RU2132386C1 - Method of human recombinant gamma-interferon preparing - Google Patents

Method of human recombinant gamma-interferon preparing Download PDF

Info

Publication number
RU2132386C1
RU2132386C1 RU97110634A RU97110634A RU2132386C1 RU 2132386 C1 RU2132386 C1 RU 2132386C1 RU 97110634 A RU97110634 A RU 97110634A RU 97110634 A RU97110634 A RU 97110634A RU 2132386 C1 RU2132386 C1 RU 2132386C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interferon
urea
gamma
protein
cooh
Prior art date
Application number
RU97110634A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97110634A (en
Inventor
А.И. Закабунин
Г.А. Барановская
Н.М. Пустошилова
В.Ф. Майстренко
Л.П. Гаврюченкова
О.А. Громова
Original Assignee
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" filed Critical Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор"
Priority to RU97110634A priority Critical patent/RU2132386C1/en
Publication of RU97110634A publication Critical patent/RU97110634A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2132386C1 publication Critical patent/RU2132386C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology. SUBSTANCE: human recombinant gamma-interferon is prepared from insoluble inclusion-bodies of E. coli cells by disintegration of the strain-producer cells in buffer solution in the presence of zinc and copper salts, solubilization of the product with a mixture of urea and lithium chloride followed by chromatography purification on cation-exchanger COOH-Biochrom K-1. Cation-exchanger is a copolymer of methacrylic acid and pentaerythritol dimethacrylate. Method ensures to carry out easily the process of the isolation and purification of this biologically active substance in large-scale quantity. EFFECT: improved method of preparing, high purity of the end product. 2 cl, 1 dwg, 3 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности, к способу получения рекомбинантого иммунного интерферона (интерферон-гамма; ИНФ-γ) человека. Предлагаемый способ позволяет легко масштабировать процесс выделения и очистки данного биологически активного вещества. The invention relates to biotechnology, in particular, to a method for producing recombinant immune interferon (interferon-gamma; INF-γ) of a person. The proposed method allows you to easily scale the process of isolation and purification of this biologically active substance.

ИНФ-γ является полуфункциональным белком, вырабатываемым клетками иммунной системы (иммунный интерферон), обладает иммуностимулирующей, противоопухолевой и антивирусной активностями. Создание микроорганизмов-продуцентов человеческого ИНФ-γ позволило получать биологически активный рекомбинантный белок в количестве, необходимом как для проведения широких структурно-функциональных исследований, так и для использования в медицинской практике. За рубежом созданы лекарственные препараты на основе рекомбинантного ИНФ-γ для лечения иммунных, онкологических и тяжелых вирусных заболеваний (иммуномакс, иммунерон и др.). В связи с этим разработка эффективных способов получения рекомбинантного ИНФ-γ является актуальной. INF-γ is a semi-functional protein produced by cells of the immune system (immune interferon), has immunostimulating, antitumor and antiviral activities. The creation of microorganisms producing human INF-γ made it possible to obtain a biologically active recombinant protein in an amount necessary for both conducting broad structural and functional studies and for use in medical practice. Abroad, drugs based on recombinant INF-γ have been created for the treatment of immune, oncological and severe viral diseases (immunomax, immuneron, etc.). In this regard, the development of effective methods for producing recombinant INF-γ is relevant.

Известны способы [1-3] получения рекомбинантного ИНФ-γ человека, но все они трудоемки, дорогостоящи, описаны для аналитических количеств белка и трудно масштабируемы; к тому же рекомбинантный иммунный интерферон человека, синтезирующийся в клетках Escherichia coli, образует при суперпродукции нерастворимые тела включения, осаждающиеся при центрифугировании разрушенных бактериальных клеток совместно с обломками клеточных стенок. Разрушение ультразвуком в среде, не содержащей денатурирующих агентов, или ферментативный лизис E.coli сопровождается активацией мембраносвязанной протеазы, способной к ограниченному гидролизу гамма-интерферона по последовательности, содержащей подряд четыре основных аминокислоты в концевой части молекулы [1,4]. Known methods [1-3] for producing recombinant human INF-γ, but they are all laborious, expensive, described for analytical amounts of protein and difficult to scale; in addition, the recombinant human immune interferon synthesized in Escherichia coli cells forms insoluble inclusion bodies during superproduction, which are precipitated by centrifugation of the destroyed bacterial cells together with cell wall debris. Ultrasound destruction in a medium without denaturing agents or enzymatic lysis of E. coli is accompanied by activation of a membrane-bound protease capable of limited hydrolysis of gamma interferon in a sequence containing four basic amino acids in a row at the end of the molecule [1,4].

Наиболее близким к заявленному способу является способ [5; прототип], позволяющий получить интактный нативный ИНФ-γ, который включает несколько стадий: химический лизис клеток штамма-продуцента E.coli и одновременная солюбилизация ИНФ-γ из телец включения раствором 7М гуанидинхлорида; удаление нерастворившихся компонентов центрифугированием; 10-кратное разбавление целевой фракции буфером pH 9,5 и отделение образующегося осадка белков центрифугированием; фракционирование белков на силикагеле (NuGel-952 AC); и, наконец, аффинная хроматография на сорбенте с моноклональными антителами. Полученный продукт находится в растворе 20 мМ натрий-фосфатного буфера, содержащего 1M NaCl и 1М гуанидинхлорид (или 50% этиленгликоль), и представляет собой белок с молекулярной массой 18000, гомогенный по электорофорезу. Выход из 25 г клеток составляет 8 мг (25-32% от содержания в клеточном экстракте). Биологическая активность препарата по ингибированию цитопатического эффекта составляет 107 ед./мг белка.Closest to the claimed method is the method [5; prototype], which allows to obtain an intact native INF-γ, which includes several stages: chemical lysis of cells of the producer strain E. coli and simultaneous solubilization of INF-γ from inclusion bodies with 7M guanidine chloride solution; removal of insoluble components by centrifugation; 10-fold dilution of the target fraction with pH 9.5 buffer and separation of the resulting protein precipitate by centrifugation; silica gel fractionation of proteins (NuGel-952 AC); and finally, affinity chromatography on a sorbent with monoclonal antibodies. The resulting product is in a solution of 20 mm sodium phosphate buffer containing 1M NaCl and 1M guanidine chloride (or 50% ethylene glycol), and is a protein with a molecular weight of 18000, homogeneous by electrophoresis. The yield of 25 g of cells is 8 mg (25-32% of the content in the cell extract). The biological activity of the drug in inhibiting the cytopathic effect is 10 7 units / mg protein.

