RU2145873C1 - Method of commercial-scale purification of hemoglobin - Google Patents

Method of commercial-scale purification of hemoglobin Download PDF

Info

Publication number
RU2145873C1
RU2145873C1 RU95112503A RU95112503A RU2145873C1 RU 2145873 C1 RU2145873 C1 RU 2145873C1 RU 95112503 A RU95112503 A RU 95112503A RU 95112503 A RU95112503 A RU 95112503A RU 2145873 C1 RU2145873 C1 RU 2145873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hemoglobin
column
solution
stage
hbao
Prior art date
Application number
RU95112503A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95112503A (en
Inventor
Дайана Х. Плайура
Дайэн Э. Уиффен
Сэлмен Эшраф
Энтони А. Мэгнин
Original Assignee
Хемосол Инк.
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
Priority claimed from CA002106612A external-priority patent/CA2106612C/en
Application filed by Хемосол Инк. filed Critical Хемосол Инк.
Publication of RU95112503A publication Critical patent/RU95112503A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2145873C1 publication Critical patent/RU2145873C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/42Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the development mode, e.g. by displacement or by elution
    • B01D15/422Displacement mode
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/795Porphyrin- or corrin-ring-containing peptides
    • C07K14/805Haemoglobins; Myoglobins
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Abstract

FIELD: hematology. SUBSTANCE: crude 0.1 to 20% hemoglobin solution is passed continuously through anionite or cationite chromatographic column until nearly complete saturation of column with hemoglobins and components with higher affinity, and further passage of solution proceeds to achieve supercharge of column, after which hemoglobins are replaced. Second chromatographic step is anticipated. EFFECT: extended choice of methods for commercial-scale hemoglobin purification. 10 cl, 16 dwg, 9 tbl, 18 ex

Description

Это изобретение касается очистки гемоглобина хроматографией и, более конкретно, относится к хроматографическому процессу очистки гемоглобина в коммерческом масштабе, который приводит к получению раствора гемоглобина, содержащего не менее 99% растворенного вещества. Данное изобретение также относится к новым препаратам гемоглобина, имеющим неожиданные полезные свойства для использования в качестве заменителя крови. This invention relates to the purification of hemoglobin by chromatography and, more particularly, relates to a chromatographic process for the purification of hemoglobin on a commercial scale, which results in a hemoglobin solution containing at least 99% of the solute. This invention also relates to new hemoglobin preparations having unexpected beneficial properties for use as a blood substitute.

Разработка гемоглобина, основного заменителя крови, продолжает привлекать коммерческое внимание, и недавние разработки показали, что гемоглобин из кровяных клеток млекопитающих после соответствующей модификации, такой как, например, внутримолекулярное поперечное связывание и, в некоторых случаях, полимеризация, является многообещающим средством в качестве основы кровезаменителя. Однако по мере развития этой возможности постоянно повышаются требования к чистоте гемоглобина. Одно время предполагалось, что гемоглобину необходимо только, чтобы он был свободен от стромы, - условие, которое достигается промывкой и мягким лизингом красных кровяных клеток (эритроцитов) с последующей фильтрацией лизата. Впоследствии было обнаружено, что присутствие следовых количеств примесей, таких как фосфолипиды, приводит к более специфичным реакциям, например, к сужению кровеносных сосудов. Даже после того, как препарат подвергался различным стадиям фильтрации, он все еще содержал недопустимо высокие следовые количества потенциально опасных примесей, таких, как ферменты эритроцитов, модифицированные и различные формы гемоглобина, фосфолипиды и поверхностные антигены. The development of hemoglobin, the main blood substitute, continues to attract commercial attention, and recent developments have shown that mammalian blood cell hemoglobin, after appropriate modification, such as, for example, intramolecular cross-linking and, in some cases, polymerization, is a promising blood substitute . However, as this potential develops, requirements for hemoglobin purity are constantly increasing. At one time, it was assumed that hemoglobin only needed to be free from stroma, a condition that is achieved by flushing and soft leasing of red blood cells (red blood cells), followed by filtration of the lysate. Subsequently, it was found that the presence of trace amounts of impurities, such as phospholipids, leads to more specific reactions, for example, narrowing of blood vessels. Even after the drug underwent various stages of filtration, it still contained unacceptably high trace amounts of potentially dangerous impurities, such as red blood cell enzymes, modified and various forms of hemoglobin, phospholipids and surface antigens.

Одной из наиболее важных проблем в области кровезаменителей, особенно в области переносчиков кислорода на основе гемоглобина, является разработка эффективных процессов для рациональной и экономичной очистки гемоглобина в коммерческом масштабе. Этот препарат должен быть конкурентоспособным с другими потенциальными веществами, используемыми для увеличения объема плазмы, крови, и жидкостями, переносящими кислород, которые предлагаются в качестве кровезаменителей. One of the most important problems in the field of blood substitutes, especially in the field of hemoglobin-based oxygen carriers, is the development of effective processes for the rational and economical purification of hemoglobin on a commercial scale. This drug must be competitive with other potential substances used to increase plasma, blood, and oxygen-carrying fluids, which are offered as blood substitutes.

В то время как степень разделения и время анализа являются важными характеристиками в аналитическом выделении, решающими параметрами в препаративной хроматографии для использования в коммерческом или полукоммерческом масштабе являются следующие параметры:
- количество вещества, выделенного в единицу времени, с определенным уровнем чистоты (пропускная способность), и
- экономические характеристики процесса, такие как размер колонки, среда, буферные растворы, оборудование, рецикл и повторное использование компонентов, реагентов и т.п.
While the degree of separation and analysis time are important characteristics in analytical isolation, the following parameters are decisive parameters in preparative chromatography for use on a commercial or semi-commercial scale:
- the amount of substance allocated per unit of time, with a certain level of purity (throughput), and
- economic characteristics of the process, such as column size, medium, buffer solutions, equipment, recycling and reuse of components, reagents, etc.

Методы очистки гемоглобина, которые бы отвечали критериям экономически эффективного способа получения, отсутствуют в литературе. Hemoglobin purification methods that would meet the criteria of a cost-effective production method are not available in the literature.

Кровезаменитель на основе гемоглобина требует либо единственной формы гемоглобина, либо, если присутствует более чем одна форма, - тщательного контроля состава известных форм гемоглобина. Таким образом, успешный способ очистки является необходимым для того, чтобы отделить одну форму гемоглобина от другой, а также для отделения требуемой формы гемоглобина от загрязняющих компонентов красных кровяных телец, таких, как ферменты эритроцитов, белки, фосфолипиды и антигены. A hemoglobin-based blood substitute requires either a single hemoglobin form or, if more than one form is present, careful monitoring of the composition of known hemoglobin forms. Thus, a successful purification method is necessary in order to separate one form of hemoglobin from another, as well as to separate the desired form of hemoglobin from contaminating components of red blood cells, such as red blood cell enzymes, proteins, phospholipids and antigens.

Хроматографические методы применялись для очистки растворов гемоглобина. В патенте США 4925474, Hsia и др. описывается техника аффиной хроматографии для очистки гемоглобина с использованием колонок, в которых лиганд, имеющий преимущественное химическое сродство к DPG-участку гемоглобина, связывается со стационарной фазой колонки. Chromatographic methods were used to purify hemoglobin solutions. US Pat. No. 4,925,474 to Hsia et al. Describes an affinity chromatography technique for purifying hemoglobin using columns in which a ligand having a predominant chemical affinity for the DPG portion of hemoglobin binds to the stationary phase of the column.

Для очистки гемоглобина применялась также техника ионнообменной хроматографии. Основные принципы ионнообменной хроматографии хорошо известны. Смесь различных веществ в растворе наносится на соответствующим образом приготовленную ионнообменную колонку. Каждое из веществ в смеси имеет различное сродство к химическим реакционноспособным группам колонки. Изменяя условия на колонке, например pH раствора, отдельные вещества могут связываться или элюироваться с колонки избирательно, так чтобы отделить индивидуально одно из веществ из смеси. Применение этой техники для очистки белков, таких как гемоглобин, экономически невыгодно, за исключением случаев использования в малых масштабах и аналитических работах. Для очистки гемоглобина в промышленном масштабе для использования, например, в качестве переносчика кислорода в реанимационных растворах (кровезаменитель) эта техника для стандартного применения является нерациональной. Количество гемоглобина, которое требуется абсорбировать и затем элюировать из хроматографической колонки, так велико, что требуемые размеры колонки становятся невыполнимо большими и дорогими. The ion-exchange chromatography technique was also used to purify hemoglobin. The basic principles of ion exchange chromatography are well known. A mixture of various substances in solution is applied to a suitably prepared ion-exchange column. Each of the substances in the mixture has a different affinity for the chemical reactive groups of the column. By changing the conditions on the column, for example the pH of the solution, individual substances can bind or elute from the column selectively, so as to individually separate one of the substances from the mixture. The use of this technique for the purification of proteins, such as hemoglobin, is economically disadvantageous, except when used on a small scale and analytical work. For the purification of hemoglobin on an industrial scale for use, for example, as an oxygen carrier in resuscitation solutions (blood substitute), this technique for standard use is irrational. The amount of hemoglobin that needs to be absorbed and then eluted from the chromatographic column is so large that the required column sizes become impossibly large and expensive.

Christensen и др. , J.Biochem. Phys. 17 (1988), 143-154, описал хроматографическую очистку человеческого гемоглобина. Используемая методология представляет собой стандартный способ ионнообменной хроматографии и не дает возможности для экономичного производства на промышленном уровне. Christensen et al., J. Biochem. Phys. 17 (1988), 143-154, described the chromatographic purification of human hemoglobin. The methodology used is a standard method of ion exchange chromatography and does not provide opportunities for economical production at the industrial level.

Winslow и Chapman "Приготовление растворов гемоглобина в опытном масштабе", Methods in Enzymology (Pilot-scale Preparation of Hemoglobin Solutions), vol. 231, p3 (1984) описали получение стромсвободного гемоглобина (SFH), высокоочищенного гемоглобина Ао и поперечносвязанного гемоглобина, используя в качестве исходного материала устарелую человеческую кровь. SFH был получен фильтрацией. Гемоглобин Ао был получен из SFH хроматографией в крупном масштабе, используя сильную ионообменную среду и градиент высокой ионной силы. Winslow and Chapman, “Preparing Hemoglobin Solutions on an Experimental Scale,” Methods in Enzymology (Pilot-scale Preparation of Hemoglobin Solutions), vol. 231, p3 (1984) described the preparation of strom-free hemoglobin (SFH), highly purified Ao hemoglobin and cross-linked hemoglobin using outdated human blood as a starting material. SFH was obtained by filtration. Hemoglobin Ao was obtained from SFH on a large scale chromatography using a strong ion exchange medium and a high ionic strength gradient.

Как Christensen и др. , так и Winslow и Chapman описанные выше работы выполняли в институте Letterman Army Institute for Research (LAIR), известном сейчас под названием Walter Reed Army Institute of Research. Both Christensen et al. And Winslow and Chapman described the above work at the Letterman Army Institute for Research (LAIR), now known as the Walter Reed Army Institute of Research.

В патенте США 5084588, Rausch и Feola (Biopure) описывается применение стандартного анионо- и катионообменного метода хроматографии для разделения и очистки гемоглобина. В случае анионообменной хроматографии в этом патенте приводится три стандартных подхода:
а) связывание Hb при повышенном pH и элюция градиентом с понижающимся pH или ступенчатым градиентом с более низким значением pH,
б) связывание Hb при высоких pH, низкой ионной силе и элюция солевым градиентом,
в) нагрузка со значениями pH, при которых гемоглобин не связывается с анионообменником и не задерживается на колонке, в то время как примеси (более кислые примеси) задерживаются на колонке.
US Pat. No. 5,084,588 to Rausch and Feola (Biopure) describes the use of the standard anion and cation exchange chromatography method for the separation and purification of hemoglobin. In the case of anion exchange chromatography, this patent describes three standard approaches:
a) binding of Hb at elevated pH and elution with a gradient with a decreasing pH or a step gradient with a lower pH value,
b) binding of Hb at high pH, low ionic strength and elution with a salt gradient,
c) a load with pH values at which hemoglobin does not bind to the anion exchanger and does not linger on the column, while impurities (more acidic impurities) linger on the column.

Методы а) и б) подробно описаны, но они не подходят для производства в большом масштабе из-за ограничений, связанных с низкой емкостью, не позволяющей достигнуть достаточного разделения продуктов гемоглобина. Эта нагрузка обычно составляет 20-30 мг/мл и вынуждает применять недопустимо большие и дорогие колонки для очистки гемоглобина в коммерческом масштабе. Например, для одной дозы в 50 мг конечного переносчика кислорода на основе гемоглобина (HBOC) потребовалась бы колонка объемом 1,5-2,5 л. Methods a) and b) are described in detail, but they are not suitable for production on a large scale due to limitations associated with low capacity, which does not allow to achieve sufficient separation of hemoglobin products. This load is usually 20-30 mg / ml and forces the use of unacceptably large and expensive columns for the purification of hemoglobin on a commercial scale. For example, for a single dose of 50 mg of a hemoglobin-based final oxygen carrier (HBOC), a column of 1.5-2.5 liters would be required.

Хотя подход в) кажется более рациональным, он дает на практике немодифицированный гемоглобин взрослого нормального человека Ао, который по своим хроматографическим свойствам и содержанию некоторых основных примесей, таких как HbAlc, не представляется удовлетворительным для практического применения. Although approach c) seems more rational, it gives in practice unmodified hemoglobin of an adult normal human AO, which, in terms of its chromatographic properties and the content of some basic impurities, such as HbAlc, does not seem satisfactory for practical use.

Стандартные подходы катионообменной хроматографии для очистки гемоглобина млекопитающих имеют аналогичные ограничения. Standard cation exchange chromatography approaches for purifying mammalian hemoglobin have similar limitations.

В патенте США 5084588 также описывается получение растворов бычьего гемоглобина, в которых более чем 99,9% белка присутствует в виде бычьего гемоглобина, но в этом патенте не представлены данные по определению белковых компонентов. US Pat. No. 5,084,588 also describes the preparation of bovine hemoglobin solutions in which more than 99.9% of the protein is present in the form of bovine hemoglobin, but data on the determination of protein components are not provided in this patent.

Объект настоящего изобретения представляет собой новый хроматографический способ очистки гемоглобина. The object of the present invention is a new chromatographic method for the purification of hemoglobin.

Другим объектом настоящего изобретения является хроматографический способ, дающий в коммерческом масштабе и в экономически доступной форме гемоглобин в водном растворе с чистотой более 90% из загрязненного водного раствора, в котором содержится не менее 60% гемоглобина. Another object of the present invention is a chromatographic method that yields, on a commercial scale and in an economically accessible form, hemoglobin in an aqueous solution with a purity of more than 90% from a contaminated aqueous solution that contains at least 60% hemoglobin.

Еще одним и более специфическим объектом настоящего изобретения является получение водного раствора гемоглобина или поперечносвязанного гемоглобина в коммерческих количествах, в котором гемоглобин или поперечносвязанный гемоглобин составляет не менее 99% растворенного вещества, и их использование в указанной степени чистоты в качестве кровезаменителя с проявленными in vivo свойствами ранее не было описано. Another and more specific object of the present invention is to obtain an aqueous solution of hemoglobin or cross-linked hemoglobin in commercial quantities, in which hemoglobin or cross-linked hemoglobin is at least 99% of the solute, and their use in the indicated degree of purity as a blood substitute with previously shown in vivo properties not described.

Настоящее изобретение представляет собой способ, посредством которого водный раствор образцов предварительно разделенного гемоглобина (Hb) с содержанием Hb от 60 до 99% растворенного вещества подвергается ионообменной хроматографии в две стадии. Одной из стадий является анионообменная хроматография и другой - катионообменная хроматография. Эти два вида ионообменной хроматографии могут быть проведены в любом порядке. Сырой раствор предварительно разделенных образцов гемоглобина, например, HbAо, является сырьем для первой стадии хроматографии, например анионообменной хроматографии, в условиях, при которых все составные части смешанного растворенного вещества первоначально адсорбируются на твердой фазе хроматографической колонки. Для анионообменной хроматографии требуются относительно высокие значения pH. Условия также подобраны таким образом, что достигается очень эффективная нагрузка на колонку благодаря использованию исходного раствора с низкой ионной силой, что приводит к такой ситуации, в которой практически все доступные участки твердой хроматографической фазы заполняются веществами из исходного раствора. Собранный на этой стадии элюат не содержит белкового продукта. Замещение HbAо и примесей с низким сродством к колонке при выбранных условиях достигается затем нагрузкой дополнительных объемов водного исходного раствора, как описано выше. В достигнутых условиях, называемых здесь условиями перегрузки, примеси с более высоким сродством к колонке замещаются гемоглобином, а примеси с меньшим сродством элюируются из колонки. Если первой стадией хроматографического разделения является анионообменная хроматография, то примеси с большей кислотностью, чем выделяемые образцы гемоглобина, адсорбируются на твердой фазе хроматографической колонки и отделяются здесь от образцов Hb, которые появляются в элюате среди других более основных примесей. В том случае, когда в качестве первой стадии выбирают катионообменную хроматографию, более основные примеси отделяются от более кислотных примесей и образцов Hb, которые находятся в элюате, благодаря более высокому сродству первых в колонке. The present invention is a method by which an aqueous solution of samples of pre-separated hemoglobin (Hb) with an Hb content of 60 to 99% of the solute is subjected to two-stage ion exchange chromatography. One of the steps is anion exchange chromatography and the other is cation exchange chromatography. These two types of ion exchange chromatography can be performed in any order. A crude solution of pre-separated samples of hemoglobin, for example, HbAo, is the feedstock for the first stage of chromatography, for example anion exchange chromatography, under conditions in which all components of the mixed solute are initially adsorbed on the solid phase of the chromatographic column. Relatively high pH values are required for anion exchange chromatography. The conditions are also selected in such a way that a very effective load on the column is achieved due to the use of the initial solution with low ionic strength, which leads to a situation in which almost all accessible sections of the solid chromatographic phase are filled with substances from the initial solution. The eluate collected at this stage does not contain a protein product. Substitution of HbAo and impurities with low affinity for the column under the selected conditions is then achieved by loading additional volumes of an aqueous initial solution, as described above. Under the conditions reached, referred to here as overload conditions, impurities with a higher affinity for the column are replaced by hemoglobin, and impurities with a lower affinity elute from the column. If the first stage of chromatographic separation is anion exchange chromatography, impurities with a higher acidity than the separated hemoglobin samples are adsorbed on the solid phase of the chromatographic column and are separated from the Hb samples, which appear in the eluate among other more basic impurities. In the case where cation exchange chromatography is chosen as the first stage, the more basic impurities are separated from the more acidic impurities and Hb samples that are in the eluate, due to the higher affinity of the first in the column.

