JP5797404B2 - プリオンタンパク質(PrPsc)を含まない目的タンパク質の単離および精製の方法 - Google Patents
プリオンタンパク質(PrPsc)を含まない目的タンパク質の単離および精製の方法 Download PDFInfo
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Description
PrPscが混入している可能性のある、目的タンパク質を含む試料と、マルチモーダルクロマトグラフィー材料(multimodal chromatographic material)とを接触させる工程と、
前記目的タンパク質が前記マルチモーダルクロマトグラフィー材料に結合する一方で、前記PrPscが前記マルチモーダルクロマトグラフィー材料に結合しないよう、バッファー条件を設定する工程と、
続いて、前記目的タンパク質を溶出させる工程と、
前記目的タンパク質を回収する工程と
を含む方法が提供される。
本発明の固体基質は、固体担体と、該固体担体に取り付けられているリガンドとを含む。リガンドは、単環式基または多環式基であり得る環式基と、硫黄原子を含んでもよい連結基とを含む。分析物を混合モードの作用で引きつけるリガンドが、固体担体に取り付けられている。
アミノ含有連結基からなる固体基質、または、酸化されたメルカプト部分からなる固体基質は、少なくともひとつのS原子を含む単環式基または多環式基も含むことが好ましい。この場合、固体基質は、幾分かの硫黄親和性な性質を保持することができる。
本発明は、混合モードリガンドが取り付けられた固体担体を意図する。特に、二つの異なるフォーマットを意図する。1つのフォーマットでは、固体担体が、クロマトグラフィー媒体に用いられる典型的な形、すなわち、ビーズまたは粒子の形である。これらのビーズまたは粒子は、混合モードリガンドで誘導体化される。ビーズまたは粒子は、カラムに充填可能なクロマトグラフィー担体を形成する。もうひとつのフォーマットでは、固体担体は、チップの形をとる。すなわち、混合モードリガンドが共有結合またはその他の結合で取り付けられる、一般的に平面の表面を有する固体担体の形をとる。検出装置のプローブのインターフェイスに適応するチップも「プローブ(probes)」と呼ばれる。
本発明の教示によれば、固体基質は、まず、有機材料を含んでもよい固体担体を含む。有機材料の例として、セルロース、デンプン、寒天、アガロースおよびデキストランのような多糖類が挙げられる。置換もしくは非置換のポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリビニル親水性ポリマー、ポリスチレン、ポリスルホン、ならびにスチレンとジビニルベンゼンとの共重合体を含む親水性合成ポリマーが意図される。あるいは、無機材料を固体担体材料として用いてもよい。そのような無機材料として、シリカのような多孔性の無機材料;ハイドロゲル含有シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ;およびその他のセラミック材料が挙げられるが、これらに限定されない。これら材料の混合物、または二種の材料の共重合もしくは相互侵入網によって形成された複合材料を用いることも可能である。それらは例えば、米国特許第5,268,097号、米国特許第5,234,991号、および米国特許第5,075,371号に開示されている。
‐ イオン強度を増加または減少させることにより溶出バッファーのイオン強度を変える工程、
‐溶出バッファー(特に、水性溶液であるもの)に、モノヒドロキシアルカノールもしくはジヒドロキシアルカノール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノールのような低級脂肪族アルコール)のようなアルコールを加える工程、および/または、
‐ pHを増加または減少させることにより溶出バッファーのpH値を変える工程。
i)溶媒および/または非イオン性界面活性剤を含有する添加平衡バッファーを使用する工程、
ii)溶媒および/または非イオン性界面活性剤を含有しない洗浄バッファーを使用する工程、
iii)アルコールおよび/またはアミノ酸を含有する洗浄バッファーを使用する工程、
iv)高塩濃度の洗浄バッファーを使用する工程、
v)低塩濃度の洗浄バッファーを使用する工程、
vi)アルコールと高塩濃度との組み合わせを含むバッファーを使用する工程。
i)溶媒および/または非イオン性界面活性剤を含有する添加平衡バッファーを使用する工程、
ii)溶媒および非イオン性界面活性剤を含有しないバッファーである第一の洗浄バッファーを使用する工程、
iii)アルコールおよびアミノ酸を含有する第二の洗浄バッファーを使用する工程、
iv)高塩濃度の第三の洗浄バッファーを使用する工程、
v)低塩濃度の第四の洗浄バッファーを使用する工程、
vi)アルコールと高塩濃度との組み合わせを含む溶出バッファーを使用する工程。
