JP6093772B2 - タンパク質の混合モードクロマトグラフィー精製用の固相 - Google Patents
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Description
本出願は、2011年10月19日に出願された米国仮特許出願第61/549,146号に基づく恩典を主張するものであり、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
免疫グロブリンまたは他のタンパク質を、精製または単離の目的で液体源から抽出する技術、特にクロマトグラフィーの分離技術および材料について提供する。
主に哺乳類の体液または細胞培養回収物である液体源からの免疫グロブリン及び他のタンパク質の抽出は、診断および治療用途ならびに一般的な実験室研究のために、十分に濃縮された形態または精製された形態でタンパク質を得るのに重要である。しかし、タンパク質、及び特に免疫グロブリンの精製はしばしば、低収率、費用のかかる分離媒体の使用、分離媒体の生成物への浸出のような要素に見舞われ、抽出プロセスで使用された異物の安全な廃棄に関する懸念がある。本発明では、これらの問題の少なくともいくつかに対処することを追及する。
(a)溶液源のタンパク質を、リガンドを介して固体支持体に結合させるために、溶液源を、固体支持体に結合したリガンドを含む混合モードクロマトグラフィー媒体に接触させる工程であって、リガンドが、疎水性基と、カルボキシル基またはスルホ基のいずれかとを含み、疎水性基が、ペプチドを含むリンケージによってカルボキシル基またはスルホ基に連結されており、固体支持体が、直径の中央値が0.5μm以上である孔を有し、直径0.1μm以下の孔は実質的に持たず、リガンドが疎水性基で、1〜3個の原子の鎖を介して固体支持体に結合している、工程;及び
(b)結合したタンパク質を固体支持体から溶出する工程。
(a)溶液源の抗体の少なくとも一部を、リガンドを介して固体支持体に結合させるために、pH4.0〜約6.0で、抗体を含む溶液源を、固体支持体に結合したリガンドを含む混合モードクロマトグラフィー媒体に接触させる工程であって、リガンドが、疎水性基と、カルボキシル基またはスルホ基のいずれかとを含み、固体支持体が、直径の中央値が0.5μm以上である孔を有し、直径0.1μm以下の孔は実質的に持たず、リガンドが疎水性基で、1〜3個の原子の鎖を介して固体支持体に結合している、工程;及び
(b)結合した抗体を、pH約6.1〜約8.5で固体支持体から溶出する工程。
(a)直径の中央値が0.5μm以上である孔を有し、直径0.1μm以下の孔は実質的になく、かつ、約200〜約300μmol/mLのジオール密度を有する、ジオール官能性固体粒子上で、ジオール基をアルデヒド基に酸化し、それによってジオール官能性固体粒子をアルデヒド官能性固体粒子に変換する工程;及び
(b)アミン官能性リガンドをアルデヒド官能性粒子に結合する工程であって、アミン官能性リガンドが、カルボキシル基またはスルホ基のいずれかと連結したアミン置換疎水性基を含む、工程。
以下の工程を含む、溶液源からのタンパク質の精製のための方法:
(a)該溶液源中のタンパク質を、リガンドを介して固体支持体に結合させるために、該溶液源を、固体支持体に結合したリガンドを含む混合モードクロマトグラフィー媒体に接触させる工程であって、該リガンドが、疎水性基と、カルボキシル基及びスルホ基からなる群より選択される酸部分とを含み、ここで、該疎水性基が、ペプチド含有リンケージによって該酸部分に連結され、該固体支持体が、直径の中央値が0.5μm以上である孔を有し、直径0.1μm以下の孔は実質的に持たず、該リガンドが該疎水性基で、1〜3個の原子の鎖を介して固体支持体に結合している、工程;及び
(b)そのように結合した該タンパク質を、該固体支持体から溶出する工程。
[本発明1002]
タンパク質が抗体である、本発明1001の方法。
[本発明1003]
工程(a)が、pH約4.0〜約6.0で行われ、工程(b)が、pH約6.1〜約8.5で行われる、本発明1001または1002の方法。
[本発明1004]
疎水性基がフェニル基である、本発明1001の方法。
[本発明1005]
リガンドが、ベンズアミド酢酸である、本発明1001の方法。
[本発明1006]
リガンドが、2-ベンズアミドエタンスルホン酸である、本発明1001の方法。
[本発明1007]
リンケージが、ベンズアミド酢酸のフェニル環上のパラ位のアルキルアミノ基であり、それによって、リガンド及び鎖が一緒になって、2-(4-アミノベンズアミド)酢酸基を構成する、本発明1005の方法。
[本発明1008]
リンケージが、2-ベンズアミドエタンスルホン酸のフェニル環上のパラ位のアルキルアミノ基であり、それによって、リガンド及び鎖が一緒になって、2-(4-アミノベンズアミド)エタンスルホン酸基を構成する、本発明1006の方法。
[本発明1009]
固体支持体が、中央値が約25μm〜約150μmの粒子サイズを有する粒子からなる、本発明1001の方法。
[本発明1010]
固体支持体が膜である、本発明1001の方法。
[本発明1011]
