JPH01196295A - プロウロキナーゼからの発熱性物質除去方法 - Google Patents

プロウロキナーゼからの発熱性物質除去方法

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JPH01196295A
JPH01196295A JP63018562A JP1856288A JPH01196295A JP H01196295 A JPH01196295 A JP H01196295A JP 63018562 A JP63018562 A JP 63018562A JP 1856288 A JP1856288 A JP 1856288A JP H01196295 A JPH01196295 A JP H01196295A
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adsorbent
pyrogen
pro
prourokinase
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JP63018562A
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Masafumi Hashimoto
雅文 橋本
Yoshihiko Nagata
永田 喜彦
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Tosoh Corp
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明はプロウロキナーゼ(以下、Pro−UKと略記
する。)から発熱性物質を除去する方法であり、さらに
詳しくは発熱性物質を含むPro−UK溶液を半透膜で
濾過する工程と次いで脱パイロジエン吸着体に接触させ
る工程により、発熱性物質を含まないPro−UK溶液
を得ることを特徴とする蛋白質回収率、迅速性、再現性
、安全性および経済性に優れた発熱性物質の除去方法に
関する。
この方法はPro−UKを医薬用即ち注射用の生物学的
製剤として精製するために有用な方法である。
[従来の技術およびその問題点] Pro−UKは、411のアミノ酸よりなる分子量約5
万の蛋白質であり、ある種の蛋白質分解酵素である。機
能としては、人体の血液凝固系に関与し、凝固した血液
の溶解をたすける働きを持つ。用途としては、血栓溶解
剤として血管塞栓性疾患すなわち、血管が詰まることに
よって生ずる心筋梗塞、脳血栓などの治療薬として期待
されている。Pro−UKは、現在既に血栓溶解剤とし
て広く用いられているウロキナーゼ(以下、UKと略記
する。)の前駆体であり、より血栓特異性が高く、UK
の欠点である全身性出血の問題を解消できる新しい血栓
溶解剤として期待されている。
ところで、このように注射薬製品からの発熱性物質の除
去の問題は重要である。発熱性物質は低分子発熱性物質
(パイレティクス: Pyretics)とパイロジエ
ン(Pyrogen s高分子発熱性物質)に大別され
、このうちパイロジエンはさらに外因性(Exogen
lous)のものがあり、この外因性の中に細菌性のエ
ンドトキシン(Endotoxln :内毒素)、外毒
素(EXOtOXln)などがある。特にこのエンドト
キシンは10ng/kgの微量でウサギに明確な発熱を
もたらす程強い活性を有する。
一般にパイロジエンといえば細菌性発熱物質を指し、ダ
ラム陰性菌の細胞壁外膜開成成分であるエンドトキシン
は医薬品に混在する確率が高く微量で発熱を引き起こす
ことから特に注目されている。 さらに詳しくは、エン
ドトキシンがグラム陰性桿菌の夾雑構成成分であるリポ
多糖(Lipo−potysacchariti卸以後
LPSと略す。)を主成分とし、発熱性物質の活性本体
がこのLPSを構成する多糖(PS)及び糖脂質部(L
lpld A )であることが確認されている(M、I
n+oto et al、、Proc。
Japan Acad、、80.5erB ) 、 L
 P Sは水溶液中では会合体ミセルをつくる性質があ
る。その分子量はサブユニットとしては1〜2.5万だ
がミセル形成時は50〜100万、更にベシクルになる
と数百刃になって安定化されているとされている。LP
Sを失活させるには250℃で30分以上。
200℃で60分以上、180℃では120分以上の加
熱が必要とされている。LPSのこの様な耐熱性や化学
的安定性のために、LPSが混入した製剤からの生理的
条件下での不活化や除去は極めて困難である。ダラム陰
性菌を゛使用して製造する遺伝子組替え菌体産生薬さら
には生物学的製剤などには、このLPSを主成分とする