Затем на второй хроматографической стадии данного способа изобретения проводится второй ионообменный процесс частично очищенных образцов Hb, содержащихся в элюате первой колонки, в условиях различных значений pH. Когда элюат из первой колонки содержит образцы гемоглобина и более основные компоненты, вторая стадия хроматографии является катионообменной хроматографией, и наоборот. Снова производится подача этого загрязненного раствора на вторую колонку, пока не достигается насыщающая и более высокая нагрузка, с тем чтобы создать условия перегрузки в колонке. В условиях перегрузки образцы предварительно разделенного гемоглобина элюируются с колонки путем замещения, осуществляемого примесями с большим сродством в выбранных условиях, и затем собираются в элюате второй колонки с высокой степенью чистоты. Способ изобретения можно в большинстве случаев называть "выполняемой в две стадии самозамещающей хроматографией". Then, at the second chromatographic stage of this method of the invention, a second ion-exchange process of partially purified Hb samples contained in the eluate of the first column is carried out under conditions of different pH values. When the eluate from the first column contains hemoglobin samples and more basic components, the second chromatography step is cation exchange chromatography, and vice versa. Again, this contaminated solution is supplied to the second column until a saturating and higher load is reached in order to create overload conditions in the column. Under overload conditions, samples of pre-separated hemoglobin are eluted from the column by substitution with impurities with high affinity in the selected conditions, and then collected in the eluate of the second column with a high degree of purity. The method of the invention can in most cases be called "two-stage self-replacing chromatography."

В результате образцы Hb элюируются из колонки в исключительно чистом виде, обычно при более чем 90% чистоты и с коммерчески приемлемым выходом. Примеси более кислотные, чем разделенные образцы Hb, остаются связанными на одной смоле колонки, а более основные - на другой. Колонки могут быть легко регенерированы с использованием традиционных очищающих и регенерирующих методов. As a result, Hb samples elute from the column in an exceptionally pure form, usually at more than 90% purity and with a commercially acceptable yield. Impurities that are more acidic than the separated Hb samples remain bound on one resin of the column, and more basic impurities on the other. Columns can be easily regenerated using traditional cleaning and regenerating methods.

Важнейшим фактором успешного проведения этого способа, особенно в большом, промышленном масштабе, являются селективные с высокой степенью нагрузки колонки по отношению к примесям, позволяющие элюировать образцы Hb. The most important factor for the successful implementation of this method, especially on a large, industrial scale, are selective, highly loaded columns with respect to impurities, allowing elution of Hb samples.

Когда способ изобретения применяется для очистки человеческого гемоглобина Ао, производится новый вид человеческого гемоглобина, имеющий состав и свойства, не описанные ранее в литературе. Этот препарат гемоглобина составляет соответственно другой аспект настоящего изобретения, независимый от описанного здесь способа очистки. Этот продукт обладает высокоценными свойствами и характеристиками, ранее необнаруженными и неописанными в связи какими-либо препаратами человеческого гемоглобина Ао и особенно полезными при их использовании в качестве основы кровезаменителя. Среди этих свойств важным является полное отсутствие вирусных частиц, особенно липидных частиц инкапсулированных вирусов, полное отсутствие вазоактивности при его введении in vivo, отсутствие токсичности по отношению к эндотелиальным клеткам при инкубации in vitro, о чем свидетельствует пониженное высвобождение лактатдегидрогеназы в сравнении с подобным введением других препаратов гемоглобина. В добавление, что касается стандартных необходимых свойств гемоглобина для использования в качестве кровезаменителя, таких как отсутствие эндотоксинов и других пирогенов, продукт настоящего изобретения также имеет улучшенные свойства по сравнению с другими препаратами гемоглобина. When the method of the invention is used to purify human hemoglobin Ao, a new type of human hemoglobin is produced having a composition and properties not previously described in the literature. This hemoglobin preparation is, accordingly, another aspect of the present invention, independent of the purification method described herein. This product has high-value properties and characteristics that were previously undetected and not described in connection with any preparations of human hemoglobin AO and are especially useful when used as a blood substitute base. Among these properties, the complete absence of viral particles, especially the lipid particles of encapsulated viruses, the complete absence of vasoactivity when administered in vivo, the absence of toxicity to endothelial cells upon in vitro incubation, which is evidenced by the reduced release of lactate dehydrogenase in comparison with similar administration of other drugs, are important hemoglobin. In addition, with regard to the standard required hemoglobin properties for use as a blood substitute, such as the absence of endotoxins and other pyrogens, the product of the present invention also has improved properties compared to other hemoglobin preparations.

Сопроводительные чертежи
Фиг. 1 является графической иллюстрацией первоначальной ионообменной части предпочтительного способа настоящего изобретения.
Accompanying drawings
FIG. 1 is a graphical illustration of an initial ion exchange portion of a preferred method of the present invention.

Фиг. 2 является подобной иллюстрацией второй, катионной части предпочтительного способа настоящего изобретения. FIG. 2 is a similar illustration of a second, cationic moiety of a preferred method of the present invention.

Фиг.3 представляет собой аналитическую анионообменную хроматограмму, полученную по результатам примеров 2 и 3, приведенных ниже. Figure 3 is an analytical anion exchange chromatogram obtained according to the results of examples 2 and 3 below.

Фиг.4 представляет собой аналитическую анионообменную хроматограмму, полученную по результатам примера 4, приведенного ниже. Figure 4 is an analytical anion exchange chromatogram obtained according to the results of example 4 below.

Фиг. 5 является графическим представлением результатов примера 8, приведенного ниже. FIG. 5 is a graphical representation of the results of Example 8 below.

Фиг. 6 является копией бумажной полоски при анализе изоэлектрического фокусирования продукта примера 13, приведенного ниже. FIG. 6 is a copy of a paper strip in the isoelectric focusing analysis of the product of Example 13 below.

Фиг.7 является копией результатов эксперимента по окрашиванию и блотированию, описанных в примере 13. Fig. 7 is a copy of the results of a staining and blotting experiment described in Example 13.

Фиг.8 графически представляет результаты примера 14, приведенного ниже. 8 graphically represents the results of Example 14 below.

Фиг. 9 и 9а графически представляют результаты примера 15, приведенного ниже. FIG. 9 and 9a graphically represent the results of Example 15 below.

Фиг.10 графически представляет результаты примера 16, приведенного ниже. Figure 10 graphically represents the results of example 16 below.

Заместительная хроматография или заместительная элюция, как это обычно называется, - известный метод в области разделения белков. Это один из трех методов, по которому образцы веществ выделяют из хроматографической колонки. Когда этот метод применяют для разделения соответствующих белков из раствора их смеси, белки с более высоким сродством будут замещать на матрице белки с меньшим сродством, так чтобы иерархия белков в заместительном порядке по сродству устанавливалась сверху в пределах колонки от входа до выхода. Когда белки замещают другие белки, отчетливая линия разделения между образцами белков образуется редко. Потому применение этой техники для получения высокоочищенного раствора единственного белка, такого как гемоглобин, является неприемлемой. Если для разделения выбирают небелковые вещества, то в результате хроматографическая матрица будет связана с веществами, имеющими очень высокое сродство, и носитель будет трудно регенерировать для повторного использования. Replacement chromatography or substitution elution, as it is commonly called, is a well-known method in the field of protein separation. This is one of three methods by which samples of substances are isolated from a chromatographic column. When this method is used to separate the corresponding proteins from a solution of their mixture, proteins with a higher affinity will replace proteins with a lower affinity on the matrix, so that the protein hierarchy in the substitution order in affinity is established from above within the column from entrance to exit. When proteins replace other proteins, a distinct separation line between protein samples is rare. Therefore, the use of this technique to obtain a highly purified solution of a single protein, such as hemoglobin, is unacceptable. If non-protein substances are selected for separation, then the chromatographic matrix will be associated with substances having a very high affinity, and the carrier will be difficult to regenerate for reuse.

Основным промышленным использованием предложенного способа является получение очищенного гемоглобина взрослого человека Ао (HbAо) и таким образом оно будет в основном описано с включением литературных ссылок. Данный способ, однако, не ограничивается очисткой HbAо, но дополнительно применим и для других предварительно разделенных образцов гемоглобинов, таких как производные избирательно поперечносвязанного гемоглобина, отдельные виды бычьего гемоглобина, другие виды гемоглобина, такие как гемоглобин плода, серповидноклеточный гемоглобин и т.д., генноинженерный гемоглобин и т.д. The main industrial use of the proposed method is to obtain purified adult hemoglobin Ao (HbAo) and thus it will be mainly described with the inclusion of literature references. This method, however, is not limited to purification of HbAo, but it is also applicable to other previously separated hemoglobin samples, such as selectively cross-linked hemoglobin derivatives, certain types of bovine hemoglobin, other types of hemoglobin, such as fetal hemoglobin, sickle cell hemoglobin, etc., genetically engineered hemoglobin, etc.

Способ данного изобретения чрезвычайно экономически выгоден при использовании для очистки HbAo в промышленном масштабе для производства кровезаменителей. Он обеспечивает особо высокоэффективную емкость колонки. Способ позволяет, следовательно, использовать колонки с относительно малыми размерами для очистки относительно больших объемов загрязненного раствора гемоглобина. Он может проводиться периодически или непрерывно для очистки данной партии раствора гемоглобина, полученной из красных кровяных телец (эритроцитов) по стандартной процедуре, растворов, обычно содержащих порядка 80% гемоглобина, но которые содержат обычно широкий набор примесей, как белковоподобных, так и небелковых. Более того, загрязненный раствор гемоглобина сам используется как средство замещения. При этом исключается обеспечение и использование различных вытеснителей с их неудобствами в обслуживании, сложностью и дороговизной. The method of this invention is extremely cost-effective when used for the purification of HbAo on an industrial scale for the production of blood substitutes. It provides a particularly high-performance column capacity. The method therefore allows the use of relatively small columns to purify relatively large volumes of contaminated hemoglobin solution. It can be carried out periodically or continuously to clean a given batch of hemoglobin solution obtained from red blood cells (red blood cells) according to the standard procedure, solutions usually containing about 80% hemoglobin, but which usually contain a wide range of impurities, both protein-like and non-protein. Moreover, the contaminated hemoglobin solution itself is used as a means of substitution. This excludes the provision and use of various displacers with their inconvenience in service, complexity and high cost.

Типичный общий способ для получения очищенного раствора HbAo, включающий методику настоящего изобретения, начинается с нормальных красных кровяных телец (эритроцитов) взрослого человека. Их объединяют и подвергают фильтрации для удаления лейкоцитов. Клетки промывают для удаления белков сыворотки и лизируют, чтобы экстрагировать гемоглобин и другие клеточные компоненты. Лизат фильтруют, чтобы удалить мембраны красных кровяных телец (эритроцитов), и затем образующийся раствор гемоглобина диафильтруют и концентрируют. Загрязненный экстракт гемоглобина обрабатывают окисью углерода для образования CO-Hb- комплекса и нагревают для пастеризации, тем самым инактивируя примеси вирусов в растворе. Эта смесь затем центрифугируется и фильтруется для удаления дальнейших остатков и клеточных осколков. После этого раствор подготовлен к осуществлению самозаместительного способа настоящего изобретения. A typical general method for preparing a purified HbAo solution, including the methodology of the present invention, begins with normal adult red blood cells (erythrocytes). They are combined and filtered to remove white blood cells. Cells are washed to remove serum proteins and lysed to extract hemoglobin and other cellular components. The lysate is filtered to remove red blood cell membranes (red blood cells), and then the resulting hemoglobin solution is diafiltered and concentrated. The contaminated hemoglobin extract is treated with carbon monoxide to form the CO-Hb complex and heated for pasteurization, thereby inactivating the impurities of the viruses in the solution. This mixture is then centrifuged and filtered to remove further residues and cell debris. After that, the solution is prepared for the implementation of the self-replacement method of the present invention.

По предпочтительному осуществлению данного изобретения первой стадией хроматографического процесса является анионообмен, а второй - катионообмен. Первый анионообменный процесс проводят при высоких pH, например pH 7-10, и предпочтительно при pH 8,5 - 9,0 и в условиях низкой ионной силы, т.е. низкой удельной проводимости. Соответственно проводимость составляет менее 3 мСм (mS - миллиСименс) и предпочтительно менее 1 мСм. Такие условия определяют необходимость бессолевого буфера. Целевые образцы HbAo в этих условиях первоначально связываются со средой колонки вместе с другими веществами. Когда снабжение колонки загрязненным раствором HbAo продолжается, те вещества, которые проявляют более высокое сродство к матрице, чем NbAo, чаще всего более кислотные примеси, постепенно замещают HbAo и более основные примеси из колонки. В конце концов достигается сверхнагрузка колонки, так что весь HbAo и более основные примеси замещаются, оставляя связанными только более кислотные примеси. В большинстве случаев эта нагрузка в избытке превышает нагрузку колонки, рекомендуемую производителем. Таким образом, на этой стадии достигается хроматографическое разделение более кислых примесей от HbAo. In a preferred embodiment of the invention, the first step of the chromatographic process is anion exchange and the second is cation exchange. The first anion exchange process is carried out at high pH, for example, pH 7-10, and preferably at pH 8.5 - 9.0 and under conditions of low ionic strength, i.e. low conductivity. Accordingly, the conductivity is less than 3 mS (mS - milliSiemens) and preferably less than 1 mS. Such conditions determine the need for a salt-free buffer. Targeted HbAo samples under these conditions initially bind to the column medium along with other substances. When the supply of the column with contaminated HbAo solution continues, those substances that exhibit a higher affinity for the matrix than NbAo, most often more acidic impurities, gradually replace HbAo and more basic impurities from the column. In the end, column overload is achieved, so that all HbAo and more basic impurities are replaced, leaving only more acidic impurities bound. In most cases, this load is in excess of the column load recommended by the manufacturer. Thus, at this stage, chromatographic separation of more acidic impurities from HbAo is achieved.

Снабжение загрязненным раствором гемоглобина проводится с низкой линейной скоростью потока, не выше 10 см/мин и предпочтительно 1 см/мин. Такая скорость допускает установление кинетического равновесия на колонке. Концентрация поступающего раствора не является решающим фактором, но подходящей является концентрация в пределах 0,1-20%, предпочтительно 2-7%. The contaminated hemoglobin solution is supplied with a low linear flow rate, not higher than 10 cm / min and preferably 1 cm / min. This speed allows the establishment of kinetic equilibrium on the column. The concentration of the incoming solution is not a decisive factor, but a concentration in the range of 0.1-20%, preferably 2-7%, is suitable.

Достижение сверхнагрузки может контролироваться анализом вытекающего из колонки раствора - когда он совсем не содержит или содержит только следы кислотных примесей, то достигается максимум практической нагрузки колонки. The achievement of overload can be controlled by analysis of the solution flowing out of the column - when it does not contain at all or contains only traces of acidic impurities, then the maximum practical load of the column is achieved.

Фиг. 1 сопутствующих чертежей иллюстрирует с помощью диаграмм часть анионообменного способа настоящего изобретения. Ионообменная колонка, имеющая химические группы -N+R3 (обычно анионообменная смола), показанная на стадии А этого способа на фиг. 1, снабжается раствором, содержащим смесь веществ, изображенных звездочками, для более кислотных примесей, эллипсы представляет собой HbAo и прямоугольники - более основные примеси. На стадии нагрузки, стадия В, в основном все активные химические группы N-R3 связываются электростатически с одним из веществ, содержащихся в смеси. FIG. 1 of the accompanying drawings illustrates, using diagrams, part of the anion exchange process of the present invention. An ion exchange column having the chemical groups —N + R3 (typically an anion exchange resin) shown in step A of this method in FIG. 1, is supplied with a solution containing a mixture of substances represented by asterisks for more acidic impurities, ellipses are HbAo and rectangles are more basic impurities. At the loading stage, stage B, basically all active chemical groups of N-R3 bind electrostatically to one of the substances contained in the mixture.

