JP2996405B2 - 発酵法 - Google Patents

発酵法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された発酵法、特に、アルブミンを培地
に分泌することができるγDNA−含有微生物の発酵によ
り生産する人血清アルブミン(以下アルブミンと称す)
の量を増加する方法に関する。
アルブミンは血漿の主要成分であり、火傷、出血性シ
ョックおよび他の症状を治療するために、代用血漿又は
代用血清として使用することができる。組換えDNA技術
により、アルブミンの遺伝子を導入した微生物の発酵に
より、アルブミンを生産することができる方法が記述さ
れている(GB−A−2147903)。
細胞内のアルブミンは多くの異種蛋白質と同様に、不
活性な、不溶解性の形態で生産され、それ等から天然の
蛋白質を得ることは非常に困難であるから、周囲の培養
液にアルブミンを分泌するような微生物を構築すること
が好ましい(例えば、M.Latta等による、1958年度、Bio
/Technology 5巻、1309から1314頁参照)。製造法の
生産性を最大にするために、高速で撹拌し、通気した発
酵槽内で微生物を増殖して、高濃度の細胞と生成物を得
るのが望ましい。残念ながら、これ等の条件は、分泌蛋
白質を細胞内媒質において物理的、化学的および酵素的
分解に曝され、その結果発酵槽で生産されるアルブミン
の量は、温和な条件における微生物の生産から期待され
る量よりかなり少ない。
或種の化学薬剤の添加は、特に最小培地(即ち、複合
有機窒素源を含有しない生育培地)における分泌アルブ
ミン濃度を上昇さすのに効果的であることが分かった。
特に、通常泡の抑制に必要な量より一層多い量で或種の
消泡剤を添加すれば、この安定化効果を示す。効果的な
薬剤にはポリプロピレングリコール(平均分子量2,00
0)および「ポリリシネート」(Croda Chemicalsより製
造された、ひまし油脂肪酸とエチレンオキシドとの縮合
物)を含む。
適当なポリアルキレンの重合体又は他の化合物との共
重合体、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、ポリソルベート80、エチレンオキシドと
プロピレンオキシドとの共重合体、およびエチレンオキ
シドおよび/又はプロピレンオキシドと、脂肪酸、脂肪
族アルコール、糖およびポリオール、例えばシュガーア
ルコール(後えばソルビトール)、エチレングリコー
ル、ペンタエリスリトリトールおよびグリセロールのよ
うな他の化合物との共重合体を使用することができる。
ポリオキシプロピレン重合体は一般式HO−(CH2−CH
(CH3)−O)−Hを有する。適当なポリオキシエチ
レンとポリオキシプロピレンの共重合体は、X−(O−
(CH2−CH(CH3)−O)m−(CH2−CH2O)−H)
(式中、Xが1ヒドロキシ基含有ポリオールであり、L
は2〜6であり、mは10〜30であり、nは0〜10であ
る)を示すことができるものである。他の適当な一連の
化合物はポリオールとして、2つの利用可能な水酸基を
有し、各々は−O(CH2−CH(CH3)−O)−H基によ
って置換可能であり、各々のnは同一であるか又は異な
るポリエチレングリコールを使用する。
上記の全ての化合物は、本明細書では「ポリオキシア
ルキレン化合物」と呼ぶ。これ等の化合物は通常消泡化
合物である。そのような化合物が消泡特性を有しない場
合には、「望ましくない水準の泡の発生を抑制するのに
必要な量以上」は、零より大きな量を意味する。
適当な化合物には「Darastil」という商品名で入手で
きるもの(例えば「Darastil 8231」)(Grace Dearbor
n Ltd,Widnes,Cheshire,英国)およびBrexo FMT30(Wat
er Management Chemicals Ltd,Kidderminster,Worcs,英
国)を含む。
微生物発酵における高細胞密度は、一般に流加培養に
より達成される。これ等の条件下で、発酵槽はその方法
の出発時に一部満たされており、少量の炭素基質だけが
含まれている。発酵が進んだ時、炭素基質の濃厚溶液お
よびその他の栄養素を漸次添加する。消泡剤はそのよう
な方法においての一般的な加工助剤であり、泡の制御は
発酵槽の最上部近くに取り付けたセンサーにより行わ
れ、泡を感知した時消泡剤が添加される。発酵槽は出発
時には一部満たされているだけであるから、発酵の初期
段階では、消泡剤はほとんどあるいは全く添加せず、泡
の上部がセンサーに達して、センサーが作動するのは、
工程の終期近くに容器が充満する時だけである。代表的
な使用率は0.02から0.2g/の発酵ブロスである。対照
的に、ここで記載する方法では、安定剤を発酵の出発時
(又は初期段階で)から添加する。その薬剤は1回分ず
つ発酵の出発時又はその近くで添加することができ、或
は一連の試料に、工程を通じて徐々に又は間欠的に添加
