KR102655056B1 - 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 - Google Patents
생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102655056B1 KR102655056B1 KR1020237012657A KR20237012657A KR102655056B1 KR 102655056 B1 KR102655056 B1 KR 102655056B1 KR 1020237012657 A KR1020237012657 A KR 1020237012657A KR 20237012657 A KR20237012657 A KR 20237012657A KR 102655056 B1 KR102655056 B1 KR 102655056B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- module
- biological product
- purification
- flow
- resin beads
- Prior art date
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 739
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 401
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 260
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 587
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 547
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 416
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 383
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 claims description 220
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 184
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 123
- 238000001997 free-flow electrophoresis Methods 0.000 claims description 122
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 115
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 115
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 109
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 107
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 91
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 88
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 85
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 81
- 230000027455 binding Effects 0.000 claims description 54
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 49
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 45
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 37
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 30
- -1 antibody Proteins 0.000 claims description 28
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 238000001155 isoelectric focusing Methods 0.000 claims description 21
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 17
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 claims description 16
- 101710120037 Toxin CcdB Proteins 0.000 claims description 16
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 16
- 108010026228 mRNA guanylyltransferase Proteins 0.000 claims description 16
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 claims description 16
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 claims description 16
- 230000000890 antigenic effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000003189 isokinetic effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002218 isotachophoresis Methods 0.000 claims description 2
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 2
- 238000007693 zone electrophoresis Methods 0.000 claims description 2
- 238000012444 downstream purification process Methods 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 563
- 239000012508 resin bead Substances 0.000 description 502
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 181
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 139
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 130
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 112
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 68
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 68
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 65
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 60
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 52
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 52
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 46
- 238000013461 design Methods 0.000 description 42
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 42
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 42
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 41
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 230000006870 function Effects 0.000 description 39
- 239000011534 wash buffer Substances 0.000 description 39
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 36
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 33
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 33
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 32
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 31
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 31
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 30
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 28
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 28
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 26
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 26
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 25
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 21
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 21
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 21
- 239000012557 regeneration buffer Substances 0.000 description 20
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 19
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 19
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 18
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 18
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 18
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 18
- 102000019034 Chemokines Human genes 0.000 description 17
- 108010012236 Chemokines Proteins 0.000 description 17
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 17
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 17
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 17
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 17
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 17
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 17
- 102000003939 Membrane transport proteins Human genes 0.000 description 16
- 108090000301 Membrane transport proteins Proteins 0.000 description 16
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 16
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 16
- 230000009061 membrane transport Effects 0.000 description 16
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 16
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 16
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 15
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 15
- 238000011118 depth filtration Methods 0.000 description 15
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 15
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 14
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 14
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 14
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 14
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000001042 affinity chromatography Methods 0.000 description 12
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 12
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 11
- 239000012149 elution buffer Substances 0.000 description 11
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 11
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 11
- 102000016943 Muramidase Human genes 0.000 description 10
- 108010014251 Muramidase Proteins 0.000 description 10
- 108010062010 N-Acetylmuramoyl-L-alanine Amidase Proteins 0.000 description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012148 binding buffer Substances 0.000 description 10
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 10
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 10
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 10
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 10
- 239000004325 lysozyme Substances 0.000 description 10
- 229960000274 lysozyme Drugs 0.000 description 10
- 235000010335 lysozyme Nutrition 0.000 description 10
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 9
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 9
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 9
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 238000010397 one-hybrid screening Methods 0.000 description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 9
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 9
- 241000713666 Lentivirus Species 0.000 description 8
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 8
- 239000004813 Perfluoroalkoxy alkane Substances 0.000 description 8
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 8
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 8
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 8
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 8
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 8
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 8
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 8
- 241000701161 unidentified adenovirus Species 0.000 description 8
- 241000702421 Dependoparvovirus Species 0.000 description 7
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 7
- 238000011091 antibody purification Methods 0.000 description 7
- 230000016784 immunoglobulin production Effects 0.000 description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 7
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 7
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 7
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 7
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 7
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 7
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 7
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 6
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 6
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 6
- 239000012092 media component Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 6
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 239000003656 tris buffered saline Substances 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- 239000012979 RPMI medium Substances 0.000 description 4
- 230000009056 active transport Effects 0.000 description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 238000012863 analytical testing Methods 0.000 description 4
- 238000005571 anion exchange chromatography Methods 0.000 description 4
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 4
- 238000005277 cation exchange chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000004720 dielectrophoresis Methods 0.000 description 4
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 238000000838 magnetophoresis Methods 0.000 description 4
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000424 optical density measurement Methods 0.000 description 4
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 4
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- JUQPZRLQQYSMEQ-UHFFFAOYSA-N CI Basic red 9 Chemical compound [Cl-].C1=CC(N)=CC=C1C(C=1C=CC(N)=CC=1)=C1C=CC(=[NH2+])C=C1 JUQPZRLQQYSMEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940052223 basic fuchsin Drugs 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000282465 Canis Species 0.000 description 2
- 241001529936 Murinae Species 0.000 description 2
- XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N Norphytane Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010035226 Plasma cell myeloma Diseases 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 2
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 2
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 201000000050 myeloid neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- DWJXBTKCWYIPMT-UHFFFAOYSA-N oxo-[[1-[2-oxo-3-[4-(oxoazaniumylmethylidene)pyridin-1-yl]propyl]pyridin-4-ylidene]methyl]azanium;dibromide Chemical compound [Br-].[Br-].C1=CC(=C[NH+]=O)C=CN1CC(=O)CN1C=CC(=C[NH+]=O)C=C1 DWJXBTKCWYIPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960000074 biopharmaceutical Drugs 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011097 chromatography purification Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000011026 diafiltration Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000013060 ultrafiltration and diafiltration Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 238000011100 viral filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/38—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving specific interaction not covered by one or more of groups B01D15/265 - B01D15/36
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K39/00—Medicinal preparations containing antigens or antibodies
- A61K39/395—Antibodies; Immunoglobulins; Immune serum, e.g. antilymphocytic serum
- A61K39/39516—Antibodies; Immunoglobulins; Immune serum, e.g. antilymphocytic serum from serum, plasma
- A61K39/39525—Purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
- B01D15/1892—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns the sorbent material moving as a whole, e.g. continuous annular chromatography, true moving beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/20—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the conditioning of the sorbent material
- B01D15/203—Equilibration or regeneration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/38—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving specific interaction not covered by one or more of groups B01D15/265 - B01D15/36
- B01D15/3804—Affinity chromatography
- B01D15/3809—Affinity chromatography of the antigen-antibody type, e.g. protein A, G, L chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
- B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D59/00—Separation of different isotopes of the same chemical element
- B01D59/10—Separation by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/107—Organic support material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
- B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/16—Extraction; Separation; Purification by chromatography
- C07K1/22—Affinity chromatography or related techniques based upon selective absorption processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/24—Extraction; Separation; Purification by electrochemical means
- C07K1/26—Electrophoresis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/34—Extraction; Separation; Purification by filtration, ultrafiltration or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
- C07K1/36—Extraction; Separation; Purification by a combination of two or more processes of different types
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K16/00—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K16/00—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
- C07K16/06—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies from serum
- C07K16/065—Purification, fragmentation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44769—Continuous electrophoresis, i.e. the sample being continuously introduced, e.g. free flow electrophoresis [FFE]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
- B01D2315/10—Cross-flow filtration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
- B01D2325/0283—Pore size
- B01D2325/02834—Pore size more than 0.1 and up to 1 µm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2319/00—Fusion polypeptide
- C07K2319/30—Non-immunoglobulin-derived peptide or protein having an immunoglobulin constant or Fc region, or a fragment thereof, attached thereto
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
- G01N2030/8809—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample
- G01N2030/8813—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample biological materials
Abstract
본 명세서에서는 특히, 생물학적 제조 및 다운스트림 정제 공정들이 제공되어 있다.
Description
관련 출원
본 출원은, 35 U.S.C. §119(e)에 따라, 2020년 9월 14일에 출원된 미국 가출원 번호 63/077,766, 2021년 2월 26일에 출원된 미국 가출원 번호 63/154,108, 및 2021년 2월 26일에 출원된 미국 가출원 번호 63/154,109에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이들 각각의 전체 내용은 이들의 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다.
본 발명의 분야
생물학적 생성물(biological product)의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 새로운 공정 및 방법이 제공된다.
특히, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 공정 및 장치가 본원에 제공된다. 측면들에서, 본 명세서에는 생물학적 생성물을 정제하기 위한 공정이 제공되며, 상기 공정은 입력 라인(input line)을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계, 및 동적 여과 모듈에서 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거하는 단계를 포함한다. 부압(negative pressure) 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드(output head)로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급함으로써 불균질 혼합물로부터 불순물이 제거되고, 이로써 생물학적 생성물이 포함된 여액이 생성된다.
동적 여과 모듈은 동적 여과 장치, 적어도 하나의 출력 헤드로부터 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 표적 영역, 및 공급 릴(feed reel)과 수집 릴(collection reel) 사이에 위치하는 진공 수집 시스템과 소통하는 실질적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 멤브레인 지지 부재(membrane support member)를 포함한다. 추가로 동적 여과 장치는 실질적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 적어도 하나의 지지 부재와 함께 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 필터 멤브레인을 포함한다. 생물학적 생성물을 정제하는 것은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 전달하는 것을 추가로 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있고; 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함한다. 친화도 기반 정제 장치에는, 기계적 회전 시스템을 통해 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구가 있다. 기계적 회전 시스템은 비드들의 현탁액을 포함하는 적어도 하나의 개별 용기가 들어 있는 용기 캐러셀(carousel)을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 상기 공정은 생물학적 생성물을 포함한 분획을, 제1 모듈의 적어도 하나의 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 전달하는 것을 추가로 포함한다. 상기 제2 모듈에는 적어도 하나의 자유 흐름 전기영동(free-flow electrophoresis) 장치가 포함되어 있으며, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구와 적어도 하나의 제2 유출구를 갖추고 있고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하여 생물학적 생성물을 회수할 수 있도록 구성된다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 장치는 리드 시스템(lid system), 및 적어도 하나의 개별 용기와 유체 소통하는 수집 용기 시스템을 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 리드 시스템에는 개스킷(gasket)이 있는 적어도 하나의 리드, 적어도 2개의 버퍼 유입구들, 충전 유입구, 가스 유입구, 및 배기 밸브(venting valve)가 있다. 또한, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동 가능하다. 친화도 기반 정제 장치의 용기 캐러셀은 z축을 가로지르는 평면에서 회전 이동이 가능하고, 수집 용기는 z축을 따라 이동 가능하다.
본원에 기재된 바와 같이, 친화도 기반 정제 방법의 용기 캐러셀은 생물학적 생성물과 결합하기 위한 적어도 하나의 위치, 세척하여 결합되지 않은 생성물들을 제거하기 위한 적어도 하나의 위치, 생물학적 생성물을 용출 및 수집하기 위한 적어도 하나의 위치, 및 비드의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 재생 위치를 포함한다.
예를 들어, 친화도 기반 정제의 비드 표면은 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머(aptamer)에 연결되어 있다. 비드들의 초기 농도(예를 들어, 생물학적 생성물에 결합하는 위치에 있는 개별 용기 내)는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 농도 범위 내에 있다. 대안적으로, 비드들의 초기 농도는 약 0.01중량% 내지 약 20중량%, 약 0.01중량% 내지 약 10중량%, 약 0.01중량% 내지 약 5중량%, 약 1중량% 내지 약 20중량%, 또는 약 5중량% 내지 약 10중량%의 범위 내에 있다. 예를 들어, 비드의 직경은 약 0.2μm 내지 약 200μm의 범위이다. 다른 예에서, 비드의 직경은 약 0.2μm 내지 약 100μm, 약 1μm 내지 약 200μm, 약 10μm 내지 약 200μm, 약 20μm 내지 약 200μm, 약 30μm 내지 약 200μm, 약 50μm 내지 약 200μm, 또는 약 150μm 내지 약 200μm이다. 대안적으로, 비드의 직경은 약 1μm 내지 약 100μm, 또는 약 50μm 내지 약 100μm이다.
구현예들에서, 비드(예를 들어, 친화도 기반 정제의 비드)들은 결합에 이용가능한 증가된 표면적을 유지하기 위해 공정 동안 이동성을 유지한다. 예를 들어, 비드는 공정 동안 용액에서 분리(순환 또는 분산)된 상태로 유지된다(예를 들어, 비드는 개별 비드임). 또한, 이동성 비드는 비드들이 함께 응집되지 않는 것, 예를 들어, 적어도 2개 이상의 비드들이 함께 응집되거나 그룹화되지 않는 것을 의미할 수도 있다. 추가로, 이동성 비드는 비드가 용액 내에서 분산되어 자유롭게 이동하는 작은 응집체를 형성할 수 있음을 의미할 수도 있다. 반대로, 본원에 사용된 비드는 패킹되지 않으나, 이동성을 유지하고, 용액 내에서 자유롭게 이동한다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치는 벽 갭(wall gap)을 통해 주 분리 채널(main separation channel)과 액체 접촉하고 있는 양극 전극 채널과 음극 전극 채널을 포함하는 전극 채널들을 포함한다.
자유 흐름 전기영동 장치에는 진공 시스템에 의해 기포들을 제거하여 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인을 포함하는 적어도 하나의 전극 채널 기포 제거기(de-bubbler), 및 적어도 하나의 액체 회로 차단기(liquid circuit breaker)가 있다. 구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치의 적어도 하나의 기포 제거기는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 전극 채널로부터 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부(water-tight seal)를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다. 현재의 방법과 달리, 본원에 기재된 공정은 주 분리 채널에 들어가기 전에 가스 기포를 제거한다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치의 액체 회로 차단기는 유속을 유지하고, 전압에 연결된 용액으로부터 회로를 단절하는 액적을 생성하도록 구성된 가압 용기를 포함한다.
구현예들에서, 정제 공정은 동적 여과 모듈, 제1 모듈, 및 제2 모듈에서 대략 일정한 유속을 유지한다. 예를 들어, 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분, 또는 약 5mL/분 내지 약 10mL/분 범위이다.
구현예들에서, 생물학적 생성물을 정제하는 공정은 약 4℃ 내지 약 37℃ 범위의 온도에서 수행된다.
추가 구현예에서, 상기 공정은 적어도 2개의 동적 여과 모듈들을 포함할 수 있으며, 이때 각각의 동적 여과 모듈에는 동일하거나 상이한 기공 크기를 포함하는 필터 멤브레인이 있다(예를 들어, 불균질 혼합물은 먼저 더 큰 기공 크기의 필터 멤브레인(예를 들어, 0.45μm)과 접촉한 후, 다음으로 더 작은 기공 크기의 필터 멤브레인(예를 들어, 0.2μm)과 접촉함).
구현예들에서, 상기 공정은 등전 집속(isoelectric focusing) 모드, 띠전기영동(zone electrophoresis) 모드, 등속 전기영동(isotachophoresis) 모드, 또는 이들의 조합으로 작동하도록 구성된 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 모듈들을 포함한다. 본원에 기재된 공정은 병렬로 작동되는 적어도 2개의 동적 여과 모듈들, 적어도 2개의 친화도 기반 정제 모듈들, 또는 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 모듈들을 추가로 포함한다.
측면들에서, 본 명세서에는 불균질 혼합물 내 생물학적 생성물로부터 불순물을 제거하기 위한 동적 여과 장치가 제공된다. 상기 장치는 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 필터 멤브레인을 포함하고, 상기 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 표적 영역에 분배하도록 구성된, 적어도 하나의 출력 헤드로부터 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 표적 영역이 있다. 상기 장치의 멤브레인 지지 구조물에는 표적 영역을 생성하기 위해 공급 릴과 수집 릴 사이에 위치한 필터 멤브레인의 일부를 구조적으로 지지하기 위한 실질적으로 평탄한 접촉 표면이 있다. 또한, 동적 여과 장치에는 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 수송을 안정화하기 위한 실질적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 적어도 하나의 지지 부재가 있다. 동적 여과 장치에는 필터 멤브레인의 수송 속도를 제어하도록 구성된 시스템이 있다. 동적 여과 장치에는 멤브레인 지지 구조물과 소통하는 적어도 하나의 진공 라인을 갖고, 동적 필터 멤브레인에 부압 게이지 압력을 가하도록 구성된 진공 시스템이 있으며, 이때 부압은 생물학적 생성물이 포함된 여액을 수집할 수 있도록 한다. 다른 예에서, 동적 여과 장치는 세척 버퍼 라인을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 장치에는 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 친수성 PTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있는 필터 멤브레인이 있다. 필터 멤브레인의 기공 크기는 약 0.1μm 내지 약 1μm의 범위 내에 있다. 다른 예에서, 상기 기공 크기는 약 0.1μm 내지 약 0.9μm, 약 0.1μm 내지 약 0.8μm, 약 0.1μm 내지 약 0.7μm, 약 0.1μm 내지 약 0.6μm, 약 0.1μm 내지 약 0.5μm, 약 0.1μm 내지 약 0.4μm, 약 0.1μm 내지 약 0.3μm, 또는 약 0.1μm 내지 약 0.2μm의 범위 내에 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 2개 이상의 동적 여과 장치들이 사용되는 경우, 이들은 유사하거나 상이한 크기의 필터 멤브레인을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 동적 여과 장치는 일련의 병렬 슬롯들, 예를 들어, 약 1 내지 약 10개의 병렬 슬롯을 갖는 멤브레인 지지 구조물을 포함한다. 구체적인 예에서, 멤브레인 지지 구조물에는 5개의 병렬 슬롯들이 있다.
본원에 기재된 동적 여과 장치는 실질적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 멤브레인 지지 구조물을 포함하며, 이때 상기 접촉 표면은, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 0.1, 약 0.01 내지 약 0.05, 또는 약 0.05 내지 약 0.1과 같이, 이의 정적 마찰 계수(static coefficient of friction)의 척도이다. 구체적인 예에서, 정적 마찰 계수는 0.04이다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은, 예를 들어, 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar 범위 내에 있는 부압 게이지 압력을 인가하도록 구성된다.
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 자유 흐름 전기영동 장치가 제공되며, 상기 분획들 중 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 자유 흐름 전기영동 장치는 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 유입구 및 적어도 하나의 유출구; 2개의 병렬판들 사이에 생성되고 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 구배를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 유체 채널; 양극 전극 채널과 음극 전극 채널을 포함하는 전극 채널들 - 이때, 상기 전극 채널들은 상기 전극 채널들과 주 분리 채널 사이에 위치하는 벽 갭을 통한 액체 접촉에 의해 주 분리 채널에 연결되도록 구성됨 -; 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하기 위해 진공 시스템에 의해 생성 지점 근처에서 전기분해 기포들을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인 또는 다공성 물질을 포함하는 적어도 하나의 전극 채널 기포 제거기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기와 상호작용하기 전에 전압에 연결된 용액을 단절하도록 구성된 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 능동 냉각 시스템; 및 적어도 하나의 수집 용기를 포함한다.
본원에 기재된 자유 흐름 전기영동 장치는 기포 제거기를 갖는 전극 채널을 제공하며, 이때 전극 채널들의 상부 부분은 기포들을 제거하기 위한 진공 시스템과 소통하는 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인으로 밀봉되어 있으며, 전극 채널들은 채널들의 바닥에서 개방되어 있고, 벽 갭을 통해 주 분리 채널 용액과 전극 용액의 액체 접촉을 가능하게 하도록 구성된다.
자유 흐름 전기영동 장치에는 진공 시스템에 의해 기포들을 제거하여 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인을 포함하는 적어도 하나의 전극 채널 기포 제거기, 및 적어도 하나의 액체 회로 차단기가 있다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다. 현재의 방법과 달리, 본원에 기재된 공정은 주 분리 채널에 들어가기 전에 가스 기포를 제거한다.
구현예들에서, 벽 갭(예를 들어, 전극 채널들이 채널들의 바닥에서 개방되어 있고, 주 분리 채널 용액과 전극 용액의 액체 접촉을 가능하게 하도록 구성된 공간)은 약 0.01mm 내지 약 0.25mm이다. 예를 들어, 상기 벽 갭은 약 0.01mm 내지 약 0.2mm, 약 0.01mm 내지 약 0.015mm, 또는 약 0.01mm 내지 약 0.01mm이다.
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치의 액체 회로 차단기는 유속을 유지하고, 전압에 연결된 용액으로부터 회로를 단절하는 액적을 생성하도록 구성된 가압 용기를 포함한다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치는 인라인 센서를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 인라인 센서는 유동 센서(flow sensor), pH 센서, 전도도 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 자유 흐름 전기영동 장치는 단계적 정제를 가능하게 하기 위해 직렬로 연결되어 있고, 등전 집속 모드, 띠전기영동 모드, 등속 전기영동 모드, 또는 이들의 조합으로 작동되는 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 장치들을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에는 혼합물로부터 생물학적 생성물을 정제하기 위한 자유 흐름 전기영동 장치의 용도가 제공된다. 본 발명은 불균질 혼합물로부터 생물학적 생성물을 정제하기 위한 동적 여과 장치의 용도를 추가로 제공한다.
측면들에서, 본 명세서에는 생물학적 생성물을 정제하기 위한 공정이 제공된다. 상기 공정은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 것을 포함한다. 구현예들에서, 상기 공정은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하는 것을 포함한다. 구현예들에서, 생물학적 생성물은 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 성장 인자, 효소, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스(AAV), 또는 렌티바이러스를 포함한다.
구현예들에서, 상기 공정은 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체와 같은 큰 불순물)을 제거하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 동적 여과 공정은 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 제거하기 위한 연속 공정일 수 있다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 공급하여 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 적어도 하나의 동적 여과 모듈을 포함한다.
구현예들에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 예를 들어, 용액을 2개 이상의 분획들로 분리하는 것에는, 생물학적 생성물을 포함하는 하나의 분획, 및 작은 불순물(예를 들어, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물(leachables), 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)을 포함하는 적어도 하나의 다른 분획이 포함될 수 있다.
구현예들에서, 제1 모듈은 친화도 기반의 자성 정제 장치(affinity-based, magnetic purification apparatus)를 포함한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 루프 컨베이어 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 다른 예에서, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 픽앤플레이스 로봇 시스템(pick and place robotics system)을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 자성 정제 장치 또는 등전점 기반의 유체 정제 장치(본 명세서에서는 자유 흐름 전기영동 장치라고도 함)를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 자성 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 전하 기반의 자성 정제 장치를 포함하고, 루프 컨베이어 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 일부 예에서, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 전하 기반의 자성 정제 장치를 포함하고, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 다른 예에서, 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 이로써 생물학적 생성물을 정제한다.
구현예들에서, 본 명세서에는 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하고, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 제거하는 것을 포함하는 생물학적 생성물을 정제하는 공정도 제공된다. 일부 구현예에서, 동적 여과 공정은 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 제거하기 위한 연속 공정일 수 있다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 동적 여과 모듈을 포함한다.
구현예들에서, 상기 공정은, 용액을 2개 이상으로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 예를 들어, 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 기계적 회전 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 다른 예에서, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 단계적 선형 시스템(staged linear system)을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 전하 기반 정제 장치를 포함하고, 기계적 회전 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 일부 예에서, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 단계적 선형 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 다른 예에서, 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 이로써 생물학적 생성물을 정제한다.
구현예들에서, 본 명세서에는 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하고, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 제거하는 것을 포함하는 생물학적 생성물을 정제하는 공정도 제공된다. 일부 구현예에서, 동적 여과 공정은 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 제거하기 위한 연속 공정일 수 있다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 동적 여과 모듈을 포함한다.
구현예들에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 구현예들에서, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 유체 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 구현예들에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 유체 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 전하 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 다른 예에서, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 이로써 생물학적 생성물을 정제한다.
구현예들에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 용액을 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 구현예들에서, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 접선 유동 여과(tangential flow filtration: TFF) 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 TFF 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 TFF 정제 장치, 또는 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 전하 기반 TFF 정제 장치를 포함하고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 다른 예에서, 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 갖는 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하고, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다. 구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 이로써 생물학적 생성물을 정제한다.
본원에 기재된 바와 같이, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 제거하는 공정은 원심분리, 디스크-스택 원심분리(disk-stack centrifugation), 심층 여과, 정적 여과, 접선 유동 여과, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다. 대안적으로, 본원에 기재된 공정은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 원심분리기 및 심층 여과 공정에 의해 임의의 큰 불순물이 제거된 입력으로부터 유래된 입력 라인을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 공정은 원심분리, 디스크-스택 원심분리, 심층 여과, 정적 여과, 접선 유동 여과, 하이드로사이클론(hydrocyclone), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다. 대안적으로, 본원에 기재된 공정은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 연속적인 디스크-스택 원심분리기 및 심층 여과 공정 또는 하이드로사이클론 공정에 의해 임의의 연속적인 큰 불순물이 제거된 입력으로부터 유래된 입력 라인을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물반응기(bioreactor)에서 생산되는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 정제하는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 기재된 공정은 생물반응기에서 연속적으로 생산되는 생물학적 생성물을 정제하는 것을 포함한다. 예를 들어, 생물반응기는 정상 상태의 세포 배양 성장 조건을 가능하게 하는 생물반응기 공급 라인 및 출력 배출 라인(output bleed line)을 포함하고, 상기 출력 배출 라인은 생물반응기로부터 동적 여과 모듈로의 연속 유체 흐름을 허용하는 입력 라인으로서 기능한다. 예를 들어, 생물반응기 유형은 유가식 생물반응기(fed-batch bioreactor), 관류 생물반응기(perfusion bioreactor), 케모스탯 생물반응기(chemostat bioreactor), 또는 다구획 생물반응기(multi-compartment bioreactor)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 생물반응기 배출 라인으로부터의 흐름은 항상 다운스트림 정제 시스템으로 공급된다. 대안적으로, 본원에 기재된 공정은 생물반응기에서 생산되지 않는 생물학적 생성물(예를 들어, mRNA)을 정제하는 것을 포함한다.
구현예들에서, 본 명세서에는 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계, 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 제1 모듈은 친화도 기반의 자성 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 루프 컨베이어 시스템 또는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 자성 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 루프 컨베이어 시스템 또는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
다른 구현예에서는, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 자성 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 루프 컨베이어 시스템 또는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
구현예들에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 포함되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 기계적 회전 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 전하 기반 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 기계적 회전 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
다른 구현예에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 기계적 회전 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
구현예들에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 포함되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 단계적 선형 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 전하 기반 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 단계적 선형 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
다른 구현예에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 단계적 선형 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
구현예들에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 포함되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
다른 구현예에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
구현예들에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 포함되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 TFF 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 전하 기반 TFF 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 상기 제2 유입구와 상기 제2 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
다른 구현예에서, 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 입력 라인을 통해, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계; 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계; 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 상기 여액을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 TFF 정제 장치를 포함하고, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 전달하는 단계 - 이때, 상기 제2 모듈은 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함하고, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및 이로써 생물학적 생성물을 정제하는 단계를 포함한다.
본원에 기재된 공정 및 방법의 이점은 멤브레인 오염 또는 폐색 없이 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하는 능력을 포함한다. 예를 들어, 기존의 여과 또는 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 세포 배양 배지로부터 세포, 세포 파편, 및 응집체를 정화(clarification)하는 것은 통상적으로 필터 멤브레인의 오염 또는 폐색을 초래하여, 이러한 방법이 장기간의 연속 공정을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 수단으로 적합하지 않게 만든다. 이와 달리, 본원에 기재된 동적 여과 장치는 필터 멤브레인의 활성 표적 영역이 지속적으로 새로워지기 때문에, 멤브레인을 오염시키지 않으면서, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거할 수 있도록 한다.
추가로, 생물학적 생성물을 생산하고 정제하는 전 과정이 연속적일 수 있고, 전 과정에 걸쳐 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위의 유속을 유지할 수 있기 때문에, 공정 장비 및 전체 공정 풋프린트(footprint)는 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 표준 공정보다 훨씬 더 작은 풋프린트를 차지할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산 및 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다. 예를 들어, 생물학적 생성물을 정제하는 공정의 유속은 약 1mL/분 내지 약 10mL/분 범위이다. 일부 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위이다. 다른 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 생물반응기 배출 라인으로부터의 유속과 동일하다. 다른 예에서, 여액을 제1 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다. 또 다른 예에서, 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다.
본원에 기재된 자성 수지 비드(예를 들어, 자성 아가로스) 또는 기존의 수지 비드(예를 들어, 아가로스)를 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이러한 시스템이 살균(sanitized), 재활용, 및/또는 재생을 위해 기존의 고정상 또는 패킹된 수지 컬럼(예를 들어, 표준 크로마토그래피용)을 필요로 하지 않는다는 점을 포함한다. 예를 들어, 이러한 시스템은 작동 중에 수지 비드들의 무한한 표면적을 생성하기 위해 수지 비드들(예를 들어, 자성 또는 비자성 수지 비드들)의 재활용 및/또는 재생을 제공하고, 결과적으로 연속적이고 비용 효율적인 방법을 제공한다.
환언하면, 본원에 기재된 모듈은 고정된 결합 또는 회합(association) 능력을 갖지 않는다. 구체적인 예로, 본원에 기재된 바와 같은 생물학적 생성물의 정제 동안 사용되는 수지 비드들은 지속적으로 재활용 및 재생되므로, 생물반응기 배출 라인으로부터의 흐름을 중단하지 않고 동적 여과 모듈 또는 정제 모듈 중 어느 하나에서 이전 단계의 흐름을 수용할 수 있다. 환언하면, 본 발명에 기재된 모듈은 이러한 단계들을 연속적으로 거치기 때문에, 실행 후 살균, 재생, 및/또는 재활용을 위해 유휴 상태로 둘 필요가 없다. 상기 방법은, 현재 방법이 수지 패킹 제약으로 인해 한정된 컬럼 용량 한계를 가지므로, 연속 입력 흐름을 수용하고 전체 용량에 도달한 컬럼의 재생 및/또는 재활용을 가능하게 하려면 여러 개의 패킹된 컬럼들의 컬럼 전환이 필요하다는 점에서 현재의 연속 크로마토그래피 방법과 다르다.
본원에 기재된 방법의 또 다른 이점은 수지 비드들이 고정상에 패킹되지 않고, 오히려 수지 비드들이 이동한다는 점을 포함한다. 비드의 이러한 이동성은 실질적으로 더 많은 수지 비드 표면이 노출되고 결합이 자유로워지므로, 예를 들어, 더 많은 생물학적 생성물이 비드에 결합할 수 있으므로, 결합 또는 회합에 사용할 수 있는 표면적을 증가시킨다. 추가로, 통상적으로 패킹된 컬럼(예를 들어, 비드의 이동성이 부족하고, 표면적이 감소되는 경우) 내의 수지 비드는 컬럼을 통한 흐름을 생성하기 위해 높은 압력차에 노출된다. 이러한 높은 압력차는 비드의 무결성(integrity)을 손상시켜 컬럼 수명을 단축시킨다. 현재 기재된 발명의 이동성 수지 비드들은 실질적으로 더 낮은 압력을 받게 되어 깨지기 쉬운 비드들에게 훨씬 더 부드럽기 때문에 수명을 연장시킨다. 추가로, 이러한 이동성은 비드가 재생(예를 들어, 완전히 재생)되고, 초기 상태로 돌아갈 가능성을 높인다. 이는 또한, 예를 들어, 수지가 더 효율적으로 이용되기 때문에 본원에 기재된 방법의 비용 효율성을 높인다.
본원에 기재된 바와 같이, 청구된 방법 및 장치의 수지 비드는 공정 전반에 걸쳐 이동성이다. 기존의 크로마토그래피 정제 방법에는, 예를 들어, 비드들을 함께 충분히 패킹하여 고정상과 고밀도를 만드는 컬럼 패킹이 필요하다. 예를 들어, 비드는 공정 동안 용액에서 분리(순환 또는 분산)된 상태로 유지된다(예를 들어, 비드는 개별 비드임). 또한, 이동성 비드는 비드들이 함께 응집되지 않는 것, 예를 들어, 적어도 2개 이상의 비드들이 함께 응집되거나 그룹화되지 않는 것을 의미할 수도 있다. 추가로, 이동성 비드는 비드가 용액 내에서 분산되어 자유롭게 이동하는 작은 응집체를 형성할 수 있음을 의미할 수도 있다. 반대로, 본원에 사용된 비드는 패킹되지 않으나, 이동성을 유지하고, 용액 내에서 자유롭게 이동한다.
본원에 기재된 자유 흐름 전기영동을 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이 시스템이 "생성물 손실 없는(no product loss)" 공정을 나타낸다는 점, 즉, 분리가 수용액 내에서 표적 생물학적 생성물의 물리화학적 특성에 따라 전기장과의 상호작용을 통해 발생하기 때문에 생성물이 수지 또는 다른 정제 모이어티(moiety)와 상호작용할 필요가 없다는 점이다. 기존의 이온 교환 크로마토그래피와 비교하여 더 높은 순도의 생성물을 얻을 수 있기 때문에, 이 접근법의 분해능(예를 들어, 높은 수준의 물리화학적 유사성을 갖는 생성물을 정제하는 능력)에서 또 다른 이점이 관찰된다. 예를 들어, 본 명세서의 자유 흐름 전기영동 모듈 및 방법을 사용하여 적어도 약 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 더 높은 순도의 생물학적 생성물을 얻을 수 있다. 또한, 본원에 기재된 방법 및 장치는 기존의 정제 및 크로마토그래피 방법에 비해 (생물학적 생성물의) 순도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 수준과 관련하여 "증가된"이라는 용어는 대조 수준(예를 들어, 기존의 방법을 사용하여 정제한 후 얻은 순도 수준)을 초과하는 모든 % 증가율을 지칭한다. 다양한 구현예에서, 증가된 수준은, 기존의 정제 방법에 비해, 순도가 적어도 또는 약 1%, 2%, 3%, 4%, 또는 5% 증가, 적어도 또는 약 10% 증가, 적어도 또는 약 15% 증가, 적어도 또는 약 20% 증가, 적어도 또는 약 25% 증가, 적어도 또는 약 30% 증가, 적어도 또는 약 35% 증가, 적어도 또는 약 40% 증가, 적어도 또는 약 45% 증가, 적어도 또는 약 50% 증가, 적어도 또는 약 55% 증가, 적어도 또는 약 60% 증가, 적어도 또는 약 65% 증가, 적어도 또는 약 70% 증가, 적어도 또는 약 75% 증가, 적어도 또는 약 80% 증가, 적어도 또는 약 85% 증가, 적어도 또는 약 90% 증가, 적어도 또는 약 95% 증가일 수 있다. 본 발명의 다른 예에서, 본원에 기재된 방법 및 장치로부터 초래된 생물학적 생성물의 순도는, 표준 상업적 또는 크로마토그래피 기술을 사용한 생물학적 생성물의 순도와 비교하여, 약 1.1배, 1.2배, 1.3배, 1.4배, 1.5배, 1.6배, 1.7배, 1.8배, 1.9배, 2배, 2.1배, 2.2배, 2.3배, 2.4배, 2.5배, 2.6배, 2.7배, 2.8배, 2.9배, 또는 3.0배 증가한다.
추가로, 생물학적 생성물의 본질적인 물리화학적 특성(예를 들어, 등전점, 표면 전하, 순전하, 제타 전위, 전기영동 이동성, 정전기적 상호작용 등)에 기반하여 분리하는 것은, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 성장 인자, 효소, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스(AAV), 또는 렌티바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 생물학적 생성물들의 정제를 위한 이러한 접근법의 유용성을 확장시킨다.
또한, 모듈식 접근 방식은 다양한 범위의 생물학적 생성물들을 수용하도록 공정 설계의 유연성을 제공한다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정에서, 동적 여과에 의한 정제 동안, 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되고, 부압 하에 약 50mL 내지 약 100L를 수집할 수 있는 진공 수집 용기로 공급된다. 예를 들어, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 10L이다. 다른 예에서, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 50L이다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
구현예들에서, 적어도 하나의 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드(coaxial output head), 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 이들의 임의의 조합을 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드(edge guide), 장력 조절장치(예를 들어, 댄서(dancer)), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 당업자에게 공지된 요소들을 포함한다.
구현예들에서, 본 명세서의 공정은 (동적 여과 모듈에 대한 입력 라인과 유체 소통하는) 적어도 하나의 출력 헤드가 xy 래스터링(rastering) 또는 rθ 래스터링이 가능한 것을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 출력 헤드는 xy 래스터링이 가능하다. 일부 예에서, 적어도 하나의 출력 헤드는 rθ 래스터링이 가능하다. 다른 예에서, 적어도 하나의 출력 헤드는 z축을 따라 이동 가능하다. 또 다른 예에서, 적어도 하나의 출력 헤드는 xy 래스터링이 가능하고, z축을 따라 이동 가능하다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤(filter membrane roll), 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 적어도 하나의 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 상기 필터 멤브레인 롤은 압연 필터 멤브레인(rolled filter membrane)을 포함하며, 이때 상기 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 친수성 PTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤의 폭은 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템의 크기, 적어도 하나의 출력 헤드의 크기, 또는 멤브레인 지지 구조물에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능하며, 즉, 상기 필터 멤브레인은 조립식 롤(prefabricated roll)에서 시작하여 초기에 비어 있는 수집 롤까지 이어져 릴투릴 시스템(reel-to-reel system)을 생성한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE))에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면, 및 진공 라인과 연속되는 개구부를 포함한다. 예를 들어, 정적 마찰 계수는 약 0.01 내지 약 0.1, 약 0.01 내지 약 0.05, 또는 약 0.05 내지 약 0.1 범위이다. 예를 들어, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물에는 개구부가 포함되어 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍(hole), 프릿(frit), 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물에는 온도 제어 메커니즘이 포함되어 있다. 온도 제어 메커니즘은 4℃ 내지 37℃의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 제어 메커니즘은 15℃ 내지 37℃의 온도를 유지한다. 예시적인 온도 제어 메커니즘은 단일 루프 컨트롤러(single loop controller), 다중 루프 컨트롤러(multiloop controller), 폐루프 컨트롤러(closed loop controller), 비례 적분 미분(proportional-integral-derivative: PID) 컨트롤러, Peltier 소자, 저항 가열 요소(resistive heating element), 및/또는 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척(thermal chuck)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA))에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 정적 마찰 계수는 약 0.01 내지 약 0.1, 약 0.01 내지 약 0.05, 또는 약 0.05 내지 약 0.1 범위이다. 예를 들어, 지지 로드 또는 롤러는 고정되어 있거나 회전할 수 있다. 일부 예에서, 지지 로드는 베어링, 예를 들어, 슬리브 베어링(sleeve bearing)을 추가로 포함할 수 있다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다. 대안적으로, 별도의 공급 릴에 의해 공급되는 적어도 2개의 압연 필터 멤브레인을 갖는 단일 동적 여과 장치에 의해 유사한 결과가 달성될 수 있으며, 그 결과 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)에 걸쳐 필터 멤브레인들의 적층된 세트가 생성되며, 이때 불균질 혼합물은 먼저 더 큰 기공 크기의 필터 멤브레인(예를 들어, 0.45μm)과 접촉한 후 다음으로 더 작은 기공 크기의 필터 멤브레인(예를 들어, 0.2μm)과 접촉한다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 자성 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 친화도 기반의 자성 정제 장치는 자성 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 자성 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드는 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(superparamagnetic)일 수 있다.
예를 들어, 친화도 기반의 자성 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 다른 예에서, 상기 비드들의 직경은 약 0.2μm 내지 약 100μM, 약 1μm 내지 약 200μm, 약 10μm 내지 약 200μm, 약 20μm 내지 약 200μm, 약 30μm 내지 약 200μm, 약 50μm 내지 약 200μm, 또는 약 150μm 내지 약 200μm이다. 대안적으로, 비드의 직경은 약 1μm 내지 약 100μm, 또는 약 50μm 내지 약 100μm이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 전체 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 40마이크론 내지 약 90마이크론인 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 자성 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 일부 예에서, 단클론 항체의 정제는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 농도를 갖는 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제2 모듈은 전하 기반의 자성 정제 장치(예를 들어, 양전하 및/또는 음전하 기반의 자성 정제 장치)를 포함하고, 상기 전하 기반의 자성 정제 장치는 자성 수지 비드를 추가로 포함한다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 양전하 작용기의 결합으로부터 유래된 양이온성 작용기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 양전하 작용기는 아민, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드, 순 양전하 단백질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 대안적으로, 자성 수지 비드들의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 음전하 작용기의 결합으로부터 유래된 음이온성 작용기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 음전하 작용기는 카복실, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드, 순 음전하 단백질, 올리고뉴클레오티드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 예를 들어, 자성 수지 비드는 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(superparamagnetic)일 수 있다.
구현예들에서, 전하 기반의 자성 정제 장치의 자성 수지 비드는 직경이 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 전체 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 40마이크론 내지 약 90마이크론인 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 자성 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 일부 예에서, 단클론 항체의 정제는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 농도를 갖는 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량(electrostatic association capacity)은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 바와 같이, 제1(친화도 기반의 자성 정제) 및/또는 제2(양전하 및/또는 음전하 기반의 자성 정제 장치를 포함하는 전하 기반의 자성 정제) 모듈(들) 중 하나 또는 둘 다는 적어도 하나의 외부 자기장을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 외부 자기장은 영구 자석(permanent magnet) 또는 전자석(electromagnet)을 포함한다. 적어도 하나의 외부 자기장은 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 1 테슬라)의 자기장 강도를 포함한다. 대안적으로, 적어도 하나의 외부 자기장은 차폐된다.
구현예들에서, 루프 컨베이어 시스템에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들이 있다. 예를 들어, 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나는 자성 수지 비드들을 끌어당기기 위해 외부 자기장 내에 또는 근접한 곳에 위치한다.
구현예들에서, 픽앤플레이스 로봇 시스템에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들이 있다. 예를 들어, 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나는 자성 수지 비드들을 끌어당기기 위해 외부 자기장 내에 또는 근접한 곳에 배치된다.
구현예들에서, 제1(친화도 기반의 자성 정제) 및/또는 제2(양전하 및/또는 음전하 기반의 자성 정제 장치를 포함하는 전하 기반의 자성 정제) 모듈은 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다. 예를 들어, 접선 유동 여과 시스템은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하는 데 사용될 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 친화도 기반 정제 장치는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다.
예를 들어, 친화도 기반 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 전체 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 90마이크론인 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 일부 예에서, 단클론 항체의 정제는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 농도를 갖는 수지 비드들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다.
또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제2 모듈은 전하 기반 정제 장치(예를 들어, 양전하 및/또는 음전하 기반 정제 장치)를 포함하고, 상기 전하 기반 정제 장치는 수지 비드를 추가로 포함한다. 예를 들어, 수지 비드들의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 양전하 작용기의 결합으로부터 유래된 양이온성 작용기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 양전하 작용기는 아민, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드, 순 양전하 단백질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 대안적으로, 수지 비드들의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 음전하 작용기의 결합으로부터 유래된 음이온성 작용기를 가질 수 있다. 예를 들어, 음전하 작용기는 카복실, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드, 순 음전하 단백질, 올리고뉴클레오티드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 전체 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 90마이크론인 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 일부 예에서, 단클론 항체의 정제는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 농도를 갖는 수지 비드들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 기계적 회전 시스템(예를 들어, 제1 및/또는 제2 유입구와 제1 및/또는 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하는 시스템)에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 수용하고(예를 들어, 연속적으로 수용하고), 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 지정된 정제 위치로 수송하도록 구성된 이동성 수지 비드들을 포함하는(예를 들어, 이동성 수지 비드들로 채워진) 적어도 2개의 용기들이 있다.
다른 구현예에서, 상기 시스템(예를 들어, 제1 및/또는 제2 유입구와 제1 및/또는 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하는 단계적 선형 시스템)에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 수용하고(예를 들어, 연속적으로 수용하고), 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 혼합물을 처리하도록 구성된 이동성 수지 비드들을 포함하는(예를 들어, 이동성 수지 비드들로 채워진) 적어도 2개의 용기들이 있다.
구현예들에서, 제1(친화도 기반 정제) 및/또는 제2(양전하 및/또는 음전하 기반 정제 장치를 포함하는 전하 기반 정제) 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자(hybrid fluidic device) 또는 칩을 갖는 친화도 기반의 유체 정제 장치이다. 구현예들에서, 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩에는 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 기계적 힘 발생기(mechanical force generator)가 있다. 또한, 적어도 하나의 기계적 힘 발생기는 규정된 단방향 힘을 발생시킬 수 있는 초음파 변환기(ultrasonic transducer) 또는 압전 컴포넌트(piezoelectric component)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 적어도 하나의 외부 자기장은 영구 자석, 전자석, 패턴화된 자석(patterned magnet), 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 외부 자기장은 약 0.01 테슬라(T) 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 1 테슬라)의 자기장 강도를 나타낼 수 있다. 다른 예에서, 자기장 강도는 약 0.01T, 약 0.1T, 또는 약 1T이다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩에는 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 유전영동 전극(dielectrophoretic electrode)이 있다. 적어도 하나의 유전영동 전극은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 외부 자기장은 영구 자석, 전자석, 패턴화된 자석, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 외부 자기장은 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라)의 자기장 강도를 나타낼 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 장치는 자성 수지 비드들을 추가로 포함한다. 자성 수지 비드의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드는 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(superparamagnetic)일 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 40마이크론인 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 자성 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 초기 농도는 약 1중량%일 수 있다. 일부 예에서, 단클론 항체의 정제는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 농도를 갖는 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제2 모듈은 전하 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 전하 기반의 유체 정제 장치에는 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩이 있다. 상기 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩에는 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 기계적 힘 발생기가 있을 수 있다. 또한, 적어도 하나의 기계적 힘 발생기는 정의된 단방향 힘을 발생시킬 수 있는 초음파 변환기 또는 압전 컴포넌트를 포함한다. 다른 예에서, 적어도 하나의 외부 자기장은 영구 자석, 전자석, 패턴화된 자석, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 외부 자기장은 약 0.01 테슬라(T) 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라)의 자기장 강도를 나타낼 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01T, 약 0.1T, 또는 약 1T이다. 다른 구현예에서, 하이브리드 유체 소자 또는 칩에는 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 유전영동 전극이 있을 수 있으며, 이때 상기 적어도 하나의 유전영동 전극은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 외부 자기장은 영구 자석 또는 전자석을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 외부 자기장은 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라)의 자기장 강도를 포함한다.
구현예들에서, 전하 기반의 유체 정제 장치(예를 들어, 양전하 및/또는 음전하 기반 유체 정제 장치)는 자성 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 자성 수지 비드들의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 양전하 작용기의 결합으로부터 유래된 양이온성 작용기를 가지고 있다. 상기 양전하 작용기는 아민, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드, 순 양전하 단백질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 대안적으로, 자성 수지 비드 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 음전하 작용기의 결합으로부터 유래된 음이온성 작용기를 포함할 수 있다. 상기 음전하 작용기는 카복실, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드, 순 음전하 단백질, 올리고뉴클레오티드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 예를 들어, 자성 수지 비드는 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(superparamagnetic)일 수 있다.
예를 들어, 전하 기반의 유체 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 40마이크론인 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 자성 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 일부 예에서, 단클론 항체의 정제는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 농도를 갖는 자성 수지 비드들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 제1(친화도 기반의 유체 정제) 모듈에는 추가로, 자성 수지 비드 표면에 대한 생물학적 생성물의 결합을 가능하게 하는 적어도 하나의 평형 용기(equilibration vessel), 및 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 탈결합 상호작용(de-binding interaction)을 가능하게 하는 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기가 있다.
구현예들에서, 제2(양전하 및/또는 음전하 기반의 유체 정제 장치를 포함하는 전하 기반의 유체 정제) 모듈에는 추가로, 자성 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기, 및 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하는 적어도 하나의 해리 평형 용기가 있다. 예를 들어, 다수의 해리 평형 용기들은, 예를 들어, pH 구배 또는 이온 강도 구배와 같은 구배 해리를 달성하기 위해 다수의 전하 기반 유체 정제 장치들과 함께 사용된다.
구현예들에서, 본원에 기재된 자성 수지 비드들은 재활용되고 재사용된다. 예를 들어, 상기 비드들은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 적어도 2회, 3회, 4회, 또는 그 이상 재사용될 수 있다. 자성 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하기 위해, 적어도 하나의 재생 평형 용기는 자성 수지 비드들을 농축하고 버퍼 교환하여 자성 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌리기 위한 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 제1(친화도 기반의 유체 정제) 및/또는 제2(양전하 및/또는 음전하 기반의 유체 정제 장치를 포함하는 전하 기반의 유체 정제) 모듈은 생물학적 생성물을 정제하기 위한 하이브리드 마이크로유체(microfluidic), 메조유체(mesofluidic), 밀리유체(millifluidic), 매크로유체(macrofluidic) 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합, 예를 들어, 적어도 하나의 자기장과 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나를 포함하는 하이브리드 마이크로유체 소자를 포함한다.
구현예들에서, 제1(친화도 기반의 유체 정제) 및/또는 제2(양전하 및/또는 음전하 기반의 유체 정제 장치를 포함하는 전하 기반의 유체 정제) 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 TFF 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 친화도 기반 TFF 정제 장치에는 유체 소통하는 적어도 3개의 접선 유동 여과 시스템들이 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 장치는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 10마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 전체 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 90마이크론인 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제2 모듈은 전하 기반 TFF 정제 장치(예를 들어, 양전하 및/또는 음전하 기반 TFF 정제 장치)를 포함한다. 예를 들어, 전하 기반 TFF 정제 장치에는 유체 소통하는 적어도 3개의 접선 유동 여과 시스템들이 있다.
구현예들에서, 전하 기반 TFF 정제 장치는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 예를 들어, 수지 비드들의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 양전하 작용기의 결합으로부터 유래된 양이온성 작용기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 양전하 작용기는 아민, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드, 순 양전하 단백질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 대안적으로, 수지 비드의 표면은 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 정제를 가능하게 하기 위해 음전하 작용기의 결합으로부터 유래된 음이온성 작용기를 가질 수 있다. 예를 들어, 음전하 작용기는 카복실, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드, 순 음전하 단백질, 올리고뉴클레오티드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 전하 기반 TFF 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 전체 유속에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단클론 항체의 정제는 크기가 약 90마이크론인 수지 비드들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 제1(친화도 기반 TFF 정제) 모듈에는 추가로, 수지 비드 표면에 대한 생물학적 생성물의 결합을 가능하게 하는 적어도 하나의 평형 용기, 및 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 탈결합 상호작용을 가능하게 하는 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기가 있다.
