KR19990028632A

KR19990028632A - 펩티드 혼합물의 제조 방법

Info

Publication number: KR19990028632A
Application number: KR1019970709954A
Authority: KR
Inventors: 데렉 이. 더블유. 채터톤; 그레테 베른트센; 크리스티안 알베르트센; 벤트 이. 페데르센
Original assignee: 안케르 메즈네르츠; 엠디 푸즈 에이엠비에이
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1999-04-15
Also published as: EP0871371A1; WO1997001966A1; AU704743B2; NZ311633A; CA2226001A1; DE69631793T2; JPH11509727A; US6060269A; EP0871371B1; NO317285B1; NO976118L; CN1064216C; NO976118D0; CN1192656A; AU6299196A; KR100437984B1; DE69631793D1; ES2214542T3; ATE260567T1

Abstract

본 발명은 단백질 물질, 바람직하게는 유장을 기재로한 단백질 물질의 가수분해에 의한 특정 성질을 지니는 펩티드 제제의 공업적 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법은 예를 들면 적은 무기질 함량 때문에, 복강 투석 및 비경구 주입에 적합한 생성물을 얻게 한다. 이 방법은 제어하기에 편리한 몇 가지의 단계를 포함하며, 이 방법으로 높은 수율을 얻을 수 있다.

Description

펩티드 혼합물의 제조 방법

포유류의 신장의 통상의 작용은 일정한 산-염기 균형 및 전해질 균형을 유지시키고, 혈액으로부터 과량의 유체 및 바람직하지 못한 대사 산물의 제거와 같은 작용을 포함한다. 신장 질환 환자의 경우에 있어서, 이러한 신장의 기능은 통상 수준의 5 % 이하로 저하될 수 있다. 신장의 기능이 현저하게 저하되었을 경우, 생명을 유지시키고자 한다면 신장의 작용을 대체하기 위하여 인공적인 수단을 사용하여야 한다. 이는 투석기를 사용하여 임상적으로 성취되었다. 이를 성취하기 위한 가장 통상적인 방법중의 하나가 환자의 혈액을 인공 신장 투석기를 통과시키는 혈액투석이다. 이러한 투석기에 있어서, 막의 한면은 환자의 혈액과 접하고, 막의 반대면에는 투석 유체 또는 투석액에 접하는 합성 반투막이 인공 신장으로서 작용할 때 막의 조성은 환자의 혈액중의 바람직하지 않은 생성물이 확산에 의하여 자연적으로 막을 통과하여 체액으로 들어가도록 한다. 따라서 혈액은, 실질적으로 신장의 작용과 동일한 방법에 의하여 정화되고, 환자의 인체로 되돌아가게 된다. 이러한 투석 방법은 환자가 몇시간 동안, 또한 종종 일주일에도 수차례 투석기에 물리적으로 "연결"되어 있어야 한다. 이러한 방법이 능률적임에도 불구하고, 명확한 이유에서 여러 가지 불편함이 존재한다.

혈액의 체외처리를 필요로하는 혈액투석과 관련한 몇가지의 불편한 점은, 필요로하는 반투막으로서 환자 자신의 복막을 사용하는 기술을 이용하여 극복할 수 있다. 복막은 많은 혈관 및 모세혈관을 함유함으로써, 천연 반투막으로서 작용할 수 있는 막성 내벽이다. 투석 용액은 복벽내의 카테테르를 통하여 복강으로 도입된다. 투석액을 위해 적당히 체류시킴으로써 투석액과 혈액 간의 용질의 교환을 가능하게 해준다. 혈액으로부터 물을 유출시키기 위하여 혈액에서 투석액까지의 적당한 삼투압 구배를 제공하여 체액를 제거할 수 있다. 따라서, 혈액의 정확한 산-염기 평형, 전해질 평형, 및 유체 평형이 이루어지고, 바람직하지 않은 생성물은 혈액으로부터 제거된다. 투석 용액은 투석이 완료된 후 카테테르를 통하여 아주 간단하게 복강으로부터 배출된다. 1 종류 이상의 복강 투석 방법이 존재함에도 불구하고, 용질 및 투석액을 교환하는 동안 환자가 장치에 묶여있을 필요가 없기 때문에, 연속 이동성 복강 투석 방법(CAPD)으로 공지된 기술이 특히 바람직하게 사용되고 있다. 단지 투석 용액을 주입하고 배출하는 동안만 앉아 있으면 된다.

복강 투석에 사용하기 위한 작용제 조성에 관하여는 매우 특별한 요구가 존재한다. 이 요구는 추가로 환자에 따라서 다양할 수 있다. 작용제는 물론 비독성일 것이 요구된다. 추가적로는, 작용제는 분자 크기, 전도성, 및 염과 무기질의 함량에 관하여 정확하게 특정되어 있어야 한다.

