KR20240054316A - 인라인 지속적 가압 탱크： “ｉｃｐｔ”를 사용한 공정 강화를 위한 통합 솔루션 - Google Patents

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세바스티앙 들라크르와
나르지쓰 엘 하자미
파울 카슈트니그
조슬린 하스 더르
슬라자냐 토믹-스크르빅
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Abstract

서지 탱크, 보유 탱크 또는 유사물의 사용 없이 연속 공정으로서 현저히 상이한 공정 파라미터 (예를 들어, 압력 및 유량)를 필요로 하는 이질적인 공정 단계가 수행되는 생물제제 또는 바이오의약품 정제 프로토콜의 작동을 위한 방법 및 절차.

Description

인라인 지속적 가압 탱크： “ＩＣＰＴ”를 사용한 공정 강화를 위한 통합 솔루션
생물제제 및 바이오의약품의 가공처리는, 예를 들어, 크로마토그래피 및 여과 단계를 포함한 다수의 공정 단계를 필요로 한다. 통상적으로, 단계는 정제 공정 내에서 배치 모드로 수행된다. 이는, 특히 유량 및 압력과 관련하여, 매우 다양한 조건 하에 상이한 단계가 빈번히 실행되어야 하기 때문이다. 예를 들어, 비교적 일정한 유량으로 작동되는 크로마토그래피 컬럼으로부터의 용출액은, 다음 공정 단계에 의해 가공처리되기 전에 종종 탱크에 임시로 저장되어야 한다. 이는, 많은 여과 단계와 같이, 다음 단계가 일정한 압력 조건 하에 작동하는 경우에 특히 그러하다.
소위 "연속 공정"에서는, 이질적인 공정 단계에 의해 요구되는 다양한 조건이 공정 단계의 직접적 연결을 허용하지 않기 때문에 서지 탱크 또는 보유 탱크가 종종 사용된다. 현재 이용가능한 시스템에서 서지 탱크 및 보유 탱크를 사용해야 하는 필요성은 생성 프로토콜의 생산성 및 효율성을 감소시킬 수 있다.
관련 기술분야의 다른 사람들은 이 문제를 해결하려고 시도하였다. 예를 들어, Schick (Filter and Separation, Dec. 2003, pp. 30 - 33 and EP 1 623 752 A2)는 사용자-정의된 압력 한계에 도달할 때까지 초기에는 여과에 일정한 유량을 활용하고 이어서 일정한 압력 설정으로 자동으로 전환하는 자동화된 방법을 개시한다. 그러나, 이 방법은 일정한 유동 또는 압력이 유지되는 것을 보장하지 않으며 서지 또는 보유 탱크의 제거를 보장하지 못할 가능성이 높다. 또한, 이 시스템이 필요로 하는 유량의 변화는 상류 공정 단계에 부정적 영향을 미칠 수 있다.
또한, Bohonak 등 (Biotechnology Progress, 05 Oct. 2020, 37:e3088; doi.org/10.1002/btpr.3088)은 하나의 트레인이 사용되고 다른 것은 서비스되고 있는 2개의 병렬 공정 트레인을 활용하는 시스템을 개시한다. 다시 말해서, 공정 유동이 2개의 트레인을 통해 교호됨으로써 전체 공정의 연속 작동이 가능하다. 그러나, 이 시스템은 공정 트레인 내에서 유량 및 압력과 같은 상이한 공정 파라미터의 원활한 융합을 허용하지 않는다.
관련 기술분야에서 필요한 것은, 보유, 서지 또는 저장 탱크 등으로의 공정 중단이 필요 없는, 예를 들어, 크로마토그래피 단계와 같은 일정한 유동 공정 단계와, 여과와 같은 일정한 압력 단계의 연속 작동을 허용하는 방법, 공정 시스템 및 장치이다.
발명의 요약
ICPT (인라인 지속적 가압 탱크)는, 반드시 동일한 작동 조건 (예를 들어, 일정한 유동 및 일정한 압력) 하에 수행될 필요가 없는 2개의 정제 단계의 커플링을 가능하게 한다. 본 발명은, 실제로, 서지 탱크 및/또는 보유 탱크 (또는 유사물)의 사용 없이, 공정의 중단 없이 또는 예를 들어 다수의 트레인 간에 공정 스트림의 유동의 전환/재배향 없이, 하나는 일정한 유동 하에 작동하며 또 다른 것은 일정한 압력 하에 작동하는, 2개의 이질적인 단계를 커플링하는 방법, 공정 시스템 및 장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에서, 가압 저장소 (또한 본원에서 "저장소"로서 언급됨)는 일정한 유동 단계 (예를 들어, 크로마토그래피, 접선 유동 여과 (TFF) 또는 단일 통과 접선 유동 여과 (SPTFF)) 및 일정한 압력 단계 (예를 들어, 바이러스 여과, 무균 여과)를 연결한다. 탱크는 하나의 공정 단계로부터의 일정한 유량 또는 실질적으로 일정한 유량의 유동 (예를 들어, 크로마토그래피 컬럼으로부터의 유출물)을 수용하고 다음 공정 단계 (예를 들어, 여과)로 일정한 압력 또는 실질적으로 일정한 압력의 유동을 전달하도록 디자인되고 작동된다. 필요하거나 요망되는 경우 하나의 생성 공정에서 다수의 저장소가 사용될 수 있다. 본 발명의 방법 및 공정 시스템의 사용은 추가 비용 및 서지 탱크 또는 보유 탱크의 풋프린트 또는 병렬 여과 트레인의 사용 없이 생물정제 생성 공정의 연속 작동을 허용한다.
본 발명의 구현은 간소화된 생성 공정을 제공하고 보다 짧은 생성 시간 및 보다 작은 풋프린트, 또한 그에 따라, 비용 절약 및 공간 절약을 제공한다. 생성 공정의 간소화에 추가로, 본 발명은 생성 공정의 여과 단계에서 증가된 필터 용량을 제공하고 (예시 섹션 참조), 이는 추가로 개선된 공정 생산성으로 이어진다. 본 발명은 이론으로 제한되지 않지만, 필터 용량 증가는 막을 가로지르는 분극의 결과일 수 있다고 믿어진다. 다시 말해서, 예를 들어, 항체는 충전 동안 농도 구배 (예를 들어, 가역적 자기-응집, 약한 상호작용, 반데르 벽, 친화성 상호작용 등)로 인해 침강하고 메쉬와 같은 것을 형성한다. 메쉬는 다른 플러깅 화합물/분자/바이러스 등을 유지함으로써 "보호 사전필터(prefilter)"로서 작용할 수 있다. 이 이론을 뒷받침하기 위해, 하나의 실행에서, 물질의 농도가 탱크 내의 다양한 깊이에서 측정되었다. 탱크의 저부에서 농도가 훨씬 더 높은 것으로 나타났다.
추가로, 본 발명의 ICPT의 경우, 예를 들어, ESHMUNO® (Milliporesigma, 미국 매사추세츠주 벌링턴) ESHMUNO® CP-FT 컬럼으로부터 나오는 불균질 용출액이 "바이러스 필터"를 통해 연속적으로 여과되고 있다. 대조적으로, 배치 모드 작동에서는, 주어진 양의 거의 균질한 용액이 여과된다. 본 발명의 ICPT 시스템을 사용하면, 여과 공정 시작시, 용출액이 종료시보다 응집체 중에 덜 농축된다. 여과는 ESHMUNO® CP-FT 후의 용출보다 시간이 더 걸리기 때문에, 저장소는 용출액으로 일정 수준까지 충전되고, 이어서 동시에 여과가 일어나고 있다. 따라서, 가압 탱크에서 응집체 농도의 구배가 생성될 수 있으며 이는 개선된 필터 용량의 원인이 될 수 있다. 이 이론을 뒷받침하기 위해, 사전필터 저장소에서 교반 하에, 또한 교반 없이 실험을 수행하였고; 용액을 교반하여 균질한 용출액을 생성하는 경우, 불균질 용출액을 갖는 "비-교반" 공정과 비교하여 바이러스 필터 용량이 급격히 감소하였다.
