JPH11174038A - Separating and refining method for protein - Google Patents

Separating and refining method for protein

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JPH11174038A
JPH11174038A JP9339770A JP33977097A JPH11174038A JP H11174038 A JPH11174038 A JP H11174038A JP 9339770 A JP9339770 A JP 9339770A JP 33977097 A JP33977097 A JP 33977097A JP H11174038 A JPH11174038 A JP H11174038A
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JP
Japan
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protein
organic solvent
antibody
separated
purified
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Pending
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JP9339770A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Morimoto
康一 森本
Kuniyo Inoue
國世 井上
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficiently separating and refining method of protein by a hydrophobic interaction chromatography without causing an adsorption of the protein to be separated and refined to a carrier. SOLUTION: In a protein separating and refining method by a hydrophobic interaction liquid chromatography, a hydrophobic interaction liquid chromatography is performed under the condition that the protein is dissolved in a buffer solution containing an organic solvent within the range of concentration that the protein to be separated and refined is not denatured irreversibly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蛋白質を疎水性相
互作用液体クロマトグラフィーにより分離精製する方法
に関する。
[0001] The present invention relates to a method for separating and purifying proteins by hydrophobic interaction liquid chromatography.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロマトグラフィーは、分離精製される
べき物質と固定相又は移動相間の相互作用の違いを利用
する分離精製手段であり、多種類の成分の混合物から目
的とする成分を分離精製する手法の一つである。その種
類は、カラムに充填される担体(ゲル)の性質により分
類され、イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマト
グラフィー、吸着クロマトグラフィー、サイズ排除クロ
マトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフ
ィー、アフィニティークロマトグラフィー等に分けられ
る。
2. Description of the Related Art Chromatography is a separation and purification means utilizing a difference in interaction between a substance to be separated and purified and a stationary phase or a mobile phase, and separates and purifies a desired component from a mixture of various components. This is one of the methods. The types are classified according to the properties of the carrier (gel) packed in the column, and are classified into ion exchange chromatography, reverse phase chromatography, adsorption chromatography, size exclusion chromatography, hydroxyapatite chromatography, affinity chromatography, and the like. .

【0003】蛋白質の分離精製は、分離精製されるべき
蛋白質特有の性質を利用し、2種類以上のクロマトグラ
フィーを組み合わせて使用するのが一般的である。例え
ば蛋白質の分子サイズの差を利用するサイズ排除クロマ
トグラフィーと蛋白質表面の静電的な差を利用するイオ
ン交換クロマトグラフィーの組み合わせや、サイズ排除
クロマトグラフィーと蛋白質表面の疎水性の差を利用す
る疎水性相互作用クロマトグラフィーの組合せ等が代表
的である。このように分離精製されるべき蛋白質の性質
を考慮して適宜クロマトグラフィーを選定することによ
り、混合成分から目的の蛋白質を効率的に分離し、精製
純度を高めることが可能となる。
[0003] The separation and purification of proteins utilize the properties of the proteins to be separated and purified, and generally use a combination of two or more types of chromatography. For example, a combination of size exclusion chromatography using the difference in protein molecular size and ion exchange chromatography using the electrostatic difference of the protein surface, or hydrophobicity using the size exclusion chromatography and the difference in hydrophobicity of the protein surface A typical example is a combination of sex interaction chromatography. By appropriately selecting chromatography in consideration of the properties of the protein to be separated and purified in this manner, the target protein can be efficiently separated from the mixed components and the purification purity can be increased.

【0004】抗体は、免疫測定等に利用される重要な蛋
白質の一種である。抗体を用いる免疫測定は特に臨床診
断の分野において広く利用されており、その使用量は今
後ますます増加すると予想される。
[0004] Antibodies are one type of important proteins used for immunoassays and the like. Immunoassays using antibodies are widely used, especially in the field of clinical diagnosis, and their use is expected to increase in the future.

【0005】診断薬で頻繁に使われる抗体は、性能を安
定に保つために最終純度が95%以上であることが必要
である。また1回の精製量が多いほど安定かつ同一性能
の抗体を得ることができるため、1回の分離精製操作に
つき1g 以上調製できることが望ましいとされる。通
常、モノクローナル抗体(Kohler G.&Mil
stein C.、Nature、256巻、1975
年)はマウスの腹水、細胞培養上清又は遺伝子組換え大
腸菌等に由来する雑多な夾雑蛋白質を含有する混合液か
ら分離精製するため、前記の如く1g以上等と大量の抗
体を得るには多くの分離精製工程が必要となる。一方、
ポリクローナル抗体は、そのまま使用されるか又はアフ
ィニティクロマトグラフィーにて特異抗体のみを分離精
製した後、使用されるのが普通である。
[0005] Antibodies frequently used in diagnostic agents need to have a final purity of 95% or more in order to maintain stable performance. In addition, the larger the amount of single purification, the more stable and the same antibody can be obtained. Usually, monoclonal antibodies (Kohler G. & Mil)
stein C.I. , Nature, 256, 1975
Year) is a method for separating and purifying from a mixed solution containing various contaminating proteins derived from mouse ascites, cell culture supernatant or recombinant Escherichia coli. Requires a separation and purification step. on the other hand,
The polyclonal antibody is usually used as it is or after separating and purifying only the specific antibody by affinity chromatography.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】蛋白質を液体クロマト
グラフィーを用いて分離精製することは良く知られた方
法であるが、従来は、クロマトグラフィー担体に吸着し
た蛋白質を精製する過程でその生理活性が劣化すること
を避けるために分離精製されるべき蛋白質がその天然状
態の構造を保持し得る移動相を用いて操作を行ってい
る。蛋白質が天然状態の構造を失うような移動相を用い
ての分離精製は、たとえ精製度を向上することができた
としても当該蛋白質の生理活性を利用する用途や研究に
適さないからである。
It is a well-known method to separate and purify proteins using liquid chromatography. However, conventionally, the physiological activity of the protein adsorbed on a chromatography carrier is not sufficient in the process of purifying the protein. In order to avoid deterioration, the operation is carried out using a mobile phase capable of retaining the structure of the protein to be separated and purified in its natural state. This is because separation and purification using a mobile phase in which a protein loses its native structure is not suitable for use or research utilizing the physiological activity of the protein even if the degree of purification can be improved.