エンドトキシンの混入が問題となってくる。Pro−U
Kは上記のごとく、生体抽出物又は遺伝子組替菌体産生
物であるため、エンドトキシン除去の問題は重要であり
、また生物学的製剤であるため、その生体への投与量、
投与回数などの観点からもエンドトキシンを完全に除去
することが必須となってくる。
しかしながら、このような酵素やさらには抗体を含有す
る溶液や製剤、また血液製剤からエンドトキシンを充分
に除去できる、簡便で安全確実。
再現性の良い方法は未だ確立されておらず、多くの問題
を抱えているのが現状である。
例えば、タンパク質溶液などか、らの発熱性物質除去に
ついて従来、次のような方法が報告されている。
(1)膜濾過による除去(例えば、特開昭59−149
901号公報等) (2)吸着体による発熱性物質の吸着9発熱性物質の溶
出分!(例えば、特開昭50−69220号公報、特開
昭57−183712号公報等)(3)吸着体による目
的物質の吸着1発熱性物質の溶出分離(例えば特開昭5
0−69220号公報、特開昭52−992 F、 6
号公報等)(4)そのほか、界面活性剤を用いる方法(
例えば特開昭61−93111号公報、米国特許7.4
12.985等) しかしながら、(1)の方法では前記のごとくLPSが
溶液中で種々の分子集合状態(会合体等)をとるので、
溶液組成によっては、低分子量のLPSが膜を通過して
しまい、完全には目的物質を濾別することは出来ない。
低分子物質からの発熱性物質除去例としては、分画分子
量1万の限外濾過膜を用い、注射液などからパイロジエ
ンを除去する方法が知られている[ (G、Koppe
nsteiner etal、、Pharm、Ind、
、3g、19.827−931.1976) ] 、 
しかし大大腸由由のエンドトキシン含有溶液を濾過する
場合、その溶液組成(例えばイオン強度等)によっては
、はとんどが膜を透過してしまう。また、溶液組成によ
っては、目的物質の膜への吸着等により回収率が極めて
悪くなる。さらに方法によっては、目的物質が希釈され
ることが多く、後の工程で濃縮操作などが必要になる等
の欠点がある。
(2)の方法では、溶出条件によっては目的物質の吸着
体への非特異的吸着が起こり、その回収率が悪くなった
り、吸着体の吸着容量や選択性によっては十分には発熱
性物質の成骨除去ができなくなることが多い。
(3)の方法では、(2)の方法とは逆に発熱性物質の
吸着体への非特異的吸着が起こり、発熱性物質の除去が
十分にできなくなることが多い。また、目的物質の吸着
体からの分離は被吸着原液より高い電気伝導度ををする
溶液を用いる。すなわち、溶離用の溶液の塩濃度を高め
るなどして行うため、目的物質を含む溶出液が高濃度の
塩も含むことになり、後の工程で脱塩(濃縮)などの必
要があるなどの欠点がある。さらには、この様な溶液組
成の異なるものが必要となったり、目的物質の溶出には
塩の濃度勾配をかける必要があったりして、その操作が
煩雑となることが多い。
(4)の方法では界面活性剤と目的物質とを混合撹拌処
理するため、目的物質の変性や界面活性剤の回収不全に
よる残留などの安全性が問題となる。
このように従来のタンパク質溶液などからの発熱性物質
の除去法には多くの困難が伴い、これらの諸問題点を改
善するための技術の開発が強く要望されているのが現状
である。
本発明は以上の観点からなされたもので、その目的は簡
便、迅速で、回収率、再現性、安全性に優れ、経済的、
効率的であるとともに確実で実用的なPro−UKから
の発熱性物質の除去方法を提供するものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明の要旨は発熱性物質を含むP r o−UK水溶
液を第1工程として半透膜で濾過し、次いで第2工程と
して脱パイロジエン吸着体に接触させることを特徴とす
るPro−UKからの発熱性物質除去方法にあり、本発
明の方法によりP「〇−UKから効率良く安全確実に発
熱性物質を除去することを達成したものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
第1工程で用いる半透膜はPro−UKの分子量以上で
106程度以下の分画分子量を持つものなら特に限定は
されないが、P r o −U Kの分子量が5万程度
なので、回収率などの点から分画分子量約30万程度の
ポリスチレン系やポリエーテルスルホン系限外濾過膜(
例えば東ソー(株)製画品名rUF−300PSJ )
が好ましい。この膜による濾過は除菌、除粒子等、有害
物質の除去操作も兼ねることができる。
aa条件は試料の処理量により決定すれば良いが、通常
試料溶液50〜200dに対して、濾過膜面積は11.
