグメントが、流体供給材料又は保持液を受け、濾過ステージに運び入れるための第一のマニホルド（すなわち入口）と、保持液を受け、濾過ステージから運び出すための第二のマニホルド（すなわち出口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、濾過ステージに通して運ぶための第三のマニホルド（すなわち入口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、濾過ステージから運び出すための第四のマニホルド（すなわち出口）とを含み；マニホルドセグメントが、本明細書に記載される一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されており；
マニホルドセグメント中の第二のマニホルドを後続の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの第一のマニホルドに結合して、一つのステージの保持液が次の濾過ステージのための供給材料として働くようにすることにより、また、マニホルドセグメント中の第四のマニホルドをその前の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの第三のマニホルドに結合することにより、濾過ステージがマニホルドセグメントを通して流体的に接続されて濾過ステージ間の流路を提供し；
システム中の第一の濾過ステージが、供給材料ポンプに接続された導管から流体供給材料を受け；最終（すなわち最後の）濾過ステージの第二のマニホルドが、保持液がシステムから出ることを許す、その前の濾過ステージに接続しない保持液出口である、システムが開示される。

特定の実施形態において、システムは二つの濾過ステージを含む。特定の実施形態において、システムは三つの濾過ステージを含む。

第二の態様において、本明細書に記載されるシステムを使用して流体供給材料を濾過する方法が提供される。

第三の態様において、関心対象の生物学的産物を製造する方法であって、
（I）細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する工程；
（II）関心対象の生物学的産物を、細胞培養物から、（ａ）関心対象の生物学的産物、及び（ｂ）一つ以上の不純物及び／又はバッファ成分を含む流体供給材料の形態で収穫する工程；
（III）関心対象の生物学的産物及び一つ以上の不純物及び／又はバッファ成分を含む流体供給材料を精製して、関心対象の生物学的産物を流体供給材料から分離する工程；及び
（IV）任意選択で、関心対象の生物学的産物を、投与に適した薬学的に許容可能な製剤へと製剤化する工程を含み、
さらに、（ａ）流体供給材料をシングルパス向流透析濾過システムに通す工程、及び（ｂ）システムからの透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）及び保持液を別々の容器中に回収する工程
を含み；
システムが、本明細書に記載される実施形態に準じるシステムである、方法が提供される。

本技術のさらなる利点は、以下の図面及び詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。図面及び説明は、本質的に例示的とみなされるべきであり、限定的とみなされるべきではない。

例示的なシングルパス向流透析濾過システムを示す図である。 実施態様にしたがって一つのＴＦＦカセットを有するシステムの場合の、トレーサクリアランスに対するダイアボリューム（バッファ流量／供給材料流量）のグラフである。 ２ステージシングルパス向流透析濾過システムの透析濾過効率のグラフである。 ３ステージシングルパス向流透析濾過システムの場合の、透析濾過バッファのダイアボリュームに対するグルコースの自然対数クリアランスのグラフである。水平線（９．２自然対数のクリアランス）が検出限界をしるす。

発明の詳細な説明
以下の詳細な説明には、本技術の完全な理解を提供するために、数多くの具体的な詳細が記載される。しかし、当業者には、これらの具体的な詳細の一部がなくても本技術を実施し得ることが明らかであろう。他の例においては、本技術を不明瞭にしないために、周知の構造及び技術は詳細には示されていない。本発明の所与の態様、特徴、実施形態又はパラメータに関する優先事項及び選択肢は、文脈がそうではないことを示さない限り、本発明の他すべての態様、特徴、実施形態及びパラメータに関するあらゆる優先事項及び選択肢と組み合わせて開示されたものとみなされるべきである。

本技術の理解を容易にするために、いくつかの用語及び語句を以下に定義する。別段の定義がない限り、本明細書中で使用されるすべての科学技術用語は、本発明が関係する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。

定義
本明細書中で使用される単数形冠詞（「one」、「a」、「an」及び「the」）は、別段の指示がない限り、「少なくとも一つの」又は「一つ以上」を含むことを意図する。したがって、これらの冠詞は、本明細書中、その冠詞の文法的対象物の一つ以上（すなわち少なくとも一つ）を指すために使用される。例として、「成分」は一つ以上の成分を意味し、したがって、おそらくは、一つよりも多い成分が考慮され、記載される実施形態の実現において用いられることができる。

「約」という用語は一般に、特定の信頼水準（通常、６８％信頼区間で±１σ）内の真の値を含む値の範囲として述べられることが多い測定値にわずかな誤差があることを指す。「約」という用語はまた、整数及び整数の±２０％の値として記されることもある。

「生物学的産物」という用語は一般に、生物学的プロセスを介して、又は既存の生物学的産物の化学的又は触媒的修飾を介して創製される関心対象の産物を指す。生物学的プロセスとしては、細胞培養、発酵、代謝、呼吸などがある。関心対象の生物学的産物としては、たとえば、抗体、抗体フラグメント、タンパク質、ホルモン、ワクチン、天然タンパク質のフラグメント（たとえば、ワクチンとして使用される細菌毒素のフラグメント、たとえば破傷風トキソイド）、融合タンパク質又はペプチド複合体（たとえばサブステージワクチン）、ウイルス様粒子（ＶＬＰ）などがある。

「システム」という用語は、シングルパス向流透析濾過システムを指す。そのようなシステムは、流体がシステムを一度だけ通過するシングルパスモードで作動するように構成されている。

「向流」という用語は、特定の濾液が生産されたところよりも上流の場所（ステージ）にある保持液流への濾液流のバックフィードを指す。そのため、向流は、濾液流のマルチステージバックフィードを指すことができる。

「ＴＦＦカセット」という用語は一般に、生物学的産物を含有する供給材料溶液を保持液流と透過液流とに分離するのに適した膜を含むタンジェンシャルフロー濾過デバイスを指す。「ＴＦＦカセット」は、濾過膜と、別々の供給材料／保持液及び透過液フローチャネルとを含む、ＴＦＦ又は透析濾過プロセスに適したプレート＆フレーム構造を指す。特に、システム及び方法に使用されるＴＦＦカセットは、それぞれ、透析濾過チャネルと、平坦な第一の濾過膜と、保持液チャネルと、平坦な第二の濾過膜と、透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを含み、平坦な第一の濾過膜が透析濾過チャネルと保持液チャネルとを互いから区切り、平坦な第二の濾過膜が保持液チャネルと透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを互いから区切るように構成されている。透析濾過チャネルは、透析濾過媒体のための少なくとも一つの入口に流体的に接続され；保持液チャネルは、供給材料流体のための少なくとも一つの入口及び保持液のための少なくとも一つの出口に流体的に接続され；透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルは、透過液／透析濾過バッファのための少なくとも一つの出口に流体的に接続されている。

「濾過膜」という用語は、ＴＦＦ又は透析濾過プロセスを使用して供給材料を透過液流と保持液流とに分離するための選択的透過性の膜を指す。例示的な濾過膜としては、Hydrosart（登録商標）膜及びポリエーテルスルホン（ＰＥＳＵ）膜、たとえばSartoriusから市販されているものがあるが、これらに限定されない。他の濾過膜が、本明細書に記載されるシステム及び方法に適することもあり、そのような膜は、安定なポリマー組成、広いｐＨ範囲及び／又は広い温度範囲を特徴とするであろう。通常、本明細書に記載される濾過膜は、約５キロダルトン（kD）～約３００kD又は約０．００１２ミクロン～約０．０７５ミクロンの範囲の孔径を有する。具体的な実施形態において、濾過膜は、約２０kD～約４０kD又は約２５kD～約３５kDの範囲の孔径を有する。一つの実施形態において、濾過膜は、約３０kDの孔径又は平均孔径を有する。一つの実施形態において、濾過膜は、抗体を処理するのに適した孔径を有する。

「供給材料」又は「供給材料流」という用語は、濾過されるために濾過ステージに送られる溶液を指す。濾過のために濾過ステージに送られる供給材料は、たとえばシステムの外部にある供給材料容器（たとえば容器、タンク）からの供給材料であることもできるし、同じシステム中の先行する濾過ステージからの保持液であることもできる。