【0007】しかしながら、上記のような条件下では、
分離精製されるべき蛋白質が担体に強固にに吸着してし
まうという課題を生じる。従来からこのように担体に吸
着した蛋白質を、約20%程度のアルコール等の有機溶
媒を含む緩衝液を添加して脱離させることが知られてい
るが、かかる有機溶媒の添加は通常の緩衝液では吸着蛋
白質を溶出できない場合に限定的に利用されるに止ま
る。即ち、有機溶媒を含む緩衝液は溶離液として使用さ
れるのみであり、これを分離精製の際の移動相として使
用することについての報告はない。
However, under the above conditions,
There is a problem that the protein to be separated and purified is strongly adsorbed to the carrier. Conventionally, it is known that the protein adsorbed on the carrier is desorbed by adding a buffer containing about 20% of an organic solvent such as alcohol or the like. The liquid is used only in a limited case when the adsorbed protein cannot be eluted. That is, a buffer containing an organic solvent is used only as an eluent, and there is no report on using this as a mobile phase in separation and purification.

【0008】抗体の分離精製法に関しても、サイズ排除
クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、
疎水性相互作用クロマトグラフィー、ハイドロキシアパ
タイトクロマトグラフィー、protein-A 結合アフィニテ
ィークロマトグラフィー、プロテインG結合アフィニテ
ィークロマトグラフィー等を用いた方法について196
0年代から数多くの報告があるが、いずれの方法におい
ても使用される移動相は有機溶媒を含まない緩衝液であ
る。
[0008] Regarding the method of separating and purifying antibodies, size exclusion chromatography, ion exchange chromatography,
Methods using hydrophobic interaction chromatography, hydroxyapatite chromatography, protein-A binding affinity chromatography, protein G binding affinity chromatography, etc. 196
Although there have been numerous reports since the 0's, the mobile phase used in any of the methods is a buffer containing no organic solvent.

【0009】免疫測定等に利用する抗体に対しては、高
い抗原特異性が求められる。しかしクロマトグラフィー
の手法により抗原特異性の高い抗体を分離精製するに
は、抗原を固定化したアフィニティークロマトグラフィ
ーを行う必要が生じる。この操作では抗体が生理活性を
発揮し得る条件下、即ち抗体がその天然状態の構造を保
持し得る移動相を用いる操作が必須となるが、担体への
抗体の非特異的吸着が生じてしまうために特異抗体の効
率的な分離精製を実施するのは困難である。
High antigen specificity is required for antibodies used for immunoassays and the like. However, in order to separate and purify an antibody having high antigen specificity by a chromatography technique, it is necessary to perform affinity chromatography in which the antigen is immobilized. In this operation, it is essential to use a mobile phase under which the antibody can exert its biological activity, that is, an operation using a mobile phase capable of retaining the structure of the antibody in its natural state, but nonspecific adsorption of the antibody to the carrier occurs. Therefore, it is difficult to efficiently separate and purify the specific antibody.

【0010】本発明は、かかる課題を解決し、分離精製
されるべき蛋白質の担体への吸着を生じることなく、疎
水性相互作用クロマトグラフィーにより当該蛋白質を効
率的に分離精製する方法を提供することを目的とするも
のである。
[0010] The present invention solves the above problems and provides a method for efficiently separating and purifying a protein to be separated and purified by hydrophobic interaction chromatography without causing adsorption of the protein to a carrier. It is intended for.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に成された本発明は、蛋白質を疎水性相互作用液体クロ
マトグラフィーにより分離精製する方法において、分離
精製されるべき蛋白質を不可逆的に変性させない濃度範
囲の有機溶媒を含む緩衝液中に前記蛋白質を溶解した状
態で疎水性相互作用液体クロマトグラフィーを実施し、
分離精製された前記蛋白質を含有する画分中の有機溶媒
濃度を低下させることを特徴とする方法である。以下、
分離精製されるべき蛋白質が抗体である場合を例に本発
明を詳細に説明する。
Means for Solving the Problems The present invention made to achieve the above object is to provide a method for separating and purifying a protein by hydrophobic interaction liquid chromatography, wherein the protein to be separated and purified is irreversibly denatured. Performing hydrophobic interaction liquid chromatography in a state where the protein is dissolved in a buffer containing an organic solvent in a concentration range not to be performed,
A method comprising reducing the concentration of an organic solvent in a fraction containing the protein separated and purified. Less than,
The present invention will be described in detail by taking as an example the case where the protein to be separated and purified is an antibody.