5〜27cmが最適であり、濾過圧は2.0〜4.5k
g重/C−が最適・である。
LPSの会合状態の変化や膜へのタンパクの付イ50ス
に関して前記した如く、この場合のPr。
−UK水溶液の組成はPro−UKの回収率や脱エンド
トキシンの効率に微妙に影響する。ここでは、次の第2
工程の脱パイロジエン吸着体への接触時の最適溶液組成
、即ち20%以下のエタノールを含む10〜100mm
oj’/iのカリウム又はナトリウム(K−又はNa−
)リン酸緩衝液(pH4,0〜7.5)が望ましい。ま
た、このcA衝液はエタノールを含まないものでも一向
に差し支えないが、エタノールを含む緩衝液を用いれば
第1工程の膜処理を施した後のP r o−UKの回収
率が良好となるので好ましい。エタノールの含有量が2
0%を越える場合、タンパクの溶解性が低下したり脱パ
イロジエン吸着体に悪影響を及ぼす恐れがある。更に好
ましくは10%エタノールを含む約20mmoJ/j!
でpH約5.0程度である。
またPro−UKは精製途中の部分精製品でも良いが、
本発明の方法ではPro−UK精製の最終工程で脱パイ
ロジェンできるという大きな利点があり、従来の精製工
程では除去できなかった、又は、コンタミしたパイロジ
エンを除去することが可能となることから、従来の精製
の最終工程にこの方法を適用するのが最善である。数%
(W/ V )の蛋白濃度で数千〜数万ng/−程度の
エンドトキシンを含有する精製Pro−UK水溶液(例
えば、比活性14万単位/ mg以上の大腸菌産生遺伝
子組換体Pro−UK)は本発明の第1工程の膜処理で
回収率が90%以上でエンドトキシン濃度が1〜10程
度に低減され、変性や失活もない(タンパク定量はロー
リ−法(Lowry法);活性測定はL−ピログルタミ
ル−グリシルL−アラギニンーp−ニトロアニリドを基
質として用いる測定法による)。
第2工程の脱パイロジエン吸着体への接触工程は上記の
溶液組成のまま連続的に行える。この接触はバッチ法又
はカラム法又はその両者の組み合わせでもできる。
バッチ法は試料溶液に脱パイロジエン吸着体を(約1/
10〜1/1000容′Q程度)懸濁混合し攪拌後、濾
別や遠心分離などにより、吸着体と試料溶液を分離する
方法である。また、カラム法は例えば試料を溶解させる
溶液で脱パイロジエン吸着体を懸濁し、適当なカラムに
充填し、同溶液で平衡化する事により脱パイロジエン吸
着体カラムを調製し、これに試料溶液を(空間速度:s
■−1〜3程度)流し、その溶出液として脱パイロジエ
ン化された試料溶液を得る方法である。試料溶液中のタ
ンパク量と吸着体量(湿潤品換算)との比は吸着体のリ
ガンド含量やその種類によるが0.4〜0.5が最適で
ある。同じく、試料溶液中のエンドトキシン含量と吸着
体量(湿潤品換算)との比は2×10〜2X10’が最
適である。
本発明で用いる吸着体は、含窒素複素環式化合物を水不
溶性担体に直接又はスペーサーを介して結合させたもの
を用いる。含窒素複素環式化合物は、−殺伐R−A−X
で表され、Rがイミダゾール骨格、ピラゾール骨格、ピ
リミジン骨格、ピリダジン骨格、ピラジン骨格、プリン
骨格、アクリジン骨格、トリアゾール骨格、オキサジア
ゾール骨格、テトラゾール骨格、インダゾール骨格、ベ
ンゾトリアゾール骨格、ベンゾピリダジン骨格。
ベンゾピリミジン骨格を有する複素環式基であり、Aが
単結合手、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数2〜
12のアルケニレン基であり、Xが水素原子、アミノ基
、水酸基又はカルボキシル基であるもので、特にヒスチ
ジン、ヒスタミン、ウロカニン酸などが望ましい。水不
