PT88230B - Processo para o isolamento de proteinas basicas a partir de proteinas que as contem - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
Na preparaçao de insulina humana por métodos de engenharia genética efectua-se a biossíntese da in sulina através de uma molécula precursora, a pró-insulina. Nesta, a cadeia B encontra-se ligada à cadeia A através do péptido de conexão (péptido-C).
Na produção por engenharia genética por meio de Escherichia Coli obtém-se por vezes em primeiro lugar uma proteína de fusão, na qual, antes da pró-insulina, se encontra também uma proteína estranha, por exemplo ajb-galactosidase. Esta proteína estranha tem de ser logo separada antes dos passos seguintes do processo, por exemplo por tratamento com halogeneto de cianogénios (vide DE-OS 34 40 988). Após a cisão com halogeneto de cianogénio transformam-se os grupos
CR.
cisterna por meio de sulfitólise (tratamento com sulfito de sódio e tetrationato de sódio) na respectiva forma de S-sulfonato. A molécula pode transformar-se, a partir desta forma, na sua estrutura espacial nativa, por meio de regeneração redutiva ( por exemplo por tratamento com mercaptoetanol em solução básica), formando-se correctamente as suas pontes di-sulfureto. A pró-insulina ou a pré-pró-insulina (=derivado da proinsulina; o prefixo pré refere-se a um ou a mais aminoácidos adicionais no terminal azotado da proinsulina)transforma-se por meio de cisão enzimática (por exemplo com tripsji na) numa mistura de cisão, que contém um precursor da insulina, a insulina-Arg-B31-B32, e o péptido-C. Para além destes formam-se ainda alguns produtos secundários, como por exemplo a insulina-Des-Thr-B30, a insulina-Arg-B31, bem como intermediários de cisão incompleta.
Os derivados de insulina referidos e os compostos que se formam por tratamento químico dos reagen tes de partida nos passos iniciais, têm de ser separados uns dos outros. É particularmente difícil a separação de derivados de insulina com carácter básico, que apresentam derivatização em aminoácidos, que permanecem no interior da molécula após a formação da estrutura terciária.
Isto pode comprovar-se num ensaio comparativo (vide parte B):
processo de permuta aniónica, descrito na DE-PS 26 29 568 e desenvolvido para a purificação da insulina, apresenta a particularidade de, para evitar agregações de proteína, se adicionar ao líquido eluente um agente tensioactivo não iónico. Este processo, particularmente bem adequado à purificação de insulina, conduz, no caso da separação e do isolamento de pro teínas básicas, que se obtêm por exemplo por cisão com tripsi^ na da pró-insulina de origem genética, a uma separação muito incompleta. Isto é comprovado pelo respectivo perfil de eluição (vide parte B) ; verifica-se que os picos dos péptidos individuais se sobrepõem.
Conhecem-se contudo processos por meio dos quais se consegue efectuar a separação dos referidos produtos de cisão da pró-insulina.
Steiner et al. descreveram no Journ.of.Biol.Chem., 246, pág. 1365-1374 (1971) um processo para o isolamento de péptido-C a partir de uma mistura de cisão da pró-insulina. Neste processo (rendimentos não mencionados) efectua-se uma cromato grafia num permutador catiónico, fracamente ácido, contendo grupos carboximetilo (CM), suportado numa base de celulose.
Às soluções de carga e de eluição adiciona-se 7 mol/1 de ureia para evitar a agregação das proteínas. A presença de uma concentração tao elevada de ureia é desvantajosa porque leva à derivatização das proteínas, principalmente ã carbamoilação dos grupos amino livres. Markussen et al. descreveram em Pr£ tein Engineering Vol.l, n°.3, pág.205-213 (1987) um processo de cromatografia de permuta aniónica em permutadores aniónicos contendo grupos dietil-2-hidroxipropilaminoetilo (QAE) sobre uma matriz de polissacárido de estrutura em sede tridimensional. Neste processo - para a cromatografia de permuta aniónica não se indicam rendimentos - trabalha-se numa solução de etanol a 60£ para impedir a agregação das proteínas. Uma desvantagem destas concentrações de etanol tão elevadas consiste nas condições de segurança exigidas, particularmente importan tes quando se trabalha com solventes orgânicos concentrados numa escala industrial. Por outro lado ocorrem desnaturações das proteínas às concentrações de álcool referidas, como se mostrou em trabalhos posteriores. Com o objectivo de desenvol_ ver um melhor processo de separação e isolamento de proteínas básicas a partir de misturas de proteínas que as contenham, descobriu-se surpreendentemente que se pode atingir este obje ctivo por meio de cromatografia das misturas de proteínas num permutador catiónico fortemente ácido e eluição com uma solução aquosa de um alcanol apenas com quantidades relativamente baixas de alcanol. É particularmente surpreendente que, em relaçao ao estado actual da técnica, se consiga não só uma me lhor capacidade de separação como também evitar as derivatiza çoes adicionais das proteínas durante a separação. É de salientar que se podem mesmo separar derivados que apresentam derivatizações - formadas no tratamento prévio da pró-insulina- nas proteínas existentes no interior da estrutura terciária. Não se verificam agregações das proteínas a separar.