실로, 저장소가, 예를 들어, 크로마토그래피 컬럼의 용출액으로 충전되는 동안, 후속 단계는 생성 공정의 적어도 큰 부분 (예를 들어, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% 또는 99% 초과)에 걸쳐 동시에 수행된다. 예를 들어, 저장소의 충전 및 하류 단계 (예를 들어, 여과 단계)의 작동의 동시 작동에서의 초기 지연이 공정 유체를 모든 작동 영역에 전달하기 위해 필수적일 수 있다. 마찬가지로, 상류 단계(들)이 완료된 후에 일정 기간 동안 하류 단계(들)가 계속될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전통적인 공정과 비교하여 감소된 공정 시간 및 필터 용량 증가를 제공한다.
하나의 측면에서, 본 발명은 공급 스트림 유량과 무관하게 필터 장치에 일정한 압력을 제공하는 방법을 고려하며, 방법은 하기를 포함한다: i) 하나 이상의 유체 공급 스트림 입구 및 하나 이상의 유체 공급 스트림 출구를 포함하는 저장소 및 ii) 작동 중에 있는 동안 저장소에 압력을 제공하고 유지하기 위한 압력 공급원을 제공하며, 상기 압력 공급원은 압력 조절기에 의해 제어되는 가압 기체 공급기 및 상기 압력 조절기와 상기 저장소 사이에 그와 유체 연결되어 위치한 압력 조절 밸브 둘 다를 포함하고; 여기서 유체 공급 스트림이 일정 유량으로 하나 이상의 유체 공급 스트림 입구를 통해 저장소로 진입하고; 여기서 저장소는 압력 공급원에 의해 공급된 기체로부터 가압되고; 여기서 상기 압력 조절 밸브가, 저장소 내의 압력이 제1 사전설정 압력을 초과하는 경우에는 기체 공급 라인으로부터 과잉 압력을 빼내기 위해 개방되거나, 또는 저장소 내의 압력이 제2 사전설정 압력 또는 그 미만인 경우에는 저장소 내의 압력을 유지하거나 상승시키기 위해 기체 공급 라인으로부터의 기체가 저장소로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 폐쇄될 때, 저장소에서 일정한 압력이 유지되고; 여기서 상기 유체 공급 스트림은 이것이 저장소로 진입할 때와 대략 동일한 유량으로 하나 이상의 유체 공급 스트림 출구를 통해 저장소에서 나오고; 여기서 상기 유체 공급 스트림은 하나 이상의 저장소 출구의 하류에 위치한 하나 이상의 필터에 일정한 압력으로 전달된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 사전설정 압력이 제2 사전설정 압력보다 더 낮은 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 기체 공급기가 멸균된 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 기체 공급기 기체가 공기인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 또는 제2 압력이 대략 4 bar 및 최대 대략 7 bar인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 필터가 바이러스 필터인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 필터가 유체 공급 스트림의 멸균을 위한 필터인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 필터가 공급 스트림의 농축을 위한 필터인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 저장소로 진입하는 유체 공급 스트림이 연속적인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상류 공정 단계로부터의 유체 스트림을 여과하는 방법을 고려하며, 방법은 하기를 포함한다: i) 상류 공정 단계로부터의 여과될 유체 공급 스트림, ii) 작동 시 실질적으로 일정한 압력으로 유지되는 저장소 및 iii) 저장소의 하류에 위치한 필터 장치를 제공하며; 상기 저장소는 i) 상기 유체 스트림을 저장소로 진입시키기 위한 하나 이상의 입구, ii) 하나 이상의 출구, iii) 가압 기체 공급기 및 iv) 가압 기체 공급기와 저장소 사이에 유체 연결되어 위치한 압력 조절 밸브를 갖고, 여기서 상기 저장소는 저장소 내로의 유체 공급 스트림의 유량과 무관하게 일정한 압력으로 유지되고; 여기서 상기 압력 조절 밸브가, 저장소 내의 압력이 제1 사전설정 압력을 초과하는 경우에는 기체 공급 라인으로부터 과잉 압력을 빼내기 위해 개방되거나, 또는 저장소 내의 압력이 제2 사전설정 압력 또는 그 미만인 경우에는 저장소 내의 압력을 유지하거나 상승시키기 위해 기체 공급 라인으로부터의 기체가 저장소로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 폐쇄될 때, 저장소에서 일정한 압력이 유지되고; 상기 저장소 출구는 필터와 유체 소통되고; 또한, 여기서 상류 공정 단계로부터의 상기 유체 공급 스트림은 상기 필터 장치를 향해 지향되기 전에 일정한 압력으로 유지되는 상기 저장소 내로 통과된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 사전설정 압력이 제2 사전설정 압력보다 더 낮은 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 기체 공급기가 멸균된 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 기체 공급기 기체가 공기인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 제1 또는 제2 압력이 대략 4 bar 및 최대 대략 7 bar인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 필터가 바이러스 필터인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 필터가 유체 공급 스트림의 멸균을 위한 필터인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 필터가 공급 스트림의 농축을 위한 필터인 것을 고려한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 저장소로 진입하는 유체 공급 스트림이 연속적인 것을 고려한다.
도 1a & 1b는 본 발명의 두 실시양태의 개략도를 나타낸다.
도 2는, mAb (mAb2; 150 kDa)의 가공처리 동안 질량 처리량 (g/m2)의 함수로, 디커플링된 (정사각형/하부의 일련의 데이터 포인트) 및 ICPT를 사용하는 커플링된 (본 발명의 ICPT 공정; 다이아몬드/상부의 일련의 데이터 포인트) 모드에서의 VIRESOLVE® Pro 필터로의 ESHMUNO® CP-FT 관통-유동(flow-through)의 플럭스 감쇠 (%)의 비교를 나타낸다.
도 3은, mAb (mAbμ; 105 kDa)의 가공처리 동안 질량 처리량 (g/m2)의 함수로, 디커플링된 (정사각형/하부의 일련의 데이터 포인트) 및 ICPT를 사용하는 커플링된 (본 발명의 ICPT 공정; 다이아몬드/상부의 일련의 데이터 포인트) 모드에서의 VIRESOLVE® Pro 필터로의 ESHMUNO® CP-FT 관통-유동의 플럭스 감쇠 (%)의 비교를 나타낸다.
도 4는 질량 처리량 (g/m2)의 함수로 VIRESOLVE® Pro 필터로의 ESHMUNO® CP-FT 관통-유동의 정규화된 투과도 (% LMH/psi)의 비교를 나타낸다. 디커플링된 모드 = 정사각형/하부의 데이터포인트; 커플링된 모드 (ICPT) = 다이아몬드/상부의 데이터포인트 및 직접 커플링된 모드 = 원/중간 수준의 데이터포인트. "직접 커플링된" 시스템은 두 단계 사이에 어떠한 것 (예를 들어, 서지 탱크)도 없는 시스템을 의미한다: 즉, 컬럼 출구가 후속 필터의 입구에 직접 커플링된다.
도 5는 본 발명의 ICPT 공정 시스템 및 방법의 개략도를 나타낸다. 도의 상세한 설명에 대해서는 예시를 참조한다.
발명의 상세한 설명
정의
용어 "크로마토그래피"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 혼합물 중에 존재하는 다른 분자로부터 관심 분석물 (예를 들어, 표적 분자)을 분리하는 임의의 종류의 기술을 지칭한다. 통상적으로, 관심 분석물은, 결합 및 용출 공정에서, 또는 이동 상의 영향 하에 고정 매질을 통해 혼합물의 개개의 분자가 이동하는 속도차의 결과로 다른 분자로부터 분리된다.
용어 "크로마토그래피 수지" 또는 "크로마토그래피 매질"은 본원에서 상호교환가능하게 사용되며, 혼합물 중에 존재하는 다른 분자로부터 관심 분석물 (예를 들어, 표적 분자)을 분리하는 임의의 종류의 상 (예를 들어, 고체 상)을 지칭한다. 통상적으로, 관심 분석물은, 결합 및 용출 공정에서, 또는 이동 상의 영향 하에 고정 고체 상을 통해 혼합물의 개개의 분자가 이동하는 속도차의 결과로 다른 분자로부터 분리된다. 다양한 유형의 크로마토그래피 매질의 비-제한적 예는, 예를 들어, 양이온 교환 수지, 친화성 수지, 음이온 교환 수지, 음이온 교환 막, 소수성 상호작용 수지 및 이온 교환 모노리스를 포함한다. 다른 크로마토그래피 매질은 본 출원의 출원 시점에 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있을 수 있고 본원에 포함된다.
