KR0184776B1 - Method of purifying recombinant human granulocyte colony stimulating factor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 효모에서 발현된 재조합 인 과립구 콜로니 자극인자(rhG-CSF)를 정제하는 방법에 관한 것으로, 효모에서 발현,분리된 재조합 인 과립구 콜로니 자극인자를 정제하는데 있어서, 효모 배양액을 농축하고, 농축액에 요소를 첨가하고, 양이온 교환 컬럼 크로마토그래피, 소수성 컬럼 크로마토그래피 및 겔여과 크로마토그래피를 수행하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 방법에 따라 정제된 G-CSF는, WHO NIBSS 국제 표준품을 처리한 경우와 유사한 세포 성장도를 얻을 수 있으며, 2.85×107IU/ml 활성을 보였다.The present invention relates to a method for purifying recombinant phosphorus granulocyte colony stimulator (rhG-CSF) expressed in yeast. G-CSF purified according to the method of the present invention, characterized in that urea is added, and cation exchange column chromatography, hydrophobic column chromatography and gel filtration chromatography are treated with the WHO NIBSS international standard. Similar cell growth was obtained and showed 2.85 × 10 7 IU / ml activity.
Description
제 1도는 본 발명의 rhG-CSF 정제방법 각 단계에서 얻은 분획을 전기 영동(15% SDS-PAGE)한 결과이고,1 is a result of electrophoresis (15% SDS-PAGE) of the fractions obtained in each step of the rhG-CSF purification method of the present invention,
제 2도는 본 발명의 정제방법에 따라 정제된 rhG-CSF의 아미노 말단을 아미노산 서열 분석기를 통하여 분석한 후 역상 고압액체 크로마토그래피한 결과로, (A), (B) 및 (C)는 각각 아니노 말단 첫번째, 두번째 및 세번째 아미노산 잔기를 나타내고,2 is a result of reverse phase high pressure liquid chromatography after analyzing the amino terminus of rhG-CSF purified according to the purification method of the present invention through an amino acid sequence analyzer, and (A), (B) and (C) are not, respectively. No-terminal first, second and third amino acid residues,
제 3도는 본 발명의 정제방법에 따라 정제된 rhG-CSF의 활성도를 시험관내 분석방법에 의해 측정한 결과로서 (A) 및 (B)는 각각 WHO NIBSC 표준물질 및 rhG-CSF 시료의 증식곡선이다.3 is a result of measuring the activity of rhG-CSF purified according to the purification method of the present invention by an in vitro assay method, wherein (A) and (B) are proliferation curves of WHO NIBSC standards and rhG-CSF samples, respectively. .
본 발명은 효모에서 발현된 재조합 인 과립구 콜로니 자극인자(recombinant human Granulocyte Colony Stimulating Factor; 이하 rhG-CSF로 약칭)를 정제하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효모에서 발현되어 배양액으로 분비된 rhG-CSF를 양이온 교환 크로마토그래피, 소수성 크로마토그래피 및 겔여과 크로마토그래피를 사용하여 고활성, 고순도 및 고수율로 정제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying recombinant human granulocyte colony stimulating factor (hereinafter abbreviated to rhG-CSF) expressed in yeast, and more specifically, rhG- expressed in yeast and secreted into a culture medium. A method for purifying CSF with high activity, high purity and high yield using cation exchange chromatography, hydrophobic chromatography and gel filtration chromatography.
인체에서 조혈작용은 주로 골수에서 이루어지는데, 복잡하고 다양한 경로를 거쳐 여러 종류의 혈구가 만들어진다. 이러한 혈구 형성은 당단백질군에 의해 조절되는 것으로 알려져 있는데, 조혈작용의 경로와 단계에 따라 특정 당단백질이 조절인자로 작용하는 것으로 밝혀졌다.In the human body, hematopoiesis occurs mainly in the bone marrow, and various types of blood cells are produced through complex and diverse pathways. It is known that the formation of blood cells is regulated by the glycoprotein group, and specific glycoproteins have been found to act as regulators according to the path and stage of hematopoietic action.