Наносят дополнительное количество того же раствора с тем, чтобы нагрузка на колонку достигла условий сверхнагрузки, что показано на фиг. 1, стадия С. Затем все более основные примеси (прямоугольники) и некоторые HbAo (эллипсы) замещаются оттуда более кислотными компонентами (звездочки), которые проявляют более высокое сродство к колонке при этих условиях. Продолжают снабжать дополнительным количеством этого раствора до сверхнагрузки колонки, достигая стадии D, показанной на фиг.1, на которой кислотные вещества замещают в основном весь HbAo из колонки благодаря их более высокому сродству в выбранных условиях. В этом случае вытекающая из колонки жидкость в основном не содержит кислотных примесей. Таким образом получают достаточно чистый раствор HbAo, но он еще содержит некоторое количество основных веществ. An additional amount of the same solution is applied so that the column load reaches the overload conditions as shown in FIG. 1, stage C. Then, more and more basic impurities (rectangles) and some HbAo (ellipses) are replaced from there by more acidic components (stars), which exhibit a higher affinity for the column under these conditions. Continue to supply an additional amount of this solution until the column is overloaded, reaching stage D shown in FIG. 1, in which acidic substances replace substantially all of the HbAo from the column due to their higher affinity under the selected conditions. In this case, the liquid flowing out of the column is substantially free of acidic impurities. Thus, a sufficiently pure HbAo solution is obtained, but it still contains a certain amount of basic substances.

Вторая стадия предпочтительного способа настоящего изобретения использует катионообменную колонку, и на нее наносят элюат с первой колонки в подобных условиях сверхнагрузки. Целевой HbAo и другие нежелательные более основные примеси связываются в сверхнагрузочных количествах. Частично очищенный раствор гемоглобина с первой колонки продолжает насыщать вторую колонку. Снова используется относительно низкая скорость пропускания раствора (10 см/мин или менее предпочтительно 1 см/мин), допускающая установление кинетического равновесия между твердой и жидкой фазой в элюате с первой колонки. Поддерживают pH 5-9, предпочтительно pH 6,5-8,5 и наиболее предпочтительно pH 7-8 перед нанесением элюата на катионообменную колонку. Используют раствор с низкой ионной силой, т.е. удельная проводимость меньше 3 мСм (mS - миллиСименс), предпочтительно менее 1 мСм. Удельная проводимость 2,5 мСм полезна только в случае очень низкой скорости потока и очень высокого разбавления используемого раствора. Снова используются условия сверхнагрузки. Белковоподобные примеси с большим сродством, т.е. более основные, чем HbAo, замещают HbAo на колонке, и, таким образом, HbAo элюируется и возвращается в исключительно чистом виде. The second stage of the preferred method of the present invention uses a cation exchange column, and an eluate is applied to it from the first column under similar overload conditions. Target HbAo and other undesirable, more basic impurities are bound in excess amounts. A partially purified hemoglobin solution from the first column continues to saturate the second column. Again, a relatively low solution transmission rate (10 cm / min or less preferably 1 cm / min) is used, allowing for the establishment of kinetic equilibrium between the solid and liquid phases in the eluate from the first column. A pH of 5-9 is maintained, preferably a pH of 6.5-8.5, and most preferably a pH of 7-8, before the eluate is applied to the cation exchange column. Use a solution with low ionic strength, i.e. specific conductivity less than 3 mS (mS - milliSiemens), preferably less than 1 mS. A specific conductivity of 2.5 mS is only useful if the flow rate is very low and the dilution of the solution used is very high. Overload conditions are used again. Protein-like impurities with high affinity, i.e. more basic than HbAo, replace HbAo on the column, and thus, HbAo elutes and returns in pure form.

Фиг. 2 сопутствующих рисунков показывает с помощью диаграмм, подобно фиг. 1, часть способа, осуществляемого на катионообменной смоле, содержащей SO3-группы. Элюат с первой колонки после доведения до соответствующего pH наносится на колонку и первоначально в стадии А колонка насыщается как HbAo (эллипсы), так и более основными примесями (прямоугольники), путем электростатического связывания с химическими группами колонки. Хотя эти группы изображены как сульфогруппы, но равным образом могут быть выбраны и другие возможности, такие как карбоксильные группы. Нанесение элюэнтного раствора на колонку продолжают до достижения условий сверхнагрузки, показанное на фиг. 1, стадия В, в которой более основные примеси благодаря их большему сродству к колонке в этих условиях замещают HbAo на колонке. При продолжении нанесения раствора до сверхнагрузки колонки, как показано на фиг. 2, стадия С, почти 100% чистого HbAo замещается таким образом и находится в растворе в качестве элюанта с колонки. Соответственно, чем выше нагрузка колонки, тем выше процентное содержание полученного очищенного HbAo с колонки. Элюат анализируется для того, чтобы определить присутствие основных примесей (прямоугольников) в нем. Когда при замещении на колонке больше не обнаруживается HbAo, в этой точке определяют максимум ее нагрузки. FIG. 2 of the accompanying drawings shows with diagrams, like FIG. 1, a part of the process carried out on a cation exchange resin containing SO3 groups. After adjusting the pH to the appropriate pH, the eluate is applied to the column and, initially, in stage A, the column is saturated with both HbAo (ellipses) and more basic impurities (rectangles) by electrostatic binding to the chemical groups of the column. Although these groups are depicted as sulfo groups, other possibilities, such as carboxyl groups, can equally be chosen. The application of the eluent solution to the column is continued until the overload conditions shown in FIG. 1, stage B, in which the more basic impurities, due to their greater affinity for the column under these conditions, replace HbAo on the column. While continuing to apply the solution until the column is overloaded, as shown in FIG. 2, step C, almost 100% of pure HbAo is replaced in this way and is in solution as an eluant from the column. Accordingly, the higher the column load, the higher the percentage of purified HbAo obtained from the column. The eluate is analyzed in order to determine the presence of basic impurities (rectangles) in it. When HbAo is no longer detected on the column during substitution, the maximum load is determined at this point.

Используемый здесь термин "более основные примеси" относится к тем примесям, которые элюируются с колонки при более высоком pH, чем требуется для элюирования HbAo. В противоположность этому термин "более кислотные примеси" относят к тем примесям, которые элюируются с колонки при более низких pH, чем требуется для элюирования HbAo. В предпочтительном способе согласно данному изобретению, в котором первой проводится анионообменная хроматография, более основные примеси элюируются перед HbAo, а более кислотные примеси - после HbAo. В зависимости от использования ионообменной среды для хроматографии могут быть рассмотрены различные кривые элюции с незначительными отклонениями в порядке элюции. As used herein, the term “more basic impurities” refers to those impurities that elute from the column at a higher pH than is required for elution of HbAo. In contrast, the term "more acidic impurities" refers to those impurities that elute from the column at lower pH than is required for elution of HbAo. In a preferred method according to this invention, in which anion exchange chromatography is first performed, more basic impurities elute before HbAo, and more acidic impurities elute after HbAo. Depending on the use of the ion exchange medium for chromatography, various elution curves may be considered with slight deviations in the elution order.

Как для первой, так и для второй колонки скорость потока неочищенного раствора гемоглобина должна быть оптимизирована для избирательного концентрирования этого раствора. Линейная скорость потока 1 см/мин или меньше является оптимальной для растворов гемоглобина в концентрации 2-7%. Скорость потока выше 2 см/мин может успешно применяться для разделения более разбавленных растворов, например, менее чем 1%Hb. Ha разделение ионообменной хроматографией при низкой степени нагрузки обычно не влияет линейная скорость потока, однако для способа настоящего изобретения кинетическое равновесие в процессе хроматографии сильно зависит от скорости потока. Концентрация наносимого раствора не является решающей на любой стадии. For both the first and second columns, the flow rate of the crude hemoglobin solution should be optimized for the selective concentration of this solution. A linear flow rate of 1 cm / min or less is optimal for hemoglobin solutions at a concentration of 2-7%. A flow rate above 2 cm / min can be successfully used to separate more dilute solutions, for example, less than 1% Hb. Ha separation by ion exchange chromatography at low load is usually not affected by the linear flow rate, however, for the method of the present invention, the kinetic equilibrium in the chromatography process is highly dependent on the flow rate. The concentration of the applied solution is not critical at any stage.

По методу заместительной хроматографии настоящего изобретения, используя сначала анионообменную хроматографию для удаления более кислотных компонентов и затем катионообменную хроматографию для удаления более основных примесей, можно достигнуть высокого выхода исключительно чистого HbAo, в основном полностью свободного от заметных количеств других белков, таких как сывороточные и мембранные белки, в промышленном масштабе. Чистота по данным аналитической анионообменной хроматографии составляет 99% и обычно более 99,5%. Эффективность процесса, по крайней мере, на порядок выше, чем при обычном хроматографическом подходе. Кроме удаления белковоподобных примесей, способ настоящего изобретения позволяет также исключительно полно удалить модифицированные и другие нежелательные формы гемоглобина, давая высокочистый HbAo (99,5%). Кроме того, как описано более детально ниже, может быть достигнуто практически полное удаление инкапсулированных вирусных частиц, как активных, так и неактивных. Using the replacement chromatography method of the present invention, using first anion-exchange chromatography to remove more acidic components and then cation-exchange chromatography to remove more basic impurities, it is possible to achieve a high yield of exceptionally pure HbAo, essentially completely free of noticeable amounts of other proteins, such as serum and membrane proteins , on an industrial scale. The purity according to analytical anion exchange chromatography is 99% and usually more than 99.5%. The efficiency of the process is at least an order of magnitude higher than with the conventional chromatographic approach. In addition to removing protein-like impurities, the method of the present invention also allows extremely complete removal of modified and other undesirable forms of hemoglobin, giving highly pure HbAo (99.5%). In addition, as described in more detail below, virtually complete removal of encapsulated viral particles, both active and inactive, can be achieved.

Преимущества масштабности способа настоящего изобретения по сравнению со способом, использующим стандартную ионообменную хроматографию с адсорбцией-элюцией, показаны в табл. 1. Цифры в колонке "самозамещение" получены из рабочего примера способа данного изобретения, описанного ниже. Цифры в колонке "адсорбция- элюция" получены из вышеупомянутой статьи Winslow и др. The advantages of the scale of the method of the present invention compared with a method using standard adsorption-elution standard ion exchange chromatography are shown in Table. 1. The numbers in the "self-substitution" column are obtained from the working example of the method of the present invention described below. The numbers in the adsorption-elution column are obtained from the aforementioned article by Winslow et al.

Из анализа этих цифр ясно, что самозаместительная хроматография по способу настоящего изобретения может быть проведена быстрее с достаточно небольшими колонками. Она может проводиться при низком давлении и температурах окружающей среды. Эффективная емкость может быть достигнута в 10-20 раз выше, чем емкость, сообщенная для стандартных хроматографических методов, давая возможность использования колонок с относительно небольшим объемом. Это приводит к снижению потребности в воде, уменьшаются отходы и потребность в буферных растворах, все это заметно улучшает промышленную экономику данного способа. From the analysis of these figures, it is clear that the self-chromatography by the method of the present invention can be carried out faster with sufficiently small columns. It can be carried out at low pressure and ambient temperatures. The effective capacity can be achieved 10-20 times higher than the capacity reported for standard chromatographic methods, making it possible to use columns with a relatively small volume. This leads to a decrease in water demand, reduced waste and the need for buffer solutions, all this significantly improves the industrial economy of this method.

Очищенный раствор гемоглобина, представляющий собой элюат катионообменной колонки, может быть диафильтрован в выбранный буфер и доведен до необходимой концентрации HbAo. The purified hemoglobin solution, which is an eluate of a cation exchange column, can be diafiltered into a selected buffer and adjusted to the required concentration of HbAo.

В способе настоящего изобретения выбор материала ионообменного геля в качестве стационарной фазы не является решающим. Выбор может быть сделан успешно в пределах современного уровня науки. Здесь могут быть использованы любые из обычных коммерчески доступных гелей такого типа при условии, что они могут быть успешно дериватизированы для использования в ионообменном методе в условиях селективного сродства для веществ, которые будут разделяться. Общие классы носителей для ионообменных средств включают в себя макропористые, макросетчатые и непористые дивенилбензол - поперечносвязанные полистиролы или полиметакрилаты, полиалкиленамины, целлюлозы, агарозы, двуокись кремния, керамику, стекло, окись алюминия, металлические частицы и др. Коммерчески доступные носители включают те, которые продаются под торговыми марками POROS, Fractogel, Huper D, Dowex, Amberlite, Duolite, Bio-Rex, Chelex, Sephadex, Sepharose, Toyopearl, Macro-prep, Bio-protocol, Accell, Monotypes и др. Функциональные группы, привязанные к таким носителям для целей ионного обмена, включают сульфонат, сульфопропил, карбоксиметил, карбоксилат, фосфо, четвертичный амин, четвертичный аминоэтил, диметиламиноэтил, полиэтиленамин, триметиламиноэтил, диэтиламиноэтил, аспартамид и др. In the method of the present invention, the choice of ion-exchange gel material as the stationary phase is not critical. The choice can be made successfully within the modern level of science. Any of the usual commercially available gels of this type can be used here, provided that they can be successfully derivatized for use in the ion exchange method under conditions of selective affinity for the substances to be separated. General classes of carriers for ion exchange agents include macroporous, macrocellular and non-porous divenylbenzene - cross-linked polystyrenes or polymethacrylates, polyalkyleneamines, celluloses, agaroses, silica, ceramics, glass, alumina, metal particles, etc. Commercially available carriers include those sold under the trademarks POROS, Fractogel, Huper D, Dowex, Amberlite, Duolite, Bio-Rex, Chelex, Sephadex, Sepharose, Toyopearl, Macro-prep, Bio-protocol, Accell, Monotypes, etc. Functional groups tied to such carriers for ion exchange goals, include sulfonate, sulfopropyl, carboxymethyl, carboxylate, phospho, quaternary amine, quaternary aminoethyl, dimethylaminoethyl, polyethyleneamine, trimethylaminoethyl, diethylaminoethyl, aspartamide, etc.

Способ данного изобретения может также работать для получения раствора гемоглобина не менее 99% чистоты и неожиданно свободного от вирусных частиц, активных или неактивных, особенно липидных инкапсулированных вирусов, таких как ВИЧ, герпес, симплекс-вирус (HSV), вирус бычьей диареи, который во многих случаях является моделью для вируса человеческого гепатита С. The method of the present invention can also work to obtain a hemoglobin solution of at least 99% purity and unexpectedly free of viral particles, active or inactive, especially lipid encapsulated viruses, such as HIV, herpes, simplex virus (HSV), bovine diarrhea virus, which in many cases, is a model for human hepatitis C virus.

Это некоторые из наиболее серьезных и опасных вирусных примесей крови. Это очень важное дополнительное достижение, которое было получено при использовании настоящего изобретения, и это достижение не могло быть предсказано до того, как этот способ был испытан и результаты проанализированы. Хотя предпочтительный процесс согласно данному изобретению включает стадию пастеризации для инактивации вирусов до очистки, как описано выше, но достижение возможности удаления вирусных частиц как части способа очистки представляется особенно ценным. Способ дает возможность удалять из кровезамещающих материалов различные активные вирусные частицы, которые могут сохраняться при пастеризации, и какие-либо остаточные неактивированные вирусные частицы. Все это может быть достигнуто без использования какой-либо дополнительной специфической стадии удаления вирусных частиц и без добавления каких-либо специальных реагентов или чего-то подобного для удаления вирусов. Может быть достигнуто исключительно полное удаление липидных инкапсулированных вирусов. Было также достигнуто заметное снижение количества других вирусов. These are some of the most serious and dangerous viral contaminants of the blood. This is a very important additional achievement that was obtained using the present invention, and this achievement could not be predicted before this method was tested and the results were analyzed. Although the preferred process of this invention includes a pasteurization step for inactivating viruses prior to purification, as described above, it is particularly valuable to achieve the ability to remove viral particles as part of the purification process. The method makes it possible to remove from the blood substitute materials various active viral particles that can be preserved during pasteurization, and any residual unactivated viral particles. All this can be achieved without the use of any additional specific stage of removal of viral particles and without the addition of any special reagents or something like that to remove viruses. Exceptionally complete removal of the lipid encapsulated viruses can be achieved. A noticeable decrease in the number of other viruses was also achieved.

Насколько это известно заявителю, препараты гемоглобина настоящего изобретения имеют более высокую степень чистоты, чем ранее описанные препараты. Возможно, благодаря их необычно высокой степени чистоты или, возможно, благодаря другим, еще не полностью объясненным факторам, продукты данного изобретения проявляют неожиданные и высокополезные свойства, ранее не описанные для препаратов гемоглобина, по крайней мере, для препаратов, производимых в большом масштабе. As far as the applicant knows, the hemoglobin preparations of the present invention have a higher degree of purity than previously described preparations. Perhaps due to their unusually high degree of purity or, possibly, due to other, not yet fully explained factors, the products of this invention exhibit unexpected and highly useful properties not previously described for hemoglobin preparations, at least for preparations produced on a large scale.