용어 "포획 단계"는 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로 표적 분자를 자극 반응성 중합체 또는 크로마토그래피 수지와 결합시키는 데 사용되는 방법을 지칭하며, 이는 표적 분자 및 중합체 또는 수지의 침전물을 함유하는 고체 상을 생성한다. 전형적으로, 표적 분자는 후속적으로 고체 상으로부터 표적 분자를 제거하는 용출 단계를 사용하여 회수되고, 이로써 하나 이상의 불순물로부터 표적 분자가 분리된다. 다양한 실시양태에서, 포획 단계는 크로마토그래피 매질, 예컨대 수지, 막 또는 모노리스, 또는 중합체, 예컨대 자극 반응성 중합체, 다가전해질 또는 표적 분자에 결합하는 중합체를 사용하여 수행될 수 있다.
표적 분자 (예를 들어, Fc 영역 함유 단백질)와 매트릭스에 부착된 리간드 (예를 들어, 고체 상 매트릭스 또는 수지에 결합된 단백질 A) 사이의 상호작용을 설명하기 위해 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "결합"은, 일반적으로, 예를 들어 결합 부위에서 정전기력, 수소 결합, 소수성 힘, 및/또는 반 데르 발스 힘으로 커플링된 결합 부위에서의 단백질 및 리간드 구조의 공간적 상보성의 조합 효과를 통한 리간드에 대한 표적 분자의 가역적 결합을 지칭한다. 일반적으로, 공간적 상보성이 크고 결합 부위에서 다른 힘이 강할수록, 그의 각 리간드에 대한 단백질의 결합 특이성이 커진다. 특이적 결합의 비-제한적인 예는 항체-항원 결합, 효소-기질 결합, 효소-보조인자 결합, 금속 이온 킬레이트화, DNA 결합 단백질-DNA 결합, 조절 단백질-단백질 상호작용 등을 포함한다. 이상적으로, 친화성 크로마토그래피에서 특이적 결합은 유리(free) 용액 중에서 약 10-4 내지 10-8 M의 친화도로 나타난다.
용어 "세제"는 이온성 및 비이온성 계면활성제, 예컨대 폴리소르베이트 (예를 들어, 폴리소르베이트 20 또는 80); 폴록사머 (예를 들어, 폴록사머 188); 트리톤(Triton); 나트륨 도데실 술페이트 (SDS); 나트륨 라우렐 술페이트; 나트륨 옥틸 글리코시드; 라우릴-, 미리스틸-, 리놀레일-, 또는 스테아릴-술포베타인; 라우릴-, 미리스틸-, 리놀레일- 또는 스테아릴-사르코신; 리놀레일-, 미리스틸-, 또는 세틸-베타인; 라우로아미도프로필-, 코카미도프로필-, 리놀레아미도프로필-, 미리스트아미도프로필-, 팔미도프로필-, 또는 이소스테아르아미도프로필-베타인 (예를 들어, 라우로아미도프로필); 미리스트아미도프로필-, 팔미도프로필-, 또는 이소스테아르아미도프로필-디메틸아민; 나트륨 메틸 코코일-, 또는 이나트륨 메틸 올레일-타우레이트; 및 MONAQU ATTM 시리즈 (Mona Industries, Inc., 미국 뉴저지주 패터슨)를 지칭한다. 세제(들)로서 유용한 것은 폴리소르베이트, 예컨대 폴리소르베이트 20 (TWEEN 20®) 또는 폴리소르베이트 80 (TWEEN 80®) 또는 다양한 산, 예컨대 옥탄산이다.
"완충제"는 그의 산-염기 컨쥬게이트 화합물의 작용에 의해 pH 변화에 저항하는 용액이다. 예를 들어, 완충제의 요망되는 pH에 따라 사용될 수 있는 다양한 완충제가 하기 문헌에 기재되어 있다: Buffers. A Guide for the Preparation and Use of Buffers in Biological Systems, Gueffroy, D., ed. Calbiochem Corporation (1975). 완충제의 비-제한적 예는 MES, MOPS, MOPSO, 트리스(Tris), HEPES, 포스페이트, 아세테이트, 시트레이트, 숙시네이트, 및 암모늄 완충제, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다.
본 발명에 따라 용어 "완충제" 또는 "용매"는 분리 유닛을 로딩하고, 세척하고, 용출하고, 재평형화하는 데 사용되는 임의의 액체 조성물에 대하여 사용된다.
표적 분자의 "관통 유동"을 위한 분리 컬럼의 "로딩"시, 표적 분자 (예를 들어, Fc 영역 함유 표적 단백질) 및 하나 이상의 불순물을 포함하는 샘플 또는 조성물을 크로마토그래피 컬럼 (예를 들어, 친화성 컬럼 또는 이온 교환 컬럼) 상에 로딩하기 위해 완충제가 사용된다. 완충제는 표적 분자가 크로마토그래피 매트릭스에 결합되지 않고 컬럼을 통해 유동하면서 이상적으로는 모든 불순물이 컬럼에 결합되도록 하는 전도도 및/또는 pH를 갖는다.
용어 "재평형화"는 표적 분자를 로딩하기 전에 크로마토그래피 매트릭스를 재평형화하기 위해 완충제를 사용하는 것을 지칭한다. 전형적으로, 로딩 완충제가 재평형화에 사용된다.
크로마토그래피 매트릭스를 "세척하다" 또는 그의 "세척"이라는 용어는 적절한 액체, 예를 들어 완충제를 매트릭스를 통해 또는 매트릭스 상에서 통과시키는 것을 지칭한다. 전형적으로, 세척은 표적 분자를 용출하기 전에 매트릭스로부터 약하게 결합된 오염물을 제거하기 위해 및/또는 로딩 후에 결합되지 않은 또는 약하게 결합된 표적 분자를 제거하기 위해 사용된다.
용어 "친화성 크로마토그래피 매트릭스", 본원에서 사용되는 바와 같이, 친화성 크로마토그래피에 적합한 리간드를 운반하는 크로마토그래피 매트릭스를 지칭한다. 전형적으로, 리간드 (예를 들어, 단백질 A 또는 그의 기능적 변이체 또는 단편)는 크로마토그래피 매트릭스 물질에 공유적으로 부착되고 용액이 크로마토그래피 매트릭스와 접촉할 때 용액 중의 표적 분자에 접근가능하다. 친화성 크로마토그래피 매트릭스의 일례는 단백질 A 매트릭스이다. 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 전형적으로 항원/항체 또는 효소/수용체 결합과 같은 잠금/키 메커니즘에 기초하여 높은 특이성으로 표적 분자에 결합한다. 친화성 매트릭스의 예는 단백질 A SEPHAROSE™ (GE Healthcare, 미국 매사추세츠주 보스턴) 또는 PROSEP®-A (MilliporeSigma, 미국 매사추세츠주 벌링턴)와 같은 단백질 A 리간드를 운반하는 매트릭스이다. 본원에 기재된 공정 및 시스템에서, 친화성 크로마토그래피 단계는 전체 정제 공정에서 결합 및 용출 크로마토그래피 단계로서 사용될 수 있다.
용어 "이온-교환" 및 "이온-교환 크로마토그래피"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 혼합 혼합물 중 관심 용질 또는 분석물 (예를 들어, 정제되는 표적 분자)이 고체 상 이온 교환 물질에 연결된 (예컨대 공유 부착에 의해) 대전된 화합물과 상호작용하고, 그에 따라 관심 용질 또는 분석물이 혼합물 중의 용질 불순물 또는 오염물보다 더 많게 또는 적게 대전된 화합물과 비-특이적으로 상호작용하는 크로마토그래피 공정을 지칭한다. 혼합물 중의 오염 용질은 관심 용질보다 더 빠르게 또는 느리게 이온 교환 물질의 컬럼으로부터 용출되거나, 관심 용질에 비해 수지에 결합되거나 수지로부터 배제된다.
