JP7430012B2 - アダリムマブのnon-protein a精製方法 - Google Patents

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Description

本発明は、親和性クロマトグラフィーであるプロテインA(protein A)カラムを使用することなく、低費用で高純度および高収率の抗体集団を製造する方法に関する。
バイオ医薬品の研究および開発における最新傾向は、抗体断片の開発にさらに重点を置く。多数のバイオシミラー(biosimilar)治療タンパク質が以前に比べてさらに多く開発されているが、バイオシミラー製品の開発における重大な困難は、分離精製工程(downstream processing)の高い費用、工程および生成物関連不純物の非選択的消去、生成物のタンパク質分解による分解などである。抗体断片は、全長の単クローン性抗体(mAb)治療剤に比べて特定の利点を提供するが、このような利点は、例えば、腫瘍への増進された深部への浸透、全長のmAbに接近できない特異的エピトープに結合などである。高力価のクローンおよび連続的なバイオマニュファクチャリング(bio-manufacturing)のような発酵培養工程(upstream processes)での進歩は、バイオ医薬品産業の焦点を全体的な分離精製工程経済を向上させる側に移動させた。分離精製工程は、単クローン性抗体治療剤のための全体製造費用の略60~70%を占める。分離精製工程の捕獲段階、中間段階およびポリッシング(polishing)段階は、高価な多様なクロマトグラフィー操作の使用を含む。
これによって、抗体医薬品と関連して精製工程に関する多くの研究開発が行われていた。
具体的に、抗体医薬品生産のための精製工程として、プロテインA(Protein A)カラムを用いた精製工程が主に行われている。ところが、プロテインA(Protein A)カラムを用いた精製方法の場合、初期段階で高い純度で生産できる長所を有するが、価格が一般イオン交換樹脂に比べて30倍以上と高くて、生産コストが高いという短所がある。
従来の報告によれば、プロテインA樹脂が抗体医薬品の生産原料コストの約35%に該当する高い割合を占めていて、カラムから溶出される微量のプロテインAが人体内部で免疫性または生理的に反応を起こすことができる。したがって、プロテインAカラムを用いた精製工程の場合、残量のプロテインAを工程別にモニタリングし、除去しなければならない困難を有する。また、生物親和性基であるプロテインAは、化学的に安定性が弱い短所があり、カラムの再生段階でプロテインAの活性を維持する状態で再生させなければならないので、クリーニング工程で必須的に使用される1MのNaOHを使用できず、カラムに付着した不純物を完全に除去できず、これによって、カラムを再生して使用する回数が他の一般化学的樹脂に比べて顕著に落ちる限界を有する。
このような問題点を解決するために、陽イオン交換カラム、疎水性カラム、陰イオン交換カラムなどを用いた不純物除去および高純度抗体を開発しようとする多くの努力があった。
ところが、上記のようなプロテインAの使用を除いたカラムを用いた抗体の製造において高収率および高純度で抗体生産に至るまで多くの問題点が発見された。
例えば、一般的に陽イオン交換カラムを使用する場合、精製工程で様々なバッファーの使用が混在される。これによって、多数のバッファーの使用による複雑な工程に起因して 溶出(Elution)タンパク質を収集するのに困難がある。特に、陽イオン交換カラムの使用において 洗浄(Washing)工程は、多量の異なる成分を有するバッファー組成を用いる必要があるため、自動化および工程単純化が非常に難しい問題がある。
上記のような問題に起因して抗体生産費用および生産時間が大きく増加し、品質確保の観点からも十分な効果が得られず、また、工程の自動化を容易に達成しなかった。
このような背景下に、バイオシミラー製品、特に精製された抗体断片を収得するための便利な分離精製工程を提供することが非常に重要である。先行技術の分離精製手続きによって提起された問題点の観点から、本発明者らは、抗体集団を精製するための方法を提供しようとした。本発明によって収得された精製された抗体集団は、優れた純度および活性基準を満足させる。
本発明者らは、抗体精製に一般的に使用される高価なProtein Aカラムを用いることなく、細胞を除去した培養上清液のpHを減少させて沈殿物を除去する前処理段階後に好適な条件下に設定された陽イオン交換カラム、疎水性相互作用カラム、および陰イオン交換カラムを順次に用い、この過程でウイルスフィルタリングおよびろ過工程を適切な時点に行う方法に変更することによって、高品質の抗体集団を製造できることを確認した。これによって、本発明では、下記の目的の発明を提供する。
本発明の一目的は、(a)抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングし、前記陽イオン交換カラムを洗浄した後、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質(HCP)および異種抗体を除去する段階と、
(b)前記(a)段階で溶出された抗体溶出液に塩を混合した試料を疎水性相互作用カラムにローディングし、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体溶出液から宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
(c)前記(b)段階の宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNAが除去された抗体溶出液を陰イオン交換カラムに通過させて通過液(flow-through)を収集することを含む、宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
(d)前記(c)段階で通過液(flow-through)をウイルスフィルターに通過させてウイルスを除去する段階と、
(e)前記(d)段階で溶出された抗体溶出液を濃縮および緩衝液交換し、残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度をそれぞれ10ppbおよび10ppm以下で含有する抗体集団を製造する段階と、を含む抗体集団の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記方法で製造された主活性抗体を60%以上含む抗体集団を提供することにある。
上述の目的を達成するための一様態において、本発明は、(a)抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングし、前記陽イオン交換カラムを洗浄した後、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質(HCP)および異種抗体を除去する段階と、
(b)前記(a)段階で溶出された抗体溶出液に塩を混合した試料を疎水性相互作用カラムにローディングし、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体溶出液から宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
(c)前記(b)段階の宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNAが除去された抗体溶出液を陰イオン交換カラムに通過させて通過液(flow-through)を収集することを含む、宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
(d)前記(c)段階で通過液(flow-through)をウイルスフィルターに通過させてウイルスを除去する段階と、
(e)前記(d)段階で溶出された抗体溶出液を濃縮および緩衝液交換し、残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度をそれぞれ10ppbおよび10ppm以下で含有する抗体集団を製造する段階と、を含む抗体集団の製造方法を提供する。
宿主細胞を通じて製造される抗体生成物には、主活性抗体のほかに、様々な異種抗体、宿主細胞タンパク質(HCP)、宿主細胞に由来するDNAおよび細胞成長のための因子を含む。前記異種抗体は、抗体中、一部のアミノ酸が脱アミンまたは酸化によって変形した形態の抗体であり、異種抗体ごとに生物学的活性に差異を示す。宿主細胞を通じて発現した抗体生成物には、このような異種抗体の比重が高く、特に抗体バイオシミラーの場合には、対照薬と類似した品質の製造が重要なので、宿主細胞から抗体を生産した後、異種抗体の含有量を調節する工程が必要である。これより、本発明では、宿主細胞タンパク質および宿主細胞に由来するDNAを除去して純度を高め、宿主細胞培養液に比べて主活性抗体の割合を増加させることによって、目的とする割合の酸性異種抗体、主活性抗体および塩基性異種抗体を含む高純度および高品質の抗体集団を効果的に製造できる方法を提供する。
本発明による抗体集団の製造方法を用いると、高価なプロテインA(protein A)カラムを使用することなく、不純物を除去して、高純度および高品質で目的とする抗体集団を製造できる。また、本発明による方法は、工程自動化を達成し、生産コストを大きく減少させたという点から優れた長所を有する方法を提供する。
本発明によるアダリムマブ抗体の製造工程を示すフロチャートである。 韓国特許登録第10-1498771号に記載された方式と類似した方法を通じて行った陽イオン交換クロマトグラフィー実行結果を示す。 本発明の実施例2-1による陽イオン交換クロマトグラフィー実行結果を示す。 本発明の実施例2-2による陽イオン交換クロマトグラフィー実行結果を示す。 本発明による疎水性相互作用クロマトグラフィーを行った結果を示す。 本発明による陰イオン交換樹脂クロマトグラフィーを行った結果を示す。