Недостатком способа-прототипа является то, что одновременное разрушение клеток и солюбилизация ИНФ-γ не дают возможности использовать одно из преимуществ образования телец включения, заключающееся в легком отделении балластных водорастворимых белков бактериальной цитоплазмы от нерастворимого целевого продукта простым центрифугированием. Использование иммунного сорбента для очистки белка очень дорого, нетехнологично, трудно масштабируемо. Требуется дополнительный сложный анализ конечного продукта на отсутствие онкогенного материала родительской миеломной клетки, используемой при получении моноклональных антител. The disadvantage of the prototype method is that the simultaneous destruction of cells and the solubilization of INF-γ does not allow one of the advantages of the formation of inclusion bodies, which consists in the easy separation of the ballast water-soluble proteins of the bacterial cytoplasm from the insoluble target product by simple centrifugation. The use of an immune sorbent for protein purification is very expensive, low-tech, and difficult to scale. An additional complex analysis of the final product is required for the absence of the oncogenic material of the parent myeloma cell used in the preparation of monoclonal antibodies.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка технологического легкомасштабируемого способа получения высокоочищенного нефрагментированного ИНФ-γ человека. The technical task of the invention is the development of technological easily scalable method for producing highly purified unfragmented INF-γ person.

Для сохранения возможности удаления водорастворимых белков и сохранения интактным рекомбинантого иммунного интерферона человека может быть использовано введение в буфер для механической дезинтеграции ультразвуком клеток продуцента солей цинка и меди, которые, как показано в [4], присутствуя в среде в низких концентрациях, ингибируют разрушающую гамма-интерферон мембраносвязанную протеазу E.coli. To preserve the possibility of removing water-soluble proteins and preserve the intact recombinant human immune interferon, the producer of zinc and copper salts, which, as shown in [4], being present in the medium at low concentrations, inhibit destructive gamma interferon membrane-bound protease of E. coli.

Солюбилизирующие свойства хлорида гуанидина, одного из наиболее сильных и часто используемых для растворения тел включения денатурирующих агентов, могут быть смоделированы смесями мочевины и хлористого лития [6], которые, в отличие от гуанидина, могут быть использованы для более селективной экстракции продукта. Кроме того, ренатурация из растворов мочевины происходит более эффективно, чем из растворов гуанидина [6]. The solubilizing properties of guanidine chloride, one of the most powerful and often used for dissolving inclusion bodies of denaturing agents, can be modeled by mixtures of urea and lithium chloride [6], which, unlike guanidine, can be used for more selective extraction of the product. In addition, renaturation from urea solutions occurs more efficiently than from guanidine solutions [6].

Таким образом, поставленная цель достигается тем, что разрушение клеток продуцента, содержащего рекомбинантый ИНФ-γ в виде телец включения, проводят в буферном растворе в присутствии солей цинка и меди, ингибирующих мембраносвязанную протеазу, разрушающую ИНФ-γ, солюбилизацию продукта осуществляют смесью мочевины и хлористого лития, а хроматографию проводят на катионообменнике CO-OH-Биохром К-1 с повышенной обменной емкостью, представляющем собой сополимер метакриловой кислоты и диметакрилата пентаэритрита. Thus, the goal is achieved in that the destruction of producer cells containing recombinant INF-γ in the form of inclusion bodies is carried out in a buffer solution in the presence of zinc and copper salts that inhibit the membrane-bound protease that destroys INF-γ, and the product is solubilized with a mixture of urea and chloride lithium, and chromatography is performed on a CO-OH-Biochrom K-1 cation exchanger with an increased exchange capacity, which is a copolymer of methacrylic acid and pentaerythritol dimethacrylate.

Разрушение клеток в буферном растворе позволяет простым центрифугированием клеточного экстракта отделить большую массу балластных клеточных белков E. coli от нерастворимого целевого продукта, находящегося в тельцах включения, при этом соли цинка и меди позволяют предотвратить протеолитическую деструкцию целевого белка. Применение для солюбилизации ИНФ-γ из телец включения менее сильного чем гуанидинхлорид денатурирующего агента - мочевины, обеспечивает более эффективную ренатурацию белка [6]. Использование для хроматографической очистки сорбента COOH-Биохром К-1 значительно упрощает и удешевляет способ по сравнению с использованием иммунного сорбента. К тому же этот сорбент выгодно отличается от широко используемой в препаративной хроматографии белков КМ-целлолозы своей высокой обменной емкостью и способностью выдерживать высокие давления (до 70 атм). При этом применение COOH-Биохрома К-1 допускает использование оборудования для хроматографии низкого и среднего давления, и, следовательно, не дает заметного увеличения стоимости проведения стадии хроматографии. The destruction of cells in a buffer solution allows simple centrifugation of the cell extract to separate a large mass of E. coli ballast cell proteins from the insoluble target product located in the inclusion bodies, while zinc and copper salts prevent the proteolytic destruction of the target protein. The use of the denaturing agent urea, which is less powerful than guanidine chloride, for the solubilization of INF-γ from Taurus provides a more efficient protein renaturation [6]. The use of COOH-Biochrom K-1 sorbent for chromatographic purification significantly simplifies and reduces the cost of the method compared to the use of an immune sorbent. In addition, this sorbent compares favorably with KM cellulose proteins widely used in preparative chromatography for their high exchange capacity and ability to withstand high pressures (up to 70 atm). Moreover, the use of COOH-Biochrome K-1 allows the use of low and medium pressure chromatography equipment, and therefore does not significantly increase the cost of the chromatography step.