【0012】抗体の疎水性相互作用クロマトグラフィー
担体への吸着は、抗体が固定相に吸着する速度と脱離す
る速度の平衡の結果、固有の移動速度が生じて溶出時間
が決まる。この移動速度の差は抗体の表面近傍の疎水性
に大きく関係しており、見かけの疎水性を増やすために
硫酸アンモニウムや硫酸ナトリウムなどを大量に添加し
て吸着させ、徐々に濃度を低くすることにより脱離させ
ることが可能である。硫酸アンモニウムなどは、蛋白質
のペプチド鎖の立体的な表面近傍の水分子を排除するた
め、蛋白質の表面疎水性相互作用が高くなり、担体への
吸着率が増大する。
In the adsorption of an antibody to a hydrophobic interaction chromatography support, an equilibrium between the rate at which the antibody is adsorbed to the stationary phase and the rate at which it is desorbed results in an inherent migration rate, which determines the elution time. This difference in migration speed is largely related to the hydrophobicity near the surface of the antibody.To increase the apparent hydrophobicity, a large amount of ammonium sulfate or sodium sulfate is added and adsorbed, and the concentration is gradually reduced. It can be desorbed. Since ammonium sulfate or the like excludes water molecules near the three-dimensional surface of the peptide chain of the protein, the surface hydrophobic interaction of the protein increases, and the adsorption rate to the carrier increases.

【0013】抗体は球状蛋白質であり、いくつかの抗体
の分子内3次元構造がX線結晶構造解析から報告されて
いるが、液体中の局所的な3次元構造、特に溶媒により
変動する抗体の3次元の局所的な疎水性については全く
報告がない。また抗体は1万2千程度の分子量のドメイ
ンが繰り返し結合した2本の重鎖と2本の軽鎖が分子内
ジスルフィド結合した分子構造で示される。アミノ酸配
列から考察すると、サブクラス内でアミノ酸配列がよく
保存されている不変領域(Fc)と保存されていない可
変領域(Fab)からなる複雑な構造をもつが、特に不
変領域のアミノ酸配列は抗体のサブクラス(IgG、I
gA、IgD、IgE、IgM)内で変わらない。一
方、抗原に対する抗体の特異性は、可変領域の中でも特
に高頻度でアミノ酸の一次配列の変異と移動が起こる3
箇所の超可変領域(hypervariable re
gion)で決定される。このように抗体は、表面的な
性質が非常に近似していることもあり、抗原特異性レベ
ルでの相違に基づく分離精製に関しては非常に困難であ
る。例えば、同一サブクラスの抗体をその抗原特異性に
基づいて分離精製することは、分子量やFc領域のアミ
ノ酸組成といった表面的な性質が近似しているため、困
難である。
Antibodies are globular proteins, and the intramolecular three-dimensional structures of some antibodies have been reported by X-ray crystal structure analysis. There is no report on three-dimensional local hydrophobicity. Antibodies have a molecular structure in which two heavy chains in which domains of about 12,000 are repeatedly bonded and two light chains are intramolecularly disulfide bonded. Considering the amino acid sequence, the subclass has a complicated structure consisting of a constant region (Fc) in which the amino acid sequence is well conserved and a variable region (Fab) in which the amino acid sequence is not conserved. Subclass (IgG, I
gA, IgD, IgE, IgM). On the other hand, the specificity of an antibody for an antigen is such that mutation and movement of the primary amino acid sequence occur particularly frequently in the variable region.
Hypervariable region (hypervariable re)
gion). As described above, antibodies may have very similar surface properties and are very difficult to separate and purify based on differences in the level of antigen specificity. For example, it is difficult to separate and purify antibodies of the same subclass based on their antigen specificity, since surface properties such as molecular weight and amino acid composition of the Fc region are similar.

【0014】本発明は、疎水性相互作用クロマトグラフ
ィーにおいて、有機溶媒存在下での抗体の溶出時間の変
動が上記のような抗体間の微少な変異に依存し、かつ、
抗体は一般に有機溶媒含有緩衝液中でも生化学的に安定
に存在し、立体構造が変化しても有機溶媒を除去又は低
下させることにより可逆的に天然状態にリフォールディ
ングするため、有機溶媒を用いる操作を行ってもその抗
原結合能や抗原特異性といった生理活性は破壊されな
い、という本発明者らの知見に基づくものである。 本
発明に利用される有機溶媒は、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノール、ジエチルエーテル、ジ
オキサン、アセトニトリル、ヘキサン等のアルコール類
又は非アルコール類の有機溶媒を例示することができる
が、他の有機溶媒であっても、分離精製されるべき蛋白
質を可逆的に変性して溶解し得るものであれば特に制限
はない。なお本明細書でいう「不可逆的に変性」とは、
有機溶媒を除去し又はその濃度を低下させても、溶解さ
れた分離精製されるべき蛋白質が天然の構造を取り戻せ
ず、従ってその生理活性を発揮し得るような構造状態に
復帰できないように変性させることをいう。
According to the present invention, in hydrophobic interaction chromatography, the fluctuation of the elution time of an antibody in the presence of an organic solvent depends on the above-mentioned minute mutation between antibodies, and
Antibodies are generally biochemically stable in a buffer containing an organic solvent, and reversibly refold to the natural state by removing or reducing the organic solvent even if the steric structure changes, so an operation using an organic solvent Are based on the knowledge of the present inventors that physiological activities such as antigen-binding ability and antigen specificity are not destroyed by carrying out. The organic solvent used in the present invention can be exemplified by organic solvents of alcohols or non-alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, diethyl ether, dioxane, acetonitrile, and hexane. There is no particular limitation as long as the protein to be separated and purified can be reversibly denatured and dissolved. In this specification, "irreversibly denatured" means
Even if the organic solvent is removed or its concentration is reduced, the protein to be separated and purified is denatured so that it cannot recover its natural structure and therefore cannot return to a structural state capable of exerting its physiological activity. That means.

