JPWO2017038473A1

JPWO2017038473A1 - エンドトキシン低減サーモリシン

Info

Publication number: JPWO2017038473A1
Application number: JP2017537728A
Authority: JP
Inventors: 貴史小山; 宏樹井戸; 庄太郎山口
Original assignee: Amano Enzyme Inc
Current assignee: Amano Enzyme Inc
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-06-14
Also published as: JP2021118753A; WO2017038473A1; DE112016003921T5; US20220364070A1; US20180265856A1; US20200362327A1

Abstract

夾雑エンドトキシンの少ないサーモリシンを得るためにはエンドトキシンの除去に有効な精製法の確立が必要となるが、その前提として、サーモリシンに夾雑するエンドトキシン量を正確に測定できなければならない。本発明は、サーモリシンに夾雑するエンドトキシン量の正確な測定を可能にする新規測定法を提供することを課題とする。また、夾雑エンドトキシン量の少ないサーモリシン及びその用途を提供することを課題とする。夾雑エンドトキシン量が1 EU/mg以下であるサーモリシンが提供される。また、サーモリシンを失活させる前処理を含む、サーモリシンに夾雑するエンドトキシンを測定する方法が提供される。本発明のサーモリシンを有効成分とする酵素製剤は再生医療分野での利用価値が高い。一方、本発明の測定法を利用することによって高品質且つ品質の安定した酵素製剤を提供することが可能になる。

Description

本発明はサーモリシンに関する。詳しくは、夾雑エンドトキシンの少ないサーモリシン及びそれを製造する上で有用なエンドトキシン測定法などに関する。本出願は、２０１５年８月２８日に出願された日本国特許出願第２０１５−１６９７７４号に基づく優先権を主張するものであり、当該特許出願の全内容は参照により援用される。

サーモリシン（EC 3.4.24.27）は金属プロテアーゼに分類される酵素であり、タンパク質を基質とした加水分解反応を触媒する。サーモリシンは、例えば、バチルス・サーモプロテオリティカス（Bacillus thermoproteolyticus）（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照）やジオバチルス・ステアロサーモフィラス（Geobacillus stearothermophilus）（例えば、No.NBRC12550、No.NBRC12983、No.NBRC13737又はNo.NBRC100862で寄託された菌株）から単離されている。また、市販のサーモリシン（例えば、天野エンザイム株式会社が提供するサーモリシン）もあり、商業的に利用可能である。

新たな試みとして、再生医療へのサーモリシンの利用、適用が検討されている。再生医療用途では高い安全性が求められるため、夾雑エンドトキシン量が問題となる。

特開平３−２３２４９４号公報

遠藤滋俊、醗酵工学雑誌 40 (1962) 346-353

夾雑エンドトキシンの少ないサーモリシンを得るためにはエンドトキシンの除去に有効な精製法の確立が必要となるが、その前提として、サーモリシンに夾雑するエンドトキシン量を正確に測定できなければならない。現状で利用可能なエンドトキシン測定法は、実質的に、カブトガニの発色反応を利用したもの（例えば和光純薬工業株式会社が提供するリムルスカラーKYテストワコー）に限られる。この測定法ではサーモリシンの活性が測定値に影響するため、夾雑するエンドトキシン量を正確に測定することはできない。そこで本発明の課題は、サーモリシンに夾雑するエンドトキシン量の正確な測定を可能にする新規測定法の提供にある。また、本発明は夾雑エンドトキシン量の少ないサーモリシン及びその用途を提供することも課題とする。

