KR900007644B1 - 백일해 균의 배양 방법, 백일해 톡소이드 및 백일해 백신 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 백일해균(Bordetella pertussis)의 배양 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 백일해 톡소이드에 관한 것이다. 더우기, 본 발명은 활성 성분으로 백일해 톡소이드를 함유한 백신에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 백일해 독소 및 백일해 섬유성 혈구응집소를 함유한 혼합항원을 증가된 양으로 함유하는 배양물의 제조에 유리하다. 배양물로부터, 혼합 항원을 용이하게 분리할 수 있다. 본 발명의 백일해 톡소이드는 혼합 항원으로부터 쉽게 수득되므로, 저가로 용이하게 제조될 수 있다. 본 발명의 백일해 톡소이드는 백일해 백신용 활성 성분 및 백일해 진단제로 매우 효과적이다.
백일해는 백일해 균의 감염에 의해 야기되는 급성 순환계 전염병이다. 백일해는 기관지 및 세기관지에 영향을 미치며, 이 질병에 특이하며 민간에서는 100일 동안 지속된다고 하는 폭발적인 기침과 쌕쌕거리는 호흡을 일으킨다. 사실, 폭발적인 기침은 몇주 동안 반복해서 일어난다. 특히, 백일해를 앓고있는 유아의 경우, 무호흡의 경련성 기침이 일어나며 때때로 경축을 수반한다. 이 질병을 예방하기 위해, 일본에서는 1949년 이래 출생 후 초기에 유아에게 백일해 백신을 접종시키고 있다. 공지의 백일해 백신은 활성성분으로 비활성화된 박테리아 세포를 함유하므로, 이를 접종하면 바람직하지 못한 부작용을 야기시킨다. 부작용으로는 예를 들면 백일해 백신의 접종 부위에 각종 부분적 반응, 열, 불쾌, 구토 및 설사와 같은 전신성 증상, 일시적 신경성 경축 및 신경성 쇼크, 및 심한 뇌염 등이 주지되어 있다. 한편, 최근에서 생활 수준의 향상 및 화학 요법의 개발로 인해 백일해에 의한 질병률 및 사망율이 현저히 감소하고 있다. 그러므로, 오늘날에는 질병의 전염 위험보다는 백신 접종에 의해 야기되는 상술한 부작용이 심각한 문제점으로 대두되고 있다. 그러나, 이런 부작용을 피하기 위해 백일해 백신 주사를 중단하는 것은 매우 위험하다. 이것은 백신 주사를 일시적으로 중단함으로써 야기된 백일해 자연적인 유행으로 인해 일본 및 영국에서 많은 유아 환자가 백일해로 사망한 과거의 쓰라린 경험으로부터도 명백하다. 따라서, 백일해 백신의 접종은 아직까지 중요하며 필요하다.
지금까지, 백일해 균의 예방 항원, 생물적 활성물질 또는 성분으로 많은 물질이 보고되었다. 이런 물질로는, 예를 들면 열에 불안정한 독소 또는 피부 괴사 독소 ; 열에 불안정한 응집원 ; 내독소 또는 리포폴리사카라이드 ; 섬유성 혈구 응집소(F-HA) ; 히스타민 민감화 인자(HSF) ; 백혈구증 또는 림파구증 촉진인자(LPF) ; 림파구증 촉진인자 혈구 응집소(LPF-HA)라고도 불리우는 백일해 독소(PT): 보조 인자 ; 아데닐레이트 시클라재 ; 섬-활성화 인자 ; 외막 단백질 등이 있다. 이들 물질 중에서, 지금까지는, 백일해 톡소이드 또는 백일해 성분 백신의 활성성분으로 섬유성 혈구 응집소(이후 "F-HA"라로 약칭한다) 및 백일해 독소(이후 "PT"라고 약칭한다)가 실용되고 있다.
상술한 바와 같이, 백신은 활성 성분으로 박테리아의 비활성화 세포를 함유하기 때문에 공지의 백신이 각종 부작용을 갖는다는 것은 공지이다. 따라서, 세계적으로 상술한 부작용 없이 균일한 질의 안전하고 역가 높은 백신을 개발하는 것이 강력히 요청되고 있다(Journal of American Medical Association, 125(2), 51-252, 1984 ; Bulletin of the world Health Organization, 63(2), 241-248, 1985). 일본에서, 백 일해 균으로부터 유도된 예방 항원 분획(F-HA 및 PT)을 해독시킴으로써 수득된 물질을 활성성분으로 함유한 백일해 톡소이드(정제된 흡착 백일해 백신)는 일본국 후생성에 의해 승인되어, 1981년 가을 이래로 시판되고 있다. 백신의 제조 기술에 대해서는 예를 들면 일본국 특허 공고 제57-5203호, 미합중국 특허 제4,455,297호, 미합중국 특허 제4,500,639호, 일본국 특허 출원 공개 제58-222032호, 일본국 특허 출원 공개 제59-175439호, 유럽 특허 출원 공개 제121249호, 유럽 특허 출원 공개 제140386호, 일본국 특허 출원 공개 제60-218326호, 일본국 특허 출원 공개 제60-226822호, 일본국 특허 공고 제60-28277호, 일본국 특허 출원 공개 제60-237023호, 일본국 특허 출원 공개 제61-53224호, 유럽 특허 출원 공개 제175841호, 일본국 특허 출원 공개 제62-5922호, 미합중국 특허 제4,029,766호, 미합중국 특허 제4,551,429호 등에 기재되어 있다. 더우기, 백일해 균으로부터 유도된 물질을 활성 성분으로 이용함으로써 성분 백신을 제조하는 방법에 대해서는 예를 들면 세포벽의 이용(일본국 특허 공고 제56-47167호), 섬-활성화 인자의 이용(일본국 특허 출원 공개 제59-110626호), 외막 단백질의 이용(유럽 특허 공개 제4137호, 유럽 특허 공개 제80021호), 아데닐레이트 시클라제 활성을 갖는 분획의 이용(유럽 특허 출원 공개 제162639호), 내독소의 이용(프랑스 특허 출원 공개 제2356429호)등이 공지되어 있다. 그러나, 상술한 통상의 기술들은 하기의 단점들 중 적어도 하나의 단점을 갖는다.
(1) 값비싼 물질을 필요로 하기 때문에 제조 단가가 높다.
(2) 백신을 위한 활성성분의 수율이 낮다.
(3) 생산된 백신의 완전성, 역가, 균질성 및 안정성이 만족스럽지 못하다. 예를 들면, 상술한 미합중국 특허 제4,500,639호, 일본국 특허 출원 공개 제59-175439호, 유럽 특허 출원 공개 제121249호 및 일본국 특허 공고 제60-28277호에는, PT 및 F-HA의 수율을 증가시키기 위해, 백일해 균을 배양하는 기본 배지에 함유 복합물질을 형성할 수 있는 숙주 화합물로 공지된 시클로덱스트린을 가하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 기술은 다음과 같은 단점을 갖는다.
(1) 사용된 시클로덱스트린의 값이 비싸다.
(2) 생성된 PT 및 F-HA가 배지내에서 시클로덱스트린에 포함된 상태로 있으며, 시클로 덱스트린으로부터 이들은 분리하여 정제하는 것이 곤란하다. 즉, 이런 기술은 값비싼 물질 및 값비싼 정제기구가 필요하고, 이 공정이 매우 복잡하고 난이하기 때문에 비경제적이다. 그러므로, 안전성 및 균질성을 갖는 백일해 백신을 수득하는 것은 곤란하다. 더우기, 상술한 미합중국 특허 제4,551,429호에는, 상술한 바와 같은 목적을 위해 백일해 균의 기본 배지에 폴리비닐알콜을 가하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 문헌에는 PT 및 F-HA를 고도로 정제하는 방법 및 생성된 PT 및 F-HA의 질에 대한 설명이 없으므로, 이 문헌에 따라 수득된 백신이 고 순도의 PT 및 F-HA를 함유하며 균질한다는데에 대해서는 의문점이 있다.
