JPS62298536A - 生理活性物質の自動精製方法および自動精製装置 - Google Patents

生理活性物質の自動精製方法および自動精製装置

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JPS62298536A
JPS62298536A JP61139142A JP13914286A JPS62298536A JP S62298536 A JPS62298536 A JP S62298536A JP 61139142 A JP61139142 A JP 61139142A JP 13914286 A JP13914286 A JP 13914286A JP S62298536 A JPS62298536 A JP S62298536A
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liquid
iii
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JP61139142A
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English (en)
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Toshiharu Motokubota
本窪田 利晴
Yutaka Morisei
森勢 裕
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Green Cross Corp Japan
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  • 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】 3、発明の詳細な説明 (イ)利用分野 本発明は生理活性物質を自動的に精製する方法および装
置に関する。
(ロ)従来技術 大量の検体(例えば、細胞あるいは菌体の培養液あるい
は抽出液、尿あるいは血漿の粗製バルクなど)からその
中に含まれる生理活性物質を精製する方法としては各種
の手法が知られている。
具体的には、例えば、濾過、限外濾過、遠心分離、疎水
クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、
アフィニティクロマトグラフィー、ゲル濾過、ポリエチ
レングリコール分画、硫安分画、塩析などが挙げられる
そして、これらの手法を各々の生理活性物質に応じて適
宜組み合わせることにより、充分に満足できる純度の生
理活性物質を得ることができる。
(ハ)本発明が解決しようとする問題点ところが、これ
らの工程を組み合わせて精製操作を行なう場合、これま
では、それぞれの工程ごとに独立してなされていたため
に、次の工程に移るには、精製溶液の移し変えなど、か
なりの手間がかかっていた。
このため、生理活性物質の純度を上げるために工程の組
み合わせ数を増やす程、操作が複雑となり、所要時間も
長くなる傾向にあった。
特に検体中の複数の生理活性物質を分離精製する場合な
どはかなりの手間暇が必要であった。また、人を介して
行なうことから、無菌上の問題なども生じていた。
そこで、本発明者は、精製方法の自動化について検討を
行なった。すなわち、精製に必要な工程の選択、各工程
の条件の設定、自動化の方法などが検討された。
その結果、3工程(濾過、限外濾過、アフィニティクロ
マトグラフィー)を組み合わせることにより生理活性物
質を自動的に精製できる方法および装置を案出して本発
明を完成した。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は第1に、次の工程よりなる生理活性物質含有溶
液から生理活性物質を自動的に精製する方法により、上
記問題点を解消することができる。
(i)生理活性物質含有溶液を少なくとも1種の孔径5
00〜0.22μmのフィルターで濾過することからな
る清澄された生理活性物質含有溶液を得る工程。
(ii )清澄された生理活性物質含有溶液を限外濾過
にかけることにより、精製すべき生理活性物質の分子量
未満の分子量を有する物質を分別濾過し、濃縮された生
理活性物質含有溶液を得る工程。
(iii )所望による工程として清澄または濃縮され
た生理活性物質含有溶液をアフィニティクロマトグラフ
ィーにかけることにより精製された生理活性物質を含有
する溶液を得る工程。
本発明は第2に、次の装置よりなる生理活性物質を自動
的に精製する装置により、同様に上記問題点を解消する
ことができる。
(i):未精製の生理活性物質を含有する)容液を貯留
するタンク。
(ii)  :  (i)の溶液を゛濾過する孔径0.