"이온-교환 크로마토그래피"는 구체적으로 양이온 교환, 음이온 교환, 및 혼합 모드 이온 교환 크로마토그래피를 포함한다. 예를 들어, 표적 분자 (예를 들어, 전체적 양전하 또는 양으로 대전된 영역을 갖는 표적 단백질)는 양이온 교환 크로마토그래피 수지에 결합한 후 용출될 수 있거나 (예를 들어, 양이온 교환 결합 및 용출 크로마토그래피 또는 "CIEX" 사용) 표적 분자가 컬럼을 "관통 유동"하는 동안 주로 불순물에 결합할 수 있다 (양이온 교환 관통 유동 크로마토그래피 FT- CIEX). 음이온 교환 크로마토그래피 표적 분자 (예를 들어, 전체적 음전하 또는 음으로 대전된 영역을 갖는 표적 단백질)는 음이온 교환 수지에 결합한 후 용출될 수 있거나 표적 분자가 컬럼을 "관통 유동"하는 동안 주로 불순물에 결합할 수 있고, 이는 또한 음성 크로마토그래피로서 언급된다. 일부 실시양태에서, 또한 본원에 기재된 실시예에서 나타나는 바와 같이, 음이온 교환 크로마토그래피 단계는 관통 유동 모드로 수행된다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 컬럼 크로마토그래피 조건 (예를 들어, pH)은 표적 분자 전하 특징에 영향을 줄 수 있다.
용어 "이온 교환 매트릭스"는 음으로 대전된 (즉, 양이온 교환 매질) 또는 양으로 대전된 (즉, 음이온 교환 매질) 매트릭스를 지칭한다. 전하는 하나 이상의 대전된 리간드를 예를 들어 공유 연결에 의해 매트릭스에 부착시킴으로써 제공될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 전하는 매트릭스의 고유 특성일 수 있다 (예를 들어, 전체적 음전하를 갖는 실리카의 경우와 같이).
혼합 모드 음이온 교환 물질은 전형적으로 음이온 교환 기 및 소수성 모이어티를 갖는다. 적합한 혼합 모드 음이온 교환 물질은 CAPTO® Adhere (GE Healthcare)이다.
용어 "음이온 교환 매트릭스"는, 양으로 대전된, 예를 들어, 하나 이상의 양으로 대전된 리간드, 예컨대 4급 아미노 기가 부착된 매트릭스를 지칭하기 위해 본원에서 사용된다. 상업적으로 입수가능한 음이온 교환 수지는 DEAE 셀룰로스, QAE SEPHADEX™ 및 FAST Q SEPHAROSE™ (GE Healthcare, 미국 매사추세츠주 보스턴)을 포함한다. 본원에 기재된 공정 및 시스템에서 사용될 수 있는 다른 예시적 물질은 FRACTOGEL® EMD TMAE, FRACTOGEL® EMD TMAE HIGHCAP, ESHMUNO® Q 및 FRACTOGEL® EMD DEAE (MilliporeSigma, 미국 매사추세츠주 벌링턴)이다.
용어 "양이온 교환 매트릭스"는 음으로 대전된, 또한 매트릭스의 고체 상과 접촉된 수용액 중의 양이온과의 교환을 위한 유리 양이온을 갖는 매트릭스를 지칭한다. 양이온 교환 매트릭스 또는 수지를 형성하기 위해 고체 상에 부착된 음으로 대전된 리간드는, 예를 들어, 카르복실레이트 또는 술포네이트일 수 있다. 상업적으로 입수가능한 양이온 교환 매트릭스는 카르복시-메틸-셀룰로스, 아가로스 상에 고정화된 술포프로필 (SP) (예를 들어, SP-SEPHAROSE FAST FLOW™ 또는 SP-SEPHAROSE HIGH PERFORMANCE™, GE Healthcare, 미국 매사추세츠주 보스턴) 및 아가로스 상에 고정화된 술포닐 (예를 들어, S-SEPHAROSE FAST FLOW™, GE Healthcare)을 포함한다. FRACTOGEL® EMD SO3, FRACTOGEL® EMD SE HIGHCAP, ESHMUNO® S 및 FRACTOGEL® EMD COO (MilliporeSigma, 미국 매사추세츠주 벌링턴)가 바람직하다.
용어 "평형 완충제"는 크로마토그래피 컬럼 또는 생물반응기 내의 리간드와 효과적으로 상호작용하도록 조건을 중화하거나 표적 분자를 달리 편향시키는 데 사용되는 용액 또는 시약을 지칭한다. 예를 들어, 본원에 기재된 완충제 용액은 화학 변화가 발생하고 있는 동안 생물학적 시스템의 pH를 거의 일정하게 유지할 수 있다. 개시내용의 실시양태에 따른 일부 예에서, pH는, 예를 들어, 7.0 내지 10.0 사이의 pH를 갖는 생물학적 시스템에도 불구하고 평형 완충제에 의해 거의 일정하게 유지된다.
용어 "용출 완충제"는 크로마토그래피 매질에 결합된 생성물을 제거하거나 용출하는 데 사용되는 완충제 또는 시약을 지칭한다. 예를 들어, 용출 완충제는 제1 용출 동안 비어 있는 AAV (아데노-관련 바이러스) 입자를, 또한 제2 용출 동안 채워진 AAV 입자를 용출할 수 있고, 이로써 채워진 AAV 입자의 농축이 가능해진다.
용어 "유출물"은, 예를 들어, 완충제 농도를 증가 또는 감소시키지 않으면서 용출 완충제의 일정한 조성을 사용하여, 용출액으로서 공지된 크로마토그래피 공정 동안 나오는, 즉 이동성인 성분을 지칭한다.
용어 "등용매 용출 조건"은 크로마토그래피 공정 동안 용출 완충제의 일정한 조성의 조건을 지칭한다.
용어 "구배 용출 조건"은, 예를 들어, 크로마토그래피 공정 동안 용출 완충제의 2종 이상의 완충제를 혼합함으로써 조성을 변화시키는, 예를 들어, 특정 시간에 및/또는 복수의 컬럼 부피 동안 0-100% 완충제로부터 용출 완충제의 구배를 형성하는 조건을 지칭한다.
크로마토그래피는 세 가지 모드 중 임의의 것으로 작동될 수 있다: (1) 배치 모드, 여기서는 매질을 표적 단백질로 로딩하고, 로딩을 중지하고, 매질을 세척 및 용출하고, 풀(pool)을 수집함; (2) 반-연속 모드, 여기서는 로딩이 연속적으로 수행되면서 용출은 간헐적임 (예를 들어, 연속 다중컬럼 크로마토그래피의 경우); 및 (3) 완전 "연속 모드", 여기서는 로딩 및 용출 둘 다 연속적으로 수행됨. 미국 특허 출원 US 2013/0280788 (그 전체가 본원에 포함됨)은, 차례로, 또한 순차적으로 여러 크로마토그래피 컬럼을 사용하는, 연속 크로마토그래피 방법 및 장치로서 언급되는 것의 실시양태를 기재한다. 연속 크로마토그래피는 "연속 공정" 정제 절차 또는 작업의 부분일 수 있다.
용어 "연속 공정" 또는 "인접 공정"은, 본원에서 상호교환가능하게 사용되는 바와 같이, 하나의 공정 단계로부터의 출력이 중단 없이 공정에서 다음 공정 단계로 직접 유동하도록 하는, 2개 이상의 공정 단계 (또는 단위 작업)를 포함하며, 여기서 2개 이상의 공정 단계는 그의 지속기간의 적어도 일부 동안 동시에 수행될 수 있는 것인, 표적 분자의 정제 공정을 지칭한다. 다시 말해서, 본원에 기재된 바와 같은 연속 공정의 경우, 다음 공정 단계가 시작되기 전에 공정 단계를 완료할 필요가 없으며, 샘플의 적어도 일부가 항상 공정 단계를 통해 이동하고 있다. 용어 "연속 공정"은 또한 공정 단계 내의 단계에도 적용되며, 이 경우, 다수의 단계를 포함하는 공정 단계의 수행 동안, 샘플이 공정 단계 수행을 위해 필수적인 다수의 단계를 통해 연속적으로 유동한다. 본원에 기재된 이러한 공정 단계의 일례는 연속 방식으로 수행되는 다수의 단계, 예를 들어 관통-유동 활성탄, 그 후 관통-유동 AEX 매질, 그 후 관통-유동 CEX 매질, 그 후 관통-유동 바이러스 여과를 포함하는 관통 유동 정제 단계이다.
