JPH07278192A - 人尿腫瘍壊死因子インヒビターの精製法 - Google Patents

人尿腫瘍壊死因子インヒビターの精製法

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JPH07278192A
JPH07278192A JP6087436A JP8743694A JPH07278192A JP H07278192 A JPH07278192 A JP H07278192A JP 6087436 A JP6087436 A JP 6087436A JP 8743694 A JP8743694 A JP 8743694A JP H07278192 A JPH07278192 A JP H07278192A
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JP
Japan
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column chromatography
column
human urine
tumor necrosis
necrosis factor
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JP6087436A
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English (en)
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Junichi Kajiwara
淳一 梶原
Aki Asada
亜希 浅田
Kiyoshi Kirihara
清 桐原
Kazuo Kato
和夫 加藤
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NIPPON CHEM RES KK
JCR Pharmaceuticals Co Ltd
Original Assignee
NIPPON CHEM RES KK
JCR Pharmaceuticals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人尿から腫瘍壊死因子インヒビターを抽出、
精製するための量産に適した方法を提供する。 【構成】 人尿に陽イオン交換カラムクロマトグラフィ
ー、陰イオン交換カラムクロマトグラフィー、疎水性カ
ラムクロマトグラフィーおよび逆相カラムクロマトグラ
フィーを結合して適用し、各クロマトグラフィーで得ら
れる腫瘍壊死因子インヒビターの活性画分を続くクロマ
トグラフィーに付することを特徴とする人尿中の腫瘍壊
死因子インヒビターの精製法。 【効果】 高純度の腫瘍壊死因子インヒビターを人尿か
ら大量に抽出、製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は人尿中の腫瘍壊死因子
(TNFα)インヒビターを濃縮、精製する方法に関す
る。TNFαは炎症等の種々の症状を発生させるが、該
インヒビターはTNFαと結合してその作用を抑制する
ことができる。
【0002】
【従来の技術】TNFαインヒビターは最初人尿から発
見されたものですでに幾つかのグループにより単離精製
も行われている(Engelmann, H. et al. (1989) J. Bio
l. Chem. 264, 11974-11980; Olsson, I. et al. (198
9) Eur. J. Haematol. 42, 270-275; Schutze, S. et a
l. (1989) J. Biol. Chem. 264, 3562-3567; Seckinge
r,P. et al. (1989) J. Biol. Chem. 264, 11966-1197
3; Engelmann, H. et al. (1990) J. Biol. Chem. 265,
1531-1536)。またこの物質はN末端からのアミノ酸配
列よりTNFαに対するレセプターの可溶化された物で
あり、TNFαに直接結合することによりその作用を抑
制するインヒビターであることが知られている。よって
本物質はTNFαによって引き起こされる炎症、敗血症
性ショックを抑制する薬剤として期待されている。尿中
TNFαインヒビターには2種類ある(Engelmann. H.
et al. (1990) J. Biol. Chem. 265, 1531-1536)との報
告もあるが、N末端配列がAsp−Ser−Val−C
ys−Proで始まる分子量約3万の分子種が主流であ
る。
【0003】これらのインヒビターを生産する手段とし
て遺伝子組換えで行う方法がすでに特許出願されている
が(特願平2−190372)、本物質は糖鎖を含むこ
とから動物細胞によって発現させる必要がある。よって
その生産性に問題があると共に天然のものと同様の糖鎖
が付加されるかという疑問がある。そこで天然のTNF
αインヒビターを人尿から大量に取得することが好まし
いが、これまで報告されている精製法はTNFαをセフ
ァロース等の樹脂に結合させたアフィニティーカラムを
用いている例が多い。しかしながら大量精製するにはカ
ラムに結合させるTNFαを多量に調製しなくてはなら
ず煩雑である。またアフィニティーカラムを使っていな
い例も1件見られるが、Mono Q, Mono S