Точнее говоря, продукты настоящего изобретения, HbAo, свободны от всех белков мембраны красных кровяных телец (эритроцитов), как показано с помощью изоэлектрического фокусирования и иммунноблот-анализа. Следовые количества человеческого сывороточного альбумина (HSA) на уровне менее чем 4 мкг и обычно 2-4 мкг HSA/100 мг Hb присутствуют в препаратах, как обнаружено с помощью иммуноабсорбционных методов. Единственными другими определяемыми белками, которые иногда обнаруживаются в продуктах изобретения, являются фрагменты альфа- и бета-глобиновых цепей гемоглобина, и они не превышают 1 мкг на 100 мг гемоглобина. При этом чрезвычайно высоком уровне чистоты продукт настоящего изобретения является необычным и проявляет неожиданные свойства, описанные ниже. Одно из них - снижение или отсутствие сосудосуживающей активности. Другое свойство - отсутствие токсичности по отношению к культивируемым эндотелиальным клеткам. More specifically, the products of the present invention, HbAo, are free of all red blood cell membrane (RBC) proteins, as shown by isoelectric focusing and immunoblot analysis. Traces of human serum albumin (HSA) of less than 4 μg and usually 2-4 μg of HSA / 100 mg Hb are present in the preparations as detected by immunoabsorption methods. The only other detectable proteins that are sometimes found in the products of the invention are fragments of the hemoglobin alpha and beta globin chains, and they do not exceed 1 μg per 100 mg of hemoglobin. With this extremely high level of purity, the product of the present invention is unusual and exhibits unexpected properties described below. One of them is a decrease or absence of vasoconstrictor activity. Another property is the absence of toxicity to cultured endothelial cells.

Описанные ранее высокоочищенные гемоглобины, как поперечносвязанные, так непоперечносвязанные, давали при вливании прессорную реакцию [1,2]. Поскольку продукты, по-видимому, были достаточно высокоочищенными, существующие теории полагали, что здесь, должно быть, проявляются собственные свойства самого гемоглобина, который является за это ответственным. В частности, предполагали, что гемоглобин связывается оксидом азота, который вызывает этот эффект. Оксид азота, называемый также эндотелийобразующим релаксирующим фактором, является мощным вазодилатором, синтезируемым эндотелиальными клетками при помощи синтазы оксида азота как посредника. Поскольку молекула гемоглобина будет связывать оксид азота с высокой степенью сродства, то было постулировано и в настоящее время общепринято, что внутривенное введение раствора гемоглобина, особенно растворов непоперечносвязаного гемоглобина, будет удалять оксид азота и вызывать гипертензивный эффект с сужением кровеносных сосудов. The highly purified hemoglobins previously described, both cross-linked and non-cross-linked, gave a pressor response upon infusion [1,2]. Since the products were apparently quite refined, existing theories believed that the proper properties of hemoglobin itself, which is responsible for this, must have appeared here. In particular, it was suggested that hemoglobin binds with nitric oxide, which causes this effect. Nitric oxide, also called an endothelium-forming relaxing factor, is a powerful vasodilator synthesized by endothelial cells using nitric oxide synthase as an intermediary. Since the hemoglobin molecule will bind nitric oxide with a high degree of affinity, it has been postulated and it is generally accepted that the intravenous administration of a hemoglobin solution, especially non-crosslinked hemoglobin solutions, will remove nitric oxide and cause a hypertensive effect with narrowing of blood vessels.

Обнаружение того, что продукты настоящего изобретения не проявляют вазопрессорной активности в моделях изоволемического обмена и геморрагического шока, явилось также полной неожиданностью, так как противоречит современным теориям и мнениям в отношении присущих гемоглобину свойств. Настоящее изобретение наводит на мысль, что это не собственное свойство гемоглобина, которое обуславливало его сосудосуживающую активность (как сообщалось ранее), но, по крайней мере, частично связано с примесями, которые присутствуют в очень малых количествах и которые не были ранее успешно удалены, несмотря на сообщения об очень высоком уровне чистоты гемоглобинов, описанных ранее. The discovery that the products of the present invention do not exhibit vasopressor activity in models of isovolemic metabolism and hemorrhagic shock was also a complete surprise, as it contradicts modern theories and opinions regarding the properties inherent to hemoglobin. The present invention suggests that this is not the proper property of hemoglobin, which caused its vasoconstrictor activity (as previously reported), but at least partially related to impurities that are present in very small quantities and which have not been successfully removed before, despite to reports of a very high level of hemoglobin purity as previously described.

Преимущества отсутствия вазопрессорной активности продуктов настоящего изобретения сохраняются в поперечносвязаных и полимеризованных гемоглобинах, полученных из продуктов настоящего изобретения, например, с помощью способа, описанного в заявке США N 08/231945, апрель 21, 1994. The benefits of the lack of vasopressor activity of the products of the present invention are retained in the cross-linked and polymerized hemoglobins obtained from the products of the present invention, for example, using the method described in US application N 08/231945, April 21, 1994.

Кроме того, продукт настоящего изобретения проявляет более высокую степень снижения токсичности по отношению к эндотелиальным клеткам при введении in vivo, чем ранее описанные гемоглобины. Исследования с ранее описанными растворами оксигемоглобина, включая хроматографически чистые гемоглобины, показали наличие клеточных повреждений, на что указывает заметное увеличение лактатдегидрогеназы в эндотелиальных клетках культуральной среды по сравнению с его уровнем в среде контрольной эндотелиальной клеточной культуры. Лактатдегидрогеназа является маркером клеточного повреждения. Снова было постулировано и признано, что эта токсичность есть собственное свойство оксигемоглобина, поскольку испытуемые растворы содержали оксигемоглобин высокой степени очистки [3]. In addition, the product of the present invention exhibits a higher degree of reduction in toxicity to endothelial cells when administered in vivo than the previously described hemoglobins. Studies with previously described solutions of oxyhemoglobin, including chromatographically pure hemoglobins, showed the presence of cell damage, as indicated by a marked increase in lactate dehydrogenase in the endothelial cells of the culture medium compared to its level in the medium of the control endothelial cell culture. Lactate dehydrogenase is a marker of cell damage. It was again postulated and recognized that this toxicity is an inherent property of oxyhemoglobin, since the tested solutions contained highly purified oxyhemoglobin [3].

Неожиданно было обнаружено, что гемоглобин согласно настоящему изобретению не является посредником в высвобождении лактатдегидрогеназы. В противоположность гемоглобину настоящего изобретения, при инкубировании эндотелиальных клеток с растворами гемоглобина, не содержащих стромы и очищенных другими хроматографическими способами, было отмечено значительное повышение высвобождения лактатдегидрогеназы. It was unexpectedly discovered that the hemoglobin according to the present invention is not a mediator in the release of lactate dehydrogenase. In contrast to the hemoglobin of the present invention, when incubating endothelial cells with hemoglobin solutions not containing stroma and purified by other chromatographic methods, a significant increase in the release of lactate dehydrogenase was noted.

Вообще важно и очевидно, что любой кровезаменитель и любой компонент или сырье для кровезаменителя должен быть достаточно очищенным, так чтобы он был свободен от вредных примесей. Ранее такими признанными вредными примесями считались клеточная строма, эндотоксины и другие пирогены, негемоглобиновые белки, фосфолипиды и т. п. Было сообщено, что прежние кровезаменители "свободны в основном" от одной и более таких примесей. Однако термин "свободен в основном" является относительным субъективным термином, интерпретация и ограничения которого зависят от способа определения соответствующих параметров, и он использовался для описания предшествующего уровня техники. В результате улучшения очистки и техники анализа стали появляться сообщения о препаратах кровезаменителей и гемоглобина все более высокого уровня чистоты. Например, предшествующая научная литература содержит сообщения о растворах гемоглобина, в которых более чем 99,9% белка представлено гемоглобином в той или другой форме (см. вышеупомянутый патент США 5.084.588, Rausch и др.). В соответствии с настоящим изобретением постулируется, что даже такая чистота не является достаточной для успешных кровезаменителей, потому что природа оставшихся примесей может быть причиной сосудосуживающих эффектов и проявления клеточной токсичности. In general, it is important and obvious that any blood substitute and any component or raw material for a blood substitute must be sufficiently purified so that it is free from harmful impurities. Cell stroma, endotoxins and other pyrogens, non-hemoglobin proteins, phospholipids, etc., were previously recognized as harmful impurities. It was reported that former blood substitutes are “mostly free” of one or more of these impurities. However, the term “mostly free” is a relative subjective term, the interpretation and limitations of which depend on the method for determining the relevant parameters, and it has been used to describe the prior art. As a result of improved cleaning and analysis techniques, messages began to appear about blood substitutes and hemoglobin preparations of an increasingly high purity level. For example, previous scientific literature contains reports of hemoglobin solutions in which more than 99.9% of the protein is in one form or another of hemoglobin (see the aforementioned US Pat. No. 5,084,588, Rausch et al.). In accordance with the present invention, it is postulated that even such purity is not sufficient for successful blood substitutes, because the nature of the remaining impurities can cause vasoconstrictive effects and manifestations of cellular toxicity.

Можно показать, что не содержащий стромы гемоглобин, который получают из института Walter Reed Army Research Institute (WRAIR), обычно признаваемый в качестве промышленного стандарта чистоты, содержит большое число (больше 10) различных загрязняющих белков, многие из которых присутствуют в количествах менее 0,01% общего белка. Хотя, на первый взгляд, это очень небольшое количество, однако гемоглобин как кровезаменитель вводится субъекту в относительно больших количествах, и поэтому их опасность определяется общим количеством вводимой смеси, а не их концентрацией в исходном растворе. Одна единица раствора кровезаменителя на основе гемоглобина будет содержать 25-50 гемоглобина, так что 0,01% примесей составит 2,5-5 мг. Среди широкого разнообразия присутствующих белков может быть один или два, которые чрезвычайно токсичны на этом уровне. Настоящее изобретение дает препараты гемоглобина, в которых содержание негемоглобиновых белков ниже 0,5%, предпочтительно ниже 0,1% и, вероятно, но необязательно, что в результате этого они проявят невысокий сосудосуживающий эффект и незначительную активность по отношению к эндотелиальным клеткам. Изобретение также дает способ, по которому растворы гемоглобина могут быть получены на промышленном уровне, как описано выше. Еще одним важным достоинством продуктов настоящего изобретения является их способность снизить прокоагулянтную активность. По-видимому, в этих продуктах очень значительно снижено содержание агентов, потенциирующих коагуляцию крови по сравнению с другими доступными препаратами гемоглобина, не содержащими стромы, которые описаны ранее. It can be shown that stroma-free hemoglobin, which is obtained from the Walter Reed Army Research Institute (WRAIR), commonly recognized as the industry standard for purity, contains a large number (over 10) of various contaminating proteins, many of which are present in amounts less than 0, 01% of the total protein. Although, at first glance, this is a very small amount, however, hemoglobin as a blood substitute is administered to the subject in relatively large quantities, and therefore their danger is determined by the total amount of the injected mixture, and not by their concentration in the initial solution. One unit of hemoglobin-based blood substitute solution will contain 25-50 hemoglobin, so that 0.01% of impurities will be 2.5-5 mg. Among the wide variety of proteins present, there may be one or two that are extremely toxic at this level. The present invention provides hemoglobin preparations in which the content of non-hemoglobin proteins is lower than 0.5%, preferably lower than 0.1%, and it is likely, but not necessary, that as a result they exhibit a low vasoconstrictor effect and little activity with respect to endothelial cells. The invention also provides a method by which hemoglobin solutions can be obtained at an industrial level, as described above. Another important advantage of the products of the present invention is their ability to reduce procoagulant activity. Apparently, the content of agents that potentiate blood coagulation is very significantly reduced in these products compared to other available stromal preparations of hemoglobin that were previously described.

Далее в изобретении описаны для иллюстрации следующие неограничивающие его примеры. The following non-limiting examples are described below to illustrate the invention.

ПРИМЕР 1. Получение неочищенного лизата гемоглобина
Девяносто шесть единиц (приблизительно 30 л) упакованных красных кровяных телец (RBCs) одного и того же типа объединяют и разбавляют 24 л 0,9% физиологического раствора. Эту смесь затем фильтруют через полипропиленовые фильтры 20 микрон и 8 микрон для удаления остаточных лейкоцитов.
EXAMPLE 1. Obtaining a crude hemoglobin lysate
Ninety-six units (approximately 30 L) of packaged red blood cells (RBCs) of the same type are combined and diluted with 24 L of 0.9% saline. This mixture is then filtered through 20 micron and 8 micron polypropylene filters to remove residual white blood cells.

После того, как лейкоциты отфильтровывают, RBCs промывают 6 объемами 0,9% физиологического раствора до постоянного объема путем диафильтрации, используя полые волокнистые мембраны сепракор полиэфирсульфон 3,5 м2, 0,3 микрона. Промывной буфер затем заменяют 50 ммоль трис-лизирующим буфером и RBCs постепенно растворяют в 6 объемах этого буфера.After the white blood cells are filtered off, the RBCs are washed with 6 volumes of 0.9% saline to a constant volume by diafiltration using 3.5 m 2 , 0.3 micron sepracor polyethersulfone hollow fiber membranes. The wash buffer is then replaced with 50 mmol Tris lysis buffer and RBCs are gradually dissolved in 6 volumes of this buffer.

Неочищенный лизат собирают и концентрируют от приблизительно 2,5% общего гемоглобина (THb) до приблизительно 9,0% THb, используя миллиноровские (Мillipore) РТТК-мембраны, отделяющие вещества с молекулярным весом 30H. Емкость с сконцентрированным веществом насыщают CO для превращения гемоглобина в COHb-форму. Лизат пастеризуют при 62+-2oC в течение 10 часов в емкости, снабженной рубашкой. Пастеризованный лизат охлаждают и затем центрифугируют. Дальнейшая глубокая фильтрация через миллипоровские фильтры 0,8 микрон дает пастеризованный лизат для диафильтрации на другой миллиноровской мембране 30К PTTK. Материал подвергают диафильтрации с 5-ммольным трис-буфером при pH 8, пока его проводимость не будет меньше 0,3 мСм (mS - миллиСименс), а pH - 8,9+-0,2. Затем его разбавляют до 4,5-5% THb, и с этого момента он готов для последующей хроматографической очистки.The crude lysate is collected and concentrated from about 2.5% total hemoglobin (THb) to about 9.0% THb using Millipore (PT) membranes separating substances with a molecular weight of 30H. A container with a concentrated substance is saturated with CO to convert hemoglobin to the COHb form. The lysate is pasteurized at 62 + -2 ° C. for 10 hours in a jacketed container. The pasteurized lysate is cooled and then centrifuged. Further deep filtration through 0.8 micron Millipore filters yields a pasteurized lysate for diafiltration on another 30K PTTK Millinor membrane. The material is diafiltered with a 5 mm Tris buffer at pH 8, until its conductivity is less than 0.3 mS (mS - milliSiemens), and pH - 8.9 + -0.2. Then it is diluted to 4.5-5% THb, and from that moment it is ready for subsequent chromatographic purification.

ПРИМЕР 2. Самозаместительная хроматография на анионообменной смоле
Колонку 1х10 см, наполненную анионообменной смолой Per Septive Роros HQ-50, промывают 4 объемами 1N NaCl и уравновешивают 5- ммольным трис-буфером при pH 8,8. После уравновешивания на колонку нагружают 50 мл 3% (3г/100мл) неочищенного лизата гемоглобина ( β 85% HbAo) в 5 ммоль триса, полученного как описано в примере 1, pH 8,8 со скоростью 0,78 мл/мин (1 см/мин). Это приводит к конечной перегрузке колонки - 200 мг растворенного вещества на 1 мл смолы при сравнении со стандартной емкостью 50 мг/мл (объявленной фирмой-производителем). Элюат собирают. Колонку затем промывают 2 объемами 5- ммольного трис-буфера, pH 8,8, и этот элюат объединяют с элюатом, собранным во время нанесения. Затем колонку промывают 1N NaCl для вымывания остаточных белков, и этот промывной элюат отбрасывают. Колонку регенирируют, используя 3 объема 1M NaCl/HCl и 4 объема 1М NaOH. Элюат гемоглобина с анионообменной смолы анализируют на аналитической анионообменной колонке с использованием градиента pH, как описано более подробно ниже в примере 11. Как было показано, он содержит 95-96% HbAo (фиг. 3), с возвратом 90% HbAo, нанесенного на колонку.
EXAMPLE 2. Self-replacement chromatography on anion exchange resin
A 1x10 cm column filled with Per Septive Rros HQ-50 anion exchange resin was washed with 4 volumes of 1N NaCl and equilibrated with 5 mm Tris buffer at pH 8.8. After equilibration, 50 ml of 3% (3g / 100ml) of the crude hemoglobin lysate (β 85% HbAo) in 5 mmol of Tris, prepared as described in Example 1, pH 8.8 at a rate of 0.78 ml / min (1 cm) is loaded onto the column. / min). This leads to the final overload of the column - 200 mg of solute per 1 ml of resin when compared with a standard capacity of 50 mg / ml (declared by the manufacturer). The eluate is collected. The column is then washed with 2 volumes of 5 mm Tris buffer, pH 8.8, and this eluate is combined with the eluate collected during application. The column was then washed with 1N NaCl to wash out the residual proteins, and this wash eluate was discarded. The column was regenerated using 3 volumes of 1M NaCl / HCl and 4 volumes of 1M NaOH. The hemoglobin eluate from the anion exchange resin was analyzed on an analytical anion exchange column using a pH gradient, as described in more detail below in Example 11. As shown, it contains 95-96% HbAo (FIG. 3), with a return of 90% HbAo applied to the column .

