JPH06501033A - 血清アルブミンの精製方法 - Google Patents
血清アルブミンの精製方法Info
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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】
血清アルブミンの精製方法
本分野は、血清アルブミン、特にヒトの血清アルブミンの精製に関する。
の主な機能は血管中のコロイド浸透圧の維持である。さらに、該蛋白は幾つかの
りガント、例えばビリルビン及び脂肪酸類等のキャリアーとして作用する。 (
F。
ロススティン、V、 M、ローゼノア及び11. L−ヒュージズ(F、 Ro
thstein、 V、 M、 RosenoerU、クラッグーハンセン(口
、 Kragh−1(ansen)、ファーマコロジカル・レビュー(Phar
maco 1. Rev、 )、1981年、33巻、第17−53頁:T、ピ
ータース・ジュニア(T、 Peters Jr、 )、アドバンンイズ・オブ
・プロティン・ケミストリイ(Adv、 Prot。
Chern、 )、1985年、37巻、31E161−245頁、を参照のこ
と。)精製血清アルブミンは、重篤な低アルブミン状態にある血液量減少ショッ
クの予防及び治療用に、又、血液透析及び心肺バイパス処置における補助的手段
として、さらに、新生先高ビリルビン血症の治療において交換輸血き共に用いる
ことが指示されている。
治療には大量の血清アルブミンが必要であり血清アルブミン(血漿)の材料は限
られているために、HSAを多量に製造する他の技術が探求されてきた。組み換
えD)IA技術により作られた形質転換された微生物又は細胞株を用いた醗酵に
よるHSAの製造において、成功が報告されている。例として、EP−A−00
73646参照のこと。
しかしながら、形質転換細胞を用いた醗酵により製造された血清アルブミンの精
製における重大な問題の一つは、精製された均質の血清アルブミンを得るために
除去しなければならない、培地(醗酵ブロス)又はセルライセードからの混入成
分の存在である。
εP−A−0361991にふいて、形質転換酵母で製造されたISAの、当技
術分野において周知の技術を用いての精製は、99%より優れた純度の製品を得
ている。医薬用製剤としては、より高い純度が望ましい。
最近、3ステツプの処理を基本とする血清アルブミン類の精製方法がEP−A−
0319067に開示された。アルカリ沈澱ステップで始まり、次に陰イオン交
換クロマトグラフィーを行い、最後にアフィニティークロ7トグラフイーを行う
この製法は、良好な収率及び純度の製品を得る。EP−A−0319067には
、ウィッチマン及びアンダーソン(llichman and Anderss
an) (1974年)により述べられた方法により製造されたBrCN活性化
セファロース4B支持体が言及されている。産業上の使用において、BrCN活
性化セファロースを基礎とするアフィニティーマトリックスは二つの重大な欠点
を有する。
第一に、第一アルキルアミンとの反応の結果できるイソウレア結合(スペーサー
> (M、ウィルチェク、T、ミt)7及びJ、 ]−:/ (M、11i1c
hek、 T、Miron and J、Kohn):メソッヅ・インーエンザ
イモロジイ(Methods in Enzymology) 、 1984年
、104巻、第3頁、11.B、ジャコレイ(11,B、 Jako Iey)
編、アカデミツク・プレス、ロンドン)が、生理的条件下ではプラスの電荷を
持つことである。この荷電スペーサーは、生物特異的吸着を妨げるらしい陰イオ
ン交換様特性を示す。第二の欠点は、医薬用製品の製造に必要な殺菌消毒条件(
0,1−2,0M Na0H)下でのこのマトリックスの使用を可能にする微ア
ルカリ条件下では該イソウレア結合の安定性が制限されることである(C,M、
ヤング及びG、 T、 ツyオ(CJ、 Yangand G、T、Tsao)
:アドバンシイズ・オブ・バイオケミカル・エンジニアリング(Act、 B
iocheIll、 Engin、 )、1982年、25巻、第19頁、A、