溶性担体としては、セルロース、アガロース、架橋デキ
ストランなどの多糖類、アミノアルキル化多糖類、又は
カルボキシアルキル化多糖等が好適にあげられる。更に
スペーサーとしては炭素数1〜12程度のアルキル鎖の
両端にアミノ基やカルボキシル基や水酸基又はそれらを
組み合わせたものを持つものが挙げられる。
パイロジエン除去効率はバッチ法よりカラム法の方が優
れている。特に、エピクロルヒドリンで活性化したアミ
ノへキシルセファ0−スにヒスチジンを共有結合させる
ことにより調製した固定化ヒスチジン脱パイロジエン吸
着体、を用いたカラム法による結果では、第1工程の膜
処理で回収率が90%以上でエンドトキシン濃度が1〜
10ng/−程度に軽減されたP r o−UK試料溶
液をそのままこのカラムに導通したところ、はとんど希
釈されることなく、回収率95%以上で、エンドトキシ
ン濃度が高感度リムラステストで検出限界(0,0in
g/IR1)以下に低減されたPro−UK試料溶液を
得た。この試料溶液はまた、公定法であるウサギの体温
上昇値で判定する日本薬局方発熱性試験(第8改正日本
薬局方局方第1部第83項記載の方法によった。)でも
陰性であった。
ところで、リムラステストは米国薬局方[U、S。
Pharmacopola XX、888(1980)
 ]には既に採用されているが、我国でも放射性医薬品
基準一般試験中には採用されている。
このリムラステストとウサギによる発熱試験との相関関
係はin vltroとin vlvoでの結果の比較
となり難しいが、L P S (E、Co110111
:B4)を用いたウサギによる発熱性試験の検討では日
本薬局方に基づき再試験にかかる体温上昇をもたらすエ
ンドトキシン濃度は約5 ng/−であった[H,Us
a−mi、Ann、Rcp、Tokyo−Metr、R
es、Lab、P、11..33.lOO−104(1
982) ] 、即ち、5ng/!!dl濃度は50n
g/kg用量に相当し、この濃度で最高体温上昇値が開
法基準値の0.6℃を示した。人の発熱感受性は一般的
にウサギの約3倍であるので、更に高い体温上昇値を示
す可能性があるといわれている[玉熊正悦、「エンドト
キシンショック」、中外医学社(1977) ]。 こ
れらのことから判断しても、Pro−UKの人臨床量(
例えば通常、数〜数十mg、即ち数十〜数百ng/kg
)では、前記の方法による発熱性物質除去で十分にその
目的を達成していることが確認される。
以上のようにして得られたPro−UK温溶液一般的に
は低イオン強度、高タンパク量のものとして得られるが
、必要があれば脱塩や濃縮を行い、それに糖類などを適
当量添加するなどして凍結品や凍結乾燥品にすることに
より、長期に安定かつ安全、高純度なPro−UK製剤
にすることが可能である。
上記の一連の発熱性物質除去操作は0〜30℃程度で行
えるが、必ずしも低温で行う必要はなく、室温で十分行
える。また、使用する器具類の洗浄滅菌も通常の方法で
良く、なんら特殊な処理の必要はない。
また、使用する半透膜の再生はIN程度の水酸化ナトリ
ウムへの浸漬処理など、通常の方法で十分である。脱パ
イロジエン吸着体の再生はカラムに詰めたままでも可能
であり、−例として上記ヒスチジン固定化吸着体などの
場合は吸着体容量の0.2倍量の0.2N水酸化ナトリ
ウム水溶液。
4倍量の0.5%デオキシコール酸ナトリウム水溶液、
20倍量の0.2N水酸化ナトリウム水溶液、4倍量の
パイロジエンフリー水、30倍量の1.5M塩化ナトリ
ウム水溶液及び10倍量のパイロジエンフリー水で順次
再生し、次いで試料を溶解する溶液で平衡化すれば良い
