JPH05222091A - たんぱく質の分離方法 - Google Patents

たんぱく質の分離方法

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JPH05222091A
JPH05222091A JP2690992A JP2690992A JPH05222091A JP H05222091 A JPH05222091 A JP H05222091A JP 2690992 A JP2690992 A JP 2690992A JP 2690992 A JP2690992 A JP 2690992A JP H05222091 A JPH05222091 A JP H05222091A
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JP
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protein
separation
globulin
membrane
porous glass
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JP2690992A
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English (en)
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Sukekazu Tomono
丞計 伴野
Toru Suzuki
亨 鈴木
Takeo Ide
武夫 井出
Sadami Sekiguchi
定美 関口
Toshikatsu Sada
俊勝 佐田
Mitsugi Yamamoto
貢 山本
Fumito Kishimoto
文都 岸本
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NIPPON SEKIJIYUUJISHIYA
NIPPON SEKIJUJISHA
Tokuyama Corp
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NIPPON SEKIJIYUUJISHIYA
NIPPON SEKIJUJISHA
Tokuyama Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜分離技術により、特にアルブミンとγ−グ
ロブリンとの分画、γ−グロブリンの凝集体(会合体)
の分離などたんぱく質の各成分を相変化を伴うことなく
良好に分離する方法。 【構成】 一般にSiO2 −B2 3 −AxOy(式中
のAはCa、Al、Na、KおよびZrから選ばれた少
なくとも1種、xおよびyは1〜10の正の整数)で示
された系の基礎ガラス体から分相・抽出法により製造し
た孔径が100〜1200オングストロームである珪酸
系の多孔質ガラス膜を用いて濾過することにより混合た
んぱく質からたんぱく質成分を分離する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たんぱく質の分離方法
に関する。詳しくは、本発明は、特定した多孔質ガラス
膜による混合たんぱく質の分離方法に関し、本発明は例
えば血液製剤、血漿交換治療、モノクロナール抗体治
療、細胞培養あるいは細菌培養、組織培養の発育促進剤
として添加される血清などを得る方法として広く利用さ
れるものである。
【0002】
【従来技術】血漿中には、100種以上のたんぱく質が
含まれており、特定のたんぱく質の分離精製および製剤
化が行われている。血漿たんぱく質のうち約60%を占
め、膠質浸透圧の維持をするアルブミンと免疫を担うグ
ロブリンの分離は極めて重要である。このようなアルブ
ミンとγ−グロブリンの分離方法としては、例えば分別
沈殿法、ゲル濾過法、イオン交換クロマトグラフィー
法、高分子分離膜を用いる分離方法などがある。しかし
ながら、分別沈澱法では相変化を伴うためタンパク質が
変性するおそれがある。また、ゲル濾過法は、大量分画
に適さない。イオン交換クロマトグラフィー法では、溶
液が希釈されるため更に濃縮を行うことが必要となり、
操作が煩雑となる。一方、膜濾過による方法は、操作が
簡便であり、相変化を伴わず、大量分画にも適するため
有望視されている。しかし、その反面、既存の高分子膜
は膜の孔径に広い分布が存在し、分画性能が良くないと
いう欠点がある。特開昭56−81521号には、分画
分子量10万の限外濾過膜を用いて、塩を添加し、特定
のpH領域に溶液を制御してアルブミンとγ−グロブリ
ンを分画する方法が提供されている。しかし、この方法
も分画性能がに改良の余地があり、また溶液のpHを制
御することによりたんぱく質が変性する可能性がある。
【0003】臨床治療における二重濾過血漿交換法は、
血漿分離器で一度濾過された血漿中のたんぱく質を、そ