용어 "반-연속 공정"은, 본원에서 사용되는 바와 같이, 임의의 단일 공정 단계에서의 유체 물질의 입력 또는 출력이 불연속적이거나 간헐적인, 표적 분자의 일반적으로 연속적인 정제 공정을 지칭한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 일부 실시양태에서, 공정 단계 (예를 들어, 결합 및 용출 크로마토그래피 단계)에서의 입력물은 연속적으로 로딩될 수 있지만; 출력물은 간헐적으로 수집될 수 있으며 (예를 들어, 서지 탱크 또는 풀 탱크에서), 여기서 정제 공정에서의 다른 공정 단계는 연속적이다. 따라서, 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 공정 및 시스템은, 이들이 간헐적 방식으로 작동되는 적어도 하나의 단위 작업을 포함하는 반면 공정 또는 시스템에서의 다른 단위 작업은 연속적 방식으로 작동될 수 있다는 점에서 성질상 "반-연속"적이다.
용어 "연결된 공정"은, 공정의 정상 작동 동안 유체 물질이 공정에서 공정 단계를 연속적으로 관통 유동하고 2개 이상의 공정 단계와 동시에 접촉하도록, 공정이 서로 직접적으로 유체 소통되는 2개 이상의 공정 단계 (또는 단위 작업)를 포함하는, 표적 분자의 정제 공정을 지칭한다. 때때로, 공정에서의 적어도 하나의 공정 단계는 폐쇄 위치에서 밸브 등의 배리어에 의해 다른 공정 단계로부터 일시적으로 격리될 수 있음이 이해된다. 개개의 공정 단계의 이러한 일시적 격리는, 예를 들어, 공정의 시동 또는 셧다운 동안 또는 개개의 단위 작업의 제거/교체 동안 필수적일 수 있다. 용어 "연결된 공정"은 또한, 예를 들어, 공정 단계의 의도된 결과를 달성하기 위해 공정 단계가 여러 단계의 수행을 필요로 하는 경우, 공정 단계 내의 단계에도 적용된다. 이러한 일례는, 관통-유동 모드로 수행되는 여러 단계, 예를 들어, 활성탄, 음이온 교환 크로마토그래피, 양이온 교환 크로마토그래피 및 바이러스 여과를 포함할 수 있는, 본원에 기재된 바와 같은 관통-유동 정제 공정 단계이다.
용어 "유체 소통"은, 본원에서 사용되는 바와 같이, 공정 단계가 임의의 적합한 수단 (예를 들어, 연결 라인 또는 서지 탱크)에 의해 연결되어 있고, 이로써 하나의 공정 단계로부터 또 다른 공정 단계로의 유체의 유동이 가능하게 되는, 두 공정 단계 사이의 유체 물질 (액체 또는 기체)의 유동 또는 공정 단계의 단계들 사이의 유체 물질의 유동을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 2-단위 작업 사이의 연결 라인에는 연결 라인을 통한 유체의 유동을 제어하기 위한 하나 이상의 밸브가 개입될 수 있다.
용어 "정제하는", "정제", "분리하다", "분리하는", "분리", "단리하다", "단리하는" 또는 "단리"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 표적 분자 및 하나 이상의 불순물을 포함하는 샘플로부터 표적 분자의 순도를 증가시키는 것을 지칭한다. 전형적으로, 표적 분자의 순도는 샘플로부터 적어도 하나의 불순물을 제거 (완전히 또는 부분적으로)함으로써 증가된다. 일부 실시양태에서, 샘플 중의 표적 분자의 순도는, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 크로마토그래피 공정을 사용함으로써 샘플로부터 하나 이상의 불순물을 제거 (완전히 또는 부분적으로)함으로써 증가된다. 또 다른 실시양태에서, 샘플 중의 표적 분자의 순도는 샘플 중의 하나 이상의 불순물로부터 표적 분자를 침전시킴으로써 증가된다. 폴리펩티드의 용어 "pI" 또는 "등전점"은, 본원에서 상호교환가능하게 사용되는 바와 같이, 폴리펩티드의 양전하가 그의 음전하와 균형을 이루는 pH를 지칭한다. pI는 폴리펩티드의 부착된 탄수화물의 아미노산 잔기 또는 시알산 잔기의 순전하로부터 계산될 수 있거나 등전점 집중에 의해 결정될 수 있다.
용어 "pH"는 액체 중의 수소 이온 농도의 척도를 지칭하는 것으로 관련 기술분야에 공지되어 있다. 이는 용액의 산도 또는 알칼리도의 척도이다. pH의 계산을 위한 방정식은 1909년 덴마크 생화학자 Peter Lauritz Sørensen에 의해 제안되었다:
pH = -log[H+]
여기서 log는 밑이 10인 로그이고, [H+]는 용액 리터당 몰 단위의 수소 이온 농도를 나타낸다. 용어 "pH"는 "힘"을 의미하는 독일어 단어 "potenz"에 수소의 원소 기호인 H가 조합된 것에서 유래되고, 따라서 pH는 "수소의 힘"에 대한 약어이다.
용어 "공정 파라미터"는, 정제 공정에서 사용되는 조건으로서 본원에서 사용되는 바와 같다. 이들 공정 파라미터는, 예를 들어, 하나 이상의 센서 및/또는 프로브로 모니터링될 수 있다. 공정 파라미터의 예는 온도, 압력, pH, 전도도, 용존 산소 (DO), 용존 이산화탄소 (DCO2), 혼합 속도 및 유량이다. 센서는 또한 일부 경우에는 광학 센서일 수 있다. 센서는 공정 파라미터의 조정을 위해 자동 제어 시스템에 연결될 수 있다.
용어 "전도도"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 수용액이 두 전극 사이에 전류를 전도하는 능력을 지칭한다. 용액 중에서, 전류는 이온 수송에 의해 유동한다. 따라서, 수용액 중에 존재하는 이온의 양이 증가함에 따라, 용액은 보다 높은 전도도를 가질 것이다. 전도도에 대한 측정 단위는 센티미터당 밀리지멘스 (mS/cm 또는 mS)이며, 상업적으로 입수가능한 전도도 측정기 (예를 들어, Orion에 의해 판매됨)를 사용하여 측정될 수 있다. 용액의 전도도는 그 안의 이온의 농도를 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 요망되는 전도도를 달성하기 위해 용액 중의 완충 작용제의 농도 및/또는 염 (예를 들어, NaCl 또는 KCl)의 농도가 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 요망되는 전도도를 달성하기 위해 다양한 완충제의 염 농도가 변형된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 첨가제가 샘플 로드에 첨가되는 공정에서, 하나 이상의 세척 단계가 후속적으로 사용되는 경우, 이러한 세척 단계는 약 20 mS/cm 이하의 전도도를 갖는 완충제를 사용한다.
용어 "염"은, 본원에서 사용되는 바와 같이, 산 및 염기의 상호작용에 의해 형성된 화합물을 지칭한다. 본원에 기재된 방법에서 사용되는 다양한 완충제에 사용될 수 있는 다양한 염은 아세테이트 (예를 들어, 아세트산나트륨), 시트레이트 (예를 들어, 시트르산나트륨), 클로라이드 (예를 들어, 염화나트륨), 술페이트 (예를 들어, 황산나트륨), 또는 칼륨 염을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "결합 및 용출 모드" 및 "결합 및 용출 공정"은, 본원에서 사용되는 바와 같이, 샘플 중에 함유된 적어도 하나의 표적 분자 (예를 들어, Fc 영역 함유 단백질)가 적합한 수지 또는 매질 (예를 들어, 친화성 크로마토그래피 매질 또는 양이온 교환 크로마토그래피 매질)에 결합하고 후속적으로 용출되는 분리 기술을 지칭한다.
용어 "관통-유동 공정", "관통-유동 모드" 및 "관통-유동 작업"은, 본원에서 상호교환가능하게 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 불순물과 함께 바이오의약품 제제 중에 함유된 적어도 하나의 표적 분자 (예를 들어, Fc-영역 함유 단백질, 예컨대 Fc 함유 융합 단백질 또는 항체)가, 통상적으로 하나 이상의 불순물에 결합하는 물질을 통해 유동하도록 의도되고, 여기서 표적 분자는 통상적으로 결합하지 않는 것인 (즉, 관통 유동하는 것인) 분리 기술을 지칭한다.
