JP2599903B2 - Il−2の回収及び精製方法 - Google Patents

Il−2の回収及び精製方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は生化学工学の分野に属す。さらに詳しく
は、この発明は、インターロイキン−2(IL−2)を産
生するために形質転換させられた微生物からIL−2を分
離しまたは回収する生化学的分離又は回収の方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
天然のヒトIL−2は、抗原、マイトジン、及び同種抗
原により刺激された赤血球ロゼット陽性T細胞によって
産生される抗原−非特異な、遺伝的に制限されない可溶
性因子である。それは公表された分子量約13,000〜17,0
00ダイトン〔S.ギルそしてJ.ワトソン,ジャーナル オ
ブ イクスペリメンタル メソッド(S.Gillis and J.W
atson,J Exp Med)(1980)159:1709〕及び約pH6〜8.5
の範囲等電点を有するタンパク質である。ヒトIL−2
は、人間の末梢血液単核細胞又はマウス胞腺細胞の増殖
反応を高める事、細胞,寄生体,菌類,原生動物,及び
ビールスなどの感染に対するヒト及び動物の免疫反応を
高める事、並びに絶え間ないT−細胞系ほ増殖を支持す
る事などを含む多くのイン−ビトロ及びイン−ビボ効果
をもっている。
アミノ酸125位のシステイン残基がセリンに置き換え
られておりそして/又は最初のアラニンが取り除かれて
いるIL−2、及びIL−2ムテイン(Muteins)は遺伝子
工学技法によって微生物的に製造されている。微生物的
に産生されたIL−2はグリコシル化されておらず、そし
て微生物によって還元された状態で産生される。精製さ
れそして酸化された時、これらの微生物的に産生された
IL−2及びIL−2ムテインは天然のヒトIL−2に匹敵す
る活性を現す。
T細胞から天然のIL−2を精製するための方法は次の
ような出版物に詳述されている;ワトソン,J,等,ジャ
ーナル オブ イクスメンタル メソドJ Exp Med
(1979)150:849−861;ギル,S.,等,ジャーナル オブ
イミュノロジイJ Immunology)(1980)124:1954−
1962;モチヅキ,D.Y.,等,ジャーナル オブ イミュノ
ロジカル メソドJ Immun Meth)(1980)39:185−20
1;ウエルト,K.等,ジャーナル オブ イクスペリメン
タル メソドJ Exp Med)(1982)156:454−464;及び
ヨーロッパ特許出願83103582.9(1983年の10月26日に第
92163号として公表された)及び83400937.3(1983年11
月16日に第94317号として公表された)。一般的に、こ
れらの方法は、硫酸アンモニウムにより培養上清液から
タンパク質を沈殿させそれからクロマトグラフィック分
別することを含んでいる。
1984年5月22日に発行された米国特許第4,450,103号
及びダーイング,R.等,ネイチュアNature)(1980)2
87:193−197にはIFN−β生産性E.コライE.Coli)から
IFN−βを回収する為の方法が詳述されている。前記特
許はIFN−βを2−ブタノール又は2−メチル−2−ブ
タノールにより細胞物質から抽出する方法を詳述してい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は次のような段階によって特徴づけられた,I
L−2−生産性微生物からIL−2を回収する為の方法で
ある。
(a) 微生物の細胞膜を破壊; (b) ケイオトロピック剤の水性溶液による破壊物の
抽出; (c) IL−2と共に水溶性複合体を形成する可溶化剤
の水溶液(この溶液は還元剤に含有する)による、抽出
混合物の固相中のIL−2の可溶化;及び (d) 還元剤の存在下での(c)で得られる溶液から
のIL−2の分離。
この方法の好ましい態様において、ケイオトロピック
剤は抽出混合物中約3.5M〜約4.5Mの濃度の尿素であり、
可溶化剤はドデシル硫酸ナトリウム(SDS)又はナトリ
ウムラウリルサルコシン(サルコシン)であり、可溶化
されたIL−2は2−ブタノール又は2−メチル−2−ブ
タノールによりさらに抽出されそして最終分離はゲル
過によって行なわれ、そして得られたサイズ画分された
生成物は酸化され、そして酸化された生成物は逆相高速
液体クロマトグラフィ(RP−HPLC)によって精製され
る。
〔具体的な説明〕
この明細書において“IL−2"という語は(a)天然ヒ
トのインターロイキン−2の遺伝子により、又は、天然
のヒトインターロイキン−2のアミノ酸配列と少なくと