上記課題を解決すべく検討を進める中、本発明者らはサーモリシンの活性による測定値への影響を抑えるためには試料（サンプル）の前処理が重要と考えた。サーモリシンは熱安定性が高く、エンドトキシンに影響を与えることなくサーモリシンを失活させることは容易でなかったが、温度条件に加え、サーモリシン濃度等に着目して鋭意検討した結果、簡便な処理にもかかわらず、従来の測定法よりも格段に優れた新規測定法を確立することに成功した。一方、現在入手可能なサーモリシン中のエンドトキシン量を新規測定法で測定したところ夾雑エンドトキシンが検出されたが、エンドトキシンフリーの器具、設備、材料を用いて精製した後のサーモリシンでは、夾雑エンドトキシンが検出されなかった（検出限界（0.001 EU/mg）以下）。即ち、新規なエンドトキシン測定法の確立に加え、夾雑エンドトキシンが極めて少ないサーモリシンの取得にも成功した。
以上の成果に基づき、本願は以下の発明を提供する。
［１］夾雑エンドトキシン量が1 EU/mg以下である、サーモリシン。
［２］夾雑エンドトキシン量が0.5 EU/mg以下である、［１］に記載のサーモリシン。
［３］［１］又は［２］のサーモリシンを有効成分とする酵素製剤。
［４］培養細胞の分散又は回収に用いられる、［３］に記載の酵素製剤。
［５］再生医療用である、［３］に記載の酵素製剤。
［６］生体組織の再生に用いられる、［５］に記載の酵素製剤。
［７］サーモリシンを失活させる工程を含む、サーモリシンに夾雑するエンドトキシンを測定する方法。
［８］前記工程が99℃〜100℃、3分〜5分の熱処理である、［７］に記載の測定法。
［９］サーモリシン量を180 PU/mL以下に調整した試料を用いて前記工程が行われる、［８］に記載の測定法。
［１０］エンドトキシンフリーの環境下で精製することを特徴とする、サーモリシンの製造法。
［１１］［７］〜［９］のいずれか一項に記載の測定法によって、夾雑エンドトキシン量が1 EU/mg以下であることを確認する工程を含む、［１０］に記載の製造法。

エンドトキシンの熱処理条件の検討。サーモリシンの失活条件の検討。

本発明の第１の局面は夾雑エンドトキシン量が少ないサーモリシンに関する。本発明のサーモリシンは夾雑エンドトキシンの量が1 EU/mg以下という特徴を備える。このように本発明のサーモリシンでは、夾雑エンドトキシンの量が明確な数値によって規定される。このような規定が可能になったのは、新規測定法の開発に成功したことによる。即ち、新規測定法の開発という成果によって、夾雑エンドトキシン量が少ないサーモリシンを提供することが実現できた。

好ましくは、本発明のサーモリシンにおける夾雑エンドトキシンの量は0.5 EU/mg以下である。更に好ましくは、本発明のサーモリシンにおける夾雑エンドトキシンの量は0.1 EU/mg以下である。より一層好ましくは、本発明のサーモリシンにおける夾雑エンドトキシンの量は0.01 EU/mg以下である。最も好ましくは、本発明のサーモリシンにおける夾雑エンドトキシンの量は検出限界以下である。夾雑エンドトキシン量は、本発明者らが開発した新規測定法を用いて算出される。当該測定法における検出限界は0.001 EU/mgである。尚、本発明のサーモリシンは、好ましくは、後述の製造法によって製造される。

現在、いくつかのサーモリシン（例えば、Roche社が提供するCELASE^TM、VitaCyte社が提供するCIzyme^TM Thermolysin）が市販されている。CELASE^TMの夾雑エンドトキシン量は3 EU/mg（COA（Certificate of Analisis）値）であり、CIzyme^TM Thermolysinの夾雑エンドトキシン量は6.44 EU/mg（COA値）である。

夾雑エンドトキシン量が特定されたサーモリシンは、エンドトキシンの影響が問題となる各種用途（例えば医療用途）に適した製剤の有効成分として利用可能となる。そこで本発明は、本発明のサーモリシンを有効成分とする酵素製剤も提供する。本発明の酵素製剤は例えば、培養細胞の培養面からの剥離、細胞の分散（細胞塊を個々の細胞に分離すること、又は細胞塊をより小さい細胞塊に変換すること、或いは細胞の凝集を防止することなど）、回収（例えば培養面からの剥離）等に用いられる。当該処理は、例えば再生医療用の移植材料を調製する工程の一部として行うことができる。本発明の酵素製剤の別の用途として生体組織の再生を挙げることができる。この用途では本発明の酵素製剤を単独で或いは他の材料（薬剤、賦形剤など）とともに、組織の再生が必要とされる生体の部位（即ち患部）に適用する。本発明の酵素製剤はその有効成分であるサーモリシンの夾雑エンドトキシンが少ないことから、上記の如き再生医療の分野での利用に適する。換言すれば、本発明の酵素製剤はエンドトキシン含量が少ないという特徴によって、特に再生医療分野で利用価値が高い。