현재 필요한 삼투압 구배를 얻기 위하여 가장 널리 받아들여지는 작용제는 글루코스이다. 글루코스는 혈액에 유입될 경우 즉시 대사될 수 있을 뿐만아니라 비독성이라는 이점을 지니고 있다. 그러나, 글루코스의 사용에 있어서 주요한 문제점은, 투석액으로부터 즉시 혈액 내로 용해된다는 점이다. 어떠한 물질이든 긍극적으로는 혈액 순환으로 진입하게 될 것임에도 불구하고, 글루코스는 복막을 빠르게 횡단하여 주입 후 2 내지 3 시간 내에 삼투압 구배를 깨뜨린다. 이는 한외여과의 방향을 역전시켜 원치 않는 결과, 즉 투석 처리의 종반으로 갈수록 물이 투석액으로부터 재흡수되는 결과를 초래한다. 추가로, 흡수되는 글루코스의 양은, 12 내지 35 % 정도로 높을 수 있으므로 환자의 에너지 섭취의 대부분을 나타낼 수 있다. 이는 비당뇨병 환자에게는 현저한 효과를 나타내지는 않지만, 글루코스에 대한 내성이 이미 손상된 환자에게는 대사에 심한 부담을 주게 된다. 이런 추가의 부담은 많은 CAPD-환자들에게서 발견할 수 있는 고혈당증 및 비만과 관련될 수 있다. 당뇨병 환자들은, 증가된 글루코스 부담으로 나타나는 고혈당증의 위험을 감소시키기 위하여, 추가로 복강 투석액에 인슐린을 첨가하여야 하는 불편과 위험을 겪게 된다.

글루코스를 함유하는 투석액은 복막내의 단백질의 비-효소적 글루코스화로 인하여 복막의 여과 효율을 감소시킬 수 있다. 이와 관련한 참고 문헌으로서는 제임스 더블유. 도비(James W. Dobbie)가 1990년 2월에 미국 신장 질병 저널 제15권 제2호 97-109 페이지에 발표한 "복막의 분자 생물학 및 초구조적 병리학의 새로운 개념 : 복강 투석을 위한 그들의 특성"이 있다.

또한 글루코스의 사용에는 투석액의 제조에 있어 문제점을 나타낸다. 투석액의 멸균은 전형적으로, 가열에 의하여 이루어지는데 이는 생리학적인 pH-수치에서 글루코스의 캬라멜화를 일으킬 수 있다. 이를 극복하기 위하여, 투석액의 pH-수치를 통상적으로 5.0-5.5에 맞춘다. 인체의 정상적인 수치보다 훨씬 낮은 pH-수치는, 주입시 몇몇의 환자들이 인체에 고통을 겪는 원인이 될 수 있고, 복강 막의 경화를 일으킬 수 있으며 이는 다시 용질 평형 또는 제거의 감소를 일으킬 수 있다(슈미트 등의 Arch. Int. med., 141: 1265-1266, 1980).

이러한 불이익으로 삼투압 조절제로서 글루코스의 적당한 대체물을 찾는 것이 매우 필요하게 되었다. 생물학적으로 불활성이고, 즉시 복막을 통과하지 않으며, 비독성이고, 충분한 삼투압을 나타내어야 한다는 기준에 부응하는 많은 물질이 제안되어 왔다. 제안되어 온 많은 물질들이 글루코스를 대신할 만큼 적합하지 않다는 것이 판명되었다. 예를 들면, 고 분자량으로 인하여 덱스트란(Dextrans)(Gjessing, Acta Med. Scan., 185: 237-239, 1960) 또는 폴리아니온(Polyanion)(미국 특허 제4,399,433호)의 사용이 제안되었다. 이들 사용시, 복막을 가로지른 혈액으로의 확산의 감소가 발견되었다. 그러나, 용질 전달 과정 중의 림프 시스템의 역할은, 고 분자량 그 자체의 이익을 확실히 제한한다(알렌 등의, Amer. J. Physiol., 119 : 776-782. 1937). 또한, 폴리아니온의 경우에 있어서, 이들 대부분은 대사가 불가능하기 때문에, 이들의 독성 작용여부가 확실치 않다. 대사에 관한 유사한 문제점이, 예를 들면 솔비톨, 크실리톨 및 글루코스 중합체와 같은 화합물에서 발견되었다. 매우 천천히 대사되는 솔비톨은, 고삼투압성 혼수상태 및 사망의 예(라자 등의, Ann. Int. Med., 73 : 993-994, 1970)와 연관이 있기 때문에, 더 이상 사용되고 있지 않다. 또한 크실리톨 및 글루코스 중합체는 혈액 중에 축적되는 경향이 있고, 바람직하지 않은 부대 효과가 발생할 수 있다(바잘로 등의, Trans Amer. Soc. Artif. Interm. Organs, 28 : 280-286, 1982). 또한 삼투 용량에 있어서 글루코스와 비슷한 과당도 많은 동일한 불이익을 나타낸다. 또한 고가로 인하여 광범위하게 사용되고 있지 않다.