조혈작용에 관여하는 당단백질을 총칭하는 콜로니 자극인자(Colony Stimulating Factor : CSF)라 하며, 조혈작용의 단계와 경로에 따라 4 종류로 구분된다. 즉, 조혈작용의 단계에 있어서, 과립 백혈구 형성에 관여하는 과립구 콜로니 자극인자(Granulocyte Colony Stimulating Factor : G-CSF), 대식세포의 형성에 관여하는 대식세포 콜로니 자극인자(Macrophage Colony Stimulating Factor : M-CSF), 광범위한 조혈작용의 경로와 단계를 조절하는 과립구 대식세포 콜로니 자극인자(Granulocyte- Macrophage Colony Stimulating Factor : GM-CSF). 그리고 인터루킨-3(Interleukin-3, Multilineage Colony Stimulating Factor : Multi-CSF)로 구분되고 있다.The colony stimulating factor (CSF), which is a generic name for glycoproteins involved in hematopoiesis, is classified into four types according to the stage and route of hematopoiesis. That is, in the stage of hematopoiesis, granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), which is involved in granulocyte formation, and macrophage colony stimulating factor (M-,), which is involved in macrophage formation. CSF), Granulocyte-Macrophage Colony Stimulating Factor (GM-CSF) that regulates the pathway and stage of extensive hematopoietic action. It is divided into Interleukin-3, Multilineage Colony Stimulating Factor (Multi-CSF).
이들 중 G-CSF는 조혈작용 경로에서 특히 과립구 모세포의 성장을 촉진하고 최종 혈구들의 기능을 활성화시키며, 일반적으로 골수 백혈구의 형성과 활성화에 관여하는 것으로 밝혀졌다. 이처럼 G-CSF는 조혈작용의 조절인자로 작용하기 때문에, 암화학 요법 후에 생기는 파괴된 면역제 세포의 치료, 골수이식, 중증도의 화상 및 백혈병의 치료제로 알려져 있다.Among them, G-CSF has been found to promote the growth of granulocyte blasts, in particular to activate the function of final blood cells in the hematopoietic pathway, and generally involved in the formation and activation of bone marrow leukocytes. Since G-CSF acts as a regulator of hematopoiesis, it is known to treat destroyed immune agent cells, bone marrow transplantation, severe burns and leukemia after cancer chemotherapy.
G-CSF가 과립성 호중구의 성장 및 분화에 관여하는 것으로 알려진 이래(Nicola, et al., J. Biol. Chem., 252, 9017(1983)), 사람의 방광암 세포로부터 유래된 G-CSF가 정제되었으며(Welte, et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 82, 1526(1985)), 이의 cDNA 서열이 밝혀졌다(Shegekazu, et al., Nature, 319, 415(1986); 및 Souza, et al., Science, 232, 61(1986)), G-CSF는 폴리펩티드 사슬에 1개의 O-글리코실화 부위를 갖는 구조의 당단백질로서 글리코실화 정도에 따라 18,500 내지 19,600의 분자량을 갖는다. G-CSF의 완전한 폴리펩티드는 174개의 아미노산으로 이루어지고 2개의 디설파이드 결합이 존재하며 1개의 글리코실화 부위를 갖는 것으로 밝혀져 있다.Since G-CSF is known to be involved in the growth and differentiation of granular neutrophils (Nicola, et al., J. Biol. Chem., 252, 9017 (1983)), G-CSF derived from human bladder cancer cells Purified (Welte, et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 82, 1526 (1985)) and its cDNA sequence has been revealed (Shegekazu, et al., Nature, 319, 415 (1986); and Souza , et al., Science, 232, 61 (1986)), G-CSF is a glycoprotein of a structure having one O-glycosylation site in the polypeptide chain and has a molecular weight of 18,500 to 19,600 depending on the degree of glycosylation. The complete polypeptide of G-CSF has been found to consist of 174 amino acids, to have two disulfide bonds and to have one glycosylation site.
천연의 G-CSF는 인간 방광암 세포주 5637(Morioka,et al., Res. Exp. Med., 190,229(1990); Welte,et al., PNAS, 82,1526(1985)), 내독소가 주입된 마우스이 폐조직(Metcalf,et al., J. Cell. Physiol., 116,198(1983)), 및 인간 편평상피암 세포주(CHU-2)(Normura,et al., EMBO J., 5,871(1986)) 등에서 유래된 추출물로부터 황산암모늄 분획, 소수성 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 역상 고압액체 크로마토그래피 등 복잡한 과정을 거쳐 활성 분획이 분리 정제되었다.Natural G-CSF is a human bladder cancer cell line 5637 (Morioka, et al., Res. Exp. Med., 190, 229 (1990); Welte, et al., PNAS, 82, 1526 (1985)), endotoxin Infused mice were treated with lung tissue (Metcalf, et al., J. Cell. Physiol., 116, 198 (1983)), and human squamous cell carcinoma cell line (CHU-2) (Normura, et al., EMBO J., 5, 871 (1986)), the active fractions were separated and purified from complex extracts such as ammonium sulfate fraction, hydrophobic chromatography, ion exchange chromatography, reverse phase high pressure liquid chromatography.