特に、本発明による方法は、上記のように高純度および高品質の抗体集団を提供しながらも、工程自動化を達成できる長所を有するだけでなく、生産コストを大きく減少させたという点から、優れた長所を有する方法を提供する。
本発明において「抗体集団(a population of antibodies)」という用語は、主活性抗体および異種抗体を含む抗体群を意味し、本発明の目的上、前記抗体集団は、主活性抗体および異種抗体を目的とする割合で含む抗体群を意味する。前記抗体集団は、一種類の抗体だけを含むか、主活性抗体および異種抗体を共に含む抗体群を全部含む。本発明の目的上、前記抗体集団は、詳細には、宿主細胞を通じて製造した抗体生成物から宿主細胞タンパク質のような不純物および異種抗体を除去して主活性抗体の割合を高めた抗体群を意味する。
特に、抗体バイオシミラーの製造に本発明の方法を適用する場合、対照薬と同一または対応する組成で主活性抗体および異種抗体を含む抗体集団を製造できる。
前記目的とする抗体集団は、陽イオン交換樹脂カラムを用いた精製段階を通じて所望の範囲の異種抗体および主活性抗体を含むように製造でき、この場合、詳細には、主活性抗体の割合は、50%以上であり、より詳細には、主活性抗体の割合は、60%以上であり、塩基性異種抗体が20%以下であり、酸性異種抗体が20%以下であってもよい。具体的に、前記抗体集団は、60%以上の主活性抗体(詳細には、65%以上の主活性抗体)、20%以下の酸性異種抗体および20%以下の塩基性異種抗体を含んでもよい。
本発明の実施例では、Fractogel COO陽イオン交換カラムを用いてヒュミラ対照薬の品質と類似した含有量である、20%以下の酸性異種抗体含有量、60%以上の主活性抗体および20%以下の塩基性異種抗体を含む抗体集団を製造した。
本発明において「抗体」という用語は、免疫系内で抗原の刺激によって作られる物質であり、特定の抗原と特異的に結合してリンパと血液を循環しつつ抗原-抗体反応を起こす物質を意味する。本発明の目的上、前記抗体は、高品質で精製されるためのタンパク質の一つであり、本発明による方法によって効率的に精製されることができる。
前記抗体は、一般的に等電点が他のタンパク質に比べて高いので、初期陽イオン交換樹脂を使用して培養上清液をカラムに吸着させた後、溶出させると、比較的高純度で一次精製することができる。前記等電点(isoelectric point,pI)は、タンパク質分子表面の平均実効電荷、すなわちタンパク質分子の電気二重層の電位が0となるpH値であり、タンパク質の基が解離して陽イオン、陰イオン基の数が同数となって、実効電荷が0となるという点を意味する。本発明において精製されるための抗体は、これに限定されないが、等電点が、詳細には、7~10であってもよく、より詳細には、7~9である抗体であってもよい。また、本発明の抗体は、これに限定されないが、詳細には、当該分野において通常使用される治療用抗体を全部含んでもよい。より詳細には、TNF-α抑制剤であるアダリムマブ(Adalimumab)でありうる。前記アダリムマブは、ヒュミラ(Humira)とも言い、関節リウマチ、乾癬性関節炎、強直性脊椎炎、クローン病、潰瘍性大腸炎、乾癬などに対する治療剤として知られている米国AbbVie社で開発したTNF-α抑制剤抗体である。
本発明において「主活性抗体」という用語は、本発明の抗体集団に含まれる主な構成要素であり、抗体中、一部のアミノ酸が脱アミンや酸化によって変形(modification)して、生物学的活性が低くならない状態の抗体、すなわち酸性または塩基性異種抗体でない抗体を意味する。前記主活性抗体は、目的とする抗体集団の品質を調節するために最も重要な構成要素であり、抗体の構成要素のうち生物学的活性が最も高い抗体である。
本発明において「異種抗体」という用語は、主活性抗体の一部のアミノ酸が脱アミンや酸化によって変形した抗体を意味し、酸性異種抗体および塩基性異種抗体を含む。その例として、アミノ酸のうちアスパラギン(Asparagine)が脱アミンして、アスパーテイト(Aspartate)となった異種抗体、アミノ酸のうちメチオニン(methionine)が酸化してメチオニンサルフェート(Methionine sulfate)となった異種抗体などがある。また、重鎖のN末端にグルタメート(glutamate)が存在する場合、前記グルタメートが五角形リング構造を形成してピログルタメート(Pyroglutamate)に変形した異種抗体を含む。前記異種抗体は、CHO細胞のような宿主細胞で抗体を生成する場合に、高い割合で宿主細胞培養液に含まれていて、クロマトグラフィーのような過程を通じて除去されて、目的とする割合で抗体集団に含まれなければならない。
したがって、抗体をコードするポリヌクレオチドを含むベクターが導入された宿主細胞で、高品質の抗体集団を製造するためには、上記のような異種抗体が適切に除去されて、主活性抗体および異種抗体が所望の含有量で含まれなければならない必要性がある。また、高純度の抗体集団を製造するためには、宿主細胞タンパク質(HCP)、宿主細胞由来DNA(HCD)および細胞生長のための因子のような不純物が除去されなければならない。これより、本発明では、前記異種抗体の含有量調節だけでなく、宿主細胞タンパク質のような不純物が効果的に除去された、抗体集団の製造方法を開発した。
特に、本発明による方法は、上記のように高純度および高品質の抗体集団を提供しながらも、工程自動化を達成できると共に、生産コストおよび製造時間を大きく減少させたという点から、優れた長所を有する方法を提供する。また、ウイルス不活性化および除去能の観点から、本発明による精製工程を用いると、予期しないウイルス発現または汚染があっても、その除去が可能である。
本発明による抗体集団の製造方法は、(a)抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングし、前記陽イオン交換カラムを洗浄した後、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質(HCP)および異種抗体を除去する段階を含む。
(a)段階の方法は、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質および異種抗体が除去された抗体を含む抗体溶出液を収集する段階である。
本発明において「抗体の混合液を含む試料」という用語は、抗体を生産する細胞の培養上清液または前記細胞の破砕物から部分精製された試料であり、主活性抗体、異種抗体を全部含む抗体の混合液を含む部分精製された試料を意味する。前記部分精製は、ろ過過程を行ったが、抗体以外の他のタンパク質も存在する状態を意味する。
前記抗体の混合液を含む試料は、宿主細胞を培養して目的抗体を生産させ、前記宿主細胞を除去して培養上清液を準備する段階と、前記培養上清液のpHを目的抗体の等電点より低いpH、詳細には、pH4~6に調節して沈殿させた、沈殿物を除去する段階を順次に行うことで製造されることを特徴とする。すなわち、抗体の混合液を含む試料は、培養上清液のpHを4~6に調節して沈殿した沈殿物を除去する段階を含む方法で製造されたものであってもよい。
pHを減少させた後、細胞を除去して試料を製造する場合、pH減少によって細胞の死滅が促進されて、宿主細胞タンパク質の含有量が高まるという短所を有する。これによって、細胞を除去した後、培養上清液のpHを調節する試料製造方法が宿主細胞タンパク質の含有量を低減するのに一層有利である。したがって、本発明において、詳細には、細胞を除去した後、培養上清液のpHを調節する試料製造方法で製造された試料を使用する。
前記細胞の除去方法は、当業界で通常使用される方法を使用でき、これに限定されないが、詳細には、フィルター、より詳細には、ろ過フィルターを使用できる。
前記抗体の混合液を含む試料は、陽イオン交換カラム注入前に5~7mS/cmの伝導度を有するように調節されたものであってもよいが、これに限定されない。本発明の実施例では、カラム注入前に前処理した上清液に精製水を添加して伝導度を調節した。
本発明によれば、培養液で1次ろ過フィルターを経て細胞を除去し、回収した培養上清液をさらにpH5に下げて再ろ過する過程で宿主細胞タンパク質の含有量が顕著に少なく、また、濁度分析において優れた効果を示した。
また、pHを減少させて形成された前記沈殿物には、宿主細胞タンパク質が多量含有されていて、これを除去すると、宿主細胞タンパク質の含有量を低減することができる。前記沈殿物の除去は、陽イオン交換カラムに抗体を吸着させるための以前段階であり、抗体の場合、等電点が高いので、pHを低くした酸性条件で凝集しないのに対し、一般的に抗体より等電点が低い宿主細胞タンパク質(HCP)の場合、pHを低くした酸性条件で電荷が除去されて、ファンデルワールス(van der waals)力により凝集するので、多量沈殿される。したがって、前記減少させる培養上清液のpH範囲は、除去すべき宿主細胞タンパク質の沈殿を増加させるために、本発明において精製しようとする抗体の等電点より低いと同時に、前記宿主細胞タンパク質の等電点に近い値を使用できる。すなわち、前記pHは、精製しようとする抗体の等電点より、詳細には、1~6小さい値であってもよく、より詳細には、2~5小さい値であってもよい。したがって、前記pHは、最終的に、詳細には、3~7であってもよく、より詳細には、4~6であってもよく、さらに詳細には、4.5~5.5であってもよい。この際、沈殿物は、除菌フィルターのような当業界に通常使用されるフィルターなどを用いて除去することができる。本発明の実施例では、pHを5に減少させて沈殿物を除去する場合、純度の高い前処理段階を行うことができることを確認した。上記のような前処理段階を通じて沈殿物を除去すると、以後の陽イオン交換カラム、疎水性相互作用カラム、陰イオン交換カラムを用いた精製段階でより効率的な抗体集団の精製をもたらすことができる。
(a)段階では、上記のように準備した抗体の混合液を含む試料を陽イオン交換カラムに注入し、陽イオン交換カラムを洗浄して異種抗体および宿主細胞タンパク質を除去した後、カラムに結合した抗体を溶出させる。