「濾過」という用語は一般に、供給材料を二つの流れ、透過液と保持液とに分離する行為を指す。

「透過液」という用語は、膜を透過した供給材料の部分を指す。

「濾液」という用語は、膜を透過した任意の物質（透過液及び／又は透析濾過バッファ）を指す。

「保持液」という用語は、膜によって保持された溶液の部分を指す。特定の実施形態において、例示的な透析濾過プロセス中、保持液の富化（すなわち濃縮）は起こらない。実施形態にしたがって、バッファ交換（透析濾過）は一定の保持液濃度で達成される。

「供給材料導管」とは、供給材料を供給材料源（たとえば供給材料容器）から濾過ステージへと運ぶための導管を指す。

「保持液導管」とは、保持液を運ぶための濾過アセンブリ中の導管を指す。

「透過液導管」とは、透過液を運ぶための濾過アセンブリ中の導管を指す。

「流路」という表現は、システムの全体又は一部を通る流体（又は液体）の流れをサポートするチャネルを指す。流体は、供給材料、透過液、透析濾過バッファ又は保持液であることができる。たとえば、供給材料入口から保持液出口までシステム全体を通過する流路；濾過ステージ内の流路（たとえば、濾過ステージ中のＴＦＦカセット及び／又はマニホルドセグメントを通過する流路）；及び二つ以上の隣接する濾過ステージ間の流路。流路は、所望の流れをサポートする任意のトポロジー（たとえば直線形、コイル状、ジグザグに配設）を有することができる。流路は並列又は直列であることができる。流路はまた、システムを通過するシングルパスを生じさせる経路を指すこともできる。

「濾過ステージ」とは、本明細書に記載されるマニホルドセグメント及び一つ以上のＴＦＦカセットを含む、システム中のユニットを指す。

「マニホルドセグメント」とは、供給材料を運ぶためのマニホルド、透析濾過バッファを濾過ステージに運び入れるためのマニホルド、保持液を運ぶためのマニホルド及び濾過ステージから透過液／透析濾過バッファを運び出すためのマニホルドを含む複数のマニホルド（たとえば入口及び出口）を有するブロックを指す。

「複数」という用語は、システムユニットを記載するために本明細書中で使用される場合、二つ以上を指す。

「流体的に接続された」という表現は、流体が一つの構成要素から他の構成要素へと流れることができるよう、システムの二つ以上の構成要素（たとえば、二つ以上のマニホルドセグメント、二つ以上のＴＦＦカセット、マニホルドセグメント及び一つ以上のＴＦＦカセット）が一つ以上の導管（たとえば供給材料導管、保持液導管、透析濾過バッファ導管、透過液・透析濾過バッファ導管）によって接続されていることを指す。

本明細書中で使用される「処理」という用語は、生物学的産物を含有する供給材料を濾過し、その後、透析濾過された産物を回収する行為を指す。透析濾過された産物は、保持液を適当な捕集容器に送ることによって回収することができる。

「連続処理」、「一連の処理」、「連続操作」及び「一連の操作」という表現は、先行するユニットの保持液流が後続の隣接するユニットのための供給材料流として働くよう、システム中の流体又は液体を一度に一つの濾過ステージに分配することを指す。

「転化率」及び「パスあたりの転化率」という表現は、本明細書中、フローチャネルを通過するパス中に膜を透過する供給材料ボリュームの割合（供給材料流ボリュームの％値として表される）を示すために使用される。

「滞留時間」という用語は、膜の供給側のホールドアップボリュームを流量で割ったものを指す。

本明細書中で使用される「濃縮係数」という用語は、供給材料流中で産物が濃縮された量を指す。これは、体積濃縮係数と保持率の両方に依存する。

「透析濾過」又は「ＤＦ」という用語は、可溶性透過液成分の濃度を下げるために保持液が溶媒で希釈されると同時に再濾過される、特殊なクラスの濾過を意味するために使用される。

「ダイアボリューム」という用語は、透析濾過工程中に実施された洗浄の程度の尺度である。これは、保持液ボリュームと比較した、ステージ操作に導入された透析濾過バッファのボリュームに基づく。

「下流」又は「下流処理」という用語は一般に、望ましくない成分及び不純物からの生物学的産物の精製のために、病原体（たとえばウイルス、内毒素）の濾過又は不活性化のために、また、製剤化及びパッケージングのために、生物学的産物が創製されたところの元の溶液からの生物学的産物の捕獲に必要な工程の一部又はすべてを指す。

「限外濾過」という用語は、生物学的産物を保持し、分画分子量よりも小さいバッファ成分を濾液中へと通すために使用される濾過を指す。生物学的産物を保持するために使用される限外濾過膜は一般に、約５kD～約３００kDの分画分子量を有する。

「ポリペプチド」、「ポリペプチド産物」、「タンパク質」及び「タンパク質産物」という用語は、本明細書中では互換可能に使用され、当技術分野において知られるように、二つ以上のアミノ酸、たとえば、連続的なペプチド結合を介して結合したアミノ酸の少なくとも一つの鎖からなる分子を指す。一つの実施形態において、「関心対象のタンパク質」又は「関心対象のポリペプチド」とは、宿主細胞へと形質転換された外因性核酸分子によってコードされた、その外因性ＤＮＡがアミノ酸配列を決定する、タンパク質である。もう一つの実施形態において、「関心対象のタンパク質」は、宿主細胞にとって内因性である核酸分子によってコードされたタンパク質である。

本明細書中で使用される「保持率」という用語は、膜によって保持される特定の生物学的産物（たとえばタンパク質）の割合を指す。また、見かけ保持率又は固有保持率として計算することもできる。

本明細書中で使用される「使い捨て」という用語は、物品が、一度使用されたのち廃棄されるのに適していること、及び再使用可能な物品が、本発明に準じるプロセス中で一度だけ使用されたのち、プロセス中でもはや使用されないことを指す。このような物品は「ディスポーザブル」とも呼ばれる。

「スキッド」という用語は、システムを簡単に輸送することを許す、フレーム内に収容された構成要素のシステムを指す。個々のスキッドは、完全なプロセスシステムを含むこともできるし、プロセスの特定の側面を実施するシステムを含むこともできる。複数のスキッドを組み合わせて、より大きなシステム又はポータブルプラント全体を創ることもできる。

クロスフロー濾過とも知られる「タンジェンシャルフロー濾過又は「ＴＦＦ」という用語は、供給材料流が膜面に対して平行に流れるプロセスを指す。圧力の印加が流れの一部分を膜に透過させ（濾液）、残りは保持される（保持液）。

「膜間圧力差」又は「ＴＭＰ」という用語は、膜の供給材料側から濾液側に加わる平均圧力を指す。

本明細書中で使用される「抗体」という用語は、広義には、特定の抗原を認識し、それに結合することができるタンパク質を指す。この用語は、具体的には、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、二量体、多量体、多重特異性抗体（たとえば二重特異性抗体）、抗体フラグメント（たとえば、切断された抗体からのFabフラグメント、F（ab'）₂、FvフラグメントもしくはFcフラグメント、scFv-Fcフラグメント、ミニボディ、ダイアボディ又はscFv）ならびに二本鎖及び一本鎖抗体を含む。この用語はまた、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体及び癌抗原に特異的に結合する抗体を含む。さらに、この用語は、抗体の遺伝子操作された誘導体を含む。抗体、抗体のフラグメント及び遺伝子操作された抗体は、当技術分野において公知である方法によって得ることができる。

本明細書中で使用される「培養物」及び「細胞培養物」及び「哺乳動物細胞培養物」という用語は、培地中、細胞集団の生存及び／又は増殖に適した条件下で維持又は増殖される、表面付着状態又は懸濁状態の細胞集団を指す。これらの用語はまた、細胞集団及びその集団が懸濁している培地を指すこともできる。

本明細書中で使用される「不純物」という用語は、培養プロセス中に生産される望ましくない化学的又は生物学的化合物を指す。不純物としては、たとえば、エチルアルコール、ブチルアルコール、乳酸、アセトン、エタノール、ガス状化合物、ペプチド、脂質、アンモニア、芳香族化合物、ＤＮＡ及びＲＮＡフラグメントならびに培地成分及び生物学的産物の分解産物を挙げることができる。