글루코스를 대신하여 아미노산의 사용이 더욱 유망하게 제안되고 있다. 아미노산은 내성이 강하고, 공지된 역효과가 없다(오렌 등의, Perit. Dial. Bull, 3 : 66-72). 낮은 분자량으로 인하여 아미노산은 글루코스에 비하여, 중량 기준상으로 높은 삼투 효과를 발휘한다. 그러나, 또한 아미노산 역시 더욱 빠르게 혈액에 흡수되어, 삼투 구배의 빠른 감소를 가져온다. 글루코스가 흡수되는 것과는 다르게, 아미노산의 흡수는, 많은 CAPD 환자들에게서 발견할 수 있는 단백질 손실을 보상한다는 면에서 이로울 수 있고, 글루코스와 비교할 때 아미노산 용액은 매우 고가이므로 이에 따른 불이익이 존재한다. 더욱이, 더욱 빠른 아미노산의 흡수는 혈액의 우레아 질소 수준을 현저하게 증가시키는 상당한 질소 부담을 가져온다. 따라서, 아미노산조차도 적당한 대체물인 것 같지는 않다.

본 발명은, 특히 분자량, 몰삼투압농도, 세균학 및 무기질 함량에 관련하여, 바람직한 특정 성질을 갖는 펩티드 화합물을 제조하는 공업적으로 유용하며 개선된 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 혼합물은, 복강 투석 및 비경구 주입을 위한 작용제로서 또는 작용제 중에 사용하기 위하여 뿐만아니라 다른 약제용 및 화장제 용도에 있어서 매우 적당하다.

복강 투석 방법에서의 개량은 하기에 더욱 자세하게 상술되어 있는 덴마크 특허 제168 080호에 개시된 발명에 의해 얻을 수 있다. 여기서는 글루코스에 견줄 만한 정도로 안전하고 유익한 대체물일 뿐만아니라, 경제적으로는 유익한 삼투압 조절제로 이루어진다.

고품질 단백질, 예를 들면 유장 단백질의 효소에 의한 가수분해로부터 유도된 비교적 저 분자의 올리고펩티드(300-2,000 달톤)의 혼합물이 복강 투석 용액 중의 효과적인 삼투제로서 사용될 수 있다는 것이 발견되었다. 아미노산 용액과의 비교에 있어서, 다소 보다 높은 분자량의 펩티드는 혈액으로의 빠른 흡수를 방지하고, 혈액중의 질소의 불필요한 증가를 방지할 뿐만아니라, 삼투 구배를 더욱 효과적으로 유지시킨다. 고품질 단백질로부터 유도되었기 때문에 펩티드 혼합물은 매우 느리게 혈청으로 흡수된다 해도 궁극적으로는 추가로 유용한 영양 공급을 제공한다. 최종적으로, 이 펩티드 혼합물은 저가 및 손쉽게 구할 수 있는 삼투제 공급원을 제공한다.

분자량이 약 5,000 달톤을 넘는 펩티드는, 알레르기의 문제점을 나타낼 수 있으며 인체내로 도입될 생성물 중에 도입될 때 특히 부적합하다.

이러한 종류의 펩티드 혼합물은 추가로 복강 투석액로서 사용하기에 적당한 임의의 삼투적으로 균형된 수용액과 혼합시킬 수 있다. 유용한 투석액은, 본 발명의 목적을 위해 유효하게 삼투적으로 균형을 이루기 위하여, 복막을 가로질러 물 및 바람직하지 않은 대사 산물의 확산을 일으키기에 충분한 농도의 전해질을 함유하여야 한다. 그 필요량이 각 개인에 따라서 다양할 수 있으므로, 표준 투석 용액은 존재하지 않는다. 통상의 용액은, 예를 들면 특정 양의 나트륨, 클로라이드, 락테이트, 마그네슘 및 칼슘을 함유할 수 있다. 전형적인 투석액의 함량은 삼투제 양의 특정 없이 하기에 나타내었다. 글루코스 용액에 있어서, 글루코스 모노하이드레이트는 전형적으로 약 1.5 내지 4.25 %의 양으로 첨가될 수 있다. 이는 가능한 용액의 단지 하나의 예를 나타낸다고 이해될 수 있고, 다양한 패턴은 당업계의 숙련자들에게는 자명할 것이다. 투석액중의 펩티드 혼합물의 비율은 다양할 수 있으나, 통상적으로 투석액 용액의 약 1 내지 15 중량%의 범위에 있을 수 있다. 어떠한 경우에도, 사용된 펩티드의 양은 지지하는 전해질과 함께 몰삼투압농도 약 300 내지 약 500 mOsm/L(정상 혈청 몰삼투압농도는 280 mOsm/L임)를 부여하기에 충분하여야 한다. 투석액의 투여는 통상적으로 복강 투석에서 사용되는 방법으로 이루어진다. 복강 투석의 전형적인 양식은 문헌("복강 투석", K. Nolph, ed. Martinus Nighoff Publisher, 1981)에 기술되어 있다. 임의의 개별 환자에 필요한 특정 처치는 환자의 의사에 의하여 손쉽게 측정될 수 있다.