(商標、ファルマシア社)などのHPLC用のカラムを
用いていることから大量精製には不向きであるという問
題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者らは
TNFαのアフィニティーカラムを用いずに大量の人尿
より多量のTNFαインヒビターを精製する方法を探究
することにした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこの課題を
解決するために研究を重ねた結果、各種クロマトグラフ
ィーを一定の順序で組み合わせることによりTNFαの
大量精製が可能となることを見出し、本発明を確立する
に至った。
【0006】本発明は、人尿に陽イオン交換カラムクロ
マトグラフィー、陰イオン交換カラムクロマトグラフィ
ー、疎水性カラムクロマトグラフィーおよび逆相カラム
クロマトグラフィーを結合して適用し、各クロマトグラ
フィーで得られる腫瘍壊死因子インヒビターの活性画分
をそれに続くクロマトグラフィーに付することを特徴と
する人尿中の腫瘍壊死因子インヒビターの精製法であ
る。
【0007】本発明の方法の原料である人尿としては原
尿またはそれを硫安分画などにより予備的に粗精製した
ものが用いられる。
【0008】最初の工程では、原料を陽イオン交換樹脂
を充填剤とするクロマトグラフィーに付する。陽イオン
交換樹脂は弱酸性であるのが望ましく、その例としては
CM−セファロース、CM−セファデックス(商標、フ
ァルマシア社)、CM−トヨパール(商標、東ソー
(株))、CM−セルロファイン(商標、生化学工業
(株))などが挙げられる。あらかじめpH4−7好ま
しくはpH5−6に調製した酢酸系、クエン酸系、リン
酸系緩衝液などで平衡化した樹脂のカラムに、同緩衝液
で置換した原料をアプライする。樹脂を十分洗浄した
後、塩化ナトリウムの0−1M好ましくは0−0.4M
の直線濃度勾配を用いて溶出を行う。溶出される分画中
のTNFαインヒビターの活性は後述するようにTNF
αの細胞障害作用を中和する活性を指標として行う。こ
こで得られた活性画分はさらに次工程の強塩基性イオン
交換樹脂を用いるクロマトグラフィーに付する。
【0009】強塩基性イオン交換樹脂としては、例えば
QAE−セファロース、Q−セファロース、QAE−セ
ファデックス(商標、ファルマシア社)、QAE−トヨ
パール(商標、東ソー(株))などが用いられる。樹脂
はあらかじめpH7−9好ましくはpH8−8.5に調
製したトリス系、ホウ酸系緩衝液などで平衡化し、その
カラムに同緩衝液で置換した試料をアプライする。樹脂
を十分洗浄した後、溶出は塩化ナトリウムの0−1M好
ましくは0−0.5Mの直線濃度勾配により行う。本工
程により活性成分はさらに効果的に濃縮、精製される。
得られた活性画分を次工程に移す。第3工程は上記と原
理の異なる疎水性クロマトグラフィーであって、さらに
精製度を上げることができる。充填剤として用いる疎水
性樹脂としてはブチル、オクチルセファロース(商標、
ファルマシア社)、ブチルトヨパール(商標、東ソー
(株))、ブチルもしくはオクチルセルロファイン(生
化学工業(株))などのアルキル基を結合させたもの、
フェニルセファロース(商標、ファルマシア社)、フェ
ニルトヨパール(商標、東ソー(株))、フェニルセル
ロファイン(商標、生化学工業(株))などのフェニル
基を結合させたものなどが使用できるが、フェニル基結
合樹脂の方が好ましい。
【0010】樹脂はあらかじめ0.5−2M好ましくは
1−1.5Mの硫酸アンモニウムを含むpH5−9好ま
しくはpH6−8に調製したリン酸系、トリス系緩衝液
などで平衡化し、そのカラムに先の陰イオン交換樹脂工
程で精製された活性画分を同緩衝液で置換したものをア
プライする。樹脂を十分洗浄後、硫酸アンモニウムの濃
度を0Mまで下げる直線濃度勾配により溶出する。活性
画分をプール後、濃縮し、たとえば0.1%トリフルオ
ロ酢酸(TFA)溶液に透析する。かくして得られた透
析内液を次工程に移す。
【0011】第4工程は逆相クロマトグラフィーで、こ
の工程において単一なTNFαインヒビターを単離する
ことができる。逆相クロマトグラフィーカラムとしてま
ず最初は炭素数18のアルキル基で修飾されたODSシ
リカのカラム、例えばCosmosil 5C18カラ
ム(Nacalai Tesque)、VydacC1
8カラム(Cypress Internation
al Ltd.)、マイクロボンダパックC18カラム
(Waters)、TSKgel ODSカラム(東ソ
ー(株))などの他、炭素数が8のCosmosil
5C8カラム(Nacalai Tesque)、マイ
クロボンダパックC8カラムなどを用いて行うのがよ
い。
【0012】カラムはあらかじめ0.1%TFAなどで
平衡化した後、前工程で得た活性画分の透析液をアプラ
イし、一般的なアセトニトリルの直線濃度勾配により溶
出する。TNFαインヒビターは比較的疎水性度が低い
ことから他の不純タンパクとの分離が良く、本ステップ
で飛躍的に精製度が上昇する。ここで得られた活性画分
をプールし、凍結乾燥を行った後さらに次の逆相クロマ
トグラフィーに供する。次の充填剤カラムとしては炭素
数が4のアルキル基で修飾されたシリカのカラムたとえ
ばVydac Protein C4カラム(Cypr
ess International Ltd.)、C
osmosil 5C4−300カラム(Nacala
i Tesque)などを用いるのが好ましい。カラム