も実質的に同一であるようなアミノ酸配列をもつタンパ
ク質をコードするヒトインターリュウキン−2遺伝子の
変形体により形質転換させられた微生物によって産生さ
れ、そして、(b)天然のヒトインターロイキン−2と
共通の生物学的活性をもつグリコシルされていないタン
パク質を意味する。アミノ酸配列の典型的な同一とは、
配列が同一であるか又は合成タンパク質と天然ヒトイン
ターロイキン−2との間に不都合な機能的相違を惹起し
ない1個もしくは複数個のアミノ酸変化(欠失,付加,
置換)によって異なっていることを意味する。そのよう
なタンパク質の例は1983年2月3日に出願されたヨーロ
ッパ特許出願83101035・0(1983年10月19日に公開第91
539号として公表)の中に、及び1982年12月22日に出願
されたヨーロッパ特許出願82307036.2(1983年9月14日
に第88195号として公開)の中に詳述されているIL−2
であり、1983年10月13日出願されたヨーロッパ特許出願
83306221.9(1984年5月30日第109748号として公表)の
中に詳述されているIL−2であり、そしてこの出願の例
の中で詳述されているIL−2である。
この明細書において“形質転換させられた微生物”と
いう語は天然のヒトインターロイキン−2活性をもつタ
ンパク質を産生するために遺伝学的に処理される微生物
という意味である。形質転換された微生物の例は前記の
ヨーロッパ特許出願88195,91539,及び109748並びにこの
出願の例に詳述されている。細胞はIL−2を生成する為
の好ましい微生物である。合成IL−2はまた適切に形質
転換した酵母又は哺乳動物細胞によっても作られる。E.
コライが特別に好ましい。
形質転換された微生物は、適切な増殖培地の中で、典
型的には680nmにおいて少なくとも約30の光学濃度(O
D)へ、そして好ましくは680nmにおいて約20〜40の間の
ODへ増殖する。増殖培地の組成は用いられる特定の微生
物に依存するだろう。培地は、微生物の栄養要求を満た
す化合物を含むような水性培地である。増殖培地は、炭
素又は窒素、エネルギー源、マグネシウム、カリウム及
びナトリウムイオン並びに場合によってはアミノ酸及び
プリン及びピリミジン塩基などを典型的に含んでいるだ
ろう。〔リィビュウ オブ メディカル バイオロジイ
Rewiew of Medical Biology),ラング メディカル
ハブリケーション,第14版80−95頁(1980.)を参照
のこと〕。trp−プロモーターを用いる発現ベクターに
おいては、培地中のトリプトファン濃度は、IL−2の発
現が望まれる時点で制限的になるよう、注意して制御さ
れている。E.コライの為の増殖培地は当業界においてよ
く知られている。
培養物から細胞を収得した後、もし必要ならば、
過、遠心分離、又は他の常用の方法によって、細胞を約
20〜150mg/mlに、好ましくは80〜100mg/ml(680nmで40
〜300のOD、好ましくは160〜200のOD)に濃縮する。
濃縮に続いて微生物の細胞膜を破壊する。破壊の主目
的は次の抽出及び可溶化方法を促進する事である。工程
のこの段階でホモジニゼーション、超音波処理、又はプ
レッシャーサイクリング法のような常用の細胞破壊技法
を使用する。好まれる方法はマントン−ガウリン ホモ
ジナイザー(Monton−Gaulin Homogenizer)による超音
波処理又はホモジニゼーションである。破壊段階の終点
は懸濁液の光学濃度によって監視し、典型的には約65%
〜約85%低下する。いずれにしても破壊は、元のままの
細胞が次の可溶化段階へ実質的に持ち越されないよう
に、細胞のすべてを実質的に破壊すべきである。破壊の
前、もし必要ならば細胞の残骸中に不溶性複合体として
IL−2タンパク質を保持しながら、次の段階でE.コライ
タンパク質の除去を促進するような水準に濃縮物の液体
相のpHを調節する。pHは適切な緩衝液を添加する事によ
ってそのように調節する。ほとんどの場合、約8〜約8.
5の範囲内のpHが用いられるだろう。
破壊段階に続く回収工程中の段階は、IL−2を還元状
態に維持しながら、高収量で高レベルの純度(好ましく
は、少なくとも約95%及びさらに好まきくは少なくとも
約98%)に、E.コライタンパク質からIL−2を分離する
ために、まず第1に計画されている。同時に、これらの
精製方法は、組合わせにおいて、最終生成物中に発熱性
物質を患者への経腸投与の為に許容しうると信じられて
いる水準へ減少せしめる。
細胞を破壊した後、破壊物の液体相から粒状物を分離
しそして抽出の為の最適pHに緩衝された水性媒体に再懸
濁することができる。場合によってはこの段階で粒状物
を緩衝液によって洗浄し、この中に存在する水溶性のE.