i)添加平衡バッファーは、リン酸トリ−n−ブチルおよび/またはトリトンX−100を約0.1〜10%(w/w)の濃度範囲で含む;
ii)第二の洗浄バッファーは、エチレングリコールおよび/またはリシン/アルギニンを含み、ここでエチレングリコールは、約5〜約30%(w/w)の範囲であり、リシン/アルギニンは、0.2〜約1.5Mの範囲である;
iii)第三の洗浄バッファーは、塩化ナトリウムを、約0.5〜約4M、特に約0.5〜約1.5Mの濃度範囲で含む;
iv)第四の洗浄バッファーは、塩化ナトリウムを約0.01〜約0.2M、特に0.01〜約0.1Mの濃度範囲で含む;
v)溶出バッファーは、エチレングリコールおよび/または塩化ナトリウムを含み、エチレングリコールを、約25〜約75%(w/w)、特に、約25から約50%の濃度の範囲で、NaClは、約0.5〜約4Mの濃度で含む。
i)添加平衡バッファーは、リン酸トリブチルおよび/またはトリトンX−100を0.3〜5%(w/w)の濃度範囲で含む;
ii)エチレングリコールを10〜25%(w/w)の範囲で、および/またはリシン/アルギニンを0.3〜1.0Mの範囲で含む、カラム容量の10倍より多い第二の洗浄バッファーで洗浄する工程;
iii)塩化ナトリウムを0.8〜1.5Mの濃度範囲で含む、カラム容量の10倍より多い第三の洗浄バッファーで洗浄する工程;
iv)塩化ナトリウムを0.03〜0.15Mの濃度の範囲で含む、カラム容量の10倍より多い第四の洗浄バッファーで洗浄する工程;
v)溶出バッファーは、エチレングリコールおよび/または塩化ナトリウムを含み、ここでEGは35〜65%(w/w)の濃度の範囲で、またNaClは0.8〜3.0の濃度の範囲で含まれる。
i)添加平衡バッファーは、リン酸トリブチルおよび/またはトリトンX−100を0.8〜1.2%(w/w)の濃度の範囲で含む;
ii)エチレングリコールを18〜22%(w/w)で、および/またはリシン/アルギニンを0.4〜0.6Mを含む、カラム容量の20倍より多い洗浄バッファーで洗浄する工程;
iii)塩化ナトリウムを0.8〜1.2Mの濃度範囲で含む、カラム容量の20倍より多い第三の洗浄バッファーで洗浄する工程;
iv)塩化ナトリウムを0.08〜0.12Mの濃度の範囲で含む、カラム容量の20倍より多い第四の洗浄バッファーで洗浄する工程;
v)溶出バッファーは、エチレングリコールおよび/または塩化ナトリウムを含み、ここでEGは45〜55%(w/w)の濃度の範囲で、またNaClは1.3〜1.7の濃度の範囲で含まれる。
i)正に帯電したN−ベンジル−N−メチル エタノールアミンリガンド、
ii)負に帯電した2−(ベンゾイルアミノ)ブタン酸リガンド、
iii)フェニルプロピルリガンド、
iv)N−ヘキシルリガンド、
v)4−メルカプト−エチル−ピリジンリガンド、
vi)3−[{3−メチル−5−((テトラヒドロフラン−2−イルメチル)アミノ)−フェニル}アミノ]安息香酸リガンド、
を含み得る。
カラムおよび樹脂
Tricornカラム(GEヘルスケア社、スウェーデン、断面積:0.2cm2、直径:0.5cm)に、CaptoMMC樹脂(GEヘルスケア社、カタログ番号17−5317−10、ロット番号308581)を、9cmのベッド高、カラム容量:1.8mlで、充填する。
HEK293細胞由来組換えタンパク質の、キャプチャーカラム工程を経て濃縮された混合物を、出発材料として用いた。(バッチ番号:BPP 047 SP eluate、117μgのタンパク質/ml)。
バッファー1(S/Dが添加された平衡バッファー)
0.3M NaCl、0.01M CaCl2(2×H2O)、0.01M L−ヒスチジン、1%w/w トリトンX−100、0.3%w/w TNBP、pH:7.0±0.1、導電率:29±3mS/cm2(+25℃)
バッファー2(S/D無し平衡バッファー)
0.3M NaCl、0.01M CaCl2(2×H2O)、0.01M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、pH:6.5±0.1、導電率:31±3mS/cm2(+25℃)
バッファー3(洗浄1:リシンおよびエチレングリコール(=EG))
0.3M NaCl、0.01M CaCl2(2×H2O)、0.01M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、0.5M 一塩化(L−)リシン(L−Lysin monochlorid)、20%(w/w)エチレングリコール(=EG)、pH:6.5±0.1、導電率:37±3mS/cm2(+25℃)
バッファー4(洗浄2:高濃度塩洗浄)
1.0M NaCl、 0.05M CaCl2(2×H2O)、0.05M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、pH:6.5±0.1、導電率:89±5mS/cm2(+25℃)
バッファー5(洗浄3:低濃度塩洗浄)