Não há qualquer problema em voltar a utilizar os permutadores.
Em consequência disso, um objectivo da invenção é um processo para o isolamento de proteínas básicas a partir de misturas de proteínas que as contêm, obtidas por cisão enzimática de pró-insulina e/ou dos seus derivados naturais, semi-sintêticos ou preparados por engenharia genética, por meio da aplicação da mistura de proteínas a um permutador iónico e eluição , caracterizado por se utilizar como permuta, dor iónico um permutador catiónico fortemente ácido e se efe£ tuar a eluição com uma mistura l^O/alcanol C^-C^, que contém cerca de 10 a 50% em volume de alcanol, de preferência cerca de 20 a 40% em volume, em especial cerca de 30% em volume de alcanol. Com o processo de acordo com a invenção podem separar-se as proteínas básicas com um alto rendimento, a partir de misturas de cisão de pró-insulinas ou dos seus derivados, como por exemplo pré-pró-insulina de macaco. Como permutadores iónicos referem-se em princípio todos os permutadores catióni. cos fortemente ácidos. Preferem-se os permutadores catiónicos fortemente ácidos cujos grupos funcionais sejam o grupo sulfo, em particular o grupo sulfopropilo - Cl^-CH^-C^-SO^H, por exemplo, sobre uma matriz de polímeros vinílicos contendo grupos hidroxilo hidrófilos (por exemplo v 1 Fractogel TSK, produzido pela firma Merck, Darmstadt) , de copolímeros acríli. (R) cos (por exemplo SP 2 Trisacryl M, produtor Réactifs IBF,
Villeneuve- la-Garenne, França) ou de geles com um teor em í R) agarose ramificada (por exemplo S- ' Sepharose, produtor fir ma Pharmacia, Upsala, Suécia),preferindo-se em especial a S-Sepharose.
Antes da carga do permutador catiónico fortemente ãcido com a mistura de cisão teve de se equilibrar esta de fresco com uma solução tampão. Esta solução tampão é constituída de preferência por uma mistura de água/alcanol
C^-C^, com um teor em alcanol de cerca de 10 a 50% em volume de preferência de cerca de 20 a 40% em volume, em particular de cerca de 30% em volume. Os alcanois preferidos são o etanol e o isopropanol, em especial o isopropanol. Outros aditivos, que se podem adicionar à solução tampão, são por exemplo, sais, de preferência sais minerais fisiológicamente assimilá4
veis, um ou mais ácidos orgânicos adequados, de preferência ácido láctico, uma base, de preferência NaOH, e/ou agentes conservantes. 0 valor de pH preferencial da solução tampao situa-se entre cerca de 2,5 e 5,5, muito de preferência entre cerca de 3,5 e 4,0.
A carga de permutador catiónico fortemente ácido pode efectuar-se dissolvendo a mistura de cisão numa solução tampão - de preferência com a composição anteriorj mente descrita e com o valor de pH anteriormente referido - e pondo em contacto a solução obtida com o permutador catiónico fortemente ãcido.
A solução de eluição, que em princípio pode ter a mesma composição que a solução tampão anteriormente mencionada, tem de preferência um valor de pH de 3,5 a 4,0. É particularmente adequado um processo de eluição em que a solução de eluição tem um gradiante de concentração de sal temporário de preferência com um precurso linear. Este gradiante de concentração pode estabelecer-se por exemplo, existin do no início da eluição uma baixa concentração de sal (perto de zero) na solução de eluição e aumentando a concentração de sal durante o decurso da eluição. Deste modo pode obter-se uma separação da mistura de proteínas particularmente eficaz. Um gradiante de concentração preferencial varia de perto de 0 mol de sal/1 (no início da eluição) até cerca de 1 mol de sal/1 (no fim da eluição), muito de preferência de cerca de 0,15 (no início da eluição) até cerca de 0,35 mol/1 (no fim da eluição). Para a adição de sal referem-se vários sais orgâ nicos ou inorgânicos. Preferem-se os sais fisiológicamente assimiláveis como sais de amónio e alcalinos, muito de prefe rência sais de sódio e em especial cloreto de sódio.
processo de separação de acordo com a invenção pode efectuar-se de várias maneiras diferentes. Prefere-se a execução em processos de coluna ou em processos descontínuos (batch).
A temperatura, que se deve manter de preferência constante na cromatografia de permuta iónica, pode variar numa gama larga. Prefere-se um intervalo de tempera tura de cerca de -10QC a cerca de 50°C, em particular de cer5 ca de 15 a cerca de 25QC.
exemplo de execução (A) seguinte destina-se a esclarecer mais detalhadamente a invenção. A comparação (B) que se segue destina-se a mostrar a superioridade do processo de acordo com a invenção em relação a um processo para a purificação de insulina de acordo com o estado actual da técnica (DE-PS 26 29 568).