최근에는 유전자 재조합 G-CSF를 발현시킨 후 이를 순수하게 분리하였을 경우의 활성도가 보고되었다. 암젠(Amgen)사의 경우, 대장균에서 재조합 G-CSF를 발현시키고 라우르산나트륨을 이용하여 용해시킨 후 역상 고압 액체 크로마토그래피로 정제함으로써 95% 이상의 재조합 G-CSF를 얻을 수 있었으며(Souza,et al., Science, 232,61(1986)), 주가이(Chugai)사의 경우에는 동물세포에서 발현된 재조합 G-CSF를 겔여과 크로마토그래피 및 소수성 크로마토그래피를 이용하여 정제하였다(Tsuchiya,et al., EMBO J., 6,611(1987); 및 Oheda,et al., J. Biochem., 103,544(1988)).Recently, activity was reported when the recombinant G-CSF was expressed and then purified. In the case of Amgen, more than 95% of recombinant G-CSF was obtained by expressing recombinant G-CSF in Escherichia coli, dissolving with sodium laurate and purifying by reversed phase high pressure liquid chromatography (Souza, et al. , Science, 232, 61 (1986)), and in the case of Chugai, recombinant G-CSF expressed in animal cells was purified using gel filtration chromatography and hydrophobic chromatography (Tsuchiya, et al., EMBO). J., 6, 611 (1987); and Oheda, et al., J. Biochem., 103, 544 (1988).
그러나, G-CSF를 생산하는데 있어서 대장균 발현시스템을 이용할 경우에는, 단백질이 대장균 내에서 원상화되지 못한 봉입체 상태로 발현되기 때문에 이를 정제과정에서 원상화시켜야만 활성화된다는 단점이 있으며, 발현된 단백질이 당화되어 있지 않으므로 안정성이 좋지 못하다는 문제가 있다. 또한, 대장균 유래 단백질의 경우, 의약품으로 제조하기 위해서는 발열물질 제거과정이 반드시 필요한데, 대장균에서 유래하는 발열물질을 제거하기가 쉽지 않다는 문제점도 있다.However, when the E. coli expression system is used to produce G-CSF, since the protein is expressed as an inclusion body that was not originalized in E. coli, it is activated only when it is normalized in the purification process, and the expressed protein is glycosylated. There is a problem that the stability is not good. In addition, in the case of E. coli-derived protein, it is necessary to remove the exothermic material in order to manufacture the drug, there is also a problem that it is not easy to remove the exothermic material derived from E. coli.
또한, 동물세포 시스템을 이용하여 G-CSF를 생산할 때는 배양과정의 단가가 높다는 것 외에도 발현된 G-CSF를 정제할 경우, 정제 초기단계인 겔여과 크로마토그래피 과정을 위해서 세포 배양액을 농축해야 하는데 이것은 소규모의 정제과정에서는 가능할지 모르나 대량 정제과정에서는 적합하지 않다는 단점이 있다.In addition, the production of G-CSF using an animal cell system, in addition to the high cost of the culturing process, when the purified G-CSF is purified, the cell culture solution must be concentrated for the gel filtration chromatography, which is an initial stage of purification. It may be possible for small scale purification but it is not suitable for large scale purification.
한편, 효모 분비 발현 시스템을 이용하여 G-CSF를 생산할 경우에는 단백질이 효모 내에서 발현된 후 원상화되기 때문에 활성이 있는 상태에서 배양액으로 분비될 뿐 아니라, 배양과정의 단가가 상대적으로 낮다는 장점이 있다. 반면에 효모 배양액으로 분비되는 단백질은 대장균을 이용한 경우에 비하여 그 발현량이 낮을 뿐 아니라, 정제시에는 배양액 유래의 물질과 색을 제거해야 하는 등, 세포내 발현 단백질의 정제와는 전혀 다른 방법이 요구된다는 단점이 있다.On the other hand, when producing G-CSF using a yeast secretion expression system, since the protein is expressed in yeast and reconstituted, it is not only secreted into the culture medium in an active state, but also has a relatively low unit cost of the culture process. There is this. On the other hand, proteins secreted into yeast cultures have lower expression levels than those used with E. coli and require a completely different method from the purification of intracellular expression proteins. It has the disadvantage of being.