本明細書中で使用される「培地」又は「細胞培養培地」という用語は、培養される細胞に滋養を与える栄養素を含有する溶液を指す。通常、これらの溶液は、最低限の増殖及び／又は生存のために細胞によって求められる必須及び非必須アミノ酸、ビタミン類、エネルギー源、脂質及び微量元素を提供する。溶液はまた、ホルモン及び成長因子をはじめとする、増殖及び／又は生存を最低の比率よりも高める成分を含有することもできる。溶液は、細胞の生存及び増殖にとって最適なｐＨ及び塩濃度になるように調合される。

透析濾過システム
本明細書には、シングルパス向流透析濾過のためのシステム及び同システムを使用して流体供給材料（たとえば液体供給材料又は溶液供給材料）を濾過する方法が開示される。

一つの実施形態において、システム及び方法は、流体供給材料及び透析濾過バッファが、本明細書に記載されるシングルパス透析濾過システムを通って流れて透析濾過され、保持液が回収される、流体供給材料の透析濾過に関する。

透析濾過システムは、保持液が第一の濾過ステージから後続の濾過ステージへと順次に移動したのち最後の濾過ステージに達し、かつ、透過液及び透析濾過バッファが後のステージから前のステージへと向流的に流れるように流体的に接続された複数の濾過ステージを含む。各「濾過ステージ」は、一つ以上のＴＦＦカセットと、複数のマニホルド（たとえば入口及び出口）を有するブロックを含むマニホルドセグメントとを含む。特定の実施形態において、一つ以上のＴＦＦカセットは、マニホルドセグメント内にある、又はマニホルドセグメントに収容されている。特定の実施形態において、システムは二つ以上の濾過ステージを含む。特定の実施形態において、システムは三つ以上の濾過ステージを含む。特定の実施形態において、システムは二つ、三つ又は四つのステージを含む。一般に、システム中に使用することができるステージの数に特に制限はない。しかし、システム及び方法は、二つ、三つ又は四つのステージで透析濾過の改善を達成するように設計されている。特に、システム及び方法は、二つ、三つ又は四つのステージで、生物学的産物の場合に一般に求められる少なくとも８ダイアボリュームの透析濾過を達成するように設計されている。特定の実施形態において、システム及び方法は、二つのステージで８ダイアボリュームの透析濾過を達成する。特定の実施形態において、システム及び方法は、三つのステージで８ダイアボリュームの透析濾過を達成する。特定の実施形態において、システム及び方法は、四つのステージで８ダイアボリュームの透析濾過を達成する。

例示的なシステム（１０）が図１に示されている。図１を参照すると、供給材料源（１００）からの流体供給材料が、供給材料導管（１０１ａ、１０１ｂ）を介して第一の濾過ステージ（「ステージ１」）の供給材料入口に流れ込む。流体供給材料は、供給材料ポンプ（すなわち「供給材料ポンプ」）によって供給材料導管に押し通される。供給材料はＴＦＦカセット（２００）を通過し、このＴＦＦカセットが、第一の濾過ステージ中に存在する透過液及び透析濾過バッファから保持液を分離する。保持液は、供給材料導管（２０１）を介して後続の（すなわち第二の）濾過ステージに流れ込む。透過液及び透析濾過バッファは、透過液・透析濾過バッファ入口に通じる透過液・透析濾過バッファ導管（３０２ａ、３０２ｂ）を介して第一の濾過ステージに流れ込む。透過液及び透析濾過バッファは、バッファポンプ（濾液ポンプとも知られる）（すなわち「濾液ポンプ２」）により、透過液・透析濾過バッファ導管に押し通されて第二の濾過ステージから第一の濾過ステージへと送られる。透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）は、第一濾過ステージの出口を介して第一の濾過ステージから流出する。透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）は、濾液ポンプ（「すなわち濾液ポンプ３」）によって透過液・濾液導管（２０２ａ、２０２ｂ）に押し通される。それにしたがって、透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）を廃棄することができる。

図１に示す第二の濾過ステージ（「ステージ２」）において、ステージ１からの保持液はＴＦＦカセット（３００）を通過し、このＴＦＦカセットが、第二の濾過ステージ中に存在する透過液及び透析濾過バッファから保持液を分離する。ステージ２からの保持液は、供給材料導管（３０１）を介して後続の（すなわち第三の）濾過ステージに流れ込む。透過液及び透析濾過バッファは、第三の濾過ステージから、透過液入口に通じる透過液・透析濾過バッファ導管（４０２ａ、４０２ｂ）を介して第二の濾過ステージに流れ込む。透過液及び透析濾過バッファは、バッファポンプ（すなわち「濾液ポンプ１」）により、透過液・透析濾過バッファ導管に押し通されて、第三の濾過ステージから第二の濾過ステージへと送られる。

図１に示すように、透析濾過バッファ（「ＤＦバッファ」）は、透析濾過バッファ供給源（５００）から、最終濾過ステージの透析濾過バッファ入口に通じる透析濾過バッファ導管（５０２ａ、５０２ｂ）を通って最終（すなわち第三の）濾過ステージ（「ステージ３」）に流れ込む。バッファポンプ（すなわち「ＤＦバッファポンプ」）が、透析濾過バッファを透析濾過バッファ導管に押し通して最終濾過ステージに送り込む。最終濾過ステージにおいて、ステージ２からの保持液がＴＦＦカセット（４００）を通過し、このＴＦＦカセットが、第三の濾過ステージ中に存在する透過液及び透析濾過バッファから保持液を分離する。ステージ３からの保持液は、保持液出口及び保持液導管（４０１ａ、４０１ｂ）を介してシステムから出る。その後、保持液は、貯蔵されてもよいし、他の下流の構成要素に送られて他のプロセスを受けてもよい。任意選択のバルブ（４０３）を使用して背圧を調整することもできる。

上述したように、濾過ステージそれぞれは、供給材料（又は保持液）を受け、濾過ステージに運び入れるための第一のマニホルド（すなわち入口）と、保持液を受け、濾過ステージから運び出すための第二のマニホルド（すなわち出口）と、透過液及び／又は透析濾過バッファを受け、濾過ステージに通して運ぶための第三のマニホルド（すなわち入口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、濾過ステージから運び出すための第四のマニホルド（すなわち出口）とを含むマニホルドセグメントを含む。濾過ステージは、マニホルドセグメント中の第二のマニホルドを後続の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの第一のマニホルドに結合して、一つのステージの保持液が次の濾過ステージのための供給材料として働くようにすることにより、また、マニホルドセグメント中の第四のマニホルドをその前の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの第三のマニホルドに結合することにより、マニホルドセグメントを通して流体的に接続されて濾過ステージ間の流路を提供する。各ステージ中のマニホルドセグメントはまた、マニホルドセグメントの片面又は両面に積み重ねることができる一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されている。加えて、システムは、システム中の第一のステージにある供給材料入口と、システム中の最後のステージにある保持液出口とを含み、供給材料がはじめに第一の濾過ステージを通ってシステムに入り、保持液（すなわち産物）が最後の濾過ステージからシステムを出るようになっている。

本明細書に記載されるシステムは、透過液及び透析濾過バッファの向流を利用する。すなわち、透過液及び透析濾過バッファの流路は、導管及び濾過ステージ中を、最後の濾過ステージから最初の濾過ステージへの方向に移動する。図１は、実例として、各ステージが単一のＴＦＦカセットを有し、各ＴＦＦカセットが、単一の透析濾過チャネルと、単一の供給材料／保持液チャネルと、単一の透過液／バッファ捕集チャネルとを区切る二つの膜を有する単一のフィルタセルを有する、簡単な３ステージシステムを示す。当業者には明らかであるように、透析濾過チャネルと供給材料／保持液チャネルと透過液／バッファ捕集チャネルとの間に適切な区切り（delineation）が維持される限り、より複雑な配設（たとえば、１ステージあたり複数のＴＦＦカセットがある、１ＴＦＦカセットあたり複数のフィルタセルがある、など）を使用することもできる。

カセットの濾過面積は任意の適当な濾過面積であることができる。特定の実施形態において、システムは、１カセットあたり約０．３～約８０m²、約０．３～約３m²又は約１０～約８０m²の範囲の濾過面積を有する。一つの実施形態において、システムは、１カセットあたり約０．３～約３m²の範囲の濾過面積を有する。