。このようにして、少なくとも数千回程度の反復使用が
可能であり、再現性も良好であった。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が得られる。
(1)高濃度(数W/V  %)のP r o−UK水
溶液に含有された高濃度(数千〜数万ng/ rtdl
 )のエンドトキシンを少なくとも0.1ng/r11
1以下がら高感度リムラステストの検出限界(0,01
ng/mj)以下のエンドトキシン濃度まで低減でき、
医薬用としては十分にエンドトキシン除去されたPro
−UKを得ることができる。
(2)Pro−UKの比活性、純度などの変化もなく、
少なくとも全工程で85%以上という高回収率で、はと
んど希釈されることなく P r o−UK水溶液を得
ることができる。
(3)迅速、簡便に発熱性物質の除去ができる。
試料溶液の組成変更やカラム処理で濃度勾配など煩雑な
操作をする必要がなく、全工程、同一の溶液組成でしか
も室温での連続的処理ができる。
(4)再現性に優れ、安全確実に発熱性物質除去ができ
る。複数回処理によるバラツキはなく、吸着体のリガン
ド等の漏出による試料溶液の汚染がない。
(5)経済的、効率的に発熱性物質除去ができる。
使用する膜や吸着体を低コストで製造でき、膜の処理量
や吸着体のパイロジエン吸着量が大きく、短時間に多量
の試料溶液の処理ができる。またこれらの膜や吸着体は
簡単な再生処理により、少なくとも十〜数十回の反復使
用が可能である。
(6)スケールアップが容易で、大量の試料溶液の発熱
性物質除去ができる。大規模(工業的)大量精製のため
の実用的プロセスとしても採用できる。
(7)完全に近い発熱性物質除去によって、医薬用とし
てのPro−UKの安全性を著しく高めることができる
[実施例] 以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1 遺伝子組換大腸菌産生のPro−UK(精製品。
比活性約14万単位/ mg : L−ピログルタミル
−グリシルし一アラギニンーp−ニトロアニリドを基質
として用いる活性測定法、以下も同様:蛋白濃度8 @
g / rrdl : L o w r y法、以下も
同様)に含有されるエンドトキシン濃度はリムラステス
ト(「エンドトキシン検出用リムラスMS−シングルテ
ストワコー」和光純薬工業(株)製、商品名。
以下同様)で約6000 ng/miであった。この溶
液を10%エタノールを含む0.02Mカリウム(K−
)リン酸緩衝液(pH5,0)濃度となるように調製し
、その50dを通常の方法でよく洗浄したポリエーテル
スルホン製限外濾過膜(分画分子量約30万、rUF−
300PSJ :東ソー(株)製、商品名)に通し濾過
した。濾過膜面積は27cj、!過圧は2.5kg重/
C−であり、濾過装置はrUHP−454(東洋ろ紙(
株)製、商品名)を用いN2ガスで加圧して行った。こ
の膜濾過液のエンドトキシン濃度は1〜10ng/−と
なり、タンパク定量値から求めた一P r o −U 
K回収率は91%であった。次にヒスチジンをリガンド
とし、アミノヘキシルセルロース担体に固定化させた脱
パイロジエン吸着体(粒径60〜120ミクロン、リガ
ンド含量0.014〜0.020mM/g[吸着体コ湿
潤品、「パイロセップ」。
ダイセル化学工業■製、商品名)8−(吸着体0.7g
湿重量で1−となる。)を1.5M塩化ナトリウム水溶
液に懸濁後、滅菌したカラム(内径gs+m、長さ10
0龍)に充填し、1.5M塩化ナトリウム水溶液250
rR1,パイロジエンフリー水100dで洗浄した。O
,02MK−リン酸緩衝液(pH5,0)100ml!