0.1M NaCl、0.01M CaCl2(2×H2O)、0.01M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、pH:6.5±0.1、導電率:13±3mS/cm2(+25℃)
バッファー6(溶出バッファー)
1.5M NaCl、0.02M CaCl2(2×H2O)、0.02M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、50%(w/w)エチレングリコール(EG)、pH:6.5±0.1(EG添加前にpHを調整)、導電率(+25℃、EG添加後に測定):39±3mS/cm2
バッファー7(再生バッファー)
1M水酸化ナトリウム
1M HCl
*バッファーは、最終体積1Lとしてではなく、加えた水1kgに対して、調製された。添加物によって最終体積が少し増加することがあるので、この調製は最終モル濃度に小さい影響を及ぼすであろう。
表1は適用されたバッファーの慨ねの量、ml/分およびcm/時で表わされた流速の概要である。各バッファーの工程に要する時間、およびタンパク質溶液についてのゲルとの接触時間も示す。
− フロースルー(バッファー1+タンパク質)
− バッファー1(高濃度非イオン洗浄バッファー;0.3M NaCl、0.01M CaCl2、0.01M L−ヒスチジン、1%w/w トリトンX−100、0.3%w/w TNBP、pH:7.0)
− バッファー2(低濃度非イオン性洗浄バッファー;0.3M NaCl、0.01M CaCI2、0.01M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、pH:6.5)
− バッファー3(アミノ酸/アルコールバッファー;0.3M NaCl、0.01M CaCl2、0.01M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、0.5M 一塩化(L−)リシン、20%(w/w)エチレングリコール、pH:6.5)
− バッファー4(高濃度塩バッファー;1.0M NaCl、0.05M CaCl2、0.05M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、pH:6.5)
− バッファー5(低濃度塩バッファー;0.1M NaCl、0.01M CaCl2、0.01M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、pH:6.5)
− バッファー6 (高濃度塩/高濃度アルコールバッファー)1.5M NaCl、0.02M CaCl2、0.02M L−ヒスチジン、0.02%(w/w)ツイーン80、50%(w/w)エチレングリコール(EG)、pH:6.5
− バッファー7(再生バッファー;2M NaCl)
表2はプリオン無しの実験における全タンパク質の検出を示す。
実施例1で述べたクロマトグラフィー手順のプリオンタンパク質除去の測定を可能にするために、プリオン打ち込み実験を行った。実施例1と同じカラム、樹脂、バッファーおよび出発材料を用いた。
スクレイピーに感染させたハムスターの263K株のミクロソーム/細胞質画分を、この実験に用いた。
CaptoMMC樹脂を充てんしたGEヘルスケア社の1.8mlTricornカラム(CV=1.0ml、ベッド高=9cm)を、8.3CVのバッファー1(S/Dを含む平衡バッファー)を用い流速1.0ml/分(目安:1.0ml/分で5CV)で平衡化した。次に、47.29gのS/Dで処理した打ち込み済出発材料を、1.0ml/分(目安:1.0ml/分で、45±2g)の流速をかけながら、カラムに充てんした。それに続いて、カラムを流速0.8ml/分で10.0CVのバッファー2(S/D無し平衡バッファー)(目安:1.0ml/分で10CV)で洗い流した。フロースルーの回収は、UVシグナルが上がり始めた時に開始し、吸光度が落ち始めるまで継続した。フロースルー画分の重量を測定し(実重量:48.23g)、16mlの分量を取り、分注して、−60℃以下で保存した(フロースルー試料−FT)。洗浄画分1を、バッファー2で流した際に、回収した。この画分の実重量を測定したところ、12.75gであった。また、12mlの分量を取り、分注して、−60℃以下で保存した(洗浄1試料−W1)。
表3および付録1(図1〜5)からわかるように、バッファー4〜7画分では優れたプリオンタンパク質除去値が見られる。よって、これらの画分に溶出するタンパク質産物は、PrPsc除去に関して、非常に良好な安全マージンを有すると思われる。また、非常に重要なことに、PrPscが、フロースルーや初期の洗浄バッファー以外の画分中に全く見られないことが、加えたプリオンタンパク質の物質収支から示されている。我々の知る限りでは、このことはこれまで従来技術では示されていなかった。文献にみられるプリオンタンパク質除去工程としてのクロマトグラフィー樹脂の例において、たとえ、比較的許容可能なプリオンタンパク質除去値が達成されても、プリオンタンパク質は、普通、産物画分を処理する前後の数画分の中に見出すことができ、このことは、クロスオーバー混入の危険性を示唆している。