22〜500μmを有するフィルター。
(iii)  :  (ii)および(iv)で得られ
た濾過液を貯留するタンク。
(iv)  :所望による装置として(iii)に貯留
された濾過液中に含まれる精製すべき生理活性物質の分
子量未満の分子量を有する物質を分別濾過し、濃縮され
た生理活性物質含有溶液を得るための限外濾過器。
(v)  :  (iv)で得られた濃縮された該溶液
が通され、かつ生理活性物質に対して特異的な親和性を
有する物質を固定化した担体を有する分離装置。
(vi)  :  (v)の洗浄液および/または平衡
溶液を貯留したタンク。
(vi)  :  (v)に吸着された生理活性物質を
溶出するための溶出液を貯留したタンク。
(vU  :  (v)から溶出された生理活性物質を
含有する溶出画分を貯留するタンク。
(ix)  :  (i)の溶液を(ii )、(ii
i )、(iv)、(v)へ移送するための送液管。
(x)  :  (iv)で得られた濾液を(iii 
)へ移送するための送液管。
(xi)  :  (vi)、(vi)の液を(v)へ
送液するための送液管。
(xii):  (v)から排出された液を(vii)
またはその他の所へ送液するための送液管。
(xiii) :  (ix)および(x)に設けられ
た送液ポンプ。
(xiv) :  (ix)、(x)、および(xi)
に設けられたパルプ。
(xv)  :  (i)、(ii)、および(iii
 )に設けられた液面センサ。
(xvi) :  (iii )と(iv)間の送液管
、または(x)の送液管に設けられた圧力センサ。
(xvii) :  (xv)および(xvi)を入力
側に、(xiii)および(xiv)を出力側に各々電
気的に接続されているコンピュータ本体。
本発明をさらに詳細に説明する。
■ 前処理工程 本工程は出発原料を次の濾過工程に導(までの工程であ
る。この工程では、必要な装置として生理活性物質を含
有する溶液を貯留したタンク(例えば培養タンク、粗製
バルクプールタンクなど)、送液ポンプ、冷却器等が挙
げられる。これらの装置は具体的には第1図あるいは第
2図に示したように接続される。
出発原料、すなわち、生理活性物質を含む溶液としては
、各種細胞培養液が挙げられ、細胞としては、白血球、
リンパ芽球、ハイブリドーマの他、各種培養細胞を含む
。また、生理活性物質産生遺伝子を組み込んだ大腸菌、
枯草菌、酵母、動物細胞等の培養液ならびにその抽出液
、あるいは、凍原、血清、または、血漿および、これら
の粗製バルクなどが含まれる。本発明の出発原料として
は精製度等、特に問題ではないが、その目的上、精製度
の低いものの方が好都合である。
この出発原料中に含まれる生理活性物質としては、(上
記溶液中に含まれうるちのであれば)特に限定されない
具体的には各種インターフェロン(IFN−α、IFN
−β、IFN−r)、ウロキナーゼ(UK) 、プロウ
ロキナーゼ(Pro UK) 、カリクレイン(KL)
 、リゾチーム、トリプシンインヒビター、ヒト由来顆
粒球分化促進性糖蛋白質(HG IGP)、各種インタ
ーロイキン(1型、2型、3型)、コロニー形成刺激因
子(CSF)、組織プラスミノゲン活性化因子(TPA
)、B細胞成長因子(BCGF) 、腫瘍壊死因子(T
NF)、上皮増殖因子(EGF)、リンフォトキシン(
LT) 、各種ホルモン、各種モノクローナル抗体、エ
リスロポエチン (EPO)、アンチトロンビンII[
(ATII[) 、)ランスフェリン、プラスミノーゲ
ン、プラスミノーゲンアクティヘー 。
ター、アルファフェトプロティン(AFP)、などが挙
げられる。またこれらは複数が含まれていてもよい。
前処理工程としては、貯留タンク中より送液ポンプにて
好ましくは1−100//時間で溶液を次の工程に移送
する。この時溶液は冷却器により0〜10℃に保つこと
が好ましい。
■ 濾過工程 本工程の目的は溶液中の浮遊物(例えば、細胞、細胞片
、菌体、菌体片、ゴミなど)を取り除き、溶液を清澄に
することにある。
この工程では必要な装置として500〜0.22μmの
各種の孔径をもつフィルター、濾過液を貯留するタンク
などが挙げられる。これらの装置は具体的には第1図あ
るいは第2図に示したように接続される。
フィルターとしては、孔径の違うフィルターを数種組み
合わせて用いることが好ましい。また、溶液の状態に応
じて孔径の大きさおよび組み合わせを変える必要がある
例えば、具体的には、株化細胞の培養液の場合、311