전형적인 복강 투석 용액의 성분(meq/L)은 나트륨 132.0, 칼슘 3.5, 마그네슘 0.5, 클로라이드 96.0, 락테이트 음이온 40.0이다.

국제 특허 출원 제87/01286호 및 상응하는 유럽 특허 제270,545호, 미국 특허 제4,906,616호, 및 덴마크 특허 제165,734호로부터, 유제품의 효소 가수분해에 의해 투석액을 제조하는 방법이 공지되어 있다. 이들 중에서, 유장 분획은 언급되어 있기는 하나, 이는 다소 일정치 않은 화학적 조성을 갖고 제거하기 힘든 다수의 단백질 잔사를 함유하며, 이로 인하여 가수분해는 재현가능하지 않고, 가수분해 생성물은 오염되는 경향을 수반한다고 기술하고 있다. 결과적으로는, β-락토글로블린 및 α-락토알부민 및 특히 카제인 분획의 사용이 바람직하다. 효소에 의한 가수분해는 카제인화 나트륨 수용액상에서 수행된다. 가수분해 후에, 박테리아 필터를 통하여 여과를 수행하고, 염을 첨가하여 생성물을 목적하는 몰삼투압농도 및 pH로 조절한다.

그러나, 카제인은 신장 질병을 겪는 환자에게 적합하지 않은 높은 인 함량으로 인하여 다소 적합하지 않다.

상기에서 언급한 바와 같이, 유럽 특허 제218,900호 및 상응하는 덴마크 특허 제168,692호 및 제168,080호 및 미국 특허 제5,039,609호로부터, 분자량 약 300 내지 약 2,000 달톤을 갖는 펩티드의 혼합물이 공지되었으며, 이 혼합물은 복강 투석과 관련하여 몰삼투압농도 활성제로서 사용하기에 아주 적합하다. 동일한 참고문헌에서는 효소에 의한 가수분해에 이어서 투석 및 역삼투에 의하여 고순도 단백질로부터 이러한 혼합물의 제조 방법에 대하여 기술한다. 단백질로서, 예를 들면 유장 단백질이 사용된다. 이 제조 방법은 다소 성가시고 아주 특별한 장치가 필요하며, 조성을 다양화할 수 없다. 이러한 방법으로는 저분자 N-함유 물질, 락토스 및 무기질, 특히 알루미늄이 일단 투석액에 포함된 후에는 제거할 수 없기 때문에, 이들 성분에 있어 특히 중요하다.

추가로, 국제 특허 출원 제94/14468호는 펩티드 및 글루코스를 함유하는 투석 용액에 대해 기술한다. 그러나 이러한 펩티드의 특정 제조 방법에 대해서는 밝히지 않고 있다.

미국 특허 출원 제4,427,658호는 영양학적 목적에 특히 적당한 유장 단백질의 가수분해물에 대해서 개시하고 있다. 이는 완전하게 가수분해되고, 결과적으로 높은 유리 아미노산의 함량을 갖는다. 유리 아미노산은 15 %정도로 높을 수 있다. 이는 일반적으로 바람직스럽지 못하며, 권장되는 농도가 5 %이하인 투석을 위하여는 특히 바람직하지 못하다. 가수분해물은 단백질 분해 효소, 예를 들면 판크레아틴을 사용한 가수분해로 제조되고, 가수분해는 12 %로 트리클로로아세트산으로 침전되는 질소가 존재하지 않을 때까지 계속된다.

국제 특허 출원 제92/21248호는 출발 물질로서, 건조 물질로 측정한 65 %이상의 단백질 함량을 갖는 유장 단백질 생성물을 사용하여 영양학적 목적을 위한 유장 단백질 가수분해물의 제조 방법, 및 비-pH-조정 가수분해에 이은 한외여과/마이크로여과 후의 조합을 개시하고 있다. 이 제조 방법은 맛이 좋고 관능적으로 허용 가능한 생성물을 고수율로 제공한다. 그러나, 이 생성물은 투석 생성물을 위하여는 너무 높은 무기질 함량을 갖는다.