固体支持体がモノリスである、本発明1001の方法。
[本発明1012]
溶液源が、ハロゲン化アルカリ金属及びハロゲン化アルカリ土類金属より選択される塩を、約50mM〜約300mMの濃度で含む、本発明1001の方法。
[本発明1013]
溶液源が、ハロゲン化アルカリ金属及びハロゲン化アルカリ土類金属より選択される塩を、約100mM〜約150mMの濃度で含む、本発明1001の方法。
[本発明1014]
固体支持体に結合したリガンドを含む混合モードクロマトグラフィー媒体であって、該リガンドが、疎水性基と、カルボキシル基及びスルホ基からなる群より選択される酸部分とを含み、ここで、該疎水性基が、ペプチド含有リンケージによって該酸部分に連結され、該固体支持体が、直径の中央値が0.5μm以上である孔を有する粒子を含み、直径0.1μm以下の孔は実質的に持たず、該リガンドが該疎水性基で、1〜3個の原子の鎖を介して固体支持体に結合している、混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1015]
粒子が、中央値が約25μm〜約150μmである粒子サイズを有する、本発明1014の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1016]
疎水性基がフェニル基である、本発明1014の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1017]
酸部分がカルボキシル基である、本発明1016の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1018]
酸部分がスルホ基である、本発明1016の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1019]
リガンドが、ベンズアミド酢酸である、本発明1014の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1020]
リガンドが、2-ベンズアミドエタンスルホン酸である、本発明1014の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1021]
リンケージが、ベンズアミド酢酸のフェニル環上のパラ位のアルキルアミノ基であり、それによって、リガンド及び鎖が一緒になって、2-(4-アミノベンズアミド)酢酸基を構成する、本発明1019の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1022]
リンケージが、2-ベンズアミドエタンスルホン酸のフェニル環上のパラ位のアルキルアミノ基であり、それによって、リガンド及び鎖が一緒になって、2-(4-アミノベンズアミド)エタンスルホン酸基を構成する、本発明1020の混合モードクロマトグラフィー媒体。
[本発明1023]
以下の工程を含む、混合モードクロマトグラフィー媒体を製造するための方法:
(a)直径の中央値が0.5μm以上である孔を有し、直径0.1μm以下の孔を実質的に持たず、かつ約200〜約300μmol/mLのジオール密度を有するジオール官能性固体粒子上で、ジオール基をアルデヒド基に酸化する工程であって、それによって該ジオール官能性固体粒子をアルデヒド官能性固体粒子に変換する、工程;及び
(b)アミン官能性リガンドを該アルデヒド官能性粒子に結合する工程であって、該アミン官能性リガンドが、カルボキシル基またはスルホ基からなる群より選択された酸部分と連結したアミン置換疎水性基を含む、工程。
[本発明1024]
疎水性基がフェニル基である、本発明1023の方法。
[本発明1025]
フェニル基が、ペプチド含有リンケージによってカルボキシル基に連結している、本発明1024の方法。
[本発明1026]
リガンドが、ベンズアミド酢酸である、本発明1023の方法。
[本発明1027]
リガンドが、2-ベンズアミドエタンスルホン酸である、本発明1023の方法。
本発明のこれらの及び他の物、局面、特徴、及び有利な点は、以下の説明によって、より理解されるであろう。
本明細書で説明されるリガンドにおける疎水性官能性として有用な構造基は、芳香族基及び置換された芳香族基を含む。フェニルおよびビフェニル基、特にフェニル基は、芳香族基の一般的な例であり、本明細書のある態様で使用されている。好適な置換基は、芳香族基の疎水性の性質を保持するものであり、例えば、ヘキシルのような、ある種のアルキル基を含む。免疫グロブリンに対する立体障害を生む置換基は、あまり好ましくない。陽イオン交換官能基として有用な構造基は、カルボン酸、カルボン酸塩、及び、スルホ基を含み、スルホ基それ自体及び硫酸塩の両方を含む。陽イオン交換部分及び疎水性部分は、鎖、好ましくは水素原子および置換基を除いて5個以下の原子を含む鎖によって連結され得る。そのような鎖の例は、ペプチド含有鎖であり、例えば、-R1-C(O)-NH-R2-であり、ここで、R1及びR2はアルキル基であり、R1及びR2の一つまたは両方が無くてもよい。具体的な例の一つは、-C(O)-NH-CH2-である。弱陽イオン性交換基としてのカルボキシル官能基と、疎水性基としてのフェニル官能基との間に後者のリンケージを含むリガンドは、ベンゾイルアミノ酢酸である。