本発明において「陽イオン交換カラム」という用語は、陽イオン交換樹脂を充填したカラムを意味し、前記段階では、陽イオン交換クロマトグラフィーを行うことで、不純物、詳細には、宿主細胞タンパク質および異種抗体を除去することができる。前記陽イオン交換樹脂は、水溶液中の陽イオンと自分の陽イオンを交換する役割をする合成樹脂であり、抗体の場合、等電点が高いので、等電点値以下のpH緩衝液では陽イオンを帯びることとなる。したがって、前記陽イオンを帯びる抗体を吸着できる陽イオン交換樹脂を用いて抗体集団の品質を高めることができる。前記陽イオン交換樹脂は、当業界で通常使用されるものを使用でき、これに限定されないが、詳細には、COOまたはSOの官能基を有しているカラムを使用でき、より詳細には、カルボキシメチル(CM)、フラクトゲル(fractogel)、スルホエチル(SE)、スルホプロピル(SP)、ホスフェート(P)またはスルホナート(S)などを使用でき、より詳細には、フラクトゲル(fractogel)SO (s)、POROS XS、POROS HS、カルボキシメチルセファロース(CM sepharose)またはフラクトゲル(fractogel)COOを使用できる。
前記(a)段階は、宿主細胞タンパク質および目的抗体の異種抗体を同時に除去することを特徴とする。
この際、前記宿主細胞タンパク質は、精製しようとする抗体を除いた不純物を全部含んでもよく、宿主細胞タンパク質自体だけでなく、宿主細胞に由来するDNAおよび細胞生長のための因子などを全部含んでもよい。したがって、前記宿主細胞タンパク質を除去すると、精製しようとする抗体だけを高純度で精製することができる。
また、前記段階は、品質調節のために異種抗体を除去する段階であることを特徴とする。前記異種抗体は、酸性異種抗体および/または塩基性異種抗体であってもよい。宿主細胞を通じて発現する抗体生成物には、様々な異種抗体が存在するので、抗体バイオシミラーを製造するためには、対照薬と最も類似に品質を作ることが同質性立証の観点から重要である。前記異種抗体は、主活性抗体の数個のアミノ酸の変形した形態であり、主活性抗体、酸性異種抗体および塩基性異種抗体間に電荷(charge)の微細な差異がある。したがって、この電荷の差異を用いて異種抗体を分離することができる。ただし、前記電荷差は、単に数個のアミノ酸による微細な差異であるから、分離のためには、非常に細かい条件設定が必要である。したがって、本発明では、前記酸性異種抗体および塩基性異種抗体の効果的な除去のために、陽イオン交換カラムを用いる。すなわち、本発明による方法は、アンイオン交換カラムを用いることによって、charge variantを所望の割合で調節できるという点から、優れた長所を有する。
また、前記異種抗体は、抗体中、一部のアミノ酸が脱アミンや酸化によって変形したものであり、異種抗体ごとに生物学的活性が差異があると知られていて、前記異種抗体の含有量分布を一定に有することが、一貫した品質を維持するために重要である。しかしながら、抗体を生産する宿主細胞培養上清液は、一般的に主活性抗体と比較したとき、酸性および塩基性異種抗体の含有量が相対的に高いので、これを一部除去して、3個の形態の抗体の含有量を合わせなければならない必要があり、本発明では、抗体集団のうち主活性抗体の割合が50%、詳細には、60%以上で含まれるように抗体集団を製造する。また、本発明の方法は、主活性抗体の割合が60%以上であり、塩基性異種抗体の割合が20%以下であり、および酸性異種抗体の割合が20%以下となるように製造できる。
前記(a)段階で抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングする段階は、pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液を使用するものであってもよい。
具体的に、pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液で平衡化されたフラクトゲルCOOカラムに、抗体の混合液を含む試料をローディングする段階であってもよい。前記平衡緩衝液の場合、5~7mS/cm、詳細には、5.5~6.5mS/cm、より詳細には、約6.0mS/cmの伝導度を有するものであってもよい。このような平衡化の場合、約11カラム体積以上、詳細には、14カラム体積で前記緩衝液を使用することが好ましい。
本発明の実施例によれば、6.0mS/cmの伝導度を有するpH5.0の20mMの酢酸塩および40mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液で平衡化されたフラクトゲルCOOカラムに、抗体の混合液を含む試料をローディングして陽イオン交換カラムで精製工程を始めた。
前記(a)段階で、洗浄段階は、詳細には、カラムに吸着しない抗体を付着させる第1洗浄段階と、酸性異種抗体を除去する第2洗浄段階の2段階を含んでもよい。
従来知られていた陽イオン交換カラム利用方式によれば、様々な段階の洗浄段階を含み、かつ、各段階ごとに用いられる緩衝液の組成およびpHと伝導度を大きく異ならさせた。
一方、本発明では、ただ2段階の洗浄段階と組成が単純な緩衝液を使用することによって、製造工程の観点から、コスト節減および製造工程の自動化を達成できるようにした。
具体的に、本発明による洗浄段階は、1)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1洗浄する段階と、2)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および55~59mM、詳細には、57mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄する段階とで構成される。
本発明での第1洗浄工程は、ローディングする段階で使用された緩衝液と同一成分を含むpH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1洗浄を行うものであってもよい。これによって、別途の緩衝液製造工程を必要とせず、連続的な工程を通じてカラムに吸着しない抗体をさらに付着させることができるという点から長所を有する。このような第1洗浄の場合、約3~7カラム体積、詳細には、約5カラム体積で前記緩衝液を使用することが好ましい。
本発明での第2洗浄工程は、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および55~59mM、詳細には、57mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄を行うものであってもよい。
本発明による第2洗浄工程および下記続く溶出(脱着)工程は、二つの緩衝液の処理割合を異ならさせて陽イオン交換カラムで精製を行うようにする。従来の先行技術で洗浄および平衡化段階を繰り返すこと、または4回以上の連続的な洗浄工程を別個の組成を有する緩衝液で行うこととは異なって、本発明では、二つの緩衝液の割合だけを調節することで、(a)段階の精製工程を手軽に行うことができる。これによって、製造工程の観点からコスト節減および製造工程の単純化を達成できるという長所を有する。
すなわち、本発明において(a)段階の洗浄および溶出工程は、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩緩衝液を一定に含み、塩化ナトリウムのモル濃度を増加させることによって行われ得る。すなわち、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩緩衝液にpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および定められたモル濃度の塩化ナトリウムを有する緩衝液の混合割合を変更(増加)しながら、塩化ナトリウムのモル濃度を増加させて、洗浄および脱着工程を行うようにする。
例えば、本発明の実施様態によれば、第2洗浄工程は、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む第1緩衝液;およびpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および100mMの塩化ナトリウムを含む第2緩衝液を混合したものを使用できる。具体的に、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む第1緩衝液を41~45重量%;およびpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および100mMの塩化ナトリウムを含む第2緩衝液を55~59重量%で混合して、第2洗浄工程に必要な緩衝液組成を作ることができる。このような混合の場合、機器的に設定された各段階別に混合比によって二つのそれぞれの緩衝液貯蔵空間から各緩衝液の適切な容量を提供することによって行われ得る。
本発明の具体的な実施例による第2洗浄段階は、前記第1緩衝液および第2緩衝液をそれぞれ43重量%および57重量%で共に処理して、pH5.5~6.5の30mM酢酸塩および57mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄工程を行うようにした。このような第2洗浄の場合、約3~17カラム体積、詳細には、約15カラム体積または0.1AUを示す前まで前記緩衝液を使用することが好ましい。
前記(a)段階で溶出(脱着)段階は、詳細には、第1溶出段階と、第2洗浄段階と、第3溶出段階の3段階を含んでもよい。
