JP4803986B2 - サンプル中のアルブミンを低減する装置および方法 - Google Patents

サンプル中のアルブミンを低減する装置および方法 Download PDF

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Description

本出願は2003年9月25日に出願された特許文献1、2003年9月26日に出願された特許文献2、および2003年12月19日に出願された特許文献3の利益を主張するものである。
本発明はアルブミン低減サンプルに向けられたものである。さらに詳細には、本発明は血清、血漿および/または血液サンプル中のアルブミン含量を低減する装置に関する。この装置は配位子を結合した不溶性担体を含む。本発明はアルブミン低減サンプルを生成する方法にも関する。本発明の方法は、アルブミンを含んだ血清、血漿および/または血液サンプルを処理し、アルブミン低減サンプルを提供するようにサンプル中のアルブミン含量を低減する方法を含んでいる。アルブミンおよび/または1種または複数種のさらなるタンパク質を低減したサンプルを提供する方法がさらに含まれ、そのような方法によって生成したタンパク質低減サンプルももちろん含まれる。
ヒト血清アルブミン(HSA)は血清総タンパクの57〜71%を構成している。HSAの低減または除去により、より低い濃度で存在している残存タンパク質の検出を高めることができる等の様々な利点が得られる。
典型的には、アルブミンは血清または血漿から2つの方法のうち1つを用いることによって除去されてきた。まず第1に、標準的なアフィニティークロマトグラフィを使用して、抗体によってアルブミンを除去してもよい。標準的なアフィニティークロマトグラフィの利点は、理論的な特異性および配位子との堅固な会合および結合であろう。欠点としては、高価で、不動化(immobilization)の可能性があり、またそれ故に二次相互作用を通してさらなるタンパク質が低減する可能性もあることである。第2の方法はSephadexなどの典型的なカラムマトリックスに結合されたチバクロンブルー(Cibacron Blue)を用いることを含む。例えば、いわゆる、「膨潤ゲル」(”swell−gel”)カラムがチバクロンブルーの結合に基づいたアルブミン低減用に現在販売されている。この方法はアルブミンの結合がより弱く、他のタンパク質もまた色素に結合する、すなわち特異性が欠如しているという点で不利である。チバクロンブルーの結合については、非特許文献1および非特許文献2にさらに詳細に記載されている。
より特異的に担体にHSAを結合させ、それによって血清中のアルブミン含量を低減するという試みがなされてきた。例えば、ヒト血清アルブミンを結合させるための抗体配位子を用いた方法が記載されている。この配位子は装置の能力が非常に低いという点で不利である。
米国特許仮出願第60/506,634号明細書 米国特許仮出願第60/506,579号明細書 米国特許仮出願第60/531、377号明細書 S.T.Thompson,et al.,"Blue Dextran Sepharose:An Affinity Column for the Dinucleotide Fold in Proteins,"Proc.Natl.Acad.Sci.72:669−672(1975) J.Travis,et al.,"Isolation of Albmin from Whole Human Plasma and Fractionation of Albmin−Depleted Plasma,"Biochem.J.157:301−306(1976)
したがって、血液、血清および/または血漿サンプルからアルブミンを低減させる効果的な方法が当技術分野で必要とされている。
ブロモスルホフタレイン(BSP)または他の適切な配位子などの優先的にアルブミンを結合することができる配位子を不溶性担体に結合させ、アルブミンを含むサンプルをその担体上に通過させることによって、他の知られている方法によるよりもより高い特異性およびより低い非アルブミンタンパク質に対する非特異的結合性を持って、HSAのようなアルブミンが血液、血清、および/または血漿サンプルから分離され得ることが見出された。
本発明は血清、血漿および/または血液サンプル中のアルブミン含量を低減する装置および方法に向けられたものである。本発明の装置は、例えば、BSP配位子などの優先的にアルブミンを結合することができる配位子のような適切な配位子を結合した不溶性担体を含んでいる。本発明に従ってアルブミン低減サンプルを生成する方法は、サンプルを提供するステップ、優先的にアルブミンを結合することができる配位子が結合した不溶性担体上にサンプルを通過させるステップ、およびその配位子にアルブミンを結合しアルブミン低減サンプルを提供できるようにするステップを含む。本発明の方法は、アルブミンおよび/または1種もしくは複数種のさらなるタンパク質が低減したタンパク質低減サンプルのを提供する方法をさらに含んでよく、そのような方法によって生成されたタンパク質低減サンプルももちろん含んでもよい。
また、本発明者は不溶性担体にそのような配位子を結合させる有利な方法も発見した。これらの方法は、例えば、優先的にアルブミンを結合することのできる配位子をエポキシ活性化セファロースビーズにアルカリ性条件下で接触させることを含み、該方法において配位子から水素が除去され、アニオンがエポキシと反応することができる。したがって本発明の別の特徴は、血清、血漿および/または血液サンプル中のアルブミン含量を低減する装置を作製する方法であり、該方法は優先的にアルブミンを結合することのできる配位子をセファロースビーズなどの担体に結合させることを含む。さらに本発明の種々の構成要素を含むキットが提供され、そのようなキットは優先的にアルブミンを結合することのできる配位子が結合した不溶性担体を含んでいる。
スピンカラム、スピンカラムを含むキット、および本発明のスピンカラムを用いてアルブミン低減サンプルを生成する方法もまた提供される。
本発明は多数の異なる形態の実施形態によって達成されるが、本願明細書の開示は本発明の原理の例示として解釈されるべきであり、説明および記載した実施形態に本発明を制限することを意図したものでないという理解の下に、本願明細書において本発明の実施形態を詳細に記載する。当業者は本発明の精神から逸脱することなく多数の変形を行ってよい。