流体供給材料は、濾過される生物学的産物又は粒子（たとえばウイルス粒子、宿主細胞タンパク質）を含有する任意の液体（たとえば生物学的液体）又は溶液であることができる。たとえば、流体供給材料は、生物学的産物（たとえば組換えタンパク質などの標的タンパク質）及び一つ以上の不純物（たとえば非標的タンパク質）及び／又はバッファ成分を含有することができる。通常、システム及び方法は、生物学的産物の精製プロセスの終わり又は終わり近くに実施されるバッファ交換のために使用される。特定の実施形態において、透析濾過中に取り出されるバッファ成分はタンパク質ではない。

特定の実施形態において、流体供給材料は、生物学的産物の供給源（たとえば、モノクローナル抗体（ＭＡｂ）を発現するハイブリドーマ又は他の宿主細胞）から得られる。特定の実施形態において、流体供給材料中の生物学的産物は、クロマトグラフィー工程からの溶出バッファ中に存在するＭＡｂである。特定の実施形態において、透析濾過バッファは、薬物のための製剤化バッファである。

シングルパスモードでのシステム動作が、再循環の非存在で生物学的産物の直接フロースルー透析濾過をが可能にし、それが、機械部品の排除によってシステム全体のサイズを減らし、高い転化レベルでの連続動作を可能にする。

一般に、本発明のシステムは、周知であり、市販されている標準的な既存の構成要素（たとえばＴＦＦシステム）を使用して組み立て、作動させることができる。標準的なＴＦＦシステム構成要素としては、たとえば、カセットホルダ、供給材料、保持液、透過液及びバッファのための導管（たとえばチューブ、パイプ）、ハウジングもしくは筐体、バルブ、ガスケット、ポンプステージ（たとえば、ポンプハウジング、ダイヤフラム及びチェックバルブを含むポンプステージ）、一つ以上のリザーバ（たとえば、供給材料、保持液、透過液及びバッファのためのプロセス容器）ならびに圧力計がある。

ＴＦＦカセット
例示的なシステム及び方法における使用に適したＴＦＦカセットは、濾過膜と、供給材料／保持液、ステージに流入する透過液／透析濾過バッファ及びステージから流出する透過液／透析濾過バッファのための別々のチャネルとを含む、ＴＦＦ又は透析濾過プロセスに適したプレート＆フレーム構造を含む。一般に、ＴＦＦカセットは、複数の隣接するクロスフロー濾過ユニット（すなわちフィルタセル）を含み、これらのユニットは通常、濾過される供給材料流体又は保持液のための保持液チャネルと、二つの平坦な濾過膜層と、透過液／透析濾過バッファ取り込みチャネルと、透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとの反復アレイからなる。フィルタセルの透過液／透析濾過バッファ取り込み及び捕集チャネルは、追加的な平坦な膜層によって次のフィルタセルの保持液チャネルから区切られている。各保持液チャネルは、濾過される供給材料流体のための入口及び保持液のための出口に流体誘導（連通）的に接続され；各透過液／透析濾過バッファ取り込みチャネルは、透過液／透析濾過バッファのための入口に流体誘導的に接続され；各透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルは、透過液／透析濾過バッファのための出口に流体誘導的に接続されている。

一つの実施形態において、ＴＦＦカセットは、透析濾過チャネルと、平坦な第一の濾過膜と、保持液チャネルと、平坦な第二の濾過膜と、透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを含み、（i）平坦な第一の濾過膜が透析濾過チャネルと保持液チャネルとを互いから区切り、（ii）平坦な第二の濾過膜が保持液チャネルと透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを互いから区切り、（iii）透析濾過チャネルが、透析濾過媒体のための少なくとも一つの入口に流体的に接続し、（iv）保持液チャネルが、供給材料流体のための少なくとも一つの入口及び保持液のための少なくとも一つの出口に流体的に接続し、（v）透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルが、透過液／透析濾過バッファのための少なくとも一つの出口に流体的に接続するように構成されている。

特定の実施形態において、第一の濾過膜及び第二の濾過膜は、それぞれの孔径又はそれぞれの分画分子量を有し；第一の濾過膜の孔径又は分画分子量は、第二の濾過膜の孔径又は分画分子量と少なくとも同じ大きさである。

特定の実施形態において、第一の濾過膜は精密濾過膜又は限外濾過膜であり、及び／又は第二の濾過膜は限外濾過膜である。

一つの実施形態において、第一の濾過膜は、３０kD～１，５００kDの範囲の分画分子量（ＭＷＣＯ）を有する。第二の濾過膜は、５kD～１，５００kD、約５kD～約３００kD、約２０kD～約４０kD又は約２５kD～約３５kDの範囲の分画分子量を有する。

特定の実施形態において、一つ以上のＴＦＦカセットは複数の積層アレイを含み、各積層アレイが、それぞれの透析濾過チャネル、それぞれの第一の濾過膜、それぞれの保持液チャネル、それぞれの第二の濾過膜及びそれぞれの透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルを含み、積層アレイが組み合わさってフィルタカセットを形成するようになっている。

特定の実施形態において、透析濾過チャネル及び／又は保持液チャネルの自由容積は、供給材料流体のための入口から保持液のための出口への流れ方向に減少する。

特定の実施形態において、保持液チャネルの自由容積が流れ方向に減少するよう、保持液チャネル中、繊維材料の複数の層が互いに上下に配設される。

特定の実施形態において、一つ以上のＴＦＦカセットの濾過膜は安定化セルロース誘導体ポリマー濾過膜である。特定の実施形態において、ＴＦＦカセットはそれぞれ、一つ以上の安定化セルロース誘導体ポリマー濾過膜、たとえば、バイオテクノロジー及び製薬産業のために最適化された安定化セルロース誘導体ポリマー膜を含む。特定の実施形態において、安定化セルロース誘導体ポリマー膜は、幅広いｐＨ及び温度範囲を有し、親水性である。特定の実施形態において、安定化セルロース誘導体ポリマー膜はタンパク質結合及び汚れに抵抗する。特定の実施形態において、安定化セルロース誘導体ポリマー膜は、蒸気又はオートクレーブ処理によって滅菌することができる。特定の実施形態において、安定化セルロース誘導体ポリマー膜は、ＮａＯＨを使用して、加熱の有無にかかわらず、再生又は脱パイロジェン処理することができる。特定の実施形態において、一つ以上のＴＦＦカセットを使用して、流体供給材料から以下を取り出すことができる：哺乳動物細胞、たとえばＣＨＯ及びＢＨＫ；細菌、たとえば大腸菌及びPasteurella C. diphtheria；酵母；ならびに細胞溶解産物。特定の実施形態において、ＴＦＦカセット中の濾過膜又はポリマー膜は、約５kD～約３００kD又は約０．００１２ミクロン～約０．０７５ミクロンの範囲の孔径を有する。特定の実施形態において、濾過膜は、約２０kD～約４０kD又は約２５kD～約３５kDの範囲の孔径を有する。一つの実施形態において、濾過膜は約３０kDの孔径孔径を有する。一つの実施形態において、濾過膜は、抗体を処理するのに適した孔径を有する。

特定の実施形態において、ＴＦＦカセット中の濾過膜又はポリマー膜は約０．３～約３．０m²の膜面積を有する。特定の実施形態において、ＴＦＦカセット中の濾過膜又はポリマー膜は約１０～約８０m²の濾過面積を有する。

特定の実施形態において、一つ以上のＴＦＦカセットの濾過膜はポリエーテルスルホン（ＰＥＳＵ）濾過膜である。特定の実施形態において、ＴＦＦカセットはそれぞれ、一つ以上のＰＥＳＵポリマー濾過膜、たとえば、バイオテクノロジー及び製薬産業のために最適化されたＰＥＳＵポリマー膜を含む。特定の実施形態において、ＰＥＳＵ膜は、幅広いｐＨ範囲と幅広い温度範囲とを有し、親水性である。特定の実施形態において、ＰＥＳＵ膜はタンパク質結合及び汚れに抵抗する。特定の実施形態において、ＰＥＳＵ膜は、蒸気又はオートクレーブ処理によって滅菌することができる。特定の実施形態において、ＰＥＳＵ膜は、ＮａＯＨを使用して、加熱の有無にかかわらず、再生又は脱パイロジェン処理することができる。特定の実施形態において、ＴＦＦカセット中のＰＥＳＵ濾過膜は、約０．０５μm～約０．２μm又は約０．１μm～約０．２μmの範囲の孔径を有する。