m、0.45pmおよび0.22μmのフィルターを、
白血球培養液などの場合は、不溶性蛋白質あるいは細胞
塊を除くため100μm、51’ m% 3 p m、
0.45μmおよび0.22μmのフィルターを孔径の
大きい方から順次連結して、溶液を通液していく。また
、遺伝子組換え法による菌体培養液あるいは抽出検温液
の場合には、0.45μm、 0.22μmのフィルタ
ーを組み合わせて用いればよい。特に遺伝子組み換え大
腸菌、枯草菌、酵母菌の場合は、限外濾過方式(ミリボ
ア社、プロスタツク・:孔径: 0.22μm)による
高圧、高流速での循環濾過が特に効果的である。
その方法としては、■の前処理工程により送られてきた
溶液を500〜0.22μmの各種フィルターに順次通
液して得られた濾過液または限外濾過により得られた濾
過液のみを貯留タンクにためていく。このタンク中の濾
過液も0〜10℃(好ましくは4℃前後)に冷却してお
くことが好ましい。
■ 限外濾過 本操作の目的は溶液の濃縮にある。装置としては、精製
すべき生理活性物質の分子量未満の分子量を有する物質
を分別濾過し、濃縮された生理活性物質含有溶液を得る
ことのできる限外濾過器が必要である。
限外濾過は、■での貯留液をポンプで移送して限外濾過
器にかけて濾過液は再び貯留タンクに還流することによ
り行なう。このくり返しにより溶液10〜1000 J
を0.1〜51に濃縮することが望ましい。処理溶液量
が100!!程度以下の場合は、本操作による濃縮工程
を省略してもさしつかえない。この操作に必要な所要時
間は0.5〜10時間である。
■ アフィニティクロマトグラフィ一 本工程は、生理活性物質に対して、特異的な親和性を有
する物質を固定化した担体を有するカラム等を用いて生
理活性物質を分離精製することを目的とする。
本工程において用いられる装置としては、■の貯留タン
クより溶液を移送するポンプ、生理活性物質に対して特
異的な親和性を有する物質を固定化した担体を有するカ
ラム、洗浄液および/または平衡溶媒を貯留するタンク
、洗浄液をカラムに移送するポンプ、吸着させた生理活
性物質を溶出させるだめの溶出液を貯留するタンク、溶
出液をカラムに移送するポンプ、溶出させた生理活性物
質画分を貯留するタンクなどが挙げられる。これらの装
置は具体的には第1図及び第2図に示したように接続さ
れる。
生理活性物質に対して特異的な親和性を有する物質とし
ては各種のものが知られている。
例えば、各種抗原に対する抗体(ポリクローナル抗体、
モノクローナル抗体のどちらでも可能)、各種抗体に対
する抗原、各種基質に対する酵素、各種酵素に対する基
質、その他、ベンザミジン、コンカナバリンA (Co
nA) 、アプロチニン、ヘパリン、金属イオン(Cu
4 +、Zn”、Ni−14等)などが挙げられる。
親和性を有する物質と生理活性物質の関係は既に数多(
公知となっている。具体的な例を第1表に示す。
不溶性担体としては、アミノ酸共重合体、セルロース、
アガロース(Sepharose・等)、デキストラン
(Sephadex・等)、ポリアクリルアミド、キト
サンビーズ(キトバール・等)、多孔性ガラス(シリカ
ゲル、CPG(Controlledpore gla
ss)等)などが用いられる。
カラム法により大量の試料を精製処理する場合、用いる
担体が耐圧に優れていることが重要である。
すなわち、耐圧が劣るものであれば、担体が変形したり
、破砕され、その結果、カラムの目ヅマリが生じ、通液
流速が著しく低下したり、場合によっては、通液不能に
なる。このようなことから、担体として、好適には、ホ
ルミルセルロファイン(登録商標、生化学工業)、キト
サンビーズ、多孔性ガラス(シリカゲル、CPG)など
が用いられる。いずれも試料溶液に応じて、適切な粒径
、ポアサイズのものを選択することが出来る。これらの
うち、多孔性ガラスはいろいろな粒径、ポアサイズのも
のを調製するのが比較的容易で、かつ安価である。多孔
性ガラスへのリガンドの固定化は公知の手段(例えば、
バイオケミカルジャーナル、患117. 257〜26
1頁(1970年)記載の方法など)により実施出来る
。すなわち、シランカップリング剤(γ−グリシドキシ
プロビルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、T−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、T−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−
シアノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキ
シシラン、T−メタアクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン等)によるシラノール化により、アミノプロピル
ガラス誘導体を調製した後、グルタルアルデヒド法(そ
の他、過ヨウ素酸法、カルボジイミド法等)により蛋白
性リガンドを固定化する。
多孔性ガラスとしては、形状が粒径で、粒子径が60μ
m以上でポアサイズ(孔径)が100Å以上のシリカゲ
ルが好適である(例、マイクロビーズシリカゲル:富士
デビソン社製)。
我々は上記のゲル以外にもフィルター状に成形したセル
ロース膜に蛋白性リガンドを結合したカートリッジ(例
えば、キュノ社(旧名AMF社)製、商標ゼタフィニテ
ィ (ZETAFFINITY ) )を用いることに
より同等の効果が得られることを確認した。
本工程においては、該リガンドを固定化した担体を有す
るカラム等を平衡化するための平衡溶液、吸着された生
理活性物質を溶出するための溶出液、カラム等を洗浄す
るための洗浄液が必要であるが、平衡溶液と洗浄液は同
一の溶液でも良い。
これらの溶液は、各々の分別すべき生理活性物質、およ
び、リガンド(特異的に親和性を有する物質)に応じて
適宜種類が異なる。しかし、これらの関係も公知のもの
が数多い。具体的な例を第1表に示す。
τ肝を、人尿からυKSKL、リゾチーム、トリプシン
インヒビター、BPOl HGIGPを、血漿プール液
あるいは胎盤抽出液から各種活性因子(例えば、ATI
[I。
プラスミノーゲン、セルロプラスミン、第X!It因子
、リゾチーム、AFP SUKインヒビター)を、遺伝
子組み換え体により産生したIFN−α、IFN−β、
IPN−γ、ルl〜3、TNF 5C5F 、 TPA
 、 EGP SLT、 EPO、BCGPs IJK
、、Pro UK等を自動的に、しかも連続的に精製あ
るいは各音の分離精製を行なうことができる。
(へ)実施例 実施例−1 (培養リンパ芽球細胞由来IFN−αおよびIFN−β
の場合) 産生系:リンパ芽球培養液にセンダイウィルス(IIV
J)を添加し、IFN−αを誘発させる。この場合、I
FN−βも同時に誘発させた。培養液量は300 gで
あった。
自動精製装置としては、第1図のものを使用した。
フィルターは孔径3.Op、一種類(ボール社製二AB
20030 )を使用した。カラムは2種IQ (A、
 B)を使用した。カラムAはポリクローナル抗IPN
−α抗体を結合したシリカゲル(マイクロビーズシリカ
ゲル、500人、富士デヒソン社製)  500m1を
充填したもの。
カラムBはモノクローナル抗IFN−β抗体を結合した
シリカゲル(同)  100w+1を充填したものであ
る。
カラム平衡溶液兼洗浄液A、、 B、としてはO,1M
 −リン酸緩衝液pH7,0(含0.3M−NaC1)
をカラムの10倍量用いた。
カラム溶出液A+、B+としては0.IM−クエン酸緩
衝液pH2,0をカラムの3倍量用いた。
処理時間は4.5hであった。
精製結果: IFN−α及びIFN−βが同時に下表の
成績で精製出来た。
実施例−2 (白血球細胞由来IFN−rおよびTNPの場合)産生
系:白血球細胞をRPMI+in。培地に懸濁した後、
PH^を添加(10w / m l ) L、3日間、
37℃で培養し、IFN−r及びTIIFを産生した。
培養液量は501であった。
自動精製装置は第1図のものを使用した。フィルターは
、孔fi 100.Elm ()゛ランズウインク イ
ンターナショナル社製n Uloo AW+9.5AC
)及び孔径5.Otm(同iU5^19.5AC)のプ
レフィルタ−を連続した後、孔径3.θμsのフィルタ
ーcボール社製: AB2t1030 )をtl続した
カラムは2[11(A、B)を使用した。カラムAはモ
ノクローナル抗IPN−r抗体を結合した。シリカゲル
(富士デビソン社製:マイクロビーズシリカゲル、50
0人)  100s+Iを充填したものである。カラム
Bはモノクローナル抗↑NF抗体を結合したシリカゲル
(同)  100N+を充填したものである。
カラム平衡溶液兼洗浄液へいしとしてはo、ty−リン
#ffl衝ipl+7.0  (含0.3M−NaC1
)をカラムの10倍重用いた。
カラム溶出液へ1、B、としては3.5M −KSCN