本発明は血清、血漿および/または血液サンプル中のHSAのようなアルブミンの含量を低減する装置に関する。HSAに加えて、ウシ、イヌ、ヤギ、マウス、ウサギ、およびラット(もっとも、これらに限定はしない)のような他の哺乳動物からのサンプルのアルブミンを低減することも意図されている。本発明は血清、血漿および/または血液サンプル中のアルブミン含量を低減する方法にも関する。本発明は本発明の方法によって生成されたアルブミン低減サンプルにも向けられている。本発明の別の特徴は血清、血漿および/または血液サンプル中のHSA含量を低減する装置を作製する方法に関する。さらに、本発明は血清、血漿および/または血液サンプル中のHSA含量を低減するキットに関し、このキットは不溶性担体および優先的にアルブミンを結合することのできる配位子を含んでいる。さらに、本発明はスピンカラム、スピンカラムおよび/またはその構成要素を含んだキット、スピンカラムを用いてアルブミン低減サンプルを生成する方法が含まれる。
サンプル中のアルブミン含量を低減する装置
本発明の装置は配位子が結合した不溶性担体を有している。該不溶性担体をカラム、ボトル、皿、フィルタプレート、プレートインサート(plate insert)等の容器内に有し、および/または該不溶性担体が該容器によって担持されていてもよい。この配位子は直接的あるいは間接的に[例えば、種々の長さおよび組成のリンカー(linker)を用いて]不溶性担体に結合されていてよい。
本発明に使用する配位子は、特定のタンパク質に結合することを可能にする化学的性質を有する1種または複数種の配位子、すなわち、優先的にアルブミンを結合することのできる配位子のような、タンパク質が該配位子に対する親和性を有する1種または複数種の配位子を含んでよい。特に、BSP、またはその塩あるいはエステルなどの配位子が使用されてよい。BSPは以下の構造を有している:
Figure 0004803986
本発明に従ってその他の配位子を用いてよい。例えば、他の適切な配位子としては、アルブミンおよび/または他のタンパク質が、該配位子に対して高い結合親和性を有するワーファリン(Warfarin)などの配位子を含んでよい。本発明による別の配位子はチバクロンブルーを含む。アルブミンに堅固に結合しうるその他の配位子の例には、酸性および/または親油性の配位子が含まれる。この適切なさらなる配位子のスクリーニングをより好都合にするために、該配位子はアルデヒド部位またはケトン部位を有してもよい。該配位子は少なくとも1つの芳香環(例えば、テニル環、ベンゼン環等)、カルボキシル基および/またはフェノール基、ならびにケトンまたはアルデヒドを有する化合物を含んでもよい。これらの部位は例示的なものであって、排他的なものではなく、他の部位を除外することを意味するものではないことに注意するべきである。
本発明の不溶性担体の非限定的実施形態には、例えば、カラムまたはマイクロタイタープレート用担体、標準的なカラム用充填剤およびセファデックス膜材料などの膜、セファロースビーズ、フィルタプレート、マトリックス、アフィニティーカートリッジ等が含まれる。例えば、非常に小さなサンプルの場合、不溶性担体として拡張平板(expanded surface plate)を採用してよく、該サンプルをその平板に塗布して結合させ、この後、手動または標準的なロボット式液体処理ステーションを用いて、上澄(結合したアルブミンを除去したもの)を引き出す。この不溶性担体は本明細書に記載したものに限定されず、例えば、標準的なカラム材料に加えて、デキストラン、ポリチリン(polythirine)、またはガラスで作られたものを含めて、当業者に知られている任意の不溶性担体材料またはマトリックスを含んでよい。
一例として、抗アルブミンまたは抗HSAカートリッジ担体を利用してもよく、例えば、BSP配位子が結合した該カートリッジ担体を利用してよい。また、カートリッジ担体を用いて、媒質をヒト血清サンプル中のアルブミンに結合させてもよい。
BSPは、当業者が利用可能な任意の手段または本発明のある実施形態によって提供される手段を用いて不溶性担体に結合されてよい。本発明の実施形態によれば、担体にBSPを結合させる方法は、アルカリ性条件下でBSPまたはその塩もしくはエステルを、エポキシ活性化担体と接触させるステップを含む。このような条件下で、水素原子がBSPから除去され、これによりBSPアニオンが提供されて、BSPが担体に結合するように該エポキシと反応することが可能となる。不溶性担体としてセファロースビーズを用いたこのような結合方法の一例を図1に(および以下の実施例1にも)示すが、他の配位子および/または担体を用いた変形も本発明の範囲内にある。
本発明の容器はカラム、ボトル、フィルタプレート、皿、プレートインサート等の当業者には知られている任意の容器を含んでよい。そのような容器に関する不溶性担体の配置および不溶性担体の位置決めも当業者に知られている。
アルブミン低減を達成する際の性能を向上させるために、適切な容器の寸法および形状を修正してもよい。この容器またはカラムの形状は、図2に関して以下にさらに記載する性能に影響が及ぶ可能性がある。
サンプル中のアルブミン含量を低減する方法およびアルブミン低減サンプルを生成する方法
本発明による血清、血漿および/または血液中のHSAのようなアルブミン含量を低減する方法ならびにアルブミン低減サンプルを生成する方法は、低減または除去されるべきアルブミンを含む血清、血漿および/または血液のサンプルを提供するステップ、優先的にアルブミンを結合することができる配位子が結合された不溶性担体上にサンプルを通過させるステップ、および該サンプルからのアルブミンを該配位子に結合させることにより、アルブミン低減サンプルを提供するステップを含む。該配位子は、例えば、BSPまたはその塩もしくはエステルであってよい。続いて、このアルブミン低減サンプルは回収されてよい。本発明によれば、例えば、血清タンパク質を含むサンプル中のある非アルブミンタンパク質がアルブミン低減サンプル(すなわち、不溶性担体上にサンプルを通した後の血清、血漿または血液のサンプル)中に残存してよい。本発明の方法は、元のアルブミン低減サンプルに比してさらにアルブミン含量がより低いサンプル(すなわち、さらなるアルブミン低減サンプル)を得るために、アルブミン低減サンプルを用いて必要に応じて何回も任意選択的に繰り返されてよい。特に、本発明の方法は、1回またはさらに複数回不溶性担体上にアルブミン低減サンプルを通過させるステップ、およびアルブミン低減サンプルからのアルブミンを配位子と結合させることにより、アルブミンをさらに低減したサンプルを提供できるようにするステップを含む。