ПРИМЕР 3. Самозаместительная хроматография на анионообменной смоле
Колонку (1х10 см), наполненную Merck Fractogel - TMAE, промывают 4 объемами 1 N NaCI и уравновешивают 5-ммольным трис-буфером, pH 8,8. После уравновешивания на колонку наносят 50 мл 3% (3г/100мл) неочищенного лизата гемоглобина (85% HbAo) в 5 ммоль трис- буфера, полученного как описано в примере 1, pH 8,8, со скоростью 0,78 мл/мин (1 см/мин). Это аналогично приводит к конечной перегрузке колонки. Элюат собирают. Колонку затем промывают 2 объемами 5-ммольного трис-буфера, pH 8,8, и этот элюат объединяют с элюатом, собранным во время нанесения. Колонку затем промывают 1N NaCl для вымывания остаточных белков и промывной элюат отбрасывают. Колонку регенерируют, используя 3 объема 0,5N HCl и 4 объема 1M NaOH. Элюат гемоглобина с анионообменной смолы анализируют на аналитической анионообменной колонке, используя градиент pH, как описано более детально ниже в примере 11. В нем определено около 95-96% HbAo, как показано на фиг.3, и возвращено 73% HbAo, нанесенного на колонку.
EXAMPLE 3. Self-replacement chromatography on anion exchange resin
A column (1 x 10 cm) filled with Merck Fractogel TMAE was washed with 4 volumes of 1 N NaCI and equilibrated with a 5 mm Tris buffer, pH 8.8. After equilibration, 50 ml of 3% (3g / 100ml) of the crude hemoglobin lysate (85% HbAo) in 5 mmol of Tris buffer prepared as described in Example 1, pH 8.8, at a rate of 0.78 ml / min ( 1 cm / min). This similarly leads to the final overload of the column. The eluate is collected. The column is then washed with 2 volumes of 5 mm Tris buffer, pH 8.8, and this eluate is combined with the eluate collected during application. The column is then washed with 1N NaCl to wash out the residual proteins and the wash eluate is discarded. The column is regenerated using 3 volumes of 0.5N HCl and 4 volumes of 1M NaOH. The hemoglobin eluate from the anion exchange resin is analyzed on an analytical anion exchange column using a pH gradient as described in more detail below in Example 11. It determines about 95-96% HbAo, as shown in FIG. 3, and 73% of the HbAo deposited on the column is returned. .

ПРИМЕР 4. Самозаместительная хроматография на катионообменной смоле
Колонку 1х10 см, наполненную Perseptive Poros HS-50, промывают 4 объемами 1N NaCl и уравновешивают 5 ммольным трис- буфером, pH 7,5. После уравновешивания на колонку наносят 120 мл 2% (2 г/100 мл) очищенного на анионообменной смоле гемоглобина β95% HbAo в 5 мл трис-буфера pH 7,5, полученного, как описано в примерах 2 и 3, со скоростью 0,78 мл/мин (1 см/мин). Это приводит окончательно к существенной перегрузке колонки примерно в 5 раз по сравнению с рекомендацией фирмы-производителя. Этот элюат собирают. Колонку промывают затем 2 объемами 5- ммольного трис-буфера, pH 7,5, и этот элюат объединяют с элюатом, собранным при нанесении. Колонку затем промывают 1N NaCl для вымывания остаточных белков и этот раствор отбрасывают. Колонку регенерируют, используя 3 объема 0,5N HCl и 4 объема 1 М NaOH. Элюат гемоглобина с катионообменной смолы анализировали на аналитической анионообменной колонке, используя градиент pH, и содержание оказалось больше 99% HbAo, как показано на фиг. 4, с возвратом около 90% HbAo, нанесенного на колонку.
EXAMPLE 4. Self-replacement chromatography on a cation exchange resin
A 1x10 cm column filled with Perseptive Poros HS-50 is washed with 4 volumes of 1N NaCl and equilibrated with 5 mm Tris buffer, pH 7.5. After equilibration, 120 ml of 2% (2 g / 100 ml) of hemoglobin β95% HbAo purified on anion exchange resin in 5 ml of Tris buffer pH 7.5, prepared as described in Examples 2 and 3, is applied at a rate of 0.78 ml / min (1 cm / min). This finally leads to a significant overload of the column by about 5 times compared with the recommendation of the manufacturer. This eluate is collected. The column is then washed with 2 volumes of 5 mmol Tris buffer, pH 7.5, and this eluate is combined with the eluate collected upon application. The column is then washed with 1N NaCl to wash out the residual proteins and this solution is discarded. The column is regenerated using 3 volumes of 0.5 N HCl and 4 volumes of 1 M NaOH. The hemoglobin eluate from the cation exchange resin was analyzed on an analytical anion exchange column using a pH gradient, and the content was greater than 99% HbAo, as shown in FIG. 4, with a return of about 90% of the HbAo deposited on the column.

ПРИМЕР 5. EXAMPLE 5

Было изучено влияние проводимости на самозаместительную хроматографию на анионообменной смоле (первая стадия). The effect of conductivity on self-replacement chromatography on anion exchange resin was studied (first stage).

Эффективная заместительная хроматография в большой степени зависит от ионной силы буфера и/или образца, что определяется показателями проводимости. Эксперимент, результаты которого показаны ниже в табл. 2, был проведен на основе неочищенного лизата по примеру 1 для анионообменной смолы Poros HQ-50 из PerSeptive Biosystems Inc. Элюат с колонки анализировали с помощью аналитической анионообменной хроматографии. Все фракции, полученные в опыте 1, были свободны от определяемых кислотных примесей, тогда как даже первые фракции в опыте 2 были загрязнены кислотными примесями. Effective replacement chromatography to a large extent depends on the ionic strength of the buffer and / or sample, which is determined by the conductivity. The experiment, the results of which are shown below in table. 2 was carried out on the basis of the crude lysate of Example 1 for the Poros HQ-50 anion exchange resin from PerSeptive Biosystems Inc. The column eluate was analyzed by analytical anion exchange chromatography. All fractions obtained in experiment 1 were free of detectable acidic impurities, while even the first fractions in experiment 2 were contaminated with acidic impurities.

ПРИМЕР 6. Выход как функция нагрузки белка
Перегрузкой колонки достигается более высокое извлечение очищенного HbAo. Эксперименты, описанные ниже в табл. 3, демонстрируют очень высокую перегрузку 10 мл колонки с катионообменной смолой Poros HS-50, что гарантирует адсорбцию примесей на всех местах связывания, позволяющую получить более высокое извлечение очищенного HbAo. Перегрузка в первом эксперименте была в 13,5 раз больше рекомендаций изготовителя (308 мг белка/мл). Перегрузка во втором эксперименте была примерно в 5 раз выше по сравнению с рекомендацией фирмы-изготовителя. Высокая перегрузка приводит к значительному улучшению извлечения HbAo с колонки.
EXAMPLE 6. Yield as a function of protein load
By overloading the column, a higher recovery of purified HbAo is achieved. The experiments described below in table. 3 show a very high overload of a 10 ml column with a Poros HS-50 cation exchange resin, which guarantees the adsorption of impurities at all binding sites, allowing for higher recovery of purified HbAo. Overload in the first experiment was 13.5 times more than the manufacturer's recommendations (308 mg protein / ml). The overload in the second experiment was about 5 times higher compared with the manufacturer's recommendation. High overload leads to a significant improvement in HbAo recovery from the column.

ПРИМЕР 7. Сравнение между малой и большой колонками
Процесс вытеснительной хроматографии согласно настоящему изобретению может быть использован на больших и малых колонках. Используя последовательно анионообменную смолу Роros HQ-50 и катионообменную смолу HS-50 и колонки 15 и 10 литров соответственно, было проведено сравнение с колонкой 10 мл. Раствор, поступающий на колонку с Poros HQ-50, был приготовлен, как описано в примере 1. Элюат с колонки HQ-50 был направлен на колонку HS-50. Табл. 4 показывает условия и результаты использования колонки с Poros HQ-50. Табл. 5 показывает результаты использования колонки с Poros HS-50. Результаты показывают, что стадии процесса могут быть масштабированы до размеров, по меньшей мере, 10-15-литровых колонок для коммерческого применения.
EXAMPLE 7. Comparison between small and large columns
The size exclusion chromatography process of the present invention can be used on large and small columns. Using sequentially the Rros HQ-50 anion exchange resin and the HS-50 cation exchange resin and columns of 15 and 10 liters, respectively, a comparison was made with a 10 ml column. The solution entering the Poros HQ-50 column was prepared as described in Example 1. The eluate from the HQ-50 column was directed to the HS-50 column. Tab. 4 shows the conditions and results of using a Poros HQ-50 column. Tab. 5 shows the results of using a Poros HS-50 column. The results show that process steps can be scaled to sizes of at least 10-15 liter columns for commercial use.

ПРИМЕР 8. Анализ неочищенного лизата гемоглобина и очищенного гемоглобина путем изоэлектрического фокусирования (IEF)
Анализ изоэлектрического фокусирования (IEF) проводят, используя основной гель агарозы, в котором стабильный градиент pH достигается использованием коммерчески доступных амфолитов. Используют такие амфолиты, 90% из которых имели pH в диапазоне 5-8 и 10% в диапазоне pH 3,5-10. Агароза в геле была в конечной концентрации 1,25% и амфолит присутствовал в конечной концентрации около 2%. С целью определения чистоты гель сильно перегружали (1 мг белка на линию). Электрофорез проводился при низкой силе тока для обеспечения движения белка однородной прямой полосой. После достижения устойчивого состояния напряжение и силу тока увеличивали на короткий период для получения более четкой полосы. После электрофореза белок на геле агароэы закрепляли, используя трихлоруксусную кислоту и раствор сульфосалициловой кислоты. После стадии фиксации гель окрашивали с помощью Comasie-Blue для проявления полос белка. С целью изучения гель высушивают на воздухе и затем используют лазерный денситометр для получения трасс электрофокусированных линий, соответствующих лизату неочищенного гемоглобина и очищенному гемоглобину. На фиг. 5 показано сравнение между IEF неочищенного лизата гемоглобина, полученного, как описано в примере 1, и очищенного HbAo, полученного согласно изобретению. Очистка раствора гемоглобина была проведена с использованием последовательно колонки с Poros HQ-50, как описано в примере 2, и колонки с Poros HS-50, как описано в примере 4.
EXAMPLE 8. Analysis of the crude hemoglobin lysate and purified hemoglobin by isoelectric focusing (IEF)
An isoelectric focusing (IEF) analysis is performed using a basic agarose gel in which a stable pH gradient is achieved using commercially available ampholytes. Such ampholytes are used, 90% of which had a pH in the range of 5-8 and 10% in the pH range of 3.5-10. The agarose in the gel was at a final concentration of 1.25% and ampholyte was present at a final concentration of about 2%. In order to determine purity, the gel was heavily overloaded (1 mg protein per line). Electrophoresis was performed at low amperage to ensure the movement of the protein in a uniform straight strip. After reaching a steady state, the voltage and current were increased for a short period to obtain a sharper band. After electrophoresis, the protein on an agaroea gel was fixed using trichloroacetic acid and a solution of sulfosalicylic acid. After the fixation step, the gel was stained with Comasie-Blue to develop protein bands. To study the gel, it is dried in air and then a laser densitometer is used to obtain traces of electrofocused lines corresponding to the crude hemoglobin lysate and purified hemoglobin. In FIG. 5 shows a comparison between the IEF of the crude hemoglobin lysate obtained as described in Example 1 and the purified HbAo obtained according to the invention. The hemoglobin solution was purified using a Poros HQ-50 column, as described in Example 2, and a Poros HS-50 column, as described in Example 4, in series.

ПРИМЕР 9. Иммуноанализ лизата неочищенного гемоглобина и очищенного гемоглобина
Для определения количества различных загрязнений в лизате неочищенного гемоглобина из примера 1 и очищенного гемоглобина, полученного согласно способу по изобретению, использовали технику иммуноокрашивания. После электрофокусирования белков на геле агарозы белки переносили на нитроцеллюлозную бумагу, используя капиллярное всасывание. Остающиеся свободными места связывания на бумаге блокировали путем инкубации пятна в растворе гидролизованного рыбьего желатина. После инкубации пятно промывали трис-буферным физиологическим раствором (TBS) и инкубировали затем с первичным антителом. (Первичное антитело - это антитело, против которого испытывался образец, т. е. античеловеческий альбумин сыворотки (анти-HSA), который должен быть использован для определения HSA в растворах гемоглобина). После этой инкубации пятно промывали TBS и затем инкубировали со вторым антителом, связанным с маркировочным ферментом (например, пероксидазой хрена), которое является антителом против первичного антитела. После инкубации с вторичным антителом пятно снова промывали TBS и затем добавляли субстрат для маркировочного фермента. Окрашенный осадок появится там, где вторичное антитело связано с первичным антителом, которое имеет связь с его антигеном, таким образом указывая на количество и положение антигена по отношению к первичному антигену на IEF-геле.
EXAMPLE 9. Immunoassay of a crude hemoglobin lysate and purified hemoglobin
An immunostaining technique was used to determine the amount of various contaminants in the crude hemoglobin lysate from Example 1 and the purified hemoglobin obtained according to the method of the invention. After electrofocusing the proteins on an agarose gel, the proteins were transferred onto nitrocellulose paper using capillary absorption. The remaining binding sites on paper were blocked by incubation of the stain in a solution of hydrolyzed fish gelatin. After incubation, the spot was washed with Tris-buffered saline (TBS) and then incubated with the primary antibody. (The primary antibody is the antibody against which the sample was tested, i.e., anti-human serum albumin (anti-HSA), which should be used to determine HSA in hemoglobin solutions). After this incubation, the stain was washed with TBS and then incubated with a second antibody associated with a labeling enzyme (e.g., horseradish peroxidase), which is an anti-primary antibody. After incubation with the secondary antibody, the spot was washed again with TBS and then the substrate for the marking enzyme was added. A colored precipitate will appear where the secondary antibody is bound to the primary antibody, which is associated with its antigen, thus indicating the amount and position of the antigen with respect to the primary antigen on the IEF gel.

Результаты приведены в табл. 6 в конце описания, в которой "+++++++" указывает на сильный сигнал, "+" - едва определяемый сигнал и "-" обозначает, что сигнал не определяется. The results are shown in table. 6 at the end of the description, in which “+++++++” indicates a strong signal, “+” indicates a barely detectable signal, and “-” indicates that the signal is not detected.

а) Используя стандарты HSA на иммуноблотах было подсчитано количество HSA, присутствующее в очищенном HbAo - меньше 5 пикограмм/мг Hb (меньше 50 ppm - частиц на миллион). a) Using HSA standards on immunoblots, the amount of HSA present in purified HbAo was calculated - less than 5 picograms / mg Hb (less than 50 ppm particles per million).

b) Были определены следы загрязнений с pI β5,2, которые взаимно реагируют с анти-RBC антителом. Другие исследователи также сообщают о подобных белках в их очищенных растворах Hb - см. Christensen и др., цит. лит. b) Traces of contaminants with pI β5,2 that mutually react with the anti-RBC antibody were determined. Other researchers also report similar proteins in their purified Hb solutions - see Christensen et al., Cit. lit.

с) Анти-HSA антитела, присутствующие в античеловеческой плазме, определены присутствием HSA в очищенном HbAo. c) Anti-HSA antibodies present in anti-human plasma are determined by the presence of HSA in purified HbAo.

ПРИМЕР 10. Альбумин сыворотки человека - иммуноопределение (HSA-ID)
Для определения количества HSA (сывороточного человеческого альбумина), присутствующего в растворах гемоглобина, используют хроматографический метод. В этом методе используется антитело (анти-HSA), ковалентно связанное с матрицей колонки. Когда образец наносят на колонку, все, кроме антигена для антитела (HSA), проходят через стадию нанесения/промывки. При использовании буфера элюции связанный антиген (HSA) элюируют с колонки и площадь пика используют для подсчета антигена, присутствующего в образце.
EXAMPLE 10. Human serum albumin - immunoassay (HSA-ID)
To determine the amount of HSA (human serum albumin) present in hemoglobin solutions, a chromatographic method is used. This method uses an antibody (anti-HSA) covalently linked to a column matrix. When a sample is applied to a column, everything except antibody antigen (HSA) passes through the application / washing step. When using an elution buffer, bound antigen (HSA) was eluted from the column and the peak area was used to count the antigen present in the sample.