コライタンパクを除去することができる。いずれにして
も、抽出にかけられる細胞懸濁液のタンパク質濃度は普
通、約5〜約60mg/ml、好ましくは20〜40mg/mlの範囲内
にある。
粒状の細胞性物質からのE.コライタンパク質の抽出は
破壊と同時に又は破壊の後に引き続いて実施することが
できる。それは破壊に次ぐ分離された方法として、実行
するのが好ましい。抽出剤はケイオトロピック剤(すな
わち水素結合を解離しそしてタンパク質の三次構造に影
響を与える緩タンパク質変性剤)の水性溶液である。抽
出剤は、細胞残骸と関連する(それに含まれる又は結合
している)IL−2の少なくとも実質的な部分を残しなが
ら細胞残骸からE.コライタンパク質の大部分を選択的に
取り除く。選択性は、IL−2の疎水性によって、そして
タンパク質の等電点の近くのpHにおいて還元され、不溶
性の状態にそれがあるという事実によって、促進され
る。この上、IL−2の実質的な部分は、イン−ビボでは
E.コライの中に高いレベルで発現する他のクローン化さ
れたタンパク質がそうであったように有意な大きさの含
有体とに存在する。抽出剤の例は、尿素及びグアニジニ
ウムハイドロクロライド(SDSが可溶化剤として使用さ
れる次にはグアニジニウムハイドロクロライドを使用す
べきでない)である。抽出混合物の中のケイオトロピッ
ク剤の濃度は、使用される特定のケイオトロピック剤及
び抽出混合物中の細胞性物の量に依存する。尿素の場
合、25℃でのバッチ方法においては約3.5M〜4.5M間の、
好ましくは約4Mの濃度(最終濃度)が使用されるだろ
う。もし抽出を長時間連続的に基づいて行なう場合に
は、より低濃度を使用する事が望ましいであろう。一般
に抽出において20℃〜25℃の範囲の温度を使用し、便利
には室温を使用するであろう。典型的には溶液と粒状物
質との間の接触を強化する為に混合を使用し、そしてこ
のようにして細胞残骸から非IL−2タンパク質を抽出す
るのに必要な時間を短縮する。抽出工程の動力的分析
は、SDS−PAGEを使用しながら、上清液について実施さ
れ、そして抽出は15〜30分までに本質的に完了すること
が見出された。
抽出に続いて、混合物を固相と液体相に分離する。次
に還元剤及び可溶化剤を含む中性の水性緩衝液と固相と
を接解せしめることにより、固相中のIL−2を選択的に
可溶化する。疎水性のIL−2を溶解する為に適切な疎水
性−親水性のバランスを持つ表面活性剤(洗剤)が使用
される。
10〜14個の炭素原子を持つアルカリ金属の硫酸塩化合
物及びアルカリ金属のアルキルサルコシネートが好まし
い可溶化剤であり、SDS及びサルコキシが特に好まし
い。
可溶化において使用される可溶化剤の量は特定の可溶
化剤に依存するだろう。SDS又はサルコシルを使用する
場合、SDS/サルコシルと固相部分との好ましい割合は約
0.5:1〜1.4:1である。可溶化媒体はまた可溶化されたIL
−2が有意な程度に酸化されるのを防ぐ為に十分に還元
剤を含んでいる。ジチオスレイトール(DTT)及び2−
メルカプトエタノールのようなタンパク質還元剤が使用
される。培地中でのDTTのような還元剤の濃度は普通、
約5〜20mMの間の範囲である。可溶化は典型的には固相
と可溶化媒体との間の接触を増す為に混合しながら、20
℃〜25℃の範囲の温度において実施されるだろう。より
高い温度は不所望なE.コライタンパクを可溶化する。可
溶化は、サンプルを15分そのままの状態においたとき、
又は溶液が半透明に変わる時完全とみなされる。不溶性
物質は、可溶化を完了にした後分離される。
IL−2が可溶化された後、場合によっては、IL−2は
分子量がIL−2へひじょうに近い一定の汚染物を特に、
含んでいる追加のE.コライタンパク質を取り除く為に2
−ブタノール又は2−メチル−2−ブタノールによっ
て、還元条件下で水性溶液から抽出される。水性溶液及
びブタノールが実質的に混和しない条件下(たとえば0.