일반적으로 공지된 바와 같이, WHO(세계 보건 기구)는 1979년에 면역에 대한 확장 프로그램(EPI)를 시작하였으며, 이 프로그램은 현재 시행되고 있다. 이 프로그램의 목적은 1990년 까지 세계의 모든 유아에게 총 6 종류의 백신, 즉 백일해 백신, 파상풍 백신, 디프테리아 백신, 결핵 백신, 소아마비 백신 및 홍역 백신을 투여한다는 것이다(WHO Chronicle, 36(4) 131-152, 1982). 이 프로그램을 충족시키기 위해, WHO는 안정성 및 내열성이 우수하며, 냉장고가 보급되지 않은 열대 지역에서 사용될 수 있으며 실용적인 백신의 개발을 서두르고 있다[WHO Technical Report Series, No. 673, 15(1982)]. 더우기, 동결되었을때조차도 역가가 감소되지 않은 백신은 이 백신을 한대 지역에서도 사용할 수 있기 때문에 매우 유용하다. 그러므로, 전세계적으로, 내열성 및 내한성이 우수하여 열대 지역 및 한대 지역에서 모두 대기 온도하에 사용될 수 있는 매우 안정한 백신의 개발이 기대되고 있다. 내열성 백신에 대해서는, 예를 들면, 생 바이러스 백신, 비활성화 바이러스 백신, 비활성화 박테리아와 톡소이드를 함유한 혼합 비세포 백신(일본국 특허 출원 공개 제59-19682호)등과 같은 건조 백신이 공지이다. 그러나, 상술한 건조 백신들은 37℃에서 약 1개월 동안 저장한 후, 역가가 저장전의 백신의 역가에 비해 10∼50% 정도 감소하는 등의 안정성이 부족하다. 그러므로, 내열성 및 내한성이 매우 우수하고, 약 -20℃∼약 50℃의 온도에서 수개월 동안 보존할때조차도 백신의 역가가 거의 감소하지 않도록 안정한 백신의 개발이 강력히 요청되고 있다.
더우기, 포르말린을 사용하여 백일해 독소를 해독시킴으로써 수득한 백일해 톡소이드는 시판되고 있으나, 이런 톡소이드는 저장 동안 독성이 있는 상태로 복귀되는 경향이 있으므로, 저장 후 톡소이드의 안전성은 더 이상 확신될 수 없는 심각한 단점을 갖는다. 상술한 바와 같이 톡소이드가 독성인 상태로 복귀 되는것을 방지하기 위해, 포르말린 대신에 해독제로 카르보디이미드를 사용하는 방법이 제안되었다(일본국 특허 출원 공개 제62-5922호). 그러나, 카르보디이미드의 안전성이 아직 확인되고 있지 않기 때문에 카르보디이미드의 이용은 의문시 되고 있다.
공지 백신의 상술한 결정 및 단점이 제거된 개량된 백일해 백신을 개발하는 것이 이 분야에서 기대되고 있다.
본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위해 광범위한 연구를 수행하였다. 그 결과, 백일해 균을 셀룰로오즈 및/또는 셀룰로오즈 유도체 존재하에 배양할때, 배양물 중에 고수율 및 저가로 PT 및 F-HA가 생성될 수 있으며, 수득된 PT 및 F-HA는 배양물로부터 용이하게 정제될 수 있다는 것을 발견하였다. 더우기, 이 PT 및 F-HA를 포르말린으로 해독시켜 수득된 백일해 톡소이드는 독성인 상태로 복귀되지 않는 것을 발견하였다. 또한 활성성분으로 상기에서 수득된 백일해 톡소이드를 함유한 백신 또는 백일해 톡소이드 및 그외의 항원을 함유한 혼합 백신에 젤라틴 및/또는 젤라틴 유도체를 가함으로써, 백신의 안정성이 극도로 향상된다는 것을 발견하였다. 더우기, 상술한 백신을 동결 건조시킴으로써 안정성이 더욱 향상된다는 것을 발견하였다. 상술한 신규 발견을 기초로 본 발명이 완성되었다.
그러므로, 본 발명의 목적은 백일해 백신의 제조에 사용되는 PT 및 F-HA를 함유한 혼합 항원을 저가로 증가된 양으로 백일해 균의 배양물 중에서 생산할 수 있는 백일해 균의 신규 배양 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 백일해 백신에 안전, 안정 및 효과적인 활성성분으로 사용될 수 있는 백일해 톡소이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내열성 및 내한성이 우수하며 장기간 동안 대기 온도에서 저장될 수 있는 백일해 백신을 제공하는 것이다.
필수적으로, 본 발명에 따라 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 함유한 영양 배지를 이용함을 특징으로 하는, 영양 배지에서의 백일해 균의 배양 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, 상술한 방법에 의해 수득된 배양물을 상층액과 백일해 균의 세포로 분리하고, 이 상층액을 정제함으로써 수득된 백일해 독소 및 백일해 섬유성 혈구 응집소를 함유한 혼합 항원이 제공된다.
더우기, 본 발명에 따라, 상술한 혼합 항원을 해독시킴으로써 수득된 백일해 톡소이드가 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, 보조제에 흡착된 면역에 효과적인 량의 상술한 백일해 톡소이드 및 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제를 함유한 흡착 백일해 백신이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, 보조제에 흡착된 면역에 효과적인 량의 상술한 백일해 톡소이드, 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제, 및 안정화제를 함유한 흡착 백일해 백신이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, 보조제에 흡착된 면역에 효과적인 량의 상술한 백일해 톡소이드, 이 백일해 톡소이드 이외의 일종 이상의 항원, 및 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제를 함유한 혼합 백신이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, 보조제에 흡착된 면역에 유효한 량의 상술한 백일해 톡소이드, 및 이 백일해 톡소이드 이외에 보조제에 흡착된 일종 이상의 톡소이드 ; 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제, 및 안정화제를 함유한 혼합 백신이 제공된다.
또한 본 발명에 따라, (1) 백일해 균을 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유한 영양 배지에서 배양하여 백일해 균의 배양물을 수득하고, (2) 이 배양물을 상층액과 백일해 균의 세포로 분리하고, 상층액을 정제하여 백일해 독소 및 백일해 섬유성 혈구 응집소를 함유한 혼합 항원을 수득하고, (3) 이 혼합 항원을 해독시켜 백일해 톡소이드를 수득하고, (4) 이 백일해 톡소이드를 보조제에 흡착시키고, (5) 생성된 보조제에 흡착된 톡소이드에 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제 및 안정화제를 가함을 특징으로 하는, 면역에 유효한 량의 백일해 톡소이드를 함유한 백일해 백신의 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, (1) 백일해 균을 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유한 영양 배지에서 배양하여 백일해 균의 배양물을 수득하고, (2) 이 배양물을 상층액과 백일해 균의 세포로 분리하고, 상층액을 정제하여 백일해 독소 및 백일해 섬유성 혈구 응집소를 함유한 혼합 항원을 수득하고, (3) 이 혼합 항원을 해독시켜 백일해 톡소이드를 수득하고, (4) 이 백일해 톡소이드를 보조제에 흡착시키고, (5) 생성된 백일해 톡소이드에 이 백일해 톡소이드 이외에 보조제에 흡착된 일종 이상의 항원을 가하여 백일해 톡소이드와 일종 이상의 항원을 함유한 혼합물을 수득하고, (6) 이 혼합물에 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제 및 안정화제를 가함을 특징으로 하는, 면역에 유효한 량의 백일해 톡소이드 및 이 백일해 톡소이드 이외에 일종 이상의 항원을 함유한 혼합 백신의 제조방법이 제공된다.
이후에 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[1] 백일해 균의 배양 : 본 발명의 방법에 따라, 백일해 균을 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 균에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유한 영양 배지에서 배양한다.
영양 배지로는 백일해 균을 배양하기 위한 공지의 기본 배지가 이용될 수 있다. 기본 배지로는 예를 들면 보르데-겡고(Bordet-Gengou) 배지, 코헨-휠러(Cohen-Wheeler) 배지, 스테이너-숄테(Stainer-Scholte) 배지 등이 있다[Advances in Applied Microbiology, Vol. 20, pp 27-42(1976)]. 본 발명에 사용되는 영양 배지는 일반적으로 액체형일 수 있다. 그렇지 않으면 고체형일 수도 있다. 본 발명에 사용되는영양 배지는 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유한다. 영양 배지에서 물질의 농도는 약 0.01∼약 2.0w/w% 범위이다.
셀룰로오즈 유도체로는, 예를 들면 셀룰로오즈의 무기산 에스테르, 셀룰로오즈의 유기산 에스테르 및 셀룰로오즈의 에테르가 이용될 수 있다. 셀룰로오즈 유도체의 대표적인 예로는 아세틸 셀룰로오즈, 셀룰로오즈 크산토게네이트, 셀룰로오즈 프로피오네이트, 셀룰로오즈 포르메이트, 셀룰로오즈 부틸레이트, 셀룰로오즈 설페이트, 셀룰로오즈 포스페이트, 셀룰로오즈 아세테이트부틸레이트, 메틸셀룰로오즈, 에틸 셀룰로오즈, 벤질 셀룰로오즈, 트리틸 셀룰로오즈, 시아노 에틸셀룰로오즈, 카르복시메틸셀룰로오즈, 카르복시에틸셀룰로오즈, 아미노에틸셀룰로오즈, 옥시에틸셀룰로오즈, 히드록시에틸셀룰로오즈, 히드록시프로필셀룰로오즈, 히드록시프로필메틸셀룰로오즈 및 아세틸숙시닐히드록시프로필-메틸 셀룰로오즈 등이 있다. 또한, 셀룰로오즈 유도체로는 독성을 갖지 않는 한 셀룰로오즈의 고급 지방산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 불포화지방산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 이염기성 지방산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 할로겐화 지방산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 술폰산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 방향족 카르복실산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 카르밤산과의 에스테르, 셀룰로오즈의 가교 에테르 및 셀룰로오즈의 양이온 에테르가 이용될 수 있다.