本発明の方法はまた、例えば、サンプルを平板(surface plate)に塗布し、そのサンプルを平板に結合させるステップを含む血清、血漿および/または血液サンプルを処理する手段を含む。
本発明の実施形態によれば、アルブミン濃度で、サンプルからのアルブミンの少なくとも80%[放射免疫アッセイ、radial immunoassay(RIA)により測定される]が配位子に結合する。本発明のさらに別の実施形態によれば、アルブミン濃度で、サンプルからのアルブミンの少なくとも90%(RIAにより測定)が配位子に結合する。さらに別の実施形態によれば、アルブミン濃度で、サンプルからのアルブミンの少なくとも95%(RIAにより測定)が配位子に結合する。
アルブミンが配位子(その配位子は不溶性担体に結合している)に結合した後、装置および担体ならびにサンプルサイズの形式に応じて、アルブミン低減サンプルからの血清タンパク質を、例えば、チューブ内またはプレート上で収集されてよい。例えば、96ウェル(96−well)のレシーバプレートを用いれば、より小さなサンプルが96ウェルカラム形式(96−well column format)に収めることができる。より大きなサンプルの場合は、より典型的なカラムを用いてよい。
本発明はさらに、本発明の方法によって得られるアルブミン低減サンプルに向けられたものである。例えば、本発明の実施形態は、血清、血漿および/または血液などのアルブミンを含むサンプルを提供するステップ、BSPあるいはその塩またはエステルなどの優先的にアルブミンを結合することができる配位子が結合した不溶性担体上にサンプルを通過させるステップ、およびそのサンプルからのアルブミンを該配位子に結合させることにより、アルブミン低減サンプルを提供するステップを含む方法によって調製されたアルブミン低減サンプルを含む。
本発明の方法は、異なる配位子および分離技術を用いた従来の方法に比して、タンパク質に対するアルブミンの比によって測定されるような特異性を高める結果をもたらす。本発明の実施形態によれば非特異的結合性は最小になってよい。
図2は(1)サンプルがマトリックスを通過するのにかかる時間量に及ぼすカラム形状が重要であること、および(2)本発明のアセンブリ(assembly)および方法に従えば、同一のカラムに基づいたものと比較してアルブミン低減の良好な選択性を得ることができることを示す。総タンパク質量は市販の色素結合法を用いて測定することができ、アルブミンは放射免疫拡散法(radial immunodiffusion)を用いて測定することができる。このカラムのフロースルー中の2つの濃度の比を図2に示す。「フロースルー(flow through)」とはサンプルを加えた後であって、任意の洗浄緩衝液を加える前にカラムを通過する材料を意味するものである。実験では、ヒト血清0.025mlをリン酸緩衝生理食塩水(PBS)0.05mlと混合してカラムに添加した。レーン1(Lane 1)および2はBioRadカラムにおいて、BSPマトリックス(すなわち、不溶性担体に結合されたBSP)を用いて0.2の比が得られたことを示しており、この値はBioRadカラム中のブルーセファデックス(レーン3)についての約0.3という比よりも良好であり、BioRadカラム中のMontage樹脂(レーン5)に等価なものである。レーン1とレーン2を比較すると、カラム中のBSPマトリックスをより多くするとタンパク質に対するアルブミンの比が改善されることが分かる。レーン4および6とレーン3および5とをそれぞれ比較すると、2つの異なる樹脂については、タンパク質に対するアルブミンの比はMontageカラムを用いて改善しており、流速はより遅くなるが故にカラムにサンプルが接触している時間が長くなっていることが分かる。
図3はいくつのカラムからの材料のSDSゲルを示している。「MW」レーンは分子量マーカである。「SR」レーンはカラム上に何が置かれたかを示すための血清を用いたレーンである。「FT」はフロースルーレーンである。「W」(洗浄液)レーンはサンプルとして同じ緩衝液を用いた、カラムへの第2の適用である。「EL」(溶出液)は、カラムからアルブミンを溶出させるためにより高い塩濃度を用いたカラムへの第3の適用である。このフロースルーはユーザが使用するであろうもの、すなわちアルブミン低減サンプルを示している。セット1および4は、洗浄液中のアルブミンが低減したこと、およびアルブミンを含む溶出液中の他のタンパク質がより少ないことを示す。セット2および3はMontage樹脂の性能が、それが充填されているカラムのタイプによって影響を受けていること、および溶出液画分にいくつもの他のタンパク質のバンドが存在することを示している。これらはユーザにとって重要である可能性のあるタンパク質である。
図4〜6は図2および3に示したものと同様のデータを示しているが、樹脂合成およびアルブミン低減の両方の再現性を示すためにBSPマトリックスの新しいバッチを用いた異なる実験からのものである。図5および6では、図2に示した比にではなく、タンパク質およびアルブミンの実際の濃度をそれぞれ示している。本発明のサンプル(BDサンプル)はフロースルー中のアルブミン濃度が95%低減しており、フロースルーのタンパク質に対するアルブミンの比は約0.15である。Montageサンプルはタンパク質が僅かに少なく、アルブミンが僅かに多く、その比は約0.21である。Montage溶出液はBSP樹脂を用いた場合よりも、より多くの「その他の」タンパク質が樹脂に結合していることを示しており、BSP樹脂のより良好な選択性を示唆している。
サンプル中のアルブミン含量を低減する装置を作製する方法
本発明の別の特徴は血清、血漿および/または血液サンプル中のHSAのようなアルブミンの含量を低減する装置を作製する方法を含む。この方法は、不溶性担体に配位子を結合させるステップを含む。一般に、本発明の実施形態は、BSPまたはその塩もしくはエステルなどの優先的にアルブミンを結合することができる配位子を不溶性担体に結合させることのできる方法を含み、該方法はアルカリ性条件下でエポキシ活性化不溶性担体に配位子を接触させて配位子アニオンを生成させ、これにより配位子が不溶性担体に結合するよう配位子アニオンがエポキシと反応させるステップを含んでいる。この担体は、例えば、マトリックス上を通過したサンプルからタンパク質を分離することのできるマクロ粒子マトリックスであってよい。非限定的な実施形態として、この担体はセファロースビーズであってよく、配位子はBSPまたはその塩もしくはエステルであってよく、この場合、該方法は後記の実施例1に示す方法を含んでよい。