구현예들에서, 제2(양전하 및/또는 음전하 기반 TFF 정제 장치를 포함하는 전하 기반 TFF 정제) 모듈에는 추가로, 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 전하 또는 정전기적 상호작용을 기반으로 하는 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기, 및 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하는 적어도 하나의 해리 평형 용기가 있다. 예를 들어, 다수의 해리 평형 용기들은, 예를 들어, pH 구배 또는 이온 강도 구배와 같은 구배 해리를 달성하기 위해 다수의 전하 기반 유체 정제 장치들과 함께 사용된다.
구현예들에서, 본원에 기재된 수지 비드들은 재활용되고 재사용된다. 예를 들어, 상기 비드들은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 적어도 2회, 3회, 4회, 또는 그 이상 재사용될 수 있다. 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하기 위해, 적어도 하나의 재생 평형 용기는 수지 비드들을 농축하고 버퍼 교환하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌리기 위한 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용될 수 있다.
구현예들에서, 제1(친화도 기반 TFF 정제) 및/또는 제2(양전하 및/또는 음전하 기반 TFF 정제 장치를 포함하는 전하 기반 TFF 정제) 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위한 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
다른 구현예에서, 본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제2 모듈은 본 명세서에서 자유 흐름 전기영동 장치라고도 하는, 등전점 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 예를 들어, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등전 집속 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 다른 예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(coarse pH gradient)(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(fine pH gradient)(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위). 대안적으로, 자유 흐름 전기영동 장치에는 띠전기영동 또는 전하 분리 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하고, pH 구배가 없는(no pH gradient) 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
다른 예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 염기성 pH(예를 들어, pH 7 초과)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 산성 pH(예를 들어, pH 7 미만)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 또한, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등속 전기영동 작동 모드로 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(spacer solution)(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
일부 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자, 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함하며, 이때 각각의 소자는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있으며, 분리 분해능을 높이기 위해 직렬 연결을 통해 순차적으로 작동될 수 있다.
다른 구현예에서, 제한하려는 의도 없이, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제3 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
또 다른 구현예에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 능동 냉각 시스템(예를 들어, Peltier 소자, 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척)을 추가로 포함하여 온도 제어 및 주울 열방산(Joule heat dissipation)을 가능하게 한다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 약 4℃ 내지 약 37℃의 범위에서 작동을 가능하게 하기 위해 냉각 및/또는 주울 열방산을 제어할 수 있다. 예를 들어, 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 단리하는 경우, 온도는 약 4℃ 내지 약 37℃로 유지된다.
추가 구현예에서, 생물학적 생성물을 정제하는 공정은 또한, 바이러스 불활성화, 바이러스 여과, 접선 유동 여과(TFF), 고성능 접선 유동 여과(HP-TFF), 한외여과/정용여과(UF/DF), 필터 멸균, 충전-마무리(fill-finish), 동결건조, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 이들은 반연속적으로 그리고 제2 모듈의 다운스트림에서 수행된다.
예를 들어, 본원에 기재된 전체 공정(생물학적 생성물을 정제하기 위한 공정)은 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 약 4℃ 내지 약 37℃ 범위 내에 있는 온도에서 수행된다. 또한, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 상업적 생산 규모 공정은 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 기술보다 훨씬 적은 평방 피트를 차지하는 풋프린트를 갖는 시스템에서 수행된다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산하고 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다.
본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 사용되며, 생물학적 생성물은 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 성장 인자, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스, 또는 렌티바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
동적 여과 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 불균질 혼합물 내 생물학적 생성물로부터 큰 불순물을 제거하기 위한 동적 여과 모듈이 제공된다. 동적 여과 모듈은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤(filter membrane roll), 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 적어도 하나의 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다.
동적 여과 모듈은 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 상기 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)이 있다. 예를 들어, 필터 멤브레인 롤의 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 친수성 PTFE를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 적합한 소재로 구성된다.
구현예들에서, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤의 폭은 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템의 크기 및 멤브레인 지지 구조물의 크기와 같은 요인들에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능을 하여 릴투릴 시스템을 생성한다. 작동 시, 불균질 혼합물은, 본 명세서에서 "표적 영역"(또는 "활성 표적 영역")으로도 지칭되는, 필터 멤브레인의 새로운 사용되지 않은 표적 영역에 적용되며, 이때 상기 필터 멤브레인은 사용된 필터 멤브레인 부분을 수집하는 수집 릴의 결과로 멤브레인 지지 구조물을 가로질러 적절한 수송 속도로 계속 이동된다. 예를 들어, 공급 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 분당 회전수(RPM)를 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스(gear box)와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 수집 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 RPM을 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 또한, 공급 릴 모터와 수집 릴 모터는 작동 중에 공급 릴과 수집 릴 모두에서 끊임없이 변화하는 필터 멤브레인 롤의 직경과 일관된 멤브레인 수송 속도를 보장하기 위해 피드백 메커니즘을 작동시키는 폐쇄 루프 컨트롤러에 의해 제어된다.
예를 들어, 두께 모니터링 시스템 또는 로터리 엔코더(rotary encoder)를 사용하여 일관된 멤브레인 수송 속도를 보장할 수 있다. 예를 들어, 공급 릴과 수집 릴은 동일한 속도에서 동일한 방향으로 작동한다. 다른 예에서, 공급 릴과 수집 릴은 서로 다른 속도에서 동일한 방향으로 작동한다. 공급 릴에서 수집 릴로 필터 멤브레인을 수송하는 다른 방법은 코팅 및 컨버팅 산업(converting industry) 분야의 숙련가에 의해 고려될 수 있다. 다른 예에서는 2개의 동적 여과 시스템들이 병렬로 실행된다. 예를 들어, 2개의 병렬 동적 여과 시스템들은 사용된 필터 멤브레인 롤을 교체하는 동안 시스템을 통한 지속적인 흐름을 허용할 수 있다. 또한, 2개의 병렬 동적 여과 시스템들은 전체 진공 수집 용기를 대기압과 평형을 이루게 하여 생물반응기 배출 라인으로부터 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하는 공정을 중단하지 않고도 제1 정제 모듈로 유체를 흐를 수 있게 할 수 있다.
추가로, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인이 부압을 겪을 때 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)을 지지하기 위한 멤브레인 지지 구조물을 포함한다. 멤브레인 지지 구조물은 공급 릴과 수집 릴 사이에 위치하며, 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 가지며, 진공 라인과 연속되는 개구부를 갖는다. 예를 들어, 상기 개구부는 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, PFA)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 동적 여과 모듈은 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 이동을 안정화하기 위해 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 지닌 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러를 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 증발 냉각이 있을 때 원하는 온도를 유지하기 위한 온도 제어 메커니즘을 포함한다. 상기 온도 제어 메커니즘은 약 4℃ 내지 약 37℃의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 제어 메커니즘은 약 15℃ 내지 약 37℃ 범위 내의 온도를 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드, 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 코팅 및 컨버팅 산업에 공지된 요소들, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드, 장력 조절장치(예를 들어, 댄서), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)에 걸쳐 부압을 적용하기 위해 멤브레인 지지 구조물과 연속되는 진공 시스템을 포함하며, 이때 상기 부압은 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)을 허용하고, 생물학적 생성물을 포함하는 여액의 수집을 가능하게 한다. 예를 들어, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 연속 여과를 위해 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 여액을 수집하도록 구성된 적어도 하나의 진공 수집 용기, 및 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 추가로 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬 동적 여과 시스템들은 제1 진공 수집 용기를 완전히 충전하고, 대기압과 평형을 이루게 한 후에 시스템을 통해 연속적으로 흐를 수 있도록 하기 위해 시차를 두고 실행된다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다. 대안적으로, 별도의 공급 릴에 의해 공급되는 적어도 2개의 압연 필터 멤브레인을 갖는 단일 동적 여과 장치에 의해 유사한 결과가 달성될 수 있으며, 그 결과 활성 표적 영역에 걸쳐 필터 멤브레인들의 적층된 세트가 생성되며, 이때 불균질 혼합물은 먼저 더 큰 기공 크기의 필터 멤브레인(예를 들어, 0.45μm)과 접촉한 후 다음으로 더 작은 기공 크기의 필터 멤브레인(예를 들어, 0.2μm)과 접촉한다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반의 자성 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
또한, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 루프 컨베이어 시스템을 포함한다.
대안적으로, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 외부 자기장을 포함한다. 또한, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 상기 생물학적 생성물의 용출을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 외부 자기장이 사용될 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐(on) 상태와 꺼짐(off) 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 용출 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액(waste solution)을 제거하기 위한 적어도 하나의 흡인기 시스템(aspirator system)을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프(fluid handling pump)를 포함한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반의 자성 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
또한, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 루프 컨베이어 시스템을 포함한다.
대안적으로, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 외부 자기장을 포함한다. 또한, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 상기 생물학적 생성물의 해리 및 정제를 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 외부 자기장이 사용될 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐(on) 상태와 꺼짐(off) 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 회합/세척 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템을 포함한다. 예를 들어, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하기 위한 적어도 하나의 흡인기 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반의 자성 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
또한, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 루프 컨베이어 시스템을 포함한다.
대안적으로, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 외부 자기장을 포함한다. 또한, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 상기 생물학적 생성물의 해리 및 정제를 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 외부 자기장이 사용될 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐(on) 상태와 꺼짐(off) 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 회합/세척 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템을 포함한다. 예를 들어, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하기 위한 적어도 하나의 흡인기 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드(gasketed lid)가 있는 리드 시스템을 포함하며, 이때 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력(positive head pressure)을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는다. 또한, 상기 리드 시스템에는 대기압과 평형을 이룰 수 있게 하는 적어도 하나의 벤트 포트(vent port), 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 및/또는 상기 수지 비드들의 세척, 이로부터의 용출, 또는 이의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들이 있다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 개스킷 리드는 또한 수지 비드들의 분산을 가능하게 하기 위해 오버헤드 교반 임펠러(overhead stirring impeller)를 수용하기 위한 포트를 포함한다. 예를 들어, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀을 포함한다. 예를 들어, 캐러셀은 적어도 2개의 용기들을 붙들어 서로 다른 공정 위치로 수송하는 회전 구조물이다. 일부 예에서, 기계적 회전 시스템은 가압 및 액체 취급을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합(mate)되도록 구성된다. 다른 예에서, 기계식 회전 시스템은 xy 평면에서 이동 또는 회전을 제어한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈의 적어도 2개의 용기들 각각에는 지지된 기저 필터(basement filter) 또는 필터 멤브레인이 있다. 예를 들어, 기저 필터(또는 필터 멤브레인)는 결합, 탈결합, 세척, 용출, 및/또는 재생 공정 단계들 동안 수지 비드들의 보유를 가능하게 한다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 액체 흐름을 제어하기 위한 밸브를 추가로 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 친화도 기반 정제 모듈은 단계적 선형 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 처리하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함한다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 가압 및 액체 취급을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합하도록 구성된다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
다른 구현예에서, 친화도 기반 정제 모듈은 단계적 선형 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기에 연결되어 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 가스를 포함한다. 일부 구현예에서, 제한하려는 의도 없이, 상기 가스는 필터링된 질소 또는 압축 건조 공기를 포함한다. 예를 들어, 상기 가스는 약 0.1psi 내지 약 30psi의 압력 수두(pressure head)를 생성한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 낮은 pH 용출 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반 정제 모듈
또한, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다.
양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다. 예를 들어, 상기 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 리드 시스템을 포함하며, 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트; 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 개스킷 리드는 수지 비드들의 분산을 가능하게 하기 위해 오버헤드 교반 임펠러를 수용하기 위한 포트를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀을 포함한다. 예를 들어, 캐러셀은 적어도 2개의 용기들을 붙들어 서로 다른 공정 위치로 수송하는 회전 구조물이다. 일부 예에서, 상기 기계적 회전 시스템은 가압을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합되도록 구성된다. 다른 예에서, 기계식 회전 시스템은 xy 평면에서 이동 또는 회전을 제어한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈의 적어도 2개의 용기들 각각에는 지지된 기저 필터 또는 필터 멤브레인이 있다. 예를 들어, 기저 필터(또는 필터 멤브레인)는 회합, 세척, 해리, 및/또는 재생 공정 단계들 동안 수지 비드들의 보유를 가능하게 한다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 액체 흐름을 제어하기 위한 밸브를 추가로 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 양전하 기반 정제 모듈은 단계적 선형 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 처리하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함한다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 가압 및 액체 취급을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합하도록 구성된다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
다른 구현예에서, 양전하 기반 정제 모듈은 단계적 선형 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기에 연결되어 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 가스를 포함한다. 일부 구현예에서, 제한하려는 의도 없이, 상기 가스는 필터링된 질소 또는 압축 건조 공기를 포함한다. 예를 들어, 상기 가스는 약 0.1psi 내지 약 30psi의 압력 수두(pressure head)를 생성한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 회합/세척 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템을 포함한다. 예를 들어, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 여러 해리 버퍼들이 연속적으로 또는 순차적으로 이용된다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 리드 시스템을 포함하며, 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트; 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 개스킷 리드는 수지 비드들의 분산을 가능하게 하기 위해 오버헤드 교반 임펠러를 수용하기 위한 포트를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀을 포함한다. 예를 들어, 캐러셀은 적어도 2개의 용기들을 붙들어 서로 다른 공정 위치로 수송하는 회전 구조물이다. 일부 예에서, 상기 기계적 회전 시스템은 가압을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합되도록 구성된다. 다른 예에서, 기계식 회전 시스템은 xy 평면에서 이동 또는 회전을 제어한다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈의 적어도 2개의 용기들 각각에는 지지된 기저 필터 또는 필터 멤브레인이 있다. 예를 들어, 기저 필터(또는 필터 멤브레인)는 회합, 세척, 해리, 및/또는 재생 공정 단계들 동안 수지 비드들의 보유를 가능하게 한다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 액체 흐름을 제어하기 위한 밸브를 추가로 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 양전하 기반 정제 모듈은 단계적 선형 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 처리하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함한다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 가압 및 액체 취급을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합하도록 구성된다.
구현예들에서, 양전하 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
다른 구현예에서, 양전하 기반 정제 모듈은 단계적 선형 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기에 연결되어 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 가스를 포함한다. 일부 구현예에서, 제한하려는 의도 없이, 상기 가스는 필터링된 질소 또는 압축 건조 공기를 포함한다. 예를 들어, 상기 가스는 약 0.1psi 내지 약 30psi의 압력 수두(pressure head)를 생성한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 회합/세척 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템을 포함한다. 예를 들어, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 여러 해리 버퍼들이 연속적으로 또는 순차적으로 이용된다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반의 유체 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면에 대한 생물학적 생성물의 결합을 가능하게 하는 적어도 하나의 평형 용기; 및 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 상기 생물학적 생성물이 결합된 자성 수지 비드들을 상기 불균질 혼합물로부터 분리하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 제1 하이브리드 직교류 유체 소자를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 탈결합을 허용하는 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기; 및 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 상기 자성 수지 비드들을 상기 결합되지 않은 생물학적 생성물로부터 분리하고, 이들의 용출을 완료하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나 포함하는 적어도 하나의 제2 하이브리드 직교류 유체 소자를 추가로 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 2개의 버퍼 시스템들을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 평형 용기를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반의 유체 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 양전하 기반 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기; 및 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 상기 생물학적 생성물이 회합된 자성 수지 비드들을 상기 불균질 혼합물로부터 분리하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 제1 하이브리드 직교류 유체 소자를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 허용하는 적어도 하나의 해리 평형 용기; 및 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 상기 자성 수지 비드들을 상기 해리된 생물학적 생성물로부터 분리하고, 이의 정제를 완료하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 제2 하이브리드 직교류 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 별개의 버퍼들을 포함하는 여러 해리 평형 용기들이 순차적으로 이용된다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 2개의 버퍼 시스템들을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 평형 용기를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반의 유체 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기; 및 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 상기 생물학적 생성물이 회합된 자성 수지 비드들을 상기 불균질 혼합물로부터 분리하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 제1 하이브리드 직교류 유체 소자를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 허용하는 적어도 하나의 해리 평형 용기; 및 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 상기 자성 수지 비드들을 상기 해리된 생물학적 생성물로부터 분리하고, 이의 정제를 완료하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 제2 하이브리드 직교류 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 별개의 버퍼들을 포함하는 여러 해리 평형 용기들이 순차적으로 이용된다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 2개의 버퍼 시스템들을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 평형 용기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반 TFF 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정하다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면에 대한 생물학적 생성물의 결합을 허용하는 적어도 하나의 평형 용기; 및 상기 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물 결합된 수지 비드들을 분리하기 위한 적어도 하나의 제1 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 탈결합을 가능하게 하는 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기; 및 상기 결합되지 않은 생물학적 생성물로부터 상기 수지 비드들을 분리하고 이들의 용출을 완료하기 위한 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 재생 평형 용기; 및 수지 비드들의 농축 및 버퍼 교환을 허용하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기; 및 생물학적 생성물의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하여 생물학적 생성물을 정제하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 평형 용기, 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기, 및 적어도 하나의 재생 평형 용기는 평행 유동 경로에서 적어도 하나의 추가 용기를 통해 여액의 연속적인 유동을 유지하면서 적절한 버퍼들을 사용하여 수지 비드들의 정제 및 재생을 가능하게 하기 위해 상응하는 접선 유동 여과 시스템들 사이에서 전환되는 단일 용기를 포함할 수 있다.
구현예들에서, 수지 비드들의 재생은 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기, 및 정제, 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하기 위해 낮은 pH 용출 버퍼 및 재생 버퍼 둘 모두를 포함하도록 구성된 친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 별도의 재생 평형 용기 및 상응하는 접선 유동 여과 시스템을 필요로 하지 않고 수지 비드들을 재생함으로써 달성될 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 2개의 버퍼 시스템들을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반 TFF 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정하다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들은 이동성이다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기; 및 상기 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물 회합된 수지 비드들을 분리하기 위한 적어도 하나의 제1 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하는 적어도 하나의 해리 평형 용기; 및 상기 해리된 생물학적 생성물로부터 상기 수지 비드들을 분리하고 이들의 정제를 완료하기 위한 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 포함한다. 일부 측면에서, 예를 들어, pH 구배 또는 이온 강도 구배와 같은 구배 해리를 달성하기 위해 다수의 해리 평형 용기들이 다수의 접선 유동 여과 시스템들과 함께 이용된다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 재생 평형 용기; 및 수지 비드들의 농축 및 버퍼 교환을 허용하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기; 및 생물학적 생성물의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하여 생물학적 생성물을 정제하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기, 적어도 하나의 해리 용기, 및 적어도 하나의 재생 평형 용기는 평행 유동 경로에서 적어도 하나의 추가 용기를 통해 여액의 연속적인 유동을 유지하면서 적절한 버퍼들을 사용하여 수지 비드들의 정제 및 재생을 가능하게 하기 위해 상응하는 접선 유동 여과 시스템들 사이에서 전환되는 단일 용기를 포함할 수 있다.
구현예들에서, 수지 비드들의 재생은 적어도 하나의 해리 용기, 및 정제, 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하기 위해 해리 버퍼 및 재생 버퍼 둘 모두를 포함하도록 구성된 양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 별도의 재생 평형 용기 및 상응하는 접선 유동 여과 시스템을 필요로 하지 않고 수지 비드들을 재생함으로써 달성될 수 있다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 2개의 버퍼 시스템들을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반 TFF 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정하다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기; 및 상기 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물 회합된 수지 비드들을 분리하기 위한 적어도 하나의 제1 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하는 적어도 하나의 해리 평형 용기; 및 상기 해리된 생물학적 생성물로부터 상기 수지 비드들을 분리하고 이들의 정제를 완료하기 위한 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 포함한다. 일부 측면에서, 예를 들어, pH 구배 또는 이온 강도 구배와 같은 구배 해리를 달성하기 위해 다수의 해리 평형 용기들이 다수의 접선 유동 여과 시스템들과 함께 이용된다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 재생 평형 용기; 및 수지 비드들의 농축 및 버퍼 교환을 허용하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기; 및 생물학적 생성물의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하여 생물학적 생성물을 정제하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기, 적어도 하나의 해리 용기, 및 적어도 하나의 재생 평형 용기는 평행 유동 경로에서 적어도 하나의 추가 용기를 통해 여액의 연속적인 유동을 유지하면서 적절한 버퍼들을 사용하여 수지 비드들의 정제 및 재생을 가능하게 하기 위해 상응하는 접선 유동 여과 시스템들 사이에서 전환되는 단일 용기를 포함할 수 있다.
구현예들에서, 수지 비드들의 재생은 적어도 하나의 해리 용기, 및 정제, 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하기 위해 해리 버퍼 및 재생 버퍼 둘 모두를 포함하도록 구성된 음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 별도의 재생 평형 용기 및 상응하는 접선 유동 여과 시스템을 필요로 하지 않고 수지 비드들을 재생함으로써 달성될 수 있다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 2개의 버퍼 시스템들을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
등전점 기반의 유체 정제 모듈
측면들에서, 본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 등전점 기반의 유체 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 이때 상기 제2 모듈은 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 예를 들어, 자유 흐름 전기영동 장치에는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수용액(예를 들어, 이온 용액, 또는 버퍼 또는 양쪽성 전해질(ampholyte)을 제공하는 용액)을 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 2개의 병렬판들의 용액 접촉 표면은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 수성 이온 용액은 pH 구배를 발생시킬 수 있다. 다른 예에서, 수성 이온 용액은 일정한 pH를 부여할 수 있다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 대략적인 pH 구배는 약 2 내지 약 10의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 미세한 pH 구배는 약 5 내지 약 8의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 띠전기영동 또는 전하 분리 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하고, pH 구배가 없는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 염기성 pH(예를 들어, pH 7 초과)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 산성 pH(예를 들어, pH 7 미만)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다.
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등속 전기영동 작동 모드로 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치, 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하며, 이때 각각의 소자는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동하여 분리 분해능을 높일 수 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제3 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 양극 또는 음극으로서 기능하기 위해 적어도 2개의 전극들(예를 들어, 백금선 전극)을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치 내의 배압(backpressure)은 채널 형상 및 치수, 유입구 및 유출구 개구부 및/또는 튜빙(tubing) 직경, 및 입력 유속(input flow rate)에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 배압은 약 0.5psi 내지 약 10psi 범위이다. 일부 예에서, 상기 배압은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 니들 밸브(needle valve)에 의해 제어된다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 온도 제어 및 주울 열방산을 가능하게 하도록 능동 냉각 시스템 또는 히트 싱크(heat sink)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 냉각된 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷을 포함하는 알루미늄 열척을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 전극 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은, 예를 들어, 각각 인산 및 수산화나트륨과 같은 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 전해질 용액을 포함한다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은 주 분리 채널, 양극 채널, 및 음극 채널을 통해 흐르는 예를 들어, Tris 완충 식염수와 같은, 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 양쪽성 전해질 용액을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 인라인으로 배치된다. 일부 예에서, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 유동 센서, 온도 센서, 전도도 센서, pH 센서, 굴절률 검출기, UV 검출기, 또는 배압 센서를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 액체 회로 차단기를 포함하거나, 상기 장치의 다운스트림과 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기의 업스트림을 단절하여 무전압 용액에서 감지 또는 검출을 수행할 수 있도록 한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 수집 용기를 포함한다.
방법
본원에 기재된 공정들을 이용하는 것을 포함하는, 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 본 명세서에 제공된다. 예를 들어, 생물반응기 유형은 배치식 생물반응기(batch bioreactor), 유가식 생물반응기, 관류 생물반응기, 케모스탯 생물반응기, 또는 다구획 생물반응기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 예에서, 생물반응기는 정상 상태에서 상기 생물학적 생성물을 생산한다.
구현예들에서, 본 명세서에는, 예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈과 같은 본원에 기재된 모듈들 중 적어도 하나의 모듈을 이용하는 것을 포함하는, 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에는, 예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈과 같은 본원에 기재된 모듈들 중 적어도 하나의 모듈을 이용하는 것을 포함하는, 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 연속적으로 정제하는 방법이 제공된다.
다른 구현예에서, 본 명세서에는, 예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈과 같은 본원에 기재된 모듈들 중 적어도 하나의 모듈을 이용하는 것을 포함하는, 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래되지 않은 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 정제하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면들은 하기에 개시되어 있다.
본 특허 또는 출원 파일에는 컬러로 제작된 하나 이상의 도면이 포함되어 있다. 컬러 도면(들)이 포함된 본 특허 또는 특허 출원 공보의 사본은 요청되고 필요한 수수료가 지불되면 사무국(Office)에 의해 제공될 것이다.
도 1a-1d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 1a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 1b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 1c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 1d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 2a 내지 2d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 2a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 2b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 2c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 2d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 3a 내지 3d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 3a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 3b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 3c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 3d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 4a 내지 4d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 4a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 4b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 4c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 4d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 5a 및 5b는 본원에 기재된 다운스트림 정제 모듈에 대한 설계 개략도(design schematics)와 함께 예시적인 연속 공정 흐름을 나타낸다.
도 6a 및 6b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 단일 출력 헤드, 및 세척 버퍼를 공급하기 위한 별도의 출력 헤드를 포함하는 동적 여과 장치의 일련의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 6a는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 단일 출력 헤드; 세척 버퍼를 공급하기 위한 별도의 출력 헤드; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 진공 수집 용기; 다이어프램 펌프(diaphragm pump); 및 연동 펌프(peristaltic pump);를 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도이다. 도 6b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 단일 출력 헤드; 세척 버퍼를 공급하기 위한 별도의 출력 헤드; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 제어가능한 T-밸브; 2개의 진공 수집 용기들; 다이어프램 펌프; 및 2개의 연동 펌프들;을 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도이다.
도 7a 및 7b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 다수의 출력 헤드들, 및 세척 버퍼를 공급하기 위한 다수의 개별 출력 헤드들을 포함하는 동적 여과 장치의 2가지 예시적인 설계를 나타낸다. 도 7a는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 전달하기 위한 다수의 출력 헤드들; 세척 버퍼를 공급하기 위한 다수의 개별 출력 헤드들; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 진공 수집 용기; 다이어프램 펌프; 및 연동 펌프;를 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도를 나타낸다. 도 7b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 다수의 출력 헤드들; 세척 버퍼를 공급하기 위한 다수의 개별 출력 헤드들; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 제어가능한 T-밸브; 2개의 진공 수집 용기들; 다이어프램 펌프; 및 2개의 연동 펌프들;을 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도를 나타낸다.
도 8은 5개의 병렬 슬롯들이 있는 개구부를 갖는 예시적인 멤브레인 지지 구조물의 이미지를 나타낸다.
도 9a 및 9b는 1X PBS에서 불균질 혼합물로부터의 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm(적색), 6μm(적색), 및 10μm(청색) 직경)의 제거를 나타내는 이미지이다. 도 9a는 1X PBS 중의 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3은 0.45μm PVDF 필터 멤브레인과 0.25mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 및 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4는 0.45μm PES 필터 멤브레인, 및 0.25, 0.5, 1.0, 2.0 및 5.0mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄);의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로)를 나타내는 이미지이다. 도 9b는 1X PBS 중의 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 0.45μm PVDF 필터 멤브레인을 갖고 유속이 0.25mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3); 및 0.45μm PES 필터 멤브레인을 갖고 유속이 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 및 5.0mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4);의 UV-Vis 분광광도계 비교를 나타내는 막대 그래프로서, 이는 예시적인 동적 여과 장치를 사용하여 불균질 혼합물로부터 PolyBeads가 성공적으로 제거됨을 입증한다.
도 10a 내지 10d는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads의 불균질 혼합물로부터 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm(적색), 6μm(적색), 및 10μm(청색) 직경)의 제거를 보여주는 일련의 데이터이다. 도 10a는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 연속 희석된 불균질 혼합물의 UV-Vis 분광광도계 트레이스(spectrophotometric trace)를 나타내는 그래프로, PolyBead 시그니처 영역이 표시되어 있고, PolyBeads가 존재함을 나타낸다. 도 10b는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 연속 희석된 0.5mg/mL 용액의 UV-Vis 분광광도계 트레이스를 나타내는 그래프로, PolyBead 시그니처 영역이 표시되어 있고, PolyBeads가 없음을 나타낸다. 도 10c는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3a는 0.45μm PVDF 필터 멤브레인 및 0.25mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4a는 0.45μm PES 필터 멤브레인과 0.5mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-5a는 0.45μm PES 필터 멤브레인과 2.0mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 불균질 혼합물의 정제로부터 수집된 상청액;의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로) 이미지를 나타낸다. 도 10d는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3a); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4a); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-5a); 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 정제로부터 수집된 상청액의 UV-Vis 분광광도계 비교를 나타내는 그래프로서, 이는 예시적인 동적 여과 장치를 사용하여, PolyBead 시그니처 영역에 PolyBeads가 없는 것으로 표시된 바와 같이, PolyBeads를 제거함으로써 BSA-FITC가 성공적으로 정제된다는 것을 입증한다.
도 11a 및 11b는 10mL/분의 입력 유속에서 1X PBS 중의 인간 다클론 IgG(hIgG)의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads의 불균질 혼합물의 동적 여과를 나타낸다. 도 11a는 슬롯 다이 출력 헤드를 통한 동적 여과를 나타낸다. 도 11a는 1X PBS 중의 hIgG의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(각각 1.1x108, 4.2x106, 및 1.0x106개 입자/mL에서 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.45μm PES 필터 멤브레인을 갖고 유속이 10mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 불균질 혼합물의 정제로부터 수집된 상청액;의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로) 이미지를 나타낸다. 도 11b는 동적 여과에 의해 얻어진 여액, 및 원심분리에 의해 수집된 상청액의 BCA 검정에 의해 결정된 총 단백질 농도의 분광광도계 비교를 나타내는 그래프이다. 도 11c는 1X PBS 중의 hIgG의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(각각 7.3x107, 1.1x108, 1.1x108, 1.1x108, 3.4x107, 및 1.0x106개 입자/mL에서 0.5μm, 0.75μm, 1μm, 2μm, 3μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.45μm PES 필터 멤브레인을 갖고 유속이 10mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액, 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 불균질 혼합물의 정제로부터 수집된 상청액;의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로) 이미지를 나타낸다. 도 11d는 동적 여과에 의해 얻어진 여액, 및 원심분리에 의해 수집된 상청액의 BCA 검정에 의해 결정된 총 단백질 농도의 분광광도계 비교를 나타내는 그래프이다.
도 12a 내지 12d는 상이한 단백질, 단백질 농도, 필터 멤브레인 재료 및 기공 크기, 및 멤브레인 지지 구조물에 대한, 그리고 상이한 입력 유속에서 연속적인 작동 동안의 동적 여과의 단백질 회수를 나타낸다. 도 12a는 수송 속도가 0.5mm/초이고, 입력 유속이 10mL/분인 0.45μm PES 필터 멤브레인으로 동적 여과하여 얻어진 여액의 BCA 검정에 의한, 크기 및 전하가 서로 다른 단백질들(각각 0.5-10mg/mL, 5mg/mL, 및 0.5mg/mL의 소 혈청 알부민(BSA), 라이소자임, 및 hIgG)의 회수율을 나타낸다. 도 12b는 수송 속도가 0.5mm/초이고, 입력 유속이 10mL/분인 서로 다른 재료 및 기공 크기의 필터 멤브레인(0.45μm PES, 0.45μm 친수성 PVDF, 0.22μm PES)을 사용한 동적 여과에 의해 얻어진 여액의 BCA 검정에 의한 0.5mg/mL의 hIgG의 회수율을 나타낸다. 도 12c는 수송 속도가 0.5mm/초이고, 입력 유속이 10mL/분인 0.45μm PES 필터 멤브레인, 및 서로 다른 멤브레인 지지 구조물들(5개의 병렬 슬롯들이 있는 PTFE 멤브레인 지지 구조물, 및 다공성 친수성 폴리에틸렌(PE) 인서트(insert)가 있는 PTFE 멤브레인 지지 구조물)을 사용한 동적 여과에 의해 얻은 여액의 BCA 검정에 의한 0.5mg/mL의 hIgG의 회수율을 나타낸다. 도 12d는 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용한 장기간의 연속적인 작동 동안 상이한 유속(5 및 10mL/분)에서 동적 여과에 의해 얻은 여액의 BCA 검정에 의한 0.5mg/mL의 라이소자임의 회수율을 나타낸다.
도 13a-13c는 1g/L의 최종 농도로 hIgG가 스파이크(spike)된 RPMI 배지 중의 현탁 세포 배양물을 포함하는 입력 불균질 혼합물의 동적 여과 및 원심분리에 의한 세포 정화를 비교한 것이다. 도 13a는 RPMI 배지 중의 초기 hlgG 스파이크된 뮤린 골수종 현탁 세포 배양물(2x106개 세포/mL에서 1g/L hIgG); 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용하여 2mL/분의 입력 유속으로 동적 여과하여 얻은 여액(DF-1, DF-2, DF-3); 및 10,000xg에서 5분 동안 원심분리하여 수집된 상청액(C-1, C-2, C-3);의 광학 이미징(왼쪽에서 오른쪽으로)을 나타낸다. 도 13b는 RPMI 배지 중의 초기 hlgG 스파이크된 뮤린 골수종 현탁 세포 배양물(2x106개 세포/mL에서 1g/L hIgG); 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용하여 2mL/분의 입력 유속으로 동적 여과하여 얻은 여액(DF-1, DF-2, DF-3); 및 10,000xg에서 5분 동안 원심분리하여 얻은 상청액(C-1, C-2, C-3)의 SDS-PAGE 분석(왼쪽에서 오른쪽으로)을 나타낸다. 도 13c는 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용하여 2mL/분의 입력 유속으로 동적 여과하여 얻은 여액(파란색 윤곽선 막대); 및 10,000xg에서 5분 동안 원심분리하여 수집된 상청액의 BCA 검정에 의한 불균질 혼합물(1g/L hIgG로 스파이크된 RPMI 배지 중의 현탁 세포 배양물)로부터의 hIgG 회수율 비교를 나타낸다.
도 14는 루프 컨베이어 시스템 및 영구적으로 "켜짐"인 적어도 하나의 자기장을 포함하는 친화도 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 15는 루프 컨베이어 시스템, 및 "켜짐/꺼짐" 전환("on/off" toggling)이 가능한 적어도 하나의 자기장을 포함하는 친화도 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 16은 루프 컨베이어 시스템, 및 영구적으로 "켜짐"인 적어도 하나의 자기장을 포함하는 전하 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 17은 루프 컨베이어 시스템 및 "켜짐/꺼짐" 전환이 가능한 적어도 하나의 자기장을 포함하는 전하 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 18은 픽앤플레이스 로봇 시스템 및 적어도 하나의 자기장을 포함하는 친화도 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 19는 픽앤플레이스 로봇 시스템 및 적어도 하나의 자기장을 포함하는 전하 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 20a 및 20b는 hIgG(표적, 2g/L 입력 농도)와 라이소자임(불순물, 1g/L 입력 농도)의 혼합물에 대해 자성 단백질 A 코팅된 아가로스 비드들이 충전된 친화도 기반의 자성 정제 장치로 수행된 친화도 기반 자성 정제를 나타낸다. 도 20a는 자성 친화성 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 BCA 검정을 통한 전체 단백질 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 자성 친화성 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다. 도 20b는 자성 친화성 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 자성 친화성 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다.
도 21a 내지 21d는 기계적 회전 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 21a는 리드 시스템의 개략도이다. 도 21b는 용기 캐러셀의 개략도이다. 도 21c는 수집 시스템의 개략도이다. 도 21d는 리드 시스템 및 수집 시스템이 용기 캐러셀과 인터페이스하는 방식을 나타낸다.
도 22a 내지 22d는 기계적 회전 시스템을 포함하는 전하 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 22a는 리드 시스템의 개략도이다. 도 22b는 용기 캐러셀의 개략도이다. 도 22c는 수집 시스템의 개략도이다. 도 22d는 리드 시스템 및 수집 시스템이 용기 캐러셀과 인터페이스하는 방식을 나타낸다.
도 23a 내지 23d는 친화도 기반 정제 또는 전하 기반 정제 장치의 개별 시스템 구성요소들을 나타낸다. 도 23a는 예시적인 개스킷 리드, 용기, 및 수집기 어셈블리의 개략도이다. 도 23b는 리드 시스템의 구성요소인 공기 유입구, 원형 유동 패턴을 생성하도록 구성된 2개의 버퍼 유입구, 벤트 포트, 및 충전 유입구를 포함하는 예시적인 개스킷 리드의 개략도이다. 도 23c는 용기 캐러셀의 구성요소인 메쉬 필터 또는 프릿, 및 밸브를 포함하는 용기의 개략도이다. 도 23d는 수집 시스템의 구성요소인 수집기의 개략도이다.
도 24a 및 24b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 24a는 친화도 기반 정제 장치의 개별 시스템 구성요소들을 나타낸다. 도 24b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 연결성을 보여준다.
도 25a 및 25b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 25a는 전하 기반 정제 장치의 개별 시스템 구성요소들을 나타낸다. 도 25b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 전하 기반 정제 장치의 연결성을 보여준다.
도 26a 및 26b는 단백질 A 코팅된 아가로스 수지 비드들로 충전된 친화도 기반 정제 장치로 수행된 hIgG(2g/L 입력 농도) 용액의 친화도 기반 정제를 나타낸다. 도 26a는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 BCA 검정을 통한 전체 단백질 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다. 도 26b는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다.
도 27a 및 27b는 hIgG(표적, 2g/L 입력 농도)와 라이소자임(불순물, 1g/L 입력 농도)의 혼합물에 대해 단백질 A 코팅된 아가로스 수지 비드들로 충전된 친화도 기반 정제 장치로 수행된 친화도 기반 정제를 나타낸다. 도 27a는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 BCA 검정을 통한 전체 단백질 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다. 도 27b는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다.
도 28a 내지 28d는 하이브리드 유체 소자들의 예시적인 설계를 보여주는 일련의 이미지이다. 도 28a는 평행 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 압전 변환기를 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다. 도 28b는 각진 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 압전 변환기를 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다. 도 28c는 평행 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 선택적 유전영동 전극을 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다. 도 28d는 각진 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 선택적인 유전영동 전극을 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다.
도 29는 친화도 기반 유체 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 30은 전하 기반 유체 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 31은 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 32는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함하는 전하 기반 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 33은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 수성 이온 용액을 갖는 유체 소자를 포함하는 등전점 기반의 유체 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 34는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 미세한 pH 구배를 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 대략적인 pH 구배를 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타내는 것으로, 상기 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있다.
도 35는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 주 분리 채널을 가로지르는 일정한 산성 pH를 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 주 분리 채널을 가로지르는 일정한 염기성 pH를 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타내는 것으로, 상기 장치는 띠전기영동 모드에서 작동할 수 있다.
도 36은 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 등전 집속 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 37은 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제3 유체 소자에 연결되어 있는, 등전 집속 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 혼합물을 사전 분류하기 위한 선택적 유전영동 전극이 있는 채널을 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 38은 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하기 위해 전극 채널들로부터 직접 전기분해 기포들을 제거하는 예시적인 기포 제거 및 탈기 시스템의 설계를 보여준다.
도 39는 자유 흐름 전기영동 장치의 유출구로부터 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기로 흐르는 인가 전압에 연결된 용액에 단절을 만드는 예시적인 액체 회로 차단기를 나타낸다.
도 40a 내지 40e는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널이 있는 등전점 기반 정제 장치를 사용한 로다민 6G(Rhodamine 6G)(0.25mg/mL, 순 전하 +1)와 플루오레세인(Fluorescein)(0.25mg/mL, 순 전하 -1) 혼합물의 등전점 기반 유체 정제를 나타낸 것으로, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 40a는 0V 및 5mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 광학 이미지를 보여준다. 도 40b는 0V 및 5mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 흡광도 스펙트럼을 나타낸다. 도 40c는 pH 구배의 존재 하에 1000V 및 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 광학 이미지를 보여준다. 도 40d는 pH 구배의 존재 하에 1000V 및 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 흡광도 스펙트럼을 나타낸다. 도 40e는 정제된 로다민 6G(유출구 2, 음극을 향함)와 정제된 플루오레세인(유출구 4, 양극을 향함)을 포함하는 분획들이 생성되는 혼합물의 정제를 나타낸다.
도 41a 내지 41c는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널이 있는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 상이한 작동 조건 하에 로다민 6G(0.25mg/mL, 순 전하 +1)와 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1)의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타낸 것으로, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 41a는 500V 및 유속 3mL/분에서 로다민 6G와 플루오레세인의 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다. 도 41b는 700V 및 유속 5mL/분에서 로다민 6G와 플루오레세인의 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다. 도 41c는 900V 및 유속 10mL/분에서 로다민 6G와 플루오레세인의 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다.
도 42a 및 42b는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 소분자 염료들의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 42a는 500V 및 유속 5mL/분에서 염기성 푹신(Basic Fuchsin)(0.05mg/mL, 순 전하 +3)과 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1) 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다. 도 42b는 500V 및 유속 5mL/분에서 크리스탈 바이올렛(Crystal Violet)(0.05mg/mL, 순 전하 +3)과 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1) 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다.
도 43a 내지 43d는 증가하는 인가 전압에 걸쳐 등전 집속 자유 흐름 전기영동 모드에서 작동하는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 염기성 푹신(0.005mg/mL, 순 전하 +3)과 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1)의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타낸다. 상기 혼합물은 양극 채널, 음극 채널, 및 5개의 유입구와 10개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하는 장치를 사용하여 5mL/분의 유속으로 중앙 유입구(유입구 3)에 도입되었으며, 이때 각 채널은 동일한 양쪽성 전해질 용액을 5mL/분으로 흐르게 했다. 전압이 인가되지 않을 때, 상기 혼합물은 층류(laminar flow)를 따라 중앙 유출구(유출구 4 및 5)에서 장치를 빠져나간다(도 43a). 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 전압을 인가할 때, 선형 pH 구배가 확립되고, 염기성 푹신과 플루오레세인이 각각 음극과 양극으로 이동하는데, 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치한다(도 43b 내지 43d). 인가 전압을 600V(도 43b)에서 900V(도 43c)로, 1100V(도 43D)로 높여 전기장 강도를 증가시킴에 따라, 두 분자들의 분리가 주 분리 채널의 길이에 비례하여 증가하는 것으로 관찰되었다.
도 44a 및 44b는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 소분자 염료들의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 스페이서 용액에 의해 분리되는 2가지 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 스페이서 용액에 도입되었다. 도 44a는 250V 및 유속 5mL/분에서 로다민 6G(0.25mg/mL, 순 전하 +1)와 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1)의 혼합물의 등속 전기영동을 나타나며, 결과적으로 2개의 염료가 2개의 개별 고해상도 라인으로 농축된다. 도 44b는 도 44a에 나타낸 결과들의 UV 조사 결과를 보여준다.
도 45a 내지 45e는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 BSA(0.5mg/mL, pI 4-5)와 라이소자임(0.25mg/mL, pI 11)의 혼합물을 정제한 결과를 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 45a는 0V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸다. 도 45b는 0V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타낸 것으로, 혼합물이 유출구 3에 존재함을 보여준다. 도 45c는 850V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸 것으로, 단백질이 유출구 2, 3 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 45d는 850V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 SDS-PAGE 분석을 나타낸 것으로, 정제된 라이소자임은 유출구 2에 존재하고, 정제된 BSA는 유출구 4에 존재함을 보여준다. 도 45e는 BSA(양극을 향함) 및 라이소자임(음극을 향함)의 이론적 전기영동 이동 방향을 보여준다.
도 46a 내지 46c는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 hlgG(0.5 mg/mL, pl 6-8)와 라이소자임(0.25 mg/mL, pl 11)의 혼합물을 정제한 결과를 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에 도입되었다. 도 46a는 (1) 0V, 5mL/분, (2) 1000V, 5mL/분, (3) 1500V, 5mL/분, (4) 0V, 10mL/분, 또는 (5) 1000V, 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸다. 도 46b는 hIgG(양극, 음극, 및 중앙을 향함) 및 라이소자임(음극을 향함)의 이론적 전기영동 이동 방향을 나타낸다. 도 46c는 (1) 0V, 5mL/분, (2) 1000V, 5mL/분, (3) 1500V, 5mL/분, (4) 0V, 10mL/분, 또는 (5) 1000V, 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 SDS-PAGE 분석을 나타낸다.
도 47a 내지 47d는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 BSA(0.5mg/mL, pI 4-5)와 라이소자임(0.25mg/mL, pI 11)의 혼합물을 정제한 결과를 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 47a는 0V 및 500V에서 3mL/분의 유속으로 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸 것으로, 인가 전압 하에 단백질이 유출구 2, 3, 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 47b는 0V 및 700V에서 5mL/분의 유속으로 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸 것으로, 인가 전압 하에 단백질이 유출구 2, 3, 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 47c는 0V 및 850V에서 10mL/분의 유속으로 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타내며, 인가 전압 하에 단백질이 유출구 2, 3, 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 47d는 (1) 3mL/분으로 0V 또는 500V, (2) 5mL/분으로 0V 또는 700V, 또는 (3) 10mL/분으로 0V 또는 850V에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 SDS-PAGE 분석을 나타낸다.
도 48은 충전 마무리를 위한 생물학적 생성물을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 실행되는 표준 산업 다운스트림 처리 장비를 이용하여 본원에 기재된 예시적인 반연속 공정에 전하 기반 정제 모듈, 자성 정제 모듈, 전하 기반 정제 모듈, 전하 기반 유체 정제 모듈, 전하 기반 TFF 정제 모듈, 또는 등전점 기반 정제 모듈을 연결하는 예시적인 개략도를 나타낸다.
도 49는 독립적인 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 없는 경우 충전 마무리를 위한 생물학적 생성물을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 실행되는 표준 산업 다운스트림 처리 장비를 이용하여 본원에 기재된 예시적인 반연속 공정에 전하 기반 정제 모듈, 자성 정제 모듈, 전하 기반 정제 모듈, 전하 기반 유체 정제 모듈, 전하 기반 TFF 정제 모듈, 또는 등전점 기반 정제 모듈을 연결하는 예시적인 개략도를 나타낸다.
도 1a-1d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 1a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 1b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 1c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 1d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 자성 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 2a 내지 2d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 2a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 2b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 2c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 2d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 3a 내지 3d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 3a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 3b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 3c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 3d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 4a 내지 4d는 본원에 기재된 예시적인 연속 공정 흐름의 개략도를 도시한다. 도 4a는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 적어도 하나의 전하 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 4b는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 양전하 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 음전하 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 6은, 예를 들어, 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 4c는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는, 예를 들어, 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 표준 산업 바이러스 불활성화 및 여과 공정을 포함하고, 단계 6은 단계 7의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다. 도 4d는 예시적인 연속 공정 흐름을 나타내며, 여기서 단계 1은 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기를 포함하고, 단계 2는 연속적인 동적 여과 모듈을 포함하고, 단계 3은 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 포함하고, 단계 4는 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 포함하고, 단계 5는 단계 6의 표준 산업 충전-마무리 공정을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 수행되는 하전된 멤브레인을 사용한 고성능 접선 유동 여과를 포함한다.
도 5a 및 5b는 본원에 기재된 다운스트림 정제 모듈에 대한 설계 개략도(design schematics)와 함께 예시적인 연속 공정 흐름을 나타낸다.
도 6a 및 6b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 단일 출력 헤드, 및 세척 버퍼를 공급하기 위한 별도의 출력 헤드를 포함하는 동적 여과 장치의 일련의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 6a는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 단일 출력 헤드; 세척 버퍼를 공급하기 위한 별도의 출력 헤드; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 진공 수집 용기; 다이어프램 펌프(diaphragm pump); 및 연동 펌프(peristaltic pump);를 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도이다. 도 6b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 단일 출력 헤드; 세척 버퍼를 공급하기 위한 별도의 출력 헤드; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 제어가능한 T-밸브; 2개의 진공 수집 용기들; 다이어프램 펌프; 및 2개의 연동 펌프들;을 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도이다.
도 7a 및 7b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 다수의 출력 헤드들, 및 세척 버퍼를 공급하기 위한 다수의 개별 출력 헤드들을 포함하는 동적 여과 장치의 2가지 예시적인 설계를 나타낸다. 도 7a는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 전달하기 위한 다수의 출력 헤드들; 세척 버퍼를 공급하기 위한 다수의 개별 출력 헤드들; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 진공 수집 용기; 다이어프램 펌프; 및 연동 펌프;를 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도를 나타낸다. 도 7b는 정상 상태 생물반응기 배출 출력 라인으로부터 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 전달하기 위한 다수의 출력 헤드들; 세척 버퍼를 공급하기 위한 다수의 개별 출력 헤드들; 공급 릴, 수집 릴로 기능하는 압연 필터 멤브레인; 공급 릴-대-수집 릴 시스템을 제어하기 위한 2개의 Servo 모터들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 2개의 지지 로드들; 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖고, 진공 라인과 연속되는 개구부가 있는 멤브레인 지지 구조물; 제어가능한 T-밸브; 2개의 진공 수집 용기들; 다이어프램 펌프; 및 2개의 연동 펌프들;을 포함하는 동적 여과 장치 설계의 개략도를 나타낸다.
도 8은 5개의 병렬 슬롯들이 있는 개구부를 갖는 예시적인 멤브레인 지지 구조물의 이미지를 나타낸다.
도 9a 및 9b는 1X PBS에서 불균질 혼합물로부터의 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm(적색), 6μm(적색), 및 10μm(청색) 직경)의 제거를 나타내는 이미지이다. 도 9a는 1X PBS 중의 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3은 0.45μm PVDF 필터 멤브레인과 0.25mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 및 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4는 0.45μm PES 필터 멤브레인, 및 0.25, 0.5, 1.0, 2.0 및 5.0mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄);의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로)를 나타내는 이미지이다. 도 9b는 1X PBS 중의 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 0.45μm PVDF 필터 멤브레인을 갖고 유속이 0.25mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3); 및 0.45μm PES 필터 멤브레인을 갖고 유속이 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 및 5.0mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4);의 UV-Vis 분광광도계 비교를 나타내는 막대 그래프로서, 이는 예시적인 동적 여과 장치를 사용하여 불균질 혼합물로부터 PolyBeads가 성공적으로 제거됨을 입증한다.