05 0.15の範囲でのイオン強度)で行なわれる。有機抽
出の実施において、水性溶液のタンパク質濃度は、もし
必要なら、約6mg/mlよりも少なく、好ましくは約0.5〜4
mg/mlに調整するのが好ましい。還元状態は、還元剤
(たとえばDTT)の存在下で抽出を実施する事によって
維持されている。ブタノールは一般的に、約1:1〜約3:1
(抽出物:水性溶液)の範囲の体積比で、好ましくは約
1:1で、可溶化されたIL−2の水性溶液へ、加えられる
であろう。抽出はバッチ又は連続の操作のもとに実施す
ることができる。温度は普通、20℃〜100℃の範囲内で
ありまたpHは普通、約4〜9、好ましくは約5〜6であ
るだろう。溶液とブタノールとの接触時間は臨界的では
なく、そして数分といった程度の比較的短時間で使用さ
れる。抽出が完了した後、水性相及びブタノール相を分
離しそしてIL−2をブタノール相から分離する。ブタノ
ール相からIL−2を分離する為の好ましい方法は酸沈殿
法である。これは、有機相が溶解されるまで(有機相の
体積に対して約2〜3緩衝液体積)、pH7.5の水性緩衝
液へブタノール相を加える事によって、そしてそれか
ら、IL−2を沈殿させる為に、pHを約5.5〜7.0、好まし
くは6.0〜6.2へ下げる事によって行われる。
工程の次の段階は、IL−2、及び抽出の後に残留す
る、すべてのE.コライ汚染物を分離し、そして場合によ
っては可溶化剤から分離する事であるゲル過クロマト
グラフィ、RP−HPLC、又はゲル過クロマトグラフィと
RP−HPLCとの組合せが使用される。ゲル過クロマトグ
ラフィは好ましくは、発熱性成分及び、IL−2(IL−2
は約15.5kdの分子量を持つ)よりも高分子量もしくは低
分子量のタンパク質汚染物を取り除く2つの段階におい
て実施される。これらの汚染物からのIL−2の分離を可
能にする為に溶液を画分する事ができるゲルは商業的に
入手できる。セファクリルS−200は高分子成分を取り
除く為には好ましいゲルでありそしてセルファデックス
G−25,G−75又はG−100ゲルは低分子量汚染物を取り
除く為に好ましい。ゲル過は典型的には、可溶化剤約
1.0%〜1.0%及び還元剤約1〜10mMを含む緩衝溶液(pH
5.5〜7.0)の中で行なわれるだろう。カラムは、目的成
分の適切な分離を許容する大きさであるだろう。
RP−HPLCはゲル過に代わるものである。またRP−HP
LCは、分子量がIL−2に近く、それゆえにゲル過によ
って完全に取り除く事ができないような分子を溶液から
取り除く事ができる。さらに、細胞性エンドトキシンの
ような汚染物もまたRP−HPLCによって有効に取り除かれ
る。従って、RP−HPLCは、また、ゲル過の後最終精製
方法としても用いられる。タンパク質の望ましい分離を
与える支持体(固定相)がRP−HPLCにおいて使用され
る。300オングストロールのポアーサイズの支持体であ
るC−4,C−8,もしくはC−18が好まれる支持体の例で
ある。分離は、IL−2を溶液状態に保持する為に約2.3
以下、普通2.1〜2.3の酸性pHで行なわれる。これに関し
ては、可溶化(ゲル過)からの溶液のpHをこの範囲に
調整するのが好ましいだろう。溶液はRP−HPLCカラムの
中へ負荷されそして固定相の上に吸収される。酢酸又は
トリフルオロ酢酸のような有機酸及びプロパノール又は
アセトニトリルのような有機溶媒を含むグラジエント溶
媒系カラムからIL−2を溶出するのに使用される。酢酸
−プロパノール,トリフルオロ酢酸−プロパノール,及
びトリフルオロアセテック酸−アセトナイトレイトが好
ましい溶媒系である。IL−2は酢酸−プロパノール系で
の約40%プロパノールにおいて、トリフルオロ酢酸−プ
ロパノール系での約50%プロパノールにおいて、そして
トリフルオロ酢酸−アセトナイトリル系での約62%アセ
トナイトリルにおいて溶出する。便宜上通常は、溶出液
中の有機溶媒含有量をIL−2が溶出する溶剤濃度より幾
分低いレベルまで急速に上昇せしめ、そして次に約0.1
〜1.0%/分の範囲でゆるやかなグラジエント変化を行
なう。IL−2がクロマトグラフィ処理から回収されるや
いなや、それは凍結乾燥され、そして還元剤(IL−2を
還元状態に保持する為)及び可溶化剤(それを溶液状態
に保持する為)を含む中性の水性緩衝液の中へ再懸濁さ
れる。IL−2はこの形においては安定してい、そしてさ
らにそれ以上の処理を行うため、及び利用される前に製
剤化する為に保存される。
上記以外の好まれる方法は、ゲル過によって分離し
た後IL−2を酸化しそしてその酸化された生成物をRP−
HPLCによって、又はゲル過とそれに続くRP−HPLCとに
よって精製する方法である。この方法は、ゲル過にお