영양 배지가 고체인 경우에는 정치 배양을 수행한다. 한편, 영양 배지가 액체인 경우에는 정치 배양을 수행하거나, 교반기가 장치된 발효 탱크에서 회전 진탕기를 사용하여 교반하면서 배양할 수도 있다. 일반적으로, 배양은 약 30∼37℃에서 약 20∼80시간 동안 수행될 수 있다. 그럼으로써, 백일해 독소(PT) 및 섬유성 혈구 응집소(F-HA)를 함유한 혼합 항원을 대량으로 함유한 백일해 균의 배양물을 수득한다.
[2] PT 및 F-HA를 함유한 혼합 항원의 회수 및 정제 : 배양물을 상층액 및 백일해 균의 세포로 분리하고 상층액을 정제함으로써 상술한 배양액으로부터 PT 및 F-HA를 함유한 혼합 항원을 수득한다. 배양물을 상층액과 세포로 분리하는 것은 저-회전 속도 원심 분리 및 고-회전 속도 원심 분리와 같은 통상적인 기술에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 이렇게 수득된 상층액을 정제한다. 정제를 수행하는데 있어, 공지의 기술을 배합 사용할 수 있다. 이런 공지의 기술로는 예를 들면 저-회전 속도 원심분리, 고-회전 속도 원심분리, 초 원심분리, 염석, 유기용매 등에 의한 침전, 목탄 및 각종 겔과 같은 흡착제에 의한 흡착 처리, 투석, 여과, 한외 여과 등이 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 혼합 항원을 정제하는 데에는 전기 영동 및 친화 컬럼 크로마토그래피와 같은 복잡, 난이 및 값비싼 기술을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 혼합 항원은 공지의 방법과 비교해서 저가로 효과적으로 수득될 수 있다. 이렇게 수득된 항원은 약 1 : 1 중량비의 PT 및 F-HA를 함유한다. 혼합 항원에 포함된 PT 및 F-HA의 중량은 이후의 참고예 9에 설명하는 방법에 따라 결정될 수 있다.
이 혼합 항원은 백일해 백신 제조용 원료로 뿐만 아니라 백일해 진단제로도 유용하다.
[3] 백일해 톡소이드의 제조 : 상기에서 수득된 혼합 항원을 통상의 기술에 따라 해독시킨다. 예를 들면, 항원의 해독은 다음과 같이 수행될 수 있다. 즉, PT 및 F-HA를 함유한 혼합 항원에 포르말린과 같은 비활성화제를 가하고, 충분히 혼합하여 항원을 해독시킨다. 생성된 혼합물을 투석하여 비활성화제를 제거한다. 생성된 투석물로부터, 동결 건조, 유기용매를 사용한 침전 등과 같은 통상적인 방법에 의해 백일해 톡소이드를 수득할 수 있다.
[4] 원 백일해 백신 용액의 제조 : 상기에서 수득된 백일해 톡소이드를 함유한 투석물을 인산염 완충액 등으로 희석하여 생성 혼합물 중의 백일해 톡소이드 농도가 ml당 약 40∼60㎍ 단백질 질소가 되도록 한다. 이렇게 수득된 용액을 원 백일해 백신 용액으로 사용한다.
[5] 흡착 백일해 백신의 제조 : 상기에서 수득된 원 백일해 백신 용액을 인산염 완충액과 같은 완충액으로 희석하고, 생성된 희석액에 보조제를 가함으로써 백일해 톡소이드를 보조제에 흡착시킨다. 예를 들면, 원 백일해 백신 용액을 1/75M 인산염 완충액으로 희석하고, 생성된 혼합물에 가해진 겔의 농도가 약 0.1∼0.8mg/ml가 되도록 보조제로서 수산화알루미늄 겔을 가할 수 있다. 보조제로는, 인산칼슘 겔, 인산 알루미늄 겔, 황산 알루미늄, 알루미나 및 벤토나이트와 같은 침전 흡착제, 및 뮤라밀 펩티드 유도체, 폴리뉴클레오티드, 크레스틴 및 피시바닐과 같은 항원-생산 유도 보조제가 이용될 수 있다. 혼합물로부터, 예를 들면 원심분리에 의해 백일해 톡소이드가 흡착된 겔을 수득하고, 생성된 겔에 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제, 예를 들면 인산염 완충액과 같은 완충액을 가한다. 이렇게 수득된 겔-흡착 백일해 톡소이드를 함유한 백일해 백신 용액을 앰플 및 바이알과 같은 작은 용기에 따로 넣고 밀봉한다. 그럼으로써, 백신을 접종하는 사람에게 예방능을 부여할 정도로 면역에 효과적인 량의 흡착 백일해 톡소이드를 함유한 정제된 흡착 백일해 백신이 수득된다. 백신 중의 면역에 유효한 량의 백일해 톡소이드는 1ml당 약 7-15㎍-단백질 질소의 범위이다.
1ml당 약 15㎍-단백질 질소 이상의 양의 백일해 톡소이드를 사용하는 것은 면역 효과는 증대되지 않고 백신의 가격만 증가하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 1ml당 7㎍-단백질 질소 이하의 양의 백일해 톡소이드를 사용하는 것은 목적하는 면역 효과를 얻지 못할 수도 있기 때문에 바람직하지 못한다. 부수적으로, 생산된 백신의 질을 일본국 후생성 공시제 제159호 "생물학적 생성물의 최소 요구량"에서 제공된 "흡착백일해 백신"에 따라 검사한다. 이렇게 생산된 흡착 백일해 백신은 액체이다. 흡착 백일해 백실을 동결 건조시켜 건조된 형태의 흡착 백일해 백신을 수득할 수 있다. 건조된 흡착 백일해 백신은 향상된 내열성 및 내한성을 갖는다. 동결 건조는 액체 흡착 백일해 백신을 바이알 및 앰플과 같은 용기에 넣은 후 통상적인 방법에 따라 수행한다. 동결 건조 후, 건조된 백신을 함유한 용기에 질소 기체를 도입하고, 밀봉한 다음, 건조된 백신을 저장한다. 저장 동안의 안정성의 관정에서, 흡착 백일해 백신은 건조된 형태인 것이 바람직하다.
더우기, 본 발명에 따라, 백신에서의 백일해 톡소이드의 안정성을 증가시키기 위해 액체형의 흡착 백일해 백신에 안정화제를 가할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 안정화제로는, 젤라틴 및 젤라틴 유도체가 언급될 수 있다. 젤라틴 및 젤라틴 유도체는 단독으로 또는 배합하여 사용될 수 있다. 젤라틴으로는 예를 들면 일본 약전 등에 설명된 정제된 젤라틴이 사용될 수 있다. 젤라틴 유도체로는 예를 들면 겔리세이트 
(미합중국 BBL사 제조 및 시판), 피지오 겔
, 네오플라스마겔
, 겔리푼돌
, 헤마셀
(독일 훽스트사 제조 및 시판)(또한 폴리겔린이라고도 불리운다)등이 사용될 수 있다.
상술한 젤라틴 유도체의 상세한 사항은 문헌(Development in Biological Standardization, S. Karger, 48, 207-234(1981))에 설명되어 있다. 이중에서, 헤마셀은 그의 안전성이 확인되었고, 인체의 혈액 대신 또는 혈장 대신에 사용되기 때문에 가장 바람직하게 이용될 수 있다. 상술한 안정화제는 생성 혼합물에서 안정화제의 농도가 약 0.1∼5.0중량%가 되는 량으로 액체 흡착 백일해 백신에 가해질 수 있다. 2 이상의 다른 종류의 안정화제를 사용할 때, 그의 총량은 상술한 범위내의 양이 되도록 가한다.
더우기, 상술한 안정화제를 가하는데 있어, 필요에 따라, 액체 백일해 백신에 한가지 이상의 통상의 안정화제, 예를 들면, 글루코오즈, 프럭토오즈, 갈락토오즈, 슈크로오즈 및 락토오즈와 같은 당류 및 글리신, 알라닌, 리신, 아르기닌 및 글루타민과 같은 아미노산을 가할 수 있다. 이런 안정화제는 생성 혼합물에서 각 안정화제의 농도가 약 0.1∼8.0중량%가 되는 양으로 가해질 수 있다.