도 10a 내지 10d는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads의 불균질 혼합물로부터 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm(적색), 6μm(적색), 및 10μm(청색) 직경)의 제거를 보여주는 일련의 데이터이다. 도 10a는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 연속 희석된 불균질 혼합물의 UV-Vis 분광광도계 트레이스(spectrophotometric trace)를 나타내는 그래프로, PolyBead 시그니처 영역이 표시되어 있고, PolyBeads가 존재함을 나타낸다. 도 10b는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 연속 희석된 0.5mg/mL 용액의 UV-Vis 분광광도계 트레이스를 나타내는 그래프로, PolyBead 시그니처 영역이 표시되어 있고, PolyBeads가 없음을 나타낸다. 도 10c는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3a는 0.45μm PVDF 필터 멤브레인 및 0.25mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4a는 0.45μm PES 필터 멤브레인과 0.5mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-5a는 0.45μm PES 필터 멤브레인과 2.0mL/분의 유속으로 동적 여과된 샘플을 나타냄); 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 불균질 혼합물의 정제로부터 수집된 상청액;의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로) 이미지를 나타낸다. 도 10d는 1X PBS 중의 BSA-FITC의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(0.05% 고형물; 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.2μm PTFE 실린지 필터로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-3a); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-4a); 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액(MBM-5a); 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 정제로부터 수집된 상청액의 UV-Vis 분광광도계 비교를 나타내는 그래프로서, 이는 예시적인 동적 여과 장치를 사용하여, PolyBead 시그니처 영역에 PolyBeads가 없는 것으로 표시된 바와 같이, PolyBeads를 제거함으로써 BSA-FITC가 성공적으로 정제된다는 것을 입증한다.
도 11a 및 11b는 10mL/분의 입력 유속에서 1X PBS 중의 인간 다클론 IgG(hIgG)의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads의 불균질 혼합물의 동적 여과를 나타낸다. 도 11a는 슬롯 다이 출력 헤드를 통한 동적 여과를 나타낸다. 도 11a는 1X PBS 중의 hIgG의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(각각 1.1x108, 4.2x106, 및 1.0x106개 입자/mL에서 2μm, 6μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.45μm PES 필터 멤브레인을 갖고 유속이 10mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액; 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 불균질 혼합물의 정제로부터 수집된 상청액;의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로) 이미지를 나타낸다. 도 11b는 동적 여과에 의해 얻어진 여액, 및 원심분리에 의해 수집된 상청액의 BCA 검정에 의해 결정된 총 단백질 농도의 분광광도계 비교를 나타내는 그래프이다. 도 11c는 1X PBS 중의 hIgG의 0.5mg/mL 용액에 현탁된 PolyBeads(각각 7.3x107, 1.1x108, 1.1x108, 1.1x108, 3.4x107, 및 1.0x106개 입자/mL에서 0.5μm, 0.75μm, 1μm, 2μm, 3μm, 및 10μm 직경)의 초기 불균질 혼합물; 0.45μm PES 필터 멤브레인을 갖고 유속이 10mL/분인 예시적인 동적 여과 장치로 불균질 혼합물을 정제하여 얻은 여액, 및 원심분리(10,000xg에서 5분)에 의한 불균질 혼합물의 정제로부터 수집된 상청액;의 시각적 비교(왼쪽에서 오른쪽으로) 이미지를 나타낸다. 도 11d는 동적 여과에 의해 얻어진 여액, 및 원심분리에 의해 수집된 상청액의 BCA 검정에 의해 결정된 총 단백질 농도의 분광광도계 비교를 나타내는 그래프이다.
도 12a 내지 12d는 상이한 단백질, 단백질 농도, 필터 멤브레인 재료 및 기공 크기, 및 멤브레인 지지 구조물에 대한, 그리고 상이한 입력 유속에서 연속적인 작동 동안의 동적 여과의 단백질 회수를 나타낸다. 도 12a는 수송 속도가 0.5mm/초이고, 입력 유속이 10mL/분인 0.45μm PES 필터 멤브레인으로 동적 여과하여 얻어진 여액의 BCA 검정에 의한, 크기 및 전하가 서로 다른 단백질들(각각 0.5-10mg/mL, 5mg/mL, 및 0.5mg/mL의 소 혈청 알부민(BSA), 라이소자임, 및 hIgG)의 회수율을 나타낸다. 도 12b는 수송 속도가 0.5mm/초이고, 입력 유속이 10mL/분인 서로 다른 재료 및 기공 크기의 필터 멤브레인(0.45μm PES, 0.45μm 친수성 PVDF, 0.22μm PES)을 사용한 동적 여과에 의해 얻어진 여액의 BCA 검정에 의한 0.5mg/mL의 hIgG의 회수율을 나타낸다. 도 12c는 수송 속도가 0.5mm/초이고, 입력 유속이 10mL/분인 0.45μm PES 필터 멤브레인, 및 서로 다른 멤브레인 지지 구조물들(5개의 병렬 슬롯들이 있는 PTFE 멤브레인 지지 구조물, 및 다공성 친수성 폴리에틸렌(PE) 인서트(insert)가 있는 PTFE 멤브레인 지지 구조물)을 사용한 동적 여과에 의해 얻은 여액의 BCA 검정에 의한 0.5mg/mL의 hIgG의 회수율을 나타낸다. 도 12d는 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용한 장기간의 연속적인 작동 동안 상이한 유속(5 및 10mL/분)에서 동적 여과에 의해 얻은 여액의 BCA 검정에 의한 0.5mg/mL의 라이소자임의 회수율을 나타낸다.
도 13a-13c는 1g/L의 최종 농도로 hIgG가 스파이크(spike)된 RPMI 배지 중의 현탁 세포 배양물을 포함하는 입력 불균질 혼합물의 동적 여과 및 원심분리에 의한 세포 정화를 비교한 것이다. 도 13a는 RPMI 배지 중의 초기 hlgG 스파이크된 뮤린 골수종 현탁 세포 배양물(2x106개 세포/mL에서 1g/L hIgG); 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용하여 2mL/분의 입력 유속으로 동적 여과하여 얻은 여액(DF-1, DF-2, DF-3); 및 10,000xg에서 5분 동안 원심분리하여 수집된 상청액(C-1, C-2, C-3);의 광학 이미징(왼쪽에서 오른쪽으로)을 나타낸다. 도 13b는 RPMI 배지 중의 초기 hlgG 스파이크된 뮤린 골수종 현탁 세포 배양물(2x106개 세포/mL에서 1g/L hIgG); 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용하여 2mL/분의 입력 유속으로 동적 여과하여 얻은 여액(DF-1, DF-2, DF-3); 및 10,000xg에서 5분 동안 원심분리하여 얻은 상청액(C-1, C-2, C-3)의 SDS-PAGE 분석(왼쪽에서 오른쪽으로)을 나타낸다. 도 13c는 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인을 사용하여 2mL/분의 입력 유속으로 동적 여과하여 얻은 여액(파란색 윤곽선 막대); 및 10,000xg에서 5분 동안 원심분리하여 수집된 상청액의 BCA 검정에 의한 불균질 혼합물(1g/L hIgG로 스파이크된 RPMI 배지 중의 현탁 세포 배양물)로부터의 hIgG 회수율 비교를 나타낸다.
도 14는 루프 컨베이어 시스템 및 영구적으로 "켜짐"인 적어도 하나의 자기장을 포함하는 친화도 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 15는 루프 컨베이어 시스템, 및 "켜짐/꺼짐" 전환("on/off" toggling)이 가능한 적어도 하나의 자기장을 포함하는 친화도 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 16은 루프 컨베이어 시스템, 및 영구적으로 "켜짐"인 적어도 하나의 자기장을 포함하는 전하 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 17은 루프 컨베이어 시스템 및 "켜짐/꺼짐" 전환이 가능한 적어도 하나의 자기장을 포함하는 전하 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 18은 픽앤플레이스 로봇 시스템 및 적어도 하나의 자기장을 포함하는 친화도 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 19는 픽앤플레이스 로봇 시스템 및 적어도 하나의 자기장을 포함하는 전하 기반의 자성 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 20a 및 20b는 hIgG(표적, 2g/L 입력 농도)와 라이소자임(불순물, 1g/L 입력 농도)의 혼합물에 대해 자성 단백질 A 코팅된 아가로스 비드들이 충전된 친화도 기반의 자성 정제 장치로 수행된 친화도 기반 자성 정제를 나타낸다. 도 20a는 자성 친화성 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 BCA 검정을 통한 전체 단백질 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 자성 친화성 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다. 도 20b는 자성 친화성 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 자성 친화성 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다.
도 21a 내지 21d는 기계적 회전 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 21a는 리드 시스템의 개략도이다. 도 21b는 용기 캐러셀의 개략도이다. 도 21c는 수집 시스템의 개략도이다. 도 21d는 리드 시스템 및 수집 시스템이 용기 캐러셀과 인터페이스하는 방식을 나타낸다.
도 22a 내지 22d는 기계적 회전 시스템을 포함하는 전하 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 22a는 리드 시스템의 개략도이다. 도 22b는 용기 캐러셀의 개략도이다. 도 22c는 수집 시스템의 개략도이다. 도 22d는 리드 시스템 및 수집 시스템이 용기 캐러셀과 인터페이스하는 방식을 나타낸다.
도 23a 내지 23d는 친화도 기반 정제 또는 전하 기반 정제 장치의 개별 시스템 구성요소들을 나타낸다. 도 23a는 예시적인 개스킷 리드, 용기, 및 수집기 어셈블리의 개략도이다. 도 23b는 리드 시스템의 구성요소인 공기 유입구, 원형 유동 패턴을 생성하도록 구성된 2개의 버퍼 유입구, 벤트 포트, 및 충전 유입구를 포함하는 예시적인 개스킷 리드의 개략도이다. 도 23c는 용기 캐러셀의 구성요소인 메쉬 필터 또는 프릿, 및 밸브를 포함하는 용기의 개략도이다. 도 23d는 수집 시스템의 구성요소인 수집기의 개략도이다.
도 24a 및 24b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 24a는 친화도 기반 정제 장치의 개별 시스템 구성요소들을 나타낸다. 도 24b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 연결성을 보여준다.
도 25a 및 25b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 25a는 전하 기반 정제 장치의 개별 시스템 구성요소들을 나타낸다. 도 25b는 단계적 선형 시스템을 포함하는 전하 기반 정제 장치의 연결성을 보여준다.
도 26a 및 26b는 단백질 A 코팅된 아가로스 수지 비드들로 충전된 친화도 기반 정제 장치로 수행된 hIgG(2g/L 입력 농도) 용액의 친화도 기반 정제를 나타낸다. 도 26a는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 BCA 검정을 통한 전체 단백질 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다. 도 26b는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다.
도 27a 및 27b는 hIgG(표적, 2g/L 입력 농도)와 라이소자임(불순물, 1g/L 입력 농도)의 혼합물에 대해 단백질 A 코팅된 아가로스 수지 비드들로 충전된 친화도 기반 정제 장치로 수행된 친화도 기반 정제를 나타낸다. 도 27a는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 BCA 검정을 통한 전체 단백질 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다. 도 27b는 친화성 수지 비드 사용 및 재활용의 3회 연속 사이클로부터 수집된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타내며, 이는 결합 능력 및 성능을 손상시키지 않으면서 친화성 수지 비드들이 재현가능하게 재활용 및 재사용되는 능력을 입증한다.
도 28a 내지 28d는 하이브리드 유체 소자들의 예시적인 설계를 보여주는 일련의 이미지이다. 도 28a는 평행 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 압전 변환기를 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다. 도 28b는 각진 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 압전 변환기를 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다. 도 28c는 평행 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 선택적 유전영동 전극을 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다. 도 28d는 각진 직교류 채널, 영구 자기장, 및 2개의 선택적인 유전영동 전극을 포함하는 하이브리드 유체 소자를 보여주는 이미지이다.
도 29는 친화도 기반 유체 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 30은 전하 기반 유체 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 31은 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함하는 친화도 기반 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 32는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함하는 전하 기반 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 33은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 수성 이온 용액을 갖는 유체 소자를 포함하는 등전점 기반의 유체 정제 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 34는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 미세한 pH 구배를 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 대략적인 pH 구배를 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타내는 것으로, 상기 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있다.
도 35는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 주 분리 채널을 가로지르는 일정한 산성 pH를 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장, 및 주 분리 채널을 가로지르는 일정한 염기성 pH를 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타내는 것으로, 상기 장치는 띠전기영동 모드에서 작동할 수 있다.
도 36은 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 등전 집속 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 37은 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제3 유체 소자에 연결되어 있는, 등전 집속 모드에서 작동할 수 있는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장을 갖는 제2 유체 소자에 연결되어 있는, 혼합물을 사전 분류하기 위한 선택적 유전영동 전극이 있는 채널을 갖는 제1 유체 소자를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치의 예시적인 설계 개략도를 나타낸다.
도 38은 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하기 위해 전극 채널들로부터 직접 전기분해 기포들을 제거하는 예시적인 기포 제거 및 탈기 시스템의 설계를 보여준다.
도 39는 자유 흐름 전기영동 장치의 유출구로부터 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기로 흐르는 인가 전압에 연결된 용액에 단절을 만드는 예시적인 액체 회로 차단기를 나타낸다.
도 40a 내지 40e는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널이 있는 등전점 기반 정제 장치를 사용한 로다민 6G(Rhodamine 6G)(0.25mg/mL, 순 전하 +1)와 플루오레세인(Fluorescein)(0.25mg/mL, 순 전하 -1) 혼합물의 등전점 기반 유체 정제를 나타낸 것으로, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 40a는 0V 및 5mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 광학 이미지를 보여준다. 도 40b는 0V 및 5mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 흡광도 스펙트럼을 나타낸다. 도 40c는 pH 구배의 존재 하에 1000V 및 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 광학 이미지를 보여준다. 도 40d는 pH 구배의 존재 하에 1000V 및 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 수집된 분획들의 흡광도 스펙트럼을 나타낸다. 도 40e는 정제된 로다민 6G(유출구 2, 음극을 향함)와 정제된 플루오레세인(유출구 4, 양극을 향함)을 포함하는 분획들이 생성되는 혼합물의 정제를 나타낸다.
도 41a 내지 41c는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널이 있는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 상이한 작동 조건 하에 로다민 6G(0.25mg/mL, 순 전하 +1)와 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1)의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타낸 것으로, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 41a는 500V 및 유속 3mL/분에서 로다민 6G와 플루오레세인의 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다. 도 41b는 700V 및 유속 5mL/분에서 로다민 6G와 플루오레세인의 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다. 도 41c는 900V 및 유속 10mL/분에서 로다민 6G와 플루오레세인의 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다.
도 42a 및 42b는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 소분자 염료들의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 42a는 500V 및 유속 5mL/분에서 염기성 푹신(Basic Fuchsin)(0.05mg/mL, 순 전하 +3)과 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1) 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다. 도 42b는 500V 및 유속 5mL/분에서 크리스탈 바이올렛(Crystal Violet)(0.05mg/mL, 순 전하 +3)과 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1) 혼합물의 등전 집속 자유 흐름 전기영동을 나타낸다.
도 43a 내지 43d는 증가하는 인가 전압에 걸쳐 등전 집속 자유 흐름 전기영동 모드에서 작동하는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 염기성 푹신(0.005mg/mL, 순 전하 +3)과 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1)의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타낸다. 상기 혼합물은 양극 채널, 음극 채널, 및 5개의 유입구와 10개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하는 장치를 사용하여 5mL/분의 유속으로 중앙 유입구(유입구 3)에 도입되었으며, 이때 각 채널은 동일한 양쪽성 전해질 용액을 5mL/분으로 흐르게 했다. 전압이 인가되지 않을 때, 상기 혼합물은 층류(laminar flow)를 따라 중앙 유출구(유출구 4 및 5)에서 장치를 빠져나간다(도 43a). 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 전압을 인가할 때, 선형 pH 구배가 확립되고, 염기성 푹신과 플루오레세인이 각각 음극과 양극으로 이동하는데, 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치한다(도 43b 내지 43d). 인가 전압을 600V(도 43b)에서 900V(도 43c)로, 1100V(도 43D)로 높여 전기장 강도를 증가시킴에 따라, 두 분자들의 분리가 주 분리 채널의 길이에 비례하여 증가하는 것으로 관찰되었다.
도 44a 및 44b는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 소분자 염료들의 혼합물을 정제하는 것에 관한 광학 이미징을 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 스페이서 용액에 의해 분리되는 2가지 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 스페이서 용액에 도입되었다. 도 44a는 250V 및 유속 5mL/분에서 로다민 6G(0.25mg/mL, 순 전하 +1)와 플루오레세인(0.25mg/mL, 순 전하 -1)의 혼합물의 등속 전기영동을 나타나며, 결과적으로 2개의 염료가 2개의 개별 고해상도 라인으로 농축된다. 도 44b는 도 44a에 나타낸 결과들의 UV 조사 결과를 보여준다.
도 45a 내지 45e는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 BSA(0.5mg/mL, pI 4-5)와 라이소자임(0.25mg/mL, pI 11)의 혼합물을 정제한 결과를 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 45a는 0V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸다. 도 45b는 0V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들에 대한 SDS-PAGE 분석을 나타낸 것으로, 혼합물이 유출구 3에 존재함을 보여준다. 도 45c는 850V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸 것으로, 단백질이 유출구 2, 3 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 45d는 850V 및 유속 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 SDS-PAGE 분석을 나타낸 것으로, 정제된 라이소자임은 유출구 2에 존재하고, 정제된 BSA는 유출구 4에 존재함을 보여준다. 도 45e는 BSA(양극을 향함) 및 라이소자임(음극을 향함)의 이론적 전기영동 이동 방향을 보여준다.
도 46a 내지 46c는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 hlgG(0.5 mg/mL, pl 6-8)와 라이소자임(0.25 mg/mL, pl 11)의 혼합물을 정제한 결과를 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에 도입되었다. 도 46a는 (1) 0V, 5mL/분, (2) 1000V, 5mL/분, (3) 1500V, 5mL/분, (4) 0V, 10mL/분, 또는 (5) 1000V, 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸다. 도 46b는 hIgG(양극, 음극, 및 중앙을 향함) 및 라이소자임(음극을 향함)의 이론적 전기영동 이동 방향을 나타낸다. 도 46c는 (1) 0V, 5mL/분, (2) 1000V, 5mL/분, (3) 1500V, 5mL/분, (4) 0V, 10mL/분, 또는 (5) 1000V, 10mL/분에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 SDS-PAGE 분석을 나타낸다.
도 47a 내지 47d는 등전점 기반 정제 장치를 사용하여 BSA(0.5mg/mL, pI 4-5)와 라이소자임(0.25mg/mL, pI 11)의 혼합물을 정제한 결과를 나타내며, 상기 장치는 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널을 포함하고, 이때 상기 혼합물은 상기 장치의 유입구(유입구 3) 중앙에서 도입되었다. 도 47a는 0V 및 500V에서 3mL/분의 유속으로 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸 것으로, 인가 전압 하에 단백질이 유출구 2, 3, 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 47b는 0V 및 700V에서 5mL/분의 유속으로 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타낸 것으로, 인가 전압 하에 단백질이 유출구 2, 3, 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 47c는 0V 및 850V에서 10mL/분의 유속으로 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 총 단백질 농도에 대한 BCA 검정에 의한 분광광도계 분석을 나타내며, 인가 전압 하에 단백질이 유출구 2, 3, 및 4에 걸쳐 분포되어 있음을 보여준다. 도 47d는 (1) 3mL/분으로 0V 또는 500V, (2) 5mL/분으로 0V 또는 700V, 또는 (3) 10mL/분으로 0V 또는 850V에서 5개의 유출구로부터 유래된 분획들의 SDS-PAGE 분석을 나타낸다.
도 48은 충전 마무리를 위한 생물학적 생성물을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 실행되는 표준 산업 다운스트림 처리 장비를 이용하여 본원에 기재된 예시적인 반연속 공정에 전하 기반 정제 모듈, 자성 정제 모듈, 전하 기반 정제 모듈, 전하 기반 유체 정제 모듈, 전하 기반 TFF 정제 모듈, 또는 등전점 기반 정제 모듈을 연결하는 예시적인 개략도를 나타낸다.
도 49는 독립적인 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 없는 경우 충전 마무리를 위한 생물학적 생성물을 준비하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 실행되는 표준 산업 다운스트림 처리 장비를 이용하여 본원에 기재된 예시적인 반연속 공정에 전하 기반 정제 모듈, 자성 정제 모듈, 전하 기반 정제 모듈, 전하 기반 유체 정제 모듈, 전하 기반 TFF 정제 모듈, 또는 등전점 기반 정제 모듈을 연결하는 예시적인 개략도를 나타낸다.
본 명세서에서는, 특히, 생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정이 제공된다. 현재 청구된 공정은, 예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 성장 인자, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스, 또는 렌티바이러스와 같은 생물학적 생성물을 정제하기 위한 현재의 다운스트림 방법들 및 공정들에 비해 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 본원에 기재된 공정은, 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하기 위해 본원에 기재된 바와 같이 적어도 하나의 동적 여과 모듈을 포함하는 초기 여과 단계 가짐으로써 기존의 다단계 여과 공정(예를 들어, 다단계 접선 유동 여과 또는 심층 여과)에 내재된 멤브레인 오염 문제를 없애는 단클론 항체를 정제하기 위한 연속 바이오프로세스(bioprocess)를 제공한다. 또한, 상기 연속 공정은 처리량과 수율을 유지하면서, 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 단클론 항체를 제조하는 기존 접근 방식과 비교할 때, 생산 시설 풋프린트, 시설 구축 및 검증에 필요한 시간, 시설 구축과 관련된 비용, 및 자본 설비 지출을 크게 줄인다.
본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세싱은, 연속적으로 작동할 수 있는 능력으로 인해, 기존 다운스트림 바이오프로세싱의 원심분리, 심층 여과, 및 컬럼 크로마토그래피 단계들에 필요한 대형 공정 장비 - 이의 크기는 큰 생물반응기 부피에 좌우됨 -가 필요하지 않기 때문에 더 작고 간소화된 장비(예를 들어, 더 작은 생물반응기 부피 및 다운스트림 바이오프로세스 장비)를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 연속적으로 작동하는 더 작고 간소화된 장비는 정상 상태에서 단클론 항체를 생산하는 훨씬 더 작은 생물반응기(들)를 사용할 수 있도록 한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세스는 또한, 기존의 단클론 항체 제조 접근법과 비교할 때 운영 비용, 전체 바이오프로세스 라인 중단 시간(overall bioprocess line downtime), 및 생물학적 생성물 손실을 현저히 줄일 수 있다. 마지막으로, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 본원에 기재된 공정은 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 기술보다 훨씬 적은 평방 피트를 차지하는 풋프린트를 갖는 시스템에서 수행된다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산하고 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다.
동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 및 전하 기반의 자성 정제 모듈 또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈 중 적어도 하나를 사용하여 생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정.
생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정이 설명되어 있으며, 상기 공정은 입력 라인을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하는 것을 포함하고, 이때 상기 생물학적 생성물은 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 정제시, 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)은 불순물(세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)이 적어도 60중량%, 70중량%, 80중량%, 90중량%, 95중량%, 또는 심지어 99중량% 제거될 때 실질적으로 순수하다.
상기 공정에는 동적 여과를 통해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 것이 포함된다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 적어도 하나의 동적 여과 모듈을 포함한다. 상기 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드 또는 별도의 단축 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물반응기(예를 들어, 유가식 생물반응기, 관류 생물반응기, 및 케모스탯 생물반응기)에서 연속적으로 생성되는 생물학적 생성물을 정제하는 것을 포함한다. 예를 들어, 생물반응기는 정상 상태의 세포 배양 성장 조건을 가능하게 하는 생물반응기 공급 라인 및 출력 배출 라인(output bleed line)을 포함하고, 상기 출력 배출 라인은 생물반응기로부터 동적 여과 모듈로의 연속 유체 흐름을 허용하는 입력 라인으로서 기능한다.
본원에 기재된 바와 같이, 불균질 혼합물(또는 혼합물)로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 공정은 원심분리, 디스크-스택 원심분리, 심층 여과, 정적 여과, 접선 유동 여과, 하이드로사이클론, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다. "정적 여과"라는 용어는 여과되는 불균질 혼합물이 정적 상태를 유지하는 과정을 지칭하며, 즉, 예를 들어, 필터 멤브레인(또는 심층 필터)이 한정된 용량을 가지며, 멤브레인이 이의 용량에 도달하면 여과 속도가 감소한다(예를 들어, 멤브레인 기공이 막히게 됨). "정적"("동적"과 반대로) 여과에서, 필터 멤브레인은 고정된 상태를 유지하고(이동하지 않음), 흐름(예를 들어, 불균질 혼합물의 흐름)은 고정식 필터 멤브레인을 통과한다. 이러한 정적 여과 방법은 해당 기술 분야에서 통상적이며, 간단하고 잘 알려져 있다.
당업계에서 통상적으로 사용되는 정적 여과 방법과 달리, 본 명세서의 공정은 동적 여과 모듈을 설명하며, 여기에서 동적 여과 모듈의 구성요소들은 필터 멤브레인의 사용되지 않은 새로운 표적 영역에서 여과가 연속적으로 발생할 수 있도록 조정된 방식으로 이동한다(예를 들어, 전체 공정의 유속에 따라 멤브레인이 이동하거나 전진함). 이는 멤브레인 오염 또는 폐색을 막고, 작동 중 필터 케이크 패킹 및 두께를 제어할 수 있도록 한다.
동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤, 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 상기 필터 멤브레인 롤은 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 이때 상기 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 친수성 PTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
상기 필터 멤브레인 롤은 폭이 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 상기 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템 또는 멤브레인 지지 구조물의 크기에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능하며, 이는 필터 멤브레인이 조립식 롤에서 시작하여 초기에 비어 있는 수집 롤까지 이어져 릴투릴 시스템을 생성함을 의미한다. 측면들에서, 동적 여과 모듈은 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 상기 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)이 있다. 예를 들어, 공급 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 분당 회전수(RPM)를 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 수집 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 RPM을 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 또한, 공급 릴 모터와 수집 릴 모터는 작동 중에 공급 릴과 수집 릴 모두에서 끊임없이 변화하는 필터 멤브레인 롤의 직경과 일관된 속도를 보장하기 위해 피드백 메커니즘을 작동시키는 폐쇄 루프 컨트롤러에 의해 제어된다. 예를 들어, 공급 릴과 수집 릴은 동일한 속도에서 동일한 방향으로 작동한다.
구현예들에서, 필터 멤브레인의 수송 속도는 약 0.1mm/초 내지 약 100mm/초, 바람직하게는 약 0.1mm/초 내지 약 10mm/초 범위이다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면, 및 진공 라인과 연속되는 개구부를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "멤브레인 지지 구조물"은 필터 멤브레인의 활성 영역에 구조적 지지를 제공하여 진공 라인과 연속되는 개구부로 인해 부압 영역을 통과할 때 변형을 방지하도록 제작된 구성요소를 지칭한다. 또한, 본원에서 사용되는 "기계적으로 평탄한 접촉 표면"은 정적 마찰 계수가 낮아, 특히 젖었을 때 필터 멤브레인의 수송에 반대되는 마찰력이 낮게 생성되는 표면을 지칭한다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 필터 멤브레인이 동적 방식으로 움직이는 용이성에 영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 또한 표면 거칠기(surface roughness)로 측정될 수 있으며, 값이 낮을수록 표면이 더 평탄하다. 또한, 거친 표면은 평탄한 표면보다 표면들 간에 마찰력이 더 크기 때문에, 본원에서 사용되는 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 마찰력이 낮은(즉, 정적 마찰 계수가 낮은) 표면을 지칭한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 개구부를 포함한다. 상기 개구부는, 예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 임의의 조합)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개구부는 규칙적으로 이격된 요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 간격이 동일한 병렬 슬롯들을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 개구부는 하나의 그레이트(grate)(예를 들어, 상기 기재된 바와 같은 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 개구부는 하나 이상의 그레이트를 포함할 수 있으며, 이때 각 그레이트는 수직이다. 상기 개구부는 불규칙하거나 규칙적인 요소들(예를 들어, 일련의 병렬 슬롯들)의 모음일 수 있다. 상기 개구부는 또한 메쉬를 포함할 수 있는데, 이는 분할 두께(split-thickness)이거나 전체 두께이고, 평행한 행들에 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 상기 개구부의 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합)은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 상기 개구부는 약 0.25mm 내지 약 5mm 두께의 메쉬를 포함할 수 있다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물에는 온도 제어 메커니즘이 포함되어 있다. 상기 온도 제어 메커니즘은 증발 냉각이 있을 때 약 4℃에서 약 37℃까지의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 제어 메커니즘은 15℃ 내지 37℃의 온도를 유지한다. 예시적인 온도 제어 메커니즘은 단일 루프 컨트롤러, 다중 루프 컨트롤러, 폐루프 컨트롤러, PID 컨트롤러, Peltier 소자, 저항 가열 요소, 및/또는 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, PFA)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 정적 마찰 계수는 약 0.01 내지 약 0.1, 약 0.01 내지 약 0.05, 또는 약 0.05 내지 약 0.1 범위이다. 구체적인 예에서, 정적 마찰 계수는 0.04이다. 예를 들어, 동적 여과 모듈은 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 이동을 안정화하기 위해 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 지닌 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러를 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드, 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 코팅 및 컨버팅 산업에 공지된 요소들, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드, 장력 조절장치(예를 들어, 댄서), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 걸쳐 부압을 적용하기 위해 멤브레인 지지 구조물과 연속되는 진공 시스템을 포함하며, 이때 상기 부압은 멤브레인 지지 구조물을 가로질러 필터 멤브레인의 능동 수송을 허용하고, 생물학적 생성물을 포함하는 여액의 수집을 가능하게 한다. 예를 들어, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 연속 여과를 위해 약 -0.05bar 내지 약 0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 여액을 수집하도록 구성된 적어도 하나의 진공 수집 용기, 및 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 측면에서, 동적 여과에 의한 정제 동안, 생물학적 생성물을 포함하는 여액은 부압 하에 약 50mL 내지 약 100L를 수집할 수 있는 진공 수집 용기로 공급된다. 예를 들어, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 10L이다. 다른 예에서, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 50L이다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다.
본원에 기재된 공정은 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함한다. 예를 들어, 용액을 2개 이상의 분획들로 분리하는 것은 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획, 및 작은 불순물을 포함하는 적어도 하나의 다른 분획을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 자성 정제 장치를 포함한다. "친화도 기반의 자성 정제 장치"는 선택적인 표면 고정 리간드가 정제할 생물학적 생성물을 인식하고 결합하는 분자 구조적 결합 상호작용(예를 들어, 리간드-수용체 상호작용)을 기반으로 하는 정제 기술을 지칭한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 루프 컨베이어 시스템 또는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 장치는 자성 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 자성 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다. 친화성 자성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존 친화성 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 자성 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 10중량%일 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
루프 컨베이어 시스템은, 예를 들어, 연속 또는 무한 루프를 지칭할 수 있다. 루프 컨베이어 시스템은 기존의 친화성 컬럼 크로마토그래피 시스템(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)과 비교하여 더 작은 풋프린트를 허용하면서 공정을 통해 연속적이고 효율적으로 높은 유속으로 많은 양이 이동할 수 있다는 점에서 유리하다. 생물학적 생성물은 트랙에서 직접 운반되므로, 모든 크기의 규칙적이거나 불규칙한 모양의 물체들이 모두 수송용으로 구성될 수 있다. 일부 측면에서, 물체는 규칙적인 형상(예를 들어, 입방체, 직사각형 프리즘, 실린더, 및 원뿔)을 갖는 수송 용기이다.
구현예들에서, 루프 컨베이어 시스템에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 포함하는 여액을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들이 있다.
픽앤플레이스 로봇 시스템은, 예를 들어, 적어도 하나의 로봇 또는 로봇 팔을 지칭할 수 있다. 픽앤플레이스 로봇 시스템은 기존의 친화성 컬럼 크로마토그래피 시스템(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)과 비교하여 더 작은 풋프린트를 허용하면서 공정을 통해 연속적이고 효율적으로 높은 유속으로 많은 양이 이동할 수 있다는 점에서 유리하다. 수송 용기에 포함된 생물학적 생성물은 집어서 놓기 때문에, 모든 크기의 규칙적인 모양의 물체들이 손잡이가 있거나 없는 상태에서 수송 및 적재용으로 구성될 수 있다. 일부 측면에서, 물체는 규칙적인 형상(예를 들어, 입방체, 및 직사각형 프리즘)을 갖는 수송 용기이다.
구현예들에서, 픽앤플레이스 로봇 시스템에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 포함하는 여액을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들이 있다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나의 용기 내에서 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 외부 자기장을 추가로 포함한다. 또한, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나 내에서 상기 생물학적 생성물의 용출을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나의 용기 내에서 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐(on) 상태와 꺼짐(off) 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 공정은 또한, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 자성 정제 장치를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은 "전하 기반의 자성 정제 장치"는, 예를 들어, 생물학적 분자를 이의 표면 전하, 이온 특성, 정전기적 상호작용, 또는 등전점에 기반하여 정제하는 것을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 전하 기반의 자성 정제 장치는 양전하 기반의 자성 정제 장치, 음전하 기반의 자성 정제 장치, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구와 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 루프 컨베이어 시스템 또는 픽앤플레이스 로봇 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 전하 기반의 자성 정제 장치(예를 들어, 양전하 및/또는 음전하 기반의 자성 정제)는 자성 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 표면은 각각 양전하 기반의 자성 정제 또는 음전하 기반의 자성 정제를 가능하게 하기 위해 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 또는 음이온성 작용기를 포함할 수 있다. 이온성 자성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존의 이온 교환 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 양이온 교환 또는 음이온 교환 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 전하 기반의 자성 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 10중량%일 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
루프 컨베이어 시스템은, 예를 들어, 연속 또는 무한 루프를 지칭할 수 있다. 루프 컨베이어 시스템은 기존의 이온 교환 컬럼 크로마토그래피 시스템과 비교하여 더 작은 풋프린트를 허용하면서 공정을 통해 연속적이고 효율적으로 높은 유속으로 많은 양이 이동할 수 있다는 점에서 유리하다. 생물학적 생성물은 트랙에서 직접 운반되므로, 모든 크기의 규칙적이거나 불규칙한 모양의 물체들이 모두 수송용으로 구성될 수 있다. 일부 측면에서, 물체는 규칙적인 형상(예를 들어, 입방체, 직사각형 프리즘, 실린더, 및 원뿔)을 갖는 수송 용기이다.
구현예들에서, 루프 컨베이어 시스템에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들이 있다.
픽앤플레이스 로봇 시스템은, 예를 들어, 적어도 하나의 로봇 또는 로봇 팔을 지칭할 수 있다. 픽앤플레이스 로봇 시스템은 기존의 이온 교환 크로마토그래피 시스템과 비교하여 더 작은 풋프린트를 허용하면서 공정을 통해 연속적이고 효율적으로 높은 유속으로 많은 양이 이동할 수 있다는 점에서 유리하다. 수송 용기에 포함된 생물학적 생성물은 집어서 놓기 때문에, 모든 크기의 규칙적인 모양의 물체들이 손잡이가 있거나 없는 상태에서 수송 및 적재용으로 구성될 수 있다. 일부 측면에서, 물체는 규칙적인 형상(예를 들어, 입방체, 및 직사각형 프리즘)을 갖는 수송 용기이다.
구현예들에서, 픽앤플레이스 로봇 시스템에는, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 포함하는 여액을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 자성 수지 비드, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 자성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 수송 용기들이 있다.
전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나의 용기 내에서 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 외부 자기장을 추가로 포함한다. 또한, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나의 용기 내에서 상기 생물학적 생성물의 해리 및 수집을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 적어도 하나의 외부 자기장은 적어도 2개의 수송 용기들 중 적어도 하나의 용기 내에서 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐(on) 상태와 꺼짐(off) 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 구현예들에서, 제1(친화도 기반의 자성 정제) 및/또는 제2(전하 기반의 자성 정제) 모듈(들) 중 하나 또는 둘 다의 자성 수지 비드들은 재활용 및 재사용된다. 예를 들어, 상기 비드들은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 적어도 2회, 3회, 4회, 또는 그 이상 재사용될 수 있다.
대안적으로, 본원에 기재된 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수성 이온 용액을 갖는 자유 흐름 전기영동 장치는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 정제하기 위한 전하 기반의 자성 정제 모듈(들) 대신에 또는 이에 추가하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 2개의 병렬판들의 용액 접촉 표면은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 수성 이온 용액은 주 분리 채널을 가로질러 pH 구배를 발생시킬 수 있다. 다른 예에서, 수성 이온 용액은 주 분리 채널을 가로질러 일정한 pH를 부여할 수 있다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 대략적인 pH 구배는 약 2 내지 약 10의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 미세한 pH 구배는 약 5 내지 약 8의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치는 띠전기영동 또는 전하 분리 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하고, pH 구배가 없는(예를 들어, 주 분리 채널에서 일정한 pH) 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 염기성 pH(예를 들어, pH 7 초과)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 산성 pH(예를 들어, pH 7 미만)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다.
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등속 전기영동 작동 모드로 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치, 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하며, 이때 각각의 소자는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동하여 분리 분해능을 높일 수 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제3 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 양극 또는 음극으로서 기능하기 위해 적어도 2개의 전극들(예를 들어, 백금선 전극)을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치 내의 배압(backpressure)은 채널 형상 및 치수, 유입구 및 유출구 개구부 및/또는 튜빙(tubing) 직경, 및 입력 유속(input flow rate)에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 배압은 약 0.5psi 내지 약 10psi 범위이다. 일부 예에서, 상기 배압은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 니들 밸브에 의해 제어된다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 온도 제어 및 주울 열방산을 가능하게 하도록 능동 냉각 시스템 또는 히트 싱크(예를 들어, Peltier 소자, 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 약 4℃ 내지 약 37℃의 범위에서 냉각 및/또는 열방산을 제어할 수 있다. 이상적으로는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 분리할 때, 온도는 약 10℃ 내지 약 25℃로 유지된다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 냉각된 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷을 포함하는 알루미늄 열척을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 전극 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은, 예를 들어, 각각 인산 및 수산화나트륨과 같은 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 전해질 용액을 포함한다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은 주 분리 채널, 양극 채널, 및 음극 채널을 통해 흐르는 예를 들어, Tris 완충 식염수와 같은, 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 양쪽성 전해질 용액을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 인라인으로 배치된다. 일부 예에서, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 유동 센서, 온도 센서, 전도도 센서, pH 센서, 굴절률 검출기, UV 검출기, 또는 배압 센서를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 액체 회로 차단기를 포함하거나, 상기 장치의 다운스트림과 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기의 업스트림을 단절하여 무전압 용액에서 감지 또는 검출을 수행할 수 있도록 한다.
현재 청구된 공정은, 예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자와 같은 생물학적 생성물을 정제하기 위한 현재의 다운스트림 방법들 및 공정들에 비해 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 본원에 기재된 공정은, 처리량과 수율을 유지하면서, 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 단클론 항체를 제조하는 기존 접근 방식과 비교할 때, 생산 시설 풋프린트, 시설 구축 및 검증에 필요한 시간, 시설 구축과 관련된 비용, 및 자본 설비 지출을 크게 줄이는 단클론 항체를 정제하기 위한 연속적인 바이오프로세스를 제공한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세싱은, 연속적으로 작동할 수 있는 능력으로 인해, 기존 다운스트림 바이오프로세싱의 배치식 원심분리, 심층 여과, 및 컬럼 크로마토그래피 단계들에 필요한 대형 공정 장비 - 이의 크기는 큰 생물반응기 부피에 좌우됨 -가 필요하지 않기 때문에 더 작고 간소화된 장비(예를 들어, 더 작은 생물반응기 부피 및 다운스트림 바이오프로세스 장비)를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 연속적으로 작동하는 더 작고 간소화된 장비는 정상 상태에서 단클론 항체를 생산하는 훨씬 더 작은 생물반응기(들)를 사용할 수 있도록 한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세스는 또한, 기존의 단클론 항체 제조 접근법과 비교할 때 운영 비용, 전체 바이오프로세스 라인 중단 시간, 및 생물학적 생성물 손실을 현저히 줄일 수 있다. 마지막으로, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 본원에 기재된 공정은 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 기술보다 훨씬 적은 평방 피트를 차지하는 풋프린트를 갖는 시스템에서 수행된다.
본원에 기재된 공정 및 방법의 이점은 멤브레인 오염 또는 폐색 없이 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하는 능력을 포함한다. 멤브레인 오염은 불균질 혼합물이 멤브레인 표면 상에 또는 멤브레인 기공들 내에 침착되어 시간이 지남에 따라 멤브레인의 성능이 감소하여 기존 여과 시스템의 활용에 큰 제한을 가하는 과정을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 기존의 여과 또는 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 세포 배양 배지로부터 세포, 세포 파편, 및 응집체를 정화하는 것은 통상적으로 필터 멤브레인의 오염 또는 폐색을 초래하여, 이러한 방법이 장기간의 연속 공정을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 수단으로 적합하지 않게 만든다. 이와 달리, 본원에 기재된 동적 여과 장치는 필터 멤브레인의 활성 표적 영역이 지속적으로 새로워지기 때문에, 멤브레인을 오염시키지 않으면서, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거할 수 있도록 한다.
추가로, 생물학적 생성물을 생산하고 정제하는 전체 공정이 연속적일 수 있고, 전체 공정에 걸쳐 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분(예를 들어, 약 5mL/분 내지 약 10mL/분) 범위의 유속을 유지할 수 있기 때문에, 공정 장비 및 전체 공정 풋프린트는 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 표준 공정보다 훨씬 더 작은 풋프린트를 차지할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산 및 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다. 예를 들어, 생물학적 생성물을 정제하는 공정의 유속은 약 1mL/분 내지 약 10mL/분 범위이다. 일부 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위이다. 다른 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 생물반응기 배출 라인으로부터의 유속과 동일하다. 다른 예에서, 여액을 제1 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다. 또 다른 예에서, 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다.
본원에 기재된 자성 수지 비드(예를 들어, 자성 아가로스)를 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이러한 시스템이 살균, 재활용, 및/또는 재생을 위해 기존의 고정상 또는 패킹된 수지 컬럼(예를 들어, 표준 크로마토그래피용)을 필요로 하지 않는다는 점을 포함한다. 예를 들어, 이러한 시스템은 작동 중에 자성 수지 비드들의 무한한 표면적을 생성하기 위해 자성 수지 비드들의 재활용 및/또는 재생을 제공하고, 결과적으로 연속적이고 비용 효율적인 방법을 제공한다. 환언하면, 본원에 기재된 모듈은 고정된 결합 또는 회합 능력을 갖지 않는다. 구체적인 예로, 본원에 기재된 바와 같은 생물학적 생성물의 정제 동안 사용되는 자성 수지 비드들은 지속적으로 재활용 및 재생되므로, 생물반응기 배출 라인으로부터의 흐름을 중단하지 않고 동적 여과 모듈 또는 정제 모듈 중 어느 하나에서 이전 단계의 흐름을 수용할 수 있다.
환언하면, 본 발명에 기재된 모듈은 이러한 단계들을 연속적으로 거치기 때문에, 실행 후 살균, 재생, 및/또는 재활용을 위해 유휴 상태로 둘 필요가 없다. 상기 방법은, 현재의 컬럼 크로마토그래피 방법이 수지 패킹 제약으로 인해 한정된 컬럼 용량 한계를 가지므로, 연속 입력 흐름을 수용하고 전체 용량에 도달한 컬럼의 재생 및/또는 재활용을 가능하게 하려면 여러 개의 패킹된 컬럼들의 컬럼 전환이 필요하다는 점에서 현재의 연속 크로마토그래피 방법과 다르다. 본원에 기재된 방법의 또 다른 이점은 자성 수지 비드들이 고정상으로 패킹되지 않고, 오히려 자성 수지 비드들이 이동한다는 점을 포함한다. 이러한 비드들의 이동성은, 실질적으로 더 많은 자성 수지 비드 표면이 노출되어 자유롭게 결합할 수 있으므로 결합 또는 회합에 사용할 수 있는 수지 비드들의 표면적을 증가시킨다. 추가로, 패킹된 컬럼 내의 수지 비드들은 컬럼을 통과하는 흐름을 생성하기 위해 높은 압력 차이에 노출되는데, 이로 인한 손상이 컬럼을 원하는 수명보다 단축시키는 이유 중 하나이다. 현재 기재된 발명의 이동성 수지 비드들은 실질적으로 더 낮은 압력을 받게 되어 깨지기 쉬운 비드들에게 훨씬 더 부드럽기 때문에 수명을 연장시킨다. 추가로, 이러한 이동성으로 인해 자성 수지 비드들이 재생 완료되고 이들의 초기 상태로 돌아갈 가능성이 높아진다. 이는 자성 수지가 보다 효율적으로 이용되기 때문에 본원에 기재된 방법의 비용 효율성을 추가로 높인다.
본원에 기재된 자유 흐름 전기영동을 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이 시스템이 "생성물 손실 없는" 공정을 나타낸다는 점, 즉, 분리가 수용액 내에서 표적 생물학적 생성물의 물리화학적 특성에 따라 전기장과의 상호작용을 통해 발생하기 때문에 생성물이 수지 또는 다른 정제 모이어티와 상호작용할 필요가 없다는 점이다. 기존의 이온 교환 크로마토그래피와 비교하여 이론적으로 더 높은 순도의 제품을 얻을 수 있기 때문에, 이 접근법의 분해능에서 또 다른 이점이 관찰된다. 추가로, 본질적인 물리화학적 특성에 기반한 분리는, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 성장 인자, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스(AAV), 또는 렌티바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 생물학적 생성물들의 정제를 위한 이러한 접근법의 유용성을 확장시킨다.
또한, 모듈식 접근 방식은 다양한 범위의 생물학적 생성물들을 수용하도록 공정 설계의 유연성을 제공한다.
동적 여과 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 및 전하 기반 정제 모듈 또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈 중 적어도 하나를 사용하여 생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정.
생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정이 설명되어 있으며, 상기 공정은 입력 라인을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하는 것을 포함하고, 이때 상기 생물학적 생성물은 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 정제시, 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)은 불순물(세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)이 적어도 약 60중량%, 70중량%, 80중량%, 90중량%, 95중량%, 또는 심지어 99중량% 제거될 때 실질적으로 순수하다.
상기 공정에는 동적 여과를 통해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 것이 포함된다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 적어도 하나의 동적 여과 모듈을 포함한다. 상기 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드 또는 별도의 단축 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물반응기(예를 들어, 유가식 생물반응기, 관류 생물반응기, 및 케모스탯 생물반응기)에서 연속적으로 생성되는 생물학적 생성물을 정제하는 것을 포함한다. 예를 들어, 생물반응기는 정상 상태의 세포 배양 성장 조건을 가능하게 하는 생물반응기 공급 라인 및 출력 배출 라인(output bleed line)을 포함하고, 상기 출력 배출 라인은 생물반응기로부터 동적 여과 모듈로의 연속 유체 흐름을 허용하는 입력 라인으로서 기능한다.
본원에 기재된 바와 같이, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 공정은 원심분리, 디스크-스택 원심분리, 심층 여과, 정적 여과, 접선 유동 여과, 하이드로사이클론, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다. "정적 여과"라는 용어는 여과되는 불균질 혼합물이 정적 상태를 유지하는 과정을 지칭하며, 즉, 예를 들어, 필터 멤브레인(또는 심층 필터)이 한정된 용량을 가지며, 멤브레인이 이의 용량에 도달하면 여과 속도가 감소한다(예를 들어, 멤브레인 기공이 막히게 됨). "정적"("동적"과 반대로) 여과에서, 필터 멤브레인은 고정된 상태를 유지하고(이동하지 않음), 흐름(예를 들어, 불균질 혼합물의 흐름)은 고정식 필터 멤브레인을 통과한다. 이러한 정적 여과 방법은 해당 기술 분야에서 통상적이며, 간단하고 잘 알려져 있다.
당업계에서 통상적으로 사용되는 정적 여과 방법과 달리, 본 명세서의 공정은 동적 여과 모듈을 설명하며, 여기에서 동적 여과 모듈의 구성요소들은 필터 멤브레인의 사용되지 않은 새로운 표적 영역에서 여과가 연속적으로 발생할 수 있도록 조정된 방식으로 이동한다(예를 들어, 전체 공정의 유속에 따라 멤브레인이 이동하거나 전진함). 이는 멤브레인 오염 또는 폐색을 막고, 작동 중 필터 케이크 패킹 및 두께를 제어할 수 있도록 한다.
동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤, 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다.
예를 들어, 필터 멤브레인 롤은 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 이때 상기 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 친수성 PTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
상기 필터 멤브레인 롤은 폭이 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 상기 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템 또는 멤브레인 지지 구조물의 크기에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능하며, 이는 필터 멤브레인이 조립식 롤에서 시작하여 초기에 비어 있는 수집 롤까지 이어져 릴투릴 시스템을 생성함을 의미한다. 측면들에서, 동적 여과 모듈은 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 활성 표적 영역이 있다. 예를 들어, 공급 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 분당 회전수(RPM)를 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 수집 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 RPM을 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 또한, 공급 릴 모터와 수집 릴 모터는 작동 중에 공급 릴과 수집 릴 모두에서 끊임없이 변화하는 필터 멤브레인 롤의 직경과 일관된 속도를 보장하기 위해 피드백 메커니즘을 작동시키는 폐쇄 루프 컨트롤러에 의해 제어된다. 예를 들어, 공급 릴과 수집 릴은 동일한 속도에서 동일한 방향으로 작동한다.