요구되는 바에 의존하는 유리한 분자량 및 유리한 함량의 질소 및 무기질을 갖는, 투석, 비경구 주입 및 다른 목적을 위해 매우 적당한 펩티드 제제의 제조가 가능하다는 것이 밝혀졌다. 이는 제제의 조성을 손쉽고 경제적으로 조절할 수 있는 특히 유용한 방법에 의하여 성취된다. 이 방법은 손쉽게 이용가능한 장치를 사용하여 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은

(a) 8 % 단백질 용액 중에서 측정된 몰삼투압농도의 증가가 120 내지 250 mOsm/kg H₂O로 얻어질 때까지 가수분해하는 단계, (b) 마이크로여과, 원심분리 또는 분리 크로마토그래피하여 목적하지 않는 고분자량 물질을 제거하는 단계, (c) 단계 (b)로부터의 투과액을 한외여과하거나 크로마토그래피 방법으로 처리하여 목적하는 펩티드를 분리하는 단계, (d) 단계 (c)로부터의 투과액을 나노여과하거나 크로마토그래피 방법으로 처리하는 단계, (e) 나노여과로부터의 보유물을 모으고, 가능하면 이를 냉각하는 단계, (f) 전기투석을 위한 최적 pH수치로 조정한 후 단계 (e)로부터의 보유물을 전기 투석하는 단계, (g) 얻어진 생성물을 임의로 멸균 여과하는 단계, 및 (h) 바람직한 경우, 멸균 생성물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단백질을 가수분해 조건하에 수용액 중에서 처리하여 펩티드 분자량 200 내지 2,000 달톤 및 낮은 무기질 함량을 갖는, 복강 투석 및(또는) 비경구 주입, 및 기타 용도에 사용하기에 적절한 펩티드 혼합물의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이 방법에 의하여, 200 내지 2,000 달톤, 바람직하게는 400 내지 1,500 달톤, 특히 1,000 달톤 미만의 분자량을 갖는, 투석 성분용으로서 바람직한 펩티드 혼합물을 제조하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 방법에 의하여, 또한 극히 낮은 무기질 함량, 즉 최대 인 함량 0.01 %, 최대 알루미늄 함량 0.5 ppm, 최대 나트륨 함량 0.6 %, 최대 클로라이드 함량 0.7 %, 최대 칼륨 함량 0.02 % 및 최대 마그네슘 함량 0.01 %를 갖는 펩티드 혼합물을 제조하는 것도 가능하다.

유장 단백질은 매우 적당한 단백질 출발 물질이다. 이는 특히 농축 유장 단백질이 유리하다. 특히 바람직한 유장 단백질 농축물은 비프롤(BIPROR)(상표명)로 시판되는 제품이다. 이는 단백질 90 %를 함유하고 매우 적은 양의 지방, 락토스 및 무기질을 갖는다. 영양학적인 측면에서, 유장 단백질은 높은 가치, 예를 들면, 전체 계란(난백+난황)과 동일한 크기 수치로서 콩 단백질 및 카제인 보다는 높은 TD(진정한 소화율), BV(생물학적 가치), NPU(총 단백질 이용률), 및 PER(단백질 효율비)를 갖는다.

본 발명에 따른 발명에 의해 제조되는 펩티드 혼합물중의 대략 50 %의 펩티드는 필수 아미노산으로 구성된다. 결과적으로, 이 펩티드 혼합물은 탄수화물, 지방, 비타민, 무기질 등과 적당히 혼합하여 비경구 및 말초-비경구 주입에 매우 적당할 것이다. 식품, 식품 기술 및 영양 과학 백과사전 3,420-3,422 페이지, 모스비(Mosby)의 "비경구 영양", 및 필수 영양과 다이어트 요법(1994) ; 18장, 주입 방법: "장 및 비경구 영양"을 본 명세서에서 참고문헌으로 포함한다.

그러나, 다른 단백질 출발 물질, 예를 들면, 카제인 및 콩 단백질을 사용할 수도 있으나, 언급한 바와 같이, 이들은 유장을 기재로한 출발 물질만큼 유익하지 못하다.

원칙적으로, 산 또는 염기 가수분해를 이용할 수 있으나, 효소에 의한 가수분해를 이용하여 보다 높은 수율을 올릴 수 있다. 추가로 산 또는 염기 가수분해는 조성이 변화적임에 더불어 공정을 억제하기가 더욱 어렵고, 몇몇의 아미노산, 예를 들면 류신, 발린 및(또는) 이소류신이 이 방법 의해 파괴된다. 결과적으로는, 효소에 의한 가수분해가 통상적으로 바람직하다.

유용한 효소는, 예를 들면 펩신, 트립신, 키모트립신 및 판크레아틴을 포함한다. 특히 효소 생성물 노보 노르디스크사의 알칼라제(Alcalase)(상표명) 및 뉴트라제(Neutrase)(상표명)가 매우 적당하다.