フィーヒター(A、 F 1echter)4ii、スブリンゲ#−7エルラー
ク、ベルリン−ハイデルベルグ)。
従って、高い収率及び非常に高い純度でヒト血清アルブミンを大量精製するため
の実用的な製法が強くめられている。
発明の要約
形質転換された宿主細胞により製造されたヒト血清アルブミンをイオン交換クロ
7トグラフイーにより精製した後、2−メルカプト或いは2−ヒドロキシC4−
C14アルカノール酸、又はその塩或いはエステルに結合した担体を含む親油性
表面固電相を用いたアフィニティークロマトグラフィーにより精製する。成熟無
傷アルブミンに非常に似ている醗酵の終了時に存在する血清アルブミン分解産物
は、脂肪酸アフィニティークロマトグラフィーの適用により選択的に除去される
。高い収率及び非常に高い純度が達成される。
図面の簡単な説明
図1:還元条件下での5OS−PAG[! (CBB R−250染色00分子
量マーカー:レーン1及び5 (24μg)。0−セファロース及びアフィニテ
ィークロマトグラフィーにかけた精製組み換えHSA :レーン3 (30μg
)。市販のヒト血液由来ISA (シグマ・ヒトアJレプミンNo、 A−87
63: C1ブト: 1091’−9304) :レーン4 (30μg)。
図2:精製組み換えHSAのビオシルTSK−2500による高速分子篩いクロ
マトグラフィー。
図3:市販のヒト血液由来ISAのビオシルTSK−250■による高速分子篩
いクロマトグラフィー。
図4二〇−セファロース及びアフィニティークロマトグラフィーにかけた精製組
み換えHSAのモノQ■による高速イオン交換クロマトグラフィー。
図5:0−セファロース及びアフィニティークロマトグラフィーにかけた市販の
ヒト血液由来HSAのモノQ■による高速イオン交換クロマトグラフィー。
図6二等電集束(COB R−250染色)。マーカー(レーン1及び4)、0
−セファロース及びアフィニティークロマトグラフィーにかけた精製組み換えI
SA (レーン2(20μg))及び市販のヒト血液由来H3A (レーン3(
20μg))。
特定の態様の説明
組み換えDNA技術により作られた、例えば微生物又は細胞株等の形質転換され
た宿主細胞を用いたmMにより調製されたヒト血清アルブミンが、当該発明によ
って、医薬用製品としての使用に向けて高い収率及び高い純度で精製される。該
精製法に先立ち、醗酵培地の遠心及び限外濾過を行う。このように得られた上清
又は溶解(Iysis)後の細胞に該方法を適用することができる。それは一般
的に以下のステップを含むニ
ー微酸性条件下における血清アルブミンの陰イオン交換樹脂への結合:該アルブ
ミンは溶離剤のpHを下げることにより樹脂から脱着される;−次に、場合によ
り、媒質(mediam)の限外濾過;−最後に、親水性マトリックス、スペー
サー及びリガンドとしての脂肪酸誘導体を含む親油性固定相、並びに溶離剤中に
脱着剤としての親油性陰イオンを用いるアフィニティークロマトグラフィーから
成る本質的なりロマトグラフイーステップ。
該血清アルブミンはその後、脱塩及び濃縮により採収してもよい。当該製法によ
り製造された血清アルブミンは実質的に均質でモノマーであり、すなわち、純度
は99.5%よりも高い。
該方法は、微生物又は細胞株を用いた組み換えDNA技術により調製された血清
アルブミン、特にヒト血清アルブミンの製造に用途が見出される。該微生物は原
核生物又は真核生物でもよく、特に真核生物でもよく、イー・コリ(E、 co
li)、バチルス・スブチリス(B、 5ubtilis)、バチルス・リヘニ
フオルミス(B、 1icheni−forIlis) 、スプレブトミセス(
Spreptomyces) 、シュードモナス(Pseudomonas)等
のバクテリア類を含む。
真核生物には、サツカロミセス(Saccha row+yces)、シゾサツ
カロミセス(Sch izosaccharomyces)、タルイベロミセス
(に1uyvero@yces)、カンジダ(Candida)等のイースト類
、繊維状真菌類、ニューロスポラ(Neurospora) 、アスペルギルス
(Aspergillus)等がある。