【0015】有機溶媒の使用濃度は、分離精製しようと
する蛋白質を不可逆的に変性させない濃度範囲であれば
良く、その蛋白質の物理的性質や当該蛋白質を使用した
予備実験の結果に省みて決定すれば良いが、1〜10%
程度の範囲を例示することができる。有機溶媒は緩衝液
に添加して使用するが、緩衝液としては従来から蛋白質
の分離精製操作で使用されているものが制限なく使用で
きる。一例を示せば燐酸緩衝液、Tris緩衝液、炭酸
緩衝液、酢酸緩衝液等である。緩衝剤の濃度やpH等に
ついても特に制限はないが、通常、10mM〜500m
Mの濃度範囲、pH6.5〜pH7.5程度のpH範囲
を選択すれば良い。
The concentration of the organic solvent used may be within a concentration range that does not irreversibly denature the protein to be separated and purified, and may be determined by omitting the physical properties of the protein and the results of preliminary experiments using the protein. Good, but 1-10%
The range of the degree can be exemplified. The organic solvent is used after being added to the buffer. As the buffer, those conventionally used in the separation and purification of proteins can be used without limitation. Examples include a phosphate buffer, a Tris buffer, a carbonate buffer, an acetate buffer, and the like. There are no particular restrictions on the concentration or pH of the buffering agent, but usually 10 mM to 500 m
The concentration range of M and the pH range of about pH 6.5 to pH 7.5 may be selected.

【0016】有機溶媒を含む緩衝液に分離精製しようと
する蛋白質と共に夾雑物質を含む試料を加え、該蛋白質
を可逆的に溶解した状態で疎水性相互作用液体クロマト
グラフィーの固定相と接触させ、分離精製を行う。試料
としては、例えば分離精製しようとする蛋白質がモノク
ローナル抗体である場合にはマウスの腹水や組換え大腸
菌等の微生物の培養液・培養物破砕液等が例示でき、ま
た例えば分離精製しようとする蛋白質がポリクローナル
抗体である場合にはマウス等の哺乳動物の血液等が例示
できる。
A sample containing contaminants is added to a buffer containing an organic solvent together with the protein to be separated and purified, and the protein is contacted with a stationary phase of hydrophobic interaction liquid chromatography in a state in which the protein is reversibly dissolved, and separated. Perform purification. Examples of the sample include, for example, when the protein to be separated and purified is a monoclonal antibody, a culture solution of a microorganism such as mouse ascites or a recombinant Escherichia coli, or a crushed solution of the culture. Is a polyclonal antibody, blood of a mammal such as a mouse can be exemplified.

【0017】疎水性相互作用液体クロマトグラフィーの
固定相は十分な機械的強度を有していれば特に制限はな
いが、その基材としてはポリスチレン、カルボキシル化
ポリスチレン、ポリメチルアクリレート等を例示するこ
とが可能である。これら以外にも、磁性化高分子微粒子
やセルロース誘導体、多孔質ポリマー等を使用すること
もできる。基材に担持させる官能基としては、フェニル
基、オリゴエチレングリコール基又はブチル基を例示す
ることができる。なお担体は、いわゆるカラムに充填し
た状態で使用しても良いが、単に容器に入れた状態で本
発明の分離精製に使用することも可能である。
The stationary phase of the hydrophobic interaction liquid chromatography is not particularly limited as long as it has a sufficient mechanical strength. Examples of the base material include polystyrene, carboxylated polystyrene, and polymethyl acrylate. Is possible. In addition to these, magnetic polymer fine particles, cellulose derivatives, porous polymers, and the like can also be used. Examples of the functional group supported on the substrate include a phenyl group, an oligoethylene glycol group, and a butyl group. The carrier may be used in the state of being packed in a so-called column, but may be used in the separation and purification of the present invention in the state of being simply placed in a container.