することができる。このように、一方は細胞の生物量又
はアルブミンそして他方は薬剤の間の釣合いをほぼ保持
することができる。
1種以上の適当な安定剤化合物を使用することができ
る。この方法の使用割合は、0.5から10g/(好ましく
は1から5g/)の安定剤濃度、(1つより多く使用す
る場合には全安定剤の濃度)を生ずるようにする。流化
培養の利用は特に異種蛋白質の生産のための高細胞密度
生産に適するけれども、その方法はこの形式の発酵に限
定されるものではない。これ等の濃度でこれ等の薬剤の
使用は単純なバッチ式培養又は連続培養のアルブミンの
生産にも適用することができる。後者の場合、薬剤を連
続的又は間欠的に添加して0.5から10g/(好ましくは
1から5g/)の望ましい範囲に濃度を保持することが
できる。
本発明の安定剤の使用は比較的収率の低い酵母の菌株
に有利であることが分った。高いアルブミンの収率が得
られる或種の酵母の菌株では、赤い細胞密度を生ずるよ
うな発酵条件の場合、有利な効果は余り認められず、低
い細胞密度で生産するのが目的の場合には、効果を認め
ることができる。
アルブミンは天然由来のもの又は修飾形、例えばその
断片でよいが、但し、化合物はHSAの少くとも1つの機
能性、例えばその腫瘍症の又は配位子結合の特性又は実
験用培地での有用性を保有する必要がある。特にアルブ
ミンはEP−A−322,094号の開示される断片のものでよ
い。分泌は適当なシグナル配列、例えばpre−HSA配列又
は酵母アルファ因子シグナル配列によって伝達すること
ができる。
微生物は適当な細菌の菌株(例えばBacillus又はStre
ptomyces SPP.)又は酵母(Saccharomyces cerevisiae
又はKluyveromyces lactis等)のような、発酵培地にア
ルブミンを分泌する微生物(動物又は植物細胞培養物を
含む)でよい。アルブミン分泌酵母およびそれ等の、ア
ルブミンを生産する発酵については、Ep−A−322,094
号およびEp−A−201,239号に開示されている。
例 例1 発酵培地中のアルブミンの安定化 実験室発酵槽を、50ml/の塩混合物(114g/のKH2P
O4,12g/のMgSO4,3.0g/のCaCl2・6H2O,2.0g/のNa2
EDTAを含有する);3g/のZnSO4・7H2O,10g/のFeSO4
・7H2O,3.2g/のMnSO4・4H2O,79mg/のCuSO4・5H2O,
1.5g/のH3BO3,0.2g/のKl,0.5g/のNa2MoO4・2H2O,
0.56g/のCoCl2・6H2O,75ml/のH3PO4を含む10ml/
の微量成分の溶液;20g/のスクロース;1.6g/のパン
トテン酸カルシウム,1.2g/のニコチン酸,12.8g/の
m−イノシトール,0.32g/のチアミンHCl,0.8g/のピ
リドキシンHClおよび8mg/のビオチンを含有する50ml/
のビタミン混合物を包含する最初の「バッチ」培地
で、公称の作業量の半分まで満たした。100ml/の塩混
合物、20ml/の微量成分溶液、500g/のスクロースお
よび100ml/のビタミン溶液を含有する等量の「供給」
培地を、計量ポンプによって発酵槽に接続する独立した
貯蔵容器に入れた。
500mg/のアルブミンをSaccharomyces cenevisiaeを
接種した発酵槽に添加した。pHをアンモニア又は硫酸の
自動添加により5.7±0.2に保持し、温度を30℃に保ち、
撹拌機の速度を、1v/v/分の空気流速において20%の空
気飽和度以上の溶存酸素応力(DOT)を示すように調節
した。最初の基質が消費された時に、定量ポンプが作動
し、約0.15h-1の生長速度が保持される。この生長速度
を保持するため、ポンプの速度を、撹拌機の速度が最大
値に達する迄増加し、その最大値の地点では、最小値が
生ずる可能性のある15%空気飽和度以下にDOTが下がる
ことなく、ポンプ速度を更に増加することは不可能であ
った。PPG2000は泡のセンサーの反応に応じて添加し
た。50%以上の供給溶液が添加される迄は何も添加しな
かった。添加の最終の水準は0.2g/であった。発酵の
終期における生物量は93g/であった。最初にあったア
ルブミンの約90%は、供給の出発時の24時間以内に分解
した。
別の同一条件下でその後の実験で、PPGを発酵の出発
時に1g/の水準で添加した。発酵の経過は非常に類似
しており、94g/の最終乾物重量に達したが、この場合
にはアルブミンの分解がその後減少し、その結果発酵の
終期には最初にあったアルブミンの約60%が分解した。
例2 分泌アルブミンの濃度増加 この場合、呼吸商(RQ)も測定するコンピューター制
御系を使用してRQが1.2を越えた場合には供給速度を減
ずるように、ポンプ速度を自動的に増加するような修正
をして、一連の実験を上記のバッチ供給の試料を使用し
て行なった。この方法は「クラブトリー効果」により起
り得る収率減が避けられる。全ての場合、分泌アルブミ