本発明の第２の局面は、サーモリシンに夾雑するエンドトキシンを測定する方法に関する。本発明の測定法はサーモリシンを失活させる工程を含む点に最大の特徴を有する。サーモリシンを失活させる工程（サーモリシン失活工程）は試料（サンプル）中のエンドトキシンの検出ないし測定に先行して実施される。即ち本発明では、前処理としてサーモリシン失活工程を実施する。サーモリシン失活工程では、所定の条件で試料を熱処理することにより、エンドトキシンへの影響を抑えつつ、試料中のサーモリシンを失活させ、エンドトキシンの検出／測定の際に試料中のサーモリシンが検出値／測定値に影響を与えることを阻止する。この目的が達成される限りにおいて、サーモリシン失活工程の熱処理条件は特に限定されないが、好ましくは、99〜100℃で3〜5分間、試料を処理する。例えば、試料を収容した容器を沸騰水中に維持することによって、当該処理を実現できる。試料のpHは特に限定されないが、例えばpH6〜7に調整した試料を用いてサーモリシン失活工程を実施する。

サーモリシン失活工程によって試料中のエンドトキシンの一部が失活するおそれはあるが、処理条件と失活量の間には高い相関が認められることから、測定値に補正係数を乗じることにより、失活量を考慮したエンドトキシン量を算出することができる。補正係数は、エンドトキシンのみを含む試料を、採用する処理条件で処理した場合の失活量から求めることができる。

本発明者らの検討の結果、試料中のサーモリシンの濃度も、正確な測定結果を得る上で重要な要素の一つであることが明らかとなった。そこで、好ましい態様では、サーモリシン量を180 PU/mL以下（即ち、0 PU/mL〜180 PU/mL）に調整した試料を用いてサーモリシン失活工程を行う。尚、サーモリシンの活性値は、カゼイン分解法における活性（1分間にチロシン1μgを遊離する酵素量を1PU（Protease Unit）とする）として、標準品（7,000,000 PU/g サーモリシン（天野エンザイム製））を用いて算出する。

以上の説明から明らかなように、本発明の測定法は前処理（サーモリシン失活工程）に特徴がある。前処理後は公知のエンドトキシン試験（いわゆるリムルス（Limulus）法）によってエンドトキシンを検出、測定する。エンドトキシン試験の実施方法については、第１５改正日本薬局方 4.01 エンドトキシン試験法（2008）及びFDA guideline ”Guideline on Validation of the Limulus Amebocyte Lysate Test as an End-Product Endotoxin Test for Human and Animal Parenteral Drugs, Biological Products, and Medical Devices"(1987)に詳しい。リムルス法用のキットがいくつか市販されている（例えば、和光純薬工業株式会社が提供するリムルスカラーKYテストワコー）。市販のキットを利用すれば、より簡便に本発明の測定法を実施できる。

本発明の更なる局面はサーモリシンの製造法に関する。本発明の製造法では、用意したサーモリシンを特定の条件下で精製し、エンドトキシンを低減させる。出発原料であるサーモリシンは、例えば、バチルス・サーモプロテオリティカス（Bacillus thermoproteolyticus）（遠藤滋俊、醗酵工学雑誌 40 (1962) 346-353、及び特開平３−２３２４９４号公報を参照）からの単離によって得ることができる。出発原料としてジオバチルス・ステアロサーモフィラス（Geobacillus stearothermophilus）（例えば、No.NBRC12550、No.NBRC12983、No.NBRC13737又はNo.NBRC100862で寄託された菌株）由来のサーモリシンを用いることにしてもよい。一方、市販のサーモリシン（例えば、天野エンザイム株式会社が提供するサーモリシン）を出発原料として用いることにしてもよい。