본 발명자들은 G-CSF 생산 및 정제에 있어서 상기와 같은 여러 가지 문제점을 고려하여 연구를 계속한 결과, 효모를 배양하여 G-CSF를 분비시킨 후 효모를 제거한 배양액을 우선적으로 농축하여 정제에 용이하도록 부피를 줄인 다음, 요소를 이용하여 농축 용액의 강한 점성을 감소시킨 상태에서 양이온 교환 크로마토그래피, 소수성 크로마토그래피 및 겔여과 크로마토그래피를 실시하는 것에 의하여 고활성, 고순도 및 고수율로 정제된 rhG-CSF를 얻을 수 있게 됨으로써 본 발명의 완성에 이르게 되었다.The present inventors continued research in consideration of the above-mentioned problems in the production and purification of G-CSF, as a result of culturing yeast to secrete G-CSF, and then concentrate the culture medium from which yeast is removed to facilitate purification. RhG-CSF purified in high activity, high purity and high yield by volume reduction, followed by cation exchange chromatography, hydrophobic chromatography and gel filtration chromatography with urea reducing the strong viscosity of the concentrated solution. By being able to obtain the present invention has been accomplished.
즉, 본 발명의 목적은 재조합 효모에서 발현 분비된 rhG-CSF를 고활성, 고순도 및 고수율로 정제하는 방법을 제공하는 것이다.That is, an object of the present invention is to provide a method for purifying rhG-CSF secreted from recombinant yeast with high activity, high purity and high yield.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 재조합 인 과립구 콜로니 자극인자의 정제방법은, 효모에서 발현, 분비된 재조합 인 과립구 콜로니 자극인자(rhG-CSF)를 정제하는데 있어서, 효모 배양액을 농축하고, 농축액에 요소를 첨가하고, 양이온 교환 컬럼 크로마토그래피, 소수성 컬럼 크로마토그래피 및 겔여과 컬럼 크로마토그래피를 수행하는 것을 특징으로 한다.Purification method of the recombinant phosphorus granulocyte colony stimulating factor of the present invention for achieving the above object is, in purifying the recombinant phosphorus granulocyte colony stimulating factor (rhG-CSF) expressed and secreted in yeast, the yeast culture solution is concentrated, It is characterized by adding urea and performing cation exchange column chromatography, hydrophobic column chromatography and gel filtration column chromatography.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
인 G-CSF를 생산하도록 형질전환된 효모세포, 예를 들어 사카로마이세스 세레비지에(Sacchromyces cerevisiae)를, 배양액 유래 물질과 색이 최대한 배제된 합성배지에서 G-CSF 발현에 적절한 조건으로 배양한 후, 단백질이 발현, 분비된 배양액을 원심분리하여 세포 침전물을 제거한다.Yeast cells transformed to produce phosphorus G-CSF, such as Sacchromyces cerevisiae, are cultured under conditions suitable for G-CSF expression in synthetic media that are maximally excluded from culture medium and color. Afterwards, the protein-expressed and secreted cultures are centrifuged to remove cell precipitates.
단백질의 활성도와 안정성을 고려하여 수득한 배양액을 저온실에서, 예를 들어 한외여과막을 사용하여, 농축한 다음 다이아필트레이션(diafiltration)하여 염을 제거하고, 이어서 요소를 가하여 소수성을 감소시킨다.The cultures obtained in consideration of the activity and stability of the protein are concentrated in a low temperature room, for example using an ultrafiltration membrane, followed by diafiltration to remove salts, followed by addition of urea to reduce hydrophobicity.
요소를 첨가한 상기 배양액을 미리 초산나트륨 완충용액으로 평형화시킨 양이온 교환 컬럼 크로마토그래피, 예를 들어 SP 세파로즈 양이온 교환수지에 흡착시킨 다음, 동일한 완충용액으로 세척하여 불순 성분을 최대한 제거하고, 초산나트륨 완충용액의 pH를 6.0으로 하여 단계구배시켜 용출시킨다.The urea-added culture was adsorbed onto a cation exchange column chromatography, for example, SP sepharose cation exchange resin equilibrated with sodium acetate buffer in advance, and then washed with the same buffer to remove impurities as much as possible, and sodium acetate The pH of the buffer solution is 6.0, followed by step gradient to elute.