ブラッドフォード法による全タンパク質の測定
ブラッドフォード法によるタンパク質測定は、クマシーブリリアントブルー G−250の酸性溶液に対する吸光度極大が、タンパク質への結合が起こった際に、465nmから595nmに変わるという観察に基づいている。疎水性相互作用およびイオン性相互作用の両方が、この染料の陰イオンの形を安定化し、目でわかる色の変化を引き起こす。このアッセイは、染料−アルブミン複合体溶液の吸光係数が、10倍の濃度範囲にわたって一定であるため、有用である。さらに詳しい情報は、Bradford, MM. A rapid and sensitive for the quantitation of microgram quantitites of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72: 248-254. 1976.も参照のこと。
ウェスタンブロットアッセイは、プロテイナーゼK耐性スクレイピー関連プリオンタンパク質(PrPsc)を半定量的に測定するものである。ウェスタンブロットアッセイは、DC Lee et al., Journal of Virological Methods 2000;84:77-89に記述されている通りに行った。
Claims (6)
- プリオン(PrPsc)を除去または削減するクロマトグラフィーによる、目的タンパク質の単離および精製の方法であって、
PrPscが混入している可能性のある、目的タンパク質を含む試料と、マルチモーダルクロマトグラフィー材料とを接触させる工程と、
前記目的タンパク質が前記マルチモーダルクロマトグラフィー材料に結合する一方で、前記PrPscが前記マルチモーダルクロマトグラフィー材料に結合しないよう、バッファー条件を設定する工程と、
続いて、前記目的タンパク質を溶出させる工程と、
を含み、
前記マルチモーダルクロマトグラフィー材料が、負に帯電した2−(ベンゾイルアミノ)ブタン酸リガンドを含み、且つ、
以下の工程を以下の順番で行うことを含む方法:
i)リン酸トリ−n−ブチルおよび/またはトリトンX−100を0.1%(w/w)〜10%(w/w)の濃度範囲で含有するpH7.0±0.1の添加平衡バッファーを使用する工程、
ii)溶媒および/または非イオン性界面活性剤を含有しないpH6.5±0.1〜pH7.0±0.1の洗浄バッファーを使用する工程、
iii)5%(w/w)〜30%(w/w)の濃度範囲のエチレングリコールおよび/または0.2M〜1.5Mの濃度範囲のリシン/アルギニンを含有するpH6.5±0.1〜pH7.0±0.1の洗浄バッファーを使用する工程。 - プリオンを溶出させた後に、
イオン強度を増加または減少させることにより溶出バッファーのイオン強度を変える工程、
溶出バッファーにアルコールを加える工程、および/または、
pHを増加または減少させることにより溶出バッファーのpH値を変える工程によって、前記目的タンパク質を溶出させる、請求項1に記載の方法。 - はじめに樹脂に加えた量から計算した、前記目的タンパク質を含むタンパク質画分のプリオンタンパク質除去値が、101より大きく104以下である、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 所期のタンパク質画分のプリオンタンパク質分析値が、プリオンウェスタンブロットアッセイの検出限界を下回っている、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の方法。
- クロマトグラフィー条件が、前記工程iii)に続いてさらに以下の工程を以下の順番で行うことを含む、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の方法:
iv)塩化ナトリウムを0.5M〜4Mの濃度範囲で含有するpH6.5±0.1〜pH7.0±0.1の第三の洗浄バッファーを使用する工程、
v)塩化ナトリウムを0.01M〜0.2Mの濃度範囲で含有するpH6.5±0.1〜pH7.0±0.1の第四の洗浄バッファーを使用する工程、
vi)25%(w/w)〜75%(w/w)の濃度範囲のエチレングリコールと0.5M〜4Mの濃度範囲の塩化ナトリウムとを含むpH6.5±0.1〜pH7.0±0.1の溶出バッファーを使用する工程。 - 前記マルチモーダルクロマトグラフィー材料が、
i)正に帯電したN−ベンジル−N−メチルエタノールアミンリガンド、
iii)フェニルプロピルリガンド、
iv)N−ヘキシルリガンド、
v)4−メルカプト−エチル−ピリジンリガンド、または
vi)3−[{3−メチル−5−((テトラヒドロフラン−2−イルメチル)アミノ)
−フェニル}アミノ]安息香酸リガンド、を含む、
請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の方法。
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