용어 "공정 단계" 또는 "단위 작업"은, 본원에서 상호교환가능하게 사용되는 바와 같이, 정제 공정에서 특정 결과를 달성하기 위한 하나 이상의 방법 또는 장치의 사용을 지칭한다. 본원에 기재된 공정 및 시스템에 사용될 수 있는 공정 단계 또는 단위 작업의 예는 정화, 결합 및 용출 크로마토그래피, 바이러스 불활성화, 관통-유동 정제, 여과 및 제형화를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 공정 단계 또는 단위 작업 각각은 그 공정 단계 또는 단위 작업의 의도된 결과를 달성하기 위해 하나 초과의 단계 또는 방법 또는 장치를 사용할 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 정화 단계 및/또는 관통-유동 정제 단계는, 그 공정 단계 또는 단위 작업을 달성하기 위해 하나 초과의 단계 또는 방법 또는 장치를 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공정 단계 또는 단위 작업을 수행하기 위해 사용되는 하나 이상의 장치는 단일-사용 장치이고, 공정에서 임의의 다른 장치를 교체할 필요 없이 또는 심지어 공정 실행을 중지할 필요 없이 제거되고/거나 교체될 수 있다.
용어 "서지 탱크" 또는 "보유 탱크" 또는 유사물은, 본원에서 상호교환가능하게 사용되고, (예를 들어, 단일 공정 단계가 하나 초과의 단계를 포함하는 경우) 공정 단계 사이에서 또는 공정 단계 내에서 사용되는 임의의 컨테이너 또는 용기 또는 백을 지칭하며; 여기서 하나의 단계로부터의 출력물은 서지 탱크를 통해 다음 단계로 유동한다. 따라서, 서지 탱크는, 단계로부터의 출력물의 전체 부피를 보유하거나 수집하도록 의도되지 않는다는 점에서 "풀 탱크"와 상이하지만; 대신에 하나의 단계로부터 다음 단계로의 출력물의 연속 유동을 가능하게 한다. 정의상, 또한 본원에서 이해되는 바와 같이, 서지 탱크 (또는 보유 탱크 또는 유사물)는 주변 압력에 또는 주변 압력 근처에 있다. 이는 공정의 전반적인 효율성에 기여하지 않는다는 점에서 정제 공정에서의 필수적 단계는 아니다. 오히려, 서지 탱크 (또는 유사물)는 하나 이상의 공정 파라미터, 예를 들어, 유량 및/또는 압력에 개입한다. 본 발명의 일부 측면에서, 서지 탱크, 보유 탱크, 풀링 탱크, 또는 유사물의 사용은, 명시적으로 본 발명으로부터 제외된다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 공정 또는 시스템에서의 두 공정 단계 사이에서 또는 공정 단계 내에서 사용되는 서지 탱크의 부피는, 공정 단계로부터의 출력물의 전체 부피의 25% 이하이다. 또 다른 실시양태에서, 서지 탱크의 부피는 공정 단계로부터의 출력물의 전체 부피의 10% 이하이다. 일부 다른 실시양태에서, 서지 탱크의 부피는, 표적 분자가 정제되어야 하는 출발 물질을 구성하는 생물반응기 내의 세포 배양물의 전체 부피의 35% 미만, 또는 30% 미만, 또는 25% 미만, 또는 20% 미만, 또는 15% 미만, 또는 10% 미만이다.
용어 "저장소" 또는 "가압 저장소"는 본원에서 동의어로 간주되며, 일정한 압력 또는 실질적으로 일정한 압력, 즉, 주변 압력 초과인, 또한 하류 공정 단계, 예를 들어, 하류 여과 단계에서 필요한 압력과 동일한 또는 실질적으로 동일한 압력에서의 압력 하에 작동하는 공정 탱크를 지칭한다. 본 발명에서의 저장소는, 이들이 뚜렷하게 상이한 기능을 수행한다는 점에서 서지 탱크 (또는 유사물)와 동일하지 않다: 즉, 서지 탱크는 단지 공정 단계 사이에서 공정 용액을 보유하지만, 저장소는, 예를 들어, 상류 공정 단계의 일정한 유동을 방해하지 않으면서 하류 공정 단계에서 필수적인 일정한 압력을 제공하는 정제 공정의 필수적 부분이다. 상기에 논의된 바와 같이, 서지 탱크 (또는 유사물)는 유동 또는 압력 등의 하나 이상의 공정 파라미터에 개입하지만, 본 발명의 저장소는 일정한 공정 파라미터를 유지한다.
용어 "필터"는 본원에서 사용되는 바와 같이 하나 이상의 다공성 물질, 예컨대 막, 시트, 필터, 필터 요소, 여과 매질, 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 필터는 주름진, 편평한, 나선형으로 감긴, 및 이들의 조합 형태일 수 있다. 필터는 단층 또는 다층 막 장치일 수 있고, 감염성 유기체 및 바이러스와 같은 오염물, 뿐만 아니라 크기 배제 및 화학적 또는 물리적 흡착 또는 이들의 조합에 의해 제거될 수 있는 환경 독소 및 오염원을 포함한 원치 않는 물질의 여과에 사용될 수 있다. 필터 물질은, 폴리에테르 술폰, 폴리아미드, 예를 들어, 나일론, 셀룰로스, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리 술폰, 폴리에스테르, 폴리 비닐리덴 플루오라이드, 폴리프로필렌, 플루오로카본, 예를 들어, 폴리 (테트라플루오로에틸렌-코-퍼플루오로(알킬 비닐 에테르)), 폴리 카르보네이트, 폴리에틸렌, 유리 섬유, 폴리카르보네이트, 세라믹, 및 금속을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 물질로 구성될 수 있다.
작동 조건
도 1a는 본 발명의 실시양태의 개략도를 나타낸다. 도는 대표적인 것이며, 본 명세서의 교시내용을 숙지한 관련 기술분야의 통상의 기술자는 이 셋업의 변형을 개발할 수 있을 것이다.
저장소(1)는 적어도 하나의 공급 입구(2), 가압 기체 공급기(3), 적어도 하나의 기체 공급 입구(4), 제1 압력 조절기(5) 및 가압 기체 공급기와 저장소 사이에 이들과 유체 소통되어 위치하는, 제1 압력 조절기의 하류에 있는 1-방향 밸브(5a), 기체 공급 입구로의 기체 공급 라인과 유체 소통되고 제1 압력 조절기의 하류에 있는 제2 압력 조절기(6), 및 공급 스트림 출구(8)를 갖는다. 역류를 방지하기 위해 제2 압력 조절기의 상류에 위치하는 1-방향 밸브(7) (화살표)가 존재한다. 또한, 하나 이상의 필터(9) (예를 들어, 바이러스 필터 또는 멸균 필터)가 공급 스트림 출구 상에 저장소와 유체 소통되어 위치하고, 입구 밸브(10) 및 출구 밸브(11)가 각각 필터의 상류 및 하류에 위치하고, 여액의 수집을 위한 수집 장치(12)가 존재한다. 필터는 필터 배출구(13)를 가질 수 있다. 공급 스트림 입구 라인은 역류 방지를 위한 1-방향 밸브 (즉, 체크 밸브)(14)이다.
도 1b는 본 발명의 제2 실시양태의 개략도를 나타낸다. 도는 대표적인 것이며, 본 명세서의 교시내용을 숙지한 관련 기술분야의 통상의 기술자는 이 셋업의 변형을 개발할 수 있을 것이다.
이 실시양태는 상기에 기재된 실시양태와 유사하지만, 이는 제2 압력 조절기 (도 1a의 요소 6) 또는 제2 압력 조절기의 상류에 위치한 1-방향 밸브 (도 1a의 요소 7)를 필요로 하지 않는다. 다른 모든 번호부여된 요소는 도 1a와 동일하게 유지된다.
따라서, 저장소(1)는 적어도 하나의 공급 입구(2), 가압 기체 공급기(3), 적어도 하나의 기체 공급 입구(4), 압력 조절기(5), 및 공급 스트림 출구(8)를 갖고, 압력 조절기의 하류에는 가압 기체 공급기와 저장소 사이에 위치하는 1-방향 밸브가 없어, 저장소가 이 라인에서 2-방향 유동 (2-방향 유동을 나타내는 화살표 참조)을 허용한다. 또한, 하나 이상의 필터(9) (예를 들어, 바이러스 필터 또는 멸균 필터)가 공급 스트림 출구 상에 저장소와 유체 소통되어 위치하고, 입구 밸브(10) 및 출구 밸브(11)가 각각 필터의 상류 및 하류에 위치하고, 여액의 수집을 위한 수집 장치(12)가 존재한다. 필터는 필터 배출구(13)를 가질 수 있다. 공급 스트림 입구 라인은 역류 방지를 위한 1-방향 밸브(14)이다.