具体的に、1)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および57~63mM、詳細には、60mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第1溶出させる段階と、2)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および67~73mM、詳細には、70mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第2溶出させる段階と、3)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および77~83mM、詳細には、80mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第3溶出させる段階で行われ得る。
本発明では、先立って第2洗浄工程で確認したように、溶出工程を処理する二つの緩衝液の割合だけを調節することで手軽に行うことができる。これによって、製造工程の観点からコスト節減および製造工程の自動化を達成した。
(a)段階の溶出工程は、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩緩衝液を一定に含み、塩化ナトリウムのモル濃度を増加させることによって行われ得る。すなわち、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩緩衝液にpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および定められたモル濃度の塩化ナトリウムを有する緩衝液の混合割合を変更(増加)しながら、塩化ナトリウムのモル濃度を増加させて脱着工程を行うようにする。
例えば、本発明の実施様態によれば、溶出工程で用いられる緩衝液は、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む第1緩衝液;およびpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および100mMの塩化ナトリウムを含む第2緩衝液を混合したものであってもよい。
具体的に、第1溶出工程でpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む第1緩衝液を37~43重量%;およびpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および100mMの塩化ナトリウムを含む第2緩衝液を57~63重量%で含むものであってもよい。
具体的に、第2溶出工程でpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む第1緩衝液を27~33重量%;およびpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および100mMの塩化ナトリウムを含む第2緩衝液を67~73重量%で含むものであってもよい。
具体的に、第3溶出工程でpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む第1緩衝液を17~23重量%;およびpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および100mMの塩化ナトリウムを含む第2緩衝液を77~83重量%で含むものであってもよい。
本発明の具体的な実施例による第1溶出段階は、前記第1緩衝液および第2緩衝液をそれぞれ40重量%および60重量%で共に処理して、pH5.5~6.5の30mM酢酸塩および60mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1溶出工程を行うようにした。このような第1溶出の場合、約5~20カラム体積、詳細には、約7~17カラム体積、より詳細には、約8~15カラム体積で前記緩衝液を使用することが好ましい。
本発明の具体的な実施例による第2溶出段階は、前記第1緩衝液および第2緩衝液をそれぞれ30重量%および70重量%で共に処理して、pH5.5~6.5の30mM酢酸塩および70mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2溶出工程を行うようにした。このような第2溶出の場合、約7~20カラム体積、詳細には、約8~17カラム体積、より詳細には、9~15カラム体積で前記緩衝液を使用することが好ましい。
本発明の具体的な実施例による第3溶出段階は、前記第1緩衝液および第2緩衝液をそれぞれ20重量%および80重量%で共に処理して、pH5.5~6.5の30mM酢酸塩および80mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第3溶出工程を行うようにした。このような第3溶出の場合、約6~18カラム体積、詳細には、約8~16カラム体積、より詳細には、9~14カラム体積または0.1 AUまで前記緩衝液を使用することが好ましい。
すなわち、本発明による、(a)抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングし、前記陽イオン交換カラムを洗浄した後、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質(HCP)および異種抗体を除去する段階は、具体的に前記ローディング、洗浄および溶出段階において下記を含んでもよい:
1)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液で平衡化されたフラクトゲルCOOカラムに、抗体の混合液を含む試料をローディングする段階;
2)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1洗浄する段階;
3)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および55~59mM、詳細には、57mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄する段階;
4)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および57~63mM、詳細には、60mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第1溶出させる段階;
5)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および67~73mM、詳細には、70mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第2溶出させる 段階;および
6)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および77~83mM、詳細には、80mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第3溶出させる段階。
本発明の実施例では、前記段階を含む平衡化およびローディング;第1洗浄;第2洗浄;第1溶出;第2溶出;および第3溶出の段階を経て抗体を精製することによって、宿主由来タンパク質およびDNAを大きく減少させ、かつ、高い主活性抗体の含有量を有する抗体を精製した。
前記方法で異種抗体の除去のための方法は、酸性異種抗体および塩基性異種抗体を同時に除去するために、詳細には、フラクトゲル(fractogel)COOを使用できる。
酸性異種抗体とともに塩基性異種抗体が多く混ざっている場合には、塩基性異種抗体の除去において分離能を有する陽イオン交換カラムを必要とするが、この場合、合成重合体であるメタアクリレート重合樹脂を支持体として構成しているフラクトゲル(fractogel)COOを用いて酸性異種抗体と塩基性異種抗体の除去を同時に行うことが好ましい。
また、本実施例による陽イオン交換クロマトグラフィーにおいてFlow rateは、180cm/hrであり、従来知られていた方法に比べて1.5倍以上(例えば、1.55倍~2.24倍以上速い流速)の速い流速を用いることができるという長所を有する。このような速い流速の場合、従来の方法と比べて時間対比高い生産率を有することができるようにする。
本発明において、前記(a)段階後に、(b)段階を行う前に、ウイルスを不活性化する段階を含んでもよい。
具体的に、ウイルス不活性化は、前記溶出液に含有されたウイルスが非機能性になるようにしたり、前記溶出液からウイルスを除去することを含む。ウイルスを非機能性になるようにしたり、ウイルスを除去する方法には、熱不活性化、pH不活性化、または化学的不活性化方法などが含まれ、詳細には、pH不活性化方法を使用できるが、これに限定されない。前記pH不活性化方法は、ウイルスが十分に非機能性になりうる程度のpHで処理する方法であり、このようなpH不活性化の方法は、低pHウイルス不活性化方法を含み、前記方法は、(a)段階で溶出された抗体溶出液を、pH3.0~4.0の範囲、詳細には、pH3.8で滴定することによって行われ得るが、これに限定されない。
具体的に、(a)段階で溶出された抗体溶出液は、60%以上の主活性抗体、20%以下の酸性異種抗体、および20%以下の塩基性異種抗体を含むものであってもよい。
本発明による抗体集団の製造方法は、(b)前記(a)段階で溶出された抗体溶出液に塩を混合した試料を疎水性相互作用カラムにローディングし、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体溶出液から宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階を含む。
本発明の方法で、(b)段階の方法は、(a)段階で収集された抗体溶出液から宿主細胞タンパク質および残留DNA(Residual DNA)がさらに除去された抗体溶出液を収集する段階である。