いて残存している汚染物及び不所望の酸化生成物の効果
的な除去をもたらす。好ましい酸化方法は、十分に還元
された微生物的に産生された合成タンパク質(このタン
パク質は有用タンパク質と実質的に同一のアミノ酸配列
を有し、このアミノ酸配列は複数のシステインを含有
し、このシステインは該有用なタンパク質中では分子内
結合してシスチンを形成している)を制御された態様で
酸化し、こうしてシステインを酸化して選択的にシスチ
ンを形成する方法である。この方法においては、十分に
還元された、微生物的に産生された合成タンパク質をo
−ヨードソベンゾエイトと反応せしめ、このo−ヨード
ソベンゾエイトは、前記のシステインのPKaよりも少な
くとも約1/2pHユニット低いpHにおいて水性媒体中で選
択的にシステインを酸化する。この場合、反応混合物中
の合成タンパク質の濃度は約5mg/mlよりも低くし、そし
てタンパク質に対するo−ヨードソベンゾエイトのモル
比は、反応の終期においてo−ヨードソベンゾエイトが
過剰に存在するという条件でもって、少なくとも化学量
論的にする。酸化された生成物のRP−HPLC精製は、還元
剤の非存在下及び記載したゲル過で用いたのと等しい
か又はそれより低い濃度での洗浄の存在下で、上記に記
載した条件のもとで実施される。
クロマトグラフィ処理の後、IL−2の純度は少なくと
も約95%でありそして普通は少なくとも約98%である。
このひじょうに純粋な物質は、100,000ユニットIL−2
活性につき約5ngよりも少ないエンドトキシンを、普通
約0.01ngよりも少ないエンドトキシンを含む。
この発明方法はさらに次の例によって詳述する。これ
らの例はこの発明を限定することをなんら意図するもの
ではない。
例1 IL−2は、プラスミドpLW1により形質転換されたE.コ
ライK−12種MM294(1983年8月4日に受託番号39,405
としてアメリカン タイプ カルチャー コレクション
(American Type Culture Collection)に寄託されてい
る)から次のように回収した。
E.コライを次のような増殖培地を用いて発酵器の中で
増殖せしめた。
(NH42SO4 150 mM KH2PO4 21.6mM Ca3サイトレート 1.5mM ZnSO4・7H2O 30 mM MnSO4・H2O 30 mM CuSO4・5H2O 1 mM pHはオートクレーブ殺菌した2.5Nの水酸化ナトリウム
により6.5に調整した。
無菌の付加物(オートクレーブの後) MgSO4・7H2O 3mM FeSO4 100μM L−トリプトファン 14mg/l サイアミン−HCl 20mg/l グルコース 5g/l テトラサイクリン 5mg/l エタノール(任意に) 2% カガミノ酸 2% ダウ コーンニング アンティフォーム B(Dow Co
rning Antifoam B)の20%溶液、グルコースの50%溶液
及び5Nの水酸化カリウムを必要に応じ添加した。
発酵槽のpHを5Nの水酸化カリウムで6.8に維持した。
残留グルコールは5〜10g/の間に、溶存酸素は40%
に、そして温度は37±1℃に維持した。カガミノ酸(20
%貯蔵溶液)をOD680が約10である時添加した。OD680
約20に達した後3時間で収得を行なった。
収得された材料を中空繊維(Hollowfiber)過及び
/又は遠心分離によって濃縮した。20〜40g(温重量)
の濃縮物を、20mMのTris及び1mMのエチレンデアミン四
酢酸(EDTA)(8.1〜8.5のpH)の溶液(Tri/EDTA緩衝
液)200ml中に再懸濁した。この懸濁液を10分間3,000〜
4,000×gで遠心分離し、上清液を除去し、そして固形
物は、4℃の200ml Tris/EDTA緩衝液中へ再懸濁した。
この懸濁液を、音波処理機(ヒートシステム又は、モデ
ルW−375)の中へ入れ、そして出力設定“9"、50%負
荷でもってパルスしながら、大探針を用いて4℃で45分
間(終点=約85%のOD680の低下)音波処理した。これ
に代る破壊技法は、M−1に設定してマントン−ガウリ
ン(Manton−Gaulin)乳化機の中に懸濁液を3回通すこ
とである。細胞残骸物は、10分間4,500×gで遠心分離
する事によって破壊物から分離した。
細胞残骸物を室温で60mlのTris/EDTA緩衝液中に再懸
濁しそしてTris/EDTA緩衝液中8Mの尿素(スクワーズ/
マン(Schwarz/Mann)超純粋な)の同体積を5分以上の
急速な撹拌でもってこの懸濁液へ加えた(最終尿素濃度
は4M)。15〜30分間連続して低速度撹拌の後、押出され
た細胞残骸物を回収する為に懸濁液を12,000×gで15分