【0018】有機溶媒共存下で疎水性相互作用液体クロ
マトグラフィーの固定相と接触されることにより、分離
精製されるべき蛋白質は固定相に吸着される。従って、
例えば移動相に硫酸アンモニウムの濃度勾配等を与えて
吸着した蛋白質の疎水性を変化させ、その蛋白質に特有
の疎水性レベルに応じて溶出させて分画を回収する。硫
酸アンモニウムの濃度勾配、例えばは30分間に2M〜
0Mに変化する直線濃度減少勾配等を例示できる。
The protein to be separated and purified is adsorbed on the stationary phase by contact with the stationary phase of hydrophobic interaction liquid chromatography in the presence of an organic solvent. Therefore,
For example, an ammonium sulfate concentration gradient or the like is applied to the mobile phase to change the hydrophobicity of the adsorbed protein, and the fraction is recovered by elution according to the hydrophobicity level specific to the protein. Ammonium sulphate concentration gradient, e.g.
For example, a linear concentration decreasing gradient that changes to 0M can be exemplified.

【0019】この回収操作は、疎水性相互作用液体クロ
マトグラフィーの固定相を充填したカラム等からの溶出
液について紫外域(例えば280nm)の吸光度をモニ
ターしながら実施すれば良い。試料に分離精製しようと
する蛋白質以外の蛋白質が混在している場合、できるだ
け細かく分画を行い、疎水性のレベルに応じて分画され
た複数の蛋白質が混合されないようにすることが好まし
い。
This recovery operation may be performed while monitoring the absorbance in the ultraviolet region (for example, 280 nm) of the eluate from a column or the like packed with the stationary phase of hydrophobic interaction liquid chromatography. When a sample contains proteins other than the protein to be separated and purified, it is preferable to perform the fractionation as finely as possible so that a plurality of fractionated proteins are not mixed according to the level of hydrophobicity.

【0020】回収された画分については、有機溶媒の濃
度を低下させて蛋白質の構造を天然の構造にリフォール
ディングさせ、その生理活性を確認することにより同定
する。有機溶媒の濃度を低下させるには、回収された画
分について例えば硫安沈殿等を行って蛋白質を抽出し、
これを有機溶媒を含まないか又は蛋白質を変性させない
程度の低濃度有機溶媒を含む緩衝液に溶解したり、或い
は回収された画分を有機溶媒を含まないか又は蛋白質を
変性させない程度の低濃度有機溶媒を含む緩衝液に対し
て透析等を行って緩衝液置換を行えば良い。ここで使用
する緩衝液の緩衝剤の種類や濃度、更にはそのpHにつ
いては、前述と同様である。
The collected fraction is identified by lowering the concentration of the organic solvent to refold the protein structure into a natural structure and confirming its physiological activity. To reduce the concentration of the organic solvent, the recovered fraction is subjected to, for example, ammonium sulfate precipitation to extract the protein,
This may be dissolved in a buffer containing an organic solvent containing no organic solvent or having a low concentration that does not denature the protein, or the collected fraction may have a low concentration that does not contain the organic solvent or denatures the protein. The buffer replacement may be performed by performing dialysis or the like on a buffer containing an organic solvent. The kind and concentration of the buffer used in the buffer used here, and the pH thereof are the same as described above.

【0021】以上の分離精製方法によれば、高い同一サ
ブクラスの抗体であっても、その抗原特異性を決定す
る、可変領域の中で特に高頻度でアミノ酸の一次配列の
変異と移動が起こる3箇所の超可変領域におけるアミノ
酸組成に基づき、分離精製を行い得る。この結果、同一
サブクラスの抗体であって従来のクロマトグラフィー手
法では困難であった抗原特異性に基づく分離精製をも可
能にできる。
According to the above-described separation and purification method, even in the case of an antibody of the same subclass, amino acid primary sequence mutation and migration occur particularly frequently in the variable region, which determines the antigen specificity. Separation and purification can be performed based on the amino acid composition in the hypervariable region at the location. As a result, antibodies of the same subclass can be separated and purified based on antigen specificity, which was difficult with conventional chromatography techniques.

【0022】本発明により分離精製される蛋白質は、例
えばバイオリアクター(固定化酵素)や生物製剤等の医
薬品として使用することができる。特に抗体は、通常の
免疫測定法で使用するのに十分な精製度と抗原特異性を
有する。
The protein separated and purified according to the present invention can be used as a drug such as a bioreactor (immobilized enzyme) or a biopharmaceutical. In particular, antibodies have sufficient purity and antigen specificity for use in conventional immunoassays.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
るため実施例を記載するが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0024】実施例1 有機溶媒含有緩衝液の調製 2.0M硫酸アンモニウムを含む0.1Mリン酸緩衝液
(pH7.4)に、それぞれ5%、5%又は3%となる
ようにメタノール、エタノール、1−プロパノールを添
加して3種類の有機溶媒含有緩衝液を調製し、撹拌後、
0.45μmのフィルター(ミリポア(株)製、HAW
PO4700)にて濾過し、使用直前まで4℃で保存し
た。なおこれら緩衝液は、分離精製操作にて使用する直
前に減圧下において脱気した。
Example 1 Preparation of Buffer Containing Organic Solvent A 0.1 M phosphate buffer (pH 7.4) containing 2.0 M ammonium sulfate was adjusted to 5%, 5% or 3% with methanol, ethanol, 1-propanol was added to prepare three kinds of organic solvent-containing buffers, and after stirring,
0.45 μm filter (manufactured by Millipore Co., Ltd., HAW
PO4700) and stored at 4 ° C. until immediately before use. These buffers were degassed under reduced pressure immediately before use in separation and purification operations.