の大きさに応じて、もう一度濾過して分離する方法であ
り、主としてアルブミンより小さい物質(アルブミン画
分)を膜透過させ、γ−グロブリンより大きい物質(病
因物質が含まれる)を除去することを意図した方法であ
る。しかし、2次膜として利用されている高分子膜は、
分離特性が悪くアルブミン画分とγ−グロブリン画分の
分離は不可能である。
【0004】血漿たんぱく質の成分であるγ−グロブリ
ンを主成分とするγ−グロブリン製剤は、これまで広く
各種の感染症の予防および治療に役立てられてきた。筋
肉内投与に限定されていたこの製剤を静脈内投与が可能
なものとするために、様々な方法が提出されている。そ
のひとつに製剤中に含まれるγ−グロブリン凝集体を除
去する方法がある。更に、この凝集体を除去する方法
は、ポリエチレングリコール(PEG)沈澱法、pH
4.0処理法、イオン交換樹脂処理法、などがある。し
かしながら、PEG沈澱法は収率が悪く、PEGが残存
する恐れがあり、pH4.0処理法は、γ−グロブリン
分子が解離する恐れがある。また、イオン交換樹脂処理
法はγ−グロブリンのサブクラス組成が変化する可能性
がある。
【0005】また、血漿分画製剤の輸注に伴うウィルス
感染防止を目的とし、たんぱく質溶液中のウィルスを除
去または不活性化する様々な方法が考案されている。し
かし、満足のいく方法は提案されていない。例えば、吸
着による方法はウィルス除去率に経時的な変化があり、
高濃度にウィルスを含む溶液には適さない。ソルベント
デタージェント法は処理剤が残存する可能性があり、ま
た、脂質部分を持たないウィルスには適さない。加熱処
理は、たんぱく質が変性する可能性があり、また、耐熱
性のウィルスには適さない。限外濾過によりウィルスを
濾過分離する方法は、たんぱく質の相変化を伴わない、
工業化が容易であるなどの長所を有するが、分離に用い
られる高分子膜は、膜の孔径分布が広いため、たんぱく
質の大きさに近いウィルスの分離が不可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、たん
ぱく質の分離、分画は種々の方法で試みられている。し
かしながら、工業的に実施されている分別沈殿法によっ
てアルブミンとγ−グロブリンを分画することは、収率
が好ましくないばかりでなく純度を上げるためにくり返
し分別沈殿を実施する必要があるため、大量の溶媒が必
要となり、また特定のたんぱく質に含まれている他の微
量のたんぱく質成分の分離を実施するには更に煩雑とな
る。
【0007】これに対して、相変化を伴わない分離技術
である膜分離法は、たんぱく質を変性させることなく分
離できるため、たんぱく質相互の分離あるいはγ−グロ
ブリン凝集体の除去に最も望ましい方法であることは事
実である。しかしながら、前記した従来の膜分離技術と
しては、特開昭56−81521号のほか、特開昭62
−3815号に記載されている特定した材質の限外濾過
膜を用いて、pHを規制して分離する方法などが提供さ
れているが、満足な結果が得られていない。
【0008】したがって、本発明の目的は、膜分離技術
による混合たんぱく質からたんぱく質の成分を分離する
改良された方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
従来技術の問題点に鑑み鋭意研究の結果、特定の分離膜
を用いて特定の条件により、混合たんぱく質の各成分の
分画、特にアルブミンとγ−グロブリンとの分離、また
γ−グロブリンからγ−グロブリンの凝集体(会合体)
の分離、更に血漿たんぱく質或いはその各成分から混在
する1000オングストローム以下のウィルスの分離等
が良好に達成される知見に基づき、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、分相・抽出法により得
た孔径が100〜1200オングストロームである珪酸
系の多孔質ガラス膜を用いて濾過することを特徴とする
たんぱく質の分離方法が提供される。本発明の多孔質ガ
ラス膜を得る分相・抽出法とは、分相現象を生じる成分
を含む珪酸系の基礎ガラス体を、加熱処理により相分離
を生じせしめ、次いで酸処理して分離相を溶出する従来
公知の製法である。例えば、前記した特公昭62−25
618号公報、同63−66777号公報などに記載の
方法が好適に採用される。
【0010】本発明の用いる珪酸系の多孔質ガラス膜
は、一般に式SiO2 −B2 3 −AxOy(式中のA
はCa、Al、Na、KおよびZrから選ばれた少くと
も1種以上、xおよびyは1〜10の正の整数)で示さ
れる系のガラス体を熱処理して分相させ、次いで酸処理
して酸可溶成分を溶出除去して得られる多孔質ガラス膜
である。具体的には、例えば米国特許第2106744
号、同第2215039号に記載されているNaO−B
2 3 −SiO2 系ガラスにおいてNa2 O−B2 3
成分を溶出させる多孔性高けい酸ガラス体、また特公昭