該血清アルブミン発現の結果、該産物は分泌されてもよく、該微生物内に保持さ
れてもよい。培地は醗酵槽からバッチごとに、又は連続的に除去してもよい。
分泌される場合、セルフリーの上清を精製工程に用いる。セルフリーの上清は、
該培地を遠心すること且つ/又は、蛋白生成物を濃縮するための限外濾過を用い
て濾過することによれば簡便に、該醗酵培地を透明化することにより得られる。
該フィルターは通常500−100.0000のカットオフ値を持ち、より一般
には最低的10.000 Dである。
該産物又はその一部が細胞の細胞質内に保持される場合には、該細胞を採収する
。ライセードは、ライセード製造のために咳細胞を機械的又は化学的粉砕するこ
とによる、いずれの便利な技術により製造してもよい。細胞の破片は遠心によっ
て除去してもよい。
セルフリーの該上清又は該ライセードのPHを約5ないし9、より好ましくは約
6ないし6,5に調整する。該Pitは、水酸化す)IJウム又は他の都合の良
い塩基の、通常的0.1規定度ないし濃縮液までの範囲の液を加えること等の都
合の良いいずれの手段で加減してもよい。
次のステップは陰イオン交換クロマトグラフィーである。約20ないし200
mMのバッファー濃度のセルフリーの該上清を予め条件を整えたカラムに乗せる
。陰イオンゲルの充填量はゲル1リツトル当たり5から50gの蛋白、より好ま
しくはゲル1リツトル当たり15ないし25gの蛋白になる。
次に、該ゲルを平衡化バッファーで洗浄することができる。該洗浄液の量は重要
ではないが、一般的には該ゲル量に対して0.5−10倍に当たる量である。該
バラ;“アーは一般に0.1−100 ms/cm 、好ましくは約1ないし1
0 ms/cmの間の導電率を有する。該アルブミンは、若干低いpHの普通に
希釈されたバッファーで溶出することにより該ゲルから脱着される。該バッファ
ー濃度は10ないし100 mMである。
望ま1−<は該バッファーは約pH4,0−6,0の範囲のpiであり、より望
ましいのはpH4,25及び4.75の間である。
該イオン交換ステップにより、核酸類、エントド牛シン類、及び混入卵アルブミ
ン様N白類の大部分が除去される。市販の担体に結合したQAE又はDEAE等
の陰イオンSWa吸着剤を使用する。
次の必1のステップは、親油性固定相を用いるアフィニティークロマトグラフィ
ーである。親油性分子のゲルへの結合は、該親油性分子の活性化及び結合の両方
が可能な二官能価試薬を用いて行われる。そのような試薬の例には、例えば、エ
ビクロロヒドリン等のエビハロヒドリン、又はアルカンジオールエーテル、例え
ば1.4−ブタンジオールジグリシドオキシエーテルようなビスオキシラン類等
のエポキシ化合物類がある。該ゲルマトリックスとの反応から、2−メルカプト
又は2−ヒドロキシC4−C14アルカノール酸類等の核性リガンドと反応する
ことができる親水性反応性エポキシドを有する誘導体が得られる。より詳しくは
以下を参照のこと:アフィニティークロマトグラフィー:実践的アプローチ:デ
ィーン。
P、 D、 G、、ジョンソン、11.S、及びミドル、 P、A、 (Dea
n、 P、D、G、、Johnson、 11.S、 an■
Middle、 F、A、)編、IRLプレス、オックスフォード、イングラン
ド、l5BN−0−904147−71−1゜
これらのアフィニティークロマトグラフィー用吸着剤は非常に安定であり、スペ
ーサー中に電荷を持たない。
該イオン交換ステップの後、該媒質(a+edium)のpHを生理的条件、通
常的6.5から8.0、より一般には約7から7.5の範囲に上げなければなら
ない。バッファー濃度は一般に50から250 mMの範囲である。該媒質をカ
ラムに乗せた後、該ゲルを平衡化バッファーで洗浄する。該洗浄液の量は重要で
はないが、一般的には該ゲル量に対して0.25−5倍容である。該バッファー
は一般に1.0−20a+S/cm 、好ましくは約IOないし15 ll1s
/cmの間の導電率を有するである。該アフィニティーゲルの充填量はゲル1リ
ツトル当たり5から70gの蛋白、より好ましくはゲル1リツトル当たり15な
いし30gの蛋白になる。アルブミンは、例えばカプリル酸ナトリウム等の脂肪