Катридж (ID) ImmunoDetection (торговая марка), используемый для определения, был получен из фирмы PerSeptive Biosystems. Скорость потока, используемая для определения, была равна 2 мл/мин. Колонку в форме катриджа (D 1,6mm х L 26 мм) уравновешивали буфером (10-ммольный фосфатный буфер + 300 ммоль NaCI, pH 7,2) и затем наносили 50 мкл образца. Нагружающий буфер использовали для промывки колонки в течение 0,25 минут, затем использовали элюирующий буфер (в течение 3,5 минут) для элюции связанного HSA с колонки. Элюат контролировали на спектрофотометре Beckman при 220 ими 414 нм. Колонку затем снова уравновешивали нагружающим буфером для следующего нанесения. Количество HSA, присутствующее в очищенном гемоглобине, подсчитанное с использованием этого метода, составило не более 0,0005% по весу, в расчете на гемоглобин. The ImmunoDetection cartridge (ID) used for the determination was obtained from PerSeptive Biosystems. The flow rate used for determination was 2 ml / min. A cartridge-shaped column (D 1.6mm x L 26 mm) was equilibrated with buffer (10 mm phosphate buffer + 300 mmol NaCl, pH 7.2) and then 50 μl of the sample was applied. A loading buffer was used to wash the column for 0.25 minutes, then an elution buffer (for 3.5 minutes) was used to elute the bound HSA from the column. The eluate was monitored on a Beckman spectrophotometer at 220 nm of 414 nm. The column was then balanced again with loading buffer for the next application. The amount of HSA present in purified hemoglobin, calculated using this method, was not more than 0.0005% by weight, based on hemoglobin.

ПРИМЕР 11. Аналитическая анионообменная хроматография
Хроматографические методы, используемые для анализа чистоты гемоглобина в продуктах, в примерах 2 и 4 были следующими. Определение было основано на методе, описанном Muisman и Dozy(4). Образцы наносили на анионообменную колонку при высоком pH (pH 8,5) так, что все белки связывались на колонке, затем использовали градиент pH от 8,5 до 6,5 для последовательной элюции белков с колонки. Используя этот хроматографический анализ, могут быть разделены очень близкие белки (например, различные виды гемоглобина). Для этого определения была использована аналитическая анионообменная колонка 4,6 мм х 100 мм из PerSeptive Biosystems. Использовались буферы: А) 25 ммольный трис + 25- ммольный бис-трис, pH 8,5 и В) 25 ммольный трис + 25- ммольный бис-трис, pH 6,5. Определение проводили при скорости потока 5 мл/мин. После того как колонку уравновешивали буфером В, на колонку наносили 10 мкл образца (конц. 10 мг THb/мл) и начинали градиентную элюцию (100% буфер А к 100% буферу В через 25 объемов колонки). Элюат контролировали в УФ-свете при 280 нм для идентификации белковых пиков. Фиг.3 представляет хроматографическую кривую анионообменной очистки гемоглобина (продукт примера 2), а фиг. 4 - очищенный HbAo (продукт примера 4) при анализе этим способом.
EXAMPLE 11. Analytical anion exchange chromatography
The chromatographic methods used to analyze the purity of hemoglobin in the products in examples 2 and 4 were as follows. The definition was based on the method described by Muisman and Dozy (4). Samples were applied to the anion exchange column at high pH (pH 8.5) so that all proteins bind to the column, then a pH gradient of 8.5 to 6.5 was used to sequentially elute the proteins from the column. Using this chromatographic analysis, very close proteins (for example, different types of hemoglobin) can be separated. For this determination, a 4.6 mm x 100 mm analytical anion exchange column from PerSeptive Biosystems was used. The buffers used were: A) 25 mmol. Tris + 25 mmol. Bis-tris, pH 8.5; and B) 25 mmolar tris + 25 mmol. Bis-tris, pH 6.5. The determination was carried out at a flow rate of 5 ml / min. After the column was equilibrated with buffer B, 10 μl of the sample (conc. 10 mg THb / ml) was applied to the column and gradient elution was started (100% buffer A to 100% buffer B through 25 column volumes). The eluate was monitored in UV light at 280 nm to identify protein peaks. FIG. 3 is a chromatographic curve of the anion exchange purification of hemoglobin (product of Example 2), and FIG. 4 - purified HbAo (product of example 4) when analyzed by this method.

Этот метод является стандартным анализом для проверки чистоты растворов гемоглобина. Было найдено, что очищенный согласно изобретению HbAo свободен от всех загрязнений, наблюдаемых в стромсвободном гемоглобине. Иногда в пике HbAo наблюдается небольшое плечо, что приписывают окисленной форме HbAo (Мet HbAo). Чистота в соответствии с данным изобретением, определенная этим аналитическим методом, обычно составляла больше чем 99,5%. This method is a standard assay for checking the purity of hemoglobin solutions. It has been found that the HbAo purified according to the invention is free of all contaminants observed in strom-free hemoglobin. Sometimes a small shoulder is observed at the peak of HbAo, which is attributed to the oxidized form of HbAo (Met HbAo). The purity in accordance with this invention, determined by this analytical method, was usually more than 99.5%.

ПРИМЕР 12. Удаление вирусов
Способ, представленный в изобретении, был испытан на его способность удалять вирусы из неочищенного гемоглобина.
EXAMPLE 12. Removal of viruses
The method of the invention was tested for its ability to remove viruses from crude hemoglobin.

К образцам неочищенного лизата, полученного, как описано в примере 1, и к образцам частично очищенного раствора гемоглобина, выходящего из анионной колонки, т. е. к продуктам из примеров 2 и 3, добавлялись испытуемые количества следующих вирусов в активной форме:
Полиовирус тип 1
Вирус человеческого иммунодефицита (HIV)
Вирус бычьей диареи (который является моделью вируса человеческого гепатита)
Вирус герпеса тип I (HSV-1).
To the samples of the crude lysate obtained as described in Example 1, and to the samples of a partially purified hemoglobin solution leaving the anion column, i.e., to the products of Examples 2 and 3, the test quantities of the following viruses were added in active form:
Poliovirus type 1
Human Immunodeficiency Virus (HIV)
Bovine diarrhea virus (which is a model of human hepatitis virus)
Herpes virus type I (HSV-1).

Аликвоты элюатов с соответствующих колонок прибавляли к испытуемым клеточным системам. В случаях поливируса, вируса герпеса и вируса бычьей диареи активный вирус реагирует с испытуемыми клетками, давая зоны гемолиза. Проводились известные стандартные испытания. В случае вируса HIV аликвоты добавлялись в среду культуры ткани. Количество присутствующего вируса определялось по изменению роста линии клеток. Это изменение обозначается как TCID50 (доза, при которой культура ткани инфицируется на 50%). Результаты приведены ниже в табл. 7. Aliquots of the eluates from the respective columns were added to the test cell systems. In cases of polyvirus, herpes virus, and bovine diarrhea virus, the active virus reacts with the test cells, giving hemolysis zones. Well-known standard tests were carried out. In the case of the HIV virus, aliquots were added to the tissue culture medium. The amount of virus present was determined by the change in cell line growth. This change is referred to as TCID50 (the dose at which a tissue culture is infected by 50%). The results are shown below in table. 7.

Эти результаты показывают небольшое уменьшение количества полиовируса при использовании как анионообменной самозаместительной, так и катионообменной самозаместительной стадии настоящего изобретения, но значительное уменьшение вируса в случае вируса человеческого иммунодефицита (HIV), вируса герпеса (HSV) и вируса бычьей диареи после анионообменной хроматографии и в меньшей степени - после катионообменной хроматографии. Это было совершенно непредсказуемым результатом, который дал значительные преимущества при использовании настоящего изобретения. These results show a slight decrease in the amount of poliovirus when using both the anion-exchange self-substitution and cation-exchange self-substitution steps of the present invention, but a significant decrease in the virus in the case of human immunodeficiency virus (HIV), herpes virus (HSV) and bovine diarrhea virus after anion exchange chromatography and to a lesser extent - after cation exchange chromatography. This was a completely unpredictable result, which gave significant advantages when using the present invention.

ПРИМЕР 13. Анализ на чистоту способом изоэлектрического фокусирования и метод Western Blotting
Эксперименты по изоэлектрическому фокусированию (lEF) проводились, используя метод Saravis and Zamсheck[5].
EXAMPLE 13. Purity analysis by isoelectric focusing method and Western Blotting method
Isoelectric focusing (lEF) experiments were performed using the Saravis and Zamcheck method [5].

Гели IEF были получены с использованием агарозы (1% конечная концентрация), и градиент pH был создан с помощью амфолитов (Pharmacia Bioteсh Inc., Piscataway, N.Y.) таким образом, что 90% амфолитов имели pH в диапазоне 5-8, а 10% -в диапазоне 3,5-10. Обычно 10 мкл растворов Hb 100 мг/мл наносили на гель IEF. После фокусирования белков гель фиксировали с помощью 10% трихлоруксусной кислоты (TCA), сушили, окрашивали с помощью Coomassie-Blue A3U. Обычно общая белковая нагрузка на линию составляла 1 мг. IEF gels were obtained using agarose (1% final concentration), and a pH gradient was created using ampholytes (Pharmacia Biotech Inc., Piscataway, NY) so that 90% of the ampholytes had a pH in the range of 5-8 and 10% -in the range of 3.5-10. Typically, 10 μl of 100 mg / ml Hb solutions was applied to an IEF gel. After focusing the proteins, the gel was fixed with 10% trichloroacetic acid (TCA), dried, stained with Coomassie-Blue A3U. Typically, the total protein load per line was 1 mg.

Анализ изоэлектрического фокусирования (IEF) проводили для сравнения чистоты SFH (стромсвободного гемоглобина) и четырех (4) различных образцов NbAo, очищенных согласно изобретению. 50 мкг полного Hb или 1 мл полного Hb наносили на каждый проход. Результаты показаны на фиг. 6. Линия 20 представляет гемоглобин, не содержащий стромы, при полной нагрузке Hb - 50 мкг, линии 22, 24, 26 и 28 представляют образцы гемоглобина, очищенного согласно изобретению, при той же самой нагрузке. Линия 30 представляет SFH при 1 мг общей нагрузки и линии 32, 34, 36 и 38 представляют образцы Hb, очищенного согласно изобретению, при той же самой нагрузке. При нагрузке 50 мкг образца общего Hb получали очищенный HbAo и SFH одинаковой чистоты. Однако при нагрузке 1 мг общего гемоглобина многочисленные белки красных кровяных клеток, белки плазмы или белки мембран, обнаруженные в линии SFH, отсутствуют в линии HbAo. Очень слабая белковая полоса P1 около 5,2 обнаружена для линии очищенного HbAo, возможно, обусловленная фрагментами глобиновой цепи. Полосы выше полосы HbAo в линии 50 мкг образца обусловлены более положительно заряженным Methb, который образуется в процессе электрофокусирования. An isoelectric focusing (IEF) analysis was performed to compare the purity of SFH (Strom-free hemoglobin) and four (4) different NbAo samples purified according to the invention. 50 μg of total Hb or 1 ml of total Hb was applied to each pass. The results are shown in FIG. 6. Line 20 represents stroma-free hemoglobin at a full Hb load of 50 μg, lines 22, 24, 26 and 28 represent samples of the hemoglobin purified according to the invention at the same load. Line 30 represents SFH at 1 mg total load and lines 32, 34, 36 and 38 represent samples of Hb purified according to the invention at the same load. At a load of 50 μg of the total Hb sample, purified HbAo and SFH of the same purity were obtained. However, with a load of 1 mg of total hemoglobin, numerous red blood cell proteins, plasma proteins, or membrane proteins found in the SFH line are absent in the HbAo line. A very weak P1 protein band of about 5.2 was found for the purified HbAo line, possibly due to fragments of the globin chain. The bands above the HbAo band in the 50 μg line of the sample are due to the more positively charged Methb, which is formed during electrofocusing.

После изоэлектрического фокусирования (IEF) был использован метод "Western Blotting", который включает окрашивание антитела (иммуноокрашивание), что содействовало тщательному исследованию чистоты продукта данного изобретения. Так, белки с геля IEF были перенесены на нитроцеллюлозную бумагу с помощью полимерного всасывания. Остающиеся свободными места связывания на нитроцеллюлозной бумаге были блокированы путем инкубирования пятна с гидролизованным рыбьим желатином (Hipure Liquid Gelatin, Norland Products Inc., New Brunswick, N.Y.). Пятно затем инкубировали с антителом кролика по отношению к человеческой плазме. (Dako Corporation, Santa Barbara, CA, Lot # 010) (антитела разбавляли 1:500 в трис-буферном физиологическом растворе. После инкубации в течение ночи пятно промывали трис-буферным физиологическим раствором (TBS), содержащим 1% рыбьего желатина, затем инкубировали с комплексом козлиного-антикроличьего антитела с IgG-пероксидазой хрена (HRP) (разбавленной 1: 1000 в TBS). После инкубации в течение 1 часа пятно снова промывали с помощью TBS, содержащего 1% рыбьего желатина. Комплекс антиген-антитело-HPR проявляли, используя 4-хлор-1-нафтол (30 мг/20 мл метанола) и перекись водорода (50 мкл в 100 мл TBS). Зона пурпурного осадка указывает на присутствие антигенов, специфических для белков плазмы. After isoelectric focusing (IEF), the Western Blotting method was used, which included antibody staining (immunostaining), which facilitated a thorough study of the purity of the product of this invention. Thus, proteins from the IEF gel were transferred onto nitrocellulose paper using polymer absorption. The remaining binding sites on nitrocellulose paper were blocked by incubating the stain with hydrolyzed fish gelatin (Hipure Liquid Gelatin, Norland Products Inc., New Brunswick, N.Y.). The spot was then incubated with rabbit antibody in relation to human plasma. (Dako Corporation, Santa Barbara, CA, Lot # 010) (antibodies were diluted 1: 500 in Tris-buffered saline. After incubation overnight, the spot was washed with Tris-buffered saline (TBS) containing 1% fish gelatin, then incubated with a complex of goat anti-rabbit antibody with horseradish IgG peroxidase (HRP) (diluted 1: 1000 in TBS). After incubation for 1 hour, the spot was washed again with TBS containing 1% fish gelatin. The antigen-antibody-HPR complex was developed, using 4-chloro-1-naphthol (30 mg / 20 ml methanol) and hydrogen peroxide (50 μl 100 ml TBS). Zone purple precipitate indicates the presence of antigen-specific plasma proteins.

Дубликаты образцов гемоглобина, не содержащего стромы, Hb по изобретению, lEF-Hb по изобретению, очищенного гемоглобина из института Walter Reed Army Institute of Research (WRAIR) (очищенного, как описано в вышеупомянутой статье Hinslow и др.) и очищенного Hb из Sigma Corporation (который описан в их текущем каталоге диагностических реагентов как "Hemoglobin АО, reference H 0267") были сфокусированы на геле IEF. Половина геля была окрашена Coomassie-Blue, другая половина была перенесена на нитроцеллюлозную бумагу. Пятно затем было окрашено для проявления комплексов человеческая плазма - антитело человеческой плазмы. Duplicate samples of stroma-free hemoglobin, Hb of the invention, lEF-Hb of the invention, purified hemoglobin from the Walter Reed Army Institute of Research (WRAIR) (purified as described in the aforementioned article by Hinslow et al.) And purified Hb from Sigma Corporation (which is described in their current catalog of diagnostic reagents as "Hemoglobin AO, reference H 0267") focused on IEF gel. Half of the gel was stained with Coomassie-Blue, the other half was transferred onto nitrocellulose paper. The spot was then stained for the manifestation of complexes of human plasma - an antibody of human plasma.

Результаты представлены на фиг.7. На этом чертеже линия 40 - это IEF-гемоглобин, не содержащий стромы, окрашенный Coomassie-Blue; линии 42, 44, 46 относятся соответственно к линии HbAo согласно данному изобретению, Hb института WRAIR и Hb Sigma Corporation. Линия 48 - это Western Blot - тест антитела человеческой плазмы на свободный от стромы гемоглобин, и линии 50, 52 и 54 относятся соответственно к HbAo согласно данному изобретению, Hb института WRAIR и Hb Sigma Corporation. The results are presented in Fig.7. In this drawing, line 40 is stroma-free IEF hemoglobin stained with Coomassie-Blue; lines 42, 44, 46 relate respectively to the HbAo line of the invention, the Hb of the WRAIR Institute and the Hb of Sigma Corporation. Line 48 is Western Blot, a human plasma antibody test for stroma-free hemoglobin, and lines 50, 52, and 54 relate to HbAo according to the invention, Hb of the WRAIR Institute and Hb Sigma Corporation, respectively.

Значительные количества белков плазмы были определены в SFH. В противоположность этому только очень незначительные следы человеческой сыворотки крови (HSA) были определены в линии продукта согласно изобретению. Никакие другие белки плазмы не были определены в линии продукта, полученного в изобретении. Никакого определяемого уровня HSA не было найдено в HbAo WRAIR, но было определено множество других белков плазмы, имеющих полосы ниже и выше HbAo. Стандарт HbAo Sigma содержит много загрязнений, происходящих от плазмы, включая значительную концентрацию HSA. Significant amounts of plasma proteins were determined in SFH. In contrast, only very minor traces of human serum (HSA) were identified in the product line of the invention. No other plasma proteins have been identified in the product line of the invention. No detectable HSA level was found in HbAo WRAIR, but many other plasma proteins with bands lower and higher than HbAo were detected. The HbAo Sigma standard contains many contaminants originating from plasma, including a significant concentration of HSA.