Предлагаемый способ получения и очистки рекомбинантного иммунного интерферона человека, образующего в клетках E.coli нерастворимые тела включения, состоит из нескольких последовательных этапов:
1. Клетки продуцента разрушают ультразвуком в буфере, содержащем соли меди и цинка, ингибирующие мембраносвязанную протеазу, способную деградировать гамма-интерферон. В качестве продуцента может быть использован любой генетически трансформированный штамм E.coli, накапливающий иммунный интерферон в виде тел включения. В данном случае выделение проводится из штамма E. coli MH1 [pIFN-γ-trp2], в котором экспрессия гена гамма-интерферона контролируется промотором триптофанового оперона E.coli. Уровень биосинтеза иммунного интерферона при конститутивном синтезе составляет порядка 10% от общего белка клетки и около 50% - при индукции триптофанового промотора [7].
The proposed method for the preparation and purification of recombinant human immune interferon, which forms insoluble inclusion bodies in E. coli cells, consists of several successive steps:
1. Producer cells are destroyed by ultrasound in a buffer containing salts of copper and zinc, inhibiting the membrane-bound protease capable of degrading gamma interferon. As a producer, any genetically transformed E. coli strain that accumulates immune interferon in the form of inclusion bodies can be used. In this case, the isolation is carried out from the E. coli MH1 strain [pIFN-γ-trp2], in which the expression of the gamma interferon gene is controlled by the promoter of the tryptophan operon of E. coli. The level of biosynthesis of immune interferon during constitutive synthesis is about 10% of the total protein of the cell and about 50% during the induction of tryptophan promoter [7].

2. Нерастворимую форму гамма-интерферона собирают центрифугированием суспензии разрушенных ультразвуком клеток и промывают 4М раствором мочевины для удаления примесных белков. 2. The insoluble form of gamma-interferon is collected by centrifugation of a suspension of cells destroyed by ultrasound and washed with 4M urea solution to remove impurity proteins.

3. Иммунный интерферон солюбилизируют в 8М мочевине, содержащей хлористый литий в концентрации большей либо равной 5М в слабощелочной среде (предпочтительнее при pH 9,5). 3. The immune interferon is solubilized in 8M urea containing lithium chloride at a concentration of greater than or equal to 5M in a slightly alkaline medium (preferably at pH 9.5).

4. Растворенный ремомбинантый белок обессоливают гель-фильтрацией в 8М мочевине, pH 9,5, или диализом против 8М мочевины, pH 9,5. 4. Dissolved rembinant protein is desalted by gel filtration in 8M urea, pH 9.5, or dialysis against 8M urea, pH 9.5.

5. Раствор обессоленного белка наносят на колонку с катионообменником COOH-Биохромом К-1 с высокой ионообменной емкостью и высокой сорбционной способностью по белку, уравновешенную буфером в 8М мочевине с pH 9,5 (оптимальном значении pH для хроматографической очистки гамма-интерферона). Нагрузка на сорбент может достигать 100 мг суммарного белка на мл носителя. Иммунный интерферон, имеющий изоэлектрическую точку выше 9,5, хорошо удерживается на сорбенте COOH-Биохром К-1, в то время как основная масса примесей обнаруживается в проскоке. 5. A solution of desalted protein is applied to a column with a COOH-Biochrom K-1 cation exchanger with a high ion-exchange capacity and high protein sorption capacity, balanced with 8M urea buffer with a pH of 9.5 (optimal pH value for chromatographic purification of gamma-interferon). The load on the sorbent can reach 100 mg of total protein per ml of carrier. Immune interferon having an isoelectric point above 9.5 is well retained on the COOH-Biochrom K-1 sorbent, while the bulk of the impurities are found in the breakthrough.

6. Сорбированные белки элюируют в градиенте концентрации хлористого натрия (от 0 до 1М). Фракции, содержащие по результатам гель-электрофореза целевой белок, объединяют и диализуют против 8М мочевины, pH 6.0. 6. Sorbed proteins elute in a concentration gradient of sodium chloride (from 0 to 1M). Fractions containing the target protein by gel electrophoresis are combined and dialyzed against 8M urea, pH 6.0.

7. Диализованный раствор иммунного интерферона наносят на колонку с COOH-Биохромом К-1, уравновешенную 8М мочевиной, pH 6,0. Сорбировавшиеся белки элюируют в градиенте хлористого натрия (от 0 до 1М). Фракции, содержание гамма-интерферон, объединяют и диализуют против 2М мочевины в ацетате натрия, pH 6,0, затем против буфера без мочевины при pH 6,0. 7. A dialyzed solution of immune interferon is applied to a COOH-Biochrom K-1 column balanced with 8M urea, pH 6.0. Sorbed proteins elute in a gradient of sodium chloride (from 0 to 1M). Fractions containing gamma-interferon are combined and dialyzed against 2M urea in sodium acetate, pH 6.0, then against a buffer without urea at pH 6.0.

Чистота продукта, определенная гель-электрофорезом в полиариламидном геле в полностью денатурирующих условиях, составляет не менее 98%. Белок после электрофореза обнаруживается в виде одной полосы с молекулярной массой около 17 кД без низкомолекулярных фрагментов. Этот белок дает положительную реакцию с моноклональными антителами к иммунному интерферону человека в Вестерн-блоте. Продукт элюируется одним пиком при обращенно-фазовой хроматографии на Octadecyl = Si100 Polyol в градиенте ацетонитрила в трифторуксусной кислоте. Противовирусная активность, определенная по подавлению цитопатического действия вируса энцефаломиокардита в монослойной культуре фибробластов легкого человека L68, составляет 2 • 107 ед./мг. Выход готового продукта составляет около 12 мг из 20 г клеток (22-25% от содержания в исходном экстракте).The purity of the product, determined by gel electrophoresis in a polyarylamide gel under completely denaturing conditions, is at least 98%. Protein after electrophoresis is detected in the form of a single band with a molecular weight of about 17 kD without low molecular weight fragments. This protein gives a positive reaction with monoclonal antibodies to human immune interferon in Western blot. The product elutes at one peak by reverse phase chromatography on Octadecyl = Si100 Polyol in an acetonitrile gradient in trifluoroacetic acid. Antiviral activity, determined by suppressing the cytopathic effect of the encephalomyocarditis virus in a monolayer culture of human lung fibroblasts L68, is 2 • 10 7 units / mg. The yield of the finished product is about 12 mg from 20 g of cells (22-25% of the content in the original extract).