【0025】実施例2 モノクローナル抗体の精製 実施例1において調製した3種類の緩衝液に加え、有機
溶媒を添加していない緩衝液(2.0M硫酸アンモニウ
ムを含む0.1Mリン酸緩衝液(pH7.4))の合計
4種類の緩衝液それぞれに対し、サブタイプがIgG1
の抗β2−マイクログロブリンモノクローナル抗体(自
社にて調製、以下抗体1と略する)及び同一サブタイプ
の抗ミオグロビンモノクローナル抗体(自社にて調製、
以下抗体2と略する)をそれぞれ10mg/mLずつ添
加し、溶解した。抗体を溶解した緩衝液について各抗体
の生理活性を実施例4又は実施例5のようにして測定し
たが、いずれの抗体もほぼ活性を失っていた。
Example 2 Purification of Monoclonal Antibody In addition to the three buffers prepared in Example 1, a buffer containing no organic solvent (0.1 M phosphate buffer containing 2.0 M ammonium sulfate (pH 7.0)) 4)) for each of the four types of buffers, the subtype was IgG1
Anti-β2-microglobulin monoclonal antibody (prepared in-house, hereinafter abbreviated as antibody 1) and anti-myoglobin monoclonal antibody of the same subtype (prepared in-house,
(Hereinafter, abbreviated as antibody 2) at 10 mg / mL, respectively, and dissolved. The physiological activity of each antibody in the buffer in which the antibody was dissolved was measured as in Example 4 or Example 5. As a result, all of the antibodies almost lost their activity.

【0026】上記のようにして調製した抗体1及び2を
溶解した4種類の緩衝液を、疎水性相互作用液体クロマ
トグラフィーの固定相を充填したカラム(TSKgel
Ether−5PW、直径7.5mm×長さ7.5m
m、東ソー(株)製)を装備する高速液体クロマトグラ
フに供し、各抗体の溶出時間を測定した。
A column (TSKgel) packed with a stationary phase of hydrophobic interaction liquid chromatography was prepared by using the four kinds of buffer solutions prepared by dissolving the antibodies 1 and 2 prepared as described above.
Ether-5PW, diameter 7.5mm x length 7.5m
m, manufactured by Tosoh Corporation) and the elution time of each antibody was measured.

【0027】液体クロマトグラフィーの条件は、流速
1.0mL/分、溶出液中の蛋白質の検出波長280n
m、蛋白質を含む緩衝液の注入量100μL、担体に吸
着した抗体の溶出のための硫酸アンモニウム勾配は30
分間に2M〜0Mに変化する直線濃度減少勾配である。
硫酸アンモニウムの直線濃度減少勾配によりカラムから
溶出した成分について、前記の通り280nmの吸光度
を測定し、蛋白質の溶出画分を回収した。回収した蛋白
質画分については、溶媒を0.1M Tris−塩酸緩
衝液(pH7.5)に置換したうえでその生理活性を測
定し、同定した(実施例4又は5参照)。
The conditions of the liquid chromatography were as follows: flow rate: 1.0 mL / min, detection wavelength of protein in eluate: 280 n
m, injection volume of buffer containing protein is 100 μL, and ammonium sulfate gradient for elution of antibody adsorbed on the carrier is 30 μm.
It is a linear concentration decreasing gradient that changes from 2M to 0M per minute.
The components eluted from the column by the linear gradient of ammonium sulfate concentration were measured for absorbance at 280 nm as described above, and the protein eluted fraction was collected. The recovered protein fraction was identified by substituting the solvent with a 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) and measuring its physiological activity (see Example 4 or 5).

【0028】結果を表1に示す。有機溶媒を添加してい
ない緩衝液中に抗体1及び2を溶解した場合は、抗体1
の溶出時間が25分15秒、抗体2の溶出時間が25分
であったが、3%プロパノールを添加した緩衝液を使用
した場合には22分54秒及び19分58秒に変化し
た。
The results are shown in Table 1. When antibodies 1 and 2 were dissolved in a buffer to which no organic solvent was added, antibody 1
Was 25 minutes and 15 seconds, and the elution time of Antibody 2 was 25 minutes. However, when the buffer containing 3% propanol was used, the time was changed to 22 minutes 54 seconds and 19 minutes 58 seconds.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1から明らかなように、有機溶媒を添加
していない緩衝液を使用した場合にはサブクラスが同一
であるため両者の溶出時間には15秒しか差がないため
画分を取得する際に両者が混合した部分を避けようとす
ると回収率が大きく低下したが、本発明の分離精製方法
では両者の溶出時間に約3分の差が生じ、両者を十分に
分離回収できた。このようにサブクラスが同一であって
も抗体の抗原特異性に由来する疎水性レベルの差異に応
じて抗体を分離精製できることが示された。
As is clear from Table 1, when a buffer solution to which no organic solvent is added is used, since the subclasses are the same, there is only a difference of 15 seconds between the elution times of the two, and a fraction is obtained. At this time, the recovery rate was greatly reduced when trying to avoid the part where both were mixed, but in the separation and purification method of the present invention, a difference of about 3 minutes occurred between the elution times of the two, and both were sufficiently separated and recovered. As described above, it was shown that antibodies can be separated and purified in accordance with the difference in hydrophobicity level derived from the antigen specificity of the antibody even if the subclasses are the same.