이어서, 소수성 컬럼 크로마토그래피를 시행하는데, 바람직하게는 페닐 세파로즈 수지를 사용하고 요소의 농도를 0으로부터 4M로 선형구배시켜 용출시킨다.Hydrophobic column chromatography is then performed, preferably eluting with a phenyl sepharose resin and linear gradient of urea concentration from 0 to 4M.
계속해서 겔여과 컬럼 크로마토그래피를 시행함으로써, G-CSF 이중체와 같이 미량 존재할 수 있는 분자량이 큰 오염 물질과 내독소 물질을 제거하는 동시에 요소를 제거하여 활성도를 갖는 3차 구조를 지니도록 한다. 이 때, 겔여과 크로마토그래피의 수지로서는 세파크릴 S-100을 사용하는 것이 바람직하다.Subsequently, gel filtration column chromatography is performed to remove tertiary contaminants and endotoxins that may be present in trace amounts, such as G-CSF duplex, and to remove urea to have a tertiary structure having activity. At this time, it is preferable to use Sephacryl S-100 as the resin of the gel filtration chromatography.
이상과 같은 단계를 거쳐 정제된 본 발명의 rhG-CSF는 WHO NIBSC 국제 표준품과 유사한 정도의 세포성장도를 나타내었으며,3H-티미딘을 세포가 흡수하였을 때 나타나는 cpm 값으로 추정할 때 1.72 ×107IU/mg/ml의 활성을 보였다.The rhG-CSF of the present invention purified through the above steps showed a cell growth similar to that of the WHO NIBSC international standard, and was estimated to be 1.72 × when the cpm value of 3 H-thymidine was absorbed by cells was estimated. 10 7 IU / mg / ml showed activity.
이하 실시예 및 비교예를 참고로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 만으로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예]EXAMPLE
(단계 1) 배양액의 농축 및 염의 제거(Step 1) concentration of the culture solution and removal of salt
rhG-CSF를 생산하도록 형질전환된 효모(KCTC 0208BP, 1995. 10. 31일자 기탁)를, 배양액 유래 물질과 색이 최대한 배제된 합성배지(대한민국 특허출원 제94-22289호)에서 배양한 후, 한외여과막(한계 분자량 3000)을 사용하여 배양액 200ℓ를 저온실에서 농축하였다. 농축된 배양액을 다이아필트레이션하여 염이 제거된 용액 6ℓ를 얻고, 이를 원심분리하여 맑은 용액을 얻었다.Yeast transformed to produce rhG-CSF (KCTC 0208BP, deposited on October 31, 1995) was cultured in a synthetic medium (Korea Patent Application No. 94-22289) excluding culture-derived material and color as much as possible. An ultrafiltration membrane (limit molecular weight 3000) was used to concentrate 200 liters of culture in a low temperature room. The concentrated culture solution was diafiltered to obtain 6 L of the salt-free solution, which was centrifuged to obtain a clear solution.
(단계 2) 요소 처리 및 양이온교환 크로마토그래피(Step 2) Urea Treatment and Cation Exchange Chromatography
(단계 1)에서 얻은 단백질 용액에 요소를 4 내지 8M 농도로 가하여 맑은 용액 상태로 하고, 8M 요소를 함유하는 30mM 초산나트륨 완충용액(pH 4.2)으로 미리 평형화시킨 SP 세파로즈 컬럼(Pharmacia)에 흡착시킨 후, 컬럼 내에 유리된 채 남아 있는 분자들을 동일 완충용액으로 세척하였다. 이어서 50mM 염화나트륨과 8M 요소를 함유하는 30mM 초산나트륨 완충용액(pH 4.2)과 8M 요소를 함유하는 60mM 초산나트륨 완충용액(pH 6.0)을 이용하여 단계 구배시켜서 단백질을 용출시켰다. 이 때 G-CSF는 8M 요소를 함유하는 60mM 초산나트륨 완충용액(pH 6.0)에 의해 대부분 용출되었다.Urea was added to the protein solution obtained in (Step 1) at a concentration of 4 to 8 M to obtain a clear solution, and adsorbed onto an SP Sepharose column (Pharmacia) previously equilibrated with 30 mM sodium acetate buffer solution (pH 4.2) containing 8 M urea. After doing this, the molecules remaining free in the column were washed with the same buffer. The protein was then eluted by step gradient using 30 mM sodium acetate buffer (pH 4.2) containing 50 mM sodium chloride and 8M urea and 60 mM sodium acetate buffer (pH 6.0) containing 8M urea. At this time, G-CSF was mostly eluted with 60 mM sodium acetate buffer (pH 6.0) containing 8M urea.