Сорбент COOH-Биохром К-1, удобный для масштабирования хроматографической стадии очистки белков, включая рекомбинатный иммунный интерферон человека, получают в результате сополимеризации метакриловой кислоты и диметакрилата пентаэритрита в н-бутаноле в присутствии динитрилазобисизомасляной кислоты в качестве инициатора. Для получения гранулированного сорбента реакционную смесь вводят при комнатной температуре в водный раствор хлористого натрия в присутствии поливинилового спирта при интенсивном перемешивании, затем смесь прогревают при 70oC в течение 5 ч. По завершении реакции отмытые гранулы рассеивают на ситах, выделяя фракцию с размером 60 - 120 мкм, и определяют характеристики сорбента общепринятыми методами. Синтезированный по описанному способу катионообменник, получивший название COOH-Биохром К-1, имеет предел исключения по декстрану 5•105D, полную обменную емкость 0,5 мг-экв/мл, адсорбционную емкость по бычьему сывороточному альбумину 110 мг/мл, объем порового пространства 0,5 - 0,6, pK кислотных групп от 5 до 6, максимальное рабочее давление - до 70 атм. Сорбент COOH-Биохром К-1 имеет сертификат для применения при очистке и выделении препаратов медицинского назначения, в том числе лекарственных препаратов.Sorbent COOH-Biochrom K-1, convenient for scaling the chromatographic stage of protein purification, including recombinant human immune interferon, is obtained by copolymerization of methacrylic acid and pentaerythritol dimethacrylate in n-butanol in the presence of dinitrilazobisisobutyric acid as an initiator. To obtain a granular sorbent, the reaction mixture is introduced at room temperature into an aqueous solution of sodium chloride in the presence of polyvinyl alcohol with vigorous stirring, then the mixture is heated at 70 o C for 5 hours. After the reaction, the washed granules are scattered on a sieve, isolating a fraction with a size of 60 - 120 microns, and determine the characteristics of the sorbent by conventional methods. The cation exchanger synthesized by the described method, called COOH-Biochrom K-1, has a dextran exclusion limit of 5 • 10 5 D, a total exchange capacity of 0.5 mEq / ml, an adsorption capacity for bovine serum albumin of 110 mg / ml, volume pore space 0.5 - 0.6, pK of acid groups from 5 to 6, maximum working pressure - up to 70 atm. Sorbent COOH-Biochrom K-1 has a certificate for use in the purification and isolation of medical products, including drugs.

Новым по сравнению со способом-прототипом является разобщение стадий разрушения клеток штамма-продуцента и солюбилизации целевого рекомбинантного белка, синтезирующегося в тельцах включения, что позволяет простым центрифугированием суспензии разрушенных клеток отделить от целевого продукта основную массу растворимых внутриклеточных белков и в дальнейшем для очистки использовать легко масштабируемую хроматографию на катионообменнике вместо дорогостоящего сорбента с моноклональными антителами. Использование низких концентраций (20 мМ) солей цинка и меди в среде для разрушения клеток позволяет избежать значительной протеолитической деградации белковой молекулы ИНФ-γ и в совокупности с эффективным процессом ренатурации рекомбинантного ИНФ-γ из раствора мочевины, более слабого денатурата чем гуанидинхлорид, обеспечивает высокий выход недеградированного целевого продукта. New in comparison with the prototype method is the separation of the stages of destruction of the cells of the producer strain and the solubilization of the target recombinant protein synthesized in inclusion bodies, which allows a simple centrifugation of the suspension of destroyed cells to separate the bulk of soluble intracellular proteins from the target product and then use easily scalable for cleaning chromatography on a cation exchanger instead of an expensive sorbent with monoclonal antibodies. The use of low concentrations (20 mM) of zinc and copper salts in the cell disruption medium avoids significant proteolytic degradation of the protein molecule INF-γ and, together with the effective process of renaturation of recombinant INF-γ from a solution of urea, weaker denatured alcohol than guanidine chloride, provides a high yield undegraded target product.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фигурой графического изображения, где представлен электрофоретический анализ белков в 12,5%-ном полиакриламидном геле в денатурирующих условиях в процессе очистки рекомбинатного интерферона-гамма:
дорожка 1 - белок-маркер, мол. масса 14400;
дорожка 2 - клеточный экстракт штамма-продуцента E.coli MH-1 (pIFN-γ-trp2);
дорожка 3 - супернатант после центрифугирования клеточного экстракта;
дорожка 4 - осадок после центрифугирования клеточного экстракта (тельца включения);
дорожка 5 - отмывка телец включения 4М мочевиной;
дорожка 6 - раствор телец включения в 8М мочевине с 5М литием хлористым, pH 9,5;
дорожка 7 - обессоленный раствор телец включения;
дорожка 8 - препарат после первой хроматографической очистки;
дорожка 9 - препарат после второй хроматографической очистки.
The present invention is illustrated by the figure of a graphic image, which presents an electrophoretic analysis of proteins in a 12.5% polyacrylamide gel under denaturing conditions during the purification of recombinant interferon-gamma:
lane 1 - protein marker, mol. mass 14400;
lane 2 — cell extract of the producer strain E. coli MH-1 (pIFN-γ-trp2);
lane 3 - supernatant after centrifugation of the cell extract;
lane 4 - precipitate after centrifugation of the cell extract (inclusion body);
lane 5 - washing Taurus inclusion 4M urea;
lane 6 - solution of inclusion bodies in 8M urea with 5M lithium chloride, pH 9.5;
lane 7 — desalted solution of inclusion bodies;
lane 8 — preparation after the first chromatographic purification;
lane 9 - preparation after the second chromatographic purification.