前記(a)段階で収集された抗体溶出液は、収集された溶出液それ自体またはさらに他の緩衝液で希釈された形態であってもよい。また、上記で言及したように、ウイルスを不活性化する段階を経た溶出液試料であってもよい。本発明において前記疎水性相互作用カラムにローディングされる試料は、(a)段階で溶出された抗体溶出液に塩を追加することによって製造することができる。前記疎水性相互作用カラムにローディングされる試料に含まれる塩の種類は、特に限定されないが、本発明の実施例では、クエン酸塩を使用した。また、前記試料は、(b)段階の疎水性相互作用カラムの平衡緩衝液の塩濃度に対して0.8倍~1.2倍の塩濃度を有するように調節した試料であってもよく、詳細には、(a)段階の抗体溶出液の塩濃度を平衡緩衝液と同じ塩濃度を有するように調節した試料であってもよいが、これに限定されない。
また、前記(b)段階の溶出段階は、濃度勾配方式でカラムに付着した抗体を溶出することを含む。本発明の実施例では、段階方式より濃度勾配方法が収率および溶出体積の観点から有利であることを確認した。
前記(b)段階は、(a)段階で除去しない宿主細胞タンパク質、残留DNA(Residual DNA)などの不純物を除去して純度をより高めるための目的を有し、(a)精製段階の陽イオン交換カラムと分離機序が異なる、疎水性差異によって宿主細胞タンパク質を除去できる疎水性相互作用カラムを用いた精製段階を提供する。
本発明において「疎水性相互作用カラム」という用語は、疎水性相互作用樹脂を充填したカラムを意味し、前記段階では、疎水性相互作用クロマトグラフィーを行うことで不純物、詳細には、宿主細胞タンパク質を除去できるカラムを意味する。タンパク質は、全体的に親水性であるが、親水性と共に疎水性を有している領域があり、これら領域の疎水性は、静電的相互作用が強い条件下では発現しないが、溶媒のイオン強度あるいは誘電率を高めて静電的相互作用を弱くすると、相対的に強く発現する特徴がある。ここで、疎水性リガンド(長い炭化水素鎖または芳香環)を親水性クロマトグラフィー用基材(アガロースゲルピーズ、有機系高分子支持体など)に導入して濃い塩濃度で平衡化させておくと、様々なタンパク質を吸着することができ、その後、塩濃度を下げると、タンパク質の性質によって溶出するので分離することができる。すなわち、塩を用いて疎水性環境が提供される場合、タンパク質それぞれの疎水性の差異によって特定カラムに吸着される強度の差異が示され、このような原理を用いて疎水性相互作用カラムを用いた宿主細胞タンパク質および残留DNA(Residual DNA)を除去する前記(b)段階を行うことができる。
前記疎水性相互作用樹脂は、当業界で通常使用されるものを使用でき、これに限定されないが、詳細には、フェニルカラム、ブチルカラム、フェニルセファロース(phenyl sepharose)またはフラクトゲルEMAフェニルカラムなどを使用でき、より詳細には、フェニルセファロースを使用できる。
また、前記(b)段階は、25mM~35mM酢酸塩(pH5.5~6.5)および0.3M~1.0Mクエン酸塩を含む平衡緩衝液で平衡化された疎水性相互作用カラムに、(a)段階で溶出された抗体溶出液を平衡緩衝液と同じクエン酸塩濃度に合わせた試料をローディングし、25mM~35mMの酢酸塩(pH5.5~6.5)を含む溶出緩衝液を濃度勾配方式で適用して、抗体を溶出する段階を含んでもよい。
本発明は、緩衝液でpH6.0条件の酢酸塩緩衝液を使用した場合に、収率が高いことを確認し、溶出方法でも緩衝液の濃度勾配を用いる方法が収率に優れていることを確認して、濃度勾配方式を用いるみた製造方法の前記段階が高純度の抗体集団の製造に有用であることを確認した。
本発明による抗体集団の製造方法は、前記(b)段階後に、(c)段階の前に、フィルターを用いて前記(b)段階の抗体溶出液をろ過する段階を含んでもよい。
本発明において、ろ過は、例えば、限外ろ過および/または透析ろ過を行うものであってもよい。
詳細には、限外ろ過が行われ得る。本願に使用された用語「限外ろ過(ultrafiltration)」または「UF」は、溶媒または小型溶質分子を通過させ、巨大分子を維持させる半透過性膜で溶液または懸濁液を処理する任意の技術を意味する。限外ろ過は、溶液または懸濁液で巨大分子の濃度を増加させるために使用できる。
また、詳細には、透析ろ過が行われ得る。本願に使用された用語「透析ろ過(diafiltration)」または「DF」は、可溶性透過物(permeate)成分を減少させるために、残留物(retentate)を溶媒で希釈して再ろ過する特化したろ過部類を意味するために使用される。透析ろ過は、例えば、タンパク質を含む保有された成分の濃度増加を誘導したり誘導しない。例えば、連続透析ろ過で、溶媒は、濾液の生成速度と同じ速度で残留物に連続的に添加される。この場合、残留物の容積および保有された成分の濃度は、工程中に変化しない。一方、不連続または順次希釈透析ろ過で、限外ろ過段階は、残留物側に溶媒の添加を伴い;残留物に添加された溶媒の容積が生成された濾液の容積以上の場合、保有された成分は、高い濃度を有する。透析ろ過は、pH、イオン強度、塩組成、緩衝剤組成、または巨大分子の溶液または懸濁液のその他特性を変更するために使用できる。
このような1次ろ過工程を通じて、宿主細胞タンパク質の含有量をさらに減少させることができる。
本発明による抗体集団の製造方法は、(c)前記(b)段階の宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNAが除去された抗体溶出液を陰イオン交換カラムに通過させて通過液(flow-through)を収集することを含む、宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階を含む。
本発明の方法で、(c)段階の方法は、(b)段階で収集した抗体溶出液から不純物が除去された所望の抗体集団を収集する段階であり、具体的に、前記(c)段階は、前記(b)段階の宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)が除去された抗体溶出液を陰イオン交換カラムに通過させて通過液(flow-through)を収集する段階である。また、前記(b)段階で収集された抗体溶出液は、収集された溶出液それ自体またはさらに他の緩衝液で希釈された形態、ろ過工程などをさらに行った形態などであってもよいが、これに限定されない。
本発明において「陰イオン交換カラム」という用語は、陰イオン交換樹脂を充填したカラムを意味し、前記段階では、陰イオン交換クロマトグラフィーを行うことで、不純物、詳細には、宿主細胞タンパク質を除去できるカラムを意味するが、これに限定されない。前記陰イオン交換樹脂は、水溶液中の特定の陰イオンと自分の陰イオンを交換する役割をする合成樹脂であり、陰イオン交換カラムは、等電点以上で陰イオンを帯びるタンパク質を吸着させることができる。抗体の場合、等電点が高いので、中性pHの緩衝液を使用する場合、抗体が陰イオン交換樹脂に吸着せずに通過することとなるが、宿主細胞タンパク質を含む不純物は、等電点が低いので、陰イオン交換樹脂に吸着して除去されることができ、前記原理を用いて高純度の抗体集団の製造に用いられ得る。
前記陰イオン交換樹脂は、当業界で通常使用されるものを使用でき、これに限定されないが、詳細には、キューセファロース(Q sepharose)、4級アミノエチルまたは4級アミン(Q)などを使用でき、より詳細には、Q Fast Flowを使用できる。
また、前記方法は、目的抗体のpIより低いpHを有する平衡緩衝液、詳細には、pH7.0~8.0の平衡緩衝液、より詳細には、トリス塩化水素(pH7.0~8.0)を含む平衡緩衝液を用いるものであってもよい。
前記段階で除去される宿主細胞タンパク質は、上記で言及したように、精製しようとする抗体を除いた不純物を全部含む概念であり、宿主細胞タンパク質自体だけでなく、宿主細胞に由来するDNAおよび細胞生長のための因子などを全部含んでもよい。したがって、本段階で宿主細胞タンパク質を除去すると、精製しようとする抗体だけを高純度で精製することができる。また、前記陰イオン交換カラムは、宿主細胞タンパク質だけでなく、エンドトキシンの除去にも効率的なカラムであるから、最終精製段階で宿主細胞タンパク質と共にエンドトキシンを除去して、純度が高い目的とする抗体集団を精製することができる。
本発明による抗体集団の製造方法は、(d)前記(c)段階で通過液(flow-through)をウイルスフィルターに通過させてウイルスを除去する段階を含む。
本発明による抗体集団の製造方法は、従来の先行技術での一般的な方法とは異なって、限外ろ過、透析ろ過および/または多層ろ過フィルターなどを用いてフィルターを行う前にウイルスフィルタリングを行う。従来の一般的な方式は、限外ろ過、透析ろ過および多層ろ過フィルターを用いてフィルタリングを行った後、ウイルスフィルタリングを行うので、高い濃度の薬物を調製するのに困難があった。一方、本発明による方法は、ウイルスフィルタリングを先に行うことによって、限外ろ過、透析ろ過および/または多層ろ過フィルター段階にLoading量を減らして、タンパク質品質の確保と同時に、収率損失を低減し、高い濃度の薬物調製が容易であるという長所を有する。
具体的に、本発明においてウイルスフィルターは、Modus 1.3(Merck製品)を使用できる。詳細には、当該材質は、PES材質を用いることが好ましい。
本発明による抗体集団の製造方法は、(e)前記(d)段階で溶出された抗体溶出液を濃縮および緩衝液交換し、残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度をそれぞれ10ppbおよび10ppm以下で含有する抗体集団を製造する段階を含む。
本発明において前記製造された抗体溶出液の濃縮および緩衝液交換は、製品化、抗体の貯蔵のための通常の濃縮および緩衝液交換工程を意味し得る。
前記ウイルスフィルターが行われたフィルターされた抗体を含む溶液(溶出された抗体溶出液)は、引き続いて、限外ろ過、透析ろ過などが行われ得る。限外ろ過および透析ろ過は、上述した通りである。