구현예들에서, 필터 멤브레인의 수송 속도는 약 0.1mm/초 내지 약 100mm/초, 바람직하게는 약 0.1mm/초 내지 약 10mm/초 범위이다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면, 및 진공 라인과 연속되는 개구부를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "멤브레인 지지 구조물"은 필터 멤브레인의 활성 영역에 구조적 지지를 제공하여 진공 라인과 연속되는 개구부로 인해 부압 영역을 통과할 때 변형을 방지하도록 제작된 구성요소를 지칭한다. 또한, 본원에서 사용되는 "기계적으로 평탄한 접촉 표면"은 정적 마찰 계수가 낮아, 특히 젖었을 때 필터 멤브레인의 수송에 반대되는 마찰력이 낮게 생성되는 표면을 지칭한다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 필터 멤브레인이 동적 방식으로 움직이는 용이성에 영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 또한 표면 거칠기로 측정될 수 있으며, 값이 낮을수록 표면이 더 평탄하다. 또한, 거친 표면은 평탄한 표면보다 표면들 간에 마찰력이 더 크기 때문에, 본원에서 사용되는 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 마찰력이 낮은(즉, 정적 마찰 계수가 낮은) 표면을 지칭한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 개구부를 포함한다. 상기 개구부는, 예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 임의의 조합)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개구부는 규칙적으로 이격된 요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 간격이 동일한 병렬 슬롯들을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 개구부는 하나의 그레이트(예를 들어, 상기 기재된 바와 같은 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 개구부는 하나 이상의 그레이트를 포함할 수 있으며, 이때 각 그레이트는 수직이다. 상기 개구부는 불규칙하거나 규칙적인 요소들(예를 들어, 일련의 병렬 슬롯들)의 모음일 수 있다. 상기 개구부는 또한 메쉬를 포함할 수 있는데, 이는 분할 두께(split-thickness)이거나 전체 두께이고, 평행한 행들에 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 상기 개구부의 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합)은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 상기 개구부는 약 0.25mm 내지 약 5mm 두께의 메쉬를 포함할 수 있다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물에는 온도 제어 메커니즘이 포함되어 있다. 상기 온도 제어 메커니즘은 증발 냉각이 있을 때 약 4℃에서 약 37℃까지의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 제어 메커니즘은 약 15℃ 내지 약 37℃의 온도를 유지한다. 예시적인 온도 제어 메커니즘은 단일 루프 컨트롤러, 다중 루프 컨트롤러, 폐루프 컨트롤러, PID 컨트롤러, Peltier 소자, 및/또는 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, PFA)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 동적 여과 모듈은 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 이동을 안정화하기 위해 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 지닌 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러를 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드, 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 코팅 및 컨버팅 산업에 공지된 요소들, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드, 장력 조절장치(예를 들어, 댄서), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)에 걸쳐 부압을 적용하기 위해 멤브레인 지지 구조물과 연속되는 진공 시스템을 포함하며, 여기서 상기 부압은 멤브레인 지지 구조물을 가로질러 필터 멤브레인의 능동 수송을 허용하고, 생물학적 생성물을 포함하는 여액의 수집을 가능하게 한다. 예를 들어, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 연속 여과를 위해 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 여액을 수집하도록 구성된 적어도 하나의 진공 수집 용기, 및 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 측면에서, 동적 여과에 의한 정제 동안, 생물학적 생성물을 포함하는 여액은 부압 하에 약 50mL 내지 약 100L를 수집할 수 있는 진공 수집 용기로 공급된다. 예를 들어, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 10L이다. 다른 예에서, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 50L이다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다.
본원에 기재된 공정은 용액을, 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함한다. 예를 들어, 용액을 2개 이상의 분획들로 분리하는 것은 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획, 및 작은 불순물을 포함하는 적어도 하나의 다른 분획을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함한다. "친화도 기반 정제 장치"는 선택적인 표면 고정 리간드가 정제할 생물학적 생성물을 인식하고 결합하는 분자 구조적 결합 상호작용(예를 들어, 리간드-수용체 상호작용)에 기반한 정제 기술을 지칭한다. 예를 들어, 상기 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구 및 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 리드 시스템, 용기 캐러셀, 및 수집 시스템을 포함하는 기계적 회전 시스템을 통해 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 장치는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다. 친화성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존 친화성 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 리드 시스템을 포함하며, 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트; 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 용출, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 개스킷 리드는 수지 비드들의 분산을 가능하게 하기 위해 오버헤드 교반 임펠러를 수용하기 위한 포트를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀을 포함한다. 예를 들어, 상기 기계적 회전 시스템은 가압을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합되도록 구성된다. 다른 예에서, 기계식 회전 시스템은 xy 평면에서 이동 또는 회전을 제어한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈의 적어도 2개의 용기들 각각에는 결합, 탈결합, 세척, 용출, 및 재생 공정 단계들 동안 수지 비드들의 보유를 가능하게 하는 지지된 기저 필터 또는 필터 멤브레인이 있다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 액체 흐름을 제어하기 위한 밸브를 추가로 포함한다.
구현예들에서, 친화도 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
본원에 기재된 공정은 또한, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반 정제 장치를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은 "전하 기반 정제 장치"는, 예를 들어, 생물학적 분자를 이의 표면 전하, 이온 특성, 정전기적 상호작용, 또는 등전점에 기반하여 정제하는 것을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 전하 기반 정제는 양전하 기반 정제 장치, 음전하 기반 정제 장치, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구 및 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 리드 시스템, 용기 캐러셀, 및 수집 시스템을 포함하는 기계적 회전 시스템을 통해 제2 유입구와 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 장치(예를 들어, 양전하 및/또는 음전하 기반 정제)는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 예를 들어, 수지 비드들의 표면은 각각 양전하 기반 정제 또는 음전하 기반 정제를 가능하게 하기 위해 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 또는 음이온성 작용기를 포함할 수 있다. 이온성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존의 이온 교환 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 양이온 교환 또는 음이온 교환 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 리드 시스템을 포함하며, 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력의 제어를 가능하게 하기 위해 가스 도입을 위한 적어도 하나의 유입구; 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트; 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구; 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 개스킷 리드는 수지 비드들의 분산을 가능하게 하기 위해 오버헤드 교반 임펠러를 수용하기 위한 포트를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀을 포함한다. 예를 들어, 상기 기계적 회전 시스템은 가압을 가능하게 하기 위해 리드 시스템과 정합되도록 구성된다. 다른 예에서, 기계식 회전 시스템은 xy 평면에서 이동 또는 회전을 제어한다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 모듈의 적어도 2개의 용기들 각각에는 회합, 해리, 세척, 및 재생 공정 단계들 동안 수지 비드들의 보유를 가능하게 하는 지지된 기저 필터 또는 필터 멤브레인이 있다. 예를 들어, 적어도 2개의 용기들은 액체 흐름을 제어하기 위한 밸브를 추가로 포함한다.
구현예들에서, 전하 기반 정제 모듈은 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하여 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있는 수집 시스템을 포함한다. 예를 들어, 상기 수집 시스템은 z축을 따라 이동을 제어한다.
본원에 기재된 구현예들에서, 제1(친화도 기반 정제) 및/또는 제2(전하 기반 정제) 모듈(들) 중 하나 또는 둘 다의 수지 비드들은 재활용 및 재사용된다. 예를 들어, 상기 비드들은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 적어도 2회, 3회, 4회, 또는 그 이상 재사용될 수 있다.
대안적으로, 본원에 기재된 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수성 이온 용액을 갖는 자유 흐름 전기영동 장치는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 정제하기 위한 전하 기반의 자성 정제 모듈(들) 대신에 또는 이에 추가하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 2개의 병렬판들의 용액 접촉 표면은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 수성 이온 용액은 주 분리 채널을 가로질러 pH 구배를 발생시킬 수 있다. 다른 예에서, 수성 이온 용액은 주 분리 채널을 가로질러 일정한 pH를 부여할 수 있다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 대략적인 pH 구배는 약 2 내지 약 10의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 미세한 pH 구배는 약 5 내지 약 8의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 띠전기영동 또는 전하 분리 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하고, pH 구배가 없는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 염기성 pH(예를 들어, pH 7 초과)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 산성 pH(예를 들어, pH 7 미만)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다.
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등속 전기영동 작동 모드로 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치, 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하며, 이때 각각의 소자는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동하여 분리 분해능을 높일 수 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제3 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 양극 또는 음극으로서 기능하기 위해 적어도 2개의 전극들(예를 들어, 백금선 전극)을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치 내의 배압(backpressure)은 채널 형상 및 치수, 유입구 및 유출구 개구부 및/또는 튜빙(tubing) 직경, 및 입력 유속(input flow rate)에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 배압은 약 0.5psi 내지 약 10psi 범위이다. 일부 예에서, 상기 배압은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 니들 밸브에 의해 제어된다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 온도 제어 및 주울 열방산을 가능하게 하도록 능동 냉각 시스템 또는 히트 싱크(예를 들어, Peltier 소자, 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 약 4℃ 내지 약 37℃의 범위에서 냉각 및/또는 열방산을 제어할 수 있다. 이상적으로는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 분리할 때, 온도는 약 10℃ 내지 약 25℃로 유지된다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 냉각된 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷을 포함하는 알루미늄 열척을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 전극 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은, 예를 들어, 각각 인산 및 수산화나트륨과 같은 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 전해질 용액을 포함한다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은 주 분리 채널, 양극 채널, 및 음극 채널을 통해 흐르는 예를 들어, Tris 완충 식염수와 같은, 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 양쪽성 전해질 용액을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 인라인으로 배치된다. 일부 예에서, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 유동 센서, 온도 센서, 전도도 센서, pH 센서, 굴절률 검출기, UV 검출기, 또는 배압 센서를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 액체 회로 차단기를 포함하거나, 상기 장치의 다운스트림과 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기의 업스트림을 단절하여 무전압 용액에서 감지 또는 검출을 수행할 수 있도록 한다.
현재 청구된 공정은, 예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자와 같은 생물학적 생성물을 정제하기 위한 현재의 다운스트림 방법들 및 공정들에 비해 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 본원에 기재된 공정은, 처리량과 수율을 유지하면서, 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 단클론 항체를 제조하는 기존 접근 방식과 비교할 때, 생산 시설 풋프린트, 시설 구축 및 검증에 필요한 시간, 시설 구축과 관련된 비용, 및 자본 설비 지출을 크게 줄이는 단클론 항체를 정제하기 위한 연속적인 바이오프로세스를 제공한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세싱은, 연속적으로 작동할 수 있는 능력으로 인해, 기존 다운스트림 바이오프로세싱의 원심분리, 심층 여과, 및 컬럼 크로마토그래피 단계들에 필요한 대형 공정 장비 - 이의 크기는 큰 생물반응기 부피에 좌우됨 -가 필요하지 않기 때문에 더 작고 간소화된 장비(예를 들어, 더 작은 생물반응기 부피 및 다운스트림 바이오프로세스 장비)를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 연속적으로 작동하는 더 작고 간소화된 장비는 정상 상태에서 단클론 항체를 생산하는 훨씬 더 작은 생물반응기(들)를 사용할 수 있도록 한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세스는 또한, 기존의 단클론 항체 제조 접근법과 비교할 때 운영 비용, 전체 바이오프로세스 라인 중단 시간, 및 생물학적 생성물 손실을 현저히 줄일 수 있다. 마지막으로, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 본원에 기재된 공정은 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 기술보다 훨씬 적은 평방 피트를 차지하는 풋프린트를 갖는 시스템에서 수행된다.
본원에 기재된 공정 및 방법의 이점은 멤브레인 오염 또는 폐색 없이 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하는 능력을 포함한다. 예를 들어, 기존의 여과 또는 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 세포 배양 배지로부터 세포, 세포 파편, 및 응집체를 정화하는 것은 통상적으로 필터 멤브레인의 오염 또는 폐색을 초래하여, 이러한 방법이 장기간의 연속 공정을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 수단으로 적합하지 않게 만든다. 이와 달리, 본원에 기재된 동적 여과 장치는 필터 멤브레인의 활성 표적 영역이 지속적으로 새로워지기 때문에, 멤브레인을 오염시키지 않으면서, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거할 수 있도록 한다. 추가로, 생물학적 생성물을 생산하고 정제하는 전 과정이 연속적일 수 있고, 전 과정에 걸쳐 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위의 유속을 유지할 수 있기 때문에, 공정 장비 및 전체 공정 풋프린트는 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 표준 공정보다 훨씬 더 작은 풋프린트를 차지할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산 및 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다. 예를 들어, 생물학적 생성물을 정제하는 공정의 유속은 약 1mL/분 내지 약 10mL/분 범위이다. 일부 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위이다. 다른 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 생물반응기 배출 라인으로부터의 유속과 동일하다. 다른 예에서, 여액을 제1 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다. 또 다른 예에서, 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다.
본원에 기재된 수지 비드(예를 들어, 아가로스)를 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이러한 시스템이 살균, 재활용, 및/또는 재생을 위해 기존의 고정상 또는 패킹된 수지 컬럼(예를 들어, 표준 크로마토그래피용)을 필요로 하지 않는다는 점을 포함한다. 예를 들어, 이러한 시스템은 작동 중에 수지 비드들의 무한한 표면적을 생성하기 위해 수지 비드들의 재활용 및/또는 재생을 제공하고, 결과적으로 연속적이고 비용 효율적인 방법을 제공한다. 환언하면, 본원에 기재된 모듈은 고정된 결합 또는 회합 능력을 갖지 않는다. 구체적인 예로, 본원에 기재된 바와 같은 생물학적 생성물의 정제 동안 사용되는 수지 비드들은 지속적으로 재활용 및 재생되므로, 생물반응기 배출 라인으로부터의 흐름을 중단하지 않고 동적 여과 모듈 또는 정제 모듈 중 어느 하나에서 이전 단계의 흐름을 수용할 수 있다. 환언하면, 본 발명에 기재된 모듈은 이러한 단계들을 연속적으로 거치기 때문에, 실행 후 살균, 재생, 및/또는 재활용을 위해 유휴 상태로 둘 필요가 없다. 상기 방법은, 현재의 컬럼 크로마토그래피 방법이 컬럼 패킹 제약으로 인해 한정된 컬럼 용량 한계를 가지므로, 연속 입력 흐름을 수용하고 전체 용량에 도달한 컬럼의 재생 및/또는 재활용을 가능하게 하려면 여러 개의 패킹된 컬럼들의 컬럼 전환이 필요하다는 점에서 현재의 연속 크로마토그래피 방법과 다르다. 본원에 기재된 방법의 또 다른 이점은 수지 비드가 고정상에 패킹되지 않고 오히려 수지 비드가 이동한다는 점을 포함한다. 이러한 비드들의 이동성은, 실질적으로 더 많은 수지 비드 표면이 노출되어 자유롭게 결합할 수 있으므로 결합 또는 회합에 사용할 수 있는 수지 비드들의 표면적을 증가시킨다. 추가로, 패킹된 컬럼 내의 수지 비드들은 컬럼을 통과하는 흐름을 생성하기 위해 높은 압력 차이에 노출되는데, 이로 인한 손상이 컬럼을 원하는 수명보다 단축시키는 이유 중 하나이다. 현재 기재된 발명의 이동성 수지 비드들은 실질적으로 더 낮은 압력을 받게 되어 깨지기 쉬운 비드들에게 훨씬 더 부드럽기 때문에 수명을 연장시킨다. 추가로, 이러한 이동성으로 인해 수지 비드들이 재생 완료되고 이들의 초기 상태로 돌아갈 가능성이 높아진다. 이는 또한 수지가 더 효율적으로 이용되기 때문에 본원에 기재된 방법의 비용 효율성을 높인다.
본원에 기재된 자유 흐름 전기영동을 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이 시스템이 "생성물 손실 없는" 공정을 나타낸다는 점, 즉, 분리가 수용액 내에서 표적 생물학적 생성물의 물리화학적 특성에 따라 전기장과의 상호작용을 통해 발생하기 때문에 생성물이 수지 또는 다른 정제 모이어티와 상호작용할 필요가 없다는 점이다. 기존의 이온 교환 크로마토그래피와 비교하여 이론적으로 더 높은 순도의 제품을 얻을 수 있기 때문에, 이 접근법의 분해능에서 또 다른 이점이 관찰된다. 추가로, 본질적인 물리화학적 특성에 기반한 분리는, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 성장 인자, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스(AAV), 또는 렌티바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 생물학적 생성물들의 정제를 위한 이러한 접근법의 유용성을 확장시킨다.
또한, 모듈식 접근 방식은 다양한 범위의 생물학적 생성물들을 수용하도록 공정 설계의 유연성을 제공한다.
동적 여과 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 및 전하 기반의 유체 정제 모듈 또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈 중 적어도 하나를 사용하여 생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정
생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정이 설명되어 있으며, 상기 공정은 입력 라인을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하는 것을 포함하고, 이때 상기 생물학적 생성물은 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 정제시, 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)은 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)이 적어도 약 60중량%, 70중량%, 80중량%, 90중량%, 95중량%, 또는 심지어 99중량% 제거될 때 실질적으로 순수하다.
상기 공정에는 동적 여과를 통해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 것이 포함된다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 적어도 하나의 동적 여과 모듈을 포함한다. 상기 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드 또는 별도의 단축 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물반응기(예를 들어, 유가식 생물반응기, 관류 생물반응기, 및 케모스탯 생물반응기)에서 연속적으로 생성되는 생물학적 생성물을 정제하는 것을 포함한다. 예를 들어, 생물반응기는 정상 상태의 세포 배양 성장 조건을 가능하게 하는 생물반응기 공급 라인 및 출력 배출 라인(output bleed line)을 포함하고, 상기 출력 배출 라인은 생물반응기로부터 동적 여과 모듈로의 연속 유체 흐름을 허용하는 입력 라인으로서 기능한다.
본원에 기재된 바와 같이, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 공정은 원심분리, 디스크-스택 원심분리, 심층 여과, 정적 여과, 접선 유동 여과, 하이드로사이클론, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다. "정적 여과"라는 용어는 여과되는 불균질 혼합물이 정적 상태를 유지하는 과정을 지칭하며, 즉, 예를 들어, 필터 멤브레인(또는 심층 필터)이 한정된 용량을 가지며, 멤브레인이 이의 용량에 도달하면 여과 속도가 감소한다(예를 들어, 멤브레인 기공이 막히게 됨). "정적"("동적"과 반대로) 여과에서, 필터 멤브레인은 고정된 상태를 유지하고(이동하지 않음), 흐름(예를 들어, 불균질 혼합물의 흐름)은 고정식 필터 멤브레인을 통과한다. 이러한 정적 여과 방법은 해당 기술 분야에서 통상적이며, 간단하고 잘 알려져 있다.
당업계에서 통상적으로 사용되는 정적 여과 방법과 달리, 본 명세서의 공정은 동적 여과 모듈을 설명하며, 여기에서 동적 여과 모듈의 구성요소들은 필터 멤브레인의 사용되지 않은 새로운 표적 영역에서 여과가 연속적으로 발생할 수 있도록 조정된 방식으로 이동한다(예를 들어, 전체 공정의 유속에 따라 멤브레인이 이동하거나 전진함). 이는 멤브레인 오염 또는 폐색을 막고, 작동 중 필터 케이크 패킹 및 두께를 제어할 수 있도록 한다.
동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤, 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 상기 필터 멤브레인 롤은 필터 롤을 포함하며, 이때 상기 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 친수성 PTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
상기 필터 멤브레인 롤은 폭이 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 상기 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템 또는 멤브레인 지지 구조물의 크기에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능하며, 이는 필터 멤브레인이 조립식 롤에서 시작하여 초기에 비어 있는 수집 롤까지 이어져 릴투릴 시스템을 생성함을 의미한다. 측면들에서, 동적 여과 모듈은 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 활성 표적 영역이 있다. 예를 들어, 공급 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 분당 회전수(RPM)를 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 수집 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 RPM을 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 또한, 공급 릴 모터와 수집 릴 모터는 작동 중에 공급 릴과 수집 릴 모두에서 끊임없이 변화하는 필터 멤브레인 롤의 직경과 일관된 속도를 보장하기 위해 피드백 메커니즘을 작동시키는 폐쇄 루프 컨트롤러에 의해 제어된다. 예를 들어, 공급 릴과 수집 릴은 동일한 속도에서 동일한 방향으로 작동한다.
구현예들에서, 필터 멤브레인의 수송 속도는 약 0.1mm/초 내지 약 100mm/초, 바람직하게는 약 0.1mm/초 내지 약 10mm/초 범위이다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면, 및 진공 라인과 연속되는 개구부를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "멤브레인 지지 구조물"은 필터 멤브레인의 활성 영역에 구조적 지지를 제공하여 진공 라인과 연속되는 개구부로 인해 부압 영역을 통과할 때 변형을 방지하도록 제작된 구성요소를 지칭한다. 또한, 본원에서 사용되는 "기계적으로 평탄한 접촉 표면"은 정적 마찰 계수가 낮아, 특히 젖었을 때 필터 멤브레인의 수송에 반대되는 마찰력이 낮게 생성되는 표면을 지칭한다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 필터 멤브레인이 동적 방식으로 움직이는 용이성에 영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 또한 표면 거칠기로 측정될 수 있으며, 값이 낮을수록 표면이 더 평탄하다. 또한, 거친 표면은 평탄한 표면보다 표면들 간에 마찰력이 더 크기 때문에, 본원에서 사용되는 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 마찰력이 낮은(즉, 정적 마찰 계수가 낮은) 표면을 지칭한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 개구부를 포함한다. 상기 개구부는, 예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 임의의 조합)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개구부는 규칙적으로 이격된 요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 간격이 동일한 병렬 슬롯들을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 개구부는 하나의 그레이트(예를 들어, 상기 기재된 바와 같은 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 개구부는 하나 이상의 그레이트를 포함할 수 있으며, 이때 각 그레이트는 수직이다. 상기 개구부는 불규칙하거나 규칙적인 요소들(예를 들어, 일련의 병렬 슬롯들)의 모음일 수 있다. 상기 개구부는 또한 메쉬를 포함할 수 있는데, 이는 분할 두께(split-thickness)이거나 전체 두께이고, 평행한 행들에 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 상기 개구부의 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합)은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 상기 개구부는 약 0.25mm 내지 약 5mm 두께의 메쉬를 포함할 수 있다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물에는 온도 제어 메커니즘이 포함되어 있다. 상기 온도 제어 메커니즘은 증발 냉각이 있을 때 약 4℃에서 약 37℃까지의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 제어 메커니즘은 15℃ 내지 37℃의 온도를 유지한다. 예시적인 온도 제어 메커니즘은 단일 루프 컨트롤러, 다중 루프 컨트롤러, 폐루프 컨트롤러, PID 컨트롤러, Peltier 소자, 저항 가열 요소, 및/또는 순환하는 물 재킷이 있는 열척을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, PFA)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 동적 여과 모듈은 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 이동을 안정화하기 위해 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 지닌 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러를 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 표적 영역(예를 들어, 활성 표적 영역)에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드, 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 코팅 및 컨버팅 산업에 공지된 요소들, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드, 장력 조절장치(예를 들어, 댄서), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 걸쳐 부압을 적용하기 위해 멤브레인 지지 구조물과 연속되는 진공 시스템을 포함하며, 이때 상기 부압은 멤브레인 지지 구조물을 가로질러 필터 멤브레인의 능동 수송을 허용하고, 생물학적 생성물을 포함하는 여액의 수집을 가능하게 한다. 예를 들어, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 연속 여과를 위해 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 여액을 수집하도록 구성된 적어도 하나의 진공 수집 용기, 및 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 측면에서, 동적 여과에 의한 정제 동안, 생물학적 생성물을 포함하는 여액은 부압 하에 약 50mL 내지 약 100L를 수집할 수 있는 진공 수집 용기로 공급된다. 예를 들어, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 10L이다. 다른 예에서, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 50L이다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다.
본원에 기재된 공정은 용액을 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함한다. 예를 들어, 용액을 2개 이상의 분획들로 분리하는 것은 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획, 및 작은 불순물을 포함하는 적어도 하나의 다른 분획을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 상기 제1 모듈은 친화도 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. "친화도 기반의 유체 정제 장치"는 선택적인 표면 고정 리간드가 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체)으로 정제될 생물학적 생성물을 인식하고 결합하는 분자 구조적 결합 상호작용(예를 들어, 리간드-수용체 상호작용)을 이용하는 것을 기반으로 하는 정제 기술을 지칭한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 장치는 자성 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 자성 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다. 친화성 자성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존 친화성 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
친화도 기반의 유체 정제 장치의 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩은, 예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합을 지칭할 수 있다. 일부 예에서, 상기 유체 소자 또는 칩은 하이브리드 마이크로유체 소자 또는 칩, 예를 들어, 직교류 유체 역학의 기능과 자기영동(magnetophoretic) 및 유전영동 능력을 결합한 마이크로유체 소자이며, 여기서 상기 직교류 유체 역학은 마이크로채널 설계에 의해 제어되고, 상기 자기영동은 외부 자기장을 통해 수행되며, 상기 유전영동은 유전영동 전극을 통해 수행된다. 측면들에서, 유전영동 전극과 외부 자기장의 조합은 직교류 마이크로채널에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하여 높은 유속(예를 들어, 0.5mL/분 이상)에서 효율적인 정제를 가능하게 하는 데 사용되며, 이는 유속이 통상적으로 μL/hr 또는 μL/분으로 제한되는 마이크로유체 역학 분야에서는 현재 실현되지 않는 현상이다. 다른 예에서, 하이브리드 유체는 직교류 유체 역학의 기능과 자기영동 및 음파영동(acoustophoretic) 능력을 결합한 마이크로유체 소자이며, 여기서 상기 직교류 유체 역학은 마이크로 채널 설계에 의해 제어되고, 상기 자기영동은 외부 자기장을 통해 수행되며, 상기 음파영동은 압전 변환기 또는 결정(crystal)을 통해 수행된다. 측면들에서, 압전 변환기와 외부 자기장의 조합은 직교류 마이크로채널에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하여 높은 유속(예를 들어, 0.5mL/분 이상)에서 효율적인 정제를 가능하게 하는 데 사용되며, 이는 유속이 통상적으로 μL/hr 또는 μL/분으로 제한되는 마이크로유체 역학 분야에서는 현재 실현되지 않는 현상이다.
구현예들에서, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
본원에 기재된 공정은 또한, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반의 유체 정제 장치를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은 "전하 기반의 유체 정제 장치"는, 예를 들어, 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)을 사용하여 생물학적 분자를 이의 표면 전하, 이온 특성, 정전기적 상호작용, 또는 등전점에 기반하여 정제하는 것을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 전하 기반의 유체 정제 장치는 양전하 기반의 유체 정제 장치, 음전하 기반의 유체 정제 장치, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구와 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이에서 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 전하 기반의 유체 정제 장치는 자성 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 표면은 각각 양전하 기반의 유체 정제 또는 음전하 기반의 유체 정제를 가능하게 하기 위해 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 또는 음이온성 작용기를 포함할 수 있다. 이온성 자성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존의 이온 교환 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 양이온 교환 또는 음이온 교환 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 전하 기반의 유체 정제 장치의 자성 수지 비드들의 직경은 약 0.2마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 자성 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 자성 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 자성 수지 비드들의 농도는 약 1중량%일 수 있다. 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
전하 기반의 유체 정제 장치의 적어도 하나의 하이브리드 유체 소자 또는 칩은, 예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합을 지칭할 수 있다. 일부 예에서, 상기 유체 소자 또는 칩은 하이브리드 마이크로유체 소자 또는 칩, 예를 들어, 직교류 유체 역학의 기능과 자기영동(magnetophoretic) 및 유전영동 능력을 결합한 마이크로유체 소자이며, 여기서 상기 직교류 유체 역학은 마이크로채널 설계에 의해 제어되고, 상기 자기영동은 외부 자기장을 통해 수행되며, 상기 유전영동은 유전영동 전극을 통해 수행된다. 측면들에서, 유전영동 전극과 외부 자기장의 조합은 직교류 마이크로채널에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하여 높은 유속(예를 들어, 0.5mL/분 이상)에서 효율적인 정제를 가능하게 하는 데 사용되며, 이는 유속이 통상적으로 μL/hr 또는 μL/분으로 제한되는 마이크로유체 역학 분야에서는 현재 실현되지 않는 현상이다. 다른 예에서, 하이브리드 유체는 직교류 유체 역학의 기능과 자기영동 및 음파영동(acoustophoretic) 능력을 결합한 마이크로유체 소자이며, 여기서 상기 직교류 유체 역학은 마이크로 채널 설계에 의해 제어되고, 상기 자기영동은 외부 자기장을 통해 수행되며, 상기 음파영동은 압전 변환기 또는 결정(crystal)을 통해 수행된다. 측면들에서, 압전 변환기와 외부 자기장의 조합은 직교류 마이크로채널에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하여 높은 유속(예를 들어, 0.5mL/분 이상)에서 효율적인 정제를 가능하게 하는 데 사용되며, 이는 유속이 통상적으로 μL/hr 또는 μL/분으로 제한되는 마이크로유체 역학 분야에서는 현재 실현되지 않는 현상이다.
구현예들에서, 전하 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 추가로 포함한다.
본원에 기재된 구현예들에서, 제1(친화도 기반의 유체 정제) 및/또는 제2(전하 기반의 유체 정제) 모듈들 중 하나 또는 둘 다의 자성 수지 비드들은 재활용 및 재사용된다. 예를 들어, 상기 비드들은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 적어도 2회, 3회, 4회, 또는 그 이상 재사용될 수 있다.
대안적으로, 본원에 기재된 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수성 이온 용액을 갖는 자유 흐름 전기영동 장치는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 정제하기 위한 전하 기반의 자성 정제 모듈(들) 대신에 또는 이에 추가하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 2개의 병렬판들의 용액 접촉 표면은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 수성 이온 용액은 주 분리 채널을 가로질러 pH 구배를 발생시킬 수 있다. 다른 예에서, 수성 이온 용액은 주 분리 채널을 가로질러 일정한 pH를 부여할 수 있다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 대략적인 pH 구배는 약 2 내지 약 10의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 미세한 pH 구배는 약 5 내지 약 8의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 띠전기영동 또는 전하 분리 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하고, pH 구배가 없는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 염기성 pH(예를 들어, pH 7 초과)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 산성 pH(예를 들어, pH 7 미만)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다.
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등속 전기영동 작동 모드로 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치, 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하며, 이때 각각의 소자는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동하여 분리 분해능을 높일 수 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제3 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 양극 또는 음극으로서 기능하기 위해 적어도 2개의 전극들(예를 들어, 백금선 전극)을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치 내의 배압은 채널 형상 및 치수, 유입구 및 유출구 개구부 및/또는 튜빙 직경, 및 입력 유속에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 배압은 약 0.5psi 내지 약 10psi 범위이다. 일부 예에서, 상기 배압은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 니들 밸브에 의해 제어된다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 온도 제어 및 주울 열방산을 가능하게 하도록 능동 냉각 시스템 또는 히트 싱크(예를 들어, Peltier 소자, 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 약 4℃ 내지 약 37℃의 범위에서 냉각 및/또는 열방산을 제어할 수 있다. 이상적으로는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 분리할 때, 온도는 약 10℃ 내지 약 25℃로 유지된다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 냉각된 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷을 포함하는 알루미늄 열척을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 전극 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은, 예를 들어, 각각 인산 및 수산화나트륨과 같은 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 전해질 용액을 포함한다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은 주 분리 채널, 양극 채널, 및 음극 채널을 통해 흐르는 예를 들어, Tris 완충 식염수와 같은, 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 양쪽성 전해질 용액을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 인라인으로 배치된다. 일부 예에서, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 유동 센서, 온도 센서, 전도도 센서, pH 센서, 굴절률 검출기, UV 검출기, 또는 배압 센서를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 액체 회로 차단기를 포함하거나, 상기 장치의 다운스트림과 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기의 업스트림을 단절하여 무전압 용액에서 감지 또는 검출을 수행할 수 있도록 한다.
현재 청구된 공정은, 예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자와 같은 생물학적 생성물을 정제하기 위한 현재의 다운스트림 방법들 및 공정들에 비해 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 본원에 기재된 공정은, 처리량과 수율을 유지하면서, 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 단클론 항체를 제조하는 기존 접근 방식과 비교할 때, 생산 시설 풋프린트, 시설 구축 및 검증에 필요한 시간, 시설 구축과 관련된 비용, 및 자본 설비 지출을 크게 줄이는 단클론 항체를 정제하기 위한 연속적인 바이오프로세스를 제공한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세싱은, 연속적으로 작동할 수 있는 능력으로 인해, 기존 다운스트림 바이오프로세싱의 원심분리, 심층 여과, 및 컬럼 크로마토그래피 단계들에 필요한 대형 공정 장비 - 이의 크기는 큰 생물반응기 부피에 좌우됨 -가 필요하지 않기 때문에 더 작고 간소화된 장비(예를 들어, 더 작은 생물반응기 부피 및 다운스트림 바이오프로세스 장비)를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 연속적으로 작동하는 더 작고 간소화된 장비는 정상 상태에서 단클론 항체를 생산하는 훨씬 더 작은 생물반응기(들)를 사용할 수 있도록 한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세스는 또한, 기존의 단클론 항체 제조 접근법과 비교할 때 운영 비용, 전체 바이오프로세스 라인 중단 시간, 및 생물학적 생성물 손실을 현저히 줄일 수 있다. 마지막으로, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 본원에 기재된 공정은 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 기술보다 훨씬 적은 평방 피트를 차지하는 풋프린트를 갖는 시스템에서 수행된다.
본원에 기재된 공정 및 방법의 이점은 멤브레인 오염 또는 폐색 없이 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하는 능력을 포함한다. 예를 들어, 기존의 여과 또는 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 세포 배양 배지로부터 세포, 세포 파편, 및 응집체를 정화하는 것은 통상적으로 필터 멤브레인의 오염 또는 폐색을 초래하여, 이러한 방법이 장기간의 연속 공정을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 수단으로 적합하지 않게 만든다. 이와 달리, 본원에 기재된 동적 여과 장치는 필터 멤브레인의 활성 표적 영역이 지속적으로 새로워지기 때문에, 멤브레인을 오염시키지 않으면서, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거할 수 있도록 한다. 추가로, 생물학적 생성물을 생산하고 정제하는 전 과정이 연속적일 수 있고, 전 과정에 걸쳐 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위의 유속을 유지할 수 있기 때문에, 공정 장비 및 전체 공정 풋프린트는 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 표준 공정보다 훨씬 더 작은 풋프린트를 차지할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산 및 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다. 예를 들어, 생물학적 생성물을 정제하는 공정의 유속은 약 1mL/분 내지 약 10mL/분 범위이다. 일부 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위이다. 다른 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 생물반응기 배출 라인으로부터의 유속과 동일하다. 다른 예에서, 여액을 제1 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다. 또 다른 예에서, 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다. 또한, 하이브리드 마이크로유체 소자를 사용하여 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위의 유속으로 생물학적 생성물을 정제하는 과정에 대한 능력은 유속이 통상적으로 μL/hr 또는 μL/분으로 제한되는 마이크로유체 역학 분야에서는 현재 실현되지 않는 현상이다.
본원에 기재된 자성 수지 비드(예를 들어, 자성 아가로스)를 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이러한 시스템이 살균, 재활용, 및/또는 재생을 위해 기존의 고정상 또는 패킹된 수지 컬럼(예를 들어, 표준 크로마토그래피용)을 필요로 하지 않는다는 점을 포함한다. 예를 들어, 이러한 시스템은 작동 중에 자성 수지 비드들의 무한한 표면적을 생성하기 위해 자성 수지 비드들의 재활용 및/또는 재생을 제공하고, 결과적으로 연속적이고 비용 효율적인 방법을 제공한다. 환언하면, 본원에 기재된 모듈은 고정된 결합 또는 회합 능력을 갖지 않는다. 구체적인 예로, 본원에 기재된 바와 같은 생물학적 생성물의 정제 동안 사용되는 자성 수지 비드들은 지속적으로 재활용 및 재생되므로, 생물반응기 배출 라인으로부터의 흐름을 중단하지 않고 동적 여과 모듈 또는 정제 모듈 중 어느 하나에서 이전 단계의 흐름을 수용할 수 있다. 환언하면, 본 발명에 기재된 모듈은 이러한 단계들을 연속적으로 거치기 때문에, 실행 후 살균, 재생, 및/또는 재활용을 위해 유휴 상태로 둘 필요가 없다. 상기 방법은, 현재의 컬럼 크로마토그래피 방법이 수지 패킹 제약으로 인해 한정된 컬럼 용량 한계를 가지므로, 연속 입력 흐름을 수용하고 전체 용량에 도달한 컬럼의 재생 및/또는 재활용을 가능하게 하려면 여러 개의 패킹된 컬럼들의 컬럼 전환이 필요하다는 점에서 현재의 연속 크로마토그래피 방법과 다르다. 본원에 기재된 방법의 또 다른 이점은 자성 수지 비드들이 고정상으로 패킹되지 않고, 오히려 자성 수지 비드들이 이동한다는 점을 포함한다. 이러한 비드들의 이동성은, 실질적으로 더 많은 자성 수지 비드 표면이 노출되어 자유롭게 결합할 수 있으므로 결합 또는 회합에 사용할 수 있는 자성 수지 비드들의 표면적을 증가시킨다. 추가로, 패킹된 컬럼 내의 수지 비드들은 컬럼을 통과하는 흐름을 생성하기 위해 높은 압력 차이에 노출되는데, 이로 인한 손상이 컬럼을 원하는 수명보다 단축시키는 이유 중 하나이다. 현재 기재된 발명의 이동성 수지 비드들은 실질적으로 더 낮은 압력을 받게 되어 깨지기 쉬운 비드들에게 훨씬 더 부드럽기 때문에 수명을 연장시킨다. 추가로, 이러한 이동성으로 인해 자성 수지 비드들이 재생 완료되고 이들의 초기 상태로 돌아갈 가능성이 높아진다. 이는 또한 수지가 더 효율적으로 이용되기 때문에 본원에 기재된 방법의 비용 효율성을 높인다.
본원에 기재된 자유 흐름 전기영동을 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이 시스템이 "생성물 손실 없는" 공정을 나타낸다는 점, 즉, 분리가 수용액 내에서 표적 생물학적 생성물의 물리화학적 특성에 따라 전기장과의 상호작용을 통해 발생하기 때문에 생성물이 수지 또는 다른 정제 모이어티와 상호작용할 필요가 없다는 점이다. 기존의 이온 교환 크로마토그래피와 비교하여 이론적으로 더 높은 순도의 제품을 얻을 수 있기 때문에, 이 접근법의 분해능에서 또 다른 이점이 관찰된다. 추가로, 본질적인 물리화학적 특성에 기반한 분리는, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 성장 인자, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스(AAV), 또는 렌티바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 생물학적 생성물들의 정제를 위한 이러한 접근법의 유용성을 확장시킨다.
또한, 모듈식 접근 방식은 다양한 범위의 생물학적 생성물들을 수용하도록 공정 설계의 유연성을 제공한다.
동적 여과 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 및 전하 기반 TFF 정제 모듈 또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈 중 적어도 하나를 사용하여 생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정
생물학적 생성물을 정제하는 연속 공정이 설명되어 있으며, 상기 공정은 입력 라인을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하는 것을 포함하고, 이때 상기 생물학적 생성물은 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 정제시, 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)은 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)이 적어도 60중량%, 70중량%, 80중량%, 90중량%, 95중량%, 또는 심지어 99중량% 제거될 때 실질적으로 순수하다.
상기 공정에는 동적 여과를 통해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 것이 포함된다. 상기 동적 여과 공정은 부압 하에 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드로부터 동적 여과 모듈로 생물학적 생성물을 연속적으로 공급함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성하는 적어도 하나의 동적 여과 모듈을 포함한다. 상기 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드 또는 별도의 단축 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함할 수 있다.
구현예들에서, 본원에 기재된 공정은 생물반응기(예를 들어, 유가식 생물반응기, 관류 생물반응기, 및 케모스탯 생물반응기)에서 연속적으로 생성되는 생물학적 생성물을 정제하는 것을 포함한다. 예를 들어, 생물반응기는 정상 상태의 세포 배양 성장 조건을 가능하게 하는 생물반응기 공급 라인 및 출력 배출 라인(output bleed line)을 포함하고, 상기 출력 배출 라인은 생물반응기로부터 동적 여과 모듈로의 연속 유체 흐름을 허용하는 입력 라인으로서 기능한다.
본원에 기재된 바와 같이, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 공정은 원심분리, 디스크-스택 원심분리, 심층 여과, 정적 여과, 접선 유동 여과, 하이드로사이클론, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지 않는다. "정적 여과"라는 용어는 여과되는 불균질 혼합물이 정적 상태를 유지하는 과정을 지칭하며, 즉, 예를 들어, 필터 멤브레인(또는 심층 필터)이 한정된 용량을 가지며, 멤브레인이 이의 용량에 도달하면 여과 속도가 감소한다(예를 들어, 멤브레인 기공이 막히게 됨). "정적"("동적"과 반대로) 여과에서, 필터 멤브레인은 고정된 상태를 유지하고(이동하지 않음), 흐름(예를 들어, 불균질 혼합물의 흐름)은 고정식 필터 멤브레인을 통과한다. 이러한 정적 여과 방법은 해당 기술 분야에서 통상적이며, 간단하고 잘 알려져 있다.
당업계에서 통상적으로 사용되는 정적 여과 방법과 달리, 본 명세서의 공정은 동적 여과 모듈을 설명하며, 여기에서 동적 여과 모듈의 구성요소들은 필터 멤브레인의 사용되지 않은 새로운 표적 영역에서 여과가 연속적으로 발생할 수 있도록 조정된 방식으로 이동한다(예를 들어, 전체 공정의 유속에 따라 멤브레인이 이동하거나 전진함). 이는 멤브레인 오염 또는 폐색을 막고, 작동 중 필터 케이크 패킹 및 두께를 제어할 수 있도록 한다.
동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤, 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다.
구현예들에서, 상기 필터 멤브레인 롤은 필터 롤을 포함하며, 이때 상기 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 친수성 PTFE, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
상기 필터 멤브레인 롤은 폭이 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 상기 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템 또는 멤브레인 지지 구조물의 크기에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능하며, 이는 필터 멤브레인이 조립식 롤에서 시작하여 초기에 비어 있는 수집 롤까지 이어져 릴투릴 시스템을 생성함을 의미한다. 측면들에서, 동적 여과 모듈은 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 활성 표적 영역이 있다. 예를 들어, 공급 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 분당 회전수(RPM)를 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 수집 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 RPM을 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 또한, 공급 릴 모터와 수집 릴 모터는 작동 중에 공급 릴과 수집 릴 모두에서 끊임없이 변화하는 필터 멤브레인 롤의 직경과 일관된 속도를 보장하기 위해 피드백 메커니즘을 작동시키는 폐쇄 루프 컨트롤러에 의해 제어된다. 예를 들어, 공급 릴과 수집 릴은 동일한 속도에서 동일한 방향으로 작동한다.
구현예들에서, 필터 멤브레인의 수송 속도는 약 0.1mm/초 내지 약 100mm/초, 바람직하게는 약 0.1mm/초 내지 약 10mm/초 범위이다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면, 및 진공 라인과 연속되는 개구부를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "멤브레인 지지 구조물"은 필터 멤브레인의 활성 영역에 구조적 지지를 제공하여 진공 라인과 연속되는 개구부로 인해 부압 영역을 통과할 때 변형을 방지하도록 제작된 구성요소를 지칭한다. 또한, 본원에서 사용되는 "기계적으로 평탄한 접촉 표면"은 정적 마찰 계수가 낮아, 특히 젖었을 때 필터 멤브레인의 수송에 반대되는 마찰력이 낮게 생성되는 표면을 지칭한다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 필터 멤브레인이 동적 방식으로 움직이는 용이성에 영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 또한 표면 거칠기로 측정될 수 있으며, 값이 낮을수록 표면이 더 평탄하다. 또한, 거친 표면은 평탄한 표면보다 표면들 간에 마찰력이 더 크기 때문에, 본원에서 사용되는 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 마찰력이 낮은(즉, 정적 마찰 계수가 낮은) 표면을 지칭한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 개구부를 포함한다. 상기 개구부는, 예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 임의의 조합)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개구부는 규칙적으로 이격된 요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 간격이 동일한 병렬 슬롯들을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 개구부는 하나의 그레이트(예를 들어, 상기 기재된 바와 같은 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 개구부는 하나 이상의 그레이트를 포함할 수 있으며, 이때 각 그레이트는 수직이다. 상기 개구부는 불규칙하거나 규칙적인 요소들(예를 들어, 일련의 병렬 슬롯들)의 모음일 수 있다. 상기 개구부는 또한 메쉬를 포함할 수 있는데, 이는 분할 두께(split-thickness)이거나 전체 두께이고, 평행한 행들에 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 상기 개구부의 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합)은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 상기 개구부는 약 0.25mm 내지 약 5mm 두께의 메쉬를 포함할 수 있다.
동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물에는 온도 제어 메커니즘이 포함되어 있다. 상기 온도 제어 메커니즘은 증발 냉각이 있는 경우 4℃ 내지 37℃의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 조절 메커니즘은 15℃ 내지 37℃의 온도를 유지한다. 예시적인 온도 제어 메커니즘은 단일 루프 컨트롤러, 다중 루프 컨트롤러, 폐루프 컨트롤러, PID 컨트롤러, Peltier 소자, 저항 가열 요소, 및/또는 순환하는 물 재킷이 있는 열척을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, PFA)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 동적 여과 모듈은 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 필터 멤브레인의 이동을 안정화하기 위해 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 지닌 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러를 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 동축 출력 헤드, 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드를 통해 세척 버퍼를 공급하기 위한 적어도 하나의 추가 입력 라인을 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 코팅 및 컨버팅 산업에 공지된 요소들, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드, 장력 조절장치(예를 들어, 댄서), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 걸쳐 부압을 적용하기 위해 멤브레인 지지 구조물과 연속되는 진공 시스템을 포함하며, 이때 상기 부압은 멤브레인 지지 구조물을 가로질러 필터 멤브레인의 능동 수송을 허용하고, 생물학적 생성물을 포함하는 여액의 수집을 가능하게 한다. 예를 들어, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 연속 여과를 위해 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 여액을 수집하도록 구성된 적어도 하나의 진공 수집 용기, 및 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 측면에서, 동적 여과에 의한 정제 동안, 생물학적 생성물을 포함하는 여액은 부압 하에 약 50mL 내지 약 100L를 수집할 수 있는 진공 수집 용기로 공급된다. 예를 들어, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 10L이다. 다른 예에서, 여액을 수집할 수 있는 진공 수집 용기는 약 1L 내지 약 50L이다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다.
본원에 기재된 공정은 용액을 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획을 포함하는 2개 이상의 분획들로 분리할 수 있는 제1 모듈로 여액을 연속적으로 전달하는 것을 포함한다. 예를 들어, 용액을 2개 이상의 분획들로 분리하는 것은 생물학적 생성물을 포함하는 적어도 하나의 분획, 및 작은 불순물을 포함하는 적어도 하나의 다른 분획을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 TFF 정제 장치를 포함한다. "친화도 기반 TFF 정제 장치"는 선택적인 표면 고정 리간드가 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템으로 정제될 생물학적 생성물을 인식하고 결합하는 분자 구조적 결합 상호작용(예를 들어, 리간드-수용체 상호작용)을 이용하는 것을 기반으로 하는 정제 기술을 지칭한다. 예를 들어, 제1 모듈은 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구를 가지며, 제1 유입구와 제1 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 장치는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 수지 비드들의 표면은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머와 연결되어 있다. 친화성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존 친화성 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 단백질 A 친화성 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 10마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 결합 능력은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 친화성 리간드 밀도, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다. 또 다른 예에서, 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
친화도 기반 TFF 정제 장치의 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템은, 예를 들어, 접선 유동, 고성능 접선 유동, 또는 평판 또는 중공 섬유 멤브레인 여과 형상을 갖는 직교류 여과 시스템을 지칭할 수 있다. 일부 예에서, 접선 유동 여과 시스템은 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함한다. 측면들에서, 중공 섬유 멤브레인 소재는 PES, 변형 PES(mPES), 또는 혼합 셀룰로스 에스테르(MCE)로부터 선택된다. 일부 측면에서, 중공 섬유 멤브레인은 하전되거나(예를 들어, 양전하 또는 음전하) 하전되지 않을 수 있다. 다른 측면에서, 중공 섬유 멤브레인의 기공 크기는 약 10kDa 내지 약 1μm 범위에서 선택된다. 또 다른 측면에서, 중공 섬유 멤브레인의 내부 직경은 약 0.5mm 내지 약 5mm의 범위에서 선택된다.
본원에 기재된 공정은 또한, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 전하 기반 TFF 정제 장치를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은 "전하 기반 TFF 정제 장치"는, 예를 들어, 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 생물학적 분자를 이의 표면 전하, 이온 특성, 정전기적 상호작용, 또는 등전점에 기반하여 정제하는 것을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 전하 기반 TFF 정제 장치는 양전하 기반 TFF 정제 장치, 음전하 기반 TFF 정제 장치, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구와 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 제2 유입구와 제2 유출구 사이에서 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된다.
구현예들에서, 전하 기반 TFF 정제 장치는 수지 비드들의 현탁액을 추가로 포함한다. 예를 들어, 수지 비드들의 표면은 각각 양전하 기반 정제 또는 음전하 기반 정제를 가능하게 하기 위해 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 또는 음이온성 작용기를 포함할 수 있다. 이온성 수지 비드들로 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 연속적으로 정제하면 기존의 이온 교환 컬럼 크로마토그래피(예를 들어, 양이온 교환 또는 음이온 교환 크로마토그래피)의 번거로운 처리 단계들을 피할 수 있다.
구현예들에서, 전하 기반 TFF 정제 장치의 수지 비드들의 직경은 약 10마이크론 내지 약 200마이크론이다. 상기 수지 비드들의 직경은 정제되는 생물학적 생성물과 공정의 유속에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 수지 비드들의 농도는 0.01중량% 내지 25중량%의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 비드들의 농도는 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있다. 다른 예에서, 수지 비드들의 전하 또는 정전기적 회합 용량은 비드 농도, 표면적 대 부피 비율, 표면 전하 밀도, 순 전하, 또는 이들의 임의의 조합의 함수이다.
전하 기반 TFF 정제 장치의 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템은, 예를 들어, 접선 유동, 고성능 접선 유동, 또는 평판 또는 중공 섬유 멤브레인 여과 형상을 갖는 직교류 여과 시스템을 지칭할 수 있다. 일부 예에서, 접선 유동 여과 시스템은 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함한다. 측면들에서, 중공 섬유 멤브레인 소재는 PES, 변형 PES(mPES), 또는 혼합 셀룰로스 에스테르(MCE)로부터 선택된다. 일부 측면에서, 중공 섬유 멤브레인은 하전되거나(예를 들어, 양전하 또는 음전하) 하전되지 않을 수 있다. 다른 측면에서, 중공 섬유 멤브레인의 기공 크기는 약 10kDa 내지 약 1μm 범위에서 선택된다. 또 다른 측면에서, 중공 섬유 멤브레인의 내부 직경은 약 0.5mm 내지 약 5mm의 범위에서 선택된다.
본원에 기재된 구현예들에서, 제1(친화도 기반 TFF 정제) 및/또는 제2(전하 기반 TFF 정제) 모듈들 중 하나 또는 둘 다의 수지 비드들은 재활용 및 재사용된다. 예를 들어, 상기 비드들은 생물학적 생성물을 정제하기 위해 적어도 2회, 3회, 4회, 또는 그 이상 재사용될 수 있다.