間遠心分離した。もし固相が生じないなら、上清液を取
り出しそして同体積のTris/EDTA緩衝液を加えそれから
混合物を再遠心分離する。
次に抽出された細胞残骸物を50mMのリン酸ナトリウム
(pH6.8)、1mMのEDTA及び10mMのDTTの溶液9ml中に20℃
で再懸濁する。20%のSDS1mlをその懸濁液へ加え、そし
て懸濁液を5分間激しく撹拌する。室温で10分間12,000
×gのもとで遠心分離する事により懸濁液から液相を回
収する。それから溶液中のIL−2が十分に還元されるの
を確実にする為に液相を15分間40℃に熱した。粗抽出物
のサンプルを15%のSDS−PAGEによって分析した。図1
は、その分析(方法1Aの生成物)の濃度記録計走査が示
される。これにより抽出物が約37%のIL−2を含有する
ことが示される。
IL−2をゲル過クロマトグラフィによって溶液から
次のようにして分離した。溶液を50mMのリン酸ナトリウ
ム(pH6.8)、1mMのEDTA、1mMのDTT、及び1%SDS中で
使用される2.6×100cmS−200カラム上へ負荷した。カラ
ム溶出液を4mlずつの画分に集め、そしてこの画分のサ
ンプルを15%のSDS−PAGEミニゲル中でコマアスイ ブ
ル(Coomassie blue)することにより分析した。最も少
ない汚染物(約35kd,16〜18kd,及び12kdの汚染物を最小
限にしながら)を含んでいる画分をプールし、そして限
外過(Amlcon YM5限外紙)によって5〜10mlに濃縮
した。この濃縮した。この濃縮物をSDS濃度が1%では
なくむしろ0.1%である事を除いて上のように行なわれ
る2.6×100cm G−100カラム上に負荷した。画分をSDS−
PAGEによって分析しそして最も純粋は画分をプールし
た。図はクロマトグラフィにかけられた成生物の濃度記
録計走査を表わしている。生成物は98%の純度であり、
そしてリーミュラス アメボサイト ライセート(limu
lus amebocyte lysate)分析〔アソシエイト オブ ケ
ープコッド,カンパニー.,ウッドホール,マサチュウセ
ッツ(Associates of Cape Cod,Inc.,Woods Hole,M
A)〕によって測定した場合、0.5ngのエンドトキシン/1
00,000ユニットのIL−2活性を含んでいるという事を分
析は示した。このIL−2のN−端アミノ酸配列は、最初
のN−端アラニンが足りないのを除いて生来の人間の分
子と同じである。
例2 可溶化剤として2%のSDSの代わりに2%のサーコシ
ル(Sarcosyl)を用い、そしてクロマトグラフィのカラ
ム中にSDSの代わりにサーコシルを用いて例1の方法を
くり返した。図1は、可溶化剤としてサーコシルを使用
するこの粗抽出物(方法1Bの粗抽出物)についての濃度
記録計走査を表わしている。示されるように、SDSの代
わりにサーコシルの使用は、類似のIL−2収量(50%対
60%)において改示された純度(58%対37%)を生ぜし
めた。
例3 尿素抽出の前の段階まで例1の方法を繰り返し、そし
て次に記載されているようにして、可溶化し、そして浄
化した。
IL−2をRP−HPLCによって次のように溶液から分離し
た。溶液を0.1%のトリフルオロ酢酸(TFA)中に10倍に
希釈しそして0.1%のTFAで平衡化された内部直径4.6mm
で長さが5cmのブロウニリー アクゥアポート(Brownle
e Aquaport)RP−300カラムへ負荷した。IL−2を0.1%
のTFIを含む30%〜60%のアセトニトリルのグラジエン
トにより45分にわたって溶出した。HPLC後のIL−2活性
の収率は80〜100%であった。図2は、この生成物の銀
色に着色されたSDS−PAGE分析を表わしている。
例4 ゲル過のクロマトグラフィの前の段階まで例1の方
法をくり返した。可溶性の、洗浄され、そして還元され
た物質を例1に記載されたように0.1%のSDS中でのG−
100クロマトグラフィにかけた。IL−2のプールされた
ピーク画分を、例3で記載されたようにRP−HPLCによっ
てさらに精製した。得られた精製され、還元されたIL−
2を酸化しそして例3で記載されたようにして、RP−HP
LCにかけた。
例5 G−100カラムの前の段階まで例1の方法をくり返し
た。1Mの酢酸中プロパノールの溶媒系を使用して例3の
為の方法をくり返した。35%〜60%プロパノールのグラ
ディエントにより200分にわたってIL−2を溶出した。
カラムの寸法は内部直径10cm×長さ30cmか内部直径48mm
×長さ50cmのどちらかでありそしてこのカラムに固定相
広孔シリカゲルを充填した。使用された固定相広孔シリ
カゲルはVydac TP214であった。生成物の純度及び収量