酸を25−250 mM含むバッファーを使用することにより溶出される。
成熟ヒト血清アルブミンの他に、特定の分解産物が該醗酵培地の上清中に存在す
る。これらの分解産物は40−50 kDの分子量を持ち、三つのドメインを含
む成熟蛋白のうちのドメイン■及びIIから成る。当該40−50 kn断片中
に存在しないドメイン111が、アルブミンの原(principle)脂肪酸
結合部位を含む(T、ピータース(T、Peters) 、上記)。驚くべきこ
とに、当該40−50 kn断片は、親油性アフィニティマトリックスに対して
成熟ヒト血清アルブミンよりも高い親和性を示し、このことが完全な該蛋白から
の該40−50 kn断片の分離を可能にする。
種々の多様な支持体及び吸着剤を該固形担体又は支持体として使用してよい。
そのような固形担体には、ガラス及びシリカゲル等の無機担体類及び、例えば、
アガロース、セルロース、デキストラン、ポリアミド、ポリアクリルアミド類、
二官能価アクリル酸のビニルコポリマー類及び種々の水酸化モノマー類等の合成
又は天然の有機担体類などが含まれる。市販の担体類は、セファデックス[株]
、セファロース[相]、トリサクリル[株]、ウルトロゲル■、グイノスファー
ス■、マクロソーブ[株]、XAD樹脂、及びその他の名称で売られている。
種々のステップにおけるの条件は、通常的−10℃から+30℃の範囲の都合の
良い温度、より一般にはおよそ室温の、変成しない条件が用いられるであろう。
該クロマトグラフィーステップは、都合が良いように、バッチごと又は連続的に
行ってもよい。遠心、濾過、デカント等の都合の良いいずれの分離方法を用いて
もよい。このようにして、99.9%より高い純度、とりわけ99.95%より
高い純度という驚くほど高い純度の単離血清アルブミン製剤を得ることができる
。
引用した全文書は、参考文献としてこれに組み込まれる。
以下の非限定的実施例は本発明をさらに説明するであろう。
−エポキシ活性化セファロース6FF用のE釦;−10個の炭素原子のスペーサ
ー長をもたらす第一のCIO鎖ニーカルボン酸リガすド中の炭素原子数を決める
第二のCIO鎖。
該アフィニティーマ) IJソックス類合成には周知の方法を使用した(例えば
、ディーンら(口ean、 et at、) ;上記、を参照のこと)。
C3及びCIOスペーサーの製造には、エビクロロヒドリン及び1.4−ブタン
ジオールグリシドオキシエーテルをそれぞれ使用した。
E−CIO−CIOマトリックスの合成:11Jツトルのセファロース6PFを
蒸留水で入念に洗浄した。過剰の水はガラス濾過器により除去した。該ゲルを0
.61の1.4−ブタンジオールグリシドオキシエーテルに懸濁し、およそ30
分間攪拌した。次に0.61の0.5 N NaOH溶液を加え、24時間攪拌
を続けた。該エポキシ活性化ゲルを蒸留水で入念に洗浄し、0℃で保存した。0
.7kgの湿った生成物が得られた(E−CIO)。
該エポキシ活性化セファロース6FF (0,5kgの湿った生成物、 E−C
IO)を、0.5Mの炭酸ナトリウム溶液中に8gの2−メルカプトデカン酸を
溶かした溶液に91%し、24h攪拌した。該ゲルをガラス濾過器で濾過し、0
62鍵炭酸ナトリウム、続%Nで水で洗浄した。湿った該ゲルを0℃で保存した
。このマトリックスをE−CIO−CIOと名付けた。
遊離のカルボン酸の数を単純滴定により測定し、湿ったゲルマl−Uツクス1g
当たり19,3μ当量であることがわかった。
髭
透明化された醗酵培地からの組み換えISAのヒュ互二j型E叱孤ヱl丘た二部
ニゾΣ■ゴ込y曙里醪:
ISAに対する遺伝子を含むプラスミドで形質転換されたクルイベロミセスーラ
クティス(Kluyveromyces Iactis)株CB52360 (
菌培養中央局、)く−ルン、オランダ)を、0.5%(w/v)酵母抽出物、1
.4%(w/v)グルコース、1.0%(w/v)カゼイン加水分解物、ビタミ
ン類及び金属塩類を含む培地中で、30℃、90時間生育させた。醗酵中にグル
コースが供給された。
濾過及び限外濾過:
該醗酵培地を遠心した(4000 rpm、5分)。上清を[!KSフイルター
