RU2201962C2 - Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor - Google Patents

Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor Download PDF

Info

Publication number
RU2201962C2
RU2201962C2 RU2001107330/13A RU2001107330A RU2201962C2 RU 2201962 C2 RU2201962 C2 RU 2201962C2 RU 2001107330/13 A RU2001107330/13 A RU 2001107330/13A RU 2001107330 A RU2001107330 A RU 2001107330A RU 2201962 C2 RU2201962 C2 RU 2201962C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
csf
protein
rhg
carried out
solution
Prior art date
Application number
RU2001107330/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001107330A (en
Inventor
В.П. Романов
Н.И. Назарикова
В.В. Жданов
Г.Н. Афиногенова
Т.Н. Гладченко
Н.М. Пустошилова
В.И. Масычева
С.А. Синичкина
Л.С. Сандахчиев
Е.Д. Гольдберг
А.М. Дыгай
Н.С. Поженько
Original Assignee
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" filed Critical Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор"
Priority to RU2001107330/13A priority Critical patent/RU2201962C2/en
Publication of RU2001107330A publication Critical patent/RU2001107330A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2201962C2 publication Critical patent/RU2201962C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: biochemistry, biotechnology, medicine. SUBSTANCE: human recombinant granulocytic colony-stimulating factor is prepared from Escherichia coli transformed cells. Inclusion bodies comprising recombinant factor are dissolved in urea and reduction reaction is carried out with 10 mM of 2-mercaptoethanol. Renaturation is carried out by addition of EDTA-containing neutral buffer up to 0.8 M concentration of urea. Chromatography purification of recombinant factor is carried out on two successively linked columns filled with DEAE-cellulose and SP-Sephadex and the following elution of the end protein from SP-Sephadex column by linear gradient of sodium chloride in 0.02 M sodium acetate buffer, pH 4.4-4.5. Invention provides to increase the yield of product and retain its biological activity and purity. Invention can be used for isolation and purification of physiologically active human recombinant granulocytic colony-stimulating factor. EFFECT: improved method of preparing, increased yield and purity. 2 cl, 3 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области биохимии и биотехнологии и представляет собой способ выделения и очистки физиологически активного рекомбинантного гранулоцитарного колониестимулирующего фактора человека (рчГ-КСФ), пригодного для научно-исследовательских работ и в качестве медицинского препарата. The invention relates to the field of biochemistry and biotechnology and is a method for isolating and purifying a physiologically active recombinant human granulocyte colony stimulating factor (rhG-CSF), suitable for scientific research and as a medicine.

Г-КСФ относится к группе клеточных факторов роста и играет важную роль в стимулировании пролиферации, дифференциации и функциональной активности гранулоцитсодержащих лейкоцитов крови [1], рчГ-КСФ снижает продолжительность нейтропении при химиотерапии злокачественных опухолей и трансплантации костного мозга [2, 3], укорачивает период гранулоцитопении, индуцируемой облучением [4]. Все это делает перспективным его применение в медицине. G-CSF belongs to the group of cellular growth factors and plays an important role in stimulating the proliferation, differentiation and functional activity of granulocyte-containing white blood cells [1], rhG-CSF reduces the duration of neutropenia during chemotherapy of malignant tumors and bone marrow transplantation [2, 3], shortens the period granulocytopenia induced by radiation [4]. All this makes its use in medicine promising.

Е. coli-продуцированный рекомбинантный человеческий гранулоцитарный колониестимулирующий фактор - это 174-аминокислотная последовательность, содержащая дополнительный Met на N-конце. Молекулярная масса белка, определенная электрофорезом в денатурирующих условиях, составляет 18800 Д [5]. Молекула содержит свободный цистеин в положении 17 и две внутримолекулярные дисульфидные связи Cys36-Sys42 и Sys64-Sys74 [5]. Для восстановления биологической активности рчГ-КСФ, экспрессированного в Е.coli в виде нерастворимых тел включения, требуется ренатурация [6].E. coli-produced recombinant human granulocyte colony stimulating factor is a 174-amino acid sequence containing additional Met at the N-terminus. The molecular weight of the protein determined by electrophoresis under denaturing conditions is 18800 D [5]. The molecule contains free cysteine at position 17 and two intramolecular disulfide bonds Cys 36 -Sys 42 and Sys 64 -Sys 74 [5]. To restore the biological activity of rhG-CSF expressed in E. coli as insoluble inclusion bodies, renaturation is required [6].

Известен способ получения Г-КСФ из клеток карциномы мочевого пузыря (линия 5737) [7, 8]. Метод включает концентрирование культуральной жидкости сульфатом аммония, диализ, хроматографию на ДЭАЭ-целлюлозе, гель-фильтрацию на Ультрагеле АсА-54 и обращенно-фазовую высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ). Приведенный метод позволил получить препарат с содержанием Г-КСФ более 95% (по результатам гель-электрофореза в полиакриламидном геле). Данные о выходе и содержании примесей отсутствуют. A known method of producing G-CSF from cells of a bladder carcinoma (line 5737) [7, 8]. The method includes concentration of the culture fluid with ammonium sulfate, dialysis, chromatography on DEAE cellulose, gel filtration on Ultragel AsA-54, and reverse phase high performance liquid chromatography (HPLC). The above method allowed to obtain a drug with a G-CSF content of more than 95% (according to the results of gel electrophoresis in polyacrylamide gel). There are no data on the yield and content of impurities.