이 셋업의 하나의 이점은 제2 압력 밸브 및 압력 조절기가 필요하지 않기 때문에 필요한 장비가 간소화된다는 것이다. 즉, 도 1b에서의 이 셋업은, 제1 버전과 비교하여, 하드웨어/튜빙/부품 측면에서 보다 경량이고, 따라서 보다 저렴하고 셋업이 보다 용이하다. 그러나, 용도에 따라, 도 1a에 나타낸 셋업에 의해 제공되는 보다 큰 제어가 요망될 수 있다.
작동
여기서 본 발명자들은 시스템의 대표적 작업을 논의한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자의 지식에 비추어 본 명세서의 교시내용을 숙지한 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 시스템의 대안적 작동 모드가 가능하고 고려될 수 있으며 본원에 포함됨을 이해할 것이다.
시스템은, 하나의 측면에서, 하기와 같이 작동된다. 공급원으로부터의 액체는 공급 스트림 입구를 통해 일정한 또는 실질적으로 일정한 유량으로 저장소 내로 유동한다. "실질적으로 일정한 유동"은 요망되는 유량의 ± 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% 또는 1% 이내로서 정의된다. 저장소 내로의 입구 유량은 저장소로부터의 출구 유량보다 더 낮을 것이다. 저장소는 여과 시작 전에 요망되는 수준으로 "사전충전"될 수 있기 때문에, 저장소는 건조해지지 않는다. 또한, 필요한 경우, 저장소 부피를 증가시키기 위해 여과가 일시적으로 중단될 수 있다.
저장소는 공급기로부터의 기체로 가압되고 제1 압력 조절기에 의해 조절된다. 사용되는 압력은 사용되는 필터에 의해 결정된다. 일부 필터는 작동을 위해 보다 큰 또는 보다 낮은 압력을 필요로 할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 압력은 7 bar로 설정되지만, 이는 공정 셋업의 능력에 따라 보다 낮거나 보다 높을 수 있다. 압력이 적어도 약 4 bar인 것이 고려된다. 사용되는 압력은 특정 공정 실행에 대하여 (즉, 보다 높거나 낮음) 또는 특정 이용가능한 공정 자원에 대해 변경될 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서의 지침에 따라 정확한 압력을 결정할 수 있을 것이다. 또 다른 실시양태에서, 압력 조절기는 압력을 감소시키는 것만을 허용한다. 따라서, 압력 공급은 공정 압력보다 더 높아야 (또는 적어도 동등해야) 한다.
압력은, 예를 들어, 필터가 플러깅되기 시작하는 경우, 공정 실행 동안 변경될 수 있다. "일정한 압력" 및 "일정한 압력의 유지"는, 본 발명의 맥락에서, 요망되는 압력 및 생성 실행의 임의의 지점에서 요망되는 압력 (즉, 작업자에 의해 설정된 압력)의 유지를 의미하며, 압력이 생성 실행 동안 상이한 요망되는 압력으로 재설정될 수 없음을 의미하지는 않는다. "실질적으로 일정한 압력"은 요망되는 압력의 ± 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% 또는 1% 이내로서 본원에서 정의된다.
본 발명의 측면에서, 저장소 내의 압력은 제2 밸브를 통해 유지된다. 저장소 내로, 또한 저장소로부터의 유량은 동등하거나 거의 동등할 수 있지만, 압력이 적당히 조절되지 않는 경우, 저장소 내의 유체의 수준 변동이 여전히 발생하여 압력 변동을 유발할 수 있다. 또한, 필터(들)가 사용에 따라 플러깅됨에 따라, 저장소 내의 압력은 적당히 조절되지 않는 경우 상승할 수 있다. 이는 유량 및 그에 따라 상류 공정에 부정적 영향을 미칠 수 있다. 제2 밸브는, 저장소 내의 압력이 설정 값 초과로 상승하는 경우, 제2 밸브가 개방되어 기체 공급기로부터의 압력을 빼내어 저장소 내의 압력을 낮추도록 설정된다. 마찬가지로, 저장소 내의 압력이 설정 압력에 있거나 그 미만인 경우, 제2 밸브는 저장소 내의 압력이 상승하거나 유지되도록 폐쇄되거나 폐쇄 상태로 유지될 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 단지 하나의 압력 조절기가 사용된다. 하나의 조절기는 이중 조절기 시스템 내의 제1 조절기와 유사하게 기체 공급기 공급 라인 상에 위치할 수 있거나, 제2 조절기가 이중 조절기 시스템 내에 위치하는 곳에 위치할 수 있다. 또한, 하나의 조절기를 사용하는 시스템에서의 압력 조절은 기능적이며 본 발명의 측면이지만, 이는 2개의 조절기가 사용되는 시스템에서와 같이 정밀하게 압력을 조절하지 못할 수 있다.
본 발명의 또한 또 다른 측면에서, 본 발명은 다른 공정 파라미터 또는 상이한 순서의 공정 파라미터를 커플링할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 상류의 일정한 압력 단계를 하류의 일정한 유량 단계와 커플링할 수 있음이 고려된다.
예를 들어, 본 발명의 ICPT 시스템을 SPTFF (또는 TFF) 또는 다른 여과 단계에 연결하는 것이 고려된다. 이 상황에서는, 보유물 압력이 압력 제어 밸브로 설정되지 않고 탱크 (ICPT) 내의 압력 센서로 설정된다. 셋업은, 일정한 유동을 일정한 압력과 또는 일정한 압력을 (상이한) 일정한 압력과 커플링 (예를 들어, 탱크를 비우기 위해)하는 것을 가능하게 한다. 또한, 일정한 압력 단계의 출구를 ICPT에 연결하고 이어서 이는 비-통과 펌프, 예를 들어 연동 펌프를 사용하여 일정한 유동 단계에 연결되는 (출구) 것이 실행가능해야 한다. 이 제2 단계의 압력은 탱크의 압력 플러스 펌프에 의해 생성된 압력에 의해 결정된다.
예시적 실시양태에서, 크로마토그래피 (제1 단계) 및 여과 단계 (제2 단계)는 동시에 또는 실질적으로 동시에; 예를 들어, 시스템의 크기에 따라, 서로 수 초 이내, 서로 1분 미만, 서로 2분 미만 또는 서로 3분 미만 내에 종료된다.
예시
ICPT: 인라인 지속적 가압 탱크 공정
조립 지시. 도 5 참조.
1) 상류 단계를 설정하고 이를 후속적으로 ICPT의 액체 입구 (I1) 포트에 연결되어야 했던 1 방향 밸브 액체 (ow1)에 연결함 - 입구 액체 (b)를 조립함
2) 액체 출구 (c) 라인을 조립하고 하류 단계 앞에 밸브 (v2)를 설정함. 밸브는 비-통과 펌프 (예를 들어 연동)에 의해 교체될 수 있음 - 이어서 시스템 무결성을 보장하기 위해 이 밸브는 폐쇄되어야 함
3) 공급 압력 조절기 (P1)를 압력 공급기에 연결하고 P1의 출구에서 직후에 1 방향 밸브 (ow2)를 추가함. 이어서 T-커넥터를 사용하여 공급 압력 공급기를 저장소 (R)에, 또한 압력 조절 라인의 배기 부분에 연결할 수 있음. 추가의 1 방향 밸브 (ow3)가 추가되어야 하고, 이어서 제2 배기 압력 조절기 (P2)가 후속되어야 함. 폐쇄된 밸브 (v1)가 이 제2 압력 조절기 직후에 추가되어야 함. 이어서 이 라인은 저장소 (R)의 입구 조절 라인 포트 (I2)에 연결되기 위해 사용된 T-커넥터의 자유 포트에 연결될 수 있음.
공정 지시. 도 5 참조.
1) 사용 전 고려사항: 임의의 누출 없이, 시스템이 적당히 조립되고 일체형인지 검증. 사용된 펌프가 탱크에 의해 생성된 배압을 지원할 수 있도록 보장.
2) 압력 공급기를 켜고 공급 압력 조절기 (P1)를 요망되는 시험 압력 (예를 들어, 30 psi)으로 설정함.