【0031】実施例3 β2−マイクログロブリンとヒ
トミオグロビンの固定 0.1Mリン酸緩衝液(pH7.4)にてそれぞれ0又
は2μg/mLに調製したβ2−マイクログロブリン
(スクリップス・ラボラトリーズ社製、M0114)又
はヒトミオグロビン(スクリップス・ラボラトリーズ社
製、M0724)を、それぞれ96穴のマイクロプレー
ト(ヌンクインターメッド社製、442404)の穴に
各50μLずつ加え、37℃で90分間放置して固定し
た。各穴をPBSにて洗浄した後、ウシ血清アルブミン
(シグマ社製)をPBSにて0.2%(重量/重量)と
なるように溶解し、各穴に350μLずつ加え、37℃
で2時間静置してブロッキング処理を行い、β2−マイ
クログロブリン固定化タイタープレート及びヒトミオグ
ロビン固定化タイタープレートを調製した。これらプレ
ートは、使用する直前まで4℃で保存した。
Example 3 Fixation of β2-microglobulin and human myoglobin β2-microglobulin (manufactured by Scripps Laboratories, Inc.) adjusted to 0 or 2 μg / mL with 0.1 M phosphate buffer (pH 7.4), respectively. M0114) or human myoglobin (manufactured by Scripps Laboratories, M0724) was added to each well of a 96-well microplate (manufactured by Nunc Intermed, 442404) in an amount of 50 μL each, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 90 minutes to be fixed. . After each well was washed with PBS, bovine serum albumin (manufactured by Sigma) was dissolved in PBS to a concentration of 0.2% (weight / weight), and 350 μL of the solution was added to each well.
For 2 hours to perform a blocking treatment, thereby preparing a β2-microglobulin-fixed titer plate and a human myoglobin-fixed titer plate. These plates were stored at 4 ° C. until just before use.

【0032】実施例4 溶出画分の生理活性の確認1 実施例2で調製した抗体1及び分離精製した後、緩衝液
中の有機溶媒濃度を低下した抗体1の画分を0.5%ウ
シ血清アルブミンを含むPBS(pH7.4)を用いて
280nmの吸光度が0.005となるように希釈し
た。この希釈液50μLを実施例3で調製したβ2−マ
イクログロブリン固定化タイタープレートに加え、50
00倍に希釈したアルカリホスファターゼ標識ヤギ抗マ
ウスIgG抗体(ジャクソン・イムノリサーチ・ラボラ
トリーズ社製、115−055−100)を50μLず
つ加え、37℃で60分間反応させた。穴中の溶液を廃
棄し、更にPBSで洗浄後、アルカリフォスファターゼ
の基質であるパラニトロフェニルフォスフェート(シグ
マ社製、N1891)を3mg/mLとなるように0.
1M炭酸緩衝液(pH9.5)に溶解した基質溶液を1
00μL加え、37℃にて30分間静置した。
Example 4 Confirmation of Physiological Activity of Eluted Fraction 1 Antibody 1 prepared in Example 2 and, after separation and purification, the fraction of antibody 1 in which the concentration of organic solvent in the buffer was reduced was 0.5% bovine. The mixture was diluted with PBS containing serum albumin (pH 7.4) so that the absorbance at 280 nm was 0.005. 50 μL of this diluted solution was added to the β2-microglobulin-immobilized titer plate prepared in Example 3, and 50 μL of the diluted solution was added.
Alkaline phosphatase-labeled goat anti-mouse IgG antibody (manufactured by Jackson Immunoresearch Laboratories, 115-055-100) diluted 1:00 was added in 50 μL portions, and reacted at 37 ° C. for 60 minutes. The solution in the well is discarded, and after further washing with PBS, 0.1 g of paranitrophenyl phosphate (Sigma, N1891) which is a substrate of alkaline phosphatase is adjusted to 3 mg / mL.
Substrate solution dissolved in 1M carbonate buffer (pH 9.5)
After adding 00 μL, the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes.