대안적으로, 본원에 기재된 공정은 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터, 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 연속적으로 전달하는 것을 포함하며, 상기 제2 모듈은 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수성 이온 용액을 갖는 자유 흐름 전기영동 장치는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 정제하기 위한 전하 기반의 자성 정제 모듈(들) 대신에 또는 이에 추가하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 2개의 병렬판들의 용액 접촉 표면은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 수성 이온 용액은 pH 구배를 발생시킬 수 있다. 다른 예에서, 수성 이온 용액은 일정한 pH를 부여할 수 있다.
구현예들에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 대략적인 pH 구배는 약 2 내지 약 10의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 미세한 pH 구배는 약 5 내지 약 8의 pH 범위일 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 띠전기영동 또는 전하 분리 작동 모드에서 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하고, pH 구배가 없는 적어도 하나의 유체 소자가 있다. 예를 들어, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 염기성 pH(예를 들어, pH 7 초과)를 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 일정한 산성 pH(예를 들어, pH 7 미만)를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자를 포함한다.
다른 구현예에서, 자유 흐름 전기영동 장치에는 등속 전기영동 작동 모드로 작동하기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 적어도 하나의 유체 소자가 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치, 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하며, 이때 각각의 소자는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동하여 분리 분해능을 높일 수 있다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자; 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 포함하는 적어도 하나의 제3 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다. 예를 들어, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널과 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배를 포함하는 추가의 후속 유체 소자들 또는 칩들을 사용하여 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배를 추가로 리파이닝(refining)할 수 있다(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위).
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 양극 또는 음극으로서 기능하기 위해 적어도 2개의 전극들(예를 들어, 백금선 전극)을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치 내의 배압은 채널 형상 및 치수, 유입구 및 유출구 개구부 및/또는 튜빙 직경, 및 입력 유속에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 배압은 약 0.5psi 내지 약 10psi 범위이다. 일부 예에서, 상기 배압은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 니들 밸브에 의해 제어된다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 온도 제어 및 주울 열방산을 가능하게 하도록 능동 냉각 시스템 또는 히트 싱크(예를 들어, Peltier 소자, 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 4℃ 내지 약 37℃의 범위에서 냉각 및/또는 열방산을 제어할 수 있다. 이상적으로는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 분리할 때, 온도는 약 10℃ 내지 약 25℃로 유지된다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 냉각된 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷을 포함하는 알루미늄 열척을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 전극 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은, 예를 들어, 각각 인산 및 수산화나트륨과 같은 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 전해질 용액을 포함한다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은 주 분리 채널, 양극 채널, 및 음극 채널을 통해 흐르는 예를 들어, Tris 완충 식염수와 같은, 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 양쪽성 전해질 용액을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 센서 또는 검출기를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 인라인으로 배치된다. 일부 예에서, 적어도 하나의 센서 또는 검출기는 유동 센서, 온도 센서, 전도도 센서, pH 센서, 굴절률 검출기, UV 검출기, 또는 배압 센서를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 액체 회로 차단기를 포함하거나, 상기 장치의 다운스트림과 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기의 업스트림을 단절하여 무전압 용액에서 감지 또는 검출을 수행할 수 있도록 한다.
현재 청구된 공정은, 예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자와 같은 생물학적 생성물을 정제하기 위한 현재의 다운스트림 방법들 및 공정들에 비해 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 본원에 기재된 공정은, 처리량과 수율을 유지하면서, 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 단클론 항체를 제조하는 기존 접근 방식과 비교할 때, 생산 시설 풋프린트, 시설 구축 및 검증에 필요한 시간, 시설 구축과 관련된 비용, 및 자본 설비 지출을 크게 줄이는 단클론 항체를 정제하기 위한 연속적인 바이오프로세스를 제공한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세싱은, 연속적으로 작동할 수 있는 능력으로 인해, 기존 다운스트림 바이오프로세싱의 원심분리, 심층 여과, 및 컬럼 크로마토그래피 단계들에 필요한 대형 공정 장비 - 이의 크기는 큰 생물반응기 부피에 좌우됨 -가 필요하지 않기 때문에 더 작고 간소화된 장비(예를 들어, 더 작은 생물반응기 부피 및 다운스트림 바이오프로세스 장비)를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 연속적으로 작동하는 더 작고 간소화된 장비는 정상 상태에서 단클론 항체를 생산하는 훨씬 더 작은 생물반응기(들)를 사용할 수 있도록 한다. 본원에 기재된 바와 같은 연속 바이오프로세스는 또한, 기존의 단클론 항체 제조 접근법과 비교할 때 운영 비용, 전체 바이오프로세스 라인 중단 시간, 및 생물학적 생성물 손실을 현저히 줄일 수 있다. 마지막으로, 생물학적 생성물을 정제하기 위한 본원에 기재된 공정은 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 기술보다 훨씬 적은 평방 피트를 차지하는 풋프린트를 갖는 시스템에서 수행된다.
본원에 기재된 공정 및 방법의 이점은 멤브레인 오염 또는 폐색 없이 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하는 능력을 포함한다. 예를 들어, 기존의 여과 또는 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 세포 배양 배지로부터 세포, 세포 파편, 및 응집체를 정화하는 것은 통상적으로 필터 멤브레인의 오염 또는 폐색을 초래하여, 이러한 방법이 장기간의 연속 공정을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 수단으로 적합하지 않게 만든다. 이와 달리, 본원에 기재된 동적 여과 장치는 필터 멤브레인의 활성 표적 영역이 지속적으로 새로워지기 때문에, 멤브레인을 오염시키지 않으면서, 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거할 수 있도록 한다. 추가로, 생물학적 생성물을 생산하고 정제하는 전 과정이 연속적일 수 있고, 전 과정에 걸쳐 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위의 유속을 유지할 수 있기 때문에, 공정 장비 및 전체 공정 풋프린트(footprint)는 킬로그램/년 기준으로 제품 처리량 또는 수율을 희생하지 않고도 현재 표준 공정보다 훨씬 더 작은 풋프린트를 차지할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 단클론 항체를 생산 및 정제하는 공정은 최대 약 30,000평방피트를 차지하는 풋프린트에서 작동된다. 이와 달리, 현재의 단클론 항체 생산 및 다운스트림 공정에는 최소 200,000평방피트가 필요하다. 예를 들어, 생물학적 생성물을 정제하는 공정의 유속은 약 1mL/분 내지 약 10mL/분 범위이다. 일부 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분 범위이다. 다른 예에서, 불균질 혼합물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하는 단계의 유속은 생물반응기 배출 라인으로부터의 유속과 동일하다. 다른 예에서, 여액을 제1 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다. 또 다른 예에서, 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 제1 유출구로부터 제2 모듈로 연속적으로 전달하는 단계의 유속이 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위에 있는 공정이 제공된다.
본원에 기재된 수지 비드(예를 들어, 아가로스)를 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이러한 시스템이 살균, 재활용, 및/또는 재생을 위해 기존의 고정상 또는 패킹된 수지 컬럼(예를 들어, 표준 크로마토그래피용)을 필요로 하지 않는다는 점을 포함한다. 예를 들어, 이러한 시스템은 작동 중에 수지 비드들의 무한한 표면적을 생성하기 위해 수지 비드들의 재활용 및/또는 재생을 제공하고, 결과적으로 연속적이고 비용 효율적인 방법을 제공한다. 환언하면, 본원에 기재된 모듈은 고정된 결합 또는 회합 능력을 갖지 않는다. 구체적인 예로, 본원에 기재된 바와 같은 생물학적 생성물의 정제 동안 사용되는 수지 비드들은 지속적으로 재활용 및 재생되므로, 생물반응기 배출 라인으로부터의 흐름을 중단하지 않고 동적 여과 모듈 또는 정제 모듈 중 어느 하나에서 이전 단계의 흐름을 수용할 수 있다. 환언하면, 본 발명에 기재된 모듈은 이러한 단계들을 연속적으로 거치기 때문에, 실행 후 살균, 재생, 및/또는 재활용을 위해 유휴 상태로 둘 필요가 없다. 상기 방법은, 현재의 컬럼 크로마토그래피 방법이 수지 패킹 제약으로 인해 한정된 컬럼 용량 한계를 가지므로, 연속 입력 흐름을 수용하고 전체 용량에 도달한 컬럼의 재생 및/또는 재활용을 가능하게 하려면 여러 개의 패킹된 컬럼들의 컬럼 전환이 필요하다는 점에서 현재의 연속 크로마토그래피 방법과 다르다. 본원에 기재된 방법의 또 다른 이점은 수지 비드가 고정상에 패킹되지 않고 오히려 수지 비드가 이동한다는 점을 포함한다. 이러한 비드들의 이동성은, 실질적으로 더 많은 수지 비드 표면이 노출되어 자유롭게 결합할 수 있으므로 결합 또는 회합에 사용할 수 있는 수지 비드들의 표면적을 증가시킨다. 추가로, 패킹된 컬럼 내의 수지 비드들은 컬럼을 통과하는 흐름을 생성하기 위해 높은 압력 차이에 노출되는데, 이로 인한 손상이 컬럼을 원하는 수명보다 단축시키는 이유 중 하나이다. 현재 기재된 발명의 이동성 수지 비드들은 실질적으로 더 낮은 압력을 받게 되어 깨지기 쉬운 비드들에게 훨씬 더 부드럽기 때문에 수명을 연장시킨다. 추가로, 이러한 이동성으로 인해 수지 비드들이 재생 완료되고 이들의 초기 상태로 돌아갈 가능성이 높아진다. 이는 또한 수지가 더 효율적으로 이용되기 때문에 본원에 기재된 방법의 비용 효율성을 높인다.
본원에 기재된 자유 흐름 전기영동을 이용하는 공정 및 방법의 중요한 이점은, 이 시스템이 "생성물 손실 없는" 공정을 나타낸다는 점, 즉, 분리가 수용액 내에서 표적 생물학적 생성물의 물리화학적 특성에 따라 전기장과의 상호작용을 통해 발생하기 때문에 생성물이 수지 또는 다른 정제 모이어티와 상호작용할 필요가 없다는 점이다. 기존의 이온 교환 크로마토그래피와 비교하여 이론적으로 더 높은 순도의 제품을 얻을 수 있기 때문에, 이 접근법의 분해능에서 또 다른 이점이 관찰된다. 추가로, 본질적인 물리화학적 특성에 기반한 분리는, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 성장 인자, 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스(AAV), 또는 렌티바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 생물학적 생성물들의 정제를 위한 이러한 접근법의 유용성을 확장시킨다.
또한, 모듈식 접근 방식은 다양한 범위의 생물학적 생성물들을 수용하도록 공정 설계의 유연성을 제공한다.
동적 여과 모듈
본 명세서에서는 불균질 혼합물 내 생물학적 생성물로부터 큰 불순물을 연속적으로 제거하기 위한 동적 여과 모듈이 제공되며, 예를 들어, 정상 상태에서 작동하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 세포, 세포 파편, 및 응집체를 제거함으로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다(도 6a 내지 6b, 및 7a 내지 7b). 당업계에서 통상적으로 사용되는 정적 여과 방법과 달리, 동적 여과 모듈의 구성요소들은 필터 멤브레인의 사용되지 않은 새로운 표적 영역에서 여과가 연속적으로 발생할 수 있도록 조정된 방식으로 이동한다(예를 들어, 전체 공정의 유속에 따라 멤브레인이 이동하거나 전진함). 이는 멤브레인 오염 또는 폐색을 막고, 작동 중 필터 케이크 패킹 및 두께를 제어할 수 있도록 한다.
동적 여과 모듈은 필터 멤브레인 롤, 멤브레인 지지 구조물, 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러, 적어도 하나의 진공 라인, 진공 시스템, 및 적어도 하나의 진공 수집 용기를 포함한다. 도 6a 내지 6b, 및 7a 내지 7b에 도시된 바와 같이, 공급 릴은 필터 멤브레인 롤 상에 배치된 필터 멤브레인을 포함하고, 이때 2개의 기계적으로 평탄한 지지 로드들에 의해 지지되어 있는 상기 필터 멤브레인은 개구부를 포함하는 기계적으로 평탄한 멤브레인 지지 구조물 위를 통과한다. 불균질 혼합물이 출력 헤드에서 필터 멤브레인의 활성 표적 영역으로 전달됨에 따라, 필터 멤브레인은 계속 이동하여 필터 멤브레인을 수집 릴 쪽으로 전진시키는 한편, 멤브레인 지지 구조물의 개구부와 연속되는 진공 라인은 부압을 유지함으로써 세포, 세포 파편, 및 응집체의 분리 및 제거를 허용하여 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 생성한다.
동적 여과 모듈은 원심분리, 심층 여과, 정적 여과, 또는 이들의 임의의 조합을 사용하지 않고 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 제거하여 생물학적 생성물 및 관련된 작은 불순물(예를 들어, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 바람직하지 않은 핵산 또는 올리고뉴클레오티드, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)을 포함하는 여액을 생성할 수 있다.
본원에 기재된 동적 여과 모듈은 작은 풋프린트를 제공하고, 높은 수율, 낮은 단백질 결합, 최소 용액 접촉 및 체류 시간으로 여과를 가능하게 하기 위해 튜빙, 커넥터, 멤브레인 지지 구조물, 및 필터 멤브레인(예를 들어, 폴리머 유형, 기공 크기)에 대한 적절한 재료 선택이 필요하다.
동적 여과 모듈은 공급 릴과 수집 릴 사이에 연장되는 압연 필터 멤브레인을 포함하며, 이때 상기 필터 멤브레인에는 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 활성 표적 영역이 있다. 예를 들어, 필터 멤브레인 롤의 필터 멤브레인은 폴리에테르설폰(PES), 친수성 폴리설폰, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 친수성 PVDF, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 친수성 PTFE를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 적합한 소재로 구성된다.
구현예들에서, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 정제되는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.1μm 내지 1μm의 범위 내에 있다. 대안적으로, 상기 기공 크기는 약 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있거나, 상기 기공 크기는 약 0.45μm 미만이다. 다른 예에서, 항체를 정제할 때, 상기 압연 필터 멤브레인의 기공 크기는 0.2μm 내지 약 0.45μm의 범위 내에 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤의 폭은 약 10mm 내지 약 600mm이다. 예를 들어, 필터 멤브레인 롤의 폭은 동적 여과 시스템의 크기 및 멤브레인 지지 구조물의 크기와 같은 요인들에 따라 달라질 수 있다.
구현예들에서, 필터 멤브레인 롤은 또한 수집 릴과 소통하는 공급 릴로서 기능하며, 이는 필터 멤브레인이 조립식 롤에서 시작하여 초기에 비어 있는 수집 롤까지 이어져 릴투릴 시스템을 생성함을 의미한다. 작동 시, 불균질 혼합물은 출력 헤드로부터, 필터 멤브레인이 공급 릴에서 수집 릴로 적절한 속도로 이동하여 필터 멤브레인의 사용된 부분을 수집함에 따라 필터 멤브레인의 수송에 의해 생성된 필터 멤브레인의 새로운 사용되지 않은 영역(본원에서는 활성 표적 영역이라고도 함)으로 연속적으로 적용된다. 예를 들어, 공급 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 분당 회전수(RPM)를 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 수집 릴 이동은 높은 토크로 낮은 멤브레인 수송 속도를 가능하게 하기 위해 RPM을 200:1의 비율로 제한하는 기어 박스와 연결되어 있는 Servo 모터에 의해 제어된다. 또한, 공급 릴 모터와 수집 릴 모터는 작동 중에 공급 릴과 수집 릴 모두에서 끊임없이 변화하는 필터 멤브레인 롤의 직경과 일관된 속도를 보장하기 위해 피드백 메커니즘을 작동시키는 폐쇄 루프 컨트롤러에 의해 제어된다. 예를 들어, 공급 릴과 수집 릴은 동일한 속도에서 동일한 방향으로 작동한다. 공급 릴에서 수집 릴로 필터 멤브레인을 수송하는 다른 방법은 코팅 및 컨버팅 산업 분야의 숙련가에 의해 고려될 수 있다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈 내의 필터 멤브레인 수송 속도는 높은 수율(회수율)을 유지하면서 높은 유속(높은 처리량)을 가능하게 하도록 선택된다. 예를 들어, 필터 멤브레인의 수송 속도는 약 0.1mm/초 내지 약 100mm/초, 바람직하게는 약 0.1mm/초 내지 약 10mm/초 범위이다.
또한, 동적 여과 모듈은 필터 멤브레인이 부압을 받을 때 필터 멤브레인의 활성 표적 영역을 지지하기 위한 멤브레인 지지 구조물(도 8)을 포함한다. 멤브레인 지지 구조물은 공급 릴과 수집 릴 사이에 위치하며, 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 가지며, 진공 라인과 연속되는 개구부를 갖는다. 예를 들어, 본원에서 사용되는 "기계적으로 평탄한 접촉 표면"은 정적 마찰 계수가 낮아, 특히 젖었을 때 필터 멤브레인의 수송에 반대되는 마찰력이 낮게 생성되는 표면을 지칭한다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 필터 멤브레인이 동적 방식으로 움직이는 용이성에 영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 또한 표면 거칠기로 측정될 수 있으며, 값이 낮을수록 표면이 더 평탄하다. 또한, 거친 표면은 평탄한 표면보다 표면들 간에 마찰력이 더 크기 때문에, 본원에서 사용되는 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 마찰력이 낮은(즉, 정적 마찰 계수가 낮은) 표면을 지칭한다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 멤브레인 지지 구조물은 개구부를 포함한다. 상기 개구부는, 예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 또는 이들의 임의의 조합)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개구부는 규칙적으로 이격된 요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 개구부는 일련의 간격이 동일한 병렬 슬롯들을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 개구부는 하나의 그레이트(예를 들어, 상기 기재된 바와 같은 일련의 규칙적이거나 불규칙적으로 이격된 요소들)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 개구부는 하나 이상의 그레이트를 포함할 수 있으며, 이때 각 그레이트는 수직이다. 상기 개구부는 불규칙하거나 규칙적인 요소들(예를 들어, 일련의 병렬 슬롯들)의 모음일 수 있다. 상기 개구부는 또한 메쉬를 포함할 수 있는데, 이는 분할 두께(split-thickness)이거나 전체 두께이고, 평행한 행들에 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 상기 개구부의 요소들(예를 들어, 메쉬, 적어도 하나의 슬롯, 적어도 하나의 구멍, 프릿, 다공성 물질, 또는 이들의 임의의 조합)은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 상기 개구부는 약 0.25mm 내지 약 5mm 두께의 메쉬를 포함할 수 있다.
추가로, 멤브레인 지지 구조물의 온도 제어, 및 증발 냉각에 대응하기 위한 적어도 하나의 진공 수집 용기와의 연결이 또한 제공되어, 생물학적 생성물(예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자)의 막힘, 오염, 용액 결빙, 용액 점도의 변화, 및 변성(또는 침전)을 방지한다. 상기 온도 제어 메커니즘은 약 4℃ 내지 약 37℃의 온도를 유지한다. 예를 들어, 항체를 정제하는 동안, 온도 제어 메커니즘은 약 15℃ 내지 약 37℃의 온도를 유지한다. 예시적인 온도 제어 메커니즘은 단일 루프 컨트롤러, 다중 루프 컨트롤러, 폐루프 컨트롤러, PID 컨트롤러, Peltier 소자, 저항 가열 요소, 및/또는 순환하는 물 재킷이 있는 열척을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈의 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, PTFE, PFA)에서 유래된 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는다. 예를 들어, 본원에서 사용되는 "기계적으로 평탄한 접촉 표면"은 정적 마찰 계수가 낮아, 필터 멤브레인의 수송에 반대되는 마찰력이 낮게 생성되는 표면을 지칭한다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 필터 멤브레인이 동적 방식으로 움직이는 용이성에 영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 또한 표면 거칠기로 측정될 수 있으며, 값이 낮을수록 표면이 더 평탄하다. 또한, 거친 표면은 평탄한 표면보다 표면들 간에 마찰력이 더 크기 때문에, 본원에서 사용되는 기계적으로 평탄한 접촉 표면은 마찰력이 낮은(즉, 정적 마찰 계수가 낮은) 표면을 지칭한다. 대안적으로, 적어도 하나의 지지 로드는 베어링, 예를 들어, 필터 멤브레인 상의 마찰력과 장력을 줄이기 위해 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 슬리브 베어링을 추가로 포함할 수 있다. 추가로, 기계적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 적어도 하나의 지지 로드 또는 롤러는 필터 멤브레인 상의 장력을 줄이기 위해 회전할 수 있다.
구현예들에서, 동적 여과 모듈은 불균질 혼합물의 흐름을 조절하고, 불균질 혼합물을 필터 멤브레인의 활성 표적 영역에 분배하기 위한 적어도 하나의 출력 헤드를 포함한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 출력 헤드는 튜브 또는 슬롯 다이(slot die)이다.
동적 여과 모듈 내에서, 입력 유속은 정상 상태에서 작동하는 생물반응기의 배출 속도와 일치하며, 이때 상기 배출 속도는 상당히 높은 처리량(예를 들어, 킬로그램/년 기준으로 기존의 생물약제(biopharmaceutical) 제조 처리량과 일치하거나 그 이상의 처리량)을 제공한다. 특정 예에서, z축을 따라 이동이 있거나 없는 xy 래스터링 또는 rθ 래스터링 헤드들뿐만 아니라 유속을 관리하기 위해 여러 헤드들이 사용될 수 있다.
동적여과 모듈은 진공 시스템의 부압을 포함하며, 본원에 설명된 바와 같이, 압력 값은 높은 처리량 및 수율을 달성하기 위해 원하는 필터 멤브레인 수송 이동성을 유지하면서 효율적인 여과를 가능하게 하도록 선택될 수 있다. 구현예들에서, 동적 여과 모듈의 진공 시스템은 연속 여과를 위해 약 -0.05bar 내지 약 -0.98bar의 게이지 압력을 유지한다.
일부 구현예에서는, 공급 구역(예를 들어, 생물반응기 배출 용액 입력 라인 및 출력 헤드 분배 영역 또는 필터 멤브레인 활성 표적 영역)에 추가하여 그리고 후속하여 세척 구역이 제공된다. 세척 구역은 동축 출력 헤드, 별도의 단축 출력 헤드, 별도의 슬롯 다이 출력 헤드, 또는 여러 개의 개구부가 있는 슬롯 다이 출력 헤드를 통해 추가 입력 라인에서 공급되는 세척 버퍼를 포함한다.
일부 구현예에서, 동적 여과 모듈은 코팅 및 컨버팅 산업에 공지된 요소들, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 능동 또는 수동 에지 가이드, 장력 조절장치(예를 들어, 댄서), 브레이크 및 장력 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
구현예들에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 큰 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 및 응집체)을 연속적으로 제거하는 공정은 기공 크기가 서로 다른 적어도 2개의 개별 압연 필터 멤브레인을 사용하는 다단계 여과를 포함한다. 예를 들어, 이러한 다단계 동적 여과 공정은 기공 크기가 작은(예를 들어, 0.2μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제2 동적 여과 장치와 유체 소통하는 기공 크기가 큰(예를 들어, 0.45μm) 압연 필터 멤브레인을 갖는 적어도 하나의 제1 동적 여과 장치를 포함하며, 이로써 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성된다.
본원에 기재된 바와 같이, 동적 여과 모듈은 킬로그램/년 기준으로 표준 정제(원심분리) 공정과 비슷하거나 더 높은 생물학적 생성물의 수율을 제공한다. 동적 여과 모듈은 또한 부압 상태에 있거나 대기압과 평형을 이룰 수 있는 적어도 하나의 진공 수집 용기에서 다음 단계로 공급할 수 있도록 한다. 동적 여과 모듈에 포함되고 선택된 재료에는 커넥터, 튜빙, 필터 멤브레인, 멤브레인 지지 구조물, 진공 수집 용기(들)가 포함되며, 이들 모두는 단독으로 또는 결합하여 단백질 흡착으로 인한 마찰 및 수율 손실을 최소화하며, 당업자에게 알려져 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 정적 여과 방법과 달리, 동적 여과 모듈의 구성요소들은 연속적이고, 방해받지 않고, 오염되지 않은 여과를 가능하게 하도록 조정된 방식으로 이동한다(예를 들어, 입력 라인으로부터의 불균질 혼합물의 유속에 따라 멤브레인이 이동하거나 전진함).
루프 컨베이어 시스템을 갖는 친화도 기반의 자성 정제 모듈
본 명세서에서는, 불균질 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반의 자성 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 상기 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 친화성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 친화성 자성 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 친화성 자성 수지 비드들로 충전된 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 루프 컨베이어 시스템; 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 생물학적 생성물의 용출을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 외부 자기장; 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 낮은 pH 용출 버퍼 시스템; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하는 적어도 하나의 흡인기 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈의 장비 설계(도 14 내지 15)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
자기장 강도 및 전계 효과(field effect)는 수송 용기 벽 두께 및 재료 유형, 루프 컨베이어 트랙에서 수송 용기 벽에 대한 근접성, 자성 수지 비드 크기, 농도, 포화 자화(saturation magnetization) 및 자화율(magnetic susceptibility), 및 용액 점도에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 예를 들어, 상기 자기장은 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성된다. 상기 영구 자석은 용기 벽의 5mm 이내, 바람직하게는 1mm 이내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장은 전자석에 의해 생성된다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 결합 능력 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 친화도 기반의 자성 정제 모듈 자성 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 리간드 밀도 의존성과 같은 친화성 상호작용 및 평형을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 결합 능력 요구 사항에 따라 달라진다.
수송 용기의 수와 크기는 입력 유속, 자성 수지 비드 결합 능력, 및 결합 평형 시간에 따라 달라진다. 수송 용기의 재료와 벽 두께는 자기장의 강도와 근접성에 따라 달라진다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈의 자성 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있는 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
결합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용을 포함하는 결합/세척 버퍼에 대한 다른 고려사항도 결합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수도 있다.
용출 버퍼는 자성 수지 비드 표면 리간드들과 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 결합 친화도(예를 들어, 비공유 상호작용의 강도)에 따라 달라진다. 예를 들어, 용출 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 용출 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 또한, 효과적인 용출을 위해 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수도 있다.
컨베이어 트랙 진행에서 각 단계의 체류 시간(dwell time)은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨(throughput volume)에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 동안의 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트(in-process analytical testing) 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄(in situ) 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
픽앤플레이스 로봇 시스템을 갖는 친화도 기반의 자성 정제 모듈
본 명세서에서는, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반의 자성 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 상기 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 친화성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 친화성 자성 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 친화성 자성 수지 비드들로 충전된 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 픽앤플레이스 로봇 시스템; 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 생물학적 생성물의 용출을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 외부 자기장; 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 낮은 pH 용출 버퍼 시스템; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하는 적어도 하나의 흡인기 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈의 장비 설계(도 18)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 수송 용기 벽 두께 및 재료 유형, 배치된 수송 용기 벽에 대한 근접성, 자성 수지 비드 크기, 농도, 포화 자화 및 자화율, 및 용액 점도에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 예를 들어, 상기 자기장은 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성된다. 상기 영구 자석은 용기 벽의 5mm 이내, 바람직하게는 1mm 이내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장은 전자석에 의해 생성된다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 결합 능력 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 친화도 기반의 자성 정제 모듈 자성 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 리간드 밀도 의존성과 같은 평형 및 친화성 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 결합 능력 요구 사항에 따라 달라진다.
수송 용기의 수와 크기는 입력 유속, 자성 수지 비드 결합 능력, 및 결합 평형 시간에 따라 달라진다. 수송 용기의 재료와 벽 두께는 자기장의 강도와 근접성에 따라 달라진다.
친화도 기반의 자성 정제 모듈의 자성 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있는 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
결합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용을 포함하는 결합/세척 버퍼에 대한 다른 고려사항도 결합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 수송 용기와 반복된 픽앤플레이스 위치가 필요할 수도 있다.
용출 버퍼는 자성 수지 비드 표면 리간드들과 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 결합 친화도(예를 들어, 비공유 상호작용의 강도)에 따라 달라진다. 예를 들어, 용출 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 용출 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 또한, 효과적인 용출을 위해 추가 수송 용기와 반복된 픽앤플레이스 위치가 필요할 수도 있다.
픽앤플레이스 공정을 통한 수송 용기 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 동안의 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
친화도 기반의 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
루프 컨베이어 시스템을 갖는 양전하 기반의 자성 정제 모듈
본원에 기재된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반의 자성 정제 모듈이 포함되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 양이온성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 양이온성 자성 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 양이온성 자성 수지 비드들로 충전된 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 루프 컨베이어 시스템; 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 외부 자기장; 적어도 하나의 해리/세척 버퍼 시스템, 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하는 적어도 하나의 흡인기 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 16 내지 17)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 수송 용기 벽 두께 및 재료 유형, 루프 컨베이어 트랙에서 수송 용기 벽에 대한 근접성, 자성 수지 비드 크기, 농도, 포화 자화 및 자화율, 및 용액 점도에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 예를 들어, 상기 자기장은 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성된다. 상기 영구 자석은 용기 벽의 5mm 이내, 바람직하게는 1mm 이내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장은 전자석에 의해 생성된다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 양전하 기반의 자성 정제 모듈 자성 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
수송 용기의 수와 크기는 입력 유속, 자성 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 수송 용기의 재료와 벽 두께는 자기장의 강도와 근접성에 따라 달라진다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 자성 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈 내에서, 양이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드 또는 단백질, 아민 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 양이온성 표면 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 양전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수도 있다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 해리 버퍼는 양이온성 자성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한, 효과적인 해리를 위해 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수도 있다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 컨베이어 트랙 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 동안의 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
양전하 기반의 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
픽앤플레이스 로봇 시스템을 갖는 양전하 기반 자성 정제 모듈
본원에 기재된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반의 자성 정제 모듈이 포함되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 양이온성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 양이온성 자성 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 양이온성 자성 수지 비드들로 충전된 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 픽앤플레이스 로봇 시스템; 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 외부 자기장; 적어도 하나의 해리/세척 버퍼 시스템, 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하는 적어도 하나의 흡인기 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 19)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 수송 용기 벽 두께 및 재료 유형, 루프 컨베이어 트랙에서 수송 용기 벽에 대한 근접성, 자성 수지 비드 크기, 농도, 포화 자화 및 자화율, 및 용액 점도에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 예를 들어, 상기 자기장은 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성된다. 상기 영구 자석은 용기 벽의 5mm 이내, 바람직하게는 1mm 이내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장은 전자석에 의해 생성된다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 양전하 기반의 자성 정제 모듈 자성 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
수송 용기의 수와 크기는 입력 유속, 자성 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 수송 용기의 재료와 벽 두께는 자기장의 강도와 근접성에 따라 달라진다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 자성 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈 내에서, 양이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드 또는 단백질, 아민 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 양이온성 표면 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 양전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 수송 용기와 반복된 픽앤플레이스 위치가 필요할 수도 있다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 해리 버퍼는 양이온성 자성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한, 효과적인 해리를 위해 추가 수송 용기와 반복된 픽앤플레이스 위치가 필요할 수도 있다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈의 픽앤플레이스 공정을 통한 수송 용기 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 동안의 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
양전하 기반의 자성 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 양전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
루프 컨베이어 시스템을 갖는 음전하 기반의 자성 정제 모듈
본원에 기재된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반의 자성 정제 모듈이 포함되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 음이온성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 음이온성 자성 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 음이온성 자성 수지 비드들로 충전된 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 루프 컨베이어 시스템; 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 외부 자기장; 적어도 하나의 해리/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하는 적어도 하나의 흡인기 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 16 내지 17)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 수송 용기 벽 두께 및 재료 유형, 루프 컨베이어 트랙에서 수송 용기 벽에 대한 근접성, 자성 수지 비드 크기, 농도, 포화 자화 및 자화율, 및 용액 점도에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 예를 들어, 상기 자기장은 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성된다. 상기 영구 자석은 용기 벽의 5mm 이내, 바람직하게는 1mm 이내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장은 전자석에 의해 생성된다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 음전하 기반의 자성 정제 모듈 자성 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
수송 용기의 수와 크기는 입력 유속, 자성 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 수송 용기의 재료와 벽 두께는 자기장의 강도와 근접성에 따라 달라진다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 자성 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈 내에서, 음이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드 또는 단백질, 올리고뉴클레오티드, 카복실 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 음전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수도 있다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 해리 버퍼는 음이온성 자성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한, 효과적인 해리를 위해 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수도 있다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 컨베이어 트랙 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 동안의 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
픽앤플레이스 로봇 시스템을 갖는 음전하 기반의 자성 정제 모듈
본원에 기재된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반의 자성 정제 모듈이 포함되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 음이온성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 음이온성 자성 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 음이온성 자성 수지 비드들로 충전된 적어도 2개의 수송 용기들을 포함하는 픽앤플레이스 로봇 시스템; 세척을 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하기 위해 불균질 혼합물로부터 상기 자성 수지 비드들을 끌어당겨 분리하는 적어도 하나의 외부 자기장; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 외부 자기장; 적어도 하나의 해리/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 2개의 수송 용기들로부터 폐액을 제거하는 적어도 하나의 흡인기 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 19)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 수송 용기 벽 두께 및 재료 유형, 루프 컨베이어 트랙에서 수송 용기 벽에 대한 근접성, 자성 수지 비드 크기, 농도, 포화 자화 및 자화율, 및 용액 점도에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 예를 들어, 상기 자기장은 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성된다. 상기 영구 자석은 용기 벽의 5mm 이내, 바람직하게는 1mm 이내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 상기 자기장은 전자석에 의해 생성된다. 또 다른 예에서, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 음전하 기반의 자성 정제 모듈 자성 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
수송 용기의 수와 크기는 입력 유속, 자성 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 수송 용기의 재료와 벽 두께는 자기장의 강도와 근접성에 따라 달라진다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 자성 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈 내에서, 음이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드 또는 단백질, 올리고뉴클레오티드, 카복실 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 음전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 수송 용기와 반복된 픽앤플레이스 위치가 필요할 수도 있다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 해리 버퍼는 음이온성 자성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 수송 용기와 반복된 컨베이어 트랙 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한, 효과적인 해리를 위해 추가 수송 용기와 반복된 픽앤플레이스 위치가 필요할 수도 있다.
음전하 기반의 자성 정제 모듈의 픽앤플레이스 공정을 통한 수송 용기 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
음전하 기반 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
기계적 회전 시스템을 갖는 친화도 기반 정제 모듈
본 명세서에서는, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 상기 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 친화도 기반 정제 모듈은 친화성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
친화도 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 z축을 따라 이동 가능한 리드 시스템 - 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트, 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 결합을 가능하게 하는 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 용출, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 포함함 -; xy 평면에서 이동 가능한 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀; 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있도록 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하는 z축을 따라 이동 가능한 수집 시스템; 적어도 하나의 가스; 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 용출 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반 정제 모듈의 장비 설계(도 21 및 도 23)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
본원에 기재된 바와 같이, 친화도 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 결합 능력 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 친화도 기반 정제 모듈 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 리간드 밀도 의존성과 같은 평형 및 친화성 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 결합 능력 요구 사항에 따라 달라진다.
용기의 수와 크기는 입력 유속, 수지 비드 결합 능력, 및 결합 평형 시간에 따라 달라진다. 용기의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
필터 또는 필터 멤브레인의 재료와 용기의 기공 크기는 수지 비드 직경과 목적하는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 필터 또는 필터 멤브레인의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
친화도 기반 정제 모듈의 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
결합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용을 포함하는 결합/세척 버퍼에 대한 다른 고려사항도 결합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수도 있다.
용출 버퍼는 수지 비드 표면 리간드들과 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 결합 친화도(예를 들어, 비공유 상호작용의 강도)에 따라 달라진다. 예를 들어, 용출 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 용출 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 또한, 효과적인 용출을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치 또는 추가적인 용출이 필요할 수도 있다.
회전 공정을 통한 용기 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
친화도 기반의 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 친화도 기반 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
기계적 회전 시스템을 갖는 양전하 기반 정제 모듈
본원에 기재된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반 정제 모듈이 포함되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 양전하 기반 정제 모듈은 양이온성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다.
양전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 z축을 따라 이동 가능한 리드 시스템 - 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트, 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 회합을 가능하게 하는 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 갖는 z축을 따라 이동 가능한 리드 시스템을 포함함 -; xy 평면에서 이동 가능한 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀; 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있도록 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하는 z축을 따라 이동 가능한 수집 시스템; 적어도 하나의 가스; 적어도 하나의 회합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 22 내지 23)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
본원에 기재된 바와 같이, 양전하 기반 정제 모듈은 양이온성 수지 비드들을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 양전하 기반 정제 모듈 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
용기의 수와 크기는 입력 유속, 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 용기의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
필터 또는 필터 멤브레인의 재료와 용기의 기공 크기는 수지 비드 직경과 목적하는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 필터 또는 필터 멤브레인의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
양전하 기반 정제 모듈의 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
양전하 기반 정제 모듈 내에서, 양이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드 또는 단백질, 아민 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 양전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
양전하 기반 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수도 있다.
양전하 기반 정제 모듈의 해리 버퍼는 음이온성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한 효과적인 해리를 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치 또는 추가적인 해리가 필요할 수도 있다.
회전 공정을 통한 용기 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
양전하 기반 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 양전하 기반 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
기계적 회전 시스템을 갖는 음전하 기반 정제 모듈
본원에 기재된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반 정제 모듈이 포함되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 음전하 기반 정제 모듈은 음이온 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다.
음전하 기반 정제 모듈은 적어도 하나의 개스킷 리드를 갖는 z축을 따라 이동 가능한 리드 시스템 - 상기 적어도 하나의 개스킷 리드는 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트, 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 회합을 가능하게 하는 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 갖는 z축을 따라 이동 가능한 리드 시스템을 포함함 -; xy 평면에서 이동 가능한 기계적 회전 시스템, 예를 들어, 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 수송하도록 구성된 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 캐러셀; 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있도록 기계적 회전 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기와 인터페이스하는 z축을 따라 이동 가능한 수집 시스템; 적어도 하나의 가스; 적어도 하나의 회합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 해리 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 22 내지 23)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
본원에 기재된 바와 같이, 음전하 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 음전하 기반 정제 모듈 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
용기의 수와 크기는 입력 유속, 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 용기의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
필터 또는 필터 멤브레인의 재료와 용기의 기공 크기는 수지 비드 직경과 목적하는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 필터 또는 필터 멤브레인의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
음전하 기반 정제 모듈의 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
음전하 기반 정제 모듈 내에서, 음이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드 또는 단백질, 올리고뉴클레오티드, 카복실 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 음전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
음전하 기반 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수도 있다.
음전하 기반 정제 모듈의 해리 버퍼는 음이온성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한 효과적인 해리를 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치 또는 추가적인 해리가 필요할 수도 있다.
회전 공정을 통한 용기 진행에서 각 단계의 체류 시간은 유속, 평형 시간, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 또한, 버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
음전하 기반 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
단계적 선형 시스템을 갖는 친화도 기반 정제 모듈
본 명세서에서는, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 상기 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 친화도 기반 정제 모듈은 친화성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
친화도 기반 정제 모듈은 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트, 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 결합을 가능하게 하는 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 용출, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 갖는 적어도 하나의 개스킷 리드 시스템; 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 처리하도록 구성된 이동성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 단계적 선형 시스템; 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있도록 단계적 선형 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기에 연결되어 있는 수집 시스템; 적어도 하나의 가스; 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 용출 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반 정제 모듈의 장비 설계(도 24a 및 24b)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
본원에 기재된 바와 같이, 친화도 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 결합 능력 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 친화도 기반 정제 모듈 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 리간드 밀도 의존성과 같은 평형 및 친화성 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 결합 능력 요구 사항에 따라 달라진다.
용기의 수와 크기는 입력 유속, 수지 비드 결합 능력, 및 결합 평형 시간에 따라 달라진다. 용기의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
필터 또는 필터 멤브레인의 재료와 용기의 기공 크기는 수지 비드 직경과 목적하는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 필터 또는 필터 멤브레인의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
친화도 기반 정제 모듈의 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
결합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용을 포함하는 결합/세척 버퍼에 대한 다른 고려사항도 결합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수도 있다.
용출 버퍼는 수지 비드 표면 리간드들과 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 결합 친화도(예를 들어, 비공유 상호작용의 강도)에 따라 달라진다. 예를 들어, 용출 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 용출 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 또한, 효과적인 용출을 위해 추가적인 용출이 필요할 수도 있다.
버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
친화도 기반의 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 친화도 기반 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
단계적 선형 시스템을 갖는 양전하 기반 정제 모듈
본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 상기 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 양전하 기반 정제 모듈은 친화성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
양전하 기반 정제 모듈은 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트, 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 갖는 적어도 하나의 개스킷 리드 시스템; 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 처리하도록 구성된 이동성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 단계적 선형 시스템; 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있도록 단계적 선형 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기에 연결되어 있는 수집 시스템; 적어도 하나의 가스; 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 용출 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반 정제 모듈의 장비 설계(도 24a 및 24b)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
본원에 기재된 바와 같이, 양전하 기반 정제 모듈은 양이온성 수지 비드들을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 양전하 기반 정제 모듈 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
용기의 수와 크기는 입력 유속, 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 용기의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
필터 또는 필터 멤브레인의 재료와 용기의 기공 크기는 수지 비드 직경과 목적하는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 필터 또는 필터 멤브레인의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
양전하 기반 정제 모듈의 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
양전하 기반 정제 모듈 내에서, 양이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드 또는 단백질, 아민 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 양전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
양전하 기반 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수도 있다.
양전하 기반 정제 모듈의 해리 버퍼는 음이온성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한, 효과적인 해리를 위해 추가적인 해리가 필요할 수도 있다.
버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
양전하 기반 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 양전하 기반 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
단계적 선형 시스템을 갖는 음전하 기반 정제 모듈
본 명세서에는 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반 정제 모듈이 제공되며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 상기 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 음전하 기반 정제 모듈은 친화성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
음전하 기반 정제 모듈은 정압 헤드 압력을 제어할 수 있도록 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 대기압과 평형을 이룰 수 있도록 하는 적어도 하나의 벤트 포트, 수지 비드들의 현탁액을 도입하기 위한 적어도 하나의 유입구, 생물학적 생성물을 포함하는 여액을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구, 상기 수지 비드들의 세척, 이들로부터의 해리, 또는 이들의 재생을 가능하게 하기 위해 수지 비드들을 분산시키는 버퍼 시스템을 도입하기 위한 적어도 2개의 유입구들을 갖는 적어도 하나의 개스킷 리드 시스템; 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 연속적으로 수용하고, 이어서 생물학적 생성물, 수지 비드들, 버퍼, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 생성된 불균질 혼합물을 처리하도록 구성된 이동성 수지 비드들로 채워진 적어도 2개의 용기들을 포함하는 단계적 선형 시스템; 폐기물, 생물학적 생성물을 포함하는 분획, 또는 이들의 임의의 조합을 수집할 수 있도록 단계적 선형 시스템의 적어도 2개의 용기들 중 적어도 하나의 용기에 연결되어 있는 수집 시스템; 적어도 하나의 가스; 적어도 하나의 결합/세척 버퍼 시스템; 적어도 하나의 용출 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반 정제 모듈의 장비 설계(도 25a 및 25b)는 배치식 공정 또는 반연속 공정과 비교하여 자동화되고 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
본원에 기재된 바와 같이, 음전하 기반 정제 모듈은 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 또는 원하는 용액 점도에 따라 달라진다. 대안적으로, 음전하 기반 정제 모듈 수지 비드 크기는 마이크론에서 서브마이크론으로, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율의 함수인 전하 또는 정전기적 회합 용량 요구 사항에 따라 달라진다.
용기의 수와 크기는 입력 유속, 수지 비드 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 회합 평형 시간에 따라 달라진다. 용기의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
필터 또는 필터 멤브레인의 재료와 용기의 기공 크기는 수지 비드 직경과 목적하는 생물학적 생성물에 따라 달라진다. 필터 또는 필터 멤브레인의 재료는 단백질 결합을 제한하도록 선택된다.
음전하 기반 정제 모듈의 수지 비드들에 대한 재료 선택은 무시할 수 있을 정도의 침출물과 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성을 제공하는 데 중요하다. 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
음전하 기반 정제 모듈 내에서, 음이온성 표면 선택은 중요한 고려사항이며, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드 또는 단백질, 올리고뉴클레오티드, 카복실 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 음전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 정전기적 상호작용 및 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
음전하 기반 정제 모듈의 회합/세척 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 또한, pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 및 유기염 및/또는 무기염의 사용도 회합/세척 버퍼에서 고려된다. 또한, 효과적인 세척을 위해 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수도 있다.
음전하 기반 정제 모듈의 해리 버퍼는 음이온성 수지 비드 표면 작용기와 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 사이의 정전기적 상호작용의 강도에 따라 달라진다. 예를 들어, 해리 버퍼는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 유기염 및/또는 무기염의 사용, 여러 해리 버퍼 조성물의 사용(예를 들어, 수율 증가를 위해, 이는 추가 용기와 반복된 캐러셀 위치가 필요할 수 있음)이 변화될 수 있다. 다른 예에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 변화된 여러 해리 버퍼들이 순차적으로 이용된다. 또한, 효과적인 해리를 위해 추가적인 해리가 필요할 수도 있다.
버퍼 조성 및 pH에 따라, 세척 단계 중 바이러스 불활성화 및 제거도 고려되므로, 예를 들어, 단클론 항체를 정제할 때 별도의 바이러스 불활성화 및 제거 공정 단계가 필요하지 않을 것이다.
음전하 기반 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반의 유체 정제 모듈이 기재되어 있으며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 친화성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면에 대한 생물학적 생성물의 결합을 가능하게 하는 적어도 하나의 평형 용기; 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 탈결합을 허용하는 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기; 적어도 하나의 자기장, 및 상기 불균질 혼합물에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나, 및 생물학적 생성물에 결합된 자성 수지 비드들을 불균질 혼합물 내 작은 불순물로부터 분리하기 위한 직교류 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 하이브리드 직교류 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)(도 28); 적어도 하나의 자기장, 및 상기 생물학적 생성물로부터 상기 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나, 및 상기 생물학적 생성물로부터 자성 수지 비드들을 분리하기 위한 직교류 채널을 포함하는 적어도 하나의 제2 하이브리드 직교류 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)(도 28); 적어도 2개의 버퍼 시스템들; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 재생 평형 용기; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 29)는 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈의 적어도 하나의 평형 용기 부피 및 교반 능력은 결합 동역학, 및 자성 수지 비드 농도 및 결합 능력을 가능하게 하는 입력 유속 및 처리량, 평형 시간 및 교반 속도를 고려한다. 친화도 기반의 유체 정제 모듈을 위한 평형 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 상기 버퍼에 대한 고려사항에는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함된다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈의 직교류 채널 크기는 용액 점도, 자성 수지 비드 농도, 입력 유속, 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 압전 또는 음파 액추에이터(acoustic actuator)는 원하는 자성 수지 비드 편향 또는 자성 수지 비드 유동 경로의 조작, 및 압전 결정 유형을 가능하게 하는 물리적 위치와 에너지(예를 들어, 주파수)를 고려한다. 유전영동 전극은 원하는 자성 수지 비드 편향을 가능하게 하는 선택적 유형 및 디자인, 원하는 비드 편향을 가능하게 하는 전극의 수 및 간격, 원하는 비드 편향을 가능하게 하는 인가 전압, 및 전극 재료를 고려한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 유속 및 자성 수지 비드 농도, 크기, 포화 자화 및 자화율, 및/또는 직교류 채널에 대한 근접성에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 자성 수지 비드 농도는 원하는 결합 능력, 및 원하는 용액 점도에 따라 달라지며, 자성 수지 비드 크기는, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 리간드 밀도 의존성과 같은 평형 및 친화성 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 표면적 대 부피 비율에 따라 달라진다. 구현예들에서, 자성 수지 비드의 직경은 서브마이크론 내지 마이크론이다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈의 재료 선택은 친화도 기반의 유체 정제 모듈의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성 및 무시할 수 있을 정도의 침출물을 위해 중요하다. 자성 수지 비드들은 고체, 다공성, 나노다공성, 미세다공성, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈의 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기 부피 및 교반 능력은 입력 유속 및 처리량, 탈결합 동역학을 가능하게 하는 평형 시간, 1X 최종 버퍼 염 농도에 도달하도록 평형 시간 동안 희석을 가능하게 하는 10X의 낮은 pH 용출 버퍼를 고려한다. 낮은 pH 용출 버퍼는 자성 수지 비드 표면 리간드에 대한 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)의 결합 친화도에 따라 달라지며, 변화에는 pH, 이온 강도, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함될 수 있다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈의 처리량은 여러 유체 소자들 또는 칩들을 직렬 또는 병렬로 다중화(multiplexing)함으로써 증가할 수 있다. 또한, 완전한 정제를 가능하게 하기 위해 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 유체 소자들 또는 칩들이 필요할 수 있다. 또한, 재생 평형 용기는 자성 수지 비드들의 정확한 농도를 유지하고, 효과적인 재활용을 위해 영구 자기장과 폐기물 라인이 필요할 수 있다. 바이러스 불활성화 및 제거는 버퍼 조성 및 pH에 따라 낮은 pH 용출 버퍼 평형 및 후속 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함할 수 있다.