3) 배기 압력 조절기를 동일한 압력 (즉, 여기서는 30 psi)으로 설정하고 밸브 (v1)를 폐쇄함.
4) 밸브 (v2)를 폐쇄함 - 충전 단계.
5) 상류 단계가 시작되었고, 공정이 진행됨에 따라 탱크가 충전되었으며, 압력은 압력 조절 라인 (a)으로 일정하게 유지되었음.
6) 충분한 부피가 탱크 내에 축적되었을 때 (이 부피/충전 탱크 수준은 정확히 알려져 있고 이전에 결정되어야 함), 밸브 (v2)가 개방되어 하류 단계가 시작되었음.
7) 하류 단계가 동시에 가공처리되면서 상류 단계를 통해 탱크가 충전되었음, 즉, 부피가 유지되었음.
8) 모든 것이 적당히 작동되면, 두 단계 모두 동시에 또는 실질적으로 동시에 (예를 들어, 서로 수 초 이내에) 종료될 것임.
9) 압력 공급기를 끄고 시스템을 분해 및/또는 멸균할 수 있음.
결과
이 공정은 공정 시간을 감소시키고 필터 수명을 증가시킴으로써 공지된 선행 기술 공정에 비해 노동비 및 재료비를 절약한다. 예시적 실행 결과가 도 2, 3 & 4에 나타나 있다.
도 2는 예시적 모노클로날 항체 mAb2 (150 kDa)로의 유체 유동 스트림의 질량 처리량 (g/m2)의 그래프를 나타낸다. 그래프 상의 데이터 포인트의 하부 행은 본 발명의 ICPT 공정 및 셋업을 사용하지 않은 디커플링된 셋업을 통해 생성되었다. 데이터 포인트의 상부 세트는 디커플링된 셋업에서와 동일한 특징을 갖지만 본 발명의 ICPT 공정을 포함하는 유체 유동 스트림으로의 공정 실행을 나타낸다. 그래프 상에서 볼 수 있는 바와 같이, 디커플링된 공정에 비해 플럭스 감쇠가 크게 감소하였고, 질량 처리량이 크게 증가하였다.
도 3은 예시적 모노클로날 항체 mAbμ (105 kDa)로의 유체 유동 스트림의 질량 처리량 (g/m2)의 그래프를 나타낸다. 그래프 상의 데이터 포인트의 하부 행은 본 발명의 ICPT 공정 및 셋업을 사용하지 않은 디커플링된 셋업을 통해 생성되었다. 데이터 포인트의 상부 세트는 디커플링된 셋업에서와 동일한 특징을 갖지만 본 발명의 ICPT 공정을 포함하는 유체 유동 스트림으로의 공정 실행을 나타낸다. 그래프 상에서 볼 수 있는 바와 같이, 디커플링된 공정에 비해 플럭스 감쇠가 크게 감소하였고, 질량 처리량이 크게 증가하였다.
도 4는 3개 모드에서의 ESHMUNO® CP-FT 관통-유동 VIRESOLVE® Pro 필터 (MilliporeSigma, 미국 매사추세츠주 베드포드) 실행의 질량 처리량 (g/m2) 정규화된 투과도 (LMH/psi)의 그래프를 나타낸다. 데이터 포인트의 하부 행 (정사각형)은 디커플링된 공정을 활용하였다. 데이터 포인트의 중간 행 (원)은 직접-커플링된 공정을 활용하였고, 데이터 포인트의 상부 행 (다이아몬드)은 본 발명의 ICPT 공정을 활용하였다. 본 발명의 ICPT 공정은 대조군 실행과 비교하여 보다 큰 질량 처리량을 제공하였음을 알 수 있다.
이들 상세한 실험의 결과로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 ICPT 공정은 이질적인 공정 단계를 커플링하여 재료, 노동 및 공간 절약을 제공하며 동시에 파일러 용량을 크게 증가시키는 공정을 제공한다.

Claims (18)

  1. 공급 스트림 유량과 무관하게 필터 장치에 일정한 압력을 제공하는 방법이며, 상기 방법은
    a) i) 하나 이상의 유체 공급 스트림 입구 및 하나 이상의 유체 공급 스트림 출구를 포함하는 저장소 및 ii) 작동 중에 있는 동안 저장소에 압력을 제공하고 유지하기 위한 압력 공급원을 제공하며, 상기 압력 공급원은 압력 조절기에 의해 제어되는 가압 기체 공급기 및 상기 압력 조절기와 상기 저장소 사이에 그와 유체 연결되어 위치한 압력 조절 밸브 둘 다를 포함하고;
    b) 여기서 유체 공급 스트림이 일정 유량으로 하나 이상의 유체 공급 스트림 입구를 통해 저장소로 진입하고;
    c) 여기서 저장소는 압력 공급원에 의해 공급된 기체로부터 가압되고;
    d) 여기서 상기 압력 조절 밸브가, 저장소 내의 압력이 제1 사전설정 압력을 초과하는 경우에는 기체 공급 라인으로부터 과잉 압력을 빼내기 위해 개방되거나, 또는 저장소 내의 압력이 제2 사전설정 압력 또는 그 미만인 경우에는 저장소 내의 압력을 유지하거나 상승시키기 위해 기체 공급 라인으로부터의 기체가 저장소로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 폐쇄될 때, 저장소에서 일정한 압력이 유지되고;
    e) 여기서 상기 유체 공급 스트림은 이것이 저장소로 진입할 때와 대략 동일한 유량으로 하나 이상의 유체 공급 스트림 출구를 통해 저장소에서 나오고;
    f) 여기서 상기 유체 공급 스트림은 하나 이상의 저장소 출구의 하류에 위치한 하나 이상의 필터에 일정한 압력으로 전달되는 것
    을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 사전설정 압력이 제2 사전설정 압력보다 더 낮은 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기체 공급기가 멸균된 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 공급기 기체가 공기인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 압력이 대략 4 bar 및 최대 대략 7 bar인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터가 바이러스 필터인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터가 유체 공급 스트림의 멸균을 위한 필터인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터가 공급 스트림의 농축을 위한 필터인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 저장소로 진입하는 유체 공급 스트림이 연속적인 방법.
  10. 상류 공정 단계로부터의 유체 스트림을 여과하는 방법이며, 상기 방법은
    a) i) 상류 공정 단계로부터의 여과될 유체 공급 스트림, ii) 작동 시 실질적으로 일정한 압력으로 유지되는 저장소 및 iii) 저장소의 하류에 위치한 필터 장치를 제공하며;
    b) 상기 저장소는 i) 상기 유체 스트림을 저장소로 진입시키기 위한 하나 이상의 입구, ii) 하나 이상의 출구, iii) 가압 기체 공급기 및 iv) 가압 기체 공급기와 저장소 사이에 유체 연결되어 위치한 압력 조절 밸브를 갖고, 여기서 상기 저장소는 저장소 내로의 유체 공급 스트림의 유량과 무관하게 일정한 압력으로 유지되고;
    c) 여기서 상기 압력 조절 밸브가, 저장소 내의 압력이 제1 사전설정 압력을 초과하는 경우에는 기체 공급 라인으로부터 과잉 압력을 빼내기 위해 개방되거나, 또는 저장소 내의 압력이 제2 사전설정 압력 또는 그 미만인 경우에는 저장소 내의 압력을 유지하거나 상승시키기 위해 기체 공급 라인으로부터의 기체가 저장소로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 폐쇄될 때, 저장소에서 일정한 압력이 유지되고;
    d) 상기 저장소 출구는 필터와 유체 소통되고; 또한,
    e) 여기서 상류 공정 단계로부터의 상기 유체 공급 스트림은 상기 필터 장치를 향해 지향되기 전에 일정한 압력으로 유지되는 상기 저장소 내로 통과되는 것
    을 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 제1 사전설정 압력이 제2 사전설정 압력보다 더 낮은 것인 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 기체 공급기가 멸균된 것인 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기체 공급기 기체가 공기인 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 압력이 대략 4 bar 및 최대 대략 7 bar인 방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터가 바이러스 필터인 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터가 유체 공급 스트림의 멸균을 위한 필터인 방법.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터가 공급 스트림의 농축을 위한 필터인 방법.
  18. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 저장소로 진입하는 유체 공급 스트림이 연속적인 방법.
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