はあらかじめ0.1%TFAなどで平衡化した後、同溶
液に溶かした上記の活性画分をアプライし、たとえばア
セトニトリルの直線濃度勾配により溶出する。TNFα
インヒビターは第一ピークとして検出され、その後不純
タンパクが溶出されてくることからここでもさらに精製
度が上昇する。このステップでTNFαインヒビターは
単一に近くなるが、まだ若干の不純物が残っていること
が多い。その場合は最後のステップとして同様の炭素数
4のカラムを用い、移動相の溶媒を変更して精製を行う
のが有効である。カラムはたとえば5mM酢酸−トリメ
チルアミン(TMA)(pH5)で平衡化し、同溶液に
溶かした試料をアプライし、アセトニトリルの直線濃度
勾配により溶出する。本ステップによってTNFαイン
ヒビターは単一なタンパクとして得ることができる。な
おここで用いられる逆相カラムとしては分析用あるいは
分取用のものが使用可能である。
【0013】各工程における精製画分のTNFαインヒ
ビターの活性測定は以下の方法で行うことができる。マ
ウスL929細胞を96穴プレートに30000cel
ls/wellではん種し、10% Fetal Bo
vine Serum(FBS)を含むMEM−EAG
LE培地中で37℃、5%CO2 気流下、24時間培養
する。その後、培地を除き、アクチノマイシンDとTN
Fαをそれぞれ1μg/ml、10ng/mlとなるよ
うに添加した上記培地100μlを加え、さらにアクチ
ノマイシンD 1μg/mlを加えた上記培地で希釈し
た試料を加える。さらに18時間培養した後、培地を除
き、
【0014】MEM−EAGLE培地、0.2%ニュー
トラルレッド、0.1Mリン酸緩衝液(pH6)を6:
3:1の割合で混ぜたものを100μl/wellで分
注する。さらに1時間培養した後、培地を除去洗浄す
る。50%エタノールを含む0.1Mリン酸溶液を10
0μl/wellで分注し、室温で30分抽出後、54
6nmの吸収を測定する。
【0015】次に本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明の範囲はこれらの例に限定されるもので
はない。
【0016】
【実施例】 実施例1 新鮮な人尿2.8tに硫安を濃度50%になるように加
え、生成する沈澱を濾取して10mMクエン酸緩衝液
(pH5.0)に溶解し、溶液を同緩衝液に透析し、透
析内液をあらかじめ同緩衝液で平衡化したCM−セファ
ロースカラム(樹脂量500ml)にアプライした。カ
ラムを同緩衝液で洗浄後、0−0.4Mの塩化ナトリウ
ムによる直線濃度勾配により溶出した(図1)。得られ
た活性画分を10mMトリス塩酸緩衝液(pH8.5)
に透析し、透析内液をあらかじめ同緩衝液で平衡化した
QAE−トヨパールカラム(樹脂量50ml)にアプラ
イした。カラムを同緩衝液で洗浄後、0−0.5Mの塩
化ナトリウムによる直線濃度勾配により溶出した(図
2)。次に活性画分を1M硫酸アンモニウムを含む50
mMリン酸緩衝液(pH7.0)に透析し、透析内液を
あらかじめ同緩衝液で平衡化したフェニルセファロース
カラム(樹脂量20ml)にアプライした。カラムを洗
浄後、1−0Mの硫酸アンモニウムによる直線濃度勾配
により溶出した(図3)。得られた活性画分は限外ろ過
にて約10倍濃縮し、0.1%トリフルオロ酢酸(TF
A)に透析した。透析内液をあらかじめ8%アセトニト
リル(AN)を含む0.1%TFAで平衡化した逆相カ
ラムCosmosil 5C8にアプライし、洗浄後、
最初の20分間でAN濃度を直線的に40%上昇させ、
次の10分間でAN濃度を32%に上昇させるプログラ
ムで溶出した。流速はすべて1ml/minで行った。
図4に示したように活性は早い時期に溶出され、大部分
の不純タンパクがこのステップで除かれることがわかっ
た。
【0017】得られた精製活性画分を凍結乾燥後、0.
1%トリフルオロ酢酸(TFA)に溶解し、さらに8%
アセトニトリル(AN)を含む0.1%TFAで平衡化
した逆相カラムVydac Protein C4にア
プライした。カラムを洗浄後、40分間でAN濃度を4
0%上昇させるプログラムで溶出した。流速はすべて1
ml/minで行った。図5に示したようにTNFαイ
ンヒビターは第一ピークとして検出され、その後に不純
タンパクが溶出された。しかしこの分画にはまだ不純タ
ンパクが混入していたことより移動相を0.1%TFA
から5mM酢酸−トリメチルアミン(TMA)(pH
5.0)に変えて再クロマトを行った。即ち、8%AN
を含む5mM酢酸−TMA(pH5.0)で平衡化した
逆相カラムVydac Protein C4に先の精
製画分をアプライし、洗浄後、40分間でAN濃度を4
0%上昇させるプログラムで溶出した。流速はすべて1
ml/minで行った。図6で見られる第一ピークを分
取することにより単一なTNFαインヒビター(約30
0μg)を得ることができた。
【0018】かくして得られた精製TNFαインヒビタ
ーについて還元条件下でSDS電気泳動(10−20%
gradient gel)を行い、CBB R−2
50で染色した結果を図7に示すが、分子量約3万の位
置に単一バンドとして検出された(lane 2)。ま
たこの試料をN−グリカナーゼ処理すると分子量約2万
の位置に移動した(lane 3)ことから本タンパク
は約30%の糖鎖を含むことがわかった。(lane
1:分子量マーカー;94,67,43,30,20.