이렇게 제조된 안정화제를 함유한 백일해 백신은 액체형이다. 액체 백일해 백신을 상술한 방법으로 동결 건조시켜 안정화제를 함유한 건조된 형태의 흡착 백일해 백신을 수득할 수 있다. 저장 동안의 안정성의 관점에서, 안정화제를 함유한 흡착 백일해 백신은 건조형인 것이 바람직하다. 액체형 또는 건조형의 상술한 흡착 백일해 백신의 질은 일본국 후생성에서 발행된 상술한 공시 제159호에 따라 시험될 수 있다.
[6] 혼합 백신의 제조 : 본 발명의 백신은 본 발명에 따른 흡착 백일해 톡소이드 및 이 백일해 톡소이드 이외의 적어도 하나의 항원을 함유한 혼합 백신 형태로 제조될 수 있다. 이 백일해 톡소이드 이외의 항원으로는 백일해 톡소이드 및 다른 항원을 배합 사용함으로써 다른 항원 및 백일해 톡소이드에 의해 야기되는 부작용 및 역반응이 추가적으로 생기거나 더 상승되지 않고, 백일해 톡소이드와 다른 항원 사이의 방해에 의해 백일해 톡소이드 및 다른 항원의 항원성 및 면역성이 감소되지 않는 한 상응하는 백신의 활성 성분으로 통상적으로 사용되는 어떤 항원도 이용될 수 있다.
백일해 톡소이드와 혼합될 수 있는 항원의 수 및 종류는 상술한 바와 같이 부작용 및 역반응이 추가적으로 또는 상승적으로 증가되지 않고, 백일해 톡소이드 및 항원의 항원성 및 면역성이 감소되지 않는 한 제한되지 않는다. 일반적으로, 백일해 톡소이드 이외에 2∼6 종류의 항원을 백일해 톡소이드와 혼합될 수 있는 항원으로는, 예를 들면 디프테리아 바실루스, 파상풍 바실루스, 장티푸스 바실루스, 파라티푸스 바실루스, 콜레라 바실루스, 임균, 수막염군, 슈도모나스 아에루기노사, 에스케리키아 콜리, 헤모필루스 인플루엔자, 스트렙토코쿠스 군 A 및 군 B, 스트렙토 코쿠스 뉴모니아, 폐렴구균, 레지오넬라, 리케치아 프로바제키이, 리케치아 레캐치이, 렙토스피라, 렙토스피라 인테로헤모라지아(웨일병의 병균), 말라리아 기생충, 코시디오이데스 이미티스, 주혈흡층, 톡소플라스마, 트리파노소마, 레이스마니아, B형 간염 비루스, 일본 뇌염 비루스, A 및 B형 인플루엔자 비루스, 파라인플루엔자 비루스, AIDS 비루스, 트리메레수루스에 속하는 뱀의 독액 등이 있다. 더우기, 통상적으로 공지된 인공 항원이 이용될 수 있다. 상술한 항원은 보조제에 흡착될 수 있다. 보조제로는 앞에서 설명한 것들이 이용될 수 있다.
본 발명의 혼합 백신은 다음과 같이 제조될 수 있다. 백일해 톡소이드를 함유한 원 백일해 백신 용액을 상술한 [4]항에 설명한 바와 같이 수득한다. 별도로, 백일해 톡소이드와 혼합되는 항원을 함유한 용액을 통상의 방법에 따라 제조한다. 그리고, 백일해 톡소이드를 함유한 원 백일해 백신 용액에 백일해 톡소이드 이외의 항원을 함유한 용액을 가한다. 생성된 혼합물에 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제를 가한다. 혼합 백신이 면역에 유효한 량, 즉 혼합 백신 1ml당 약 7∼15㎍-단백질 항원량의 백일해 톡소이드, 및 백일해 톡소이드 이외에 면역에 유효한 량의 항원을 함유할 수 있도록 본 발명의 혼합백신을 제조한다. 백일해 톡소이드 이외의 각 항원의 면역적으로 유효한 량은 항원의 종류에 따라 변화된다.
본 발명의 혼합 백신 제제의 대표적인 예로, 백일해 톡소이드, 디프테리아 톡소이드 및 파상풍 톡소이드를 함유한 혼합 백신의 제제를 하기에 설명한다. 통상의 방법에 의해 수득된 디프테리아 바실루스의 배양물로부터, 통상의 방법에 의해 디프테리아 톡소이드를 분리 및 정제한다. 상기 [3]항에서 설명한 것과 실제로 같은 방법으로, 정제된 디프테리아 톡소이드를 해독시키고, 상기 [4]항과 실제로 같은 방법으로 원 디프테리아 백신 용액을 제조한다. 별도로, 앞에 설명한 바와 실제로 같은 방법으로 파상풍 바실루스의 배양물로부터 원 파상풍 백신 용액을 제조한다. 백일해 톡소이드로는, 상술한 [3]항에서 수득된 원 백일해 백신 용액을 사용한다. 이렇게 수득된 원 백신 용액에 보조제를 가함으로써 원 흡착 백신 용액을 수득한다. 이렇게 수득된 흡착 백신 용액을 백일해 톡소이드, 디프테리아 톡소이드 및 파상풍 톡소이드의 농도가 각각 ml당 약 21∼45㎍-단백질 질소, 약 90Lf/ml 및 약 21Lf/ml가 되는 비율로 혼합한다. 그럼으로써 흡착 백일해 톡소이드, 흡착 디프테리아 톡소이드 및 흡착 파상풍 톡소이드를 함유한 혼합 백신을 수득한다. 이렇게 수득된 혼합 백신에, 젤라틴 및 젤라틴 유도체의 군에서 선택된 일종 이상의 안정화제를 안정화제의 농도가 약 0.1∼5.0중량% 되는 량으로 가할 수 있다.
상기에서 수득된 혼합 백신을 동결 건조시켜 건조된 혼합 백신을 수득한다. 이렇게 수득된 건조 혼합 백신은, 혼합 백신을 물에 용해시켜 ml당 약 7∼15㎍-단백질 질소를 함유한 수용액을 수득할 때, 안정화제의 농도가 약 0.1∼5.0중량%가 되는 양의 안정화제를 함유한다. 생성된 백신의 질을 일본국 후생성 공시제159호 "생물학적 생성물의 최소 요구량"에서 제공된 "백일해, 디프테리아 및 파상풍의 혼합 흡착 백신"에 따라 검사한다. 본 발명의 혼합 백신은 상술한 혼합 백신에 제한되지 않으며, 본 발명의 백일해 톡소이드를 상술한 항원과 혼합함으로써 제조될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 백신을 바이알, 앰풀 등에 넣어 밀봉할 수 있다. 본 발명의 백신은 일반적으로 액체 또는 현탁액 형태로 투여될 수 있다. 백신이 건조형인 경우, 투여전에 백신을 멸균 증류수에 용해 또는 현탁시킨다. 본 발명의 백신에서 백일해 톡소이드의 농도는 일반적으로 상술한 바와 같이 당 약 7∼15㎍-단백질 질소일 수 있다. 일반적으로 백신은 피하 투여될 수도 있다. 1인당 백신의 양은 일반적으로 약 0.5ml이다. 이 백신은 약 3∼8주 간격으로 3번 및 그후 1∼1년 6개월 후에 1번 더 투여할 수 있다.
[7] 백일해용 진단제의 제조 : 상술한 바와 같이, 본 발명의 혼합 항원은 백일해의 진단제, 특히 백일해의 감염 검출 및 환자가 백일해를 앓고 있는지의 여부를 결정하기 위해 면역적 진단제로 유용하다. 일반적으로, 백일해용 진단제를 제조하기 위해, 본 발명의 혼합 항원을 2성분, 즉 PT 및 F-HA로 분리하고, PT 및 F-HA 각각을 진단제로 사용한다. 혼합항원을 PT 및 F-HA로 분리하는 것은 일반적으로 히드록시아파티드 컬럼 크로마토그래피와 같은 통상적인 기술에 의해 수행될 수 있다. PT 및 F-HA는 형광 색소로 표지된 항원 또는 항체, 효소, 방사성 동위원소 등을 이용하는 ELISA(호소-결합 면역 흡착 분석), 역 수동 혈구 응집 반응시험 및 기타 각종 시험에 의해 진단에 효과적으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 진단제로 사용하기 위해, PT 및 F-HA를 따로 바이알 또는 작은 시험관에 넣어 밀봉한다. 또는, 각 PT 및 F-HA를 통상의 여과지, 막 또는 마이크로 플레이트의 표면에 흡착시킬 수 있다.
본 발명은 하기의 이점을 갖는다.
(1) 백일해 균을 배양하기 위한 본 발명의 방법에 따라, PT 및 F-HA의 혼합 항원을 증가된 양으로 함유하는 배양물을 수득할 수 있다. 더우기, 본 발명의 방법에 따라, 본 발명에 사용된 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체가 저가로 쉽게 이용할 수 있기 때문에, 백일해 균을 시클로덱스트린 존재하에 배양하는 기술과 같은 공지 기술에 따라 수득된 것에 비해 저가로 배양물을 수득할 수 있다.