Сущность предлагаемого изобретения раскрывается в следующих примерах. The essence of the invention is disclosed in the following examples.

Пример 1. Получение карбоксильного катионита COOH-Биохром К-1. Example 1. Obtaining a carboxyl cation exchanger COOH-Biochrom K-1.

В стеклянной емкости на 500 мл готовят раствор метакриловой кислоты (23 ч) (70 мол %) и диметакрилата пентаэритрита (32 ч) (30 мол %) в н-бутиловом спирте (200 ч). В раствор вводят инициатор - динитрилазобисизомасляной кислоты (1,7 ч). В термостатируемый реактор, снабженный механической мешалкой, холодильником и трубкой для барботирования аргона, помещают раствор дистиллированной воды (700 ч), содержащий поливиниловый спирт (5 ч) и хлористый натрий (90 ч), и вводят реакционную смесь, приготовленную в стеклянной емкости, при непрерывном перемешивании со скоростью 300 об/мин в течение 15 мин при комнатной температуре, далее включают обогрев реактора до 70oC. Процесс сополимеризации проводят в течение 5 ч. Гранулы отмывают горячей дистиллированной водой от поливинилового спирта, затем изопропанолом - от мономеров и растворителя и дистиллированной водой от изопропанола. Гранулы рассеивают на ситах, выделяя фракцию с размером 60-120 мкм. Выход продукта составляет 96% от количества метакриловой кислоты, взятой в реакцию.In a 500 ml glass container, a solution of methacrylic acid (23 h) (70 mol%) and pentaerythritol dimethacrylate (32 h) (30 mol%) in n-butyl alcohol (200 h) is prepared. The initiator, dinitrilazobisisobutyric acid (1.7 h), is introduced into the solution. A distilled water solution (700 h) containing polyvinyl alcohol (5 h) and sodium chloride (90 h) was placed in a temperature-controlled reactor equipped with a mechanical stirrer, a refrigerator, and a tube for bubbling argon, and the reaction mixture prepared in a glass container was introduced at continuous stirring at a speed of 300 rev / min for 15 minutes at room temperature, further include heating the reactor to 70 o C. copolymerization process is carried out for 5 hours. The pellets were washed with hot distilled water from the polyvinyl alcohol, ATEM isopropanol - from monomers and solvents and distilled water from isopropanol. The granules are dispersed on sieves, separating a fraction with a size of 60-120 microns. The product yield is 96% of the amount of methacrylic acid taken into the reaction.

Катионит представляет собой сферические гранулы белого цвета и имеет следующие характеристики:
- предел исключения по декстранам 500 • 103D;
- полная обменная емкость 0,5 мг-экв/мл;
- адсорбционная емкость по бычьему сывороточному альбумину 110 мг/мл;
- объем порового пространства 0,5 - 0,6;
- pK кислотных групп от 5 до 6;
- максимальное рабочее давление 70 атм.
Cation exchange resin is a white spherical granule and has the following characteristics:
- dextran exclusion limit 500 • 10 3 D;
- full exchange capacity of 0.5 mEq / ml;
- adsorption capacity for bovine serum albumin 110 mg / ml;
- the volume of the pore space of 0.5 - 0.6;
- pK acid groups from 5 to 6;
- maximum working pressure of 70 atm.

Катиониту присвоено название COOH-Биохром К-1. The cation exchange resin is named COOH-Biochrom K-1.

Пример 2. Получение высокоочищенного рекомбинантного иммунного интерферона человека. Example 2. Obtaining highly purified recombinant human immune interferon.

Все процедуры проводят при 4oC.All procedures are carried out at 4 o C.

20 г биомассы E.coli MH1 [pIFN-γ-trp2] с содержанием иммунного интерферона (в виде нерастворимых тел включения) в количестве 10% от суммарного клеточного белка суспендируют в 40 мл 50 мМ трис-HCl, pH 7,5, 2 мМ ZnCl2, 2 мМ CuCl2 (буфер А) до получения однородной суспензии. Клетки разрушают ультразвуком при полной мощности излучателя (УЗДН-2Т) в течение 25-20 с (5 раз с 2-3-минутными интервалами между озвучиваниями) до снижения оптической плотности суспензии при 600 нм по меньшей мере в 2 раза. К смеси добавляют равный объем буфера А, гомогенизируют ее озвучиванием и центрифугируют в течение 30-60 мин при 10000 об/мин на центрифуге J2-21 в роторе JA-14. После центрифугирования супернатант отбрасывают, а осадок, содержащий иммунный интерферон, заливают 100 мл 4М мочевины, 50 мМ трис-HCl, pH 9,5, и гомогенизируют смесь озвучиванием в течение 25-30 с. Суспензию центрифугируют при 10000 об/мин 30-40 мин и собирают осадок, содержащий рекомбинантный гамма-интерферон.20 g of biomass of E. coli MH1 [pIFN-γ-trp2] with the content of immune interferon (in the form of insoluble inclusion bodies) in the amount of 10% of the total cellular protein is suspended in 40 ml of 50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2 mM ZnCl 2 , 2 mm CuCl 2 (buffer A) to obtain a homogeneous suspension. Cells are destroyed by ultrasound at full emitter power (UZDN-2T) for 25-20 s (5 times with 2-3 minute intervals between scoring) to reduce the optical density of the suspension at 600 nm by at least 2 times. An equal volume of buffer A is added to the mixture, homogenized by sounding, and centrifuged for 30-60 minutes at 10,000 rpm in a J2-21 centrifuge in a JA-14 rotor. After centrifugation, the supernatant is discarded, and the pellet containing immune interferon is poured into 100 ml of 4M urea, 50 mM Tris-HCl, pH 9.5, and the mixture is homogenized by sonication for 25-30 s. The suspension is centrifuged at 10,000 rpm for 30-40 minutes and a precipitate containing recombinant gamma interferon is collected.