1,14.4 kDa)
【0019】実施例2 次に実施例1で得られたTNFαインヒビターの1次構
造を以下のように調べた。まず一定量のTNFαインヒ
ビターを8Mグアニジン塩酸、5mM EDTAを含む
0.1Mトリス塩酸緩衝液(pH8.0)に溶解し、含
有システインの100倍モル量のジチオスレイトール
(DTT)を加えて50℃、4時間処理した。その後、
溶液を室温に戻し、DTTの2.5倍モル量のヨード酢
酸ナトリウムを加えて室温1時間処理することによりカ
ルボキシメチル化した。過剰の試薬を脱塩除去、濃縮乾
固後、0.1Mトリス塩酸緩衝液(pH8.0)に溶解
し、リシルエンドペプチダーゼを基質の1/50(w/
w)になるように加えて37℃、8時間消化した。8時
間後、さらに同量の酵素を加えて37℃、15時間消化
し、逆相カラムCosmosil 5C8に供して溶出
した各ピークを分取した。カラムは0.1%TFAで平
衡化し、試料を添加後、洗浄し、40分間でアセトニト
リル濃度が48%上昇するプログラムにて溶出した。流
速は1ml/minで行った。得られた各ペプチドのア
ミノ酸配列はProtein Sequencer47
3A(Applied Biosystems)により
分析した。またペプチドが長い場合はさらにトリプシン
で消化を行い、同様に分析した。
【0020】ペプチドの溶出パターンを図8に、各ピー
クのアミノ酸配列を表1に示す。またTNFαインヒビ
ターの全一次構造を図9に示すが、この構造は遺伝子の
構造より推測されるTNFαリセプターの細胞外ドメイ
ン部分の構造と良く一致した。よって本タンパクは16
1残基のアミノ酸から成るTNFαリセプターの可溶化
物であることが証明された。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、人尿から単一成分にま
で精製された腫瘍壊死因子インヒビターを大量に抽出、
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
図1〜図7は実施例1における実験結果を示すもので、
図1、図2および図3はそれぞれ弱酸性陽イオン交換、
強塩基性イオン交換および疎水性交換カラムクロマトグ
ラフィーにおける溶出パターンを示し、図4、図5およ
び図6は3段階で行われた逆相カラムクロマトグラフィ
ーの溶出パターンを示し、図7は図6の第1ピーク分画
を電気泳動し、染色した写真で、1は分子量マーカー、
2は上記の分画、3はその分画をN−グリカナーゼで処
理したものである。図8は実施例1で得られたTNFα
インヒビターを酵素で分解して逆相クロマトグラフィー
にかけた溶出パターンを、図9は解析されたTNFαイ
ンヒビターの全一次構造を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // A61K 38/00 ABE ADU

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人尿に陽イオン交換カラムクロマトグラ
    フィー、陰イオン交換カラムクロマトグラフィー、疎水
    性カラムクロマトグラフィーおよび逆相カラムクロマト
    グラフィーを結合して適用し、各クロマトグラフィーで
    得られる腫瘍壊死因子インヒビターの活性画分を続くク
    ロマトグラフィーに付することを特徴とする人尿中の腫
    瘍壊死因子インヒビターの精製法。
  2. 【請求項2】 陽イオン交換カラムクロマトグラフィー
    が弱酸性イオン交換樹脂を充填剤として行われる請求項
    1記載の精製法。
  3. 【請求項3】 陰イオン交換カラムクロマトグラフィー
    が強塩基性イオン交換樹脂を充填剤として行われる請求
    項1記載の精製法。
  4. 【請求項4】 疎水性カラムクロマトグラフィーがアル
    キル基またはフェニル基の結合された疎水性樹脂を充填
    剤として行われる請求項1記載の精製法。
  5. 【請求項5】 逆相カラムクロマトグラフィーが先ず炭
    素数18もしくは8のアルキル基で修飾されたシリカ、
    次いで炭素数4のアルキル基で修飾されたシリカを充填
    剤として行われる請求項1記載の精製法。
JP6087436A 1994-04-01 1994-04-01 人尿腫瘍壊死因子インヒビターの精製法 Pending JPH07278192A (ja)

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