 pHi1.0をカラムの3倍階用いた。
処理時間は3.Ohrであった。
精製結果: IPN−r及びTNPが同時に下表の成績
で精製出来た。
実施例−3 (遺伝子組み換え大腸菌由来IFN−α2の場合)菌体
:大腸菌0600株にヒトIFN−α2発現プラスミド
を組み込んだC600/plα2τrp 41株を用い
た。
培養液量は501であった。
前処理としてIFN−α2は大腸菌内に蓄積されるため
、予め菌体を破砕する必要がある。菌体を培養液量ノ1
75ノ抽出緩衝、a” ニ!!1.< L タJ、DY
NQ’ −MILt、″?!破砕抽出した。抽出液をt
II製バルクとしてプールした(10#)。
*:0.25M−Tris+0.03M−NaC1+ 
 0.05M−εOT^(含lOμs/mL PMSF
フェニルメタンスルホニルフルオリド)自動精製装置と
しては第2図のものを使用した。
処理:IfL量が少ないためベリコンによる濃縮工程は
省略、カラムにはポリクローナル抗JPN−α抗体をシ
リカゲルビーズ(マイクロビーズシリカゲル500人、
富士デビソン社製)に結合したものを充填し、カラムへ
のみ使用した。カラム容量は500+++ Iである。
カラム平′#溶液兼洗浄thA+としてO,1M−リン
酸11衝液pH1,0(含0.3M−NaCI )を5
1用いた。カラム溶出液A、とじて0.IM−クエンf
Jス街液pH2,0を1.5i用いた。
処理時間は1.5時間であった。
精製結果:下表の結果を得た。
手続補正書 昭和61年 と月 ≠日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)次の工程よりなる生理活性物質含有溶液から生理
    活性物質を自動的に精製する方法。 (i)生理活性物質含有溶液を少なくとも1種の孔径5
    00〜0.22μmのフィルターで濾過することからな
    る清澄された生理活性物質 含有溶液を得る工程。 (ii)所望による工程として清澄された生理活性物質
    含有溶液を限外濾過にかけることに より、精製すべき生理活性物質の分子量未 満の分子量を有する物質を分別濾過し、濃 縮された生理活性物質含有溶液を得る工程。 (iii)清澄または濃縮された生理活性物質含有溶液
    をアフィニティクロマトグラフィーに かけることにより精製された生理活性物質 を含有する溶液を得る工程。
  2. (2)次の装置よりなる生理活性物質を自動的に精製す
    る装置。 (i)未精製の生理活性物質を含有する溶液を貯留する
    タンク。 (ii)(i)の溶液を濾過する孔径0.22〜500
    μmを有するフィルター。 (iii)(ii)および(iv)で得られた濾過液を
    貯留するタンク。 (iv)所望による装置として(iii)に貯留された
    濾過液中に含まれる精製すべき生理活性 物質の分子量未満の分子量を有する物質を 分別濾過し、濃縮された生理活性物質含有 溶液を得るための限外濾過器。 (v)(iv)で得られた濃縮された該溶液が通され、
    かつ生理活性物質に対して特異的な 親和性を有する物質を固定化した担体を有 する分離装置。 (vi)(v)の洗浄液および/または平衡溶液を貯留
    したタンク。 (vii)(v)に吸着された生理活性物質を溶出する
    ための溶出液を貯留したタンク。 (vii)(v)から溶出された生理活性物質を含有す
    る溶出画分を貯留するタンク。 (ix)(i)の溶液を(ii)、(iii)、(iv
    )、(v)へ移送するための送液管。 (x)(iv)で得られた溶液を(iii)へ移送する
    ための送液管。 (xi)(vi)、(vii)の液を(v)へ送液する
    ための送液管。 (xii)(v)から排出された液を(viii)また
    はその他の所へ送液するための送液管。 (xiii)(ix)および(x)に設けられた送液ポ
    ンプ。 (xiv)(ix)、(x)、および(xi)に設けら
    れたバルブ。 (xv)(i)、(ii)、および(iii)に設けら
    れた液面センサ。 (xvi)(iii)と(iv)間の送液管、または(
    x)の送液管に設けられた圧力センサ。 (xvii)(xv)および(xvi)を入力側に、(
    xiii)および(xiv)を出力側に各々電気的に接
    続されているコンピュータ本体。
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