上記のようなウイルス除去およびろ過工程を通じて、ウイルス不純物を除去し、HCPおよび残留DNAをさらに除去することができる。また、このような後続の限外ろ過、透析ろ過は、濃縮および/またはバッファー交換などのために用いられ得る。
緩衝液の場合、通常の抗体を貯蔵したり、剤形の製造に必要な緩衝液要件を有する成分を全部含んでもよい。例えば、緩衝液は、薬剤学的に許容される賦形剤の例として、本願に参照として引用される文献[参照:Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.(1980)]に記載されている任意の非イオン性賦形剤またはイオン性賦形剤を含んで公知の濃度の賦形剤を有する剤形を製造するための一般的な緩衝液成分を含んでもよい。前記緩衝液交換は、例えば、抗体濃度などを変化させることなく、非イオン性賦形剤、例えば、ポリソルベートおよびポロキサマーなどの糖または非イオン性界面活性剤などを含む緩衝液の交換であってもよい。
本発明によって製造された濃縮および緩衝液交換がなされた本発明による抗体集団は、宿主細胞タンパク質の含有量は、10ppm以下、例えば、0.0001~10ppmであってもよく、より詳細には、0.001~5ppmであってもよい。また、残留DNAは、10ppb以下、例えば、0.0001~10ppb、より詳細には、0.001~1ppbであってもよい。
本発明による実施例では、本発明の抗体精製方法によれば、99.9%の高純度で抗体を精製することができることを確認した。特に、製造された抗体集団の場合、残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度をそれぞれ0.1ppbおよび5ppm以下で含有する抗体集団を含む。
もう一様態において、本発明は、前記方法で製造された、主活性抗体を60%以上含む抗体集団を提供する。
前記方法、抗体集団および主活性抗体を60%以上含む抗体集団については、上記で説明した通りである。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。ただし、下記実施例は、本発明を例示するものであり、本発明が下記実施例によって限定されるものではない。
以下、実施例による抗体の製造工程のフロチャートは、図1に具体的に示した。具体的に、本発明による抗体を含む培養液試料を回収してフィルタリング後、陽イオン交換樹脂を経る。その後、ウイルス不活性化を行い、疎水性反応樹脂を経る。次に、1次限外ろ過後、陰イオン交換樹脂を経る。最後に、ウイルスフィルターを経て2次限外ろ過後、剤形化を行う。上記に簡略に言及した具体的工程について以下の実施例において具体的に説明する。
実施例1:抗体精製のための培養液前処理方法
アダリムマブ抗体を発現させる組換えCHO細胞を培養してアダリムマブ抗体を発現させた後、陽イオン交換カラムに抗体を吸着させるためにpHを6以下に下げた。
本実施例において培養液前処理方法によって不純物除去程度を確認した。
本実施例では、細胞が含まれている培養液状態でpHを5に下げた後、ろ過フィルターを経て陽イオン交換カラムに注入するための試料を製造する方法を使用し、その具体的条件は、表1に示した。
Figure 0007430012000001
前記方法によって培養液を前処理し、順序(1)の培養液、(2)の上清液、(4)の酸処理後の培養液、(6)のろ過および除菌フィルター後の前処理培養液に対する濁度を分析した。その結果、(1)の培養液の場合、turbidityが6810 NTUであることが確認され、(2)の上清液の場合、turbidityが2.98 NTUであることが確認された。また、(4)の酸処理後の培養液の場合、turbidity:5475 NTUであることが確認され、最終(6)のろ過および除菌フィルター後の前処理培養液の場合、5.13 NTUであることが確認された。
また、ろ過段階で平均Fluxは、150LMH内外と大きいろ過容量を示し、培養液前処理段階で損失が少ないことを確認することができた。
各段階で、ろ過処理後、約99%以上の濁度除去率を示して、後続段階の使用に適した前処理培養液が製造されたことを確認した。
前記結果は、本発明の前処理方法で初期ろ過フィルターで細胞を1次除去した後、工程を行う方法が適していることを示す。また、pH6以下(好ましくは、pH5)に下げて沈殿物を除去すると、初期培養液より非常に高い純度を有する培養上清液が得られることを示した。
実施例2:陽イオン交換クロマトグラフィー
Protein Aを用いたカラム工程を代替できる、陽イオン交換カラムのうち純度と収率の観点から有利な官能基を有するカラムとしてFractogel COOを選定した。
前記設定された陽イオン交換カラムを用いて異種抗体を調節する実験を実施し、その過程は、下記の通りである。
平衡化のために、pH5.0、20mM酢酸塩および40mM塩化ナトリウムを含む緩衝液で14カラム体積を流してカラムを平衡化(6.0mS/cm)させた後、前処理が完了した上清液をCMの吸着容量(25mg/mLカラム)以下でローディングした。
ローディング後、洗浄1緩衝液(pH5.0、20mM酢酸塩および40mM塩化ナトリウムを含む緩衝液、6.0mS/cm)を5カラム体積で処理して、カラムに吸着しない抗体を付着し、残りは上清液を洗浄する洗浄1段階を行った。
その後、第1緩衝液(pH6.0、30mM酢酸塩、2.4mS/cm)および第2緩衝液(pH6.0、30mM酢酸塩および100mM塩化ナトリウムを含む緩衝液、12.5mS/cm)を全体15カラム体積で第1緩衝液に対して43重量%および第2緩衝液に対して57重量%の割合で処理して、洗浄2段階を行った。
ここで、第1緩衝液に対して43重量%および第2緩衝液に対して57重量%の割合で、混ざり合った緩衝液の形態で洗浄2段階を行った。
その後、脱着段階を行うために、第1緩衝液を40重量%、30重量%および20重量%;および第2緩衝液を60重量%、70重量%、80重量%の3段階でそれぞれ減少および増加させて脱着段階を行った。
それぞれの混合は、前記洗浄2段階と同様に、優先的に行われた後、混ざり合った緩衝液を用いて3段階の溶出(脱着)段階を行った。
従来知られていた陽イオン交換クロマトグラフィーの一般的な方式とは異なって、本発明では、使用される緩衝液溶液の種類を3種に単純化させ、洗浄段階を2段階にして従来技術対比大きく減少させた。
また、脱着を行うための段階は、第1緩衝液および第2緩衝液の溶液の割合だけを調節しながら反応を行うことで、全体ステップの自動化および単純化を可能にした。
また、本実施例による陽イオン交換クロマトグラフィーにおいてFlow rateは、180cm/hrであり、従来知られていた方法に比べて1.5倍以上の速い流速を用いた。このような速い流速の場合、従来の方法と比べて時間対比高い生産率を有することができるようにする。
以下、本発明による陽イオン交換樹脂Fractogel COOを用いた異種抗体精製過程を表2に具体的に記載した。
Figure 0007430012000002
一方、比較のために、先行韓国特許10-1498771号と類似した方式でNaClを含まない平衡化段階を追加して溶出を行った。具体的に、洗浄1段階で全体5カラム体積でpH5.0,20mM酢酸塩および40mM塩化ナトリウム;洗浄2段階で全体10カラム体積でpH6.0、30mM酢酸塩;脱着1段階で全体10カラム体積でpH6.0、30mM酢酸塩および50mM塩化ナトリウム;脱着2段階で1.5カラム体積でpH6.0、30mM酢酸塩;脱着3段階で8カラム体積でpH6.0、30mM酢酸塩および80mM塩化ナトリウムを処理した(比較例)。
前記実験結果を図2~図4に示した。
図2は、前記比較例による陽イオン交換クロマトグラフィー結果を示し、図3は、本発明による実施例2-1の結果を示し、図4は、本発明による実施例2-2の結果を示す。
前記陽イオン交換クロマトグラフィーを通じて確認された酸性異種抗体、主活性抗体および塩基性異種抗体の割合および収率を下記表3に示した。
Figure 0007430012000003
上記のような陽イオン交換カラムの条件を用いた精製工程は、主活性抗体の含有量を大きく増加させ、かつ、収率も大きく増加させた。さらに、 溶出(Elution)されるタンパク質を収集するにあたって、ただ3種のバッファー溶液を使用することによって、工程自動化を可能にした。このような長所は、抗体の生産時にバッファーの調製およびFootprintの費用を減少させるさらなる長所を示す。
最も大きな長所は、前記3種のバッファーを順に注入し、溶出(Elution)時にタンパク質をcolumn volumeを基準として収集するので、確立された条件下に高収率で抗体を収得できる便宜性が増大し、これは、工程自動化に好適に適用されることができる。
実施例3:ウイルス不活性化
前記実施例2-1および2-2によって収得した1次溶出液を1Mクエン酸緩衝液を添加してpH3.8で1時間の間ウイルス不活性化をさせた。不活性化が完了した後、2M Trizma base緩衝液を添加して試料のpHを6.0に調整した。ウイルス不活性化が完了した試料は、0.2μmフィルターを通過させてろ過した。
実施例4:疎水性反応樹脂
疎水性相互作用クロマトグラフィー(Hydrophobic Interaction Chromatography,HIC)の種類であるフェニルセファロース(phenyl sepharose)fast flowを用いて抗体の精製時に純度を高める工程を行った。
具体的に、HICを行うために、前記実施例3の方法で製造されたそれぞれの溶出液を用いた。
酢酸塩pH6.0を基本として0.6Mクエン酸塩の濃度で吸着させ、溶出時に溶出緩衝液を5カラム体積まで濃度勾配(gradient)を与えて溶出させる方式を用いた。
陽イオン交換樹脂における基本緩衝液が酢酸塩pH6.0以下を利用していて、pH6.0以下の利用は、緩衝液製造の観点から製造工程を単純化できるという利点がある。
溶出方法で5カラム体積濃度勾配(gradient)方法が収率の観点から優れた結果を示し、緩衝液の場合、酢酸塩緩衝液pH6.0が収率および抗体のpH安定性の観点から優れていた。