62−25618号、同63−66777号に記載され
ているCaO−B2 3 −SiO2 −Al2 3 系ガラ
スから得られるAl2 3 含有量に対する制約の少な
い、かつ細孔径が容易に制御された多孔質ガラス成形体
が好適に採用できる。
【0011】本発明に用いる多孔質ガラス膜は、孔径を
一般に100〜1200オングストローム、特に200
〜1000オングストロームで選定することが、混合た
んぱく質の目的とする各種の成分を良好に分離するため
に必要である。例えば、アルブミンとγ−グロブリンを
分画する場合には、孔径が300〜500オングストロ
ーム、特に350〜450オングストロームの多孔質ガ
ラス膜が用いられ、またγ−グロブリンの凝集体を分
離、除去する場合には、孔径が450〜1200オング
ストロームの多孔質ガラス膜が好ましく用いられる。な
お、孔径が100オングストロームより小さい多孔質ガ
ラス膜は、機械的強度に劣るとともに、透過液の濾過速
度が遅いため実用的でなく、また孔径が1200オング
ストロームより大きい多孔質ガラス膜では混合たんぱく
質の目的とする各種成分の良好な分画が達成されない。
更にまた、たんぱく質或いはその各成分中に混在するウ
ィルスを、そのウィルスの大きさに相当する孔径の多孔
質ガラス膜を用いることによって、分離することが出来
る。特に本発明で特定する孔径の大きさ即ち100〜1
200オングストロームの孔径の膜を使用するとき10
00オングストローム以下のビールスが効率よく分離さ
れる。
【0012】このような多孔質ガラス膜では、一般に基
礎ガラスにおける分相のサイズにより、得られる孔径が
依存するため、熱処理条件の適当な設定により所望する
孔径を調整する。即ち、前記した式SiO2 −B2 3
−AxOyで示される組成(系)の基礎ガラスにおいて
は、熱処理温度を一定にして熱処理時間を変化させる方
法、または熱処理時間を一定として熱処理温度を変化さ
せる方法により、目的とする多孔質ガラス膜の孔径を調
整することができる。次いで、このように熱処理された
分相ガラスを必要により一部弗酸処理した後、塩酸、硝
酸、硫酸などの酸溶液に浸漬し、必要に応じて加熱する
ことにより、該分相ガラス中の酸可溶成分であるほう酸
ナトリウムなどを溶出して、多孔質ガラス膜を製造す
る。
【0013】本発明に用いる多孔質ガラス膜は、孔径が
100〜1200オングストロームに制御されていれば
特に制限されないが、一般に通常の焼結法により製造さ
れたセラミック膜にくらべて、相転換法により製造され
た高分子多孔膜は孔径分布が均一(シャープ)である。
また、この多孔質ガラス膜の細孔容積は、孔径に依存す
るため一概に規定できないが、一般に0.2cc/g以
上であり、特に500オングストロームの孔径を有する
膜では、少なくとも0.3cc/g以上であることが好
ましい。なお、このような多孔質ガラス膜は、例えば平
膜、中空管状膜、中空糸状膜などの形状で目的に応じて
用いられるが、膜面積および機械的強度を考慮して、中
空糸状膜をモジュールに組込んだ形態が好ましい。
【0014】本発明の分離方法において、たんぱく質は
水溶液中に存在するもの、生理的食塩水中に存在するも
のなど、特に限定されるものでない。特に、極めて分子
量が近似する血漿たんぱく質の分離など、性質が類似す
る血漿たんぱく質の分離には、食塩などの無機塩を添加
したり、適宜pHを調整することによって、高分子電解
質の1種である血漿たんぱく質の水中における大きさ、
解離度を変えることによって、より効率的に血漿たんぱ
く質の相互を分離することができる。さらに、適当な有
機溶媒、例えばエタノールなどを添加することによって
も、分離効率を向上できる場合がある。
【0015】尚、多孔質ガラスの孔径は島津製作所製ポ
アサイザー9310を用いて水銀圧入法によって求め
た。
【0016】
【作用および効果】本発明によれば、相変化を伴うこと
なく極めて効率よく、混合たんぱく質からたんぱく質成
分を良好に分離することができる。その理由は、分相・
抽出法によ 乗効果と推測される。
【0017】
【実施例】以下、本発明の内容を具体的に実施例によっ
て説明するが、本発明はこれらの実施例だけに制限され
るものではない。
【0018】尚、実施例においては、アルブミンとγ−
グロブリンの分画を主に実施した。これらの分析は、H
PLC(高速液体クロマトグラフィー)チャートの各成
分の面積比(各成分の分子吸光係数の違いを補正)にビ
ュレート法で求めた総たんぱく質の濃度を乗じることに
より各成分の濃度を計算した。ただし、面積比の計算に
際してアルブミン及びグロブリンの分子吸光係数をそれ
ぞれ5.3,13.8mol-1・cm-1とした。HPL
Cの濃度分析には、280nmの紫外線を用いた。
【0019】実施例1 主要成分がSiO2 −Al2 3 −CaO−NaO−B
2 3 系である基礎ガラスを、必要に応じて適当な成分
を調合した後、外径3.5mm、内径3mm、長さ15