효소 선택 및 출발 물질에 따라서, 가수분해 전에 출발물질을 물에 용해시켜 가열처리 할 수 있으며 이는 단백질의 개환을 일으키고, 수율을 증가시키고(시키거나) 처리 시간을 단축시킬 수 있다. 가열 처리를 수행하는 경우, 유장 단백질의 경우에 통상적으로 약 80-90 ℃에서 1-3 분 동안 처리하는 것이 적합할 것이다. 알칼라제(상표명) 및 뉴트라제(상표명)에 의한 효소 가수분해는 30-65 ℃, 바람직하게는 52-53 ℃에서 수행되나, 가수분해 온도는 사용된 효소에 따라 달라진다.

가수분해도는 몰삼투압농도 증가를 측정하거나, 아미노-질소를 측정하여, 또는 염기로 적정하여 모니터 한다. 가수분해 동안 pH는 사용된 효소에 따라 일정하거나 변화될 수 있다. 따라서 알칼라제(상표명)/뉴트라제(상표명)를 사용할 때 pH는 통상적으로 8.5 내지 6.0 사이에서 변할 수 있다.

기수분해 혼합물중 가수분해되지 않은 단백질, 응집체 및 지방 성분은, 예를 들면, 마이크로여과, 원심분리, 또는 크로마토그래피 방법에 의하여 가수분해 혼합물로부터 분리하여 최초의 가수분해 혼합물로부터 펩티드를 분리한다.

보유물의 투석여과에 의하여, 투과액중에서 증가된 펩티드의 수율이 얻어진다. 이 공정 단계는 높은 분리 용량하에서 수행되고, 대부분의 고분자 물질은 펩티드(투과액)로부터 제거된다. 투과액으로부터 잔류하는 고분자 성분을 제거하기 위하여 한외여과를 수행하거나, 투과액의 크로마토그래피 정제를 수행한다. 이 공정 단계는 선행하는 마이크로여과보다 현저하게 낮은 분리 용량에서 일어나고, 펩티드 혼합물로부터 모든 고분자 물질의 제거를 보장한다. 물과 저분자량 질소 함유 물질 및 염을 제거하기 위하여, 나노여과 또는 크로마토그래피 방법에 의하여 펩티드 혼합물을 분리한다. 이에 의하여, 생성 펩티드 혼합물은 건조 물질을 기준으로 더욱 농축되며, 동시에 무기질 및 질소 함유 물질의 함량이 감소된다.

전기투석 단계 중에서 가장 우수한 무기질 제거는 pH 4-5, 특히 약 4.5에서 성취된다. 전기투석은 무기질 제거와 동시에 단계적으로 감소되는 전도성을 측정하여 손쉽게 모니터할 수 있다. 이러한 무기질의 제거는 복강 투석 및 비경구 및 말초-비경구 주입을 위한 생성물에서 중요하다.

일반적으로, pH 및 온도는 효소 및 분리를 위한 최적 공정 조건을 얻기 위하여 개별적인 공정 단계 동안에 조절된다.

추가로, 매우 높은 세균학적 품질을 갖는 최종 생성물을 얻기 위하여 세균 및 포자를 제거하기 위한 멸균 단계가 도입된다.

본 발명에 따른 방법은 공지 기술에 비해 큰 이점을 지닌다. 특히, 이러한 이점은 공정중의 정당한 위치에서 공정을 중재하고 제어하여 그 결과로서, 목적하는 생성물의 조성을 제어할 수 있는 개량된 가능성을 제공하는 분리된 단계들에 있다. 추가로, 이는 높은 수율을 가져오는 경제적으로 이점이 있는 방법이다.

언급한 바와 같이, 이는 특별하게 설계된 장치를 사용하는 유럽 특허 제218,900호에 개시된 방법에서와는 달리, 통상적으로 사용되는 장치, 즉 유가공 분야에서 사용되는 장치에 의해 수행될 수 있다. 이는 물론 본 발명이, 공지된 기술과 비교할 때, 이러한 이유 하나로서는 더욱 경제적으로 수행될 수 있다는 것을 의미한다.

상기의 덴마크 특허 제168,080호 14 페이지 27번째 줄에서 한외여과는 확실한 분리를 얻을 수 없는 극심한 단점이 있다고 주장한다. 이러한 문제점은 특정 한외여과 막(UF-막)을 사용하여 본 발명에 따라 극복할 수 있는데 이러한 막을 사용함으로써 제조된 펩티드 혼합물 중에 분자량이 2,000 달톤을 넘는 분자가 단지 최소 및 무시할 만한 양으로만 존재하게 된다. 이러한 UF-막은 1984년부터 상업적으로 시판되어 오고 있다.