ПРИМЕР 14. Изучение острой гиповолемии у находящихся в сознании крыс
Продукт настоящего изобретения был испытан на вазопрессорную активность.
EXAMPLE 14. The study of acute hypovolemia in conscious rats
The product of the present invention was tested for vasopressor activity.

Крысам Sprague-Dawby, произвольно разделенным на группы по 6 (n=6), дали возможность акклиматизироваться в течение 4 дней, в которые проводилось постоянное канюлирование с использованием техники Tabata and Chang (6). Соответствующим образом канюлированные животные получали внутривенно гепарин, 150 IU/кг. Каждая артериальная канюля была связана с датчиком давления Stratham для определения кровяного давления и частоты пульса. Эти параметры постоянно записывались на рекордере Grass polygraph. После регистрации стабильной основной линии вызывали летальный геморрагический шок по методу Wiggers, который включает удаление 67% общего объема крови через другой артериальный катетер по 0,2 мл/мин в 2 стадии. Сразу же после вызова шока каждая крыса получала испытываемый материал со скоростью 0,5 мл/мин, т.е. гомологичную кровь, HbAo согласно изобретению (HbAo) или поперечносвязанный HbAo согласно изобретению, которые реагируют с о-раффинозой - поперечносвязывающим реагентом, как описано в вышеупомянутой заявке на патент США 08/231.945 от 21 апреля 1994 (том х 3). Среднее значение артериального давления (MAP) и частоты пульса регистрировались в течение 30 минут после окончания инфузии. Каждую крысу затем возвращали в отдельную клетку и контролировали в течение 14 дней вес тела, гематокрит и выживаемость. Sprague-Dawby rats, randomly divided into groups of 6 (n = 6), were allowed to acclimatize for 4 days, during which cannulation was performed using the Tabata and Chang technique (6). Appropriately cannulated animals received intravenous heparin, 150 IU / kg. Each arterial cannula was connected to a Stratham pressure transducer to determine blood pressure and heart rate. These parameters were constantly recorded on the Grass polygraph recorder. After registering a stable baseline, a lethal hemorrhagic shock was caused by the Wiggers method, which involves removing 67% of the total blood volume through another arterial catheter at 0.2 ml / min in 2 stages. Immediately after the shock, each rat received the test material at a rate of 0.5 ml / min, i.e. homologous blood, HbAo according to the invention (HbAo) or cross-linked HbAo according to the invention, which react with o-raffinose, a cross-linking reagent, as described in the aforementioned application for US patent 08 / 231.945 dated April 21, 1994 (volume x 3). Mean arterial pressure (MAP) and heart rate were recorded within 30 minutes after the end of the infusion. Each rat was then returned to a separate cage and body weight, hematocrit and survival were monitored for 14 days.

Результаты представлены графически на фиг. 8, где показана графическая зависимость MAP от времени. The results are presented graphically in FIG. 8, which shows the graphical dependence of MAP on time.

Данные показывают, что продукт изобретения является высокоочищенной формой гемоглобина Ао, и имеет ту же эффективность, что и полная кровь в восстановлении значения артериального давления после геморрагического шока в модели крыс, находящихся в сознании. Не наблюдалось никаких различий в восстановлении артериального давления и частоты пульса в испытываемых группах между полной кровью и HbAo. The data show that the product of the invention is a highly purified form of Ao hemoglobin, and has the same efficacy as complete blood in restoring blood pressure after hemorrhagic shock in conscious rats. There were no differences in the restoration of blood pressure and heart rate in the test groups between total blood and HbAo.

Пример 15. Гемодинамические эффекты от изоволемического обменного переливания крови у крыс
HbAo настоящего изобретения был испытан для оценки гемодинамического эффекта при изоволемическом обменном переливании крови крысам, находящимся в сознании. Наружная подвздошная вена и артерия крыс были канюлированы через бедренную область, см. Keipert and Chang (8). После 24 часов восстановительного периода животные, находящиеся в сознании, были подвергнуты непрерывному 50% изоволемическому обменному переливанию крови. В течение обменного переливания крови объем крови, удаляемой через подвздошную артерию, был заменен испытуемым раствором через подвздошную вену со скоростью 0,5 мл/мин, используя инфузионный насос, работающий с постоянной скоростью. Давление крови и частота пульса постоянно измерялись: 1) за 30 минут до обмена, 2) в течение обмена, 3) через 2-3 часа после обмена. Значения артериального давления и частоты пульса были вычислены на основе кривой давления крови.
Example 15. Hemodynamic effects of isovolemic exchange blood transfusion in rats
The HbAo of the present invention was tested to evaluate the hemodynamic effect of isovolemic exchange transfusion of blood in conscious rats. The external iliac vein and rat artery were cannulated through the femoral region, see Keipert and Chang (8). After 24 hours of recovery, conscious animals were subjected to a continuous 50% isovolemic exchange blood transfusion. During an exchange blood transfusion, the volume of blood removed through the iliac artery was replaced with the test solution through the iliac vein at a rate of 0.5 ml / min, using an infusion pump operating at a constant speed. Blood pressure and pulse rate were constantly measured: 1) 30 minutes before the exchange, 2) during the exchange, 3) 2-3 hours after the exchange. Blood pressure and heart rate values were calculated based on the blood pressure curve.

Одной группе крыс (численностью 4) был перелит альбумин человеческой сыворотки, HSA. Для другой группы крыс (числом 6) испытуемым раствором был гемоглобин, не содержащий стромы (SFH). Для третьей группы крыс (числом 8) испытуемым раствором был HbAo - продукт данного изобретения. Human rat serum albumin, HSA, was transfused into one group of rats (number 4). For another group of rats (number 6), the stroma-free hemoglobin (SFH) was the test solution. For the third group of rats (number 8), the test solution was HbAo, a product of this invention.

Результаты представлены в графическом виде на фиг. 9 и 9a. The results are presented in graphical form in FIG. 9 and 9a.

Для всех испытуемых растворов значение артериального давления возрастало на 10-20 мм Hg в течение процедуры обменного переливания. С контрольным раствором альбумина значение артериального давления падало на 15 мм Hg ниже основного уровня во время отдыха в период после обмена и оставалось на пониженном уровне в течение всего периода после обмена, приблизительно 2,5 часа (фиг. 9). Эти наблюдения согласуются с ранее опубликованными наблюдениями Keipert and Chang (8). For all test solutions, the blood pressure value increased by 10-20 mm Hg during the exchange transfusion procedure. With a control solution of albumin, the blood pressure dropped 15 mm Hg below the baseline during rest after the exchange and remained at a low level throughout the period after the exchange, approximately 2.5 hours (Fig. 9). These observations are consistent with previously published observations by Keipert and Chang (8).

С гемоглобином, не содержащим стромы, значение артериального давления падало вниз к основному уровню в конце периода обмена, но поднималось в течение периода после обмена максимум на 15 мм Hg выше основного уровня в течение 30-40 минут после обмена (фиг. 9a). With stroma-free hemoglobin, the blood pressure value fell down to the main level at the end of the exchange period, but rose during the period after the exchange a maximum of 15 mm Hg above the main level within 30-40 minutes after the exchange (Fig. 9a).

В противоположность этому для HbAo настоящего изобретения значение артериального давления после обмена возвращалось к основному уровню и возрастало в период после обмена не более чем на 5 мм Hg, тем самым сохраняя MAP (среднее значение артериального давления) внутри нормального диапазона. In contrast, for the HbAo of the present invention, the blood pressure after exchange returned to the baseline and increased in the post-exchange period by no more than 5 mm Hg, thereby keeping the MAP (average blood pressure) within the normal range.

Результаты этого изучения показывают, что HbAo настоящего изобретения лишен сильной вазоактивности, связанной с обменным переливанием, по сравнению с гемоглобином, не содержащим стромы. The results of this study show that the HbAo of the present invention lacks strong vaso-activity associated with exchange transfusion, compared with hemoglobin not containing stroma.

Пример 16. Example 16

Анализ in vitro на культуре ткани для измерения окислительного повреждения эндотелиальных клеток, предварительно обработанных препаратами гемоглобина
Было изучено свойство HbAo согласно настоящему изобретению вызывать окислительное повреждение эндотелиальных клеток в культуре. Высвобождение лактатдегидрогеназной активности в среде является маркером клеточного повреждения и цитотоксичности.
In vitro tissue culture assay for measuring oxidative damage to endothelial cells pretreated with hemoglobin preparations
The property of HbAo according to the present invention has been studied to cause oxidative damage to endothelial cells in culture. The release of lactate dehydrogenase activity in the medium is a marker of cell damage and cytotoxicity.

Эндотелиальные клетки грудной аорты свиньи культурировали до слияния, субкультурировали в соотношении 1: 3 в повторяющейся форме. В пределах 48 часов 7 повторов клетки были использованы для эксперимента. Клеточное повреждение было определено путем измерения количества лактатдегидрогеназы, освобождающегося из клеток в среду. Прежде чем были добавлены гемоглобиновые растворы, среда была удалена и клетки промыты дважды физиологическим раствором, забуференным фосфатом. Клетки были инкубированы с гемоглобинами (250 микромоля гема) в полной EGM-среде от 6 до 24 часов при 37oC (n=4-6). Только клетки, инкубированные в полной EGM-среде, использовались в качестве отрицательного контроля. В конце инкубационого периода из каждой ячейки было отобрано 50 микролитров (мкл) среды и была определена лактатдегидрогеназная активность по методу определения Sigma. Лактатдегидрогеназная активность в каждой ячейке была сравнена с активностью, появляющейся в клетках после добавления 2% Тритон Х-100 (полное выделение ZDH), и рассчитана как процент от полного выделения.Pig thoracic aortic endothelial cells were cultured prior to fusion, subcultured in a ratio of 1: 3 in a repeating form. Within 48 hours, 7 cell repeats were used for the experiment. Cell damage was determined by measuring the amount of lactate dehydrogenase released from the cells into the medium. Before hemoglobin solutions were added, the medium was removed and the cells were washed twice with physiological phosphate buffered saline. Cells were incubated with hemoglobins (250 micromoles of heme) in a complete EGM medium from 6 to 24 hours at 37 o C (n = 4-6). Only cells incubated in complete EGM medium were used as a negative control. At the end of the incubation period, 50 microliters (μl) of medium were taken from each well and lactate dehydrogenase activity was determined by the Sigma determination method. Lactate dehydrogenase activity in each cell was compared with the activity that appears in the cells after adding 2% Triton X-100 (complete release of ZDH), and calculated as a percentage of the total release.

После 6 часов инкубации наблюдалось значительное увеличение выделения лактатдегидрогеназы в присутствии гемоглобина, не содержащего стромы SFH (74,4±4,2%, p меньше 0,005). Подобное, но меньшее увеличение наблюдалось с очищенным гемоглобином из Walter Reed Army Institute of Research. Никакого увеличения не наблюдалось с очищенным HbAo по данному изобретению (39,8±2,3%) при сравнении с контролем (37,5±2,2%). В присутствии гемоглобина, не содержащего стромы, выделение лактатдегидрогеназы возрастает дальше, после 24 часов инкубирования (99,6+3,5%), тогда как никаких изменений не наблюдалось с HbAo по данному изобретению (41,6±4,6%) в сравнении с контролем (34,1±2,6%). After 6 hours of incubation, a significant increase in the release of lactate dehydrogenase was observed in the presence of hemoglobin not containing SFH stroma (74.4 ± 4.2%, p less than 0.005). A similar but smaller increase was observed with purified hemoglobin from the Walter Reed Army Institute of Research. No increase was observed with the purified HbAo according to this invention (39.8 ± 2.3%) when compared with the control (37.5 ± 2.2%). In the presence of stroma-free hemoglobin, the release of lactate dehydrogenase increases further after 24 hours of incubation (99.6 + 3.5%), while no changes were observed with the HbAo of this invention (41.6 ± 4.6%) in compared with control (34.1 ± 2.6%).

Инкубирование культурированных эндотелиальных клеток с HbAo, полученным по способу, описанному в этом изобретении, не вызывало появления лактатдегидрогеназной активности маркера клеточного повреждения. Следовательно, цитотоксичность в отношении культурированных клеток не является свойством, присущим гемоглобиновым растворам, и очистка HbAo удаляет цитотоксические компоненты, присутствующие в гемоглобине, не содержащем стромы. Incubation of cultured endothelial cells with HbAo obtained by the method described in this invention did not cause lactate dehydrogenase activity of the cell damage marker. Therefore, cytotoxicity towards cultured cells is not a property of hemoglobin solutions, and HbAo purification removes the cytotoxic components present in stroma-free hemoglobin.

ПРИМЕР 17. Удаление прокоагулянтной активности
Продукт настоящего изобретения был испытан на содержание в нем агентов, которые потенциируют коагуляцию крови. Использован метод Biessels и др. (9).
EXAMPLE 17. Removal of procoagulant activity
The product of the present invention has been tested to contain agents that potentiate blood coagulation. The method of Biessels et al. (9) was used.

Морские свинки были анестезированы HyponormTM, и в каротидную артерию была вставлена силастиковая канюля. После канюлирования 30% объема крови было отобрано (рассчитано как 2% от веса тела) и замещено равным объемом испытуемого раствора. Вливали 1% раствор человеческого альбумина по 2,5 мл/час, чтобы поддерживать доступ к канюле. За начало эксперимента было принято начало вливания альбумина. Фибринопептид A (FPA), который, как известно, образуется из фибриногена при коагуляции крови, был измерен до и после введения фактора Ха (8-9 мкг/кг) в дозе, которая сама по себе не вызывает коагуляцию. Образцы коагуляции были собраны в антикоагулянтную смесь гепарина (1000 ед/мл), Trasylol (1000 ед/мл) и цитрата натрия (3,8%), разделены, и плазма сохранялась на льду. The guinea pigs were anesthetized with HyponormTM and a sylastic cannula was inserted into the carotid artery. After cannulation, 30% of the blood volume was taken (calculated as 2% of body weight) and replaced with an equal volume of the test solution. A 2% human albumin solution was infused at 2.5 ml / hr to maintain access to the cannula. For the beginning of the experiment, the beginning of albumin infusion was taken. Fibrinopeptide A (FPA), which is known to be formed from fibrinogen during blood coagulation, was measured before and after the administration of factor Xa (8–9 μg / kg) in a dose that alone does not cause coagulation. Coagulation samples were collected in an anticoagulant mixture of heparin (1000 u / ml), Trasylol (1000 u / ml) and sodium citrate (3.8%), separated, and the plasma was kept on ice.

Образцы плазмы обрабатывались, как описано для определения FPA по методу Leesma, 1984(10) и образовавшийся FPA измеряли по методу RIA, ранее описанному в работе Gerrits(ll). Белки плазмы осаждали равным объемом 40% PEG 6000 в фосфатном буферном физиологическом растворе. Супернатант нагревали на кипящей бане, центрифугировали и сохраняли для анализа. Результаты показаны ниже в табл. 8. Plasma samples were processed as described for the determination of FPA by the method of Leesma, 1984 (10) and the resulting FPA was measured by the method of RIA, previously described in Gerrits (ll). Plasma proteins were precipitated with an equal volume of 40% PEG 6000 in phosphate buffered saline. The supernatant was heated in a boiling bath, centrifuged and stored for analysis. The results are shown below in table. 8.

Эти данные показывают, что продукт настоящего изобретения по существу не имеет коагулянтной активности при сравнении с гемоглобином, не содержащим стромы. Полагают, что такая прокоагулянтная активность главным образом связана с загрязнением испытуемых растворов липидами или фосфолипидами. These data show that the product of the present invention essentially has no coagulant activity when compared with stroma-free hemoglobin. It is believed that such procoagulant activity is mainly associated with contamination of test solutions with lipids or phospholipids.

ПРИМЕР 18. Определение количества примесей сывороточных белков человека методом ELISA
Количество примесей сывороточного белка в очищенном препарате гемоглобина настоящего изобретения было измерено и сравнивалось с их количеством в других доступных препаратах гемоглобина по сэндвич-методу ELISA.
EXAMPLE 18. Determination of the amount of impurities of human whey proteins by ELISA
The amount of whey protein impurities in the purified hemoglobin preparation of the present invention was measured and compared with their amount in other available hemoglobin preparations by ELISA sandwich method.

В настоящем примере использовался сэндвич-метод ELISA согласно общим способам и методикам работы Butler, J.E.(12). In the present example, an ELISA sandwich method was used according to the general methods and working methods of Butler, J.E. (12).