。
リガンドと、リンケージの少なくとも一部分との両方を形成し得る化合物の別の例は、2-(4-アミノベンズアミド)エタンスルホン酸であり、その式は以下のとおりである:
。
UNOsphere(登録商標)ジオール(10mL)、つまりN,N'-メチレンビスアクリルアミドで架橋されかつジオール密度が200〜300μmol/mLである、3-アリルオキシ-1,2-プロパンジオールとビニルピロリジノンのコポリマーを、球形ビーズの形態で使用した。ビーズは、10mLの0.1M酢酸ナトリウムまたは水のいずれかの中に懸濁された。過ヨウ素酸ナトリウムを50〜100mMの範囲内の濃度で添加し、得られた混合物を室温(およそ70°F(21℃))で3〜24時間インキュベートした。反応は、ジオール基のアルデヒド基への変換を150〜250μmol/mLの範囲でもたらした。得られたアルデヒド官能性樹脂を20mLのカラムに移し、100mLの水で洗浄した。
内径7mm、長さ5.5cmのカラムに実施例1で調製したp-アミノ馬尿酸官能性樹脂を充填し、pH4.5の、150mM NaClを含む20mM 酢酸ナトリウムバッファーで平衡化した。その後、このバッファー中、ヒト免疫グロブリンGが1.0mg/mLである溶液を、流速1mL/分でカラムに適用した。カラムの流出物の280nmでの吸光度が、ヒトIgG溶液の1.0mg/mLに相当する値の10%に等しい値に達した時、従って10%ブレークスルーを示した時、カラムを平衡化バッファーで洗浄した。結合能は、10%ブレークスルーまでの保持時間に、流速と免疫グロブリンの濃度を掛けることによって決定した。免疫グロブリンの動的結合能は、40mg/mL(すなわち、カラム充填物 1mL当たり、免疫グロブリン40mg)であった。結合した免疫グロブリンは、pH7.0の100mMリン酸ナトリウムバッファーを用いて溶出した。
実施例1で準備したp-アミノ馬尿酸官能性樹脂(ビーズ1mLあたり60μmolのp-アミノ馬尿酸)の0.57cm×4cmカラムを、pH5.0の、50mM酢酸ナトリウム、125mM NaClで平衡化した。mAb1、すなわちIgG1モノクローナル抗体12mgを含む10mLのチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞培養の回収物を、線流速300cm/hでカラムに適用した。カラムをその後、平衡化バッファーを用い280nmでの吸光度がベースラインに達するまで洗浄した。約36分で、50mMリン酸ナトリウム、50mM NaClを含むpH6.2の溶出バッファーがカラムを通り、結合した抗体が溶出し、このバッファーとともに得られたプールされた溶出液を集めて、プール1と命名した。約44分で、カラムをpH7.5の20mMリン酸ナトリウム、1M NaClでさらに溶出し、吸光度がベースラインに戻るまでにこのバッファーとともに得られた溶出液をプールして、プール2と命名した。カラムをその後1M NaOHで洗浄して浄化した。光学密度は、260nmと280nmで測定し、検出器のアウトプットを図1に示した。これは、吸光度単位 対 時間(分)で表された光学密度のプロットであり、プール1及びプール2に加えて、平衡化バッファーで洗浄している間のフロースルー画分(「フロースルー」)に関する検出器のシグナルを示している。
実施例1と類似の方法で調製した、同じ固体支持体上の2-(4-アミノベンズアミド)エタンスルホン酸官能性樹脂の0.7cm×5.5cmカラムを、pH4.5の20mM酢酸ナトリウム、150mM NaClで平衡化した。その後、このバッファー中、ヒト免疫グロブリンGが1.0mg/mLである溶液を、流速1mL/分でこのカラムに適用した。カラムの溶出液の280nmでの吸光度が、ヒトIgG 溶液1.0mg/mLに相当する値の10%に等しい値に達した時、従って10%ブレークスルーを示した時、カラムを平衡化バッファーで洗浄した。結合能は、10%ブレークスルーまでの保持時間に、流速および免疫グロブリン濃度を掛けることによって決定した。免疫グロブリンの動的結合能は36mg/mLであった。結合した免疫グロブリンは、pH7.0の100mMリン酸ナトリウムバッファーを用いて溶出した。回収率は87%と測定された。
結合および溶出の両方に関する最適条件を決定するために、一連のタンパク質を用いて実施例2を繰り返した。結果を以下の表に示す。
この実施例は、主たる汚染物がウシ血清アルブミン(pI=5)である試料からIgM BF(pI=5.3〜5.5)をp-アミノ馬尿酸官能性樹脂で精製するための条件を例示する。実施例1の樹脂と実施例2の手順を用い、30mLの試料を樹脂に適用し、20mMリン酸ナトリウム及び125mM NaClを含む、pH6.5の結合バッファー20mLを用いて200cm/hで洗浄し、20mMリン酸ナトリウム及び400mM NaClを含む、pH7.0の溶出バッファー10mLを用いて200cm/hで溶出し、続いて、19mLの1N NaOHでカラムを再生した。BSAは、カラムには結合しなかったが、代わりに、14mL〜56mLにわたるカラム分画収集物において、広いピークで現れた。IgMは、80mLで鋭いピークで溶出され、他の不純物は、94mLで鋭いピークで溶出された。三つのピークが、重なり合うことなく完全に分離された。