(단계 3) 소수성 크로마토그래피(Step 3) Hydrophobic Chromatography
(단계 2)에서 얻어진 단백질 용액을 다이아필트레이션하여 요소를 제거한 다음, 20mM 트리스 완충용액(pH 7.5)으로 미리 평형화시킨 페닐 세파로즈 컬럼(Pharmacia)에 흡착시키고, 동일 완충용액으로 겔 내의 유리된 단백질을 세척하였다. 이어서 20mM 트리스 완충용액(pH 7.5)과 4M 요소를 함유하는 20mM 트리스 완충용액(pH 7.5)을 이용하여 요소의 농도를 0으로부터 4M 까지 선형구배시켜서 단백질을 용출시켰다. 이 때 G-CSF는 2M 요소 농도에서 대부분 용출되었다.The protein solution obtained in step 2 was diafiltered to remove urea, and then adsorbed onto a phenyl sepharose column (Pharmacia) previously equilibrated with 20 mM Tris buffer (pH 7.5), and the free protein in the gel with the same buffer. Washed. The protein was eluted by linear gradient of urea concentration from 0 to 4M using 20 mM Tris buffer (pH 7.5) and 20 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 4M urea. At this time, G-CSF was mostly eluted at 2M urea concentration.
(단계 4) 겔여과 크로마토그래피(Step 4) Gel filtration chromatography
(단계 3)에서 얻어진 단백질 용액을 농축한 후, 내독소를 포함하지 않는 완충용액(20mM 트리스 완충용액, pH 7.0)으로 미리 평형화 시킨 세파크릴 S-100 컬럼(Pharmacia)에 주입하고, 동일 완충용액으로 용출시켜서 G-CSF를 함유한 분획만을 수집하였다.After concentrating the protein solution obtained in (Step 3), it was injected into a Sephacryl S-100 column (Pharmacia) previously equilibrated with a buffer solution containing no endotoxin (20 mM Tris buffer, pH 7.0), and the same buffer solution. Only fractions containing G-CSF were eluted.
제 1도는 본 발명의 rhG-CSF 정제 방법 각 단계에서 얻은 분획을 전기영동(15% SDS-PAGE)한 결과이다. 여기에서, M 열은 전기영동 분자량 표준 시료이고, 1열은 rhG-CSF를 생산하도록 형질전환된 효모의 발효 원액, 2열은 발효 원액을 한외여과기로 농축한 후의 단백질 용액, 3열은 SP 세파로즈 양이온 교환 컬럼 크로마토그래피후 수집한 용액, 4열은 페닐세파로즈 소수성 컬럼 크로마토그래피후 수집한 용액, 그리고 5열은 세파크릴 S-100 겔여과 컬럼 크로마토그래피로 최종 정제된 rhG-CSF 단백질을 나타낸다. 제 1도에서 보듯이, 분자량 18,500 범위에서 G-CSF의 정제 과정을 확인할 수 있다.1 is the result of electrophoresis (15% SDS-PAGE) of the fractions obtained in each step of the rhG-CSF purification method of the present invention. Here, column M is an electrophoretic molecular weight standard sample, column 1 is a fermentation stock of yeast transformed to produce rhG-CSF, column 2 is a protein solution after condensation of the fermentation stock with an ultrafilter, and column 3 is SP sepa. Solution collected after Rose Cation Exchange Column Chromatography, column 4 shows the solution collected after phenylsepharose hydrophobic column chromatography, and column 5 shows the final purified rhG-CSF protein by Sephacryl S-100 gel filtration column chromatography. . As shown in Figure 1, the purification process of G-CSF can be confirmed in the molecular weight range of 18,500.