は例3のそれに匹敵した。
例6 0.1%のTFA中プロパノールの溶媒系を使用した例3の
方法をくり返した。IL−2は、35%〜60%プロパノール
のグラディエントにより120分にわたって溶出した。カ
ラム及び支持体物質は例5でのと同じであった。生成物
の純度及び収量は例3のそれに匹敵した。
例7 例1の方法は、E.コライ−生産性IL−2がひとつの命
令されたdes−Ala Ser125IL−2である事を除いて、く
り返された。このIL−2のアミノ酸配列は、125位での
システインがセリンと交換されさらに最初のN−端アラ
ニン残基が足りないという事において、天然の分子のア
ミノ酸配列と異なる。このIL−2を産生するdes−Ala S
er125IL−2生産性E.コライの菌株は1984年の3月6日
に受託番号39,626号としてアメリキャン タイプ カル
チャー コレクション(American Type Culture Collec
tion)に寄託された。
例8 例1の方法をくり返した。但しプラスミドpLW55によ
り形質転換されたE.コライK−12株〔1983年の11月18日
受託番号39,516としてアメリキャン タイプ カルチャ
ー コレクション(American Type Culture Collectio
n)に寄託された〕からIL−2を回収した。この分子の
アミノ酸配列は、N−端メサイオニンを持ちさらに125
位のシステインがセリンに取り換えされているという点
において天然の分子配列と異なっている。
例9 例1の一般的方法を使用しながらdes−Ala Ser125IL
−2生産性E.コライを増殖せしめ細胞を破壊し、そして
細胞残骸を破壊物から回収した。細胞残骸を、50mMのTr
isと1mMのEDTAのpH8.5の緩衝液中に約1:4.5(w/v)の割
合で懸濁した。最終濃度が25mMになるようにDTTを添加
した。同じ緩衝液へ8Mの尿素を最終濃度が4Mになるよう
にかきまぜなからゆっくりと添加し、そして次の室温で
混合しながら30分間そのままに放置した。30分後、不溶
性残留物を遠心分離した。生じたペーストを50mMのリン
酸ナトリウム緩衝液(1mM EDTAを含有、pH7.6)中に再
懸濁した。最終濃度が5%(w/v)になるように固形SDS
を添加することによりその懸濁液を可溶化した。
5%のSDS溶液を0.1Mのリン酸ナトリウムにより2%
のSDSになるよう薄めた。タンパク質濃度を決定し、pH
を8.5に調整し、そして50mMになるようDTT及び2mMにな
るようEDTAを添加した。この混合物をN2の存在下で40℃
に加熱することによりIL−2を還元した。この次に混合
物を冷却しそしてpHを5.0に調整した。
次にその溶液を1mMのDTTを含む2−ブタノールにより
1:1の割合(w/v)において室温で抽出した。滞留時間は
2〜25分であった。抽出は、200ml/分の速流のもとに液
−液相分離機で実施した。有機抽出液を分離しそしてそ
のpHを水酸化ナトリウムにより8.0に調整した。次に抽
出液を、10mMのリン酸ナトリウム、2mMのDTT、pH6中0.1
%SDSにゆっくりと加えそして15〜20分間撹拌した。生
じた沈殿物を分離しそして生じたペーストをPBS中5%
のSDSに再懸濁した。その溶液を遠心分離によって透明
にしそして上のようにして還元した。還元の後、溶液を
酢酸によりpH5.5に調整した。この溶液を、S−200カラ
ム及びG−25カラムを使用してゲル過によって精製し
た。これにより得られた精製され、還元されたIL−2を
酸化し、そして酸化生成物を例3のようにしてG−25の
クロマトグラフィ及びこれに続くRP−HPLCによって精製
した。こうして得られた精製された組換体IL−2生成物
は、還元SDS−PAGE分析によって定量した場合約95%よ
りも多くのIL−2を含有し、約0.1ng/mgのIL−2よりも
少ないエンドトキシンを含有しそして3.3×105u/kgの投
与量でのU.S.Pウサギの発熱物質試験によって定量した
場合実質的に発熱物質を含んでいない。前に示された様
に、エンドトキシン含有量は、100,000ユニットのIL−
2活性に対して5ngよりも少なくそして好ましくは0.01n
gよりも少ない。典型的には、この発明の方法によって
精製された組換体IL−2生成物は上に示した様にエンド
トキシン及び発熱物質が実質的に無いという異に加え
て、図3に表わされているように、還元SDS−PAGE又はR
P−HPLCによって決定した場合98%よりも多くのIL−2
含有量を有した。
例9に記載した方法の変法、例えば大規模にIL−2を
製造するために使用されるような変法が図4に表示され