Иммунный интерферон экстрагируют из осадка 100 мл 8М мочевины в 50 мМ трис-HCl, pH 9,5, 5M LiCl путем гомогенизации смеси озвучиванием в течение 20-30 с и последующего перемешивания в течение ночи. Суспензию центрифугируют 40 мин при 18000 об/мин, собирают супернатант, содержащий экстрагированные белки, и подвергают обессоливанию на Биогеле P2 (Bio-Rad, США; размер колонки 5 х 75 см) в 8М мочевине, 50 мМ трис-HCl, pH 9,5. Фракции с рекомбинантным иммунным интерфероном, имеющие электропроводность менее 1 мСм, объединяют и наносят на колонку с COOH-биохромом К-1 (2 х 4 см, объем 12,6 мл), уравновешенную 8М мочевиной, 50 мМ трис-HCl, pH 9,5. Колонку промывают до снижения оптической плотности элюата при 280 нм до исходного значения, затем элюируют сорбированные белки в линейном градиенте концентрации хлористого натрия от 0 до 1 М. Анализ фракций на содержание рекомбинантного иммунного интерферона проводят гель-электрофорезом белков в 12,5%-ном полиакриламидном геле в полностью денатурирующих условиях по [8]. Фракции, содержащие гамма-интерферон, объединяют и диализуют против 8М мочевины, 50 мМ ацетата натрия, pH 6,0, в течение ночи. После диализа раствор наносят на колонку с COOH-Биохромом К-1 (2 х 4 см), уравновешенную 8М мочевиной, 50 мМ ацетатом натрия, pH 6,0 и проводят хроматографию, как описано выше, но при pH 6,0. Собранный продукт диализуют последовательно против 2М мочевины, 50 мМ ацетата натрия, pH 6,0, в течение 16 ч, затем против 50 мМ ацетата натрия, pH 6,0, в течение 16 ч. Полученный продукт анализируют общепринятыми методами. Материальный баланс процесса представлен в табл. 1 (табл. 1-3 см. в конце описания). Immune interferon is extracted from the precipitate with 100 ml of 8M urea in 50 mM Tris-HCl, pH 9.5, 5M LiCl by homogenizing the mixture by sonication for 20-30 s and subsequent stirring overnight. The suspension is centrifuged for 40 min at 18,000 rpm, the supernatant containing the extracted proteins is collected and subjected to desalination on Biogel P2 (Bio-Rad, USA; column size 5 x 75 cm) in 8 M urea, 50 mM Tris-HCl, pH 9, 5. Fractions with recombinant immune interferon, having an electrical conductivity of less than 1 mS, are combined and applied to a column with COOH Biochrom K-1 (2 x 4 cm, volume 12.6 ml), balanced with 8 M urea, 50 mm Tris-HCl, pH 9, 5. The column is washed until the optical density of the eluate at 280 nm is reduced to the initial value, then sorbed proteins are eluted in a linear gradient of sodium chloride concentration from 0 to 1 M. The fractions are analyzed for the content of recombinant immune interferon by gel electrophoresis of proteins in 12.5% polyacrylamide gel under completely denaturing conditions according to [8]. Fractions containing interferon gamma were combined and dialyzed against 8M urea, 50 mM sodium acetate, pH 6.0, overnight. After dialysis, the solution was applied to a COOH-Biochrom K-1 column (2 x 4 cm), equilibrated with 8M urea, 50 mM sodium acetate, pH 6.0 and chromatography was performed as described above, but at pH 6.0. The collected product is dialyzed sequentially against 2M urea, 50 mM sodium acetate, pH 6.0, for 16 hours, then against 50 mM sodium acetate, pH 6.0, for 16 hours. The resulting product is analyzed by conventional methods. The material balance of the process is presented in table. 1 (tab. 1-3 see at the end of the description).

Выход продукта составляет 615 мкг/г биомассы, чистота - не менее 98%, противовирусная активность, определенная по подавлению цитопатического действия вируса энцефаломиокардита в монослойной культуре клеток L68 человека, 2 • 107 ед/мг. При гель-электрофорезе в полностью денатурирующих условиях белок проявляется в виде одной полосы с молекулярной массой порядка 17000Д, реагирующую с моноклональными антителами к иммунному интерферону человека в Вестерн-блоте.The product yield is 615 μg / g biomass, purity - not less than 98%, antiviral activity, determined by suppressing the cytopathic effect of the encephalomyocarditis virus in a monolayer culture of human L68 cells, 2 • 10 7 units / mg. During gel electrophoresis under completely denaturing conditions, the protein appears as a single band with a molecular weight of about 17000 D, reacting with monoclonal antibodies to human immune interferon in the Western blot.

Пример 3. Влияние концентрации хлористого лития на солюбилизацию рекомбинантного иммунного интерферона в растворах мочевины. Example 3. The effect of the concentration of lithium chloride on the solubilization of recombinant immune interferon in urea solutions.

Подготовку и промывку тел включения рекомбинантного иммунного интерферона проводят как описано в примере 2. Осадок промытых тел включения, полученных из 10 г биомассы штамма-продуцента, суспендируют в 50 мл дистиллированной воды, из суспензии отбирают пробы по 0,5 мл в пробирки для микроцентрифугирования и собирают осадок центрифугированием в течение 2 мин при 12000 об/мин. Осадок растворяют в 1 мл растворов мочевины и хлористого лития различной концентрации (см. таблицу 2) при pH 9,5 в течение 30 мин при комнатной температуре. Экстрагированные белки подвергают электрофорезу в 12,5%-ном полиакриламидном геле в полностью денатурирующих условиях, относительное содержание рекомбинантного иммунного интерферона человека определяют сканированием геля после окраски белка Кумасси ярко-голубым G250. Концентрацию белка в экстрактах определяют методом Лоури. The preparation and washing of the inclusion bodies of the recombinant immune interferon is carried out as described in Example 2. The precipitate of the washed inclusion bodies obtained from 10 g of the biomass of the producer strain is suspended in 50 ml of distilled water, 0.5 ml samples are taken from the suspension in microcentrifugation tubes and the precipitate is collected by centrifugation for 2 minutes at 12,000 rpm. The precipitate is dissolved in 1 ml of urea and lithium chloride solutions of various concentrations (see table 2) at a pH of 9.5 for 30 minutes at room temperature. The extracted proteins are subjected to electrophoresis on a 12.5% polyacrylamide gel under completely denaturing conditions, the relative content of recombinant human immune interferon is determined by scanning the gel after staining the Coomassie protein with bright blue G250. The protein concentration in the extracts is determined by the Lowry method.