4 микротитрованные пластины размером 1мм Dynatech 96 well были покрыты в качестве твердой фазы козьей сывороткой, абсорбированной антителами комплекса кроличьей и античеловеческой сыворотки (Dako Corporation, Santa Barbara, CA, Lot # 72), разбавленной 1:40 трис-буферным физиологическим раствором. После инкубации в течение 2 часов при 37oC пластинки промывали трис-буферным физиологическим раствором (TBS) и оставшиеся свободные участки пластины были блокированы инкубированием с гидролизованным рыбьим желатином (Hipure Liquid Gelatin, Norland Products Inc., Hew Brunswick, N.Y.). После инкубирования в течение 1 часа пластинки промывали TBS и добавляли испытуемые образцы в двукратном серийном разбавлении. После инкубирования в течение 1 часа пластинки снова промывали TBS и инкубировали с твердой фазой кроличьей сыворотки, покрытой козьим антителом античеловеческой сыворотки, фракция IgG (Accurate Chemical and Scientific Corporation, Westbury H.Y., Lot #H036), содержащей 1% рыбьего желатина, разбавленного 1:1000 с TBS (трис-буферным физиологическим раствором). После инкубирования в течение 1 часа пластинка промывалась TBS и затем инкубировалась с очищенным комплексом кроличьего антикозьего антитела, фракция IgG (пероксидаза хрена конъюгированная HRP) (BioRad Lot #75312), разбавленного 1:250 с TBS. После инкубирования в течение 2 часов пластинка промывалась TBS (трис-буферным физиологическим раствором). Комплекс антиген-антитело-HRP проявлялся с использованием о-фенилендиаминдихлорида (OPD - 26 мг/15 мл лимонной кислоты, pH 5,0). Бледно-желтый цвет указывал на присутствие антигенов, в частности белков плазмы. Показатели абсорбции были сняты на приборе Molecular Devices Thermomax Microplate при 490 нм.4 microtiter plates 1 mm in size of Dynatech 96 well were coated as solid phase with goat serum absorbed by rabbit and anti-human serum complex antibodies (Dako Corporation, Santa Barbara, CA, Lot # 72) diluted 1:40 with Tris-buffered saline. After an incubation of 2 hours at 37 ° C., the plates were washed with Tris-buffered saline (TBS) and the remaining free portions of the plate were blocked by incubation with hydrolyzed fish gelatin (Hipure Liquid Gelatin, Norland Products Inc., Hew Brunswick, NY). After incubation for 1 hour, the plates were washed with TBS and test samples were added in two serial dilutions. After an incubation of 1 hour, the plates were washed again with TBS and incubated with rabbit serum solid coated with goat anti-human serum antibody, IgG fraction (Accurate Chemical and Scientific Corporation, Westbury HY, Lot # H036) containing 1% fish gelatin diluted 1: 1000 with TBS (Tris buffered saline). After incubation for 1 hour, the plate was washed with TBS and then incubated with purified rabbit anti-goat antibody complex, IgG fraction (horseradish peroxidase conjugated HRP) (BioRad Lot # 75312) diluted 1: 250 with TBS. After incubation for 2 hours, the plate was washed with TBS (Tris-buffered saline). The antigen-antibody-HRP complex was developed using o-phenylenediamine dichloride (OPD — 26 mg / 15 ml citric acid, pH 5.0). A pale yellow color indicated the presence of antigens, in particular plasma proteins. Absorption values were measured on a Molecular Devices Thermomax Microplate at 490 nm.

Были подвергнуты анализу дубликатные образцы нормальной человеческой сыворотки (Dimension Laboratories Inc., Missisauga, Ontario, Lot #30317), очищенный HbAo из Sigma Corporation (H- 0267), очищенный HbAo из Walter Reed Army Institute of Research (WRAIR) (Lot #92092) и очищенный HbAo из настоящего исследования. Сводка результатов приводится в табл. 9. Очевидно, что продукт изобретения содержал не более 0,0004% белков плазмы, в то время как другие испытанные образцы содержали по крайней мере на порядок выше этих белков. Duplicate normal human serum samples (Dimension Laboratories Inc., Missisauga, Ontario, Lot # 30317), purified HbAo from Sigma Corporation (H-0267), purified HbAo from Walter Reed Army Institute of Research (WRAIR) (Lot # 92092) were analyzed. ) and purified HbAo from the present study. A summary of the results is given in table. 9. Obviously, the product of the invention contained no more than 0.0004% plasma proteins, while other tested samples contained at least an order of magnitude higher than these proteins.

Во всех проведенных испытаниях единственным сывороточным белком, который содержал продукт настоящего изобретения, являлся человеческий сывороточный альбумин (HSA). Сывороточные белки, обнаруженные в других образцах, по-видимому, представляют собой гетерогенные смеси, включающие HSA и другие белки сыворотки. In all tests performed, the only whey protein that contained the product of the present invention was human serum albumin (HSA). The whey proteins found in other samples appear to be heterogeneous mixtures including HSA and other serum proteins.

Список литературы
1. Hess et al., "Systemic & Pulmonary Hypertension After Resuscitation with Cell-Free Hemoglobin", 1993.
List of references
1. Hess et al., "Systemic & Pulmonary Hypertension After Resuscitation with Cell-Free Hemoglobin", 1993.

2. Chang et al., "Effect of Single Replacement...", BIOМAT, Art Cells and Immob. Biotech., 20 (2-4), pp 503-510 (1992). 2. Chang et al., “Effect of Single Replacement ...”, BIOMAT, Art Cells and Immob. Biotech., 20 (2-4), pp 503-510 (1992).

3. Simori et al., "Reaction о Human Endothelial Cells to Bovine Hemoglobin Solutions and Tumour Necrosis Factor". 3. Simori et al., "Reaction on Human Endothelial Cells to Bovine Hemoglobin Solutions and Tumour Necrosis Factor."

4. Huisman et al., "Studies on the Heterogeneity of Hemoglobins. IX - The Use of Tris-Hcl Buffers in the Anion-Exchange Chromatography of Hemoglobins", J. Chromatog., 19, 160-169, (1965). 4. Huisman et al., "Studies on the Heterogeneity of Hemoglobins. IX - The Use of Tris-Hcl Buffers in the Anion-Exchange Chromatography of Hemoglobins", J. Chromatog., 19, 160-169, (1965).

5. Saravis and Zamcheck. 5. Saravis and Zamcheck.

6. Tabata and Chang, Artificial Organs, 6, 213-214 (1982). 6. Tabata and Chang, Artificial Organs, 6, 213-214 (1982).

7. Wiggler, С.J., "Physiology of Shock", New York, The Common Fund, pp 138-139 (1950). 7. Wiggler, C. J., Physiology of Shock, New York, The Common Fund, pp 138-139 (1950).

8. Keipert and Chang, "Effecs of Partial...", Vox. Sang 53, 7-14 (1987). 8. Keipert and Chang, "Effecs of Partial ...", Vox. Sang 53, 7-14 (1987).

9. Biessels et al. Annual Report of the Karl Landsteiner Fo undation, 1991. 9. Biessels et al. Annual Report of the Karl Landsteiner Fo undation, 1991.

10. Leeksma et al. Blood 67: 650-654, 1986. 10. Leeksma et al. Blood 67: 650-654, 1986.

11. Gerrits et al., Thromb. Res 5: 197, 1974. 11. Gerrits et al., Thromb. Res 5: 197, 1974.

12. Butler, J.E., ELISA and other Solid Phase Immunoassays, edited by D. M.Kemeny and S.J.Challacombe, John Wiley and Sons Ltd, 1988, pp 1-180. 12. Butler, J.E., ELISA and other Solid Phase Immunoassays, edited by D. M. Kemeny and S. J. Callacombe, John Wiley and Sons Ltd, 1988, pp 1-180.

Claims (10)

1. Способ очистки гемоглобина в коммерческом масштабе из сырого раствора, содержащего загрязняющие протеиноподобные вещества, путем ионообменной хроматографии, отличающийся тем, что сырой раствор используют в концентрации 0,1 - 20%, раствор на первой стадии пропускают через колонку, заполненную либо анионообменником для очистки сырого раствора, в котором загрязняющие вещества имеют более кислую реакцию, чем гемоглобин, либо катионообменником для очистки сырого раствора, в котором загрязняющие вещества имеют более основную реакцию, чем гемоглобин, при этом непрерывное пропускание сырого раствора на первой стадии осуществляют вначале до полного насыщения колонки гемоглобином и компонентами с высоким сродством к соответствующему ионообменнику, а в дальнейшем - до сверхнагрузки колонки с последующим замещением на ней гемоглобина, на второй стадии осуществляют пропускание элюата, полученного на первой стадии, через анионо- или катионообменник, не выбранный на первой стадии, при этом хроматографию осуществляют также вначале до насыщения колонки гемоглобином и веществами с более высоким сродством к колонке, а затем до сверхнагрузки и замещения на ней гемоглобина. 1. A method for purifying hemoglobin on a commercial scale from a crude solution containing protein-contaminating substances by ion exchange chromatography, characterized in that the crude solution is used in a concentration of 0.1-20%, the solution in the first stage is passed through a column filled with either an anion exchanger for cleaning a crude solution in which pollutants have a more acidic reaction than hemoglobin, or with a cation exchanger to clean a crude solution in which pollutants have a more basic reaction than oglobin, while the continuous passage of the crude solution in the first stage is carried out first until the column is completely saturated with hemoglobin and components with high affinity for the corresponding ion exchanger, and then until the column is overloaded with subsequent hemoglobin replacement, in the second stage, the eluate obtained at the first stage, through an anion or cation exchanger not selected in the first stage, while chromatography is also carried out first until the column is saturated with hemoglobin and substances with higher affinity for the column, and then to overload and the replacement of hemoglobin on it. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая стадия представляет собой анионообменную хроматографию, а вторая стадия - катионообменную хроматографию. 2. The method according to claim 1, characterized in that the first stage is anion exchange chromatography, and the second stage is cation exchange chromatography. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве предварительно отобранного гемоглобина применяют нормальный гемоглобин взрослого человека. 3. The method according to claim 2, characterized in that normal adult hemoglobin is used as the pre-selected hemoglobin. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что первую стадию - анионообменный процесс - проводят при pH 5 - 9, используя пропускаемый раствор с низкой удельной проводимостью менее 3 миллиСименсов (мСм). 4. The method according to claim 3, characterized in that the first stage - the anion-exchange process - is carried out at pH 5 - 9, using a passable solution with a low specific conductivity of less than 3 milliseconds (mS). 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что первую стадию - анионообменный процесс - проводят при pH 6,5 - 8,5, используя пропускаемый раствор с удельной проводимостью менее 1 мСм. 5. The method according to claim 4, characterized in that the first stage - the anion-exchange process - is carried out at a pH of 6.5 - 8.5, using a transmitted solution with a specific conductivity of less than 1 mS. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что пропускаемый раствор наносят на колонку со скоростью не выше 10 см в минуту. 6. The method according to claim 4, characterized in that the passed solution is applied to the column at a speed of not higher than 10 cm per minute. 7. Способ по п.4, отличающийся тем, что вторую стадию - катионообменный процесс - проводят при pH 6,5 - 8,5, используя пропускаемый раствор с удельной проводимостью менее 3 мСм. 7. The method according to claim 4, characterized in that the second stage, the cation exchange process, is carried out at a pH of 6.5 to 8.5, using a passable solution with a specific conductivity of less than 3 mS. 8. Способ по п.4, отличающийся тем, что вторую стадию - катионообменный процесс - проводят при pH 7 - 7,5, используя пропускаемый раствор с удельной проводимостью менее 1 мСм. 8. The method according to claim 4, characterized in that the second stage, the cation exchange process, is carried out at a pH of 7-7.5, using a transmitted solution with a specific conductivity of less than 1 mS. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что пропускаемый раствор наносят на второй стадии на катионообменную колонку со скоростью не выше 10 см в минуту. 9. The method according to claim 7, characterized in that the passed solution is applied in the second stage to a cation exchange column with a speed of not higher than 10 cm per minute. 10. Способ по п.7, отличающийся тем, что концентрацию пропускаемого раствора на второй стадии катионообменной колонки составляет 2 - 6%. 10. The method according to claim 7, characterized in that the concentration of the passed solution in the second stage of the cation exchange column is 2 to 6%.
RU95112503A 1993-09-21 1994-09-20 Method of commercial-scale purification of hemoglobin RU2145873C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002106612A CA2106612C (en) 1993-09-21 1993-09-21 Displacement chromatography process
CA2106612 1993-09-21
PCT/CA1994/000514 WO1995008574A1 (en) 1993-09-21 1994-09-20 Displacement chromatography process and purified hemoglobin product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95112503A RU95112503A (en) 1996-12-20
RU2145873C1 true RU2145873C1 (en) 2000-02-27

Family

ID=4152343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95112503A RU2145873C1 (en) 1993-09-21 1994-09-20 Method of commercial-scale purification of hemoglobin

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JP4057049B2 (en)
KR (1) KR100361894B1 (en)
AT (1) ATE175975T1 (en)
DE (1) DE69416103T2 (en)
DK (1) DK0668877T3 (en)
ES (1) ES2126775T3 (en)
HU (1) HU218159B (en)
RU (1) RU2145873C1 (en)
UA (1) UA35599C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573894C2 (en) * 2009-08-06 2016-01-27 Дженентек, Инк. Method for improving process of elimination of viruses in protein purification
RU2648999C2 (en) * 2011-12-22 2018-03-29 Дженентек, Инк. Methods of the proteins downstream purification efficiency increasing with the use of membrane ion exchange chromatography
RU2662668C2 (en) * 2013-05-06 2018-07-26 Санофи Continuous multistep process for purifying antibodies

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2439875B (en) * 2005-04-22 2010-10-20 Waters Investments Ltd Apparatus and methods for mass spectrometric directed purification of biopolymers
JP2014503495A (en) * 2010-11-15 2014-02-13 バイオジェン アイデック インコーポレイテッド Enrichment and enrichment of selected product isoforms by overload binding and elution chromatography
TW202128264A (en) * 2019-09-25 2021-08-01 瑞士商赫孚孟拉羅股份公司 Cation chromatography using predicted elution buffer salt concentration
CN114712894B (en) * 2022-04-08 2024-04-30 无锡博慧斯生物医药科技有限公司 Activating solution, activating method and application of glycosylated hemoglobin chromatographic column

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Methods of Enzymology. Pylot - scale Preparation of Gemoglobinsolution., v.231, p.3, 1984. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573894C2 (en) * 2009-08-06 2016-01-27 Дженентек, Инк. Method for improving process of elimination of viruses in protein purification
US10662237B2 (en) 2009-08-06 2020-05-26 Genentech, Inc. Method to improve virus filtration capacity
US11225513B2 (en) 2009-08-06 2022-01-18 Genentech, Inc. Method to improve virus filtration capacity
RU2648999C2 (en) * 2011-12-22 2018-03-29 Дженентек, Инк. Methods of the proteins downstream purification efficiency increasing with the use of membrane ion exchange chromatography
US10364268B2 (en) 2011-12-22 2019-07-30 Genentech, Inc. Ion exchange membrane chromatography
US11945837B2 (en) 2011-12-22 2024-04-02 Genentech, Inc. Ion exchange membrane chromatography
RU2662668C2 (en) * 2013-05-06 2018-07-26 Санофи Continuous multistep process for purifying antibodies
US10793622B2 (en) 2013-05-06 2020-10-06 Sanofi Continuous multistep process for purifying antibodies

Also Published As

Publication number Publication date
ATE175975T1 (en) 1999-02-15
DK0668877T3 (en) 1999-09-13
RU95112503A (en) 1996-12-20
HUT72924A (en) 1996-06-28
JP4057049B2 (en) 2008-03-05
DE69416103D1 (en) 1999-03-04
DE69416103T2 (en) 1999-08-05
ES2126775T3 (en) 1999-04-01
HU9501479D0 (en) 1995-07-28
JPH08503714A (en) 1996-04-23
UA35599C2 (en) 2001-04-16
KR100361894B1 (en) 2003-05-12
HU218159B (en) 2000-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU681438B2 (en) Displacement chromatography process and purified hemoglobin product
Olsson et al. Cationic proteins of human granulocytes. II. Separation of the cationic proteins of the granules of leukemic myeloid cells
Christensen et al. Preparation of human hemoglobin Ao for possible use as a blood substitute
RU2055593C1 (en) Method of isolation of factor viii and other proteins from plasma blood
CA2159702C (en) High molecular and low molecular fractions of von willebrand factor
US7494974B2 (en) Carboxymethylated cross-linked tetrameric hemoglobin
JP2009161547A (en) Highly purified factor viii complex
JP2014525441A (en) Method for preparing thermally stable oxygen carrier-containing compositions that facilitate .BETA .-. BETA. crosslinking
JP4250769B2 (en) Method for obtaining highly purified vWF or factor VIII / vWF complex
US5252217A (en) Blood coagulation factor XI concentrate having high specific activity, suitable for therapeutic use, and process for preparing same
RU2145873C1 (en) Method of commercial-scale purification of hemoglobin
US9145448B2 (en) Method for the isolation of haptoglobin
JPH08225599A (en) Method of preparing c1-esterase inhibitor concentrate (c1-inh) and obtained concentrate for chemical treatment
Josic et al. Vitronectin in clotting factor IX concentrates
HAMOGLOBIN et al. EUROPEAN PATENT SPECIFICATION
Nelson Baxter Healthcare Corporation, Round Lake, Illinois
Berkner et al. MONOCLONAL ANTIBODY BINDING TO FACTOR VIII: C
Smith Infusion of monoclonal antibody immunoaffinity purified factor IX in rabbits: Comparison with commercial concentrates
Jeppsson Structural studies on human transferrin
MXPA00008770A (en) Improved methods for producing factor viii proteins
Critz et al. Affinity Chromatographic Purification of Endogenous Pyrogen with Cibacron Blue.
HUE025551T2 (en) Process for the preparation of a virus-inactivated fv concentrate starting from human plasma, scalable to industrial level

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090921