アルブミン除去と組み合わせた他のタンパク質の除去
本発明の装置は、血清、血漿および/または血液サンプルから他のタンパク質を除去することのできるカートリッジまたは他の装置と組み合わされて使用されてよい。本発明のある実施形態によれば、アルブミンを結合するための配位子が結合された不溶性担体を含む本発明の装置は、サンプルから1種または複数種の他のタンパク質を除去するように構成された担体を有する装置と共に使用される。本発明に従って除去されてよいタンパク質の非限定的実施形態としては、アルブミン、IgG、IgA、アルファリポタンパク質およびベータリポタンパク質、アルファ1−アンチトリプシン、アルファ2−マクログロブリン、フィブリノゲン、トランスフェリン、ハプトグロビン、補体(complement)C3等が含まれる。したがって、本発明はサンプルから1種または複数種のこれらの、あるいは他のタンパク質を除去するように構成された装置を含む。ある実施形態によれば、アルブミンおよび1種または複数種の他のタンパク質をワンステップで除去することができるか、あるいはそれらのタンパク質を任意の順序の複数のステップで除去することができる。これら実施形態の非限定的例は、HSAおよび/またはIgGを結合させるための担体としてアフィニティークロマトグラフィカートリッジを使用することを含む。本発明のある実施形態のカートリッジは特異的であってよく、ほとんどあるいは全く非特異的結合を呈さないものでもよく、そしてまた高いスループット処理性、洗浄可能性、および再利用性などの所望の特性も有してよい。
本発明はまた、例えば、アルブミンおよびIgGなどの1種または複数種のさらなるタンパク質を低減したサンプルといった、タンパク質低減サンプルを生成する方法を含む。これら実施形態の方法は、例えば、アルブミンおよび1種または複数種のさらなるタンパク質を含んだサンプルを提供するステップ、優先的にアルブミンを結合することのできる配位子を有する不溶性担体上にサンプルを通過させるステップ、サンプルからアルブミンを配位子に結合させるステップ、サンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を配位子に優先的に結合することができるように、あるいはサンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を除去することができるように構成された1種または複数種の不溶性担体上にサンプルを通過させるステップ、および1種または複数種の非アルブミンタンパク質をサンプルから除去できるようにして、タンパク質低減サンプルを提供するステップとを含んでいる。本発明の方法はタンパク質低減サンプルを1つまたは複数の不溶性担体上に1回または複数回通過させるステップと、タンパク質低減サンプルからさらなるタンパク質を除去できるようにして、さらにタンパク質を低減させたサンプルを提供するステップとを含んでよい。本発明の方法はタンパク質低減サンプルを収集するステップをさらに含んでよい。適切な担体、配位子、収集容器、およびこれら実施形態の他の特徴は本願明細書を通して記載されている。
優先的にアルブミンを結合することのできる配位子を有する不溶性担体、およびサンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を配位子に優先的に結合することができるように、あるいは、サンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を除去することができるように構成された不溶性担体は、同一または別個の単体であってよく、またこの担体(複数の担体)にサンプルを通過させるステップは1つまたは複数のステップで実行されてよいことに注目するべきである。さらに、種々の担体上にサンプルを流し、異なるタンパク質を分離するステップの順序は本願明細書に記載した本発明の方法のステップの順序によって限定することは意図していない。すなわち、サンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を優先的に除去できるように構成された1種または複数種の他の不溶性担体上にサンプルを通過させるステップ、およびサンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を除去するステップは、優先的にアルブミンを結合することができる配位子を有し、かつサンプルからのアルブミンを該配位子に結合させることのできる不溶性担体上にサンプルを通過させるステップの前、そのステップの間、あるいはそのステップの後に実行されてもよい。
本発明は本願明細書に記載した方法によって生成されたタンパク質低減サンプルをさらに提供する。
本発明の方法は、例えば、タンパク質カートリッジおよび抗HSAカートリッジ上に血清、血漿、または血液のサンプルを通過させるステップを含んでよい。次に、フロースルー(血清タンパク質)および溶出した分画(例えば、アルブミンおよび/またはIgG)を分析して、サンプルからのHSAおよび/またはIgGの除去量を定量し、かつ非特異的結合のレベルを検査してよい。サンプルは高スループットの多次元液体クロマトグラフィシステムを用いて処理されるか、あるいは固有のカートリッジ形式を用いて手動モードで処理されてよい。さらに、本発明の装置を2−Dゲル、ICAT試薬技術、液体クロマトグラフィ質量分析(LC/MS)またはマトリックス支援レーザー脱離イオン化法−飛行時間型質量分析法(MALDI−TOF−MS)と共に用いてよい。
他のタンパク質と共にHSAを抽出するためにクロマトグラフィを用いる例示的な方法を後記される実施例3に示す。
アルブミン低減スピンカラム