特定の実施形態において、各透析濾過カセットは同じ基本設計を有する。他の実施形態において、異なる透析濾過カセット（たとえば異なる膜材料、異なる孔径など）の組み合わせを使用することもできる。

一つの実施形態において、流体供給材料のシングルパス向流透析濾過のためのシステムは、二つ以上の濾過ステージと；濾過ステージ中のマニホルド間の流体連通を促進するための導管と；流体供給材料を第一の濾過ユニットに提供するための導管及び少なくとも一つの供給材料ポンプと；透析濾過バッファを最終濾過ステージに提供するための導管及び少なくとも一つのバッファポンプと；透過液及び透析濾過バッファを後続の濾過ステージからその前の濾過ステージへ提供するための導管及び濾過ステージあたり少なくとも一つのバッファポンプと；透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）をシステムから取り出すための導管及び濾液ポンプとを含み、
各濾過ステージが、
（i）マニホルドセグメント、及び（ii）一つ以上のＴＦＦカセットを含み；マニホルドセグメントが、流体供給材料又は保持液を受け、濾過ステージに運び入れるための第一のマニホルド（すなわち入口）と、保持液を受け、濾過ステージから運び出すための第二のマニホルド（すなわち出口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、濾過ステージに通して運ぶための第三のマニホルド（すなわち入口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、濾過ステージから運び出すための第四のマニホルド（すなわち出口）とを含み；マニホルドセグメントが一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されており；
マニホルドセグメント中の第二のマニホルドを後続の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの第一のマニホルドに結合して、一つのステージの保持液が次の濾過ステージのための供給材料として働くようにすることにより、また、マニホルドセグメント中の第四のマニホルドをその前の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの第三のマニホルドに結合することにより、濾過ステージがマニホルドセグメントを通して流体的に接続されて濾過ステージ間の流路を提供し；
システム中の第一の濾過ステージが、供給材料ポンプに接続された導管から流体供給材料を受け；最終（すなわち最後の）濾過ステージの第二のマニホルドが、保持液がシステムから出ることを許す、その前の濾過ステージに接続しない保持液出口である。

特定の実施形態において、各ステージ中のマニホルドセグメントはまた、一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されている。特定の実施形態において、一つ以上のＴＦＦカセットは、マニホルドセグメント内にあり、マニホルドセグメントの片面又は両面に積み重ねられている。

各マニホルドセグメントは、セグメントを隣接する濾過ステージ中のマニホルドセグメントに流体的に接続することを可能にするマニホルド構造又は装置を有する。マニホルドセグメントは、マニホルドセグメントからマニホルドセグメントへの直列流路を促進するやり方で接続される。たとえば、隣接するマニホルドセグメントは、各マニホルドセグメント中の第一のマニホルドが隣接するマニホルドセグメントの第二のマニホルドに接続されるように配設される。この配設の結果、一つのステージの保持液（マニホルドセグメント中の第二のマニホルドを通ってステージから出る）が次のステージのための供給材料（マニホルドセグメントの第一のマニホルドに受けられる）として働く。マニホルドセグメント中のマニホルドは、濾過ステージから透過液及び透析濾過バッファを排出し、透過液及び透析濾過バッファを一連の濾過ステージ中のその前の濾過ステージに受けるための別個の経路（すなわち、透過液及び透析濾過バッファの向流）を提供する。

特定の実施形態において、隣接するマニホルドセグメント間の並行流は、ステージ間の直列流路を促進するためのシール又はバルブ（たとえばサニタリーバルブ）を使用して阻止される。たとえば、シール又はバルブを、供給材料及び保持液を運ぶマニホルド中に配置して、流体が隣接するマニホルドセグメントへと並行に流れ込むのを阻止することができる。並行流を阻止するためのシール又はバルブの使用は、第一、第二及び第三のマニホルドがそれぞれマニホルドセグメントを完全に通過するようにマニホルドセグメントが完全に穿孔される場合、特に望ましい。

マニホルド中に配置するのに適したシール（たとえばメカニカルシール）としては、非限定的に、リング（たとえばＯリング、金属リング）、モールディング、パッキン、シーラント及びガスケットがある。好ましくは、シールは、ガスケット、たとえば、開口部を閉じるガスケット又は開口部とマニホルド中の第一の通路との間の死容積を閉じるのに十分な長さを有するガスケットである。好ましくは、ガスケットは柔軟かつサニタリーである（たとえば、低剥離性であり、洗浄可能であり、消毒可能であり、抽出物が少ないガスケット）。ガスケットは、エラストマー材料又は金属（たとえば金属箔）を含むことができる。

シールの代わりにバルブを使用すると、バルブが開いているときはマニホルドセグメント間の並行流を許し、バルブが閉じているときは直列流を許すことにより、より大きな操作柔軟性が提供される。マニホルドにおける使用に適したバルブとしては、たとえば、ピンチバルブ（たとえばダイヤフラムバルブ）がある。好ましくは、バルブは低せん断かつサニタリーである（たとえば適合性、非毒性、消毒可能、低剥離性）。本明細書中で使用される「サニタリーバルブ」とは、開いているか閉じているかにかかわらず、無菌接続を維持することができるバルブである。通常、サニタリーバルブは適合性、非毒性、消毒可能かつ低剥離性である。

各濾過ステージ中のマニホルドセグメントもまた、本明細書に記載されるように、一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されている。たとえば、マニホルドセグメントは、マニホルドセグメント中の第一の、すなわち供給材料マニホルドから複数のＴＦＦカセットを通過して延びるフローチャネルと、複数のＴＦＦカセットを通過してマニホルドセグメント中の第二の、すなわち保持液チャネルに戻る保持液フローチャネルとを介してＴＦＦカセットに流体的に接続されることができる。

ＴＦＦカセットは、マニホルドセグメントの片面又は両面に位置する（たとえば積み重ねられる）ことができる。通常、各濾過ステージは、マニホルドセグメントの各面上に約１０m²までの濾過膜面積を収容することができ、濾過ステージあたりの面積は合計で約２０m²である。一般に、マニホルドセグメントの各側に積み重ねることができるカセットの数は、他ならぬそのカセットの膜面積に依存する。特定の実施形態において、システム中の濾過ステージそれぞれは同じ数及び配設のＴＦＦカセットを含む。

一つの実施形態において、ＴＦＦカセット（たとえば約一つ、二つ、三つ、四つ、五つ、六つ、七つ、八つ、九つ、１０又はより多くのＴＦＦカセット）はマニホルドセグメントの両面に位置する。もう一つの実施形態において、ＴＦＦカセット（たとえば約一つ、二つ、三つ、四つ、五つ、六つ、七つ、八つ、九つ、１０又はより多くのＴＦＦカセット）はマニホルドセグメントの片面のみに位置する。ＴＦＦカセットがマニホルドセグメントの両面に位置する場合、マニホルドセグメントの各面のＴＦＦカセットの数は、異なることもできるし、同じであることもできる。特定の実施形態において、マニホルドセグメントの各面のＴＦＦカセットの総数は同一である。

特定の実施形態において、システムは、並列処理のために構成されているカセットを有する一つ以上濾過ステージと、直列処理のために構成されているカセットを有する一つ以上の濾過ステージ（たとえば、バルブ、ガスケット又はダイバータプレートを使用する）とを含むことができる。好ましくは、並列処理のために構成されているカセットを有する濾過ステージは、システム中、直列処理のために構成されているカセットを有する濾過ステージよりも前にある。特定の実施形態において、システム中のすべての濾過ステージは、直列処理のために配設されたカセットを有する最後の、すなわち最終の濾過ステージを除き、並列処理のために構成されているカセットを有する。