で濾過し、30.0000のカットオフ値を持つフィルターを用いた限外濾過に
より11回濃縮した。
限外濾過後の蛋白濃度は28 mg/mlであり、その内、65%はモノマーで
完全な組み換えHSAであった。0.5M酢酸ナトリウム、pi(5,5、を加
えてpHを6.4に調整した。
Q−セファロースクロマトグラフィー:該H3A溶液を、50IIM酢酸ナトリ
ウム、pH5,5、で平衡化しである0−セファロースPFカラムに結合させた
(充填:セファロース11当たり蛋白25g)。該ゲルを平衡化バッフT−で洗
浄した後、R)IAを50LIIM酢酸すl−’Jウム、pH4,6、で溶出し
た。IMUン酸バッファー、pH6,6、(比率;溶出液=)くツファ−(v/
v)=10:1)及び4 M Na0)1を加えて、該溶出液のp)lをpH7
,4に上げた。蛋白濃度は10 mg/mlであり、その内、78%はモノマー
で完全な組み換えISAであった。
アフィニティークロマトグラフィm:
11sAを含む0−セファロース溶出液を、例1に述べたようにジグリシジルエ
ーテルによってエポキシ活性化セファロース6FFに結合された2−メルカプト
デカン酸(E−CIO−CIO−セファロース)に接触させた。該アフィニティ
ー吸着剤を100mM IJン酸す)IJウムバッファー、pH7,4、で平衡
化した。該組み換えISAを吸着剤(こ結合させた後(充填ニゲル1リツトル当
たり蛋白22 g) 、該カラムを平衡化ノクンフア−で洗浄した。該ISAを
75−カプリル酸ナトリウムを含む100 mM IJン酸す) +7 ’7ム
、pi(7,4、で溶出した。該)ISAを脱塩し、30.0000のカー/)
オフ値を持つフィルターを用いた限外濾過により濃縮した。咳精製ISAは蛋白
濃度が5On+g/Ill +であり、その内、99.9%より多くが単量体成
熟ISAであった。
この例ではISAの回収率は50%であった。5O3−PAGE C図1 >
、)IPLc−SEC(図2、 3) 、IIPLc−IEc (図4.5)及
びIEF (図6)では、僅かに痕跡量の分解産物が検出されたのみで、混入物
は検出されなかった。IIPLc−SECによる純度は、99.3%と見なされ
た。24.77の塩関連ピークで補正すると>99.91%の純度が得られる。
実際に、イムノブロッティング法を用いると該精製H3Aの純度は少なくとも9
9、95%と評価された。この技術ではポリクローナル抗体類が蛋白類に対して
増加したが、それらはこの例に述べた方法によりブランクのに、ラクテイス (
K。
1act is)醗酵培地から精製された。エンドトキシンの濃度は5%(w/
v)組み換えHSA ill縮液1a+l当たりlエンドトキシンユニットより
も低かった。エンドトキシンユニットは、いわゆるEC−5として、FDA交付
の参考基準(RSE)に関連付けられている。エンドトキシンは0−七ファロー
ス力ラムステップの間に主1こ除去された;表1参照のこと。
組成物 総エンドトキシンユニット
に9ラクテイス(K、 Iactis)上清 115.0000−セファロース
流出液 113.0000−セファロース溶出液 59
アフイニテイーマトリツクス流出液 41アフイニテイーマトリツクス溶出液
41最終産物(5,5%(w/v) ISA ) 17Q−セファロース及びE
−CIO−C8−アフィニティークロマトグラフィーによる精製醗酵、濾過及び
限外濾過:例2に述べであるように行った。
Q−セファロースクロマトグラフィー: EP−A−0319067に述べであ
るように行った。
採取した上清を30.0000のカットオフ値を持つフィルターを用いた限外濾
過により濃縮した。該残留液のpHfi−pH7,4に調整した。モノマー性H
SAの濃度は14 mg/mlであった。
E−[:1O−C8−マトリックスによるアフィニティークロマトグラフィー:
濃縮した0−セファロース溶出液をジグリシジルエーテルによってエポキシ活性
化セファロース6FFに結合されたC3(2−メルカプトオクタン酸)に加えた
。該アフィニティー吸着剤を100 mMリン酸ナトリウムバッファー、pH7
,4、で平衡化し、吸着後洗浄した。該単量体ISA及び分解生成物類は100