本発明の実施形態はサンプル中のアルブミンを低減するのに用いてよいスピンカラムを含む。本発明のスピンカラムの一例を図9に示す。図9に示したスピンカラムは標準的な卓上型の小型の遠心分離機用のスピンカラムであるが、他の大きさで他の形状を有するスピンカラムも本発明によって意図されている。本発明のある実施形態によれば、図9に示したような内部カラム(12)が設けられてよい。本発明のある実施形態によれば、該内部カラムは任意選択的に専用のカラム底部(14)を有してよい。アルブミン結合樹脂(16)が専用のカラム底部と接触している内部カラム内に設けられてよい。このアルブミン結合樹脂は任意選択的にBSP、チバクロンブルー、ワーファリン、または他の優先的にアルブミンを結合することができる適切な配位子を含んでよい。
専用のカラム底部は1つまたは複数のフローディレクタ(flow derector)および/または膜アセンブリ(membrane assembly)を含んでよい。該カラム底部は、例えば、スピン(spin)中に樹脂が乾燥するのを防ぎ、サンプルの滞留時間を延ばし、および/または樹脂のサンプルとの相互作用を高めるために、特定の形状に形成されてよい。本発明の適切な専用のカラム底部形状の非限定的実施例を、別の角度から図7および8に示す。図10に示すように、スピンカラムの内部カラム(12)は受取チューブ(18)内に収まるように構成されている。この受取チューブは、例えば、図9および10に示すように蓋(20)を有してよい。この蓋は受取チューブを封止するように構成されてもよいし、または内部カラムおよび受取チューブの両方を封止するよう任意選択的に構成されてもよい。
したがって、本発明は受取チューブおよび該受取チューブ内に収まるように構成された内部カラムを有するスピンカラムを含んでいる。内部カラムはアルブミン結合樹脂、および任意選択的にはカラム底部を含み、該カラム底部はアルブミン結合樹脂と接触している。受取チューブは任意選択的に蓋を有する。さらなる実施形態によれば、スピンカラムは、受取チューブを封止するように構成され、かつ任意選択的には内部カラムを封止するようにさらに構成された蓋を含んでいる。該内部カラムは所望以上に内部カラムが受取チューブに入らないようにするために縁(ふち)を有してよい。ある実施形態によれば、アルブミン結合樹脂は、1種または複数種の優先的にアルブミンを結合することができる配位子を含み、BSP、チバクロンブルー、ワーファリン、およびその塩またはエステルからなる群から選択された1種または複数種の配位子であってもよい。本発明のスピンカラムはサンプルからアルブミンおよび/または1種または複数種の他のタンパク質を除去するために、1種または複数種の他のタンパク質結合配位子を任意選択的に含んでよい。
本発明の方法によれば、アルブミンを含んだサンプルを得てスピンカラムに入れ、該サンプルをスピンカラム内に保持し、任意選択的に該スピンカラムを遠心分離機内でスピンさせる。専用のカラム底部に出現するアルブミン低減サンプルがスピンカラム(22)の底部に収集できる。ある実施形態によれば、アルブミン低減したタンパク質サンプルを生成する方法は、スピンカラムを提供するステップであって、該スピンカラムは受取チューブおよび該受取チューブに収まるように構成された内部カラムを備え、該内部カラムはカラム底部およびアルブミン結合樹脂を備え、該カラム底部はアルブミン結合樹脂と接触しているステップ、アルブミンを含むサンプルをスピンカラムの内部カラム内に置くステップ、サンプルからのアルブミンが内部カラム内のアルブミン結合樹脂に結合し、かつ結合したアルブミンが除去されたサンプルを内部カラムに通過させることによって、アルブミン低減サンプル(フロースルー)を生成できるようにするのに十分な時間の間スピンカラム内にサンプルを保持するステップを含んでいる。該カラムは任意選択的には遠心分離機内でスピンさせてもよい。該カラムは任意選択的にアルブミン低減サンプルを収集する前に洗浄されてよい。所望ならば、結合した画分(アルブミンおよび他の保持されたタンパク質)を溶離液(stripping solution)を用いて回収してよい。蓋は受取チューブに取り付けられてもよいし、または受取チューブとは独立したものであってもよい。例えば、受取チューブの外側で上方にスライドするリングに蓋が取り付けられてよい。
本発明の方法はアルブミン低減サンプルを収集するステップをさらに含む。アルブミン低減サンプルは任意選択的に1回または複数回、内部カラムに再挿入されてよく、また、任意選択的に、回収され別の清浄なチューブまたは他の収集装置に移される前に、サンプルからのさらなるアルブミンが内部カラム内のアルブミン結合樹脂に結合するのに十分な時間の間、サンプルがスピンカラム中に保持されていてもよい。該内部カラムが受取チューブとは別のキットである場合、該方法は受取チューブに内部カラムを挿入するステップを含んでよい。
アルブミン結合樹脂はBSP、チバクロンブルー、ワーファリン、およびその塩またはエステルなどの優先的にアルブミンを結合することができる1種または複数種の配位子を含んでよい。これら実施形態にしたがったサンプルの例として、血清、血清、および血液が含まれてよい。
アルブミン低減率および非特異的結合量のような種々のものを測定するために、スピンカラムから除去する際に、溶出分画および/または結合分画を、当業者に知られている方法によって分析してよい。このような方法には、分析されるものが、溶出分画または結合分画のいずれであるかということ、および分析の目的に応じて、液体クロマトグラフィ、SDS−PAGE法(SDSアクリルアミドゲル電気泳動法)およびRIA法を含む当業者に知られている方法を含んでよい。
キット
本発明はさらにサンプル中のアルブミン含量を低減するのに用いられてよいキットに関し、該キットは不溶性担体および優先的にアルブミンを結合することができる配位子を含む。該配位子は任意選択的に本発明のキット内の不溶性担体に結合されてよい。本発明のある実施形態によれば、該キット内の配位子はBSPまたはその塩もしくはそのエステルを含んでよい。
本発明のキットは、任意選択的に本願明細書に記載したような容器、本願明細書に記載したような担体および/または例えば、収集チューブのような本願明細書に記載したような収集装置を含んでよく、該収集装置はアルブミン低減サンプルを回収するのに使用されてもよい。
本発明はまた1種または複数種の非アルブミンタンパク質を結合することのできる1種または複数種のさらなる不溶性担体を含んでよい。1種または複数種のさらなる不溶性担体の非限定的実施形態としては、タンパク質Aカートリッジ、タンパク質Gカートリッジ、および/またはタンパク質Aカートリッジおよびタンパク質Gカートリッジを組み合わせたものなどのIgGを結合するように構成された担体を含んでよい。