[참조예 1 : 정제된 G-CSF 아미노 말단의 아미노산 서열 분석]Reference Example 1: Amino Acid Sequence Analysis of Purified G-CSF Amino Terminals
상기 실시예에 따라 정제된 rhG-CSF 아미노 말단의 아미노산 서열을, 자동화된 서열 분석기(모델 471A, Applied Biosystem사, 미국) 내에서 에드만 분해 반응을 이용하여 분석하였다(Geoffray Zubay,Biochemistry,제2판, 47-48(1988)). 반응결과 생성된 페닐티오히단토인이 붙은 아미노산을 역상 고압 액체 크로마토그래피 컬럼(220mm × 2.1mm, 모델 PTH-222, Applied Biosystems사, 미국)으로 분리하였다.The amino acid sequence of the rhG-CSF amino terminus purified according to the above example was analyzed using an Edman degradation reaction in an automated sequence analyzer (Model 471A, Applied Biosystem, USA) (Geoffray Zubay, Biochemistry, 2nd). Edition, 47-48 (1988). The resulting amino acid with phenylthiohydantoin was separated by reverse phase high pressure liquid chromatography column (220 mm x 2.1 mm, Model PTH-222, Applied Biosystems, USA).
제 2도는 본 발명의 정제 방법에 따라 정제된 rhG-CSF의 아미노 말단을 아미노산 서열 분석기를 통하여 분석한 후 역상 고압액체 크로마토그래피한 결과로서, (A), (B) 및 (C)는 각각 아미노 말단 첫번째, 두번째 및 세번째 아미노산 잔기를 나타낸다. 상기 (A), (B) 및 (C)의 결과와 동일 컬럼에서 표준 아미노산의 유지 시간을 비교한 결과, 각각 트레오닌(Thr), 프롤린(Pro) 및 루신(Leu)임이 확인되었다. 따라서 본 발명의 방법으로 정제된 rhG-CSF 아미노 말단의 아미노산 서열은 차례로 Thr, Pro 및 Leu 임을 알 수 있다. 정제된 rhG-CSF의 순도는 95% 였다.2 is a result of reverse phase high-pressure liquid chromatography after analyzing the amino terminus of rhG-CSF purified according to the purification method of the present invention through an amino acid sequence analyzer, wherein (A), (B) and (C) are respectively amino Terminal first, second and third amino acid residues. As a result of comparing the retention time of standard amino acids in the same column as the results of (A), (B) and (C), it was confirmed that they were threonine (Thr), proline (Pro) and leucine (Leu), respectively. Therefore, it can be seen that the amino acid sequence of the rhG-CSF amino terminus purified by the method of the present invention is Thr, Pro, and Leu in turn. Purity of the purified rhG-CSF was 95%.
[참조예 2 : 시험관내 분석을 통한 분비형 G-CSF 단백질의 역가 측정]Reference Example 2: Determination of titer of secreted G-CSF protein through in vitro analysis
시험관내 분석에 있어서 G-CSF의 역가는, G-CSF에 의한 과립구 전구체 세포(Granulocyte Progenitor Cell : 이하 GPC, NFS-60)의 성장(proliferation) 정도로 결정될 수 있다. 즉, GPC에 G-CSF를 처리한 후3H-티미딘(radioactivity-labeled substance, Amersham)을 가하여 세포의 성장하는 정도를 정량화하여 측정하는 역가결정법(PNAS USA,83, 7633(1986))을 다음과 같이 변형하여 사용할 수 있다.The titer of G-CSF in in vitro assays can be determined to the extent of the proliferation of Granulocyte Progenitor Cells (GPC, NFS-60) by G-CSF. In other words, a titer determination method ( PNAS USA, 83, 7633 (1986)), which quantifies and measures the growth rate of cells by treating GPC with G-CSF and adding 3 H-thymidine (radioactivity-labeled substance, Amersham) It can be modified and used as follows.