濾過ステージ中のＴＦＦカセットを保持、すなわち密封するために、一般に、エンドプレート又はカセットホルダが使用される。エンドプレート及びカセットホルダは、特定のカセットとの使用の場合に装着することができる。

本発明のシステムは通常、供給材料入口及び保持液出口を含む。一般に、供給材料入口はシステム中の第一の濾過ステージに配置され、その一端が、供給材料タンクに接続されている導管（たとえばパイプ、チューブ）に接続され、その他端が、供給材料をシステム中に受けるための第一のステージ中のマニホルドセグメント中の第一のマニホルドに接続されている。保持液出口は通常、システム中の最後の、すなわち最終の濾過ステージに配置され、その一端が、最後のステージ中のマニホルドセグメント中の第二のマニホルドに接続され、その他端が、保持液容器に接続されている導管（たとえばパイプ、チャネル）に接続されている。

本明細書に記載されるシステムはさらに、以下をはじめとする、透析濾過プロセスを実施するのに有用な一つ以上の追加的構成要素（それらの例は当技術分野において公知である）を含むことができる：一つ以上のサンプリングポート、Ｔライン（たとえば、インラインバッファ追加用）、圧力センサ、圧力センサ用のダイヤフラム、システム中のバルブが開状態であるか閉状態であるかを示すバルブセンサ及び流量計。特定の実施形態において、システムは、システム中の一つ以上の位置にサンプリングポート（たとえばサニタリーサンプリングポート）を含む。たとえば、サンプリングポートは、保持液ライン、透過液／透析濾過バッファライン又は両方の端部に含まれることができる。通常、サンプリングポートは濾過ステージ中のマニホルドセグメントに位置する。一つの実施形態において、システムはダイバータプレートを有しない。

いくつかの実施形態において、システムの一つ以上の構成要素は使い捨てであることができる。

特定の実施形態において、システムは、透析濾過バッファライン上に流量計を含む。特定の実施形態において、システムは、濾液ライン上に流量計を含む。特定の実施形態において、システムは、産物供給ライン上に流量計を含む。特定の実施形態において、システムは、保持液ライン上に流量計を含む。特定の実施形態において、システムは、産物と透析濾過バッファ及び／又は濾液との間の相対流量を制御するためのオートメーションを含む。

一般に、すべてのバッファ（又は濾液）ポンプは、同じ流量で作動するように制御される（機械的に、又はオートメーションによって）。これは、全体流量を変える能力を維持しながらも各ポンプを通過する同じ流量を達成するためのマルチヘッド蠕動ポンプを使用することにより、研究室規模で達成することができる。

方法
本明細書には、本明細書に記載されたシングルパス向流透析濾過システムを使用して流体供給材料を濾過する方法が開示される。

一つの実施形態において、方法は、流体供給材料及び透析濾過バッファが、本明細書に記載されるシングルパス透析濾過システムを通って、流体供給材料の保持液部分及び透過液部分を分離し、回収する、流体供給材料の透析濾過に関する。

一つの実施形態において、方法は、流体供給材料をシングルパス向流透析濾過システムに通す工程、及びシステムからの透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）及び保持液を別々の容器中に回収する工程を含む。特定の実施形態において、透過液／バッファ及び保持液はシステム中を再循環しない（すなわち、方法はシステムを通してシングルパスで起こる）。

本明細書に記載される方法は、透析濾過を実施する工程（たとえば、流体供給材料中の塩又は溶媒を取り出す、もしくはその濃度を下げるため、又はバッファ交換を達成するため）を含む。特定の実施形態において、透析濾過は、流体供給材料を濃縮して透析濾過ボリュームを減らしたのち、透析濾過溶液を加えることによって供給材料をその開始ボリュームに戻す、当技術分野において不連続又はバッチ透析濾過として知られるプロセスによって実施される。もう一つの実施形態において、透析濾過は、透析濾過溶液を保持液に加えて透析濾過ボリュームを増したのち、試料を濃縮してその元のボリュームに戻すことによって実施される。さらに別の実施形態において、透析濾過は、システムから透過液が取り出されるのと同じ速度で透析濾過溶液を未濾過の供給材料に加える、当技術分野において連続又は定ボリューム透析濾過として知られるプロセスによって実施される。適当な透析濾過溶液は周知であり、たとえば、水及び様々な透析濾過バッファ水溶液が挙げられる。

透析濾過を実施するために、システムは、透析濾過溶液のためのリザーバ又は容器と、透析濾過溶液を透析濾過溶液容器から最終濾過ステージへと運ぶための一つ以上の導管とを含むことができる。

透析濾過プロセスの一部としての極端な濃縮及びインライン希釈を避けるために、透析濾過液を濾過アセンブリにポンプで送り込んで、保持液区分の流量を初期供給材料と同じ流量に維持することが好ましい。これは、透析濾過液バッファ添加の速度を透過液取り出しの速度と一致させることを要求する。各ポンプはぴったり一致したポンピング速度を有するため、このプロセスは均衡し、効率的なバッファ交換を維持する。

特定の実施形態において、２ステージシステムを使用して、バッチＴＦＦに使用される少なくとも８ダイアボリュームに等しい透析濾過を達成することができる。

当技術分野において公知の関心対象の生物学的産物の製造又は生産方法を、本明細書に記載される流体供給材料を濾過するシステム及び方法と組み合わせて使用することができる。たとえば、当業者は、発酵を使用して、組換えタンパク質などの生物学的産物を製造又は生産する方法を知っている。特定の実施形態において、関心対象の生物学的産物の生産は、細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養することを含む。細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養することは、真核細胞を、適当な培地中、増殖及び／又はタンパク質生産／発現を可能にする条件下で維持することを含むことができる。関心対象の生物学的産物は、流加細胞培養によって生産することもできるし、連続細胞培養によって生産することもできる。たとえば、真核細胞は、流加培養又は連続細胞培養で、好ましくは連続細胞培養で培養することができる。

特定の実施形態において、真核宿主細胞は酵母細胞である。一つの実施形態において、真核宿主細胞は哺乳動物細胞である。本明細書中で使用される哺乳動物細胞は、治療用の組換え分泌タンパク質の生産に適した哺乳動物細胞株であり、したがって、「宿主細胞」と呼ぶこともできる。特定の実施形態において、哺乳動物細胞は、ハムスタ細胞などの齧歯類細胞である。哺乳動物細胞は、単離された細胞又は細胞株である。特定の実施形態において、哺乳動物細胞は形質転換及び／又は不死化細胞株である。特定の実施形態において、哺乳動物細胞は、細胞培養における連続継代に適合され、初代非形質転換細胞又は器官構造の一部である細胞を含まない。特定の実施形態において、哺乳動物細胞は、ＢＨＫ２１、ＢＨＫ ＴＫ－、Jurkat細胞、２９３細胞、ＨｅＬａ細胞、ＣＶ－１細胞、３Ｔ３細胞、ＣＨＯ、ＣＨＯ－Ｋ１、ＣＨＯ－ＤＸＢ１１（ＣＨＯ－ＤＵＫＸ又はＤｕｘＢ１１とも呼ばれる）、ＣＨＯ－Ｓ細胞もしくはＣＨＯ－ＤＧ４４細胞又はそのような細胞株のいずれかの誘導体／子孫である。特定の実施形態において、哺乳動物細胞は、ＣＨＯ細胞、たとえばＣＨＯ－ＤＧ４４、ＣＨＯ－Ｋ１及びＢＨＫ２１であり、さらに好ましいものは、ＣＨＯ－ＤＧ４４及びＣＨＯ－Ｋ１細胞である。特定の実施形態において、哺乳動物細胞はＣＨＯ－ＤＧ４４細胞である。また、哺乳動物細胞、特にＣＨＯ－ＤＧ４４及びＣＨＯ－Ｋ１細胞のグルタミンシンテターゼ（ＧＳ）欠損誘導体が包含される。一つの実施形態において、哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスタ卵巣（ＣＨＯ）細胞、たとえばＣＨＯ－ＤＧ４４細胞、ＣＨＯ－Ｋ１細胞、ＣＨＯ ＤＸＢ１１細胞、ＣＨＯ－Ｓ細胞、ＣＨＯ ＧＳ欠損細胞又はその誘導体である。