Результаты опыта представлены в таблице 2. The results of the experiment are presented in table 2.

По результатам анализа для практического использования выбран раствор 6М LiCl в 6-8М мочевине, т.к. при указанной концентрации соли достигаются наибольший выход целевого продукта и его наибольшее содержание в экстракте. According to the results of the analysis for practical use, a solution of 6M LiCl in 6-8M urea was selected, because at the indicated salt concentration, the highest yield of the target product and its highest content in the extract are achieved.

Пример 4. Влияние pH на хроматографию рекомбинантного иммунного интерферона человека на катионите COOH-Биохром К-1. Example 4. The effect of pH on the chromatography of recombinant human immune interferon on cation exchange resin COOH-Biochrom K-1.

Процедуру выделения рекомбинантного иммунного интерферона человека до стадии первой хроматографии проводят как описано в примере 2. Затем отбирают 5 проб обессоленного ИНФ-γ с содержанием белка 50 мг (содержание целевого белка 10%, т.е. 5 мг) и доводят pH раствора отдельных проб путем добавления раствора щелочи или кислоты до значения водородного показателя от 10,5 до 6,5. Подготовленные пробы наносят на колонку с COOH-Биохромом К-1 (0,9 х 1,5 см, V=1 мл), уравновешенную соответствующим каждой пробе буферным раствором с 8М мочевиной. Колонку промывают до снижения оптической плотности элюата при 280 нм до исходного значения, затем элюируют сорбированные белки в линейном градиенте концентрации хлористого натрия от 0 до 1М в буфере с 8М мочевиной и соответствующим pH. Анализ фракций на содержание целевого белка проводят гель-электрофорезом белков в 12,5%-ном полиакриламидном геле в полностью денатурирующих условиях. The procedure for isolating recombinant human immune interferon to the first chromatography step is carried out as described in Example 2. Then, 5 samples of desalted INF-γ with a protein content of 50 mg (target protein content of 10%, i.e. 5 mg) are taken and the pH of the solution of individual samples is adjusted by adding a solution of alkali or acid to a pH value of 10.5 to 6.5. The prepared samples are applied to a COOH-Biochrom K-1 column (0.9 x 1.5 cm, V = 1 ml), balanced with each sample with a buffer solution with 8M urea. The column is washed until the optical density of the eluate at 280 nm is reduced to the initial value, then sorbed proteins are eluted in a linear gradient of sodium chloride concentration from 0 to 1 M in a buffer with 8 M urea and the corresponding pH. The analysis of fractions for the content of the target protein is carried out by gel electrophoresis of proteins in a 12.5% polyacrylamide gel under completely denaturing conditions.

Результаты опытов представлены в таблице 3. The results of the experiments are presented in table 3.

Из данных таблицы 3 видно, что при pH 9,5 происходит наилучшая (в 7 раз) очистка целевого белка и с большим выходом (42,7%). При значениях pH выше и ниже 9,5 содержание интерферона -γ в элюате снижается, а также снижается и степень его очистки в ходе хроматографии на COOH-Биохроме К-1. From the data of table 3 it is seen that at pH 9.5 the best (7 times) purification of the target protein occurs and with a large yield (42.7%). At pH values above and below 9.5, the content of interferon -γ in the eluate decreases, and the degree of its purification during chromatography on COOH-Biochrome K-1 also decreases.

Таким образом, разрушение клеток штамма-продуцента, содержащего рекомбинантный целевой блок в тельцах включения, в водной среде и солюбилизации целевого белка после предварительного удаления растворимых клеточных белков позволяет использовать для получения высокоочищенного ИНФ-γ простую, хорошо воспроизводимую и легко масштабируемую 2-х стадийную хроматографическую очистку на катионообменнике COOH-Биохром К-1. Добавление в буфер для разрушения клеток небольших концентраций (20 мМ) солей цинка и меди позволяет избежать значительной протеолитической деградации ИНФ-γ и в совокупности с эффективным процессом ренатурации рекомбинантного белка из мочевины, более слабого денатуранта чем гуанидинхлорид, обеспечивает высокий выход недеградированного целевого продукта. Использование в способе доступного отечественного денатурирующего реагента и легко синтезируемого катионообменника позволяет успешно масштабировать процесс. Thus, the destruction of the cells of the producer strain containing the recombinant target block in inclusion bodies in an aqueous medium and the solubilization of the target protein after preliminary removal of soluble cell proteins makes it possible to use a simple, well reproducible, and easily scalable 2-stage chromatographic chromatography to obtain highly purified INF-γ cleaning on a COOH-Biochrom K-1 cation exchanger. The addition of small concentrations (20 mM) of zinc and copper salts to the cell destruction buffer avoids significant proteolytic degradation of INF-γ and, together with the effective process of renaturation of the recombinant protein from urea, a weaker denaturing agent than guanidine chloride, provides a high yield of non-degraded target product. The use of an affordable domestic denaturing reagent and an easily synthesized cation exchanger in the method allows to successfully scale the process.

Литература
1. Патент США 4604284, кл. A 61 K 37/02, опубл. 05.08.86.
Literature
1. US patent 4604284, CL. A 61 K 37/02, publ. 08/05/86.

2. Патент США 4751078, кл. A 61 K 45/02, опубл. 14.06.88. 2. US patent 4751078, cl. A 61 K 45/02, publ. 06/14/88.

3. Патент США 4617378, кл. C 07 K 15/26, опубл. 14.10.86. 3. US patent 4617378, cl. C 07 K 15/26, publ. 10/14/86.

4. K. Sugumura, N.Higashi.//J.Bacteriol.-1988, v.170, N8, p. 3650-3654. 4. K. Sugumura, N. Higashi. // J. Bacteriol. 1988, v. 170, N8, p. 3650-3654.