mMカプリル酸すl−リウムにより溶出することができた。無傷のHSA及び
分解生成物類は100 mM IJン酸ナトリウムバッファー、pH7,4、中
の0(00mMカプリル酸ナナトリウム勾配用いることにより分離することがで
きた。ISA及び分解生成物類のε−CIO−C8−マトリックスへの結合は、
例2に述べたE−CIO−CIO−7トリックスへの結合はど強くなかった。
例3B
透明化された醗酵培地からの組み換えH3への0−セファロース及びE−C3−
C12−アフィニティークロマトグラフィーによる精製醗酵、濾過、限外濾過及
び0−セファロースクロマトグラフィー二実施例3Aに述べであるように行った
。
[!−C3−C12−マトリックスによるアフィニティークロマトグラフィm:
ISAの精製は、2−メルカプトドデカオクタン酸がC3−エーテルによってエ
ポキシ活性化上ファロース6PFに結合されていることを除けば、例3Aに述べ
たと同様に行った。結合した単量体成熟11sA、USAの分解生成物類及び他
の混入物類は、100 aM リン酸ナトリウムバッファー、p)17.4、中
の10011IMカプリル酸ナトリウムでは溶出できなかった。しかしながら、
溶出は1%SDSにより可能であった。
無傷のISA及び他の蛋白類の分離は不可能であった。
FIG、 1/6
14.1 − 、 −
FIG、 2/6
A 280 nm
時間粉)
FIG、 3/6
A 280 nm
時間(9)
FIG、 4/6
A 280 nm
0 5 10 i5 20 25 30FIG、 5/6
A 280 nm
mm陶 ρcT/ML 92100125
Claims (10)
- 1.組み換えDNA技術的より作られた形質転換された微生物又は細胞株を用い た酸酵により調製された血清アルブミンの精製血清アルブミンを製造する方法に おいて: 当該血清アルブミンを含む透明化された酸酵培養液又はセルライセートを出発原 料として用い; 必要ならば、該生成物培地のpHをほぼ生理的pHに変える工程;該培地を陰イ オン交換媒質とインキュベートし、該血清アルブミンを酸性pHのFのバッファ ー溶液で洗浄することにより溶出する工程; 必要ならば、該生成物培地のpHをほぼ生理的pHに変える工程;当該濃縮培地 を2−メルカプト或いは2−ヒドロキシC4−C14アルカノール酸、又はその 塩或いはエステルに結合された担体を含む親油性固定相によるクロマトグラフィ ーにかけ、脱着剤として水溶性脂質陰イオンを該水相に加えることにより該アル ブミンを溶出する工程;及び 精製された血清アルブミンを、当該微生物又は細胞株からの混入物を実質的に欠 いて単離する工程; を含む方法。
- 2.請求項1記載の方法において、当該担体がエポキシド化合物により活性化さ れている方法。
- 3.請求項2記載の方法において、アガロース担体が以下の構造式を有するエポ キシド化合物により活性化されている方法:▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Xが▲数式、化学式、表等があります▼又はハロゲン原子を示し;且つ n及びmがそれぞれ独立に0−10であり、但しXがハロゲン原子を示す場合に はnが1であることを条件とする。)。
- 4.請求項3記載の方法において、該エポキシエーテルがジグリシジルエーテル (すなわち、n=1、▲数式、化学式、表等があります▼)、又はエピクロロヒ ドリン(すなわち、X=塩素原子)である方法。
- 5.請求項1〜4のいずれかに記載の方法において、当該精製血清アルブミンを 透析するステップをさらに含む方法。
- 6.請求項1〜5のいずれかに記載の方法において、当該血清アルブミンがヒト 血清アルブミンである方法。
- 7.C4−C14の2−メルカプト又は2−ヒドロキシアルカノール酸に結合さ れたクロマトグラフィー担体。
- 8.請求項7記載のエポキシ活性化担体。
- 9.99.9%よりも高い純度、とりわけ99.95%よりも高い純度の単離血 清アルブミン組成物。
- 10.薬剤として使用するための、請求項9記載の単離血清アルブミン組成物。
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