96 공의 용기에 우태자 혈청(GibcoBRL #16000-044)이 5% 들어 있는 RPMI 배지(GibcoBRL #23400-062)로 WHO NIBSC 국제표준품을 12.5 IU/ml 부터 연속 희석하여 A - D열에 50㎕씩 첨가하고, 같은 방법으로 정제된 G-CSF 단백질을 2배씩 연속 희석하여 E - H열의 각 대응공에 50㎕씩 첨가하였다. 세포주 M-NFS-60(ATCC, CRL-1838)을 분석용 세포로 사용하는데, G-CSF가 없는 배지로 3회 이상 원심분리한 세포 부유액을 5 × 105세포/ml 농도로 검액이 있는 위의 공 용기에 50㎕씩 각각 첨가하여 흔든 후, 5% CO2배양기에서 24시간 배양하였다.3H-티미딘을 공당 0.25 μCi가 되도록 첨가하고 37℃, 5% CO2배양기에서 4시간 동안 배양한 후, 각 공의 내용물을 마이크로수확기(microharvester)를 이용하여 유리섬유 필터에 수확하였다. 세포가 수확되어 있는 유리섬유 필터를 신틸레이션 병에 넣고 5ml의 신틸레이션 용액(Packard #6013329)을 가하여 리퀴드 신틸레이션 카운더(Packard Tri-Carb 2500 TR)로 방사선 활성 정도(radioactivity)를 측정하였다.50 µl each in columns A-D with serial dilution of WHO NIBSC International Standard from 12.5 IU / ml in RPMI medium (GibcoBRL # 23400-062) containing 5% fetal bovine serum (GibcoBRL # 16000-044) in a 96-well container G-CSF protein purified in the same manner was serially diluted twice and 50 µl was added to each corresponding hole in the E-H rows. Cell line M-NFS-60 (ATCC, CRL-1838) is used as an analytical cell.The cell suspension, centrifuged three times or more with G-CSF-free medium, at 5 × 10 5 cells / ml 50 μl each was added to the empty container and shaken, followed by incubation for 24 hours in a 5% CO 2 incubator. After adding 3 H-thymidine to 0.25 μCi per cavity and incubating for 4 hours at 37 ° C., 5% CO 2 incubator, the contents of each ball were harvested on a glass fiber filter using a microharvester. The cell-harvested glass fiber filter was placed in a scintillation bottle, and 5 ml of scintillation solution (Packard # 6013329) was added to measure radioactivity with a liquid scintillation counter (Packard Tri-Carb 2500 TR).
제3도는 본 발명의 정제 방법에 따라 정제된 rhG-CSF의 활성도를 시험관내 분석 방법에 의해 측정한 결과로서, (A) 및 (B)는 각각 WHO NIBSC 표준물질 및 rhG-CSF 시료의 증식 곡선을 나타낸 것이고, 다음 표는 G-CSF의 활성도 계산치를 나타낸다.3 is a result of measuring the activity of rhG-CSF purified according to the purification method of the present invention by an in vitro assay method, wherein (A) and (B) are proliferation curves of WHO NIBSC standards and rhG-CSF samples, respectively. The following table shows the calculated activity of G-CSF.
G-CSF 활성 2.85×10 U/mlG-CSF activity 2.85 × 10 U / ml
1 은 2배씩 희석된 G-CSF 처리후의 cpm 값이고; 1 is the cpm value after 2-fold diluted G-CSF treatment;
2 는 G-CSF 시료의 cpm 값을 국제표준품 곡선에 대입하여 log의 지수로 환산한 값이고; log'A'={시료 cpm - 표준품 Y절편 cpm}/표준품 기울기 2 is a value obtained by substituting the cpm value of the G-CSF sample into an international standard curve in terms of logarithmic index; log'A '= {sample cpm-standard Y-intercept cpm} / standard slope
3 은 희석 배수 (dilution factor : D.F)이고; 그리고 3 is the dilution factor (D.F); And
4 는 2열의 log값을 산술적으로 환산한 후 희석 배수를 곱한 값이다. 4 is the product of the logarithm of the second row, multiplied by the dilution factor.
'B'U/ml = 2 logA × D.F/1000'B'U / ml = 2 logA × D.F / 1000
제3도에서 보듯이, 본 발명의 방법에 따라 정제된 G-CSF를 처리하였을 경우에도, WHO NIBSC 국제표준품을 처리한 경우와 유사한 세포 성장도를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한 H-티미딘을 세포가 흡수했을 때 나타나는 cpm 값으로 역가를 추정해 볼 때 2.85 × 10 IU/mg/ml 활성을 보였다.As shown in FIG. 3, even when treated with G-CSF purified according to the method of the present invention, it can be seen that similar cell growth can be obtained when treated with WHO NIBSC International Standard. Also 2.85 × 10 when the titer is estimated by the cpm value that cells receive when H-thymidine is taken up It showed IU / mg / ml activity.
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KR1019960012597A KR0184776B1 (en) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | Method of purifying recombinant human granulocyte colony stimulating factor |
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