本発明の製造法はエンドトキシンフリーの環境下で精製を行う点に特徴を有する。エンドトキシンフリーの環境とは、エンドトキシンの含有、付着、汚染などのない器具、設備及び材料が用いられる条件をいう。例えば、希釈や洗浄などに使用する水としては、フィルター処理等によってエンドトキシンが除去された無菌水を用いる。一般に、注射用グレードの水は当該無菌水に該当する。精製操作としてはろ過、遠心処理、希釈、濃縮、塩析、透析、溶解、吸着溶離、乾燥等を例示することができる。好ましくは、精製工程後に夾雑エンドトキシン量が1 EU/mg以下であることを確認する。この確認工程は上記本発明の測定法によって実施することができる。

１．エンドトキシン標準品の熱処理条件の検討
（１）方法
リムルスカラーKYテストワコー（和光純薬工業株式会社）に添付のエンドトキシン標準品（Control Standard Endotoxin）を各濃度（0.001〜1 EU/mL）に希釈した。規定時間（0〜10分）、沸騰水中で加熱した（沸騰水浴）。直ちに冷却し、リムルスカラーKYテストワコーでエンドトキシン量を測定し、各濃度における加熱時間0分の測定値を100%とした相対値を算出した。

（２）結果
測定結果を図１に示す。処理時間1〜5分の場合、エンドトキシン濃度に影響を与えなかった。従って、沸騰水浴による熱処理の条件は1〜5分が適切と判断した。

２．サーモリシンの失活条件の検討
（１）方法
所定濃度（90、180、900 PU/mL）のサーモリシン溶液（pH6〜7）を用意し、所定温度（70℃、80℃、90℃、又は沸騰浴中）で所定時間（1、2、3、5分間）、前処理を行った。前処理の後、フリルアクリロイル−グリシル−Ｌ−ロイシン−アミド（FAGLA）の加水分解を測定することにより酵素活性を評価した。加水分解の測定には検体検査システムTBA-120FR（東芝メディカルシステムズ株式会社）を用いた。7,000,000 PU/g サーモリシン（天野エンザイム製）の吸光度と比較して各試料の測定値を算出した。各試料の測定値を前処理なしの試料の測定値と比較して、相対活性値を算出した

（２）結果
エンドトキシン測定に影響がない5分以内の加熱処理によりサーモリシンの失活がみられるかどうかを確認した。酵素活性を180 PU/mL以下とし、3〜5分の沸騰水浴での加熱を行うことでサーモリシンの失活がみられ（図２）、エンドトキシン測定に適したサーモリシンが得られる。

３．サーモリシンの精製
サーモリシン（天野エンザイム製）をエンドトキシンフリーの器具、設備及び材料を用いて精製した。酵素活性が180 PU/mL以下になるように精製後の試料を希釈した後、前処理（99〜100℃で3分間）に供した。前処理後の試料を直ちに氷上に移し、急冷した。その後、リムルスカラーKYテストワコーでエンドトキシン量を測定した。測定の結果、検出限界（0.001 EU/mg）以下であった（N=3）。

本発明のサーモリシンは夾雑エンドトキシンが極めて少ない。この特徴が故に、本発明のサーモリシンを有効成分とする酵素製剤は再生医療分野での利用価値が高い。一方、本発明の測定法によればサーモリシンに夾雑するエンドトキシン量をより正確に把握することができる。従って、本発明の測定法を利用することによって高品質且つ品質の安定した酵素製剤を提供することが可能になる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

Claims

夾雑エンドトキシン量が1 EU/mg以下である、サーモリシン。
夾雑エンドトキシン量が0.5 EU/mg以下である、請求項１に記載のサーモリシン。
請求項１又は２のサーモリシンを有効成分とする酵素製剤。
培養細胞の分散又は回収に用いられる、請求項３に記載の酵素製剤。
再生医療用である、請求項３に記載の酵素製剤。
生体組織の再生に用いられる、請求項５に記載の酵素製剤。
サーモリシンを失活させる工程を含む、サーモリシンに夾雑するエンドトキシンを測定する方法。
前記工程が99℃〜100℃、3分〜5分の熱処理である、請求項７に記載の測定法。
サーモリシン量を180 PU/mL以下に調整した試料を用いて前記工程が行われる、請求項８に記載の測定法。
エンドトキシンフリーの環境下で精製することを特徴とする、サーモリシンの製造法。
請求項７〜９のいずれか一項に記載の測定法によって、夾雑エンドトキシン量が1 EU/mg以下であることを確認する工程を含む、請求項１０に記載の製造法。