친화도 기반의 유체 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 친화도 기반의 유체 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반의 유체 정제 모듈이 기재되어 있으며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 양이온성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 전하 또는 정전기적 상호작용에 기반하여 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 전하 또는 정전기적 회합을 허용하는 적어도 하나의 회합 평형 용기; 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 허용하는 적어도 하나의 해리 평형 용기; 적어도 하나의 자기장, 및 상기 불균질 혼합물에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나, 및 생물학적 생성물에 결합된 자성 수지 비드들을 불균질 혼합물 내 작은 불순물로부터 분리하기 위한 직교류 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 하이브리드 직교류 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)(도 28); 적어도 하나의 자기장, 및 상기 생물학적 생성물로부터 상기 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나, 및 상기 생물학적 생성물로부터 자성 수지 비드들을 분리하기 위한 직교류 채널을 포함하는 적어도 하나의 제2 하이브리드 직교류 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)(도 28); 적어도 2개의 버퍼 시스템들; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 재생 평형 용기; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 30)는 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기 부피 및 교반 능력은 회합 동역학, 자성 수지 비드 농도, 및 전하 또는 정전기적 회합 용량을 가능하게 하는 입력 유속 및 처리량, 평형 시간 및 교반 속도를 고려한다. 양전하 기반의 유체 정제 모듈을 위한 회합 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 상기 버퍼에 대한 고려사항에는 구체적으로는 표적 단클론 항체와 양전하 비드 표면 사이에 유리한 전하 또는 정전기적 상호작용을 유지하기 위해 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함된다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈의 직교류 채널 크기는 용액 점도 및 자성 수지 비드 농도, 및 입력 유속 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 압전 또는 음파 액추에이터(acoustic actuator)는 원하는 자성 수지 비드 편향 또는 자성 수지 비드 유동 경로의 조작, 및 압전 결정 유형을 가능하게 하는 물리적 위치와 에너지(예를 들어, 주파수)를 고려한다. 유전영동 전극은 원하는 자성 수지 비드 편향을 가능하게 하는 선택적 유형 및 디자인, 원하는 비드 편향을 가능하게 하는 전극의 수 및 간격, 원하는 비드 편향을 가능하게 하는 인가 전압, 및 전극 재료를 고려한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 유속 및 자성 수지 비드 농도, 크기, 포화 자화 및 자화율, 및/또는 직교류 채널에 대한 근접성에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 자성 수지 비드 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 원하는 용액 점도에 따라 달라지며, 자성 수지 비드 크기는, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율에 따라 달라진다. 구현예들에서, 자성 수지 비드의 직경은 서브마이크론 내지 마이크론이다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈의 재료 선택은 양전하 기반의 유체 정제 모듈에서 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성 및 무시할 수 있을 정도의 침출물을 위해 중요하다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈에 대한 양이온성 표면 선택은 중요하며, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드 또는 단백질, 및 아민 작용기를 포함할 수 있으며, 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 양전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 전하 또는 정전기적 상호작용 및 회합 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈의 적어도 하나의 해리 평형 용기 부피 및 교반 능력은 입력 유속 및 처리량, 해리 동역학을 가능하게 하는 평형 시간, 1X 최종 버퍼 염 농도에 도달하도록 평형 시간 동안 희석을 가능하게 하는 10X의 해리 버퍼를 고려한다. 해리 버퍼는 전하의 강도, 또는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)과 자성 수지 비드 양이온성 표면 사이의 정전기적 상호작용에 따라 달라지며, 변화에는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함될 수 있다. 구현예들에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 별개의 버퍼들을 포함하는 여러 해리 평형 용기들이 순차적으로 이용된다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈의 처리량은 여러 유체 소자들 또는 칩들을 직렬 또는 병렬로 다중화함으로써 증가할 수 있다. 또한, 완전한 정제를 가능하게 하기 위해 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 유체 소자들 또는 칩들이 필요할 수 있다. 또한, 재생 평형 용기는 자성 수지 비드들의 정확한 농도를 유지하고, 효과적인 재활용을 위해 영구 자기장과 폐기물 라인이 필요할 수 있다 바이러스 불활성화 및 제거는 버퍼 조성 및 pH에 따라 회합 또는 해리 버퍼 평형 및 후속 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함할 수 있다.
양전하 기반의 유체 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 양전하 기반의 유체 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반의 유체 정제 모듈이 기재되어 있으며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다. 또한, 음전하 기반의 유체 정제 모듈은 음이온성 자성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 자성 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 전하 또는 정전기적 상호작용에 기반하여 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈은 자성 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 전하 또는 정전기적 회합을 허용하는 적어도 하나의 회합 평형 용기; 자성 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 허용하는 적어도 하나의 해리 평형 용기; 적어도 하나의 자기장, 및 상기 불균질 혼합물에서 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나, 및 생물학적 생성물에 결합된 자성 수지 비드들을 불균질 혼합물 내 작은 불순물로부터 분리하기 위한 직교류 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 하이브리드 직교류 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)(도 28); 적어도 하나의 자기장, 및 상기 생물학적 생성물로부터 상기 자성 수지 비드들의 유동 경로를 조작하기 위해 단방향 힘을 생성하거나 유도하도록 구성된 압전 컴포넌트 또는 유전영동 전극 중 적어도 하나, 및 상기 생물학적 생성물로부터 자성 수지 비드들을 분리하기 위한 직교류 채널을 포함하는 적어도 하나의 제2 하이브리드 직교류 유체 소자 또는 칩(예를 들어, 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자 또는 칩, 또는 이들의 임의의 조합)(도 28); 적어도 2개의 버퍼 시스템들; 적어도 하나의 자성 수지 비드 재생 버퍼 시스템; 상기 자성 수지 비드들의 재활용을 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 재생 평형 용기; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 30)는 연속적인 생물학적 자성 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기 부피 및 교반 능력은 회합 동역학, 자성 수지 비드 농도, 및 전하 또는 정전기적 회합 용량을 가능하게 하는 입력 유속 및 처리량, 평형 시간, 및 교반 속도를 고려한다. 음전하 기반의 유체 정제 모듈을 위한 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 상기 버퍼에 대한 고려사항에는 구체적으로는 표적 단클론 항체와 음전하 비드 표면 사이에 유리한 전하 또는 정전기적 상호작용을 유지하기 위해 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함된다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈의 직교류 채널 크기는 용액 점도 및 자성 수지 비드 농도, 및 입력 유속 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 압전 또는 음파 액추에이터(acoustic actuator)는 원하는 자성 수지 비드 편향 또는 자성 수지 비드 유동 경로의 조작, 및 압전 결정 유형을 가능하게 하는 물리적 위치와 에너지(예를 들어, 주파수)를 고려한다. 유전영동 전극은 원하는 자성 수지 비드 편향을 가능하게 하는 선택적 유형 및 디자인, 원하는 비드 편향을 가능하게 하는 전극의 수 및 간격, 원하는 비드 편향을 가능하게 하는 인가 전압, 및 전극 재료를 고려한다.
자기장 강도 및 전계 효과는 유속 및 자성 수지 비드 농도, 크기, 포화 자화 및 자화율, 및/또는 직교류 채널에 대한 근접성에 따라 달라진다. 구현예들에서, 상기 자기장 강도는 약 0.01 테슬라 내지 약 1 테슬라(예를 들어, 최대 약 1 테슬라) 범위이다. 자성 수지 비드 농도는 원하는 전하 또는 정전기적 회합 용량, 및 원하는 용액 점도에 따라 달라지며, 자성 수지 비드 크기는, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 전하 밀도 의존성과 같은 평형 및 전하 또는 정전기적 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 데 필요한 표면적 대 부피 비율에 따라 달라진다. 구현예들에서, 자성 수지 비드의 직경은 서브마이크론 내지 마이크론이다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈의 재료 선택은 음전하 기반의 유체 정제 모듈에서 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성 및 무시할 수 있을 정도의 침출물을 위해 중요하다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈을 위한 음이온성 표면 선택은 중요하며, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드 또는 단백질, 및 카복실 작용기를 포함할 수 있으며, 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 음전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 전하 또는 정전기적 상호작용 및 회합 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈의 적어도 하나의 해리 평형 용기 부피 및 교반 능력은 입력 유속 및 처리량, 해리 동역학을 가능하게 하는 평형 시간, 1X 최종 버퍼 염 농도에 도달하도록 평형 시간 동안 희석을 가능하게 하는 10X의 해리 버퍼를 고려한다. 해리 버퍼는 전하의 강도, 또는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)과 자성 수지 비드 음이온성 표면 사이의 정전기적 상호작용에 따라 달라지며, 변화에는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함될 수 있다. 구현예들에서, 구배 해리 효과를 생성하기 위해 pH, 이온 강도, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 다른 별개의 버퍼들을 포함하는 여러 해리 평형 용기들이 순차적으로 이용된다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈의 처리량은 여러 유체 소자들 또는 칩들을 직렬 또는 병렬로 다중화함으로써 증가할 수 있다. 또한, 완전한 정제를 가능하게 하기 위해 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 유체 소자들 또는 칩들이 필요할 수 있다. 또한, 재생 평형 용기는 자성 수지 비드들의 정확한 농도를 유지하고, 효과적인 재활용을 위해 영구 자기장과 폐기물 라인이 필요할 수 있다 바이러스 불활성화 및 제거는 버퍼 조성 및 pH에 따라 회합 또는 해리 버퍼 평형 및 후속 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈은 생물학적 생성물을 포함하는 분획을 농축하고 버퍼 교환하기 위해 유가식 또는 관류 모드에서 작동하는 적어도 하나의 접선 유동 여과 시스템을 포함할 수 있다.
음전하 기반의 유체 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 음전하 기반의 자성 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 친화도 기반 TFF 정제 모듈이 기재되어 있으며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정하다. 또한, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 친화성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은, 제한하려는 의도 없이, 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머에 연결되어 있다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면에 대한 생물학적 생성물의 결합을 허용하는 적어도 하나의 평형 용기, 및 상기 생물학적 생성물에 결합된 수지 비드들을 불균질 혼합물 내 작은 불순물로부터 분리하기 위한 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제1 접선 유동 여과 시스템; 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 탈결합을 가능하게 하는 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기, 및 상기 결합되지 않은 생물학적 생성물로부터 수지 비드들을 분리하기 위한 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템; 적어도 하나의 재생 평형 용기, 및 수지 비드들을 농축 및 버퍼 교환하여 이들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템; 적어도 하나의 수집 용기, 및 생물학적 생성물의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템; 적어도 2개의 버퍼 시스템들; 적어도 하나의 수지 비드 재활용 버퍼 시스템; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 31)는 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 평형 용기 부피 및 교반 능력은 결합 동역학, 수지 비드 농도, 및 결합 능력을 가능하게 하는 입력 유속 및 처리량, 평형 시간, 및 교반 속도를 고려한다. 친화도 기반 TFF 정제 모듈을 위한 평형 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 상기 버퍼에 대한 고려사항에는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함된다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈의 중공 섬유 멤브레인 필터 길이 및 표면적은 용액 점도, 작은 불순물 및 수지 비드 농도, 및 입력 유속 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 중공 섬유 멤브레인 소재는 PES, mPES, 또는 MCE를 포함하지만. 이에 제한되지 않는 저단백질 결합 소재로부터 선택된다. 중공 섬유 멤브레인의 기공 크기는 약 10kDa 내지 약 1μm 범위에서 선택된다. 중공 섬유 멤브레인의 내부 직경은 약 0.5mm 내지 약 5mm 범위에서 선택된다.
수지 비드의 농도는 원하는 결합 능력, 및 원하는 용액 점도에 따라 달라지며, 수지 비드의 크기는, 예를 들어, 각각 용액 점도 의존성 및 표면 리간드 밀도 의존성과 같은 평형 및 친화성 상호작용을 위한 적절한 유체 역학을 가능하게 하는 표면적 대 부피 비율에 따라 달라진다. 구현예들에서, 수지 비드의 직경은 마이크론이다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈의 수지 비드 선택은 친화도 기반 정제 모듈의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성 및 무시할 수 있을 정도의 침출물을 위해 중요하다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기 부피 및 교반 능력은 입력 유속 및 처리량, 탈결합 동역학을 가능하게 하는 평형 시간, 및 낮은 pH 용출 버퍼, 예를 들어, 1X 최종 버퍼 염 농도에 도달하도록 평형 시간 동안 희석을 가능하게 하는 10X의 낮은 pH 용출 버퍼를 고려한다. 낮은 pH 용출 버퍼는 수지 비드 표면 리간드에 대한 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)의 결합 친화도에 따라 달라지며, 변화에는 pH, 이온 강도, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함될 수 있다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 재생 평형 용기는, 수지 비드들의 농축 및 버퍼 교환을 허용하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용된다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 수집 용기는, 생물학적 생성물을 포함하는 분획의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용된다.
구현예들에서, 친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 평형 용기, 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기, 및 적어도 하나의 재생 평형 용기는 평행 유동 경로에서 적어도 하나의 추가 용기를 통해 여액의 연속적인 유동을 유지하면서 적절한 버퍼들을 사용하여 수지 비드들의 정제 및 재생을 가능하게 하기 위해 상응하는 접선 유동 여과 시스템들 사이에서 전환되는 단일 용기를 포함할 수 있다.
구현예들에서, 수지 비드들의 재생은 적어도 하나의 낮은 pH 평형 용기, 및 정제, 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하기 위해 낮은 pH 용출 버퍼 및 재생 버퍼 둘 모두를 포함하도록 구성된 친화도 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템을 사용하여 별도의 재생 평형 용기 및 상응하는 접선 유동 여과 시스템을 필요로 하지 않고 수지 비드들을 재생함으로써 달성될 수 있다.
바이러스 불활성화 및/또는 제거는 버퍼 조성 및 pH에 따라 낮은 pH 용출 버퍼 평형 및 후속 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
친화도 기반 TFF 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 친화도 기반 TFF 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 양전하 기반 TFF 정제 모듈이 기재되어 있으며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정하다. 또한, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 양이온성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 전하 또는 정전기적 상호작용에 기반하여 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 양이온성 작용기를 포함한다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 전하 또는 정전기적 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기, 및 생물학적 생성물과 회합된 수지 비드들을 불균질 혼합물 내 작은 불순물로부터 분리하기 위한 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제1 접선 유동 여과 시스템; 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하는 적어도 하나의 해리 평형 용기, 및 상기 해리된 생물학적 생성물로부터 수지 비드들을 분리하기 위한 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템; 적어도 하나의 재생 평형 용기, 및 수지 비드들을 농축 및 버퍼 교환하여 이들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템; 적어도 하나의 수집 용기, 및 생물학적 생성물의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템; 적어도 2개의 버퍼 시스템들; 적어도 하나의 수지 비드 재활용 버퍼 시스템; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 32)는 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기 부피 및 교반 능력은 회합 동역학, 수지 비드 농도, 및 전하 또는 정전기적 회합 용량을 가능하게 하는 입력 유속 및 처리량, 평형 시간, 및 교반 속도를 고려한다. 양전하 기반 TFF 정제 모듈을 위한 회합 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 상기 버퍼에 대한 고려사항에는 구체적으로는 표적 단클론 항체와 양전하 비드 표면 사이에 유리한 전하 또는 정전기적 상호작용을 유지하기 위해 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함된다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈의 중공 섬유 멤브레인 필터 길이 및 표면적은 용액 점도, 작은 불순물 및 수지 비드 농도, 및 입력 유속 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 중공 섬유 멤브레인 소재는 PES, mPES, 또는 MCE를 포함하지만. 이에 제한되지 않는 저단백질 결합 소재로부터 선택된다. 중공 섬유 멤브레인의 기공 크기는 약 10kDa 내지 약 1μm 범위에서 선택된다. 중공 섬유 멤브레인의 내부 직경은 약 0.5mm 내지 약 5mm 범위에서 선택된다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈의 수지 비드 선택은 양전하 기반 TFF 정제 모듈에서 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성 및 무시할 수 있을 정도의 침출물을 위해 중요하다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈을 위한 양이온성 표면 선택은 중요하며, 양이온성 폴리머, 순 양전하 펩티드 또는 단백질, 및 아민 작용기를 포함할 수 있으며, 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 양전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 전하 또는 정전기적 상호작용 및 회합 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 해리 평형 용기 부피 및 교반 능력은 입력 유속 및 처리량, 해리 동역학을 가능하게 하는 평형 시간, 및 해리 버퍼, 예를 들어, 1X 최종 버퍼 염 농도에 도달하도록 평형 시간 동안 희석을 가능하게 하는 10X의 해리 버퍼를 고려한다. 해리 버퍼는 전하의 강도, 또는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)과 수지 비드 양이온성 표면 사이의 정전기적 상호작용에 따라 달라지며, 변화에는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함될 수 있다. 일부 측면에서, 예를 들어, pH 구배 또는 이온 강도 구배와 같은 구배 해리를 달성하기 위해 다수의 해리 평형 용기들이 다수의 접선 유동 여과 시스템들과 함께 이용된다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 재생 평형 용기는, 수지 비드들의 농축 및 버퍼 교환을 허용하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용된다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 수집 용기는, 생물학적 생성물을 포함하는 분획의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용된다.
구현예들에서, 양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기, 적어도 하나의 해리 평형 용기, 및 적어도 하나의 재생 평형 용기는 평행 유동 경로에서 적어도 하나의 추가 용기를 통해 여액의 연속적인 유동을 유지하면서 적절한 버퍼들을 사용하여 수지 비드들의 정제 및 재생을 가능하게 하기 위해 상응하는 접선 유동 여과 시스템들 사이에서 전환되는 단일 용기를 포함할 수 있다.
구현예들에서, 수지 비드들의 재생은 정제, 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하기 위해 낮은 pH 용출 버퍼 및 재생 버퍼 둘 모두를 포함하도록 구성된 양전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템, 및 적어도 하나의 해리 평형 용기만을 사용하여 별도의 재생 평형 용기 및 상응하는 접선 유동 여과 시스템을 필요로 하지 않고 수지 비드들을 재생함으로써 달성될 수 있다.
바이러스 불활성화 및/또는 제거는 버퍼 조성 및 pH에 따라 회합 또는 해리 버퍼 평형 및 후속 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
양전하 기반 TFF 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 양전하 기반 TFF 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 음전하 기반 TFF 정제 모듈이 기재되어 있으며, 이때 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있다. 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정하다. 또한, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 음이온성 수지 비드들의 현탁액을 포함하며, 이때 상기 수지 비드의 표면은 특정 pH 및 이온 강도에서 전하 또는 정전기적 상호작용에 기반하여 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 회합하도록 구성된 음이온성 작용기를 포함한다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈은 수지 비드 표면과 생물학적 생성물의 전하 또는 정전기적 회합을 가능하게 하는 적어도 하나의 회합 평형 용기, 및 생물학적 생성물과 회합된 수지 비드들을 불균질 혼합물 내 작은 불순물로부터 분리하기 위한 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제1 접선 유동 여과 시스템; 수지 비드 표면으로부터 생물학적 생성물의 해리를 가능하게 하는 적어도 하나의 해리 평형 용기, 및 상기 해리된 생물학적 생성물로부터 수지 비드들을 분리하기 위한 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템; 적어도 하나의 재생 평형 용기, 및 수지 비드들을 농축 및 버퍼 교환하여 이들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 중공 섬유 멤브레인 필터를 포함하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템; 적어도 하나의 수집 용기, 및 생물학적 생성물의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템; 적어도 2개의 버퍼 시스템들; 적어도 하나의 수지 비드 재활용 버퍼 시스템; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프를 포함한다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈을 위한 장비 설계(도 32)는 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하며, 작은 풋프린트를 제공한다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기 부피 및 교반 능력은 회합 동역학, 수지 비드 농도, 및 전하 또는 정전기적 회합 용량을 가능하게 하는 입력 유속 및 처리량, 평형 시간, 및 교반 속도를 고려한다. 음전하 기반 TFF 정제 모듈을 위한 회합 버퍼는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체) 및 제거될 작은 불순물에 따라 달라진다. 상기 버퍼에 대한 고려사항에는 구체적으로는 표적 단클론 항체와 음전하 비드 표면 사이에 유리한 전하 또는 정전기적 상호작용을 유지하기 위해 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함된다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈의 중공 섬유 멤브레인 필터 길이 및 표면적은 용액 점도, 작은 불순물 및 수지 비드 농도, 및 입력 유속 및 처리량 볼륨에 따라 달라진다. 중공 섬유 멤브레인 소재는 PES, mPES, 또는 MCE를 포함하지만. 이에 제한되지 않는 저단백질 결합 소재로부터 선택된다. 중공 섬유 멤브레인의 기공 크기는 약 10kDa 내지 약 1μm 범위에서 선택된다. 중공 섬유 멤브레인의 내부 직경은 약 0.5mm 내지 약 5mm 범위에서 선택된다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈의 수지 비드 선택은 음전하 기반 정제 모듈에서 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 견고한 안정성 및 무시할 수 있을 정도의 침출물을 위해 중요하다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈을 위한 음이온성 표면 선택은 중요하며, 음이온성 폴리머, 순 음전하 펩티드 또는 단백질, 및 카복실 작용기를 포함할 수 있으며, 선택은 규정된 버퍼(pH 및 이온 강도) 내에서 음전하 비드 표면과 생물학적 생성물 사이의 적절한 전하 또는 정전기적 상호작용 및 회합 안정성을 달성하는 것을 기반으로 한다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 해리 평형 용기 부피 및 교반 능력은 입력 유속 및 처리량, 해리 동역학을 가능하게 하는 평형 시간, 및 해리 버퍼, 예를 들어, 1X 최종 버퍼 염 농도에 도달하도록 평형 시간 동안 희석을 가능하게 하는 10X의 해리 버퍼를 고려한다. 해리 버퍼는 전하의 강도, 또는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)과 수지 비드 음이온성 표면 사이의 정전기적 상호작용에 따라 달라지며, 변화에는 pH, 이온 강도, 계면활성제의 사용, 또는 유기염 및/또는 무기염의 사용이 포함될 수 있다. 일부 측면에서, 예를 들어, pH 구배 또는 이온 강도 구배와 같은 구배 해리를 달성하기 위해 다수의 해리 평형 용기들이 다수의 접선 유동 여과 시스템들과 함께 이용된다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 재생 평형 용기는, 수지 비드들의 농축 및 버퍼 교환을 허용하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 수지 비드들의 재활용 및 재사용을 가능하게 하는 적어도 하나의 제3 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용된다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 수집 용기는, 생물학적 생성물을 포함하는 분획의 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하는 적어도 하나의 제4 접선 유동 여과 시스템과 함께 사용된다.
구현예들에서, 음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 회합 평형 용기, 적어도 하나의 해리 평형 용기, 및 적어도 하나의 재생 평형 용기는 평행 유동 경로에서 적어도 하나의 추가 용기를 통해 여액의 연속적인 유동을 유지하면서 적절한 버퍼들을 사용하여 수지 비드들의 정제 및 재생을 가능하게 하기 위해 상응하는 접선 유동 여과 시스템들 사이에서 전환되는 단일 용기를 포함할 수 있다.
구현예들에서, 수지 비드들의 재생은 정제, 농축 및 버퍼 교환을 가능하게 하기 위해 낮은 pH 용출 버퍼 및 재생 버퍼 둘 모두를 포함하도록 구성된 음전하 기반 TFF 정제 모듈의 적어도 하나의 제2 접선 유동 여과 시스템, 및 적어도 하나의 해리 평형 용기만을 사용하여 별도의 재생 평형 용기 및 상응하는 접선 유동 여과 시스템을 필요로 하지 않고 수지 비드들을 재생함으로써 달성될 수 있다.
바이러스 불활성화 및/또는 제거는 버퍼 조성 및 pH에 따라 회합 또는 해리 버퍼 평형 및 후속 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
음전하 기반 TFF 정제 모듈은 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 사용되는 기존의 패킹된 컬럼 크로마토그래피 및 컬럼 전환 크로마토그래피 방법과 달리, 음전하 기반 TFF 정제 모듈은 인시츄 재생 및 재활용이 가능한 이동성 친화성 수지를 이용하여 수지를 보다 효율적으로 사용하고, 기존의 컬럼 용량 한계에 대한 우려 없이 작은 풋프린트에서 연속 처리를 가능하게 한다.
등전점 기반의 유체 정제 모듈
본원에 제공된 바와 같이, 혼합물을 2개 이상의 분획, 적어도 하나의 생물학적 생성물을 함유하는 분획으로 분리하기 위한 등전점 기반 유체 정제 모듈이 기술되어 있다. 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구를 포함하되, 이들은 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성되어 있고, 이때 유속은, 예를 들어, 정상 상태 작동 동안 일관되고 일정할 수 있다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널; 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배; 수성 이온 용액;을 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)(도 33); 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하고, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하기 위해 진공 시스템에 의해 발생 지점 근처에 있는 전기분해 기포들을 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 또는 탈기 시스템; 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템; 적어도 하나의 전극 용액; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 적어도 하나의 유체 취급 펌프; 및 적어도 하나의 수집 용기를 포함하는 적어도 하나의 자유 흐름 전기영동 장치를 포함한다.
다른 구현예에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널; 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배; 수성 이온 용액;을 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널; 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배; 및 수성 이온 용액;을 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 미세유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하며; 이때 각각의 자유 흐름 전기영동 장치는 직렬로 연결되어 있고, 정제를 가능하게 하는 독립적인 작동 모드에서 작동할 수 있다(도 34 내지 36). 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치는 등전 집속 모드에서 작동할 수 있고, 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 등속 전기영동 모드에서 작동하여 분리 분해능을 높일 수 있다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 대략적인 pH 구배(예를 들어, 약 2 내지 약 10의 pH 범위)를 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 미세한 pH 구배(예를 들어, 약 5 내지 약 8의 pH 범위)를 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 적어도 하나의 기포 제거 또는 탈기 시스템; 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템; 적어도 하나의 전극 용액; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프(도 34)를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치 및 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 직렬로 연결되어 있고, 등전 집속 모드에서 작동한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배가 없는 주 분리 채널을 가로지르는 일정한 염기성 pH(예를 들어, 7 초과의 pH)를 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 pH 구배가 없는 주 분리 채널을 가로지르는 일정한 산성 pH(예를 들어, 7 미만의 pH)를 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 미세유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 적어도 하나의 기포 제거 또는 탈기 시스템; 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템; 적어도 하나의 전극 용액; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프(도 35)를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치 및 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 직렬로 연결되어 있고, 띠전기영동 모드에서 작동한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배(예를 들어, 약 4 내지 약 9의 pH 범위)를 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 포함하는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치; 적어도 하나의 기포 제거 또는 탈기 시스템; 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템; 적어도 하나의 전극 용액; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프(도 36)를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자유 흐름 전기영동 장치 및 적어도 하나의 제2 자유 흐름 전기영동 장치는 직렬로 연결되어 있고, 각각 등전 집속 모드 및 등속 전기영동 모드에서 작동한다.
대안적으로, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 규정된 단방향 힘을 유도할 수 있는 적어도 하나의 유전영동 전극을 갖는 유체 채널을 포함하는 적어도 하나의 제1 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합); 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 주 분리 채널을 가로지르는 pH 구배(예를 들어, 약 4 내지 약 9의 pH 범위)를 갖는 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자; 및 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 스페이서 용액(예를 들어, NaCl 용액)에 의해 분리되어 있는 산성 pH 구배 및 염기성 pH 구배 둘 모두를 갖는 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하는 적어도 하나의 제3 유체 소자; 적어도 하나의 기포 제거 또는 탈기 시스템; 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 적어도 하나의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템; 적어도 하나의 전극 용액; 적어도 하나의 수집 용기; 적어도 하나의 센서 또는 검출기; 및 적어도 하나의 유체 취급 펌프(도 37)를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 선택적인 유전영동 전극을 갖는 적어도 하나의 제1 유체 소자, 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하는 적어도 하나의 제2 유체 소자, 및 자유 흐름 전기영동 장치를 포함하는 적어도 하나의 제3 유체 소자는 직렬로 연결되어 있으며, 각각 제2 및 제3 유체 소자 또는 칩에 의한 등전 집속 모드 및 등속 전기영동 모드를 통해 정제하기 전에 생물학적 생성물을 포함하는 혼합물을 사전 분류하는 방식으로 작동한다.
구현예들에서, 분리 분해능을 높이기 위해 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수성 이온 용액을 갖는 유체 소자(예를 들어, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체 소자, 또는 이들의 임의의 조합)를 포함하는 추가적인 후속 자유 흐름 전기영동 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 단클론 항체의 분리 분해능을 높이기 위해 주 분리 채널을 가로질러 리파이닝된 pH 구배(예를 들어, 약 7.1 내지 약 7.6의 pH 범위)를 생성할 수 있는 양쪽성 전해질 용액을 갖는 추가적인 자유 흐름 전기영동 장치를 사용할 수 있다.
등전점 기반의 유체 정제 모듈(도 33 내지 37)을 위한 장비 설계는 연속적인 생물학적 정제를 가능하게 하고, 작은 풋프린트를 제공한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 양극 또는 음극으로서 기능하기 위해 적어도 2개의 전극들(예를 들어, 백금선 전극)을 추가로 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 장치는 적어도 하나의 전극 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은, 예를 들어, 각각 황산 및 수산화나트륨과 같은 양극 또는 음극과 접촉하여 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 전해질 용액을 포함한다. 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전극 용액은 주 분리 채널, 양극 채널, 및 음극 채널을 통해 흐르는 예를 들어, Tris 완충 식염수와 같은, 양극 또는 음극의 적절한 기능을 가능하게 하도록 구성된 주 분리 채널에 존재하는 것과 동일한 양쪽성 전해질 조성물을 포함한다.
구현예들에서, 등전점 기반 유체 정제 장치는 진공 시스템을 통해 인가 전압 하에 전극 채널에서 발생하는 O2 및 H2 가스 기포를 연속적으로 제거하기 위한 적어도 하나의 기포 제거 시스템을 추가로 포함한다(도 38). 일부 구현예에서, 전기분해 기포를 제거하는 것은 실질적으로 오랜 기간 동안 연속적인 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다. 전극 채널에서 직접 전기분해 기포를 제거하면 기포가 없는 주 분리 채널이 생성된다. 예를 들어, 기포 제거 시스템은 소수성 PTFE 멤브레인을 이용하여, 진공 시스템으로의 노출에 의해 발생 지점에서 전기분해 기포를 지속적으로 제거할 수 있는 전극 채널 위에 방수 밀봉부를 생성한다. 예를 들어, 진공 게이지 압력은 약 -0.05bar 내지 약 -0.4bar 범위이다.
높은 유속(예를 들어, 1mL/분 이상)에서 단백질 분리를 가능하게 하는 직교 전기장 또는 전기장 구배를 생성하기 위한 유체 채널 치수 및 채널에 인가 전압은 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)의 내열성(thermostability)을 보장하기 위해 주울 열을 방산하고, 원하는 작동 온도, 예를 들어, 약 4℃ 내지 약 50℃, 바람직하게는 4℃ 내지 약 37℃를 유지하기 위한 강력한 능동 냉각 시스템 또는 히트 싱크의 구현을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 능동 냉각 시스템은 약 10℃ 내지 약 25℃ 범위의 일정한 온도를 유지하기 위한 피드백 제어 루프(feedback control loop)가 있는 냉각된 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷을 포함하는 알루미늄 열척을 포함할 수 있다. 또한, 채널의 치수는 적절한 단백질 분리를 가능하게 하는 중요한 파라미터이며, 분리할 단백질의 수와 각 단백질의 등전점의 범위에 따라 달라진다.
등전점 기반 유체 정제 장치 내의 배압은 채널 형상 및 치수, 유입구 및 유출구 개구부 및/또는 튜빙 직경, 및 입력 유속에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 배압은 약 0.5psi 내지 약 10psi 범위이다. 일부 예에서, 상기 배압은, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 니들 밸브에 의해 제어된다.
예를 들어, 유동 센서, 온도 센서, 전도도 센서, pH 센서, 굴절률 검출기, UV 검출기, 배압 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 사용한 인라인 감지 및 검출을 수행하기 위해 용액은 무전압 용액이어야 한다. 구현예들에서, 등전점 기반의 유체 정제 모듈은 적어도 하나의 액체 회로 차단기를 포함하거나, 유체 소자의 다운스트림과 적어도 하나의 인라인 센서 또는 검출기의 업스트림을 단절하여 무전압 용액에서 감지 또는 검출을 수행할 수 있어야 한다(도 39).
등전점 기반의 유체 정제 모듈의 처리량은 여러 자유 흐름 전기영동 장치들을 직렬 또는 병렬로 다중화하여 증가할 수 있다. 또한, 적절한 정제를 가능하게 하기 위해 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 유체 소자들 또는 칩들이 필요할 수 있다. 바이러스 불활성화 및 제거는 등전점 기반 유체 처리 단계 동안 달성될 수 있다.
공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들을 포함할 수 있는 등전점 기반의 유체 정제 모듈이 고려된다. 또한, 인라인 분석 측정 기술(예를 들어, 유동 센서, 온도 센서, pH 센서, 전도도 센서, 압력 센서, 광학 밀도 측정 장치, UV 검출기, RI 검출기)을 사용하여 공정에서 피드백 제어 메커니즘을 활성화할 수 있다.
연속적인 동적 여과 접근법
멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 압연 필터 멤브레인의 수송 속도는 일정할 수 있거나, 작동 중 필터 멤브레인 두께 또는 직경의 변화로부터 발생하는 공급 릴과 수집 릴 직경 간의 차이를 설명하는 피드백 메커니즘(예를 들어, 로터리 엔코더, 트랙션 엔코더 휠(traction encoder wheel))에 대응하여 변경될 수 있다. 대안적으로, 멤브레인 지지 구조물을 가로지르는 압연 필터 멤브레인의 수송은 단계적일 수 있으며, 이때 진공은 스테핑(stepping) 동안 제거된 다음 스테핑 후에 다시 적용된다. 이 작동 모드에서, 적어도 하나의 출력 헤드는 xy 래스터링 또는 rθ 래스터링 능력을 가질 수 있고, z축을 따른 이동, 및/또는 병렬로 작동하는 적어도 하나의 추가적인 동적 여과 장치는 연속 작동을 유지하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 스테핑 현상은 픽앤플레이스 로봇 시스템이 개별 멤브레인(예를 들어, 원형 멤브레인 피스)을 멤브레인 지지 구조물 상에 배치하도록 함으로써 달성될 수도 있으며, 이때 진공은 픽앤플레이스 역학 동안 제거된 다음 배치 후에 재적용된다. 이 작동 모드에서, 적어도 하나의 출력 헤드는 xy 래스터링 또는 rθ 래스터링 능력을 가질 수 있고, z축을 따른 이동, 및/또는 병렬로 작동하는 적어도 하나의 추가적인 동적 여과 장치는 연속 작동을 유지하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 필터 멤브레인을 가로질러 불균질 혼합물을 유도하기 위해 정압을 이용하여 여액을 생성하는 작동 모드도 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 동적 여과 장치가 개별 멤브레인들을 배치하기 위해 픽앤플레이스 로봇 시스템을 포함하는 경우, z축을 따라 이동하는 xy 래스터링 출력 헤드가 멤브레인 표면과 접촉하여 불균질 혼합물이 멤브레인을 가로지르도록 하는 데 사용될 수 있다. 멤브레인을 가로지르는 수송을 증가시키기 위해 필터 멤브레인을 미리 습윤시키는 방법도 본 명세서에서 고려된다. 적어도 하나의 진공 수집 용기는 가득 차서 대기압과 평형을 이룰 때까지 사용될 수 있거나, 작동 중에 진공 상태에서 계속해서 비워질 수 있다. 추가로, 연속 처리를 가능하게 하기 위해 병렬로 작동되는 적어도 하나의 추가적인 동적 여과 장치의 사용도 본 명세서에서 고려된다. 유사하게, 동적 여과 장치는 여과를 향상시키기 위해 활성 표적 영역을 가로질러 동일한 속도로 적층되고 수송될 수 있는 필터 멤브레인의 유형(예를 들어, 재료 및/또는 기공 크기)이 서로 다른 다수의 공급 릴들을 포함할 수 있다.
연속적인 루프 컨베이어 장치 접근법
친화도 기반의 자성 정제 및/또는 전하 기반의 자성 정제 단계를 수행하는 연속 루프 컨베이어 장치의 적어도 하나의 자기장은 전자석 또는 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성될 수 있다. 자기장은 켜짐/꺼짐 전환 또는 영구적 켜짐으로 적용될 수 있다(도 14, 15, 16, 17). 자기장이 전자석에 의해 발생하는 경우, 전자석을 켜거나 끄는 방식으로 켜짐/꺼짐 전환을 할 수 있다. 자기장이 영구 자석에 의해 발생하는 경우, 켜짐/꺼짐 전환은 자석의 배치를 먼 곳에서 근접한 곳, 예를 들어, 수송 용기 벽 표면의 5mm 이내로 기계적으로 변경함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 자기장이 영구 자석에 의해 발생하는 경우, 켜짐/꺼짐 전환은 자석에서 근접한 곳(예를 들어, 5mm 이내) 안팎으로 용기를 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 루프 컨베이어 장치들은 여러 개의 구별된 자기장 위치들을 포함할 수 있으며, 이때 장치들 내 상기 구별된 자기장 위치들은 차폐를 추가로 필요로 할 수 있다. 추가로, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다. 추가로, 연속 처리를 가능하게 하기 위해 병렬로 연결된 적어도 하나의 추가적인 친화도 기반 자성 정제 또는 전하 기반 자성 정제 장치의 사용도 본 명세서에서 고려된다.
연속적인 픽앤플레이스 로봇 장치 접근법
친화도 기반의 자성 정제 및/또는 전하 기반의 자성 정제 단계를 수행하는 연속 픽앤플레이스 로봇 장치의 적어도 하나의 자기장은 전자석 또는 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석)에 의해 생성될 수 있다. 자기장은 켜짐/꺼짐 전환 또는 영구적 켜짐으로 적용될 수 있다(도 18 및 19). 자기장이 전자석에 의해 발생하는 경우, 전자석을 켜거나 끄는 방식으로 켜짐/꺼짐 전환을 할 수 있다. 자기장이 영구 자석에 의해 발생하는 경우, 켜짐/꺼짐 전환은 자석의 배치를 먼 곳에서 근접한 곳, 예를 들어, 수송 용기 벽 표면의 5mm 이내로 기계적으로 변경함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 자기장이 영구 자석에 의해 발생하는 경우, 켜짐/꺼짐 전환은 자석에서 근접한 곳(예를 들어, 5mm 이내) 안팎으로 용기를 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 루프 컨베이어 장치들은 여러 개의 구별된 자기장 위치들을 포함할 수 있으며, 이때 장치들 내 상기 구별된 자기장 위치들은 차폐를 추가로 필요로 할 수 있다. 추가로, 자성 수지 비드들의 혼합은 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에 적어도 하나의 수송 용기를 배치함으로써 달성될 수 있다. 추가로, 연속 처리를 가능하게 하기 위해 병렬로 연결된 적어도 하나의 추가적인 친화도 기반 자성 정제 또는 전하 기반 자성 정제 장치의 사용도 본 명세서에서 고려된다.
연속적인 기계적 회전 시스템 장치 접근법
친화도 기반 정제 및/또는 전하 기반 정제 단계 시스템을 수행하는 연속적인 기계적 회전 장치의 적어도 하나의 개스킷 리드와 용기 어셈블리 사이의 밀봉부는 개스킷을 압축하고, 리드가 밀봉된 3차원 형상으로 고정되도록 설계된 메커니즘에 의해 형성될 수 있다(도 21-23). 구현예들에서, 밀봉부를 형성하는 데 사용되는 메커니즘은 클램핑 시스템 또는 인터로킹 시스템(interlocking system)이다. 일부 구현예에서, 밀봉부를 형성하는 데 사용되는 메커니즘은 스크류 캡 시스템(screw cap system)이다. 다른 구현예에서, 밀봉부는 전동식 시스템(motorized system)으로 위에서부터 용기 위로 균일하게 리드를 아래로 기계적으로 눌러 형성된다. 측면들에서, 기계적 시스템 또는 로봇 시스템은 연속적인 작동이 가능하도록 여러 사이클들에 걸쳐 가역적이고 반복적인 방식으로 밀봉부가 재현가능하게 형성되고 파괴될 수 있도록 하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 가압 후 누출 테스트(leak test)를 사용하여 밀봉부의 무결성을 분석할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 리드에 있는 버퍼 유입구들은 원형 또는 와류형 혼합 흐름 패턴을 생성하도록 배치될 수 있다. 추가로, 연속 처리를 가능하게 하기 위해 병렬로 연결된 적어도 하나의 추가적인 친화도 기반 정제 또는 전하 기반 정제 장치의 사용도 본 명세서에서 고려된다.
연속적인 단계적 선형 시스템 장치 접근법
단계적 선형 시스템의 용기들은 연속적인 입력 흐름을 수용하도록 구성된다. 결합, 세척, 용출, 및 재생(친화도 기반 정제의 경우) 및 회합, 세척, 해리, 및 재생(전하 기반 정제의 경우) 공정 단계들은 각 용기를 자동화된 액체 취급이 가능한 매니폴드에 연결하여 수행된다(도 24 내지 25). 구현예들에서, 단계적 선형 시스템의 각 용기는 연속적인 작동을 가능하게 하기 위해 동시에 서로 다른 공정 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 하나의 용기가 결합 공정 단계를 수행하는 동안, 다른 용기는 용출 공정 단계를 수행할 수 있다.
연속적인 하이브리드 유체 소자 접근법
친화도 기반의 유체 정제 및/또는 전하 기반의 유체 정제 단계를 수행하는 연속적인 하이브리드 유체 소자의 적어도 하나의 자기장(도 28)은 전자석, 영구 자석(예를 들어, 네오디뮴 자석) 또는 패턴화된 자석에 의해 생성될 수 있다. 독립적인 영구 자석들은 국부적인 차폐가 필요할 수 있다. 또한, 높은 유속을 달성하기 위해서는 자성 컴포넌트들과 압전 컴포넌트들의 조합, 또는 자성 컴포넌트들과 유전영동 컴포넌트들의 조합이 정밀한 배치를 필요로 할 수 있다. 추가적인 직교류 채널 설계가 고려된다. 대안적으로, T-접속 채널(T-junction channel) 설계가 또한 고려된다. 또한, 등전점을 기반으로 하는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 선택하기 위한 대략적인/미세한 스크린 접근 방식이다. 또한, 다중 용출 또는 해리가 고려된다. 평형 용기는 적절한 체류 시간을 갖는 배치식, 유가식, 연속 공급 및 배출 용기, 또는 플러그 흐름 반응기일 수 있다. 추가로, 여러 유체 소자들 또는 칩들을 직렬 또는 병렬로 다중화하여 친화도 기반 유체 정제 또는 전하 기반 유체 정제 모듈의 처리량을 증가시킨다. 또한, 연속 처리를 가능하게 하기 위해 병렬로 연결된 적어도 하나의 추가적인 친화도 기반 유체 정제 또는 전하 기반 유체 정제 장치의 사용도 본 명세서에서 고려된다.
연속적인 접선 유동 여과 접근법
친화도 기반 TFF 정제 및 전하 기반 TFF 정제 모듈(도 31-32)의 평형 용기는 적절한 체류 시간을 갖는 배치식, 유가식, 연속 공급 및 배출 용기, 또는 플러그 흐름 반응기일 수 있다. 연속 작동, 버퍼 교환, 정용여과, 한외여과/정용여과, 정밀여과(microfiltration)/정용여과, 및/또는 농축을 가능하게 하는 추가적인 접선 유동 여과 시스템의 사용도 본 명세서에서 고려된다.
연속적인 자유 흐름 전기영동 접근법
유체 흐름의 방향에 직각인 전기장은 수성 이온 용액 및/또는 pH 구배에서, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같이, 2개의 병렬판들 사이에 생성된 유체 채널, 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 또는 전기장 구배, 및 수성 이온 용액 및/또는 pH 구배를 포함하는 자유 흐름 전기영동 장치에서 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 정제하는 데 사용될 수 있다(도 33 내지 37). 유체 채널의 치수는 유속, 처리량, 분리 달성 시간, 확산 대역 확장(diffusive band broadening), 및 전기장의 크기에 따라 달라지며, 주울 열을 방산하는 냉각 시스템의 능력에 따라 추가로 달라진다. 또한, 채널 설계는 하나 이상의 버퍼 또는 양쪽성 전해질 시스템을 전달함으로써 pH 구배를 생성하기 위해 여러 개의 유입구들을 가질 수 있다. 인가 전압은 유속, pH 구배, 생물학적 생성물 전하 및/또는 등전점(예를 들어, 단클론 항체 등전점), 또는 주울 열을 방산하는 냉각 시스템의 능력에 따라 달라질 수 있다. 다양한 버퍼 및/또는 양쪽성 전해질 시스템은 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 목적하는 단클론 항체) 및 이의 고유한 등전점(pl)에 의존하므로 이의 전하를 조절하도록 선택된다. pH 및 이온 강도의 제어, 및 버퍼 및/또는 양쪽성 전해질 시스템 내의 유기염, 무기염, 산, 염기, 양쪽성 이온 및/또는 양쪽성 전해질의 사용을 통해 채널 전체에 걸쳐 연속적인 pH 구배 효과를 확립하는 것이 고려된다. 대안적으로, pH 구배는 원하는 구배, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 연속 구배 또는 단계적 구배를 달성하기 위해 별개의 버퍼 및/또는 양쪽성 전해질 시스템을 전달하는 여러 개의 유입구들을 통해 계층화될 수 있다. 또한, 오로지 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)만을 정제하기 위해 대략적인 pH 구배와 미세한 pH 구배의 조합이 필요할 수 있다. 충분한 열 전달을 가능하게 하는 강력한 냉각 메커니즘(예를 들어, Peltier 소자, 순환하는 물/프로필렌 글리콜 재킷이 있는 열척)에 관한 고려사항도 고려된다. 자유 흐름 전기영동 장치의 다중화는 보다 높은 입력 유속, 및 따라서 보다 많은 처리량을 수용할 수 있다. 또한, 등전점 기반의 유체 정제 단계 동안 잔류하는 불활성화된 바이러스를 추가로 제거할 가능성이 고려된다.
표준 반연속 산업 다운스트림 공정들의 통합
턴키 방식의 종단 간 공정(turn-key, end-to-end process)(예를 들어, 생물반응기 기반 단클론 항체 생산부터 최종 형태의 생물학적 생성물 획득까지)을 가능하게 하기 위해, 표준 반연속 산업 다운스트림 공정 장비(및 단계들)를 정제된 생물학적 생성물(예를 들어, 단클론 항체)을 추가로 정제, 버퍼 교환, 및 농축하기 위한 본원에 기재된 공정에 추가할 수 있다(도 48 및 49).
지정된 바이러스 불활성화 및 여과 단계는 바이러스 불활성화 및 제거가 모듈에 의해 적절하게 수행되는 경우 필요하거나 필요하지 않을 수 있다(예를 들어, MVM 및 MuLV 바이러스의 경우 LRV ＞ 4). 하지만, 본 명세서에서는 지정된 바이러스 불활성화 및 여과 단계의 추가가 고려된다.
본원에 기재된 연속 공정 모듈에 의해 달성된 생물학적 생성물의 순도(예를 들어, 단클론 항체의 순도)에 따라, 기성품(off-the-shelf) 접선 유동 여과(TFF), 한외여과/정용여과(UF/DF), 또는 유가식 또는 관류 모드에서 실행되는 고성능 접선 유동 여과(HP-TFF) 기술은 바이알 충전, 동결건조, 필터 멸균, 최종 멸균, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 충전-마무리 작업 전에 최종 생물학적 생성물을 추가로 정제, 버퍼 교환, 또는 농축하는 데 사용될 수 있다. 또한, 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들이 고려된다.
방법
본원에 기재된 공정을 이용하는 것을 포함하는, 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생성하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 연속적으로 정제하는 방법이 본원에 제공된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "정상 상태" 또는 "동적 평형"이라는 용어는 섭동이 있거나 없는 상태에서 시간이 지남에 따라 안정하게 유지되는 시스템 또는 공정을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 발현 숙주 세포, 예를 들어, 포유동물 세포(예를 들어, CHO 세포) 또는 박테리아 세포(예를 들어, 대장균(E. coli))가 일정한 환경 조건에서 생리학적 정상 상태로 성장할 수 있는, 정상 상태에서 상기 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기가 제공된다. 이러한 정상 상태에서 성장은 일정한 특정 세포 배양 성장 속도로 발생하고, 모든 배양 파라미터는 일정하게 유지된다(배양 부피, 용존 산소 농도, 영양분 및 제품 농도, pH, 세포 밀도 등). 또한, 환경 조건은, 시간이 지남에 따라 생물학적 생성물의 정상 상태 생산을 유지하기 위해 생물반응기(예를 들어, 유가식, 관류, 또는 케모스탯 생물반응기) 고유의 피드백 메커니즘(예를 들어, 공급/배출 시스템)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 세포 밀도는 시간이 지남에 따라 일정하게 유지된다. 다른 예에서, 단백질 농도는 시간이 지남에 따라 일정하게 유지된다.
본원에 기재된 모듈들(예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈) 중 적어도 하나의 모듈을 이용하는 것을 포함하는, 정상 상태에서 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 연속적으로 정제하는 방법이 개시되어 있다.
추가로, 본원에 기재된 모듈들(예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈) 중 적어도 하나의 모듈을 이용하는 것을 포함하는, 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래된 불균질 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 정제하는 방법도 개시되어 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 모듈들(예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈) 중 적어도 하나의 모듈은 당업계에 공지된 현재의 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 공정에서 이용되는 전통적인 정제 기술을 대체하거나 이에 추가하여 사용될 수 있다.
대안적으로, 본원에 기재된 모듈들(예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈) 중 적어도 하나의 모듈을 이용하는 것을 포함하는, 생물학적 생성물을 생산하는 생물반응기로부터 유래되지 않은 혼합물로부터 상기 생물학적 생성물을 정제하는 방법도 개시되어 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 모듈들(예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 양전하 기반 정제 모듈, 음전하 기반 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 양전하 기반 TFF 정제 모듈, 음전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈) 중 적어도 하나의 모듈은 당업계에 공지된 현재의 배치식, 단일 사용, 또는 반연속 공정에서 이용되는 전통적인 정제 기술을 대체하거나 이에 추가하여 사용될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, "모듈(module)" 또는 "모듈식(modular)"이라는 용어는 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있는 개개의 구별되는 부분들(예를 들어, 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 양전하 기반의 자성 정제 모듈, 음전하 기반의 자성 정제 모듈, 친화도 기반의 유체 정제 모듈, 양전하 기반의 유체 정제 모듈, 음전하 기반의 유체 정제 모듈 및/또는 등전점 기반의 유체 정제 모듈)을 지칭할 수 있다. 또한, 공정은 상기 기재된 모듈들 중 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 용어 "모듈식"은 복수의 모듈 단위(modular unit)들로 구성되고, 다양한 구조적 형태들로 구성될 수 있는 구조물을 지칭하고 의미할 수 있다. 예를 들어, 모듈 단위들은 수송 시스템 또는 연속 유체 취급 시스템의 형태로 함께 연결될 수 있다. 또한, 각 모듈들 내에는 공정 중 분석 테스트 및/또는 인라인 분석 측정 기술을 위한 인라인 샘플링 포트들이 고려된다.
일반 정의
하기 정의는 본 주제를 이해하고, 첨부된 특허 청구범위를 구성하기 위해 포함된다. 본원에 사용된 약어는 화학 및 생물 분야 내에서 통상적인 의미를 갖는다.