5. Патент США 4681930, кл. C 07 K 15/26, опубл. 21.07.87. 5. US patent 4681930, CL C 07 K 15/26, publ. 07.21.87.

6. M.Matsubara, D.Nohara, Т.Sakai//Chem. Pharm.Bull., 1992, v.40, N2, p. 550-552. 6. M. Matsubara, D. Nohara, T. Sakai // Chem. Pharm.Bull., 1992, v. 40, N2, p. 550-552.

7. E. D.Sverdlov, S.A.Tsarev, R.A.Krikbaev, I.P.Chernov, V.M.Rostapshov //FEBS Lett., 1987, v.212, p.233-236. 7. E. D. Sverdlov, S. A. Tsarev, R. A. Krikbaev, I. P. Chernov, V. M. Rostapshov // FEBS Lett., 1987, v. 212, p. 233-236.

8. V.K.Laemmli //Nature (London), 1970, v. 227, p. 680-685.1 8. V.K. Laemmli // Nature (London), 1970, v. 227, p. 680-685.1

Claims (2)

1. Способ получения рекомбинантного интерферона-гамма человека из трансформированных клеток Escherichia coli, содержащих рекомбинантный иммунный интерферон в виде нерастворимых тел включения, предусматривающий разрушение клеток, экстрагирование интерферона-гамма, центрифугирование и хроматографическую очистку с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что клетки разрушают ультразвуком в присутствии солей цинка и меди, нерастворимые тела включения отделяют центрифугированием, экстрагирование интерферона-гамма проводят смесью мочевины и хлористого лития, а хроматографическую очистку осуществляют в две стадии на катионообменнике СООН-Биохром К-1, представляющем собой гранулированный сополимер метакриловой кислоты и диметакрилата пентаэритрита, при этом на первой стадии элюирование проводят при pH 9,5, а на второй - при pH 6,0. 1. The method of producing recombinant human interferon-gamma from transformed Escherichia coli cells containing recombinant immune interferon in the form of insoluble inclusion bodies, which includes cell destruction, extraction of interferon-gamma, centrifugation and chromatographic purification followed by isolation of the target product, characterized in that the cells destroy by ultrasound in the presence of zinc and copper salts, insoluble inclusion bodies are separated by centrifugation, interferon-gamma extraction is carried out a mixture of urea and lithium chloride, and chromatographic purification is carried out in two stages on a COOH-Biochrom K-1 cation exchanger, which is a granular copolymer of methacrylic acid and pentaerythritol dimethacrylate, the elution being carried out at pH 9.5 in the first stage and at the second pH 6.0. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстрагирование проводят 6-8М мочевиной в присутствии хлористого лития в концентрации 6М. 2. The method according to claim 1, characterized in that the extraction is carried out with 6-8M urea in the presence of lithium chloride at a concentration of 6M.
RU97110634A 1997-06-20 1997-06-20 Method of human recombinant gamma-interferon preparing RU2132386C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110634A RU2132386C1 (en) 1997-06-20 1997-06-20 Method of human recombinant gamma-interferon preparing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110634A RU2132386C1 (en) 1997-06-20 1997-06-20 Method of human recombinant gamma-interferon preparing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97110634A RU97110634A (en) 1999-05-20
RU2132386C1 true RU2132386C1 (en) 1999-06-27

Family

ID=20194535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97110634A RU2132386C1 (en) 1997-06-20 1997-06-20 Method of human recombinant gamma-interferon preparing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2132386C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA023379B1 (en) * 2011-06-21 2016-05-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Фарма Ген" STRAIN ESCHERICHIA COLI BL21(DE3)-pIE-GAMMA AND METHOD FOR OBTAINING PREPARATION OF NATIVE RECOMBINANT HUMAN GAMMA INTERFERON

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2562192B2 (en) Purification method of serum albumin
RU2596408C2 (en) Method of purifying human granulocyte-colony stimulating factor from recombinant e.coli
HU202554B (en) Process for lipophyl protheines
EP0313343B2 (en) Method of purifying protein
CN102850450B (en) Purification method of pegylated recombinant human granulocyte colony stimulating factor
EP0933083A1 (en) Process for the purification of serum albumin
US7169917B2 (en) Purification of plasmid DNA by hydrophobic interaction chromatography
JP2517100B2 (en) Purification method of protein having human granulocyte colony-stimulating factor activity
EP0252588A2 (en) Process for the isolation and purification of P. falciparum CS protein expressed in recombinant E. coli, and its use as a vaccine
RU2132386C1 (en) Method of human recombinant gamma-interferon preparing
CA2084186C (en) Purification of human interleukin-4 secreted from a escherichia coli mutant
JPS62259596A (en) Purification of hybrid protein
US6869934B2 (en) Method of purifying calcium ion-binding protein
JP2828988B2 (en) Novel DNA and its production method, novel plasmid having the same, novel polypeptide and its production method, and novel antitumor agent comprising the polypeptide
Klyushnichenko et al. Methods of preparation of recombinant Cytokine proteins: III. free-flow electrophoresis and chromatography in the production of mutant human recombinant tumor necrosis factor-α
JPH0724596B2 (en) Method for purifying interferon
RU2101292C1 (en) Method of isolation of recombinant human tumor necrosis alpha-factor
JP3040190B2 (en) Protein purification method
Mesrob et al. PURIFICATION OF MILK‐CLOTTING PROTEASE FROM BACILLUS MESENTERICUS STRAIN 76
CN116410295A (en) Purification method of escherichia coli expression
KR0140263B1 (en) Process for purifying recombinant human ñô-interferon
RU2234513C2 (en) Method for preparing interleukin-1-beta preparation
JPS59225195A (en) Purification of interleukin 2
JPS62272992A (en) Recovery of recombinant lysine toxin a chain produced by bacteria
Miroshnikov et al. Preparation of Interferon-γ and Deltaferon, Its Analogue

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100805

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20100805

Effective date: 20110715

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160621