【0033】1規定のNaOHを各穴に100μLずつ
添加した後、405nmの吸光度を測定した。結果を表
2に示す。有機溶媒を含む緩衝液に可逆的に変性した状
態で溶解された抗体1は、緩衝液中の有機溶媒濃度を低
下させることでその生理活性(抗原結合能力)を可逆的
に回復していることが分かる。
After 1N NaOH was added in an amount of 100 μL to each well, the absorbance at 405 nm was measured. Table 2 shows the results. Antibody 1 dissolved in a buffer containing an organic solvent in a reversibly denatured state reversibly recovers its physiological activity (antigen binding ability) by reducing the concentration of the organic solvent in the buffer. I understand.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】実施例5 溶出画分の生理活性の確認2 実施例2で調製した抗体2及び分離精製した後、緩衝液
中の有機溶媒濃度を低下した抗体2の画分を0.5%ウ
シ血清アルブミンを含むPBS(pH7.4)を用いて
280nmの吸光度が0.005となるように希釈し
た。この希釈液50μLを実施例3で調製したミオグロ
ビン固定化タイタープレートに加え、5000倍に希釈
したアルカリホスファターゼ標識ヤギ抗マウスIgG抗
体(ジャクソン・イムノリサーチ・ラボラトリーズ社
製、115−055−100)を50μLずつ加え、3
7℃で60分間反応させた。穴中の溶液を廃棄し、更に
PBSで洗浄後、アルカリフォスファターゼの基質であ
るパラニトロフェニルフォスフェート(シグマ社製、N
1891)を3mg/mLとなるように0.1M炭酸緩
衝液(pH9.5)に溶解した基質溶液を100μL加
え、37℃にて30分間静置した。
Example 5 Confirmation of Physiological Activity 2 of Eluted Fraction The antibody 2 prepared in Example 2 and the fraction of the antibody 2 in which the concentration of the organic solvent in the buffer solution was reduced after separation and purification were 0.5% bovine. The mixture was diluted with PBS containing serum albumin (pH 7.4) so that the absorbance at 280 nm was 0.005. 50 μL of this diluted solution was added to the myoglobin-immobilized titer plate prepared in Example 3, and 50 μL of a 5000-fold diluted alkaline phosphatase-labeled goat anti-mouse IgG antibody (Jackson Immunoresearch Laboratories, 115-055-100) was added. Add 3
The reaction was performed at 7 ° C. for 60 minutes. The solution in the well is discarded, and after further washing with PBS, alkaline phosphatase substrate paranitrophenyl phosphate (Sigma, N
10091 of a substrate solution prepared by dissolving 1891) in a 0.1 M carbonate buffer (pH 9.5) to a concentration of 3 mg / mL was added, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C for 30 minutes.

【0036】1規定のNaOHを各穴に100μLずつ
添加した後、405nmの吸光度を測定した。結果を表
3に示す。有機溶媒を含む緩衝液に可逆的に変性した状
態で溶解された抗体2は、緩衝液中の有機溶媒濃度を低
下させることでその生理活性(抗原結合能力)を可逆的
に回復していることが分かる。
After 100 μL of 1N NaOH was added to each well, the absorbance at 405 nm was measured. Table 3 shows the results. Antibody 2 dissolved in a buffer containing an organic solvent in a reversibly denatured state reversibly recovers its physiological activity (antigen binding ability) by reducing the concentration of the organic solvent in the buffer. I understand.

【0037】[0037]

【表3】 [Table 3]

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、分離精製されるべき抗
体等の蛋白質の担体への強固吸着を生じることなく、従
って回収率を悪化させずに疎水性相互作用クロマトグラ
フィーにより当該蛋白質を効率的に分離精製できる。し
かも、本発明の方法によれば、分子量やFc領域のアミ
ノ酸組成が近似しているために従来の分離精製法では十
分に分離精製することが困難であった、同一サブクラス
に属するが異なる抗原特異性を有する抗体の分離精製を
も可能となる。
According to the present invention, a protein such as an antibody to be separated and purified is not strongly adsorbed to a carrier, and therefore, the protein can be efficiently purified by hydrophobic interaction chromatography without deteriorating the recovery. Can be separated and purified. Moreover, according to the method of the present invention, it is difficult to sufficiently separate and purify by the conventional separation and purification method because the molecular weight and the amino acid composition of the Fc region are similar. It is also possible to separate and purify antibodies having the property.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】蛋白質を疎水性相互作用液体クロマトグラ
フィーにより分離精製する方法において、分離精製され
るべき蛋白質を不可逆的に変性させない濃度範囲の有機
溶媒を含む緩衝液中に前記蛋白質を溶解した状態で疎水
性相互作用液体クロマトグラフィーを実施し、分離精製
された前記蛋白質を含有する画分中の有機溶媒濃度を低
下させることを特徴とする方法。
1. A method for separating and purifying a protein by hydrophobic interaction liquid chromatography, wherein the protein is dissolved in a buffer containing an organic solvent in a concentration range that does not irreversibly denature the protein to be separated and purified. And performing a hydrophobic interaction liquid chromatography on the mixture to reduce the concentration of the organic solvent in the fraction containing the protein separated and purified.
【請求項2】前記有機溶媒がアルコール類又は非アルコ
ール系の有機溶媒であることを特徴とする請求項1の方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the organic solvent is an alcohol or a non-alcoholic organic solvent.
【請求項3】疎水性相互作用液体クロマトグラフィーの
固定相がフェニル基、オリゴエチレングリコール基又は
ブチル基を有する担体であることを特徴とする請求項1
の方法。
3. The hydrophobic interaction liquid chromatography stationary phase is a carrier having a phenyl group, an oligoethylene glycol group or a butyl group.
the method of.
【請求項4】分離精製される蛋白質が抗体であることを
特徴とする請求項1の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the protein to be separated and purified is an antibody.
【請求項5】抗体がモノクローナル抗体又はポリクロー
ナル抗体である請求項4の方法。
5. The method according to claim 4, wherein the antibody is a monoclonal antibody or a polyclonal antibody.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506960A (en) * 2004-07-20 2008-03-06 シムフォゲン・アクティーゼルスカブ Method for structural characterization of recombinant polyclonal proteins or polyclonal cell lines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506960A (en) * 2004-07-20 2008-03-06 シムフォゲン・アクティーゼルスカブ Method for structural characterization of recombinant polyclonal proteins or polyclonal cell lines

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