A) Exemplo de execução (de acordo com a invenção)
Incorporam-se (de modo a formar uma papa) 6 1 de S-Sepha rose numa solução tampão aquosa contendo 50 mmol/1 de ácido láctico, 30Z de isopropanol e 1 mol/1 de cloreto de sódio e cujo valor de pH se situa a cerca de 3,5 e co loca-se numa coluna de 80cm de altura e 10 cm de diâmetro. Equilibra-se a coluna com 10 1 de solução tampão aquosa inicial (50 mmol/1 de ácido láctico, 30^ de isopropanol, 0,15 mol/1 de cloreto de sódio, pH cerca de 3,5). Dissolvem-se 15g de mistura de cisão cristalizada, contendo 6,2 g de insulina-Arg-B31-32, 3g de insulina-Arg-B31 e de insulina-Des-Thr-B30, bem como intermediários decisão desconhecidos e respectivos derivados, resultantes da cisão do pré-pró-insulina humana com tripsi. na, em 3 1 do tampão inicial, e aplicam-se (carregam-se) à coluna. Elui-se em seguida com uma solução aquosa contendo 50 mmol/1 de ácido láctico e 30^ de isopropanol, a um valor de pH de 3,5 (ajustado com NaOH) e com um gradiante de cloreto de sódio de 0,15 mol/1 a 0,35 mol/1. A solução de eluição tem um volume de 2x20 1.
A velocidade de fluxo é de 1,5 1/hora. Recolhem-se conjuntamente as fracções cujo teor em insulina-Arg-B31-32, segundo HPLC (cromatografia líquida de alta pressão), é superior a 90Z, diluem-se com água na proporção 1:1 e precipitam-se por adição de 10 ml/1 de uma solução de ZnCl2 a 10Z após ajustar o pH a 6,8. 0 rendimento é de 5g de insulina-Arg-B31-32, que constitui um rendimento parcial de 80Z em relação à insulina-Arg-B31-32.
B) Comparação
Efectuou-se o exemplo de comparação I de acordo com a DE - PS 26 29 568 e o exemplo II de acordo com a invenção .
Na Tabela 1 apresentam-se comparativamente os parâmetros do processo e os resultados obtidos. A Figura 1 mostra o perfil de eluição obtido no decurso do exemplo de comparação I, a figura 2 mostra a mesma coisa para o exemplo II de acordo com a invenção. Representou-se a absorpção A na zona do UV (ultra violeta), a um comprimento de onda de 278 nm (A2yg) em função do tempo de eluição ou dos números das fracções. Os perfis de eluição mostram que o processo de acordo com a invenção conduz a uma melhor separação das proteínas básicas do que o processo efectuado de acordo com a DE-PS 26 29 568. Correspondentemente, obtém-se ainda, segundo o processo de acordo com a invenção, um maior rendimento do produto e uma mais elevada pureza do produto (vide Tabela 1).
COMPARAÇÃO
Cromatografia de permuta iónica de uma mistura de proteínas obtida por tratamento de pró-insulina (pró-insulina
ι de separação ocnpleta mtre Insulina-Arg-B31-32, Separação das linhas de base entre Iipjlina-Arg-Arg-B31i-Arg-BJL e iirpurezas básicas -B32, Insulina-Arg-BÓl e irrpunezas básicas.
Claims (1)
- REIVINDICAÇÕES- ia.Processo para o isolamento de proteínas básicas a partir de misturas de proteínas que contêm as referidas proteínas básicas obtidas por cisão enzimática de proinsulina e/ou os respectivos derivados de origem natural, semi-sintética ou de engenharia genética, por tratamento de um permutador iónico com a mistura de proteínas seguido de eluição, caracterizado por se utilizar como permutador iónico um permutador catiónico fortemente ácido e por se efectuar a eluição com uma mistura de l^O/ alcanol-C-^-C^, contendo cer ca de 10 a 50%, de preferência cerca de 20 a 40%, em particular cerca de 30% de alcanol.- 2a.Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se utilizar como permutador catiónico fortemente ácido um permutador com grupos sulfo, em particular com grupos sulfopropilo.- 3ã. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se efectuar a carga do permutador catiónico fortemente ácido a um valor de pH entre cerca de 2,5 e 5,5, de preferência entre cerca de 3,5 e 4,0.- 4ê. Processo de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a mistura de I^O/alcanol-C^-C^ utilizada para a eluição, conter alcanol-C-^-C^ o etanol ou o isopropanol, em particular o isopropanol.- 5a. Processo de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 4, caracterizado por se ajustar o valor de pH da solução de eluição a cerca de 3,5 a 4,0.- 6â. Processo de acordo com Uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizado por as soluçoes de carga e de eluição conterem uma substância tampao, de preferência à base de um ácido orgânico, em particular o ácido láctico.- 7ê. Processo de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se proceder ã eluição com um gradiante de um sal de amónio ou de um sal alcalino, entre cerca de 0 e 1 Mol/1, em particular com cerca de 0,15 a 0,35 Mol/1.
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