特定の実施形態において、宿主細胞はさらに、治療用タンパク質、たとえば治療用の組換え分泌タンパク質などの異種タンパク質をコードする一つ以上の発現カセットを含んでもよい。特定の実施形態において、宿主細胞はまた、マウス細胞、たとえばＮＳ０及びＳｐ２／０細胞などのマウス骨髄腫細胞又はそのような細胞株のいずれかの誘導体／子孫であってもよい。

関心対象の生物学的産物又は組換えタンパク質をコードするＤＮＡ配列を含む細胞中で関心対象の生物学的産物又は組換えタンパク質の発現が起こり、それが、翻訳後修飾を含むタンパク質配列へと転写及び翻訳されて、細胞培養物中で関心対象の生物学的産物又は組換えタンパク質を製造する。

本明細書には、関心対象の生物学的産物を製造する方法であって、
（I）細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する工程；
（II）関心対象の生物学的産物を、細胞培養物から、（ａ）関心対象の生物学的産物、及び（ｂ）一つ以上の不純物及び／又はバッファ成分を含む流体供給材料の形態で収穫する工程；
（III）関心対象の生物学的産物及び一つ以上の不純物及び／又はバッファ成分を含む流体供給材料を精製して、関心対象の生物学的産物を流体供給材料から分離する工程；及び
（IV）任意選択で、関心対象の生物学的産物を、投与に適した薬学的に許容可能な製剤へと製剤化する工程
を含み、
さらに、
（ａ）流体供給材料をシングルパス向流透析濾過システムに通す工程、及び
（ｂ）システムからの透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）及び保持液を別々の容器中に回収する工程
を含み、
システムが、本明細書に記載される実施形態に準じるシステムである、方法が開示される。

特定の実施形態において、関心対象の生物学的産物は組換えタンパク質である。特定の実施形態において、細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する工程は流加細胞培養で実施される。特定の実施形態において、細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する工程は連続細胞培養で実施される。

以下の実施例は、例示の目的にのみ提示され、限定的であることを意図したものではない。

実施例１
全体流量を変える能力を維持しながらも各ポンプを通過する同じ流量を達成するためのマルチヘッド蠕動ポンプを使用して、複数のバッファ（又は濾液）ポンプの流量を制御した。研究データは、０．３３m² Sartopure（登録商標）30kd Hydrosart（登録商標）ＴＦＦカセット及びBoehringer Ingelheim Fremont Incorporated（BIFI）の抗体溶液を使用して生成した。単一のカセットを一定範囲の流量で作動させた。表１は、各実験の供給材料、保持液、透過液及び透析濾過バッファの対応する流量を示す。

供給材料は、グルコース約６g/L及び１５３g/Lのモノクローナル抗体溶液であった。保持液試料のグルコース濃度は、CedexセルカウンタBio HTグルコーステストのためのＧＬＣ３Ｄ及びＧＬＣ３Ｂ法を使用して測定した。表２は、抗体溶液中のグルコースの希釈倍率と、Bio HTグルコーステスト法によるグルコース濃度測定との関係を示す。

データは、試験方法が、１５３g/Lのグルコース濃度から開始した場合、９ダイアボリュームの透析濾過バッファを用いる透析濾過に等しいグルコース濃度を正確に測定し得ることを裏付ける。図２は、透析濾過バッファ流量と産物供給材料流量との比（供給材料流量と保持液流量は同じである）と、保持液流からのトレーサのクリアランスとの関係を示す。図２は、使用した透析濾過バッファのダイアボリュームの数（ｄｆバッファ流量／供給材料流量）に対するグルコース濃度の自然対数減少として表したグルコースの予想クリアランスを示す。膜の長さに沿ってｄｆバッファの均一な導入があり、ｄｆバッファと保持液との完全が混合があるならば、示された１対１の線形関係が期待される。実験データは、実験流量で作動させたとき、ｄｆバッファの流量が供給材料流量の約３倍の少なさである場合にはクリアランスがこれらの期待値よりも高く、ｄｆバッファ流量：供給材料流量の比が約３．５：１よりも高い場合、クリアランスが期待値よりも低いことを示す（表１を参照）。図２で取得されたデータに基づくと、三つのステージを有するシステムは、３：１のｄｆバッファ流量：供給材料流量の比で作動し、向流を利用して８よりも大きい自然対数のクリアランスを達成することができるであろう。この流量比及び表１のものに類似する正規化流量比において、保持液中の濃度は操作全体を通して一定に留まるはずである。

図３の実験データは、２ステージシステム中で４：１未満のｄｆバッファ流量：供給材料（又は保持液）流量の比を使用することにより、８よりも大きい自然対数の透析濾過（グルコース減少）を達成し得ることを示す。３．２：１のｄｆバッファ流量：保持液流量の比での実験は、はじめにｄｆバッファの流れを開始し、次いで保持液側の流れを開始することによって実施した。３．７：１のｄｆバッファ流量：保持液流量の比での実験は、はじめに保持液側で流れを開始し、次いでｄｆバッファ流を開始することによって実施した。クリアランスは、はじめにこの方法でシステムを起動するほうが、システムをｄｆバッファで完全にプライミングし、はじめにｄｆバッファ流を開始する場合よりも低い。いずれの場合も、システムは時間とともに最終的に同じ定常状態に達する。図３の保持液流量に対するｄｆバッファ流量の比３．７で達成された最終的なクリアランスは、ｄｆバッファのプライミング及びフローで操作を開始するであろう実際の抗体産生処理条件と比べて最小のクリアランスを表す。データは、２ステージシステム中、４：１（ｄｆバッファ／供給材料）未満の向流流量で、８ダイアボリュームよりも大きい透析濾過を達成し得ることを示す。生物学的産物の製造において一般的な８ダイアボリューム透析濾過操作の場合、これは、使用される透析濾過バッファを５０％減らすであろう。表３は、２ステージシステムからの研究データと、同じ量のモノクローナル抗体産物を同じ時間で透析濾過する従来のＴＦＦシステムの場合の計算値とを比較する。データは、マルチステージ向流システムの効率向上を実証する。特に、データは、例示的なシングルパス向流透析濾過システムの場合で、ポンプパスにおける約４０～約８０倍の減少を裏付ける。

図４の実験データは、３ステージシステム中、３：１未満のｄｆバッファ流量：供給材料（又は保持液）流量の比を使用することにより、８よりも大きい自然対数の透析濾過（グルコース減少）を達成し得ることを示す。生物学的産物の製造において一般的な８ダイアボリューム透析濾過操作の場合、これは、使用される透析濾過バッファを６３％減らすであろう。表４は、３ステージシステムからの研究データと、同じ量のモノクローナル抗体産物を同じ時間で透析濾過する従来のＴＦＦシステムの場合の計算値とを比較する。データは、マルチステージ向流システムの効率向上を実証する。特に、データは、例示的なシングルパス向流透析濾過システムの場合で、ポンプパスにおける約４０～約８０倍の減少を裏付ける。

前述の本明細書においては、例を参照しながら様々な実施形態を説明した。しかし、以下の特許請求の範囲に記される例示的な実施形態のより広い範囲を逸脱することなく、様々な修飾及び変更をそれに加え、追加的な実施形態を実現し得ることは明らかである。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく、例示的な意味としてみなされるべきである。

Claims (20)