前記疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)の具体的条件は、下記表4に示した。
Figure 0007430012000004
上記の条件下に疎水性相互作用クロマトグラフィーを行い、その結果を図5に示した。
実施例5:1次限外ろ過
Feed pressure≦1 barの条件で25mM Tris-HCl緩衝液(pH7.5、2.0mS/cm)でPellicon 3 Cassette(membrane)を平衡化させ、工程液を10mg/mLに濃縮させた。その後、緩衝液で工程液のpHおよび伝導度を7.5および≦3.0mS/cmとなるように交換して、1次限外ろ過を行った。
実施例6:陰イオン交換樹脂クロマトグラフィー
本発明の製造方法では、陰イオン交換樹脂クロマトグラフィーを用いてさらに高い純度の抗体集団を製造する工程を糾明した。
具体的に、陰イオン交換カラムは、等電点以上で陰イオンを帯びるタンパク質を吸着させるので、等電点が7以上である抗体の場合(例えば、アダリムマブの場合、等電点が7~10、ヒュミラの場合、略8.4)、中性pHの緩衝液を使用する場合、本抗体は、陰イオン交換樹脂に吸着せずに、通過液(flow-through)として排出されるる。これによって、本発明の製造工程に適した陰イオン交換樹脂および緩衝液の条件を糾明するために、下記のような実験を行った。
具体的に、本実施例では、陰イオン交換樹脂として生産スケールで多く使用している4級アミン(Quaternary amine)系のQ Fast flow(QFF,GE社)を用いて精製を実施した。まず、陰イオン交換樹脂にローディングするためのサンプル準備として、培養上清液で陽イオン交換カラム、疎水性相互作用カラム(HIC)および限外ろ過1次を経て緩衝液を置換して、適正の伝導度およびpHで準備した。緩衝液は、25mM Tris HCl pH7.5の条件で純度、宿主細胞タンパク質含有量、残留DNA含有量および収率を確認した。
陰イオン交換樹脂を用いたクロマトグラフィーの結果を図6に示した。
製造された抗体集団で純度が100%、HCP含有量が6.8ng/mg、残留DNA含有量が0.04pg/mg、収率が94~97%を示した。その結果、陰イオン交換樹脂クロマトグラフィーで緩衝液はTris HClを含む緩衝液であり、pHは7~8であることが、本発明の抗体集団の製造に有利であることを示唆する。
実施例7:ウイルスフィルタリング、2次限外ろ過および透析ろ過
前記実施例6の陰イオン交換樹脂クロマトグラフィーを行ったサンプルをウイルスウイルスフィルターModus 1.3(Merck)を用いてフィルタリングを行った。
その後、限外ろ過フィルターPellicon 3 Cassette(membrane)フィルターで2次限外ろ過を行った。具体的に、Feed pressure≦1 barの条件で14mM Phosphate緩衝液(pH5.2、≧12.0mS/cm)でPellicon 3 Cassette(membrane)を平衡化させ、工程液を55.5mg/mLに濃縮させた。その後、緩衝液で工程液のpHおよび伝導度を5.2および≧11.0mS/cmとなるように交換した。
上記のようなウイルスフィルタリングは、従来の先行特許韓国10-1498771号での方法と異なって、2次限外ろ過を行う前に、ウイルスフィルタリングを行うものである。前記先行特許で、1次限外ろ過および2次限外ろ過を行った後、ウイルスフィルタリングを行うので、高い濃度の薬物を調製するのに困難があった。一方、本発明による方法は、2次限外ろ過に先立ってウイルスフィルタリングを先に行うことによって、2次限外ろ過段階にローディング量を減らして、タンパク質品質の確保と同時に、収率損失を低減し、高い濃度の薬物調製が容易であるという長所を有する。
実施例8:大量バッチで全体工程による宿主由来タンパク質(HCP)およびDNA含有量変化の確認
前記実施例1~7の手続きによって全体工程での宿主由来タンパク質およびDNA含有量を確認し、その結果を下記の表5に示した。
下記の表5に記載された試料の場合、実施例2-2による製造工程によって収得された試料に対する結果である。
Figure 0007430012000005
前記表5から確認できるように、各段階別にHCP含有量およびDNA含有量を確認した。その結果、実施例2-2に記載した陽イオン交換クロマトグラフィーを通じて宿主細胞由来DNAの含有量を大きく減少させた。その後、ウイルス不活性化を優先的に実施し、剤形すぐに前段階での限外/透析ろ過を通じてタンパク質品質の確保と同時に、収率損失を低減し、高い濃度の薬物調製が容易にした。また、上記の一連の段階を通じて宿主由来タンパク質およびDNAの含有量を最小化させた抗体集団を製造することができた
実施例9:大量バッチで全体工程によるウイルス除去能の確認
前記実施例1~7の手続きによって行われた全体工程のうち、Low pH treatment、Anion exchange chromatography、virus reduction filtration工程でのウイルス除去率を確認し、その結果を下記の表6に示した。
Figure 0007430012000006
前記表6から確認できるように、各段階別にMLV、PRV、Reo 3、MMVウイルスの不活性化および除去能を確認した。前記結果の場合、本発明による工程による抗体集団でウイルスの発現が殆どないことを示す。特に、上記の各工程でウイルス不活性化および除去能を考慮するとき、本発明による精製工程に予期しないウイルス発現または汚染があっても、その除去が可能であることを示す。
以上の説明から、本発明の属する技術分野における当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施されることができることを理解することができる。これと関連して、以上で記述した実施例は、すべての観点において例示的なものであり、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解すべきである。
(付記)
本開示の発明は以下の態様を含む。
<項1>
(a)抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングし、前記陽イオン交換カラムを洗浄した後、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質(HCP)および異種抗体を除去する段階と、
(b)前記(a)段階で溶出された抗体溶出液に塩を混合した試料を疎水性相互作用カラムにローディングし、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体溶出液から宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
(c)前記(b)段階の宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNAが除去された抗体溶出液を陰イオン交換カラムに通過させて通過液(flow-through)を収集することを含む、宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual
DNA)を除去する段階と、
(d)前記(c)段階で通過液(flow-through)をウイルスフィルターに通過させてウイルスを除去する段階と、
(e)前記(d)段階で溶出された抗体溶出液を濃縮および緩衝液交換し、残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度をそれぞれ10ppbおよび10ppm以下で含有する抗体集団を製造する段階と、を含む抗体集団の製造方法。
<項2>
前記(a)段階の抗体の混合液を含む試料は、培養上清液のpHを4~6に調節して沈殿した沈殿物を除去する段階を含む方法で製造されたものである、<項1>に記載の方法。
<項3>
前記(a)段階の抗体の混合液を含む試料は、溶液の伝導度が5mS/cm~7mS/cmである、<項1>に記載の方法。
<項4>
前記抗体は、等電点が7~10である、<項1>に記載の方法。
<項5>
前記抗体は、アダリムマブ(Adalimumab)である、<項1>に記載の方法。
<項6>
前記(a)段階で溶出された抗体溶出液は、60%以上の主活性抗体、20%以下の酸性異種抗体、および20%以下の塩基性異種抗体を含む、<項1>に記載の方法。
<項7>
抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングする段階は、pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液で平衡化されたフラクトゲルCOO カラムに、抗体の混合液を含む試料をローディングする段階を含む、<項1>に記載の方法。
<項8>
陽イオン交換カラムを洗浄する段階は、
1)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1洗浄する段階と、
2)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および55~59mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄する段階と、を含む、<項1>に記載の方法。
<項9>
第2洗浄する段階で緩衝液は、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩緩衝液にpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および定められたモル濃度の塩化ナトリウムを有する緩衝液を混合して、55~59mMの塩化ナトリウムのモル濃度を有するように製造されたものである、<項8>に記載の方法。
<項10>
カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させる段階は、