추가로, 본 발명에서는, 언급한 바와 같이, 바람직하게는 특정 출발 물질, 즉 90 % 정도의 단백질 및 매우 낮은 함량의 지방 및 락토스 및 무기질을 갖는 유장 단백질 생성물을 사용한다. 지방의 함량은 전형적으로는 약 0.5 %이고, 락토스의 함량은 전형적으로는 1.6 %이다. 지방, 락토스 및 무기질은 언급한 용도에 바람직하지 않기 때문에 충분히 순수한 생성물을 더욱 손쉽게 얻을 수 있다. 추가로, 포자 함량 또한 매우 낮다.

본 발명은 다음의 실시예에 의하여 더욱 자세하게 설명된다.

분리 유장 단백질 분말 20.0 kg을 탈이온수 210 L에 용해시켰다. 이 용액을 85 ℃에서 2 분 동안 가열 처리하고, 약 50 ℃까지 냉각하고, 가수분해 탱크로 이송하였다. 0.2 % 효소 생성물 알칼라제(ALCLASE)(상표명) 2.4 L 및 0.1 % 효소 제제 뉴트라제(NEUTRASE)(상표명) 0.5 L를 첨가하였다. 각각의 사용된 효소는 노보-노르디스크 사로부터 구입할 수 있다. 약 50 ℃에서 15 시간동안 가수분해한 후, 몰삼투압농도 증가는 166 mOsm/kg H₂O였다. 생성물을 60 ℃까지 가열한 후, 프랑스 소재 쏘시에떼 데스 쎄라미크 테크니쿠에스 사의 0.2 ㎛ 막상으로 마이크로여과하였다. 약 60 ℃에서 마이크로여과를 수행하고, 약 200 L의 탈이온수로 투석여과를 실시하였다. 평균 플럭스는 약 150 L/(m²·hr)이다. 투과액을 모으고 85 ℃에서 3 시간 동안 가열 처리하고, 50 ℃까지 냉각하였다. 그 후 50 ℃에서 이 투과액을 미국 켈리포니아주 에스콘디도 소재 디설리네이션 시스템사(Desalination System Inc.)의 디살(Desal) G50 형태의 한외여과 막상에서 한외여과 하였다. 막의 컷-오프는 15,000이었다. 한외여과에서 평균 환류는 5.8 L/(m²·hr)이었다. 투과액을 70 ℃에서 2 분 동안 가열 처리하고, 60 ℃까지 냉각한 후, 60 ℃에서 영국소재 PCI 막 시스템사의 PCI AFC30 형태의 막상에 나노여과하였다. 평균 플럭스는 240 L/(m²·hr)이었다. 나노여과 보유물을 70 ℃에서 2 분동안 가열처리하고, 5 ℃까지 냉각한 후, 희석된 HCl을 사용하여 pH를 4.5로 하였다. 생성물을 약 10 ℃ 및 50 V의 전압으로 전기투석하고, 공정 동안 전류를 6.5 A에서 0.5 A로 낮추었다. 여기서 전도도는 0.8 mS로 감소하였다. 전기투석 막은 프랑스 소재 유로디아(Eurodia)사의 NEOSEPTA-AMX 또는 -CMX형이다. 그 후, 전기투석 보유물을 모으고 70 ℃에서 2 분동안 가열처리하고, 60 ℃로 냉각한 후, 60 ℃에서 프랑스 소재 쏘시에떼 데스 쎄라미크 테크니쿠에스 사의 0.05 ㎛ 막상으로 멸균 여과하였다. 평균 플럭스는 2,300 L/(m²·hr)이었다. 합한 멸균 여과 생성물을 덴마크소재 니로 아토마이저사의 니로 마이너형의 스프레이 타워상에서 건조하고, 분말 형태의 9.0 kg 펩티드 혼합물을 얻었다.

얻어진 혼합물을 분석하여, 다음의 결과를 얻었다.

pH 4.75

단백질 함량 90.5 중량%(N% * 6.38)

건조 물질 함량 96.8 중량%

지방 함량 < 0.02 중량%

락토스 함량 < 0.1 중량%

회분 함량 0.17 중량%

인 함량 0.007 중량%

나트륨 함량 0.012 중량%

칼륨 함량 0.006 중량%

클로라이드 함량 < 0.05 중량%

칼슘 함량 0.008 중량%

암모늄 함량 < 0.5 중량 ppm

*) 620

*) 410

분자량 < 2,000 D *) 99.24

분자량 < 1,000 D *) 86.46

총 세균 함량 < 1/g

*) 분자량은 물 고압 펌프(510), 주입기 및 검출기를 사용하여 측정하였다. 사용된 칼럼은 상온에서 작동되는 직렬 연결된 3×TSK G2000 SWXL였다.