本発明のキットは、任意選択的にはアフィニティーカラム、微量遠心分離用チューブ、緩衝液(平衡化緩衝液、洗浄緩衝液および/またはストリッピング緩衝液)、および/または、例えば、種々のタイプおよび量のサンプルを通過させるための様々な大きさおよび量の試薬を含んでよい。
本発明はアルブミン低減スピンカラムまたはその構成要素を含むキットをさらに備えてよい。特に、本発明のキットは受取チューブおよび内部カラムを備えてよく、該内部カラムはアルブミン結合樹脂、および任意選択的にカラム底部を含み、該スピンカラムは任意選択的に蓋を含む。ある実施形態によれば、アルブミン結合樹脂は、例えば、BSP、チバクロンブルー、ワーファリン、またはそれらの塩もしくはエステルなどの任意選択的にアルブミンを結合することができる1種または複数種の配位子を含んでよい。本発明のキットは結合分画を回収する溶離液を含んでよい。
以下の実施例は本発明の特定の実施形態を示している。本願明細書に記載した実施例は例示的なものであることを意味し、また、特許を請求している本発明の範囲を一切制限するものではない。当業者には明白であろうが、記載した本発明の範囲内で種々の変更および変形が可能であり、また種々の変更および変形が意図されている。
アルブミン低減用のブロモスルホフタレインを結合させたセファロースゲルの調製
本発明のセファロースビーズの不溶性担体にBSPを結合させる方法を図1に示す。図1に示すように、アルカリ性条件下(例えば、水酸化ナトリウム(4)を用いて)でエポキシ活性化セファロースビーズ(8)にBSP(2)を接触させる。これらの条件下で、BSP(2)からの水素原子を除去すると、アニオン(6)を有するBSPがエポキシと反応し、その結果、セファロースビーズ不溶性担体(10)に結合されたBSP配位子を形成することができる。次に、BSP配位子が結合したビーズをカラム内に保持して本発明の一態様であるアセンブリを形成する。
特に、本方法は以下のように進めてよい:
−市販の供給源からエポキシ活性化セファロース6Bを入手する。
−市販の供給源からブロモスルホフタレインナトリウム塩を入手する。
−以下のステップを用いて1グラムのエポキシ活性化セファロース6Bにブロモスルホフタレインを結合させる。:
−1グラムのエポキシ活性化セファロース6Bを計りとり、純水に懸濁させる。ゲルは直ちに膨潤する。このゲルを純水で2回洗浄する。
−0.1Mの水酸化ナトリウム5mlに0.5グラムのブロモスルホフタレインを溶解させる。
−結合ステップ:上記ブロモスルホフタレイン溶液をゲルと混合し、室温にて振盪機で48時間インキュベートする。
−純水を用いて余分なブロモスルホフタレインを洗い流す。
−残存する任意の活性基を封鎖するステップ:pH8.0の1Mのエタノールアミンにゲルを移す。
−室温にて振盪機で一晩インキュベートする。
−生成物を純水で完全に洗う。
サンプル中のアルブミン含量を低減する方法
ヒト血清サンプルを入手する。該サンプルを例えば、PBSを用いて希釈する。次に、ブロモスルホフタレイン配位子の結合したアフィニティーカラム内に充填されたセファロースビーズ上にこのサンプルを通過させる。上記のように、カラムの形状またはデザインはアルブミン低減の効果に影響を及ぼしうる。このため、BSPマトリックスの効果を最適化するようにカラムの形状およびデザインを選択する。サンプルからのアルブミンがBSP配位子に結合する。カラムを通過した後にサンプルに残っているものは実質的にアルブミンが低減されている。次に、このアルブミン低減サンプルを収集する。
クロマトグラフィ
VISION Workstationなどのクロマトグラフィを用いた、血液、血清、または血漿からのHSAおよび1種または複数種の他のタンパク質を選択的に除去する本発明の方法を提供する。
一例によれば、PBSを用いて1:10(ヒト血清:PBS)に希釈したヒト血清サンプル70μLを、0.2mlのタンパク質Aおよび/またはタンパク質Gカートリッジに通過させた後、そのフロースルー分画を400μLまで希釈する。次に、希釈したタンパク質Aおよび/またはタンパク質Gのフロースルー分画100μLを、流量0.5ml/分で0.2mlの抗HSAカートリッジ(BSP配位子が結合)に加える。
ある実施形態によれば、血液、血清、または血漿のサンプルをタンパク質Gカートリッジに通過させてサンプルからIgGを除去した後、該サンプルをVISION(登録商標) Workstationで動作するBSPが結合したカートリッジ上に通過させる。この分離ステップはVISION(登録商標) Workstationなどの自動ワークステーションを用い数分間で別々にあるいは平行して行うことができるほか、シリンジ注入アダプタを用いて手動で実行することももちろんできる。
溶出分画からのタンパク質濃度は、例えば、ブラッドフォード・アッセイ(Bradford assay)を用いて決定してよい。タンパク質はSDS−PAGE法(SDSアクリルアミドゲル電気泳動法)によって分析されてよく、このタンパク質はコロイド・クマシー染色(colloidal Coomassie stain)によって視覚化されてよい。本発明の方法の前後にタンパク質濃度を決定するために、および最初のサンプル、溶出分画、およびフロースルー内のタンパク質濃度を決定するために、2−Dゲル分析、ペプチド・マス・フィンガープリント法(peptide mass fingerprinting)および当業者に知られている他の方法などの、他の形式の分析法を使用してもよい。例えば、市販のELISAアッセイを用いてアルブミンおよびIgGの除去量を定量化することができる。
アルブミン低減スピンカラム
本発明の装置は図9に示したようなスピンカラムの形態で提供される。図9に示したスピンカラムは標準的な卓上型の小型の遠心分離機用のスピンカラムであるが、他の大きさおよび形状のスピンカラムも本発明によって意図されている。図9に示した装置では、専用のカラム底部(14)を有する内部カラム(12)が設けられている。BSP(16)を含んだアルブミン結合樹脂が図7および8に示した形状を有する専用のカラム底部と接触した状態でカラム内に設置されている。この専用のカラム底部は1つまたは複数のフローディレクタ(flow director)および/または膜アセンブリを有しており、スピン中の樹脂の乾燥を防止し、サンプルの滞留時間を延ばし、および/またはサンプルとの相互作用を高めるために特定の形状に形成される。内部カラムは受取チューブ(18)に収まるように構成されている。受取チューブは、例えば、図9および10に示したような蓋(20)を有してよい。