1)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および57~63mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第1溶出させる段階と、
2)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および67~73mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第2溶出させる段階と、
3)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および77~83mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第3溶出させる段階と、を含む、<項1>に記載の方法。
<項11>
第1、第2および第3溶出させる段階の緩衝液は、
pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩緩衝液にpH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および定められたモル濃度の塩化ナトリウムを有する緩衝液を混合して、第1、第2および第3溶出させる段階の前記定められた塩化ナトリウムのモル濃度を有するように製造されたものである、<項10>に記載の方法。
<項12>
前記(a)段階は、1)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液で平衡化されたフラクトゲルCOO カラムに、抗体の混合液を含む試料をローディングする段階;
2)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1洗浄する段階;
3)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および55~59mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄する段階;
4)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および57~63mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第1溶出させる段階;
5)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および67~73mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第2溶出させる段階;および
6)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および77~83mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第3溶出させる段階である、<項1>に記載の方法。
<項13>
前記(b)段階は、濃度勾配(linear gradient)方式で抗体を溶出する、<項1>に記載の方法。
<項14>
前記濃度勾配方式は、25mM~35mM酢酸塩(pH5.5~6.5)および0.3M~1.0Mクエン酸塩を含む平衡緩衝液で平衡化された疎水性相互作用カラムに、(a)段階で溶出された抗体溶出液を平衡緩衝液と同じクエン酸塩濃度に合わせた試料をローディングし、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む溶出緩衝液を濃度勾配方式で適用して、抗体を溶出する段階を含む、<項13>に記載の方法。
<項15>
前記(b)段階の疎水性相互作用カラムは、フェニルセファロース(Phenyl sepharose)カラムである、<項1>に記載の方法。
<項16>
前記(c)段階の陰イオン交換カラムは、試料注入前にpH7.0~8.0の平衡緩衝液で平衡化されたものである、<項1>に記載の方法。
<項17>
前記平衡緩衝液は、pH7.0~8.0のTris-HClを含む、<項16>に記載の方法。
<項18>
前記(c)段階の陰イオン交換カラムは、Qファーストフロー(Q Fast Flow)カラムである、<項1>に記載の方法。
<項19>
<項1>に記載の方法によって製造された抗体集団であって、
前記抗体集団は、主活性抗体を60%以上含む抗体集団。
<項20>
<項1>に記載の方法によって製造された抗体集団であって、
前記残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度がそれぞれ0.1ppbおよび5ppm以下である抗体集団。

Claims (10)

  1. (a)抗体の混合液を含む試料を、平衡化された陽イオン交換カラムにローディングし、前記陽イオン交換カラムを洗浄した後、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体の混合液を含む試料から宿主細胞タンパク質(HCP)および異種抗体を除去する段階と、ここで、前記陽イオン交換カラムはCOO の官能基を有する、
    (b)前記(a)段階で溶出された抗体溶出液に塩を混合した試料を疎水性相互作用カラムにローディングし、カラムに結合した抗体を溶出緩衝液で溶出させることを含む、抗体溶出液から宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
    (c)前記(b)段階の宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNAが除去された抗体溶出液を陰イオン交換カラムに通過させて通過液(flow-through)を収集することを含む、宿主細胞タンパク質(HCP)および残留DNA(Residual DNA)を除去する段階と、
    (d)前記(c)段階で通過液(flow-through)をウイルスフィルターに通過させてウイルスを除去する段階と、
    (e)前記(d)段階で溶出された抗体溶出液を濃縮および緩衝液交換し、残留DNAおよび宿主細胞タンパク質の濃度をそれぞれ10ppbおよび10ppm以下で含有する抗体集団を製造する段階と、を含み、
    前記(a)段階は、
    1)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、平衡緩衝液で平衡化された陽イオン交換カラムに、抗体の混合液を含む試料をローディングする段階;
    2)pH4.5~5.5の15mM~30mMの酢酸塩および35mM~45mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第1洗浄する段階;
    3)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および55~59mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で第2洗浄する段階;
    4)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および57~63mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第1溶出させる段階;
    5)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および67~73mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第2溶出させる段階;および
    6)pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩および77~83mMの塩化ナトリウムを含む、緩衝液で抗体を第3溶出させる段階、を含み、
    前記(b)段階は、
    25mM~35mM酢酸塩(pH5.5~6.5)および0.3M~1.0Mクエン酸塩を含む平衡緩衝液で平衡化された疎水性相互作用カラムに、(a)段階で溶出された抗体溶出液を平衡緩衝液と同じクエン酸塩濃度に合わせた試料をローディングし、pH5.5~6.5の25mM~35mMの酢酸塩を含む溶出緩衝液を濃度勾配方式で適用して、抗体を溶出する段階、を含み、
    前記抗体は、等電点が7~10である、
    抗体集団の製造方法。
  2. 前記(a)段階の抗体の混合液を含む試料は、培養上清液のpHを4~6に調節して沈殿した沈殿物を除去する段階を含む方法で製造されたものである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記(a)段階の抗体の混合液を含む試料は、溶液の伝導度が5mS/cm~7mS/cmである、請求項1に記載の方法。
  4. 前記抗体は、アダリムマブ(Adalimumab)である、請求項1に記載の方法。
  5. 前記(a)段階で溶出された抗体溶出液は、60%以上の主活性抗体、20%以下の酸性異種抗体、および20%以下の塩基性異種抗体を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記陽イオン交換カラムは、フラクトゲルCOOカラムである、請求項1に記載の方法。
  7. 前記(b)段階の疎水性相互作用カラムは、フェニルセファロース(Phenyl sepharose)カラムである、請求項1に記載の方法。
  8. 前記(c)段階の陰イオン交換カラムは、試料注入前にpH7.0~8.0の平衡緩衝液で平衡化されたものである、請求項1に記載の方法。
  9. 前記平衡緩衝液は、pH7.0~8.0のTris-HClを含む、請求項に記載の方法。
  10. 前記(c)段階の陰イオン交換カラムは、Qファーストフロー(Q Fast Flow)カラムである、請求項1に記載の方法。
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