ている。図4に示された方法は、例9に記載した方法と
次のような点、すなわち(1)緩衝における小変化
(2)RP−HPLCにおける酢酸−プロパノール(例5)溶
媒系の使用、並びに(3)後酸化希釈/透析過、S−
200ゲル過、及び限外過方法などの使用において異
なる。図4に示されるような方法は、いろいろな工夫に
よって修正される。たとえば2度目の1%のSDS中での
S−200カラム通過に続いて、IL−2溶液を1:10の割合
で薄めて0.1%のSDS濃度とし、そして次にpH7.5及び5pp
mのSDSを含む10mMのリン酸緩衝液に対して透析過す
る。そしてこの溶液を適切な使用分量のために必要であ
れば濃縮する。
【図面の簡単な説明】
図は、ゲル過クロマトグラフィを最終精製方法として
使用するこの発明方法の2つの具体例の流れ図を示して
いる。方法1Aと表示された具体例は可溶化剤としてSDS
を使用し;方法1Bと表示された具体例は可溶化剤として
サーコシルを使用する。この図は、この方法におけるい
ろいろな段階での生成物のSDS−ポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動(SDS−PAGE)分析の濃度記録計走査を含ん
でいる。 図2は例3の生成物のHPLCクロマトグラム及びSDS−PAG
E分析の結果を示す図面に代る写真である。 図3は例9の生成物のHPLCクロマトグラムである。 図4は微生物的に生成されるIL−2を処理する為の好ま
しい方法の流れ図である。
フロントページの続き (72)発明者 マイケル クニタニ アメリカ合衆国,カリフオルニア 94611,オークランド,ビユー ストリ ート 4314 (72)発明者 ケネス ウイルソン アメリカ合衆国,カリフオルニア 94598,ウオルナツト クリーク,ロモ ンド ランド 2249 (72)発明者 ウオルフガング トルムト ハニシユ アメリカ合衆国,カリフオルニア 94611,オークランド,バルサム ウエ イ 209,6808

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】IL−2を含んでいる形質転換された微生物
    からIL−2を回収する為の方法であって、 (a)微生物の細胞膜を破壊し; (b)細胞物質から選択的に非IL−2タンパク質を抽出
    するケイオトロピック剤の水性溶液によって前記破壊物
    を抽出し; (c)IL−2と共に水溶性複合体を形成する可溶化剤の
    水溶液により前記抽出混合物の固体相中のIL−2を可溶
    化し;そして、 (d)還元剤の存在下で、得られた溶液からIL−2を分
    離する; ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】前記ケイオトロピック剤が尿素であり、そ
    して可溶化剤がドデシル硫酸ナトリウム又はナトリウム
    ラウリルサルコシンであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記の段階(b)を塩基性pHにおいて実施
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】前記の段階(d)をゲル濾過又は逆相高速
    液体クロマトグラフィによって実施することを特徴とす
    る特許請求第1項,第2項,又は第3項に記載の方法。
  5. 【請求項5】前記の段階(d)をゲル濾過によって溶液
    からIL−2−含有画分を分離しそして逆相高速液体クロ
    マトグラフィによって、得られたIL−2を画分から精製
    することによって実施することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項,第2項,又は第3項に記載の方法。
  6. 【請求項6】前記の段階(d)を、 (i)2−ブタノール又は2−メチル−2−ブタノール
    によって(c)の水性溶液からIL−2を抽出し; (ii)この抽出液からIL−2を酸性沈殿せしめ;そして (iii)酸性沈殿したIL−2をゲル濾過により精製す
    る; ことによって実施することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項,第2項,又は第3項に記載の方法。
  7. 【請求項7】段階(d)の後、段階(d)の前記生成物
    を酸化しそしてその結果生じる酸化された生成物を逆相
    高速液体クロマトグラフィによって精製することを特徴
    とする特許請求の範囲第6項に記載の方法。
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