アルブミンを含んだ血清を入手し、平衡緩衝液を用いて希釈し、スピンカラムの受取チューブ内に挿置する。次に、内部カラムを受取チューブ内に置き、受取チューブの蓋を閉じる。サンプル内のアルブミンが内部カラムのBSPと結合するのに十分な時間の間、該サンプルをスピンカラム内に保持する。任意選択的にスピンカラムを遠心分離機内でスピン(例えば、2000回/分で2分間)してよく、これによってアルブミン低減サンプルが生成し、これを受取チューブ内で収集する。次いで、該サンプルは、受取チューブから回収してよい。続いて、回収して別の清浄なチューブに移す前に、このアルブミン低減サンプルをカラムに再挿入し、スピンカラム内に保持および/または1回もしくは複数回再び遠心分離してもよい。別の実施形態によれば、サンプルを希釈してスピンカラムの内部カラムに置き、受取チューブの蓋を閉めてからサンプル内のアルブミンが内部カラム内のBSPと結合するのに十分な時間の間遠心分離する。
カラムを用いたアルブミン低減の手順
本発明の実施形態に従って、アルブミンが血清または血漿のサンプルから以下のように低減される:
サンプルの希釈
ステップ1:PBS中の血清または血漿サンプルを、1:2(血清または血漿:PBS)の推奨比率で希釈する。
例:50μLのPBSに25μLの血清または血漿を添加する。
カラムの平衡化
ステップ2:カラムに400μLのPBSを加える。このカラムを収集チューブに入れて2000回/分で2分間(平均的なロータ半径7cm、約500×gで)遠心分離する。
ステップ3:収集チューブから緩衝液を捨てる。
ステップ4:ステップ2〜3を繰り返す。
アルブミンの低減
ステップ5:平衡化したカラムに75μLの希釈した血清または血漿サンプルを加える。新しい収集チューブにこのカラムを入れて5分間待つ。2000回転/分で2分間遠心分離する。
ステップ6:収集チューブからフロースルーを回収し、それをカラムに戻す。5分間待ち、2000回転/分で2分間遠心分離するとフロースルーを分析することができる。
注意:本発明のアルブミン低減カラムを用いて少なくとも2回サンプルを処理する。
カラムの洗浄
ステップ7:カラムに200μLのPBSを加える。新しい収集チューブにこのカラムを入れて、2000回転/分で2分間遠心分離する。
ステップ8:さらに200μLのPBSをカラムに加える。同じ収集チューブにこのカラムを入れて、2000回転/分で2分間遠心分離すると、この洗浄液を分析することができる。
注意:本発明に従って種々の濃度および体積を用いてよい。
本発明のBD(登録商標)アルブミン低減カラムを用いて以下のヒト血清サンプルを処理した:
希釈したヒト血清サンプルA:ヒト血清50μL+PBS25μL
希釈したヒト血清サンプルB:ヒト血清35μL+PBS40μL
希釈したヒト血清サンプルC:ヒト血清25μL+PBS50μL
図11はアルブミン除去の再現性および効率を示す1−Dゲルを示している。図11の1〜14の番号を付したカラムは以下のものに相当する:
1−標準
2−希釈したヒト血清サンプルA
3−サンプルAのフロースルー、複製1(replicate 1)
4−希釈したヒト血清サンプルA
5−サンプルAのフロースルー、複製2
6−希釈したヒト血清サンプルB
7−サンプルBのフロースルー、複製1
8−希釈したヒト血清サンプルB
9−サンプルBのフロースルー、複製2
10−希釈したヒト血清サンプルC
11−サンプルCのフロースルー、複製1
12−希釈したヒト血清サンプルC
13−サンプルCのフロースルー、複製2
14−標準
図11は濃度1:2(血清:PBS)で希釈したヒト血清サンプルを用いたとき(たとえば、カラム10および12を参照)、タンパク質のフロースルー(たとえば、カラム11および13を参照)は、サンプル中のアルブミンに対する血清の比がより高い場合よりも少ないことを示している。
図12はPBSと組み合わせたヒト血清サンプルが本発明のアルブミン低減カラムを通過した後のフロースルー中のアルブミンおよびタンパク質の結果を示している。グラフ化した各サンプルの総体積は0.075ml(75μL)であるが、サンプルの濃度はグラフ上で左から右へ上昇している。例えば、グラフのもっとも左側の2点は、ヒト血清25μLおよびPBS50μLがアルブミン低減カラムを通過した後のタンパク質およびアルブミンの濃度を示している。次の2つの点は、ヒト血清35μLおよびPBS40μLのサンプルがカラムを通過した後のタンパク質およびアルブミンの濃度を示している。一番右側の点はヒト血清25μLとPBS25μLのサンプルに関する。図12はPBSに対するヒト血清の比が約1:2のサンプルをアルブミン低減カラムに加えた場合、カラムを通過するアルブミンおよび総タンパク質の量は、PBSに対するヒト血清のより高い比のサンプルをカラムに加えた場合に比べて低減されていることを示す。これはユーザの実験の目的に応じてシステムに汎用性があることを示している。図12の左側はサンプル濃度を上昇させながらシステム内でより少ない量のアルブミンを得るための条件を示し、図の右側に行くほど、タンパク質の濃度はより大きい増加を達成できることを示している。
図13は、PBSに対するヒト血清の濃度比を1:2に保ったときに、サンプルの体積が増大すると本発明のカラムを通過するアルブミンおよび総タンパク質の量がどのように上昇するかを示すグラフである。図13に示すように、サンプル量が0.075ml〜0.110ml〜0.150mlへと上昇するに従って、カラムを通過するアルブミンおよび総タンパク質の両方の量が上昇している。これはユーザの実験の目的に応じてシステムに汎用性があることを示している。図13の左側はサンプル濃度を上昇させながらシステム内でより少ない量のアルブミンを得るための条件を示し、図の右側に行くほど、アルブミン濃度よりもタンパク質濃度が大きく増加する条件を示している。