ン生産をコードするプラスミドを含有するSaccharomyce
s cerevisiaeを発酵槽に接種した。次のプロトコールは
次の結果を伴う消泡剤添加に使用した。
例2A(比較例) PPG2000を単独で泡センサーの反応によって添加し
た。発酵の出発時における零は、10%の供給後0.1g/
に増加し、ついで最後の50%の供給の間に0.2g/の最
終の水準まで上昇した。最終生物量は84g/であり、ア
ルブミンの水準は任意の基準で1.0単位であることが示
された。
例2B ポリリシネートを発酵の出発時に1.5g/添加し、35
%の供給物を添加した後更に2.2g/増加し、供給が完
了した時に2.5g/の水準を保持するために更に増加し
た。供給が終った痕に更に添加して3.5g/の最終水準
まで上昇した。最終の生物量は83g/で、アルブミン水
準は3.81単位であった。
例2C PPG2000を1g/の初期の値迄添加し、50%および80%
の供給時に更に添加してこの濃度を維持した。最終生物
量は86g/、アルブミン濃度は4.2単位であった。
例3 分泌アルブミンの濃度増加(第2事例) 異なる菌株のS.cerevisiae(然し分泌アルブミンのプ
ラズマはやはり含有している)を使用した以外は一連の
バッチ供給の発酵を例2の方法により行った。消泡剤を
例2Cの条件により添加し、次の結果を得た。
消泡剤 生物量 アルブミン濃度 (g/) (任意の単位) 落花生油 95.4 1.0 Crill 1 86.8 0.8 Breox FMT 30 81.8 3.2 Darastil 8231 81.6 2.5 消泡剤(Darastil 8231およびBreox FMT30)に由来
するポリアルケンオキシドはその他のものより高いアル
ブミン収率を与えることが明らかである。
フロントページの続き (72)発明者 コリンズ,スチーブン ヒュー イギリス国エヌジー12 2ジェイジー ノッティンガムシャー,ラッドクリフ オン トレント,クロップウェル ロー ド 76 (72)発明者 メッド,デビッド ジョン イギリス国エヌジー12 2イーエフ ノ ッティンガムシャー,ラッドクリフ オ ン トレント,グランビル クレスセン ト 4 (56)参考文献 特開 昭63−74493(JP,A) 特開 昭55−157518(JP,A) 特公 昭50−1475(JP,B2) 特公 昭45−30189(JP,B1) Folia Haematol.,L eipzig 109,(1982),P.849 −855 Appl.Microbiol.Bi otechnol.,Vol.27, (1987),P.174−180 Appl.Microbiol.Bi otechnol.,Vol.27, (1987),P.181〜185

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルブミン分泌性の微生物を適当な培地で
    発酵させて、アルブミンを培地に分泌させてヒト血清ア
    ルブミンを製造する方法であって、 所定量のポリオキシアルキレン化合物を培地に添加して
    アルブミンを安定化すること、及び 該所定量は望ましくない発生量の泡を抑制するのに必要
    なポリオキシアルキレン化合物の添加量を超える量であ
    ることを特徴とする、上記方法。
  2. 【請求項2】ポリオキシアルキレン化合物を、0.5から1
    0g/の平均濃度を示すように添加する、請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】ポリオキシアルキレン化合物を、1.0から
    5.0g/の平均濃度を示すように添加する、請求項2記
    載の方法。
  4. 【請求項4】ポリオキシアルキレン化合物は消泡化合物
    である、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】ポリオキシアルキレン化合物はポリプロピ
    レングリコール、ひまし油脂肪酸とエチレンオキシドの
    縮合物、プロピレンオキシドおよびエチレンオキシドと
    ポリオールとの共重合体、又はプロピレンオキシドとポ
    リエチレングリコールとの共重合体である、請求項1か
    ら4の何れか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】微生物は酵母である、請求項1から5の何
    れか1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】酵母はサッカロミセス セレビシエ(Sacc
    haromyces cerevisiae)である、請求項6記載の方
    法。
  8. 【請求項8】培地は最小培地である、請求項1から7の
    何れか1項に記載の方法。
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