cmの中空管を成形した。次いで、この中空管をそれぞ
れ所定の加熱温度、時間を設定して熱処理した後、酸に
よる分離相の抽出処理を行ない、表1に示すNO(1)
〜(4)の孔径および細孔容積を有する主成分がSiO
2 −Al2 3 −CaO系である多孔質ガラスの中空管
を得た。
【0020】
【表1】
【0021】上記した多孔質ガラス中空管(1)〜
(5)を用いて、それぞれ7本を束にして、給液口と排
液口を有するアクリル樹脂製のモジュールにポッテング
して、いずれも有効膜面積として1dm2 の分離装置
(1)〜(5)を製作した。
【0022】アルブミンおよびγ−グロブリンの濃度を
それぞれ0.3%(総たんぱく量0.6%)に調整し、
pHを7.0としてNaCl濃度140mMとした後、
これを孔径0.2μmのフィルターで濾過して測定用の
混合たんぱく溶液を調整した。
【0023】測定は、まず純水の透過係数を濾過圧10
0mmHg(定圧濾過)で測定し、次いで混合たんぱく
溶液の濾過を行い、経時的にサンプリングをした。原液
流量は300ml/minで多孔質ガラス管内に混合た
んぱく溶液を流し、管外側に純水を配して純水中に透過
してくるたんぱく質濃度を経時的に分析し、開始後累積
濾液量40mlで定常値となった。この定常状態におい
て原液側の溶液濃度(CB)と濾液側の溶液濃度(C
f)の比(Cf/CB)を求めてふるい係数(SC)と
した。また、それぞれ多孔質ガラス中空管における水お
よび混合たんぱく質溶液の濾液流量(ml/min/c
2 )を求めた。
【0024】上記した多孔質ガラス中空管膜(1)〜
(5)を用いた分離装置による測定結果は、それぞれ表
2に示すとおりであった。
【0025】
【表2】
【0026】実施例2 主要成分がSiO2 −B2 3 −Na2 O系の基礎ガラ
ス体を用いて、分相・抽出法により孔径が400オング
ストロームである実施例1と同一形状の多孔質ガラス中
空管を得た後、次いで同様に分離装置を製作した。
【0027】この分離装置により、実施例1と同様にア
ルブミンとγ−グロブリンの分画を実施した結果、アル
ブミンは透過したが、γ−グロブリンは全く透過しなか
った。また、濾過流量は、純水が8.2×10-3、たん
ぱく混合液が6.1×10-3であった。
【0028】実施例3 主要成分がSiO2 −B2 3 −K2 O−ZrO2 系の
基礎ガラス体を分相・抽出法により孔径が405オング
ストロームである実施例1と同一形状の多孔質ガラス中
空管を得た後、これを用いて同様に分離装置を製作し
た。
【0029】この分離装置により、実施例1と同様にア
ルブミンとγ−グロブリンの分画を実施した結果、アル
ブミンは透過したが、γ−グロブリンは全く透過せずγ
−グロブリンのSCは0であり、γ−グロブリン二量体
のSCも0であった。
【0030】実施例4 実施例1で得た孔径400オングストロームの多孔質ガ
ラス中空管を用いた同一の分離装置により、ガラス中空
管の膜間圧力差を変えたアルブミンとγ−グロブリンの
分画を実施した。その結果を表3に示す。
【0031】
【表3】
【0032】実施例5 実施例1で用いた原液中に表4に示す3種類のウィルス
をそれぞれ混合して用いた以外は実施例1と同様にし
て、Sindbis virus、Sendai virus(HVJ)、水泡性
口内炎ウィルス(VSV)の分離を実施した。その結果
を表4に示す。尚測定はプラーク法によって行った。
【0033】
【表4】
フロントページの続き (72)発明者 井出 武夫 東京都渋谷区広尾4−1−31 日本赤十字 社 血漿分画センター内 (72)発明者 関口 定美 東京都渋谷区広尾4−1−31 日本赤十字 社 血漿分画センター内 (72)発明者 佐田 俊勝 山口県徳山市御影町1番1号 徳山曹達株 式会社内 (72)発明者 山本 貢 山口県徳山市御影町1番1号 徳山曹達株 式会社内 (72)発明者 岸本 文都 山口県徳山市御影町1番1号 徳山曹達株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 混合たんぱく質溶液からたんぱく質の成
    分を隔膜を用いて分離するに際し、隔膜として分相・抽
    出法により得た孔径が100〜1200オングストロー
    ムである珪酸系の多孔質ガラス膜を用いて濾過すること
    を特徴とするたんぱく質の分離方法。
  2. 【請求項2】 たんぱく質溶液がアルブミンとγ−グロ
    ブリンのたんぱく質の混合溶液である請求項1の分離方
    法。
  3. 【請求項3】 たんぱく質溶液が二量体以上のγ−グロ
    ブリンの凝集体を含むγ−グロブリン溶液である請求項
    1の分離方法。
  4. 【請求項4】 たんぱく質溶液が1000オングストロ
    ーム以下のウィルスを含むたんぱく質溶液である請求項
    1の分離方法。
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