본 발명의 다양한 구현예들 및 측면들이 본 명세서에 나타나고 설명되어 있지만, 이러한 구현예들 및 측면들은 단지 예시로 제공된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이제, 본 발명을 벗어나지 않으면서 많은 변형, 변경, 및 치환이 당업자에 의해 만들어질 것이다. 본원에 기재된 본 발명의 구현예들에 대한 다양한 대안들이 본 발명을 실시하는 데 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
본원에 사용된 섹션 제목은 구성적 목적으로만 사용되며, 설명된 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 특허, 특허 출원, 소논문(article), 서적, 매뉴얼, 및 논문(treatise)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 본원에 인용된 모든 문서, 또는 문서의 일부는 임의의 목적을 위해 이들의 전문이 참조로 본원에 명시적으로 포함되어 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 기술 및 과학 용어들은 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 예를 들어, 문헌[참조: Singleton et al., DICTIONARY OF MICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY 2nd ed., J. Wiley & Sons (New York, NY 1994); Sambrook et al., MOLECULAR CLONING, A LABORATORY MANUAL, Cold Springs Harbor Press (Cold Springs Harbor, NY 1989)]을 참조한다. 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법, 장치, 및 재료가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 하기 정의는 본원에서 자주 사용되는 특정 용어들의 이해를 돕기 위해 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
구체적으로 언급되거나 문맥상 명백하지 않은 한, 본 명세서에서 사용된 용어 "또는"은 포괄적인 것으로 이해된다. 구체적으로 언급되거나 문맥상 명백하지 않은 한, 본 명세서에서 사용된 용어 "a", "an", 및 "the"는 단수 또는 복수로 이해된다.
숫자 범위, 컷오프, 또는 특정 값과 관련하여 사용될 때 "약"이라는 용어는 언급된 값이 나열된 값에서 최대 25%까지 달라질 수 있음을 나타내는 데 사용된다. 본원에 사용된 많은 수치 값들이 실험적으로 결정되기 때문에, 이러한 결정이 서로 다른 실험들 간에 달라질 수 있고 종종 달라질 것이라는 점을 당업자는 이해해야 한다. 본원에 사용된 값들은 이러한 고유한 변동으로 인해 과도하게 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 용어 "약"은 명시된 값에서 ±25% 이하의 변동, ±20% 이하의 변동, 10% 이하의 변동, ±5% 이하의 변동, ±1% 이하의 변동, ±0.5% 이하의 변동, 또는 ±0.1% 이하의 변동을 포함하는 데 사용된다. 약은 명시된 값의 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05%, 또는 0.01% 이내인 것으로 이해될 수 있다. 문맥상 달리 명백하지 않는 한, 본원에 제공된 모든 수치 값들은 "약"이라는 용어로 수식된다.
본원에 제공된 범위들은 범위 내의 모든 값들에 대한 약기(shorthand)인 것으로 이해된다. 예를 들어, 1 내지 60의 범위는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 또는 50으로 이루어진 그룹으로부터의 임의의 숫자, 숫자들의 조합 또는 하위 범위(sub-range), 뿐만 아니라, 예를 들어, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 및 1.9와 같이 앞서 언급된 정수들 사이의 모든 중간 소수점 값들을 포함하는 것으로 이해된다. 하위 범위와 관련하여, 범위의 끝점에서 확장되는 "내포된 하위 범위(nested sub-range)"가 구체적으로 고려된다. 예를 들어, 1 내지 60의 예시적인 범위의 내포된 하위 범위는 한 방향으로 1 내지 10, 1 내지 20, 1 내지 30, 및 1 내지 40을 포함하거나, 또는 다른 방향으로 50 내지 40, 50 내지 30, 50 내지 20, 및 50 내지 10을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "대상체(subject)"는 동물계의 살아있는 구성원을 지칭한다. 구현예들에서, 상기 대상체는 자연적으로 질병을 앓을 수 있는 개인을 포함하는 종의 구성원이다. 구현예들에서, 상기 대상체는 포유동물이다. 포유동물의 비제한적 예로는 설치류(예를 들어, 마우스 및 랫트), 영장류(예를 들어, 여우원숭이, 부시베이비, 원숭이, 유인원, 및 인간), 토끼, 개, 말, 고양이, 가축(예를 들어, 돼지, 소, 당나귀, 노새, 들소, 염소, 낙타, 및 양)이 포함된다. 구현예들에서, 상기 대상체는 인간이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "~에 근접한 곳 이내" 또는 "~의 근접한 곳 이내"는 거리(즉, 예를 들어, 자석 또는 자기장과 수송 용기 벽 또는 직교류 채널 사이의 거리)가 약 1cm 미만, 예를 들어, 약 5mm 미만임을 지칭한다.
"포함하는(including)", "함유하는(containing)", 또는 "~을 특징으로 하는(characterized by)"과 동의어인 접속 용어(transitional term) "포함하는(comprising)"은 포괄적이거나 개방적이며, 추가의 언급되지 않은 요소들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다. "이루어진(consisting of)"이라는 접속 어구는 청구범위에 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다. "필수적으로 이루어진(consisting essentially of)"이라는 접속 어구는 청구범위의 범위를, 명시된 재료들 또는 단계들과 청구된 발명의 기본적이고 신규한 특성(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 제한한다.
본 명세서 및 청구범위에서, "~ 중 적어도 하나(at least one of)" 또는 "~ 중 하나 이상(one or more of)"과 같은 어구는 요소들 또는 특징들의 연결 목록 뒤에 나올 수 있다. "및/또는(and/or)"이라는 용어는 2개 이상의 요소들 또는 특징들의 목록에도 나올 수 있다. 이러한 어구가 사용되는 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 이러한 어구는 나열된 요소들 또는 특징들 중 어느 것을 개별적으로 의미하거나, 또는 언급된 요소들 또는 특징들 중 어느 것을 임의의 다른 언급된 요소들 또는 특징들과 조합된 것을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "A와 B 중 적어도 하나"; "A와 B 중 하나 이상"; 및 "A 및/또는 B"라는 어구는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A와 B 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 3개 이상의 항목들을 포함하는 목록에 대해서도 유사한 해석이 의도된다. 예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나"; "A, B, 및 C 중 하나 이상"; 및 "A, B, 및/또는 C"라는 어구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 또는 A와 B와 C 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 상기 및 청구범위에서 "~에 기반하여(based on)"라는 용어의 사용은 언급되지 않은 특징 또는 요소가 또한 허용되도록 "적어도 부분적으로 기반하여"를 의미하는 것으로 의도된다.
용어 "기계적으로 평탄한(mechanically smooth)" 또는 "실질적으로 평탄한(substantially smooth)"은 약 0.01 내지 약 0.1의 낮은 정적 마찰 계수를 갖는 재료의 접촉 표면을 설명하기 위해 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다.
"하이브리드 유체 소자(hybrid fluidic device)" 또는 "하이브리드 유체 칩(hybrid fluidic chip)"이라는 용어는 직교류 채널 역학; 자기영동 역학; 및 음파영동 또는 유전영동 역학 중 어느 것;을 함께 결합하여 높은 유속에서 자성 수지 비드들을 조작하는 유체 흐름 소자 또는 칩을 설명하기 위해 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 또한, 하이브리드 유체 소자는 동전기적(electrokinetic) 또는 모세관 흐름 역학(capillary flow dynamic)을 포함할 수도 있다. 본 명세서의 일부 측면들에서, 하이브리드 유체 소자 또는 칩은 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 압전 컴포넌트(예를 들어, 압전 결정)를 포함한다. 본 명세서의 다른 측면들에서, 하이브리드 유체 소자 또는 칩은 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 유전영동 전극을 포함한다. 하이브리드 유체 소자 또는 칩은 마이크로유체, 메조유체, 밀리유체, 매크로유체, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 하이브리드 유체 소자는 직교류 채널, 적어도 하나의 자기장, 및 적어도 하나의 유전영동 전극을 포함하는 마이크로유체 소자일 수 있다.
"접선 유동 여과(TFF) 시스템", "고성능 접선 유동 여과(HP-TFF) 시스템", 및 "직교류 여과 시스템(CFF)"이라는 용어는, 다공성 멤브레인 면과 평행한 흐름 경로의 공급 용기로부터 샘플 용액이 공급되어 한 분획이 멤브레인을 직각으로 통과하도록 하고(예를 들어, 투과액), 나머지 샘플 용액은 샘플 공급 용기로 다시 재순환되어(예를 들어, 잔류액) 정밀여과, 한외여과, 정용여과, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 샘플 용액을 정제할 수 있도록 하는 장비 및 제어 시스템을 지칭하기 위해 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 멤브레인은 하전되거나 하전되지 않은 평판 또는 중공 섬유 형상일 수 있다. 또한, 접선 유동 여과 및 직교류 여과 시스템은 유체역학적 크기(hydrodynamic size)로 10배 차이를 기반으로 하는 분리를 통해 생체분자(biomolecule)를 정제하는 데 사용되는 1차원 시스템으로 정의된다. 이와 달리, 고성능 접선 유동 여과 시스템은 전하 특징의 차이와 유체역학적 크기로 10배 차이를 기반으로 하는 분리를 통해 생체분자를 정제하는 2차원 시스템으로 정의된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "정밀여과기(microfilter)", "정밀여과액(microfiltrate)" 또는 "정밀여과(microfiltration)"는 수지 비드들을 농축하기 위해 0.1마이크론보다 큰 기공 크기를 갖는 멤브레인을 이용하는 TFF 공정을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "한외여과기(ultrafilter)" 또는 "한외여과액(ultrafiltrate)" 또는 "한외여과(ultrafiltration)"는 생물학적 생성물(예를 들어, 단백질 또는 이의 단편(폴리펩티드), 항체 또는 이의 단편, 사이토카인, 케모카인, 효소, 또는 성장 인자)을 농축하기 위해 0.1마이크론 미만의 기공 크기를 갖는 멤브레인을 이용하는 TFF 공정을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "정용여과기(diafilter)", "정용여과액(diafiltrate)" 또는 "정용여과(diafiltration)"는 정밀여과 또는 한외여과에 의해 생성된 잔류액을 버퍼 용액으로 희석한 후 각각 재정밀여과 또는 재한외여과하여 잔류액을 추가로 정제하거나 버퍼 교환을 가능하게 하는 TFF 공정을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "디아볼륨(diavolume)"은 초기 잔류액 부피와 비교된 단위 TFF 작업에서 이용되는 정용여과 버퍼의 부피를 지칭한다.
"자유 흐름 전기영동" 및 "등전점 기반 유체 정제"라는 용어는 전하, 등전점, 전기영동 이동성, 또는 이들의 임의의 조합을 기반으로 하여 생물학적 생성물을 분리하는 연속 흐름 공정을 나타내기 위해 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 본 명세서의 일부 측면들에서, 자유 흐름 전기영동은 등전 집속(IEF-FFE), 띠전기영동(ZE-FFE), 등속 전기영동, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 서로 다른 작동 모드를 갖는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "등전점" 또는 "pI"는 단백질이 전하 중성이거나 순 전하를 갖지 않는 pH를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같은 pH 구배는 "대략적인 pH 구배" 또는 "미세한 pH 구배"를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 대략적인 pH 구배는 pH가 약 2 내지 약 10, 또는 약 2 내지 약 9, 또는 약 2 내지 약 8, 또는 2 내지 약 7, 또는 2 내지 약 5, 또는 2 내지 약 4, 또는 약 2 내지 약 3인 pH 범위(또는 구배)를 지칭한다. 또한, 대략적인 pH 구배는 약 5 내지 약 8의 pH 범위일 수 있다. 대안적으로, 미세한 pH 구배는 1 pH 단위 내의 pH 구배(예를 들어, pH 변화)를 지칭한다. 예를 들어, pH 범위는 약 7.0 내지 약 8.0, 또는 약 7.1 내지 약 8.0, 또는 약 7.2 내지 약 8.0, 또는 약 7.3 내지 약 8.0, 또는 약 7.4 내지 약 8.0, 또는 약 7.4 내지 약 8.0, 또는 약 7.5 내지 약 8.0, 또는 약 7.6 내지 약 8.0, 또는 약 7.7 내지 약 8.0, 또는 약 7.8 내지 약 8.0, 또는 약 7.9 내지 약 8.0일 수 있다. 대안적으로, 미세한 pH 구배에서의 pH 범위는 약 7.0 내지 약 7.5, 또는 약 7.1 내지 약 7.5, 또는 약 7.3 내지 약 7.5, 또는 약 7.4 내지 약 7.5의 범위일 수 있다. 또한, 상기 pH 범위는 약 7.1 내지 약 7.6일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "양쪽성 전해질(ampholyte)"은 양쪽성 전해질 또는 산 및 염기 작용기를 모두 갖는 전해질을 지칭한다. 본 명세서의 일부 측면들에서, 양쪽성 전해질은 등전점 기반의 유체 정제 장치에서 pH 구배를 확립하는 데 이용되는 양쪽성 유기 버퍼 염 또는 아미노산을 포함한다. 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 양쪽성 전해질은 Tris, HEPES, MES, 글리신, 히스티딘, 아르기닌, 글루탐산, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "항체"는 가장 넓은 의미로 사용되며, 링커 서열이 있거나 없는, 면역글로불린의 중쇄 및/또는 경쇄의 불변 및/또는 가변 도메인으로 이해되는 항체 도메인들을 포함하거나 이들로 이루어진 폴리펩티드 또는 단백질을 포함한다. 상기 용어는 단클론 항체, 다클론 항체, 이중특이적 항체와 같은 다중특이적 항체, 및 항체 단편을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 항체 구조물들을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "단클론 항체"는 표적 항원에 대한 결합 친화도 및 특이성을 갖는 세포들 또는 세포주의 단클론에 의해 생성된 동일한 항체 또는 항체 단편을 지칭한다. 항체 도메인은 천연 구조이거나 돌연변이 유발 또는 유도체화에 의해 변형될 수 있다. 또한, 용어 "면역글로불린"은 자연 발생 항체의 구조를 갖는 단백질을 지칭한다. 예를 들어, IgG 부류의 면역글로불린은 약 150,000달톤의 이종사량체 당단백질로, 이황화 결합된 2개의 경쇄와 2개의 중쇄로 구성된다. N-말단에서 C-말단까지 각 중쇄에는 가변 중쇄 도메인 또는 중쇄 가변 도메인이라고도 하는 가변 영역(VH)이 있으며, 그 뒤에는 중쇄 불변 영역이라고도 하는 3개의 불변 도메인들(CH1, CH2, 및 CH3)이 있다. 유사하게, N-말단에서 C-말단까지 각각의 경쇄에는 가변 경쇄 도메인 또는 경쇄 가변 도메인이라고도 하는 가변 영역(VL)이 있으며, 그 뒤에는 경쇄 불변 영역이라고도 하는 불변 경쇄(CL) 도메인이 있다. IgG 부류의 면역글로불린은 필수적으로 면역글로불린 힌지 영역을 통해 연결되는 2개의 F(ab) 도메인과 Fc 도메인으로 이루어져 있다. 면역글로불린의 중쇄는 임의의 동물(예를 들어, 통상적으로 사용되는 임의의 동물, 예를 들어, 양, 토끼, 염소, 또는 마우스)에서 유래되는 5가지 유형, 즉, IgG, IgM, IgA, IgE, 및 IgD 면역글로불린 이소형들 중 하나로 지정될 수 있으며, 이는 IgG1, IgG2, 또는 IgG2a와 같은 아형으로 더 나눠질 수 있다. 바람직하게는, 상기 항체는 단클론 항체(예를 들어, 인간 단클론 항체)를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "결합가(valent)"는 항체 분자에 특정 수의 결합 부위가 있음을 나타낸다. 따라서, 용어 "2가", "3가", 및 "다가"는 각각 항체 분자에 2개의 결합 부위, 3개의 결합 부위, 및 다중 결합 부위가 있음을 나타낸다. 항체의 결합 부위와 관련하여 본 명세서에서 사용된 용어 "1가"는 표적 항원에 대한 단 하나의 결합 부위를 포함하는 분자를 지칭할 것이다. 따라서, 용어 "결합가(valency)"는 항원의 동일하거나 상이한 에피토프에 특이적으로 결합하는 동일한 표적 항원에 대한 결합 부위의 수로 이해된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "단일특이적 항체"는 특이적이고 높은 친화도로 단일의 개별 표적에 선택적으로 결합할 수 있는 단일 항체의 능력을 의미한다. 특이적이고 높은 친화도라는 것은 단일특이적 항체가 목적하는 하나의 개별 표적 항원에 대해 우세하게 결합하는 반면, 샘플 용액 내 다른 분자들에 대한 결합은 무시할 수 있음을 의미한다. 특이적 결합 부위는 통상적으로 다른 표적과 교차 반응하지 않지만, 특이적 결합 부위는 표적의 하나 이상의 에피토프, 이소형, 또는 변이체에 특이적으로 결합할 수 있다. 특이적 결합이란 표적 동일성, 예를 들어, 높은 결합 친화도 또는 결합력(avidity) 측면에서 결합이 선택적임을 의미한다. 선택적 결합은 일반적으로 표적 항원에 대한 결합 상수 또는 결합 역학이 표적 항원이 아닌 항원 또는 분자에 대한 결합 상수 또는 결합 역학에 비해 바람직하게는 적어도 100배, 보다 바람직하게는 적어도 1000배인 경우에 달성된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "높은 친화도"는 10-6M(마이크로몰 친화도) 이하, 바람직하게는 10-9M 미만(나노몰 친화도), 보다 바람직하게는 10-12M 미만(피코몰 친화도)의 평형 해리 상수(KD)를 갖는 표적 항원과 항체의 결합 상호작용을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, "실질적인 교차 반응성이 없음"은 항체가, 특히 표적 항원과 비교할 때, 분자의 실제 표적 항원과 다른 항원을 인식하거나 특이적으로 결합하지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 항체는 실제 표적 항원과 다른 항원에 약 10% 미만 내지 약 5% 미만으로 결합할 수 있거나, 또는 실제 표적 항원과 다른 항원 약 10%, 9%, 8% 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.2%, 또는 0.1% 미만, 바람직하게는 약 2%, 1%, 또는 0.5% 미만, 가장 바람직하게는 약 0.2% 또는 0.1% 미만으로 이루어진 양으로 상기 실제 표적 항원과 다른 항원에 결합할 수 있다. 단일특이적 항체는 4가지 유형, 구체적으로는 인간, 인간화, 키메라, 및 뮤린 중 하나일 수 있으며, IgG, IgM, IgA, IgE, IgD 면역글로불린 이소형 및 아형으로부터 유래될 수 있다. 또한, 단일특이적 항체는 목적하는 표적 항원에 대해 1가, 2가, 3가, 또는 다가 결합 부위를 가질 수 있다. 유사하게, 본 명세서에서 사용된 용어 "이중특이적 항체"는 각각의 표적에 대해 특이적이고 높은 친화도로 독립적으로 2개의 서로 다른 개별 표적들에 선택적으로 결합할 수 있는 단일 항체의 능력을 의미한다. 측면들에서, 특이적이고 높은 친화도라는 것은 이중특이적 항체가 2개의 서로 다른 목적하는 개별 표적 항원들에 대해 우세하게 결합하는 반면, 샘플 용액 내 다른 분자들에 대한 결합은 무시할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 "삼중특이적 항체"는 각각의 표적에 대해 특이적이고 높은 친화도로 독립적으로 3개의 서로 다른 개별 표적들에 선택적으로 결합할 수 있는 단일 항체의 능력을 의미한다. 측면들에서, 특이적이고 높은 친화도라는 것은 삼중특이적 항체가 3개의 서로 다른 목적하는 개별 표적 항원들에 대해 우세하게 결합하는 반면, 샘플 용액 내 다른 분자들에 대한 결합은 무시할 수 있음을 의미한다. 또한, 다중특이적 항체는 항체 단편들을 포함하거나 항체 단편들로부터 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "항체 단편"은 온전한 항체가 결합하는 항원에 결합하는 온전한 항체의 일부를 포함하는 온전한 항체 이외의 분자를 지칭한다. 항체 단편의 비제한적 예로는 1가 IgG, 선형 항체, 단일 사슬 항체 분자, Fv, scFv, scFv-Fc, F(ab), F(ab)2, scF(ab), F(ab)-scFv 융합체, F(ab)-(scFv)2 융합체, F(ab)-scFv-Fc, cross-F(ab), 나노바디, 미니바디, 디아바디, scFv-Fc 디아바디, 및/또는 애피바디(affibody)가 포함된다. 또한, 항체 단편은 VH 도메인의 특징을 갖거나, 즉 기능적 항원 결합 부위에 VL 도메인과 함께 조립할 수 있거나, VL 도메인의 특징을 갖는, 즉 기능적 항원 결합 부위에 VH 도메인과 함께 조립할 수 있어 전장 항체의 항원 결합 특성을 제공하는 단일 사슬 폴리펩티드를 포함한다.
용어 "키메라 항체"는 중쇄 및/또는 경쇄의 일부가 특정 공급원 또는 종으로부터 유래되고, 나머지 중쇄 및/또는 경쇄가 상이한 공급원 또는 종으로부터 유래된 항체를 지칭하며, 이는 일반적으로 재조합 DNA 기술에 의해 제조된다. 키메라 항체는 토끼 또는 뮤린 가변 영역 및 인간 불변 영역을 포함할 수 있다. 다른 형태의 "키메라 항체"는 본 발명에 따른 특성을 생성하기 위해 불변 영역이 원래 항체의 것으로부터 변형되거나 변경된 것이다. 이러한 키메라 항체를 "부류 전환 항체(class-switched antibody)"라고도 한다. 키메라 항체는 면역글로불린 가변 영역을 암호화하는 DNA 세그먼트와 면역글로불린 불변 영역을 암호화하는 DNA 세그먼트를 포함하는 발현된 면역글로불린 유전자의 산물이다. 키메라 항체를 생산하는 방법은 통상적인 재조합 DNA를 포함하고, 유전자 형질감염 기술은 당업계에 잘 알려져 있다(참조: Morrison SL, et al., PNAS, 81:6851-6855, (1984)).
본 명세서에서 사용된 용어 "인간 항체"는 인간 또는 인간 세포에 의해 생성되거나 인간 항체 레퍼토리 또는 다른 인간 항체 암호화 서열을 이용하는 비인간 공급원으로부터 유래된 항체의 아미노산 서열에 상응하는 아미노산 서열을 보유하는 항체이다. 인간 항체의 이러한 정의에는 구체적으로 비인간 항원 결합 잔기들을 포함하는 인간화 항체가 배제된다. 키메라 및 인간화 항체에 대해 또한 언급된 바와 같이, 본 명세서에서 사용된 용어 "인간 항체"는 또한, 이러한 항체가, 예를 들어, "부류 전환"에 의해 불변 영역에서 변형된 것을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "재조합 항체" 및 "재조합 인간 항체"는 발현 숙주 세포, 예를 들어, 제한하려는 의도 없이, 포유동물 세포(예를 들어, HEK 293, NSO 또는 CHO 세포) 또는 박테리아 세포(예를 들어, 대장균), 또는 인간 면역글로불린 유전자에 대해 형질전환된 동물(예를 들어, 마우스)로부터 단리된 항체, 또는 숙주 세포에 형질감염된 재조합 발현 벡터를 사용하여 발현된 항체와 같은, 재조합 수단에 의해 제조, 발현, 생성, 또는 단리된 모든 인간 항체들을 포함하는 것으로 의도된다. 이러한 재조합 인간 항체는 재배열된 형태의 가변 영역과 불변 영역을 갖는다. 본 발명에 따른 재조합 인간 항체는 생체내 체세포 초돌연변이(in vivo somatic hypermutation)를 겪었다. 따라서, 재조합 항체의 VH 및 VL 영역의 아미노산 서열은, 인간 생식계열 VH 및 VL 서열들로부터 유래되고 이와 관련되어 있지만, 생체내 인간 항체 생식계열 레퍼토리 내에서 자연적으로 존재하지 않을 수 있는 서열이다. 본 명세서에서 사용된 용어 "재조합"은 "유전 공학에 의해 제조됨" 또는 "유전 공학의 결과"를 의미하며, 예를 들어, 구체적으로는 재조합 벡터 또는 재조합 숙주 세포에 통합된 이종 서열들을 이용하는 것을 의미할 것이다.
용어 "인간화 항체"는 비인간 초가변 영역으로부터의 아미노산 잔기, 및 인간화를 거친 인간 프레임워크 영역(FR)으로부터의 아미노산 잔기를 포함하는 키메라 항체를 지칭한다. 특정 구현예에서, 인간화 항체는 초가변 영역(예를 들어, CDR)의 전부 또는 실질적으로 전부가 비인간 항체의 초가변 영역에 상응하고, FR의 전부 또는 실질적으로 전부가 인간 항체의 FR에 상응하는, 적어도 하나, 일반적으로는 2개의 가변 도메인들을 실질적으로 전부 포함할 것이다. 인간화 항체는 선택적으로 인간 항체로부터 유래된 항체 불변 영역의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 본 발명에 포함되는 다른 형태의 인간화 항체는, 예를 들어, Fc 수용체 결합과 같은 새로운 특성을 생성하기 위해 불변 영역이 원래 항체의 것으로부터 추가로 변형되거나 변경된 것들이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "정제하다", "정제된", "정제하는" 또는 "정제"는 불균질 혼합물 내 생물학적 생성물(예를 들어, 핵산, 단백질, 항체 생성물 등)로부터 불순물을 제거하는 방법을 지칭한다. 측면들에서, 불순물은 세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자이다. 일부 측면에서, 본 명세서에서 사용된 용어 "큰 불순물" 또는 "큰 불순물들"은 세포, 세포 파편, 및/또는 응집체를 지칭한다. 다른 측면에서, 본 명세서에서 사용된 용어 "작은 불순물" 또는 "작은 불순물들"은 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자를 지칭한다. 정제된 생물학적 생성물은 적어도 60중량%(건조 중량)가 목적하는 생성물이다. 바람직하게는, 제제는 적어도 75중량%, 보다 바람직하게는 적어도 90중량%, 가장 바람직하게는 적어도 99중량%가 목적하는 생성물이다. 예를 들어, 정제된 항체는 목적하는 항체가 적어도 90중량%, 91중량%, 92중량%, 93중량%, 94중량%, 95중량%, 98중량%, 99중량%, 또는 100중량%(w/w)인 것이다. 순도는 임의의 적절한 표준 방법, 예를 들어, 컬럼 크로마토그래피에 의해 측정된다. 정제는 또한, 예를 들어, 감염성, 독성, 또는 면역원성 제제가 결여된, 대상체에게 투여하기에 안전한 멸균 정도로 정의된다. 유사하게, "실질적으로 순수한"이란 생물학적 생성물(예를 들어, 핵산, 단백질, 항체 생성물 등)이 자연적으로 수반되는 구성요소들로부터 분리된 것을 의미한다. 일반적으로, 생물학적 생성물(예를 들어, 항체, 단백질, 폴리펩티드 등)은 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)이 적어도 60중량%, 70중량%, 80중량%, 90중량%, 95중량% 또는 심지어 99중량% 제거될 때 실질적으로 순수하다.
본 명세서에서 사용된 용어 "단리하다", "단리된" 또는 "단리"는 목적하는 생물학적 생성물(예를 들어, 핵산, 단백질, 항체 생성물 등)을 불균질 혼합물에서 특이적으로 선택하고 바람직하지 않은 산물로부터 분리하는 방법을 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "단리된 항체"는 다른 항원 특이성을 갖는 다른 항체가 실질적으로 없는 항체(예를 들어, CD20에 특이적으로 결합하고, CD20 이외의 항원에 특이적으로 결합하는 항체가 실질적으로 없는 단리된 항체)를 지칭하는 것으로 의도된다. 또한, 단리된 항체는 실질적으로 불순물(예를 들어, 세포, 세포 파편, 응집체, 숙주 세포 단백질, 바람직하지 않은 단백질 및 펩티드, 바람직하지 않은 항체, 바람직하지 않은 핵산 및 올리고뉴클레오티드, 바이러스, 염, 버퍼 구성요소, 계면활성제, 당, 금속 오염물, 침출물, 배지 구성요소, 및/또는 자연적으로 결합된 자연 발생 유기 분자)이 없을 수 있다.
용어 "펩티드", "폴리펩티드" 및 "단백질"은 본 명세서에서 아미노산의 폴리머를 지칭하기 위해 상호교환적으로 사용되며, 이때 상기 폴리머는 구현예에서 아미노산들로 이루어지지 않은 모이어티에 접합될 수 있다. 상기 용어는 또한, 하나 이상의 아미노산 잔기가 상응하는 자연 발생 아미노산의 인공적인 화학적 모방체인 아미노산 폴리머, 뿐만 아니라 자연 발생 아미노산 폴리머 및 비-자연 발생 아미노산 폴리머에도 적용된다. "융합" 또는 "융합 단백질"은 2개 이상의 개별 단백질 서열들을 암호화하는 키메라 단백질이 단일 모이어티로 재조합적으로 발현되거나 화학적으로 합성되는 것을 지칭한다.
본 명세서에 기재된 용어 "핵산"은 단일 가닥, 이중 가닥, 또는 다중 가닥 형태의 뉴클레오티드들(예를 들어, 데옥시리보뉴클레오티드, 리보뉴클레오티드, 및 2'-변형 뉴클레오티드) 및 이들의 폴리머들, 또는 이들의 보체(complement)들을 지칭한다. "폴리뉴클레오티드", "올리고뉴클레오티드", 또는 "올리고" 등의 용어는 통상적이고 관례적인 의미에서 뉴클레오티드들의 선형 서열을 지칭한다. "뉴클레오티드"라는 용어는 통상적이고 관례적인 의미에서 폴리뉴클레오티드의 단일 단위, 즉 모노머를 지칭한다. 뉴클레오티드는 리보뉴클레오티드, 데옥시리보뉴클레오티드, 또는 이들의 변형된 버전일 수 있다. 본 명세서에서 고려되는 폴리뉴클레오티드의 예에는 단일 가닥 및 이중 가닥 DNA, 단일 가닥 및 이중 가닥 RNA, 및 단일 가닥 및 이중 가닥 DNA와 RNA의 혼합물을 갖는 하이브리드 분자가 포함된다. 본 명세서에서 고려되는 핵산(예를 들어, 폴리뉴클레오티드)의 예에는 모든 유형의 RNA(예를 들어, mRNA, siRNA, miRNA, 및 가이드 RNA) 및 모든 유형의 DNA(예를 들어, 게놈 DNA, 플라스미드 DNA, 및 미니서클 DNA), 및 이들의 임의의 단편들이 포함된다. 또한, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 용어 "핵산", "핵산 분자", "핵산 올리고머", "올리고뉴클레오티드", "핵산 서열", "핵산 단편" 및 "폴리뉴클레오티드"는 상호교환적으로 사용되며, 데옥시 리보뉴클레오티드 및/또는 리보뉴클레오티드, 및/또는 이들의 유사체, 유도체, 또는 변형과 같은, 다양한 길이를 가질 수 있는 서로 공유 결합된 뉴클레오티드들의 폴리머 형태를 포함하고자 하되, 이에 제한되지는 않는다. 서로 다른 폴리뉴클레오티드들은 서로 다른 3차원 구조를 가질 수 있으며, 알려지거나 알려지지 않은 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 폴리뉴클레오티드의 비제한적 예에는 게놈 DNA, 게놈, 미토콘드리아 DNA, 유전자, 유전자 단편, 엑손, 인트론, 유전자간(intergenic) DNA(이염색질(heterochromatic) DNA를 포함하지만, 이에 제한되지 않음), 이중 가닥 DNA(dsDNA), 메신저 RNA(mRNA), 전달 RNA, 인핸서 RNA(eRNA), 마이크로 RNA, 간섭 RNA(RNAi), 작은 간섭 RNA(siRNA), 리보솜 RNA, 리보자임, cDNA, 재조합 폴리뉴클레오티드, 분지형 폴리뉴클레오티드, 플라스미드, 벡터, 압타머, 서열의 단리된 DNA, 서열의 단리된 RNA, 핵산 프로브, 및 프라이머가 포함된다. 본 발명의 방법에 유용한 폴리뉴클레오티드는 천연 핵산 서열 및 이의 변이체, 인공 핵산 서열, 또는 이러한 서열들의 조합을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "아미노산"은 자연 발생 아미노산 및 비-자연 발생 아미노산 둘 다를 포함한다. 본 발명의 목적을 위해, 자연 발생 아미노산들은 20개의 자연 발생 L-아미노산들을 포함한다. 이러한 20개의 아미노산들은 중성 전하, 양전하, 및 음전하를 갖는 아미노산들로 나눌 수 있다. 참고로 "중성" 아미노산은 각각의 세 글자 및 한 글자 코드 및 극성과 함께 나열되어 있다: 알라닌: (Ala, A) 비극성, 중성; 아스파라긴: (Asn, N) 극성, 중성; 시스테인: (Cys, C) 비극성, 중성; 글루타민: (Gln, Q) 극성, 중성; 글리신: (Gly, G) 비극성, 중성; 이소류신: (Ile, I) 비극성, 중성; 류신: (Leu, L) 비극성, 중성; 메티오닌: (Met, M) 비극성, 중성; 페닐알라닌: (Phe, F) 비극성, 중성; 프롤린: (Pro, P) 비극성, 중성; 세린: (Ser, S) 극성, 중성; 트레오닌: (Thr, T) 극성, 중성; 트립토판: (Trp, W) 비극성, 중성; 티로신: (Tyr, Y) 극성, 중성; 발린: (Val, V) 비극성, 중성; 및 히스티딘: (His, H) 극성, 양전하(10%) 중성(90%). "양전하" 아미노산은 다음과 같다: 아르기닌: (Arg, R) 극성, 양전하; 및 라이신: (Lys, K) 극성, 양전하. "음전하" 아미노산은 다음과 같다: 아스파르트산: (Asp, D) 극성, 음전하; 및 글루탐산: (Glu, E) 극성, 음전하. 비-자연 발생 아미노산의 예에는 D-아미노산(즉, 자연 발생 형태와 반대 키랄성을 갖는 아미노산), N-α-메틸 아미노산, C-α-메틸 아미노산, β-메틸 아미노산, 및 D- 또는 L-β-아미노산이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 비-자연 발생 아미노산에는, 예를 들어, β-알라닌(β-Ala), 노르류신(Nle), 노르발린(Nva), 호모아르기닌(Har), 4-아미노부티르산(γ-Abu), 2-아미노이소부티르산(Aib), 6-아미노헥산산(ε-Ahx), 오르니틴(orn), 사르코신, α-아미노 이소부티르산, 3-아미노프로피온산, 2,3-디아미노프로피온산(2,3-diaP), D- 또는 L-페닐글리신, D-(트리플루오로메틸)-페닐알라닌, 및 D-p-플루오로페닐알라닌이 포함된다.
용어 "연속적" 또는 "반연속적"은 생물학적 생성물의 생산 및 정제가 장시간 동안 실질적으로 중단되거나 중단되지 않고, 또는 경미한 중단을 겪으면서, 또는 의도하지 않은 중단을 겪으면서 수행되는 공정을 지칭한다. 예를 들어, 생물반응기 배출 용액을 동적 여과 모듈로 전달하는 공정은 중단 없이 또는 경미한 중단을 겪으며 수행된다. 다른 예에서, 동적 여과에 의해 불균질 혼합물로부터 불순물을 제거하고 여액(생물학적 생성물 함유)을 제1 모듈(예를 들어, 친화도 기반 정제 모듈)로 전달하는 공정은 중단 없이 또는 경미한 중단을 겪으며 수행된다. 또한, 제1 모듈에서 제2 모듈로 용액을 전달하는 공정(예를 들어, 전하 기반 정제)은 중단 없이 또는 경미한 중단을 겪으며 수행된다. 또 다른 예에서, 제1 모듈, 제2 모듈, 및/또는 후속 단계들을 통한 동적 여과로부터의 생성물 스트림은 중단 없이 또는 경미한 중단을 겪으며 수행된다. 즉, 후속 단위 작업은 첫 번째 단위 작업이 생성물 스트림 처리를 완료하기 전에 생성물 스트림 처리를 시작할 수 있다.
본 발명의 동적 여과 및/또는 정제 공정(친화도 기반의 자성 정제, 전하 기반의 자성 정제, 친화도 기반 정제, 전하 기반 정제, 친화도 기반의 유체 정제, 전하 기반 유체 정제, 친화도 기반 TFF 정제 모듈, 전하 기반 TFF 정제 모듈, 및/또는 등전점 기반 정제 공정)과 관련하여 사용되는 경우, "연속적"이란 장시간 동안 정상 상태 생물반응기에서 유래된 유체 흐름이 중단되지 않고 작업이 가능하도록 공정들이 물리적으로 및 수송적으로(logistically) 통합됨을 의미한다. 본 발명의 공정들은, 예를 들어, 공정들의 작동이나 순서를 방해하지 않고 1일부터 수개월까지에 이르는 오랜 기간 동안 연속 작동이 가능하다. 개시된 발명의 공정들과 관련하여 사용되는 경우 연속적이라는 용어는 또한, 공정이 회분식 방식 또는 진정한 연속 방식으로 수행되지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 정체 용적(hold-up volume)을 포함하는 공정은, 공정이 생물반응기 배출 라인에서 유래된 유체 흐름을 방해하지 않고 작동할 수 있는 경우 연속적인 것으로 간주될 수 있다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 공정들은 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 또는 7일, 2주, 3주, 4주, 5주, 6주, 7주, 또는 8주, 또는 3개월, 4개월, 5개월, 6개월 또는 그 이상의 연속 기간 동안 작동한다.
"반연속" 및 "간헐적(intermittent)"이라는 용어는 통합 시스템의 공정들 또는 요소들 중 하나 이상이 불연속 또는 배치식 방식, 예를 들어, 유가식 작동 모드로 작동하는 반면, 통합 시스템의 다른 공정들 또는 요소들은 연속적인 방식으로 작동한다는 것을 의미한다.
본원에 기재된 방법들 및 공정들은 연속적이거나, 반연속적이거나, 연속적이지 않을 수 있다. 경미한(및/또는 의도하지 않은 중단 및/또는 의도된 중단) 중단은, 예를 들어, 찢어짐 또는 파손(예를 들어, 동적 여과 모듈의 필터 멤브레인 내)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터 멤브레인의 찢어짐 또는 파손은 이의 기능을 수행하기 위해 필터 멤브레인의 무결성에 영향을 미치는 임의의 변화를 포함할 수 있다. 시스템 전반에 걸쳐 임의의 포트, 튜빙, 소자, 또는 장치 내의 모든 막힘(blockage)이나 방해물(obstruction)이 경미한 중단으로 간주될 수 있다. 고려되는 다른 경미한 중단에는 과충전된 컨테이너(container)/용기(vessel) 또는 저충전된(underfilled) 용기/컨테이너가 포함된다. 정제 동안 사용되는 자석 또는 자기장의 오작동도 경미한 중단이 되는 것으로 여겨질 수 있다. 정제 동안 사용되는 루프 컨베이어 시스템의 오작동도 경미한 중단이 되는 것으로 여겨질 수 있다. 정제 동안 사용되는 픽앤플레이스 로봇 시스템의 오작동도 경미한 중단이 되는 것으로 여겨질 수 있다. 정제 동안 사용되는 기계적 회전 시스템의 오작동도 경미한 중단이 되는 것으로 여겨질 수 있다. 정제 동안 사용되는, 예를 들어, 센서 또는 검출기와 같은 인라인 분석 측정 기기의 오작동도 경미한 중단이 되는 것으로 여겨질 수 있다. 정제 동안 사용되는, 예를 들어, PID 또는 폐루프 컨트롤러와 같은 피드백 제어 메커니즘의 오작동도 경미한 중단이 되는 것으로 여겨질 수 있다.
여러 장치들, 모듈들, 시스템들, 및/또는 공정들과 관련하여 사용되는 "통합된"이라는 용어는 장치들, 모듈들, 시스템들, 및/또는 공정들이 연속적으로 작동할 수 있는 통합 시스템을 구성하도록 물리적으로 및 수송적으로 연결되어 있음을 의미한다. 정제된 생물학적 생성물을 생산하기 위한 통합된 연속 또는 반연속 시스템에 관한 본 발명의 시스템의 맥락에서, 통합 시스템은 시스템의 서로 다른 구성요소들 사이의 연속적인 흐름을 유지하기에 충분한 방식으로 서로 다른 구성요소들을 직접 연결할 것이다.
"중량 퍼센트" 또는 "%(w/w)"라는 용어는 구성요소 및 용매의 중량을 기준으로 계산된 용액 내 구성요소의 백분율을 지칭한다. 예를 들어, 구성요소의 1%(w/w) 용액은 구성요소 1g을 용매 100g에 용해한 것을 나타낼 것이다. "부피 퍼센트" 또는 "%(v/v)"라는 용어는 구성요소 및 용매의 부피를 기준으로 계산된 용액 내 구성요소의 백분율을 지칭한다. 예를 들어, 구성 요소의 1%(v/v) 용액은 구성요소 1ml를 용매 100ml에 용해한 것을 나타낼 것이다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 어떤 특정 구현예들을 예시하는 것으로, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
본원의 구현예들은 하기 실시예 및 상세한 프로토콜에 의해 추가로 설명된다. 다만, 실시예는 구현예를 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 출원 전체에 걸쳐 인용된 모든 참고문헌 및 공개된 특허 및 특허 출원의 내용은 참조에 의해 본원에 포함되어 있다.
실시예 1: 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 및 자유 흐름 전기영동 모듈을 이용한 단클론 항체의 연속 생산 및 정제 방법
에타너셉트(etanercept)는 4g/L의 역가로 정상 상태에서 작동하는 케모스탯 생물반응기에서 연속적으로 생산된다. 에타너셉트, 큰 불순물, 및 작은 불순물을 포함하는 불균질 혼합물은 10mL/분의 유속으로 입력 라인(관류 생물반응기 배출 라인)과 소통하는 단일 출력 헤드를 통해 동적 여과 모듈로 전달된다. 큰 불순물은 동적 여과(0.45μm PES, 압연 필터 멤브레인; 병렬 슬롯이 있는 개구부 및 온도 제어 기능이 있는 기계적으로 평탄한 멤브레인 지지 구조물; 세척 구역; 멤브레인 수송 속도 1mm/초; 진공 게이지 압력 -0.9bar; 제어가능한 T-밸브가 있는 진공 수집 용기 2개)에 의해 제거되어 에타너셉트 및 소량의 불순물을 포함하는 여액을 생성한다. 제1 진공 수집 용기가 용량에 도달하면, 흐름이 제2 진공 수집 용기로 전환되고, 제1 진공 수집 용기가 대기압과 평형을 이룬다.
여액은 제1 진공 수집 용기(대기압과 평형을 이룸)에서 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 10mL/분의 유속으로 친화도 기반의 자성 정제 모듈의 유입구로 전달된다. 여액은 루프 컨베이어 시스템의 홈 위치(home position)에서 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)에 현탁된 2중량%의 단백질 A 코팅된 자성 수지 비드들(40μm)이 채워진 얇은 벽의 수송 용기에 도입된다. 수송 용기가 채워지면, 수송 용기는 평형 구역으로 이동하여 30분 동안 결합되고, 그 동안 다음 수송 용기는 연속적인 여액 흐름을 계속해서 수용한다. 단백질 A 코팅된 자성 수지 비드들과 항체의 결합에 이어, 수송 용기는 자성 수지 비드가 수송 용기의 벽을 향해 이동할 수 있도록 영구 자기장 구역으로 이동한다. 작은 불순물을 포함하는 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신, pH 2.0)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 용출이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신, pH 2.0)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 용출이 가능하도록 한다. 수송 용기는 자성 수지 비드가 수송 용기의 단일벽을 향해 이동할 수 있도록 영구 자기장 구역으로 이동한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 재생 버퍼(0.25M Tris; pH 8.5)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 버퍼 교환을 가능하게 하여 자성 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 재활용을 완료한다.
친화도 정제된 항체 용액은 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 10mL/분의 유속으로 수집 용기에서 등전점 기반의 유체 정제 모듈의 유입구로 전달된다. 상기 용액은 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 4와 pH 9 사이의 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템, 및 인라인 공정 모니터링을 가능하게 하는 액체 회로 차단기를 포함하는 제1 자유 흐름 전기영동 장치에 도입된다. 상기 제1 장치의 목표는 항체(pI 7-9)로부터 잔류하는 숙주 세포 단백질(pl 4-7 및 9-10)을 장치의 유출구에서 적어도 2개의 분획들로 분리하는 것이다. 항체 분획을 포함하는 유출구(들)는 직렬로 연결되어 있는 제2 자유 흐름 전기영동 장치의 유입구가 되는 반면, 숙주 세포 단백질을 포함하는 유출구(들)는 폐기물 수집으로 보내진다. 항체 분획은 고도로 분해되는 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있도록 설계된 스페이서 용액 및 2개의 분리된 양쪽성 전해질 용액들, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템, 및 인라인 공정 모니터링을 가능하게 하는 액체 회로 차단기를 포함하는 제2 자유 흐름 전기영동 장치에 도입된다. 상기 제1 장치의 이러한 목표는 에타너셉트(pI 7.9)로부터 잔류 숙주 세포 항체(pI 7-9)를 장치의 유출구에서 적어도 2개의 분획들로 분리하는 것이다. 정제된 에타너셉트를 포함하는 유출구(들)는 수집되는 반면, 항체 불순물을 포함하는 유출구(들)는 폐기물 수집으로 보내진다.
정제되고 단리된 에타너셉트 용액은 수집 용기에서 고성능 접선 유동 여과(HP-TFF) 용기로 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 5mL/분의 유속으로 전달되어 HP-TFF가 유가식 모드에서 반연속적으로 수행될 수 있다. HP-TFF를 수행하여 버퍼 교환하고, 리툭시맙(ritxumab)을 추가로 정제(10의 디아볼륨으로 정용여과)한 다음 농축하여 정제된 에타너셉트를 포함하는 잔류액의 후속 바이알 충전을 가능하게 한다.
이 과정은 정상 상태의 세포 배양 성장 조건에 도달한 후 3개월 동안 연속적으로 수행된다.
실시예 2: 동적 여과 모듈, 친화도 기반 정제 모듈, 및 자유 흐름 전기영동 모듈을 이용한 단클론 항체의 연속 생산 및 정제 방법
에타너셉트는 4g/L의 역가로 정상 상태에서 작동하는 케모스탯 생물반응기에서 연속적으로 생산된다. 에타너셉트, 큰 불순물, 및 작은 불순물을 포함하는 불균질 혼합물은 10mL/분의 유속으로 입력 라인(관류 생물반응기 배출 라인)과 소통하는 단일 출력 헤드를 통해 동적 여과 모듈로 전달된다. 큰 불순물은 동적 여과(0.45μm PES, 압연 필터 멤브레인; 병렬 슬롯이 있는 개구부 및 온도 제어 기능이 있는 기계적으로 평탄한 멤브레인 지지 구조물; 세척 구역; 멤브레인 수송 속도 1mm/초; 진공 게이지 압력 -0.9bar; 제어가능한 T-밸브가 있는 진공 수집 용기 2개)에 의해 제거되어 에타너셉트 및 소량의 불순물을 포함하는 여액을 생성한다. 제1 진공 수집 용기가 용량에 도달하면, 흐름이 제2 진공 수집 용기로 전환되고, 제1 진공 수집 용기가 대기압과 평형을 이룬다.
여액은 제1 진공 수집 용기(대기압과 평형을 이룸)에서 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 10mL/분의 유속으로 친화도 기반 정제 모듈의 유입구로 전달된다. 개스킷 리드 시스템을 통해, 여액은 기계적 회전 시스템의 충전 위치에서 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl, pH 7)에 현탁된 단백질 A 코팅된 수지 비드(90μm)의 고밀도 슬러리 40mL로 채워진 캐러셀 내의 용기에 도입된다. 용기가 채워지면, 용기는 평형 위치로 이동하여 30분 동안 결합할 수 있으며, 그 동안 다음 용기는 계속해서 연속적인 여액 흐름을 수용한다. 단백질 A 코팅된 수지 비드들과 항체의 결합에 이어, 용기를 세척 위치로 이동시켜 기저 다공성 멤브레인을 통한 압력 구동 흐름에 의해 작은 불순물을 포함하는 용액을 제거하고, 이를 폐기물 수집으로 보낸다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)를 첨가하여 수지 비드를 재현탁시키고, 5분 동안 세척이 가능하도록 한다. 세척 용액은 기저 다공성 멤브레인을 통한 압력 구동 흐름에 의해 제거되고, 폐기물 수집으로 보내진다. 이러한 세척 과정을 4회 반복하여 수지 비드를 효과적으로 세척한다. 단백질 A 코팅된 수지 비드를 세척한 후, 용기를 용출 위치로 이동시켜 포획된 에타너셉트를 기저 다공성 멤브레인을 통한 압력 구동 흐름에 의해 용출시키고, 이를 수집 용기로 보낸다. 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신; pH 2.0)를 첨가하여 수지 비드를 재현탁하고, 5분 동안 평형화하여 탈결합 및 에타너셉트의 용출을 가능하게 한다. 용출액은 기저 다공성 멤브레인을 통한 압력 구동 흐름에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 이러한 용출 과정을 4회 반복하여 수지 비드에서 에타너셉트를 효과적으로 용출시킨다. 수지 비드에서 에타너셉트를 용출한 후, 용기는 재생 위치로 이동하여 수지 비드를 재활용할 수 있다. 재생 버퍼(0.25M Tris; pH 8.5)를 첨가하여 수지 비드를 재현탁시키고, 5분 동안 평형화하여 수지 비드를 재생시킬 수 있다. 이러한 재생 과정을 2회 반복하여 수지 비드를 효과적으로 재생한다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)를 첨가하고, 버퍼 교환이 가능하도록 5분 동안 평형화하여 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌려 재활용을 완료한다. 이러한 버퍼 교환은 2회 반복되며, 재생 및 재활용 공정의 마지막 측면을 나타낸다.