(2) PT 및 F-HA가 본 발명의 백신의 활성 성분의 원료인 본 발명의 혼합 항원에서 PT 및 F-HA의 중량비는 약 1 : 1이다. 이것은 백일해 백신이 효과의 측면에서 약 1 : 1중량비의 PT 및 F-HA로부터 각각 유도된 톡소이드를 함유하는 것이 바람직하기 때문에 유리하며, 이런 백일해 백신은 본 발명의 혼합 항원으로부터 효과적으로 및 손쉽게 제조될 수 있다.
(3) 배양 후, 배양물로부터 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체를 쉽게 제조할 수 있으므로 저가로 고순도의 PT 및 F-HA를 쉽게 그리고 효과적으로 수득할 수 있다.
(4) 이렇게 수득된 PT 및 F-HA는 균질하므로, 포르말린을 사용하는 통상적인 해독 방법을 통해 PT 및 F-HA로부터 수득된 본 발명의 백일해 톡소이드도 균질하다. 더우기, 본 발명의 백일해 톡소이드는 보존 기간 동안 독성인 상태로 복귀되지 않는다. 그러므로, 본 발명의 톡소이드는 안정성 및 안전성의 면에서 우수하다.
(5) 안정화제로 젤라틴 및 그의 유도체의 군에서 선택된 적어도 한 물질을 함유한 본 발명의 건조 백신의 역가는 -20∼37℃에서 3년 및 50℃에서 3개월 이상 저장할때 감소되지 않는다. 본 발명의 건조 백신은 상당히 안정하고, 편리하다.
이후, 본 발명은 하기의 참고예 및 실시예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
참고예 1
변형된 스테이너-솔테 배지의 제조 : 하기에 기재한 제1군의 성분 및 제2군의 성분을 적당한 부피의 증류수에 따로 용해시켜 2용액을 수득한다. 제1군의 성분을 함유한 용액을 오토클레이브에 의해 살균한다. 한편, 제2군의 성분을 함유한 용액을 여과에 의해 살균한다. 사용전에 두 멸균 용액을 혼합하고, 혼합물에 멸균수를 가하여 혼합물의 총 부피가 10
가 되게 한다.
제1군의 성분 :
염화나트륨 25.0g
인산 2 수소 나트륨 5.0g
염화마그네슘 6 수화물 1.0g
염화 칼슘 2 수화물 0.2g
황산구리 5 수화물 0.005g
카스아미노산 100.0g
L-프롤린 2.4g
소듐 글루타메이트 100.0g
트리스 15.3g
제2군의 성분 :
L-시스틴 0.4g
황산 제1철 7 수화물 0.1g
아스코르브산 0.2g
니아신 0.4g
참고예 2
개량된 포페(Pope) 배지의 제조 : 배지는 하기의 조성을 가지며, 오토클레이브에 의해 살균한 후 사용한다.
염화 칼슘 0.6g
인산수소 2 나트륨 1.0g
L-시스틴 0.15g
말토오즈 31.0g
용액 Ⅱ1)4.0g
소화된 고기 용액2)100.0ml
주 : 1) 용액 Ⅱ의 조성은 다음과 같다.
황산 마그네슘 2.25g
황산 구리 0.5g
염화 망간 0.15g
황산아연 0.4g
β-알라닌 1.15g
니코틴산 1.15g
피멜산 0.075g
염산 30.0ml
증류스 1000.0ml
2) 소화된 고기 용액은 다음과 같이 제조된다.
17
의 증류수에 5.1kg의 얇게 썰은 고기를 가한다. 생성된 혼합물을 밤새 방치한다. 이렇게 수속된 혼합물의 온도를 상승시켜, 물중탕에서 60℃로 유지하고, 혼합물에 6.2g의 파파인[미합중국 메르크사제(난백가수분해능 1 : 350)]을 가한 후, 혼합물을 2시간 동안 교반하여 얇게 썰은 고기를 혼합물 중에서 소화시킨다. 생성된 혼합물을 90∼95℃에서 10분 동안 가열한다. 그 후, 혼합물에 필터를 위한 셀라이트를 가하고, 수득된 혼합물을 여과지를 사용하여 여과한다. 이렇게 수득된 여과액을 소화된 고기 용액으로 사용한다.
참고예 3
개량된 PⅡ 배지의 제조 :
배지는 하기의 조성을 가지며, 오토클레이브에 의해 살균한 후 사용한다.
심장 추출물1)15.0g
폴리 펩톤2)20.0g
염화나트륨 5.0g
황산 마그네슘 0.2g
인산수소 2 나트륨 0.16g
인산 2 수소칼륨 0.1g
글루코오즈 7.5g
환원 철 0.25g
증류수 1000.0ml
주 : 1) 심장 추출물은 일본국 니시세이야꾸가부시끼가이샤 제품이다.
2) 폴리펩톤은 일본국 다이고에이요가가꾸가부시끼가이샤 제품이다.
참고예 4
인산염 완충액의 제조 :
바람직한 농도를 갖는 인산수소 2 나트륨 수용액을 생성혼합물이 바람직한 pH를 갖는 부피비가 되도록 인산수소 2 나트륨 용액과 같은 농도의 인산 2 수소칼륨과 혼합함으로써 인산염완충액을 제조한다.
참고예 5
인산염-완충염용액(PBS)의 제조 :
6.8g/l의 염화나트륨을 함유한 용액중에 생성된 용액이 바람직한 pH를 갖도록 인산수소 2 나트륨 및 인산 2 수소 칼륨을 용해시킴으로써 PBS를 제조한다.
참고예 6
박테리아의 세포농도의 결정 :
배지에서의 박테리아의 세포농도는 혼탁계에 의해 결정한다. 열량계 모델 쥬니어 Ⅱ(미합중국 콜레만사 제품)을 사용하여 배양물의 혼탁도를 공지의 세포농도를 갖는 표준 박테리아 용액(일본국 국립건강 연구소 제품)의 혼탁도와 비교함으로써 배양물중의 박테리아의 세포농도를 결정한다. 배양물중의 세포농도는 IOU/ml로 표시한다(IOU : 국제불투명 단위)·
참고예 7
F-HA 역가의 분석 :
3일된 닭으로 부터 적혈구를 얻는다. 적혈구를 포르말린으로 고정시키고, 포르말린-고정된 적혈구를 0.6v/v%의 적혈구 농도에서 0.1w/v% 소혈청알부민, 0.001w/v% 젤라틴 및 0.1w/v% 질화나트륨을 함유한 1/75M PBS에 현탁시킨다. F-HA 역가를 결정할 시료를 2중으로 희석한다. 생성된 희석물에 같은 부피의 상술한 적혈구 현탁액을 가하고 교반한다. 생성된 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물 중에서 완전한 혈구응집이 일어났는지를 확인한다. 관찰결과로 부터 완전한 혈구 응집이 일어난 가장 높은 희석비를 얻는다. 시료의 F-HA 역가는 이렇게 수득된 가장 높은 희석비의 역수로 정의하며, HAU로 나타낸다. 시료의 희석을 위해 0.2w/v% 소혈청 알부민을 함유한 1/75M PBS를 사용한다.
참고예 8
PT 역가의 분석 :
인간 합토글로빈(일본국 녹십자사 제품)을 인간 합토 글로빈의 최종농도가 2㎍/ml가 되도록 탄산나트륨 완충액(pH 9.6)에 용해시킨다. 이렇게 수득된 혼합물을 폴리스티렌제 마이크로폴레이트(서독 그라이너사 제품)에서 4℃로 밤새 방치하여 합토글로빈을 마이크로플레이트에 흡착 및 고정시킨다. 이렇게 수득된 합토글로빈-고정 마이크로플레이트를 항-PT 토끼 혈청 및 알칼리 포스파타제-결합 항-토끼 IgG와 함께 사용하여, 시료의 PT 역가를 통상의 ELISA 방법에 의해 분석한다. 분석 결과를 ELISA용 자동 해독기(미합중국 다이나테크사 제품)에 의해 자동 해독하고, 전자 컴퓨터로 계산하여 PT 역가를 얻는다. PT 역가는 ELISA U/ml로 표시한다.
한편, 항-PT 토끼 혈청은 다음과 같이 수득한다. PT를 인산 알루미늄에 흡착시켜 토끼에 피하 주사한다. 약 40일 후, 토끼에서 혈액을 채취하여 원심분리하여 항-PT 토끼혈청을 수득한다. 알칼리 포스파타제-결합 항-토끼 IgG는 이스라엘 마일즈-예다사 제품이다.