이동상은 TFA 0.1 % 및 아세토니트릴 25 %를 함유한 0.05 M 인산염 완충액 0.5 M 염화 암모늄 용액으로 구성되었다. 칼럼은 다양한 분자량을 갖는 몇 개의 펩티드 표준으로 보정되었다. 최소제곱법에 의하여 최적의 삼급 폴리노뮴(third degree polynomium)을 계산하였다. 생성 곡선은 눈금곡선으로서 사용되었다.

샘플을 이동상중에 5 mg/mL의 농도로 용해시켰다. 20 마이크로리터 샘플을 주입하였다. 검출기 반응 대 용리 부피를 기록하였다. 크로마토그램을 각 세그먼트가 용리 부피 및 시간 간격상의 크로마토그램 영역으로 특징지워지는, 시간 세그먼트( 및 용리 부피 세그먼트)로 분할하였다.

각각, 중량 및 수 분자량을 다음의 공식에 따라 측정하였다.

상기 식에서,

는 질량 평균 분자량이고,

는 수 평균 분자량이고,

A_i

는 각 시간 간격에 걸쳐 축적된 검출기 반응으로 측정된, 각 세그먼트당 크로마토그램 영역이다.

M_w,i

는 각 세그먼트당 상응하는 분자량이다. 이러한 수치는 시간 간격에 걸친 평균 용리 부피를 사용한 눈금 곡선에 의하여 계산된 것이다

아미노산 분석, 중량% :

티로신 3.70

트립토판 1.90

시스틴 2.62

메티오닌 2.05

아스파르트산 10.9

트레오닌 4.53

세린 3.95

글루탐산 17.1

프롤린 4.43

글리신 1.70

알라닌 5.69

발린 5.14

이소류신 5.38

류신 12.0

페닐알라닌 3.53

히스티딘 2.33

리신 10.3

아르기닌 1.97

Claims

(a) 8 % 단백질 용액 중에서 측정된 몰삼투압농도의 증가가 120 내지 250 mOsm/kg H₂O로 얻어질 때까지 가수분해하는 단계, (b) 마이크로여과, 원심분리 또는 분리 크로마토그래피하여 목적하지 않는 고분자량 물질을 제거하는 단계, (c) 단계 (b)로부터의 투과액을 한외여과하거나 크로마토그래피 방법으로 처리하여 목적하는 펩티드를 분리하는 단계, (d) 단계 (c)로부터의 투과액을 나노여과하거나 크로마토그래피 방법으로 처리하는 단계, (e) 나노여과로부터의 보유물을 모으고, 가능하면 이를 냉각하는 단계, (f) 전기투석을 위한 최적 pH수치로 조정한 후 단계 (e)로부터의 보유물을 전기 투석하는 단계, (g) 얻어진 생성물을 임의로 멸균 여과하는 단계, 및 (h) 바람직한 경우, 멸균 생성물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단백질을 가수분해 조건하에 수용액 중에서 처리하여 펩티드 분자량 200 내지 2,000 달톤 및 낮은 무기질 함량을 갖는, 복강 투석 및(또는) 비경구 주입, 및 기타 용도에 사용하기에 적절한 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 여과 조건 및 기타 조건이 목적하는 무기질 함량에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 최대 인 함량 0.01 %, 최대 알루미늄 함량 0.5 ppm, 최대 나트륨 함량 0.6 %, 최대 클로라이드 함량 0.7 %, 최대 칼륨 함량 0.02 %, 및 최대 마그네슘 함량 0.01 %의 조성을 갖는 낮은 무기질 함량의 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 가수분해 및 여과 조건 뿐만아니라 기타 조건들이 목적하는 분자량에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는, 분자량 400 내지 1,500 달톤을 갖는 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 가수분해 및 여과 조건 뿐만아니라 다른 조건들이 목적하는 분자량에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 분자량 1,000 달톤 이하의 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 출발 물질로서 사용되는 단백질 물질이 유장 생성물, 특히 유장 단백질 농축물인 것을 특징으로 하는 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제5항에 있어서, 출발 물질로서 사용되는 단백질 물질이 상표명 BIPROR로 시판되는 형태의 고형 유장 단백질 단리물이거나 상응하는 생성물인 것을 특징으로 하는 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 가수분해가 효소에 의한 가수분해인 것을 특징으로 하는 펩티드 단백질의 제조 방법.
제8항에 있어서, 효소에 의한 가수분해가 상표명 알칼라제 및 뉴트라제의 효소, 또는 상응하는 효소 생성물로 수행되는 것을 특징으로 하는 펩티드 혼합물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 개별적인 단계 사이에, 필요에 따라 가열 처리 및(또는) 냉각을 수행하는 것을 특징으로 하는 펩티드 혼합물의 제조 방법.