で平衡化し、このカラムに上記の膜濾過液を5V−1の
流速で流下させた。
これら一連の操作は全て室温下で行った。この溶出液の
タンパク濃度は6.2mg/!!dlであり、はとんど
希釈されておらず、Pro−UKの回収率は88%以上
であった。また高感度リムラステストによるエンドトキ
シン濃度は検出限界(0,01ng/rd)以下であっ
た。
これら一連の脱パイロジエン処理工程において、試料溶
液中のP r o−UKの比活性は変化しなかった。ま
た、SDS電気泳動的方法や高速液体クロマトグラフィ
ー(rG−3000SWj 、東ソー(株)製、商品名
)などのPro−UK純度分析によっても上記の脱パイ
ロジエン処理前後で変化がないことを確認した。
更に、上記の脱パイロジエン処理したPro−U K溶
出液を無菌的に生理食塩水で0.10゜100倍にそれ
ぞれ希釈して試験物質とし、日本薬局方発熱性物質試験
(第8改正日本薬局方第−部第83項記載の方法によっ
た)に従い、検液10−/kg (ウサギ体重)を試験
用量とし、発熱性物質試験を実施したところ、3羽とも
体温上昇値が0.6℃を越えるものはなく、発熱性物質
陰性と判断した。
実施例2 遺伝子組換大腸菌産生Pro−UK溶液(精製品、比活
性約14万単位/ mg ;タンパク濃度5 mg/−
)を15%エタノールを含む8.04MK−リン酸緩衝
液(pH5,0)濃度となるように調製した。この溶液
に含有されるエンドトキシン濃度はリムラステストで約
6000 ng/−であった。
これを試料溶液とし、実施例1と同様にして脱パイロジ
エン処理を行った。第1工程での膜濾過液のエンドトキ
シン濃度は10〜100 ng/−で、Pro−UKの
回収率は90%であった。第2工程での脱パイロジエン
カラムの溶出液のエンドトキシン濃度は0.01ng/
mj!以下で、タンパク濃度は4.3mg/mj!であ
り、P r o−UK回収率は95%であった。実施例
1と同様のPro−UKの比活性測定及びPro−UK
の純度分析の結果、脱パイロジエン処理前後で、何ら変
化がないことを確認した。更に、実施例1と同様の発熱
性物質試験結果も陰性であった。
参考例 実施例1などで用いた、繰り返しの使用によりパイロジ
エン吸着能の低下したカラムは0.2M水酸化ナトリウ
ム水溶液16m1,0.5%デオキシコール酸ナトリウ
ム水溶液32d、0.2M水酸化ナトリウム水溶液16
0m1.パイロジエンフリー水50mj、1.5M塩化
ナトリウム水溶液250d、パイロジエンフリー水10
0−で順次洗浄して、再生した。その後、実施例1.2
と同様の操作を繰り返した結果、少なくとも10回以上
の繰り返し使用でも同一の再現性のある結果が得られた
比較例1 実施例1の脱パイロジエン処理工程において、第1工程
の膜濾過工程を行わなかった以外は、実施例1と同様の
処理操作を行った。即ち、実施例1における第2工程の
脱パイロジエン吸着体カラム処理のみを行った結果、得
られた溶出液のエンドトキシン濃度は10〜100 n
g/mであり、不十分なエンドトキシン除去に終わった
。実施例2の試料溶液についても同様の結果が得られた
実施例1と同一の試料溶液を用いて、本発明による発熱
性物質除去処理を行った場合と本発明による発熱性物質
除去処理のうち第1工程の膜濾過処理のみを行った場合
及び第2工程の脱パイロジエン吸着体との接触のみを行
った場合の3通りについて、それぞれ処理の前後で試料
溶液のエンドトキシン濃度を比較した結果を表1に示す
表1 表1から明らかなように膜濾過処理のみまたは脱パイロ
ジエン吸着体カラム処理のみでは、エンドトキシンの除
去は不十分であり、本発明による発熱性物質除去方法を
行った場合には高感度リムラステストの検出限界以下ま
でエンドトキシン濃度を低減することができ、特に医薬
用として有用なPro−UK溶液が得られることが明ら
かである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発熱性物質を含むプロウロキナーゼ水溶液を半透
    膜で濾過する工程、次いで脱パイロジェン吸着体に接触
    させる工程からなることを特徴とするプロウロキナーゼ
    からの発熱性物質除去方法。
JP63018562A 1988-01-30 1988-01-30 プロウロキナーゼからの発熱性物質除去方法 Pending JPH01196295A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006016217A1 (en) * 2004-08-02 2006-02-16 Angiosyn, Inc. tRNA SYNTHETASE FRAGMENTS
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