참고예 9
F-HA 및 PT의 중량비 결정 :
방법(A) : 공지의 활성 및 단백질량 및 약 100%의 순도를 갖는 F-HA 및 PT의 표준시료(일본국 내셔날 인스티튜트 어브 헬스제품)를 사용하여 통상의 ELISA 방법에 의해 시료의 F-HA 및 PT의 각 활성을 분석하고, 이렇게 수득된 활성을 기준으로 F-HA 및 PT의 중량비를 계산한다. 방법(B) : 산성 조건하에, 시료를 폴리아크릴아미드 겔 전기영동한다. 이렇게 수득된 겔을 코마시브 브릴리언트 블루로 염색하여 PT 및 F-HA의 밴드가 보이게 한다. 겔을 밀도 측정계에 넣어 밴드의 면적을 측정한다. F-HA 및 PT의 각 밴드면적으로 부터, F-HA 및 PT의 중량비를 계산한다.
상술한 방법(A) 및 (B)에 의해 수득된 계산된 중량비를 기준으로, F-HA 및 PT의 중량비를 최종적으로 결정한다.
참고예 10
내독소량의 결정 :
시료에서 내독소의 양은 리물루스 테스트 키트 와코(일본국 와코 퓨어 케미칼사 제품)를 사용하여 결정한다. 리물루스 시험에서는 리물루스 아메바양세포 용혈물(LAL)을 사용한다.
참고예 11
톡소이드가 독소로의 복귀에 대한 음성시험 :
이 시험은 일본국 후생성 공시 제159호의 "생물학적 물질의 최소요구량"에서 제공된 "백일해백신"에 정의된 생쥐 백혈구-증가시험 및 히스타민 만감성 시험에 따라 수행한다.
참고예 12
디프테리아 톡소이드 및 파상풍 톡소이드의 역가 결정을 위한 분석 :
표준항-독소(일본국 내셔날 인스티튜트 어브 헬스 제품)를 사용한 통상적인 서출방법에 따라 디프테리아 톡소이드 및 파상풍 톡소이드의 역가를 분석한다. 역가는 Lf/ml로 표시한다.
참고예 13
백신의 생체내 톡소이드 역가의 결정 :
(A) 백일해 톡소이드에 대해서는 생쥐 뇌내 도전방법에 의해 역가를 분석한다.(B) 디프테리아 톡소이드에 대해서는 토끼 뇌내 주사 방법에 의해 역가를 분석한다. (C) 파상풍 톡소이드에 대해서는 면역화 기니피그 및 면역화 생쥐의 독소 도전방법에 의해 역가를 분석한다.
상술한 분석에 있어서, 일본국 후생성의 공시 제159호 "생물학적 생성물의 최소요구량"에서 제공된 "정제된 흡착 백일해 백신", "흡착 디프테리아 톡소이드" 및 "흡착 파상풍 톡소이드"를 참고로 한다. 상술한 분석에 의해 수득된 결과는 IU/ml(IU : 국제단위)로 표시한다.
참고예 14
단백질 질소량의 결정 :
시료에 트리클로르아세트산을 가하여 단백질을 침전시킨다. 이렇게 침전된 단백질을 수거하고, 통상적인 마이크로-켈달방법에 의해 단백질 질소량을 결정한다.
실시예 1
백일해 균주 TOHAMA(phase I)의 배양
참고예 1의 설명에 따라 150l의 배지를 제조하는데 필요한 량의 변형된 스테이너-숄테배지를 위한 상술한 제1군의 성분을 함유한 용액 141l를 제조한다. 이 용액을 교반날 및 그의 바닥에 공기를 탱크에 도입하기 위한 스퍼저가 장치된 200l들이 발효 탱크에 도입한다. 탱크의 용액을 가압하 120℃에서 30분간 살균하고 냉각시킨다. 살균용액에, 150l의 배지를 제조하는데 필요한 량의 변형된 스테이너-숄테 배지를 위한 상술한 제2군의 성분을 함유한 멸균용액 1500ml를 가하고, 7500ml의 멸균 2w/w% 메틸셀룰로오즈 용액과 혼합하여 0.10중량% 농도의 메틸 셀룰로오즈를 함유한 액체 배지를 제조한다. 이렇게 제조된 배지에 균주의 최종 세포 농도가 0.5IOU/ml가 되도록 백일해 균주 TOHAMA(phase I)을 접종시킨다. 균주 TOHAMA(phase I)은 일본국 내셔날 인스티튜트 어브 헬스에 보관되어 있으며, 이 기관에서 얻을 수 있다. 또한 이 균주는 일본국 오오사까 발효 연구소에 IF 0-14073의 수탁번호로 기탁되어 있다. 생성된 배지를 교반 및 통기하에 35℃에서 48시간 동안 배양한다. 배지의 교반은 교반날은 220rpm에서 회전시킴으로써 수행되며, 배지의 통기는 발효 탱크의 바닥에 장치된 스퍼저를 통해 50l/분의 유속으로 공기를 도입함으로써 수행된다.
한편, 배지에서의 에틸 셀룰로오즈의 농도를 표 1에 지시한 바와같이 변화시키는 것을 제외하고는 상술한 바와 실제로 같은 방법을 반복한다. 배양 개시로 부터 24시간 및 48시간 후, 배양물로 부터 50ml의 시료를 취한다.
참고예 6,7 및 8에 설명된 방법에 따라 상기 시료에 대해 균주의 세포농도 및 F-HA 역가 및 PT 역가를 결정한다. 결과는 표 1에 나타낸다. 표 1에서 명백한 바와 같이, 메틸 셀룰로오즈를 첨가하면 F-HA 및 PT의 수율이 현저하게 증가한다. 즉, F-HA 및 PT의 수율은 메틸 셀룰로오즈를 배지에 가하지 않는 경우의 F-HA 및 PT의 수율보다 약 10∼100배이다. 더우기, PT에 대한 F-HA의 중량비는 약 1 : 1이다.
[표 1]
실시예 2
F-HA 및 PT의 정제
연속유동 원심 분리기를 사용하여, 실시예 1에서 수득된 백일해균의 배양물을 800ml/분의 유속 및 13,500rpm에서 원심분리하여 상층액을 수득한다. 10l의 상층액에 4kg의 황산암모늄을 가하여 염석을 수행함으로써 침전물을 형성한다. 침전물이 형성된 혼합물을 원심 분리하여 혼합물을 침전물과 상층액으로 분리하고 침전물을 수거한다. 수거된 침전물을 1M 염화나트륨을 함유한 0.05M 인산염 완충액에 용해시키고, 이렇게 수득된 혼합물을 원심분리 튜브내의 5∼15w/w% 슈크로오즈 밀도 경사의 슈크로오즈 용액에 넣고, 조날(Zonal) 원심 분리기를 사용하여 33,000rpm에서 20시간동안 원심 분리한다. 원심분리후, 상술한 원심 분리에 의해 수득된 용액을 그의 각 슈크로오즈 농도가 낮은 것으로 부터 높은 것까지 30분획으로 나눈다. 30분획중에서, 14∼22번째 분획을 정제된 페르투시스 항원을 함유한 분획으로 수거하여 다음 공정에 이용한다. 정제된 백일해 항원의 F-HA 역가, PT 영역 및 내독소역가를 참고예 8,9 및 10에 실명된 방법에 따라 분석한다. 결과로, 실시예 1에서 수득된 배양물에 함유된 각 F-HA, PT 및 내독소의 역가는 100%, 조날원심 분리후의 F-HA 및 PT의 회수율은 각각 60% 및 57%이며, 제거되지 않고 남아있는 내독소의 퍼센트는 0.001%(내독소의 99.999%가 제거됨)라는 것이 발견된다.
실시예 3
원 백일해 톡소이드(이후 "p"라고 약칭한다)의 제조
실시예 2에서 수득된 정제된 백일해 항원 분획을 1/20M 인산염 완충액으로 희석하여 상술한 분획으로 부터 유도된 50.0㎍/ml의 단백질-질소를 함유한 묽은 용액을 수득된다. 이 묽은 용액에 포르말린 및 L-리신을 가하여 포르말린 및 L-리신의 최종 농도가 각각 0.4v/v% 및 0.05몰이 되게 한다. 수득된 혼합물을 교반하고, 35℃에서 20일 동안 열처리 함으로써 그에 함유된 항원, 즉 F-HA 및 PT를 해독시킨다. 수득된 혼합물을 1/20 인산염 완충액에 4℃에서 24시간동안 투석함으로써 포르말린 및 L-리신을 제거한다. 생성된 투석물을 원 백일해 톡소이드(P)용액으로 사용한다.