本発明の一態様に従ってセファロースビーズの不溶性担体にBSP配位子を結合させる方法を示す。 種々のカラムを通過したサンプル中の総タンパク質に対するアルブミンの相対比を示すグラフである。 本発明のアセンブリおよび方法を用いていくつかのカラムから得たゲルを示す写真である。このゲルは血清、フロースルー、溶出液、および洗浄液中にタンパク質があることを示す。 本発明(BD)のアセンブリおよび方法を用いた血清、フロースルー、溶出液、および洗浄液中のタンパク質を示す。 本発明(BD)の方法にしたがったフロースルー、洗浄液、および溶出液サンプル中の実際のタンパク質濃度を示す。 本発明(BD)の方法にしたがったフロースルー、洗浄液、および溶出液サンプル中の実際のアルブミン濃度を示す。 本発明の実施形態によるカラム底部を示す上面図を示す。 本発明の実施形態によるカラム底部を示す底面図を示す。 本発明の実施形態によるスピンカラムおよび内部カラムを示す。 本発明の実施形態によるスピンカラムおよび該スピンカラム内に挿入された内部カラムを示す。 リン酸緩衝生理食塩水(PBS)に対するヒト血清の比が異なる濃度である3つのサンプルからのアルブミン除去の再現性および効率性を示すゲルを示す。 本発明のカラムを通過した後に得られた総タンパク質およびアルブミンの低減量の変化をPBSに対する血清の濃度の比の関数で示したグラフを示す。 サンプルの体積が、本発明によるカラムを通過するアルブミンおよび総タンパク質の量を如何に増大させるかを示す。
符号の説明
2 BSP
4 水酸化ナトリウム
6 BSPアニオン
8 エポキシ活性化セファロースビーズ
10 BSP結合セファロースビーズ不溶性担体
12 内部カラム
14 カラム底部
16 BSP
18 受取チューブ
20 蓋
22 アルブミン低減サンプル

Claims (14)

  1. アルブミン低減サンプルを生成する方法であって、
    アルブミン及びリン酸緩衝生理食塩水を含むサンプルを提供するステップ、
    配位子が結合した不溶性担体上に前記サンプルを通過させるステップであって、該配位子はブロモスルホフタレインからなり、該配位子が結合した不溶性担体は、アルカリ性条件下でブロモスルホフタレインまたはその塩もしくはエステルをエポキシ活性化不溶性担体と接触させブロモスルホフタレインアニオンを生成させ、そして前記ブロモスルホフタレインが前記不溶性担体に結合するように、前記ブロモスルホフタレインアニオンを前記エポキシと反応させることによって得ることができるものであるステップと、
    および前記サンプルからのアルブミンを前記配位子に結合させることによって、前記アルブミン低減サンプルを提供することができるようにするステップ
    を含むことを特徴とするアルブミン低減サンプルを生成する方法。
  2. 前記アルカリ性条件は、0.1M水酸化ナトリウムを用いた条件であることを特徴とする請求項に記載の方法。
  3. 前記アルブミン低減サンプルを収集するステップをさらに含むことを特徴とする請求項またはに記載の方法。
  4. 前記不溶性担体上に前記アルブミン低減サンプルを1回または複数回通過させるステップ、
    および前記アルブミン低減サンプルからのアルブミンを前記配位子に結合させることによって、さらにアルブミンを低減したサンプルを提供することができるようにするステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項またはに記載の方法。
  5. 前記のさらにアルブミンを低減したサンプルを収集するステップをさらに含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  6. 前記サンプルは血清、血漿、および血液からなる群から選択されることを特徴とする請求項またはに記載の方法。
  7. 前記アルブミンはヒト血清アルブミンであることを特徴とする請求項またはに記載の方法。
  8. 前記サンプルはヒト血清であり、ヒト血清:リン酸緩衝生理食塩水の比が1:2であることを特徴とする請求項またはに記載の方法。
  9. タンパク質低減サンプルを生成する方法であって、該方法が、
    アルブミン、1種または複数種のさらなるタンパク質及びリン酸緩衝生理食塩水を含んだサンプルを提供するステップ、
    ブロモスルホフタレインからなる配位子が結合した不溶性担体上に前記サンプルを通過させるステップであって、該配位子が結合した不溶性担体は、アルカリ性条件下でブロモスルホフタレインまたはその塩もしくはエステルをエポキシ活性化不溶性担体と接触させブロモスルホフタレインアニオンを生成させ、そして前記ブロモスルホフタレインが前記不溶性担体に結合するように、前記ブロモスルホフタレインアニオンを前記エポキシと反応させることによって得ることができるものであるステップ、
    前記サンプルからのアルブミンが前記配位子に結合することができるようにするステップ、
    前記サンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を優先的に除去することができるよう構成された1種または複数種の不溶性担体上に前記サンプルを通過させるステップ、
    および1種または複数種の非アルブミンタンパク質を前記サンプルから除去することによって、タンパク質低減サンプルを提供することができるようにするステップ
    を含むことを特徴とする方法。
  10. 前記アルカリ性条件は、0.1M水酸化ナトリウムを用いた条件であることを特徴とする請求項に記載の方法。
  11. 前記サンプルはヒト血清であり、ヒト血清:リン酸緩衝生理食塩水の比が1:2であることを特徴とする請求項または10に記載の方法。
  12. 前記タンパク質低減サンプルを収集するステップをさらに含むことを特徴とする請求項または10に記載の方法。
  13. 1種または複数種の前記不溶性担体上に1回または複数回前記タンパク質低減サンプルを通過させるステップ、
    および前記タンパク質低減サンプルからさらなるタンパク質を除去することによって、さらにタンパク質を低減したサンプルを提供することができるようにするステップ
    をさらに含むことを特徴とする請求項または10に記載の方法。
  14. 前記サンプルから1種または複数種の非アルブミンタンパク質を優先的に除去することができるよう構成された1種または複数種の他の不溶性担体上に前記サンプルを通過させるステップ、およびアルブミンを優先的に結合することのできる配位子を有する不溶性担体上にサンプルを通過させるステップおよびサンプルからアルブミンを配位子に結合させることができるようにするステップの前に、1種または複数種の非アルブミンタンパク質を前記サンプルから除去することができるようにするステップを実行することを特徴とする請求項または10に記載の方法。
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