1. 流体供給材料のシングルパス向流透析濾過のためのシステムであって、二つ以上の濾過ステージと；前記濾過ステージのマニホルド間の流体連通を促進するための導管と；流体供給材料を第一の濾過ユニットに提供するための導管及び少なくとも一つの供給材料ポンプと；透析濾過バッファを最終濾過ステージに提供するための導管及び少なくとも一つのバッファポンプと；透過液及び透析濾過バッファを後続の濾過ステージからその前の濾過ステージへ提供するための導管及び濾過ステージあたり少なくとも一つのバッファポンプと；透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）を前記システムから取り出すための導管及び濾液ポンプとを含み、
   各濾過ステージが、
   （i）マニホルドセグメント、及び（ii）一つ以上のＴＦＦカセットを含み；前記マニホルドセグメントが、前記流体供給材料又は保持液を受け、前記濾過ステージに運び入れるための第一のマニホルド（すなわち入口）と、保持液を受け、前記濾過ステージから運び出すための第二のマニホルド（すなわち出口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、前記濾過ステージを通して運ぶための第三のマニホルド（すなわち入口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、前記濾過ステージから運び出すための第四のマニホルド（すなわち出口）とを含み；前記マニホルドセグメントが前記一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されており；
   マニホルドセグメント中の前記第二のマニホルドを後続の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの前記第一のマニホルドに結合して、一つのステージの保持液が次の濾過ステージのための供給材料として働くようにすることにより、また、マニホルドセグメント中の前記第四のマニホルドをその前の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの前記第三のマニホルドに結合することにより、前記濾過ステージが前記マニホルドセグメントを通して流体的に接続されて濾過ステージ間の流路を提供し；
   前記システム中の前記第一の濾過ステージが、供給材料ポンプに接続された導管から前記流体供給材料を受け；前記最終（すなわち最後の）濾過ステージの前記第二のマニホルドが、前記保持液が前記システムから出ることを許す、その前の濾過ステージに接続しない保持液出口であり；
   前記ＴＦＦカセットが、透析濾過チャネルと、平坦な第一の濾過膜と、保持液チャネルと、平坦な第二の濾過膜と、透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを含み、（i）前記平坦な第一の濾過膜が前記透析濾過チャネルと前記保持液チャネルとを互いから区切り、（ii）前記平坦な第二の濾過膜が前記保持液チャネルと前記透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを互いから区切り、（iii）前記透析濾過チャネルが、透析濾過媒体のための少なくとも一つの入口に流体的に接続し、（iv）前記保持液チャネルが、供給材料流体のための少なくとも一つの入口及び前記保持液のための少なくとも一つの出口に流体的に接続し、（v）前記透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルが、前記透過液／透析濾過バッファのための少なくとも一つの出口に流体的に接続するように構成されている、システム。
2. 二つの濾過ステージを含む、請求項１記載のシステム。
3. 三つの濾過ステージを含む、請求項１又は２記載のシステム。
4. 前記第一の濾過膜が、３０kD～１，５００kDの範囲の分画分子量を有する、請求項１～３のいずれか１項記載のシステム。
5. 前記第二の濾過膜が、５kD～１，５００kDの範囲の分画分子量を有する、請求項１～４のいずれか１項記載のシステム。
6. 流体供給材料を濾過する方法であって、（i）流体供給材料を、請求項１～５のいずれか１項記載のシングルパス向流透析濾過システムに通す工程、及び（ii）前記システムからの透過液及び保持液を別々の容器中に回収する工程を含む方法。
7. 少なくとも８ダイアボリュームに等しい透析濾過を達成するために使用することができる、請求項６記載の方法。
8. 前記システムが二つの濾過ステージを含む、請求項６又は７記載の方法。
9. 前記システムが三つの濾過ステージを含む、請求項６～８のいずれか１項記載の方法。
10. 前記流体供給材料が生物学的産物及び一つ以上の不純物又はバッファ成分を含む、請求項６～９のいずれか１項記載の方法。
11. 生物学的産物の精製プロセスの終わり又は終わり近くに実施される、請求項６～１０のいずれか１項記載の方法。
12. 前記流体供給材料が前記生物学的産物の供給源から得られる、請求項６～１１のいずれか１項記載の方法。
13. 前記流体供給材料中の前記生物学的産物が、クロマトグラフィー工程からの溶出バッファ中に存在するモノクロナール抗体である、請求項６～１２のいずれか１項記載の方法。
14. 関心対象の生物学的産物を製造する方法であって、
    （I）細胞培養物中で関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する工程；
    （II）前記関心対象の生物学的産物を、前記細胞培養物から、（ａ）前記関心対象の生物学的産物、及び（ｂ）一つ以上の不純物及び／又はバッファ成分を含む流体供給材料の形態で収穫する工程；
    （III）前記関心対象の生物学的産物及び前記一つ以上の不純物及び／又はバッファ成分を含む前記流体供給材料を精製して、前記関心対象の生物学的産物を前記流体供給材料から分離する工程；及び
    （IV）任意選択で、前記関心対象の生物学的産物を、投与に適した薬学的に許容可能な製剤へと製剤化する工程
    を含み、
    さらに、
    （ａ）前記流体供給材料をシングルパス向流透析濾過システムに通す工程、及び
    （ｂ）前記システムからの透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）及び保持液を別々の容器中に回収する工程
    を含み、
    前記流体供給材料のシングルパス向流透析濾過のためのシステムが、二つ以上の濾過ステージと；前記濾過ステージのマニホルド間の流体連通を促進するための導管と；前記流体供給材料を第一の濾過ユニットに提供するための導管及び少なくとも一つの供給材料ポンプと；透析濾過バッファを最終濾過ステージに提供するための導管及び少なくとも一つのバッファポンプと；透過液及び透析濾過バッファを後続の濾過ステージからその前の濾過ステージへ提供するための導管及び濾過ステージあたり少なくとも一つのバッファポンプと；透過液（及び、残りがあるならば、透析濾過バッファ）を前記システムから取り出すための導管及び濾液ポンプとを含み、
    各濾過ステージが、
    （i）マニホルドセグメント、及び（ii）一つ以上のＴＦＦカセットを含み；前記マニホルドセグメントが、前記流体供給材料又は保持液を受け、前記濾過ステージに運び入れるための第一のマニホルド（すなわち入口）と、保持液を受け、前記濾過ステージから運び出すための第二のマニホルド（すなわち出口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、前記濾過ステージに通して運ぶための第三のマニホルド（すなわち入口）と、透過液及び透析濾過バッファを受け、前記濾過ステージから運び出すための第四のマニホルド（すなわち出口）とを含み；前記マニホルドセグメントが前記一つ以上のＴＦＦカセットに流体的に接続されており；
    マニホルドセグメント中の前記第二のマニホルドを後続の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの前記第一のマニホルドに結合して、一つのステージの保持液が次の濾過ステージのための供給材料として働くようにすることにより、また、マニホルドセグメント中の前記第四のマニホルドをその前の濾過ステージ中のマニホルドセグメントの前記第三のマニホルドに結合することにより、前記濾過ステージが前記マニホルドセグメントを通して流体的に接続されて濾過ステージ間の流路を提供し；
    前記システム中の前記第一の濾過ステージが、供給材料ポンプに接続された導管から前記流体供給材料を受け；前記最終（すなわち最後の）濾過ステージの前記第二のマニホルドが、前記保持液が前記システムから出ることを許す、その前の濾過ステージに接続しない保持液出口であり；
    前記ＴＦＦカセットが、透析濾過チャネルと、平坦な第一の濾過膜と、保持液チャネルと、平坦な第二の濾過膜と、透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを含み、（i）前記平坦な第一の濾過膜が前記透析濾過チャネルと前記保持液チャネルとを互いから区切り、（ii）前記平坦な第二の濾過膜が前記保持液チャネルと前記透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルとを互いから区切り、（iii）前記透析濾過チャネルが、透析濾過媒体のための少なくとも一つの入口に流体的に接続し、（iv）前記保持液チャネルが、供給材料流体のための少なくとも一つの入口及び前記保持液のための少なくとも一つの出口に流体的に接続し、（v）前記透過液／透析濾過バッファ捕集チャネルが、前記透過液／透析濾過バッファのための少なくとも一つの出口に流体的に接続するように構成されている、方法。
15. 前記関心対象の生物学的産物が組換えタンパク質である、請求項１４記載の方法。
16. 細胞培養物中で前記関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する前記工程が流加細胞培養で実施される、請求項１４又は１５記載の方法。
17. 細胞培養物中で前記関心対象の生物学的産物を発現する真核細胞を培養する前記工程が連続細胞培養で実施される、請求項１４又は１５記載の方法。
18. 工程（ａ）及び（ｂ）を使用して、少なくとも８ダイアボリュームに等しい透析濾過を達成することができる、請求項１４～１７のいずれか１項記載の方法。
19. 前記システムが二つの濾過ステージを含む、請求項１４～１８のいずれか１項記載の方法。
20. 前記システムが三つの濾過ステージを含む、請求項１４～１９のいずれか１項記載の方法。

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