실시예 4
액체 흡착 백일해 백신의 제조
실시예 3에서 수득된 원 p 용액을 단백질 질소의 농도가 10㎍/ml가 되도록 1/40M 인산염 완충액(pH 6.0)으로 희석한다. 생성용액에 알루미늄 인산 겔 농도가 0.2mgAl/ml가 되는 양의 인산 알루미늄겔을 가한다. 생성된 혼합물을 4℃에서 5시간동안 교반하여 백일해 톡소이드가 겔에 흡착되도록한다. 이어서 혼합물을 4℃ 및 2000rpm에서 20분동안 원심분리기(일본국 고꾸산 엔신끼사 제품)를 사용하여 원심분리하여 겔층을 형성하고 겔층을 수거한다. 수거된 겔을 백일해 톡소이드 및 인산 알루미늄 겔의 최종 농도가 각각 10㎍-단백질질소/ml 및 0.2mg-Al/ml가 되도록 1/75M 인산 완충액(pH 6.5)에 현탁시킨다. 생성된 현탁액에 슈크로오즈, L-아르기닌 및 헤마셀(독일 훽스트사 제품)을 최종 농도가 각각 3w/v%, 1w/v% 및 2w/v%가 되도록 가한다. 수득된 혼합물을 1바이알당 10ml씩 10ml들이 바이알에 넣어 액체 흡착 백일해 톡소이드를 수득한다. 헤마셀의 농도를 변화시키는것을 제외하고는 상술한바와 실제로 같은 방법을 반복한다.
이렇게 제조된 바이알을 이후의 응용예 1에서 설명하는 보존 시험에 사용한다.
이렇게 수득된 백일해 톡소이드는 일본국 후생성 공시 제159호 "생물학적 생성물의 최소요구량"에서 제공된 "정제된 흡착 백일해 톡소이드"에 따른 각종 시험을 통과한다는 것이 확인된다.
실시예 5
건조흡착 백일해 백신의 제조
실시예 4와 동일한 방법을 반복하여 백일해 톡소이드가 흡착된 겔을 수득한다. 생성된 겔을 생성 현탁액의 최종 부피가 톡소이드가 겔에 흡착되기전의 백일해 톡소이드 용액의 1/5이 되는 비율로 1/75M 인산염 완충액(pH 6.5)에 현탁시키고, 생성된 현탁액에 슈크로오즈, L-아르기닌 및 헤마셀을 순서대로 가하여 물을 생성된 현탁액에 가할때 현탁액에서 슈크로오즈, L-아르기닌 및 헤마셀의 농도가 각각 3w/v%, 1w/v% 및 2w/v%가 되게한다. 이렇게 수득된 현탁액을 10ml들이 바이알에 1바이알당 2.0ml씩 넣는다. 이렇게 수득된 바이알의 일부는 이후의 응용예 1에서 설명하는 보존 시험에 사용하고, 나머지는 동결건조시켜 건조된 흡착 백일해 백신을 수득한다. 동결건조는 다음과 같이 수행한다. 바이알내의 흡착 백일해 톡소이드 현탁액을 -43℃에서 3시간동안 동결시킨다. 동결된 현탁액을 이탈리아 에드워드사제품인 동결건조기 모델 L-80v를 사용하여 -30℃에서 53시간 및 30℃에서 8시간동안 2∼4×10-2밀리바의 압력하에 동결건조시킨다. 가하는 헤마셀의 농도를 변화시키는 것을 제외하고는 상술한 방법과 실제로 동일한 방법을 반복하여 건조 흡착 백일해 백신을 수득한다.
이렇게 수득된 건조 흡착 백일해 백신을 바이알 내에서 멸균 증류수에 현탁시켜 최종부피가 10ml가 되게한다. 이 톡소이드 현탁액은 일본국 후생성 공시 제159호 "생물학적 물질의 최소요구량"에서 제공된 "정제된 흡착 백일해 톡소이드"에 따른 각종 시험을 통과한다는 것이 확인된다.
참고예 15
디프테리아 톡소이드(이후 "D"로 약칭한다)의 제조
실시예 1에서 사용된 200l들이 발효 탱크에 담긴 참고예 2에서 설명한 개량된 포페배지 150l를 디프테리아 바실루스 파크-윌리암스 균주(ATCC 13812)로 접종시키고, 700ml/분의 통기 속도로 통기 및 200rpm로 교반날을 회전시키는 교반하에 35℃에서 48시간 동안 배양한다. 배양후, 생성된 배양물을 원심분리기 모델 CSA 8(미합중국 웨스트 팔리아사 제품)을 사용하여 실온, 9160rpm 및 3l/분의 유속에서 연속 유동 원심분리하여 상층액을 수득한다. 1l의 상층액에 여과를 돕기위한 3g의 셀라이트를 가하고, 여과지를 사용하여 여과하여 여과물을 수득한다. 이어서, 여과액을 한외여과막(Module SIP 3013, 일본국 아사히가세이 가부시끼가이샤 제품 : cut-off 분자량 6000)을 사용하여 농축하여 여과액을 1/20 부피로 만든다. 생성된 여과액을 정제한다. 정제는 다음과 같이 수행한다. 농축된 여과액에 0.5w/v%의 활성탄 분말을 가하고 원심분리하여 상층액을 수득한다. 상층액에 상층액 황산암모늄 용액의 부피비가 40 : 60이 되도록 포하 황산암모늄 수용액을 가하여 염석을 수행함으로써 침전물을 형성한다. 침전물을 수거하여 0.02M 인산염 완충액(pH 7.0)에 용해시키고, 0.02M 인산염 완충액(pH 7.0)에서 밤새 투석시킨다. 이렇게 수득된 투석물을 DEAE 컬럼에 넣는다. 용리액으로 0.04M 인산완충액(pH 7.0)을 사용하여 DEAE 컬럼을 용출시켜 용출액으로 정제된 D 용액을 수득한다. 정제후, 정제된 생성물을 실시예 3과 실제로 동일한 방법으로 해독시켜 원 D 용액을 수득한다.
참고예 16
파상풍 톡소이드(이후 "T"로 약칭한다)의 제조
단계 1에서 사용된 발효탱크에 담긴 참고예 3에 설명된 개량된 PⅡ 배지 150l에 파상풍 바실루스 하바드균주(ATCC 10779)를 접종시키고, 발효 탱크 바닥의 시퍼저를 통해 5l/분의 유속으로 탱크에 질소 기체를 도입하면서 35℃에서 4일동안 혐기성 조건하에 배양한다. 생성된 배양물 1l에 여과를 돕기위해 3g의 셀라이트를 가하고 혼합한후, 여과지를 사용하여 여과한다. 이렇게 수득된 여과액에 교반하면서 포르말린의 최종농도가 0.4v/v%가 되도록 포르말린을 가한다. 생성된 혼합물을 35℃에서 4일동안 방치하여 혼합물 중의 파상풍 독소를 해독시킨다. 해독후, 수득된 용액을 참고예 15와 실제로 같은 방법으로 정제하여 원 T 용액을 수득한다.
실시예 6
정제된 흡착 디프테리아-백일해-파상풍(이후 "DPT"로 약칭한다)혼합 백신의 제조
실시예 3, 6 및 7에서 수득된 원 P, D 및 T 용액을 항원 함량이 p의 경우는 30㎍-단백질 질소/ml, D의 경우는 90Lf/ml 및 T의 경우는 21Lf/ml가 되도록 각각 1/20M DBS로 희석한다.
생성된 용액에 실시예 4와 같은 방법으로 인산 알루미늄 겔을 가하여 각 톡소이드를 겔에 흡착시킨다. 생성된 용액을 각각 같은 부피로 혼합한다. 이어서, 혼합물에 슈크로오즈, L-아르기닌 및 헤마셀을 최종농도가 각각 2w/w%, 1w/w% 및 1w/w%가 되도록 순서대로 가한다. 생성된 DPT 혼합용액을 10ml들이 바이알에 1바이알당 10ml씩 넣는다. 이 백신은 일본국 후생성 공시 제159호 "생물학적 생성물의 최소 요구량"에서 제공된 "백일해, 디프테리아 및 파상풍의 정제된 흡착 혼합 백신"에 따른 각종 시험을 통과한다는 것이 확인된다.
실시예 7
정제된 건조흡착 DPT 혼합 백신의 제조
실시예 3,6 및 7에서 수득된 원 P, D 및 T 용액을 항원의 함량이 P의 경우 30㎍-단백질 질소/ml, D의 경우 90Lf/ml 및 T의 경우 21Lf/ml가 되도록 1/20M PBS로 희석한다. 생성된 각 톡소이드 용액에 실시예 4와 실제로 같은 방법에 의해 알루미늄 포스페이트 겔을 가하여 각 톡소이드를 겔에 흡착시킨다. 생성된 혼합물로 부터 실시예 4와 실제로 같은 방법에 의해 각 톡소이드가 흡착된 겔을 수득한다. 각 생성된 겔을 생성 현탁액의 최종부피가 톡소이드를 실시예 5와 실제로 같은 방법으로 겔에 흡착시키기 전의 각 톡소이드 용액의 1/5이 되는 비율로 1/75M 인산 완충액(pH 6.5)에 현탁시킴으로써 P, D 및 T 현탁액을 수득한다. 각 P, D 및 T 현탁액을 같은 부피로 혼합한다. 이어서, 물을 생성 혼합물에 가하여 10ml 현탁액을 수득할때 용액에서의 슈크로오즈, L-아르기닌 및 헤마셀의 농도가 각각 2w/w%, 1w/w% 및 1w/
%가 되는 량의 슈크로오즈, L-아르기닌 및 헤마셀을 혼합물에 가한다. 생성된 현탁액을 10ml들이 바이알에 1바이알당 2.0m1씩 넣고, 실시예 5와 실제로 같은 방법에 의해 동결 건조시켜 정제된 건조 흡착 DPT 혼합백신을 수득한다. 이 백신을 일본국 후생성 공시 제159호 "생물학적 생성물의 최소요구량"에서 제공된 "백일해, 디프테리아 및 파생풍의 정제된 흡착 혼합 백신"에 따른 각종 시험을 통과한다는 것이 확인된다.