この実施例は、p-アミノ馬尿酸官能性樹脂でmAb1を精製する条件を例示する。実施例1の樹脂と実施例2の手順を用い、試料を50mM酢酸ナトリウム及び125mM NaClを含むpH5.0の結合バッファーで35分間樹脂に適用し、その後35〜45分(15カラム体積)では100%溶出バッファーになるまで勾配溶出し、その後45〜55分(5カラム体積)では50mMリン酸ナトリウム及び50mM NaClを含むpH6.2の100%溶出バッファーで溶出した。溶出バッファーの後、55〜65分では200mMリン酸ナトリウム及び700mM NaClを含みpH7.5であるストリッピングバッファーであり、70分では最後の1N NaOHストリッピング溶液であった。mAb1は、48分で鋭いピークで溶出され、続いて、ストリッピングバッファーおよびNaOH溶液の開始時点での小さいが鋭いピークがそれぞれ続いた。すべてのピークは完全に分離されていて、重なりはなかった。この実施例は、結合バッファーに存在するものよりも、低い塩濃度で溶出が起き得ることを示している。
この実施例は、p-アミノ馬尿酸官能性樹脂でmAb2からmAb2凝集物を除去するための条件を例示する。直径0.56cm、長さ4cmのカラム中の実施例1の樹脂を用いて、流速300cm/hで、mAb2試料を20mM酢酸ナトリウム及び300mM NaClを含むpH4.5の結合バッファー(バッファーA)で33分間樹脂に適用した。その後、pH6.0の20mM MES及び20mM NaCl(バッファーB)で洗浄し、続いてバッファーBからバッファーC(20mMリン酸ナトリウム及び1M NaCl、pH7.5)へ、33〜52分(25カラム体積)にわたり勾配溶出し、その後52〜57分では100%バッファーCで保持し、最後に1N NaOHで再生した。42分で溶出された最初のピークと、60分で溶出された二番目のピークは両方のピークとも、完全に分離された。最初のピークは、分子ふるいクロマトグラフィー(HPLC)で分析され、試料中の凝集物が11%であったのに比較して、そのピークがモノマーを含み凝集物は0.2%未満であることが示された。モノマーの回収率は80%を超えた。
Claims (11)
- 以下の工程を含む、溶液源からのタンパク質の精製のための方法:
(a)該溶液源中のタンパク質を、リガンドを介して固体支持体に結合させるために、該溶液源を、固体支持体に結合したリガンドを含む混合モードクロマトグラフィー媒体に、pH4.0〜6.0で接触させる工程であって、
該リガンドが、ベンズアミド酢酸を含み、
該固体支持体が、直径の中央値が0.5μm以上である孔を有し、直径0.1μm以下の孔は実質的に持たず、
該リガンドが、該リガンドのフェニル環で、1〜3個の原子の鎖を介して固体支持体に結合している、工程;及び
(b)そのように結合した該タンパク質を、該固体支持体から溶出する工程。 - タンパク質が抗体である、請求項1に記載の方法。
- タンパク質が非抗体タンパク質である、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)が、pH 6.1〜8.5で行われる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 該鎖が、ベンズアミド酢酸のフェニル環上のパラ位にあり、それによって、リガンド及び鎖が一緒になって、2-(4-アミノベンズアミド)酢酸基を構成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 固体支持体が、中央値が25μm〜150μmの粒子サイズを有する粒子からなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 固体支持体が膜である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 固体支持体がモノリスである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 溶液源が、ハロゲン化アルカリ金属及びハロゲン化アルカリ土類金属より選択される塩を、50mM〜300mMの濃度で含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 溶液源が、ハロゲン化アルカリ金属及びハロゲン化アルカリ土類金属より選択される塩を、100mM〜150mMの濃度で含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 溶出工程(b)が、抗体の擬集物が固体支持体に結合されたままである間に、固体支持体から単量体抗体を溶出する工程であって、それによって、単量体抗体および抗体の擬集物を含む溶液源から単量体抗体を精製する工程を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
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