친화도 정제된 항체 용액은 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 10mL/분의 유속으로 수집 용기에서 등전점 기반의 유체 정제 모듈의 유입구로 전달된다. 상기 용액은 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 4와 pH 9 사이의 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템, 및 인라인 공정 모니터링을 가능하게 하는 액체 회로 차단기를 포함하는 제1 자유 흐름 전기영동 장치에 도입된다. 상기 제1 장치의 목표는 항체(pI 7-9)로부터 잔류하는 숙주 세포 단백질(pl 4-7 및 9-10)을 장치의 유출구에서 적어도 2개의 분획들로 분리하는 것이다. 항체 분획을 포함하는 유출구(들)는 직렬로 연결되어 있는 제2 자유 흐름 전기영동 장치의 유입구가 되는 반면, 숙주 세포 단백질을 포함하는 유출구(들)는 폐기물 수집으로 보내진다. 항체 분획은 고도로 분해되는 등속 전기영동 모드에서 작동할 수 있도록 설계된 스페이서 용액 및 2개의 분리된 양쪽성 전해질 용액들, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템, 및 인라인 공정 모니터링을 가능하게 하는 액체 회로 차단기를 포함하는 제2 자유 흐름 전기영동 장치에 도입된다. 상기 제1 장치의 이러한 목표는 에타너셉트(pI 7.9)로부터 잔류 숙주 세포 항체(pI 7-9)를 장치의 유출구에서 적어도 2개의 분획들로 분리하는 것이다. 정제된 에타너셉트를 포함하는 유출구(들)는 수집되는 반면, 항체 불순물을 포함하는 유출구(들)는 폐기물 수집으로 보내진다.
정제되고 단리된 에타너셉트 용액은 수집 용기에서 고성능 접선 유동 여과(HP-TFF) 용기로 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 5mL/분의 유속으로 전달되어 HP-TFF가 유가식 모드에서 반연속적으로 수행될 수 있다. HP-TFF를 수행하여 버퍼 교환하고, 리툭시맙(ritxumab)을 추가로 정제(10의 디아볼륨으로 정용여과)한 다음 농축하여 정제된 에타너셉트를 포함하는 잔류액의 후속 바이알 충전을 가능하게 한다.
이 과정은 정상 상태의 세포 배양 성장 조건에 도달한 후 3개월 동안 연속적으로 수행된다.
실시예 3: 동적 여과 모듈, 친화도 기반의 자성 정제 모듈, 및 전하 기반의 자성 정제 모듈을 이용한 단클론 항체의 연속 생산 및 정제 방법
에타너셉트는 4g/L의 역가로 정상 상태에서 작동하는 케모스탯 생물반응기에서 연속적으로 생산된다. 에타너셉트, 큰 불순물, 및 작은 불순물을 포함하는 불균질 혼합물은 5mL/분의 유속으로 입력 라인(케모스탯 생물반응기 배출 라인)과 소통하는 단일 출력 헤드를 통해 동적 여과 모듈로 전달된다. 큰 불순물은 동적 여과(0.45μm PES, 압연 필터 멤브레인; 병렬 슬롯이 있는 개구부 및 온도 제어 기능이 있는 기계적으로 평탄한 멤브레인 지지 구조물; 세척 구역; 멤브레인 수송 속도 2mm/초; 진공 6Torr; 제어가능한 T-밸브가 있는 진공 수집 용기 2개)에 의해 제거되어 에타너셉트 및 소량의 불순물을 포함하는 여액을 생성한다. 제1 진공 수집 용기가 용량에 도달하면, 흐름이 제2 진공 수집 용기로 전환되고, 제1 진공 수집 용기가 대기압과 평형을 이룬다.
여액은 제1 진공 수집 용기(대기압과 평형을 이룸)에서 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 5mL/분의 유속으로 친화도 기반의 자성 정제 모듈의 유입구로 전달된다. 여액은 루프 컨베이어 시스템의 홈 위치에서 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl, 0.05% Tween-20; pH 7)에 현탁된 2중량%의 단백질 A 코팅된 자성 수지 비드들(40μm)이 채워진 얇은 벽의 수송 용기에 도입된다. 수송 용기가 채워지면, 수송 용기는 평형 구역으로 이동하여 30분 동안 결합되고, 그 동안 다음 수송 용기는 연속적인 여액 흐름을 계속해서 수용한다. 단백질 A 코팅된 자성 수지 비드들과 항체의 결합에 이어, 수송 용기는 자성 수지 비드가 수송 용기의 벽을 향해 이동할 수 있도록 영구 자기장 구역으로 이동한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl, 0.05% Tween-20; pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 결합/세척 버퍼를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신, 0.05% Tween-20, pH 2.0)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 용출이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신, 0.05% Tween-20, pH 2.0)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 용출이 가능하도록 한다. 수송 용기는 자성 수지 비드가 수송 용기의 단일벽을 향해 이동할 수 있도록 영구 자기장 구역으로 이동한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 재생 버퍼(0.25M Tris, 0.05% Tween-20; pH 8.5)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 재생 버퍼를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 자성 수지 비드를 재활용할 수 있다.
친화도 정제된 항체 용액을 pH 7로 조정하고, 수집 용기에서 양전하 기반의 자성 정제 모듈의 유입구로 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 5mL/분의 유속으로 전달한다. 상기 용액은 루프 컨베이어 시스템의 홈 위치에서 회합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.05% Tween-20, pH 7)에 현탁된 2중량% 양이온성 자성 수지 비드들(40μm)이 채워진 얇은 벽의 수송 용기에 도입된다. 수송 용기가 채워지면, 수송 용기는 평형 구역으로 이동하여 전하 또는 정전기적 회합을 30분 동안 가능하게 하며, 그 동안 다음 수송 용기는 연속 친화성 정제 항체 용액 흐름을 계속해서 수용한다. 양이온성 자성 수지 비드들과 항체의 결합에 이어, 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 회합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 회합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 회합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.1M Tris, 0.1M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.025M Tris, 0.2M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.025M Tris, 0.25M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 재생 버퍼(0.025M Tris, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 재생 버퍼(0.025M Tris, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 자성 수지 비드를 재활용할 수 있다.
양전하로 정제된 항체 용액은 접선 유동 여과에 의해 0.05M 인산염, pH 7로 버퍼 교환된 후, 수집 용기에서 음전하 기반의 자성 정제 모듈의 유입구로 튜빙 연결부 및 연동 펌프를 통해 5mL/분의 유속으로 전달된다. 상기 용액은 루프 컨베이어 시스템의 홈 위치에서 회합/세척 버퍼(0.05M 인산염, 0.05% Tween-20, pH 7)에 현탁된 2중량% 음이온성 자성 수지 비드들(40μm)로 채워진 얇은 벽의 수송 용기에 도입된다. 수송 용기가 채워지면, 수송 용기는 평형 구역으로 이동하여 전하 또는 정전기적 회합을 30분 동안 가능하게 하며, 그 동안 다음 수송 용기는 연속적인 양전하로 정제된 항체 용액 흐름을 계속해서 수용한다. 음이온성 자성 수지 비드들과 항체들의 회합에 이어, 수송 용기는 자성 수지 비드들이 수송 용기의 벽을 향해 이동할 수 있도록 영구 자기장 구역으로 이동한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 회합/세척 버퍼(0.05M 인산염, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 회합/세척 버퍼(0.05M 인산염, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 회합/세척 버퍼(0.05M 인산염, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.05M 인산염, 0.1M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.05M 인산염, 0.15M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.05M 인산염, 0.2M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 해리 버퍼(0.05M 인산염, 0.25M NaCl, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 해리를 가능하게 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 수집 용기로 보내진다. 재생 버퍼(0.05M 인산염, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 세척이 가능하도록 한다. 수송 용기는 영구 자기장 영역으로 이동하여 자성 수지 비드들이 켜짐 상태와 꺼짐 상태 사이를 전환하는 2개의 분리된 반대 자기장들 사이에서 혼합된 후, 수송 용기의 단일벽을 향해 이동하도록 한다. 상기 용액은 흡인에 의해 제거되고, 폐기물 용기로 보내진다. 재생 버퍼(0.05M 인산염, 0.05% Tween-20, pH 7)를 첨가하고, 수송 용기를 평형 구역으로 이동시켜 자성 수지 비드를 재활용할 수 있다.
음전하로 정제되고 단리된 에타너셉트 용액은 수집 용기에서 고성능 접선 유동 여과(HP-TFF) 용기로 튜빙 연결부와 연동 펌프를 통해 5mL/분의 유속으로 전달되어 HP-TFF가 유가식 모드에서 반연속적으로 수행될 수 있다. HP-TFF를 수행하여 버퍼 교환하고, 리툭시맙(ritxumab)을 추가로 정제(10의 디아볼륨으로 정용여과)한 다음 농축하여 정제된 에타너셉트를 포함하는 잔류액의 후속 바이알 충전을 가능하게 한다.
이 과정은 정상 상태의 세포 배양 성장 조건에 도달한 후 3개월 동안 연속적으로 수행된다.
실시예 4: 불균질 혼합물에서 POLYBEADS를 정화하기 위한 동적 여과 모듈
본원에 기재된 예시적인 동적 여과 모듈은, 단일 슬롯 다이 출력 헤드로부터 10mL/분의 입력 유속으로 1X PBS 중 인간 다클론 IgG(hIgG)의 0.5g/L 용액에 현탁된 서로 다른 세포 및 세포 파편 모방 크기(각각 7.3x107, 1.1x108, 1.1x108, 1.1x108, 3.4x107, 및 1.0x106개의 입자/mL에서 0.5μm, 0.75μm, 1μm, 2μm, 3μm, 및 10μm 직경)를 갖는 PolyBeads를 포함하는 불균질 혼합물로부터 모델 표적 항체, 인간 다클론 IgG(hIgG)를 성공적으로 정제하는 연속 동적 여과를 위해 제공되었다. PolyBeads를 정화하면 정제된 hIgG를 포함하는 여액이 생성되었다. 10mL/분의 유속에서 단백질 회수율은 10,000 xg에서 5분의 표준 원심분리 공정의 회수율과 비슷했다(도 11c 및 11d).
멤브레인 지지 구조물의 설계 및 재료 선택은 젖은 상태에서 충분한 부압(게이지 압력 -0.9bar) 하에서 0.5mm/초의 속도로 연속 멤브레인 수송을 가능하게 하는 데 중요했으며, 따라서 모든 멤브레인 접촉 표면에 대해 젖었을 때의 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, 기계적으로 평탄한 PTFE)의 선택이 매우 중요했다(도 8).
실시예 5: 불균질 혼합물로부터의 세포 정화를 위한 동적 여과 모듈
본원에 기재된 예시적인 동적 여과 모듈은, 단일 슬롯 다이 출력 헤드로부터 2mL/분의 입력 유속으로 hlgG와 스파이킹된 RPMI 배지 중의 뮤린 골수종 세포의 현탁액(2.0x106개의 세포/mL)을 포함하는 불균질 혼합물로부터 모델 표적 항체, 인간 다클론 IgG(hIgG)를 1g/L의 최종 농도로 성공적으로 정제하는 연속 동적 여과를 위해 제공되었다. 세포 및 세포 파편을 정화하면 정제된 hIgG를 포함하는 여액을 생성되었다. 2mL/분의 유속에서 단백질 회수율은 10,000 xg에서 5분의 표준 원심분리 공정의 회수율과 비슷했다(도 13a 내지 13c).
멤브레인 지지 구조물의 설계 및 재료 선택은 젖은 상태에서 충분한 부압(게이지 압력 -0.9bar) 하에서 0.5mm/초의 속도로 연속 멤브레인 수송을 가능하게 하는 데 중요했으며, 따라서 모든 멤브레인 접촉 표면에 대해 젖었을 때의 정적 마찰 계수가 낮은 재료(예를 들어, 기계적으로 평탄한 PTFE)의 선택이 매우 중요했다(도 8).
실시예 6: 동적 여과 모듈에 의한 상이한 물리화학적 특성들을 갖는 단백질들의 회수
수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인이 장착된 예시적인 동적 여과 모듈을 통한 동적 여과를, 서로 다른 농도의 BSA(0.5-10g/L, MW 66,000Da, pl 4.5-5) 용액, 라이소자임 용액(5g/L, MW 14,000Da, pl 11), 및 hIgG 용액(0.5g/L, MW 150,000, pl 6-8)에 대해 10mL/분의 입력 유속, 및 -0.9 bar의 진공 게이지 압력으로 수행하여 단백질 회수율을 평가하였고, 이는 BCA 검정에 의해 생성된 여액(각 용액에 대해 n=3)의 분광광도계 분석에 의해 결정되었다. 단백질 회수율은 모든 단백질들에 대해 유사하였고, 96%를 초과하는 것으로 관찰되었다(도 12a).
실시예 7: 동적 여과 모듈 성능에 대한 필터 멤브레인 재료의 영향
수송 속도가 0.5mm/초인, 서로 다른 낮은 단백질 결합 필터 멤브레인 재료들(PES, 친수성 PVDF) 및 기공 크기들(0.45μm, 0.22μm)을 갖는 예시적인 동적 여과 모듈을 통한 동적 여과를, hIgG 용액(0.5g/L)에 대해 10mL/분의 입력 유속 및 -0.9bar의 진공 게이지 압력으로 수행하여 단백질 회수율을 평가하였고, 이는 BCA 검정에 의해 생성된 여액(각 용액에 대해 n=3)의 분광광도계 분석에 의해 결정되었다. 단백질 회수율은 각각의 필터 멤브레인 재료 및 기공 크기에 대해 유사하였고, 96%를 초과하는 것으로 관찰되었다(도 12b).
실시예 8: 동적 여과 모듈 성능에 대한 다른 멤브레인 지지 구조물의 형상 및 재료의 영향
서로 다른 개구부 형상(5개의 병렬 슬롯들, 다공성 친수성 PE 인서트)을 갖는 기계적으로 평탄한 PTFE 멤브레인 지지 구조물, 및 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인이 장착된 예시적인 동적 여과 모듈을 통한 동적 여과를, hIgG 용액(0.5g/L)에 대해 10mL/분의 입력 유속 및 -0.9bar의 진공 게이지 압력으로 수행하여 단백질 회수율을 평가하였고, 이는 BCA 검정에 의해 생성된 여액(각 용액에 대해 n=3)의 분광광도계 분석에 의해 결정되었다. 단백질 회수율은 각각의 멤브레인 지지 구조물에 대해 유사하였고, 96%를 초과하는 것으로 관찰되었다(도 12c).
실시예 9: 연속적이고 장기적인 동적 여과 모듈 성능
기계적으로 평탄한 PTFE 멤브레인 지지 구조물, 및 수송 속도가 0.5mm/초인 0.45μm PES 필터 멤브레인이 장착된 예시적인 동적 여과 모듈을 통한 연속 동적 여과를, 라이소자임 용액(0.5g/L)에 대해 5mL/분 또는 10mL/분의 입력 유속 및 -0.9bar의 진공 게이지 압력으로 수행하여 25분 동안 종방향(longitudinal) 단백질 회수율을 평가하였고, 이는 BCA 검정에 의해 생성된 여액의 분광광도계 분석으로 결정되었다. 단백질 회수율은 각각의 멤브레인 지지 구조물에 대해 유사하였고, 96%를 초과하는 것으로 관찰되었다(도 12d).
실시예 10: 혼합물에서 다클론 인간 IgG의 친화도 기반 자성 정제
본원에 기재된 예시적인 친화도 기반의 자성 정제 모듈은 2g/L hIgG(친화성 표적) 및 1g/L 라이소자임(작은 불순물)을 포함하는 혼합물로부터 hIgG를 정제하기 위해 이용되었다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)에 hIgG 8mg 및 라이소자임 4mg을 포함하는 혼합물 4ml를 침전된 고친화성 단백질 A/G 자성 아가로스(40mg 초과의 hIgG/mL의 침전된 수지의 동적 결합 능력) 500μL가 채워진 얇은 벽의 용기에 10mL/분으로 첨가하고, 결합이 가능하도록 가볍게 혼합하면서 30분 동안 평형을 유지했다. 30분의 결합 평형 후, 자석 친화성 비드들을 용기 벽에 끌어당기고 흡인에 의해 결합되지 않은 hlgG 및 작은 불순물들을 포함하는 용액을 수집할 수 있도록 영구 Nd 자석을 얇은 벽 용기(예를 들어, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 모방함)에 근접한 곳에 수동으로 배치했다. 흡인 후, 상기 용기를 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 세척을 위해 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지했다. 5분의 세척 후, 자석 친화성 비드들을 용기 벽에 끌어당기고 흡인에 의해 세척 용액을 수집할 수 있도록 영구 Nd 자석을 얇은 벽 용기(예를 들어, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 모방함)에 근접한 곳에 수동으로 배치했다. 세척 단계를 반복하여 총 3회 세척하였다. 세척 분획들을 흡인한 후, 상기 용기를 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신; pH 2) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 용출을 위해 부드럽게 혼합하면서 10분 동안 평형을 유지했다. 10분의 용출 후, 자석 친화성 비드들을 용기 벽에 끌어당기고 흡인에 의해 용출액 분획을 수집할 수 있도록 영구 Nd 자석을 얇은 벽 용기(예를 들어, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 모방함)에 근접한 곳에 수동으로 배치했다. 용출 단계를 반복하여 총 3회 용출시켰다. 3개의 용출액 분획들을 수집한 후, 상기 용기를 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신; pH 2) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지하여 잔류하는 모든 결합된 hIgG를 완전히 제거함으로써 자성 친화성 비드들의 재생을 시작했다. 5분의 잔류물 용출 후, 자석 친화성 비드들을 용기 벽에 끌어당기고 흡인에 의해 제1 재생 용액을 수집할 수 있도록 영구 Nd 자석을 얇은 벽 용기(예를 들어, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 모방함)에 근접한 곳에 수동으로 배치했다. 제1 재생 용액을 수집한 후, 상기 용기를 재생 버퍼(0.25M Tris; pH 8.5) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지하여 자성 친화성 비드들의 pH를 중화하고, 잔류하는 모든 hlgG 및 작은 불순물들을 제거함으로써 자성 친화성 비드들을 재생했다. 5분의 재생 후, 자석 친화성 비드들을 용기 벽에 끌어당기고 흡인에 의해 제2 재생 용액을 수집할 수 있도록 영구 Nd 자석을 얇은 벽 용기(예를 들어, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 모방함)에 근접한 곳에 수동으로 배치했다. 제2 재생 용액을 수집한 후, 상기 용기를 제2 재생 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지하여 자성 친화성 비드들을 버퍼 교환하고, 자성 친화성 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌렸다. 5분의 재생 후, 자석 친화성 비드들을 용기 벽에 끌어당기고 흡인에 의해 버퍼 교환 용액을 수집할 수 있도록 영구 Nd 자석을 얇은 벽 용기(예를 들어, 픽앤플레이스 로봇 시스템을 모방함)에 근접한 곳에 수동으로 배치했다. 버퍼 교환 단계를 총 2회 반복하여 자성 친화성 비드들을 재사용할 수 있었다. 3번의 연속 공정 사이클 및 자성 친화성 비드 재순환에 대해 수집된 분획들은 BCA에 의해 분광광도계로 분석되었고, 견고하고 재현가능한 것으로 관찰되었다(도 20a). 3번의 연속 공정 사이클 및 자성 친화성 비드 재순환에 대해 수집된 분획들은 SDS-PAGE에 의해 추가로 특성화되어 재현성을 확인하였고, hIgG를 정제하는 능력을 보여주었다(도 20b).
실시예 11: 혼합물로부터 다클론 인간 IgG의 친화도 기반 정제
본원에 기재된 예시적인 친화도 기반 정제 모듈은 2g/L hIgG(친화성 표적) 및 1g/L 라이소자임(작은 불순물)을 포함하는 혼합물로부터 hIgG를 정제하기 위해 이용되었다. 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7)에 hIgG 8mg 및 라이소자임 4mg을 포함하는 혼합물 4ml를 리드 시스템을 통해 기저 유리 프릿이 들어 있는 용기에 10mL/분으로 첨가하고, 침전된 고친화성 단백질 A 아가로스(90μm, 35mg 초과의 hIgG/mL의 침전된 수지의 동적 결합 능력) 500μL를 채우고, 결합이 가능하도록 가볍게 혼합하면서 30분 동안 평형을 유지했다. 30분의 결합 평형 후, 상기 용기에 압축 공기를 약 1psi로 도입하여 압력 구동 흐름에 의해 결합되지 않은 hIgG 및 작은 불순물들을 포함하는 용액을 수집할 수 있었다. 수집 후, 상기 용기를 결합/세척 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 세척을 위해 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지했다. 5분의 세척 후, 상기 용기에 압축 공기를 약 1psi로 도입하여 압력 구동 흐름에 의해 세척 용액을 수집할 수 있었다. 세척 단계를 반복하여 총 3회 세척하였다. 3개의 세척 분획들을 수집한 후, 상기 용기를 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신; pH 2) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 용출을 위해 가볍게 혼합하면서 10분 동안 평형을 유지했다. 10분의 용출 후, 상기 용기에 압축 공기를 약 1psi로 도입하여 압력 구동 흐름에 의해 용출액 분획을 수집할 수 있었다. 용출 단계를 반복하여 총 3회 용출시켰다. 3개의 용출액 분획들을 수집한 후, 상기 용기를 낮은 pH 용출 버퍼(0.1M 글리신; pH 2) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지하여 잔류하는 모든 결합된 hIgG를 완전히 제거함으로써 친화성 수지 비드들의 재생을 시작했다. 5분의 잔류물 용출 후, 상기 용기에 압축 공기를 약 1psi로 도입하여 제1 재생 용액을 수집할 수 있었다. 제1 재생 용액을 수집한 후, 상기 용기를 4mL의 재생 버퍼(0.25M Tris; pH 8.5)로 10mL/분으로 채우고, 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지하여 친화성 수지 비드들의 pH를 중화하고, 잔류하는 모든 hlgG 및 작은 불순물들을 제거하여 친화성 수지 비드들을 재생했다. 5분의 재생 후, 상기 용기에 압축 공기를 약 1psi로 도입하여 제2 재생 용액을 수집할 수 있었다. 제2 재생 용액을 수집한 후, 용기를 제2 재생 버퍼(0.025M Tris, 0.15M NaCl; pH 7) 4mL로 10mL/분으로 채우고, 가볍게 혼합하면서 5분 동안 평형을 유지하여 친화성 수지 비드들을 버퍼 교환하고, 친화성 수지 비드들을 이들의 초기 상태로 되돌렸다. 5분의 재생 후, 상기 용기에 압축 공기를 약 1psi로 도입하여 제1 재생 용액을 수집할 수 있었다. 버퍼 교환 단계를 총 2회 반복하여 친화성 수지 비드들을 재사용할 수 있었다. 3번의 연속 공정 사이클 및 자성 친화성 비드 재순환에 대해 수집된 분획들은 BCA에 의해 분광광도계로 분석되었고, 견고하고 재현가능한 것으로 관찰되었다(도 27a). 3번의 연속 공정 사이클 및 자성 친화성 비드 재순환에 대해 수집된 분획들은 SDS-PAGE에 의해 추가로 특성화되어 재현성을 확인하였고, hIgG를 정제하는 능력을 보여주었다(도 27b).
실시예 12: 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 사용한 높은 유속의 등전 집속 자유 흐름 전기영동에 의한 작은 분자들의 분리
로다민 6G(0.25mg/mL)와 플루오레세인(0.25mg/mL)의 혼합물을, 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 2와 pH 12 사이에서 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구가 있는 주 분리 채널, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 및 하판을 통해 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템(냉각된 순환하는 에틸렌 글리콜/물이 포함된 열척)을 포함하는 예시적인 자유 흐름 전기영동 장치의 중앙 유입구(유입구 3)에 도입하였다. 전압이 인가되지 않았을 때, 혼합물은 층류를 따라 중앙 유출구(유출구 3)에서 장치를 빠져나갔다(도 40a 및 40b). 샘플 입력 유속이 10mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 1000V를 인가했을 때, 선형 pH 구배가 확립되었고, 로다민 6G와 플루오레세인이 각각 음극과 양극으로 이동했으며, 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치했다(도 40c 및 40d). 유출구 2와 유출구 4로부터 수집된 분획들을 분광광도계로 분석한 결과 각각 정제된 로다민 6G와 정제된 플루오레세인이 존재함을 보여주었다(도 40e).
실시예 13: 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 사용한 높은 유속의 등속 전기영동에 의한 작은 분자들의 분리
로다민 6G(0.25mg/mL)와 플루오레세인(0.25mg/mL)의 혼합물을, 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 염기성 양쪽성 전해질 용액(유입구 1 및 2), 스페이서 용액(유입구 3) 및 산성 양쪽성 전해질 용액(유입구 4 및 5)이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구를 갖는 주 분리 채널, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 및 하판을 통해 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템(냉각된 순환하는 에틸렌 글리콜/물이 포함된 열척)을 포함하는 예시적인 자유 흐름 전기영동 장치의 중앙 유입구(유입구 3)에 도입하였다. 전압이 인가되지 않았을 때, 혼합물은 층류를 따라 중앙 유출구(유출구 3)에서 장치를 빠져나갔다. 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 250V를 인가했을 때, 로다민 6G와 플루오레세인은 각각 음극과 양극으로 이동하여 고도로 집중되고, 고도로 농축되며, 고도로 분해된 밴드들을 형성했다(도 44a 및 44b).
실시예 14: 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 사용한 높은 유속의 등전 집속 자유 흐름 전기영동에 의한 염기성 및 산성 작은 분자들의 분리
염기성 푹신(0.05mg/mL)과 플루오레세인(0.25mg/mL) 또는 크리스탈 바이올렛(0.05mg/mL)과 플루오레세인(0.25mg/mL)의 혼합물을, 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 2와 pH 12 사이에서 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구가 있는 주 분리 채널, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 및 하판을 통해 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템(냉각된 순환하는 에틸렌 글리콜/물이 포함된 열척)을 포함하는 예시적인 자유 흐름 전기영동 장치의 중앙 유입구(유입구 3)에 도입하였다. 전압이 인가되지 않았을 때, 혼합물은 층류를 따라 중앙 유출구(유출구 3)에서 장치를 빠져나갔다. 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 500V를 인가했을 때, 선형 pH 구배가 확립되었고, 염기성 푹신과 플루오레세인이 각각 음극과 양극으로 이동했으며, 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치했다(도 42a). 유사하게, 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 500V를 인가했을 때, 선형 pH 구배가 확립되었고, 크리스탈 바이올렛 및 플루오레세인이 각각 음극 및 양극으로 이동했으며, 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치했다(도 42b).
실시예 15: 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 사용한 높은 유속의 등전 집속 자유 흐름 전기영동에 의한 염기성 및 산성 저분자들의 분리에 미치는 전기장 증가 효과
염기성 푹신(0.005mg/mL)과 플루오레세인(0.25mg/mL)의 혼합물을, 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 2와 pH 12 사이에서 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 10개의 유출구가 있는 주 분리 채널, 상기 분리 채널과 동일한 양쪽성 전해질을 흐르는 양극 채널 및 음극 채널, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 액체 회로 차단기, 및 하판을 통해 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템(냉각된 순환하는 에틸렌 글리콜/물이 포함된 열척)을 포함하는 예시적인 자유 흐름 전기영동 장치의 중앙 유입구(유입구 3)에 도입하였다. 전압이 인가되지 않았을 때, 혼합물은 층류를 따라 중앙 유출구(유출구 4 및 5)에서 장치를 빠져나갔다(도 43a). 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 전압을 인가했을 때, 선형 pH 구배가 확립되었고, 염기성 푹신과 플루오레세인이 각각 음극과 양극으로 이동했으며, 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치했다(도 43b 내지 43d). 인가 전압을 600V(도 43b)에서 900V(도 43c)로, 1100V(도 43D)로 높여 전기장 강도를 증가시킴에 따라, 두 분자들의 분리가 주 분리 채널의 길이에 비례하여 증가하는 것으로 관찰되었다.
실시예 16: 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 사용한 높은 유속의 등전 집속 자유 흐름 전기영동에 의한 산성 및 염기성 단백질들의 분리
BSA(0.5mg/mL, pI 4-5)와 라이소자임(0.25mg/mL, pI 11)의 혼합물을, 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 2와 pH 12 사이에서 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구가 있는 주 분리 채널, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 및 하판을 통해 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템(냉각된 순환하는 에틸렌 글리콜/물이 포함된 열척)을 포함하는 예시적인 자유 흐름 전기영동 장치의 중앙 유입구(유입구 3)에 도입하였다. 전압이 인가되지 않았을 때, 혼합물은 층류를 따라 중앙 유출구(유출구 3)에서 장치를 빠져나갔다(도 45a 및 45b). 샘플 입력 유속이 10mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 850V를 인가했을 때, 선형 pH 구배가 확립되었고, 라이소자임과 BSA가 각각 음극 및 양극으로 이동했으며(도 45c 및 45d), 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치했다(도 45e).
실시예 17: 등전점 기반의 유체 정제 모듈을 사용한 높은 유속의 등전 집속 자유 흐름 전기영동에 의한 인간 다클론 IgG의 분리
hIgG(0.5mg/mL, pI 6-8)와 라이소자임(0.25mg/mL, pI 11)의 혼합물을, 양극 채널(H2SO4), 음극 채널(NaOH), 및 등전 집속 모드에서 작동할 수 있도록 인가 전압 하에 pH 2와 pH 12 사이에서 안정적인 선형 pH 구배를 달성하도록 설계된 양쪽성 전해질 용액이 흐르는 5개의 유입구와 5개의 유출구가 있는 주 분리 채널, 연속적이고 장기적인 작동을 가능하게 하는 기포 제거 및 탈기 시스템, 및 하판을 통해 주울 열을 제거하고 온도를 4℃ 내지 37℃에서 유지하기 위한 능동 냉각 시스템(냉각된 순환하는 에틸렌 글리콜/물이 포함된 열척)을 포함하는 예시적인 자유 흐름 전기영동 장치의 중앙 유입구(유입구 3)에 도입하였다. 전압이 인가되지 않았을 때, 혼합물은 층류를 따라 중앙 유출구(유출구 3)에서 장치를 빠져나갔다(도 46a 및 46c). 샘플 입력 유속이 5mL/분인 양쪽성 전해질을 갖는 주 분리 채널에 1000V를 인가했을 때, 선형 pH 구배가 확립되었고, 라이소자임이 음극으로 이동하는 것이 관찰되었으며(도 46a 및 46c), 이는 이론적 전기영동 이동도 예측과 일치했다(도 46b). 인가 전압을 1500V로 높이면 음극으로의 라이소자임의 이동이 증가했다. 인가 전압의 이러한 증가는 또한 hIgG를 음극 및 양극으로 이동시켰고(도 46a 및 46c), 다클론 항체 고유의 pls 범위에 대한 이론적인 전기영동 이동도 예측과 일치한다(도 46b).
기타 구현예
본 발명은 상세한 설명과 함께 설명되었지만, 전술한 설명은 첨부된 청구범위의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 범위를 예시하기 위한 것이지 제한하고자 하는 것이 아니다. 다른 측면들, 이점들, 및 변형들은 하기 청구범위의 범위 내에 있다.
본 명세서에 언급된 특허 및 과학 문헌은 당업자가 이용할 수 있는 지식을 확립한다. 본 명세서에 인용된 모든 참고문헌, 예를 들어, 미국 특허, 미국 특허 출원 공보, 미국을 지정하는 PCT 특허 출원, 공개된 외국 특허 및 특허 출원은 이들의 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 본원에 인용된 수탁 번호로 표시된 Genbank 및 NCBI 제출물은 본원에 참조로 포함되어 있다. 본원에 인용된 다른 모든 공개된 참고문헌, 문서, 원고(manuscript), 및 과학 문헌은 본원에 참조로 포함되어 있다. 서로 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한, 재료, 방법, 및 실시예는 예시일 뿐, 한정하려는 것이 아니다.
본 발명은 특히 바람직한 구현예들을 참조하여 나타내고 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구범위에 포함된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (32)
- 생물학적 생성물(biological product)을 정제하는 방법으로서, 상기 방법은,
입력 라인(input line)을 통해 생물학적 생성물을 포함하는 불균질 혼합물을 수용하는 단계;
부압(negative pressure) 하에 상기 입력 라인과 유체 소통하는 적어도 하나의 출력 헤드(output head)로부터 동적 여과 모듈로 상기 생물학적 생성물을 공급하여 동적 여과 모듈에서 여과에 의해 상기 불균질 혼합물로부터 불순물들을 제거함으로써 상기 생물학적 생성물을 포함하는 여액이 생성되는 단계 - 상기 동적 여과 모듈은 실질적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 적어도 하나의 지지 부재(support member)와 함께 공급 릴(feed reel)과 수집 릴(collection reel) 사이에 연장되는 필터 멤브레인을 갖는 동적 여과 장치, 적어도 하나의 출력 헤드로부터 상기 불균질 혼합물을 수용하도록 구성된 상기 필터 멤브레인의 표적 영역, 및 상기 공급 릴과 상기 수집 릴 사이에 위치하는 진공 수집 시스템과 소통하는 실질적으로 평탄한 접촉 표면을 갖는 멤브레인 지지 부재를 포함함 -;
상기 여액을, 2개 이상의 분획들로 용액을 분리할 수 있는 제1 모듈로 전달하는 단계 - 이때 적어도 하나의 분획에는 상기 생물학적 생성물이 포함되어 있으며, 상기 제1 모듈은 친화도 기반 정제 장치를 포함하고, 이때 상기 제1 모듈에는 비드들의 현탁액을 포함하는 적어도 하나의 개별 용기가 들어 있는 용기 캐러셀(carousel)을 포함하는 기계적 회전 시스템을 통해 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구 사이의 유체 흐름을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제1 유출구가 있음 -;
상기 생물학적 생성물을 포함한 분획을, 상기 제1 모듈의 적어도 하나의 유출구로부터, 상기 제1 모듈의 적어도 하나의 제1 유출구로부터의 흐름을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구를 갖는 제2 모듈로 전달하는 단계 - 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 자유 흐름 전기영동(free-flow electrophoresis) 장치를 포함하고, 이때 상기 제2 모듈은 적어도 하나의 제2 유입구와 적어도 하나의 제2 유출구를 가지며, 상기 제2 유입구와 상기 제2 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성됨 -; 및
상기 생물학적 생성물을 회수하는 단계;를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 친화도 기반 정제 장치는 리드 시스템(lid system), 및 적어도 하나의 개별 용기와 유체 소통하는 수집 용기 시스템을 추가로 포함하는 것인, 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 리드 시스템은 개스킷(gasket)이 있는 적어도 하나의 리드, 적어도 2개의 버퍼 유입구들, 충전 유입구, 가스 유입구, 및 배기 밸브(venting valve)를 포함하는 것인, 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 리드 시스템은 z축을 따라 이동 가능하고, 상기 용기 캐러셀은 z축을 가로지르는 평면에서 회전 이동이 가능하며, 상기 수집 용기는 z축을 따라 이동 가능한 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 용기 캐러셀은 상기 생물학적 생성물과 결합하기 위한 적어도 하나의 위치, 세척하여 결합되지 않은 생성물들을 제거하기 위한 적어도 하나의 위치, 상기 생물학적 생성물을 용출 및 수집하기 위한 적어도 하나의 위치, 및 상기 비드들의 재활용을 가능하게 하는 적어도 하나의 재생 위치를 포함하는 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비드들의 표면은 상기 생물학적 생성물과 선택적으로 결합하도록 구성된 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, 항원 단백질, 단백질, 수용체, 항체, 또는 압타머(aptamer)에 연결되어 있는 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비드들의 초기 농도는 약 0.01중량% 내지 약 25중량% 범위인 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비드들의 직경은 약 0.2μm 내지 약 200μm 범위인 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비드들은 결합에 이용가능한 증가된 표면적을 유지하기 위해 상기 공정 동안 이동성을 유지하는 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 자유 흐름 전기영동 장치는 벽 갭(wall gap)을 통해 주 분리 채널(main separation channel)과 액체 접촉하고 있는 양극 전극 채널과 음극 전극 채널을 포함하는 전극 채널들을 포함하며, 상기 장치는 진공 시스템에 의해 기포들을 제거하여 기포가 없는 주 분리 채널을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인을 포함하는 적어도 하나의 전극 채널 기포 제거기(de-bubbler), 및 적어도 하나의 액체 회로 차단기(liquid circuit breaker)를 추가로 갖는 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 동적 여과 모듈, 상기 제1 모듈, 및 상기 제2 모듈에서 일정한 유속을 유지하고, 상기 유속은 약 0.1mL/분 내지 약 50mL/분의 범위인 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 생물학적 생성물을 정제하는 방법은 약 4℃ 내지 약 37℃ 범위의 온도에서 수행되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 방법은 적어도 2개의 동적 여과 모듈들을 추가로 포함하고, 이때 각각의 동적 여과 모듈에는 동일하거나 상이한 기공 크기를 포함하는 필터 멤브레인이 있는 것인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 방법은 등전 집속(isoelectric focusing) 모드, 띠전기영동(zone electrophoresis) 모드, 등속 전기영동(isotachophoresis) 모드, 또는 이들의 조합으로 작동하도록 구성된 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 모듈들을 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 방법은 병렬로 작동되는 적어도 2개의 동적 여과 모듈들, 적어도 2개의 친화도 기반 정제 모듈들, 또는 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 모듈들을 추가로 포함하는, 방법.
- 혼합물을 2개 이상의 분획들로 분리하기 위한 자유 흐름 전기영동 장치로서, 적어도 하나의 분획에는 생물학적 생성물이 포함되어 있으며, 상기 장치는,
적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이의 연속적인 유체 흐름을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구;
2개의 병렬판들 사이에 생성되고 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 구배를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 유체 채널;
양극 전극 채널과 음극 전극 채널을 포함하는 전극 채널들 - 이때, 상기 전극 채널들은 상기 전극 채널들과 주 분리 채널 사이에 위치하는 벽 갭을 통한 액체 접촉에 의해 주 분리 채널에 연결되도록 구성됨 -;
기포가 없는 주 분리 채널을 생성하기 위해 진공 시스템에 의해 생성 지점 근처에서 전기분해 기포들을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인 또는 다공성 물질을 포함하는 적어도 하나의 전극 채널 기포 제거기;
적어도 하나의 센서 또는 검출기와 상호작용하기 전에 전압에 연결된 액체를 단절하도록 구성된 적어도 하나의 액체 회로 차단기;
능동 냉각 시스템; 및
적어도 하나의 수집 용기;를 포함하는, 자유 흐름 전기영동 장치. - 제16항에 있어서, 상기 전극 채널들의 상부 부분은 기포들을 제거하기 위한 진공 시스템과 소통하는 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인으로 밀봉되어 있으며, 상기 전극 채널들은 상기 채널들의 바닥에서 개방되어 있고, 벽 갭을 통해 상기 주 분리 채널 용액과 전극 용액의 액체 접촉을 가능하게 하도록 구성되어 있는 것인, 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 벽 갭은 약 0.01mm 내지 약 0.25mm인 것인, 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 액체 회로 차단기는 유속을 유지하고, 전압에 연결된 용액으로부터 회로를 단절하는 액적들을 생성하도록 구성된 가압 용기를 포함하는 것인, 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 인라인 센서(in-line sensor)인 것인, 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 장치는 단계적 정제(staged purification)를 가능하게 하기 위해 직렬로 연결되어 있고, 등전 집속 모드, 띠전기영동 모드, 등속 전기영동 모드, 또는 이들의 조합으로 작동되는 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 장치들을 추가로 포함하는, 장치.
- 자유 흐름 전기영동 장치로서, 상기 장치는,
주 분리 채널 - 상기 주 분리 채널은 상기 주 분리 채널에서 유체 흐름 방향에 직각인 전기장 구배를 생성하도록 구성되고 2개의 병렬판들 사이에 적어도 하나의 유체 채널을 가짐 -;
양극 전극 채널과 음극 전극 채널을 포함하는 전극 채널들 - 이때, 상기 전극 채널들은 상기 전극 채널들과 상기 주 분리 채널 사이에 위치하는 벽 갭을 통한 액체 접촉에 의해 상기 주 분리 채널에 연결되도록 구성됨 -;
진공 시스템에 의해 기포들을 제거하도록 구성된 적어도 하나의 가스 투과성 물질을 포함하는 적어도 하나의 전극 채널 기포 제거기;
적어도 하나의 센서 또는 검출기와 상호작용하기 전에 전압에 연결된 액체를 단절하도록 구성된 적어도 하나의 액체 회로 차단기; 및
냉각 시스템;을 포함하는, 자유 흐름 전기영동 장치. - 제22항에 있어서, 상기 전극 채널들의 한 부분은 진공 시스템과 소통하는 적어도 하나의 가스 투과성 및 소수성 멤브레인으로 밀봉되어 있으며, 상기 전극 채널들은 상기 채널들의 또 다른 부분에서 개방되어 있고, 벽 갭을 통해 상기 주 분리 채널 용액과 전극 용액의 액체 접촉을 가능하게 하도록 구성되어 있는 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 벽 갭은 약 0.01mm 내지 약 0.25mm인 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 액체 회로 차단기는 유속을 유지하고, 전압에 연결된 용액으로부터 단리되는 액적들을 생성하도록 구성된 가압 용기를 포함하는 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 인라인 센서인 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 장치는 직렬로 연결되어 있고, 등전 집속 모드, 띠전기영동 모드, 등속 전기영동 모드, 또는 이들의 조합으로 작동되는 적어도 2개의 자유 흐름 전기영동 장치들을 추가로 포함하는, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 가스 투과성 물질은 다공성 물질 또는 소수성 멤브레인을 포함하는 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 기포 제거기는 O2 및 H2 가스 기포를 제거하도록 구성되는 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 기포 제거기는 전기분해 기포를 제거하도록 구성되는 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 기포 제거기는 기포가 없는 주 분리 채널을 허용하도록 구성되는 것인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 장치는 적어도 하나의 수집 용기를 추가로 포함하는, 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020247010958A KR20240046650A (ko) | 2020-09-14 | 2021-09-14 | 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063077766P | 2020-09-14 | 2020-09-14 | |
| US63/077,766 | 2020-09-14 | ||
| US202163154109P | 2021-02-26 | 2021-02-26 | |
| US202163154108P | 2021-02-26 | 2021-02-26 | |
| US63/154,109 | 2021-02-26 | ||
| US63/154,108 | 2021-02-26 | ||
| PCT/US2021/050274 WO2022056466A1 (en) | 2020-09-14 | 2021-09-14 | Process technology for biological product manufacturing and downstream purification |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247010958A Division KR20240046650A (ko) | 2020-09-14 | 2021-09-14 | 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230079095A KR20230079095A (ko) | 2023-06-05 |
| KR102655056B1 true KR102655056B1 (ko) | 2024-04-09 |
Family
ID=80626293
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247010958A KR20240046650A (ko) | 2020-09-14 | 2021-09-14 | 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 |
| KR1020237012657A KR102655056B1 (ko) | 2020-09-14 | 2021-09-14 | 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247010958A KR20240046650A (ko) | 2020-09-14 | 2021-09-14 | 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (5) | US11345723B2 (ko) |
| EP (1) | EP4196244A1 (ko) |
| JP (1) | JP2023545363A (ko) |
| KR (2) | KR20240046650A (ko) |
| CN (1) | CN116367903A (ko) |
| AU (2) | AU2021340897B2 (ko) |
| CA (1) | CA3195350A1 (ko) |
| IL (1) | IL301301A (ko) |
| MX (1) | MX2023002960A (ko) |
| WO (1) | WO2022056466A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11345723B2 (en) | 2020-09-14 | 2022-05-31 | Mobius Biomedical, Inc. | Process technology for biological product manufacturing and downstream purification |
| US20220364973A1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-17 | Honeywell International Inc. | In situ fluid sampling device and method of using the same |
| WO2024008256A1 (en) * | 2022-07-05 | 2024-01-11 | Lihme Protein Solutions | Improved apparatus for compound separation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996028664A1 (en) | 1995-03-14 | 1996-09-19 | Baxter International Inc. | Electrofluidic standard module and custom circuit board assembly |
| US20010007305A1 (en) | 1999-03-29 | 2001-07-12 | Rhodes Percy H. | Method and apparatus for electrophoretic focusing |
| US20170216743A1 (en) | 2015-06-22 | 2017-08-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filtration device, filtration method and filtration filter |
| US20200009557A1 (en) | 2017-02-28 | 2020-01-09 | Ge Healthcare Bio-Sciences Ab | A Modular Bio-Processing Unit and a Bio-Processing System Employing Plural Units |
| US20200254455A1 (en) | 2016-02-19 | 2020-08-13 | Cambridge Enterprise Limited | Separation and analysis of samples bymicrofluidic free-flow electrophoresis |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1354286A (en) * | 1970-05-13 | 1974-05-22 | Bagshawe K D | Performance of routine chemical reactions |
| EP0171676B1 (en) | 1984-07-31 | 1990-11-07 | Hitachi, Ltd. | Free-flow electrophoretic separation method and apparatus therefor |
| DE3850390T2 (de) * | 1987-04-03 | 1994-10-06 | Gradipore Ltd | Trennung von geladenen molekülen. |
| US5240680A (en) * | 1991-12-19 | 1993-08-31 | Chiron Corporation | Automated apparatus for use in peptide synthesis |
| US5562812A (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-08 | The Penn State Research Foundation | Free flow electrophoresis device for biomolecule purification and separation in zero and one G |
| US5856174A (en) * | 1995-06-29 | 1999-01-05 | Affymetrix, Inc. | Integrated nucleic acid diagnostic device |
| US6890409B2 (en) * | 2001-08-24 | 2005-05-10 | Applera Corporation | Bubble-free and pressure-generating electrodes for electrophoretic and electroosmotic devices |
| US7651619B2 (en) * | 2001-12-28 | 2010-01-26 | Danmarks Tekniske Universitet (Dtu) | Filtration method and apparatus |
| CN100491957C (zh) * | 2003-04-16 | 2009-05-27 | 株式会社崛场制作所 | 颗粒状物质捕集用过滤膜、使用该过滤膜的取样器以及颗粒状物质的分析装置 |
| CA2661268C (en) | 2006-08-29 | 2016-09-13 | Becton, Dickinson & Company | Method and apparatus for carrier-free deflection electrophoresis |
| US8999129B2 (en) | 2011-03-07 | 2015-04-07 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Liquid and gel electrodes for transverse free flow electrophoresis |
| LT2970948T (lt) * | 2013-03-15 | 2019-03-25 | Glaxosmithkline Biologicals Sa | Rna gryninimo būdai |
| CN103331098B (zh) | 2013-06-28 | 2015-04-01 | 上海交通大学 | 自由流电泳分离腔排气装置及其实施方法 |
| GB2578680B (en) | 2016-07-06 | 2020-08-12 | Dd Aquarium Dev Ltd | Aquarium / pond filter |
| US11028124B2 (en) | 2018-05-07 | 2021-06-08 | Repligen Corporation | Methods, devices and systems for 3-stage filtration |
| CA3108544A1 (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Translate Bio, Inc. | Methods for purification of messenger rna |
| US11345723B2 (en) | 2020-09-14 | 2022-05-31 | Mobius Biomedical, Inc. | Process technology for biological product manufacturing and downstream purification |
-
2021
- 2021-09-14 US US17/474,232 patent/US11345723B2/en active Active
- 2021-09-14 KR KR1020247010958A patent/KR20240046650A/ko active Application Filing
- 2021-09-14 EP EP21867820.9A patent/EP4196244A1/en active Pending
- 2021-09-14 MX MX2023002960A patent/MX2023002960A/es unknown
- 2021-09-14 AU AU2021340897A patent/AU2021340897B2/en active Active
- 2021-09-14 WO PCT/US2021/050274 patent/WO2022056466A1/en active Application Filing
- 2021-09-14 CN CN202180076318.6A patent/CN116367903A/zh active Pending
- 2021-09-14 KR KR1020237012657A patent/KR102655056B1/ko active IP Right Grant
- 2021-09-14 CA CA3195350A patent/CA3195350A1/en active Pending
- 2021-09-14 IL IL301301A patent/IL301301A/en unknown
- 2021-09-14 JP JP2023516829A patent/JP2023545363A/ja active Pending
- 2021-12-29 US US17/564,471 patent/US11396526B2/en active Active
-
2022
- 2022-06-15 US US17/840,812 patent/US20220306687A1/en active Pending
- 2022-07-25 US US17/872,326 patent/US11566043B2/en active Active
- 2022-09-19 US US17/947,932 patent/US11639367B2/en active Active
-
2023
- 2023-08-18 AU AU2023216891A patent/AU2023216891A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996028664A1 (en) | 1995-03-14 | 1996-09-19 | Baxter International Inc. | Electrofluidic standard module and custom circuit board assembly |
| US20010007305A1 (en) | 1999-03-29 | 2001-07-12 | Rhodes Percy H. | Method and apparatus for electrophoretic focusing |
| US20170216743A1 (en) | 2015-06-22 | 2017-08-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Filtration device, filtration method and filtration filter |
| US20200254455A1 (en) | 2016-02-19 | 2020-08-13 | Cambridge Enterprise Limited | Separation and analysis of samples bymicrofluidic free-flow electrophoresis |
| US20200009557A1 (en) | 2017-02-28 | 2020-01-09 | Ge Healthcare Bio-Sciences Ab | A Modular Bio-Processing Unit and a Bio-Processing System Employing Plural Units |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2021340897A1 (en) | 2023-05-18 |
| CN116367903A (zh) | 2023-06-30 |
| IL301301A (en) | 2023-05-01 |
| MX2023002960A (es) | 2023-06-09 |
| WO2022056466A1 (en) | 2022-03-17 |
| US20230008006A1 (en) | 2023-01-12 |
| CA3195350A1 (en) | 2022-03-17 |
| US11396526B2 (en) | 2022-07-26 |
| US20220177519A1 (en) | 2022-06-09 |
| EP4196244A1 (en) | 2023-06-21 |
| AU2021340897B2 (en) | 2023-05-25 |
| JP2023545363A (ja) | 2023-10-30 |
| US20220356206A1 (en) | 2022-11-10 |
| US20220306687A1 (en) | 2022-09-29 |
| AU2023216891A1 (en) | 2023-09-07 |
| KR20240046650A (ko) | 2024-04-09 |
| US20220081469A1 (en) | 2022-03-17 |
| US11639367B2 (en) | 2023-05-02 |
| US11345723B2 (en) | 2022-05-31 |
| US11566043B2 (en) | 2023-01-31 |
| KR20230079095A (ko) | 2023-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102655056B1 (ko) | 생물학적 생성물의 제조 및 다운스트림 정제를 위한 공정 기술 | |
| US6214221B1 (en) | Method and apparatus for purification of biological substances | |
| US6383380B1 (en) | Purification of biological substances | |
| AU2006224893B2 (en) | Electrofiltration method | |
| JP4139333B2 (ja) | クロマトグラフィー用の方法及び組成物 | |
| JP2022525097A (ja) | 接線方向ウイルス濾過 | |
| Wan et al. | Fractionation of bovine serum albumin and monoclonal antibody alemtuzumab using carrier phase ultrafiltration | |
| Hamel et al. | Modeling and applications of downstream processing: a survey of innovative strategies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| GRNT | Written decision to grant |