응용예 1
보존시험
실시예 4, 5, 6 및 7에서 제조된 각 백신을 -20℃, 4℃, 25℃, 37℃ 및 50℃에서 36개월동안 보존시험한다. 이 기간동안 각 백신에서 주기적으로 샘플링을 수행하고, 참고예 13과 실제로 같은 방법에 의해 시료의 역가를 결정한다. 더우기, 참고예 11과 실제로 동일한 방법에 의해 시료를 시험하면 톡소이드가 독성인 상태로 복귀되지 않는다는 것이 확인된다. 더우기, 액체 흡착 백신의 시료를 -20℃에서 동결시키고, 실온에서 용해시킨다. 이 동결 및 용해 방법을 10번 반복한다. 참고예 13과 실제로 동일한 방법에 의해 시료에 대한 백신의 역가를 결정한다. 결과로, 본 발명의 백신이 동결-용해 조건하에 대단히 안정하다는 것이 발견된다.
A) 실시예 4 및 5에서 제조된 백신에 대한 보존 시험의 결과는 표 2 및 3에 나타낸다. 안정화제로 헤마셀을 함유한 본 발명의 백신은 대단히 안정하며, 보존동안 톡소이드가 독성인 상태로 복귀되지 않는다.
[표 2]
주 1) : 실시예 4에서 수득된 백신 보존 시작시의 역가 41.0IU/ml
2) : 실시예 5에서 수득된 백신 보존 시작시의 역가 41.0IU/ml
3) : 톡소이드는 보존동안 독성인 상태로 복귀되지 않는다.
[표 3]
주 1) : 실시예 4에서 수득된 백신
2) : 실시예 5에서 수득된 백신
B) 실시예 6 및 7에서 수득된 백일해 톡소이드, 디프테리아 톡소이드 및 파상풍 톡소이드를 함유한 흡착 혼합 백신에 대해 참고예 13에 설명한 방법에 따라 각 톡소이드의 역가를 분석한다. 결과는 표 4에 나타낸다. 안정화제로 헤마셀을 함유한 실시예 6 및 7에서 수득된 백신은 대단히 안정하며, 톡소이드는 보존동안 독성인 상태로 복귀되지 않는다.
[표 4]
주 1) : 실시예 8에서 수득된 백신
2) : 실시예 9에서 수득된 백신
응용예 2
본 발명의 백신의 안전성, 효과 및 균질성
본 발명의 백신의 안정성 및 효과에 있어서는 참고예 4, 5, 8 및 9에서 언급된 일본국 후생성의 공시에 설명된 방법에 따라 생쥐 및 기니피그를 사용하여 안정성 및 역가의 시험을 수행한다. 본 발명의 백신의 균질성은 PT에 대한 F-HA의 중량비 및 참고예 9와 같은 방법으로 수득된 밀도계의 결과를 기준으로 시험한다. 결과로, 본 발명의 백신은 안정성 및 효과가 우수하며, 균질하다는 것이 발견된다.
실시예 8
백일해 진단제의 제조
실시예 2에서 수득된 정제된 백일해 항원의 분획을 pH 8.6으로 조절하고, 히드록시 아파티트 컬럼 크로마토그래피하여 컬럼에 PT를 통과시켜 PT 분획을 회수한다. 1M NaCl을 함유한 1/20M 인산 완충액을 용리액으로 사용하여 컬럼에 흡착된 F-HA를 회수함으로써 F-HA를 회수함으로써 F-HA 분획을 수득한다. 이렇게 수득된 F-HA 및 PT 분획의 항체 역가를 결정한다. 이 분획은 백일해 감염의 검출을 위한 고순도 진단제로 유용하다.
Claims (15)
- 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 적어도 한 물질을 함유한 영양 배지를 사용함을 특징으로 하는 영양배지에서의 백일해균(Bordetella pertussis)의 배양방법.
- 제1항에 있어서, 적어도 한 물질이 약 0.01∼2중량% 농도로 영양 배지에 함유된 방법.
- 제1항에 있어서, 셀룰로오즈 유도체가 셀룰로오즈의 무기산 에스테르, 셀룰로오즈의 유기산 에스테르 및 셀룰로오즈의 에테르인 방법.
- (1) 백일해균(Bordetella pertussis)를 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 적어도 한 물질을 함유한 영양배지에서 배양하여 백일해균의 배양물을 수득하고, (2) 이 배양물을 상층액과 백일해균의 세포로 분리하고, 이 상층액을 정제하여 백일해 독소 및 백일해 섬유성 혈구 응집소를 함유한 혼합 항원을 수득하고, (3) 이 혼합 항원을 해독시켜 백일해 톡소이드를 수득하고, (4) 이 백일해 톡소이드를 보조제에 흡착시키고, (5) 생성된 보조제에 흡착된 톡소이드에 일종이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제 및 안정화제를 가함을 특징으로 하는, 면역에 유효한 량의 백일해 톡소이드를 함유한 백일해 백신의 제조방법. .
- 제4항에 있어서, 단계(1)에서, 셀룰로오즈 유도체가 셀룰로오즈의 무기산에스테르, 셀룰로오즈의 유기산 에스테르 및 셀룰로오즈의 에테르인 방법.
- 제4항에 있어서, 단계(1)에서, 적어도 한 물질이 약 0.01∼2중량% 농도로 영양배지에 함유된 방법.
- 제4항에 있어서, 단계(5)에서 안정화제가 젤라틴 및 젤라틴 유도체의 군에서 선택된 적어도 한 물질인 방법.
- 제7항에 있어서, 단계(5)에서, 안정화제를 생성 혼합물에서의 안정화제의 농도가 약 0.1∼5.0중량%되는 양으로 톡소이드에 가하는 방법.
- 제4∼8항중 어느 한 항에 있어서, 단계(5)이후 생성 혼합물을 동결 건조시키는 것을 또 다른 특징으로 하는 방법.
- (1) 백일해균(Bordetella pertussis)을 셀룰로오즈 및 셀룰로오즈 유도체의 군에서 선택된 적어도 한 물질을 함유한 영양 배지에서 배양하여 백일해균의 배양물을 수득하고, (2) 이 배양물을 상층액과 백일해균의 세포로 분리하고 상층액을 정제하여 백일해 독소 및 백일해 섬유성 혈구 응집소를 함유한 혼합 항원을 수득하고, (3) 이 혼합항원을 해독시켜 백일해 톡소이드를 수득하고, (4) 이 백일해 톡소이드를 보조제에 흡착시키고, (5) 생성된 백일해 톡소이드에 이 백일해 톡소이드 이외의 보조제에 흡착된 적어도 한 항원을 가하여 백일해 톡소이드와 적어도 한 항원의 혼합물을 수득하고, (6) 이 혼합물에 일종 이상의 약학적으로 수용 가능한 담체, 희석제 또는 부형제 및 안정화제를 가함을 특징으로 하는 면역에 효과적인 양의 백일해 톡소이드 및 이 백일해 톡소이드 이외의 적어도 한 항원을 함유하는 혼합 백신의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 단계(1)에서, 셀룰로오즈 유도체가 셀룰로오즈의 무기산에스테르, 셀룰로오즈의 유기산 에스테르 및 셀룰로오즈의 에테르인 방법.
- 제10항에 있어서, 단계(1)에서, 적어도 한 물질이 약 0.01∼2중량% 농도르 영양 배지에 함유된 방법.
- 제10항에 있어서, 단계(6)에서, 안정화제가 젤라틴 및 젤라틴 유도체의 군에서 선택된 적어도 한 물질인 방법.
- 제13항에 있어서, 단계(6)에서, 안정화제를 생성혼합물에서의 안정화제의 농도가 약 0.1∼5.0중량%가 되는 양으로 톡소이드에 가하는 방법.
- 제10∼14항중 어느 한 항에 있어서, 단계(6)이후, 생성 혼합물을 동결건조시킴을 또 다른 특징으로 하는 방법.
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