Недостатки способа: использование соматических клеток влечет за собой повышенную трудоемкость по их сохранению и культивированию, процесс включает три хроматографические очистки, что также повышает трудоемкость процесса и понижает выход продукта. Кроме того, использование обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии требует специального оборудования. The disadvantages of the method: the use of somatic cells entails increased complexity in their conservation and cultivation, the process includes three chromatographic purifications, which also increases the complexity of the process and reduces the yield of the product. In addition, the use of reverse phase high performance liquid chromatography requires special equipment.

Описан способ [7] получения рчГ-КСФ из E.coli, трансформированной плазмидой p536hG-CSF2. Клетки суспендируют в воде, и суспензию несколько раз продавливают в френч-прессе. Осадок отделяют центрифугированием и ресуспендируют в воде до концентрации белка 5-6 мг/мл. Осадок отделяют центрифугированием и материал осадка растворяют в 1% лаурате натрия, содержащем 50 мМ трис, рН 8,5 и 5% этанол. Нерастворимый материал отделяют центрифугированием, а супернатант наносят на колонку (С4) ВЭЖХ. Колонку промывают 100 мМ ацетатом аммония, рН 6,0-7,0 и элюируют рчГ-КСФ градиентом изопропанола в ацетате аммония. Чистота препарата по результатам гель-электрофореза в полиакриламидном геле более 95%. Недостатком способа является использование обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии, что требует специального дорогостоящего оборудования. Данных о выходе рчГ-КСФ нет.A method [7] for the preparation of rhG-CSF from E. coli transformed with p536hG-CSF2 plasmid is described. Cells are suspended in water, and the suspension is squeezed several times in a French press. The precipitate was separated by centrifugation and resuspended in water to a protein concentration of 5-6 mg / ml. The precipitate was separated by centrifugation and the precipitate material was dissolved in 1% sodium laurate containing 50 mM Tris, pH 8.5 and 5% ethanol. Insoluble material is separated by centrifugation, and the supernatant is applied to the column (C 4 ) HPLC. The column was washed with 100 mM ammonium acetate, pH 6.0-7.0, and eluted with rhG-CSF using a gradient of isopropanol in ammonium acetate. The purity of the drug according to the results of gel electrophoresis in polyacrylamide gel is more than 95%. The disadvantage of this method is the use of reverse-phase high-performance liquid chromatography, which requires special expensive equipment. There is no data on the output of the rHG-CSF.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения рекомбинантного Г-КСФ человека из клеток Escherichia coli, содержащих плазмиду pCfBD28 [9] (прототип). Клетки разрушают ультразвуком в трис-НСl буфере. Тела включения отделяют центрифугированием и промывают. Closest to the claimed method is a method for producing recombinant human G-CSF from Escherichia coli cells containing plasmid pCfBD28 [9] (prototype). Cells are destroyed by ultrasound in Tris-Hcl buffer. The inclusion bodies are separated by centrifugation and washed.

Отмытые тела включения растворяют в 20 мМ трис-НСl буфере, рН 8,0, содержащем 8 М мочевину. The washed inclusion bodies are dissolved in 20 mM Tris-Hcl buffer, pH 8.0, containing 8 M urea.

К полученному раствору добавляют дитиотреит до концентрации 0,1 мМ и инкубируют в течение 5 ч при температуре 4oС.Dithiothreitis is added to the resulting solution to a concentration of 0.1 mM and incubated for 5 hours at a temperature of 4 o C.

К раствору восстановленного белка для ренатурации добавляют окисленный глутатион до концентрации 0,1 мМ и инкубируют в течение ночи при температуре 4oС.To the solution of the reconstituted protein for renaturation, oxidized glutathione is added to a concentration of 0.1 mM and incubated overnight at 4 ° C.

Раствор ренатурированного белка наносят на колонку ДЭАЭ-Тойоперл, уравновешенную 10 мМ трис-НCl буфером, рН 8,0. рчГ-КСФ элюируют линейным градиентом хлористого натрия. The renatured protein solution was applied to a DEAE-Toyoperl column, equilibrated with 10 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0. rcG-CSF is eluted with a linear gradient of sodium chloride.

К элюату, содержащему рчГ-КСФ, добавляют сульфат аммония до концентрации 0,25 М, и раствор наносят на колонку Бутил-Тойоперл, уравновешенную 10 мМ трис-НCl буфером, рН 8,0, содержащим 0,25 М сульфат аммония. рчГ-КСФ элюируют раствором буфера с понижающейся концентрацией сульфата аммония. Ammonium sulfate was added to an eluate containing rhG-CSF to a concentration of 0.25 M, and the solution was applied to a Butyl-Toyoperl column, equilibrated with 10 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0, containing 0.25 M ammonium sulfate. rcG-CSF is eluted with a buffer solution with a decreasing concentration of ammonium sulfate.

Фракции, содержащие рчГ-КСФ, объединяют и обессоливают на колонке с сефадексом G-25 в 10 мМ фосфатном буфере, рН 7,2. The fractions containing rcG-CSF were combined and desalted on a Sephadex G-25 column in 10 mM phosphate buffer, pH 7.2.

Электрофоретическая чистота получаемого рчГ-КСФ при нагрузке на гель 8 мкг препарата составила более 99%. Выход очищенного рчГ-КСФ составил 33% по отношению к количеству рчГ-КСФ в телах включения. The electrophoretic purity of the obtained rhG-CSF with a gel load of 8 μg of the drug was more than 99%. The yield of purified rhG-CSF was 33% relative to the amount of rhG-CSF in the inclusion bodies.

Недостатками способа-прототипа являются:
- использование для ренатурации специального окислителя - окисленного глутатиона;
- использование для получения очищенного рчГ-КСФ трех стадий хроматографии.
The disadvantages of the prototype method are:
- use for renaturation of a special oxidizing agent - oxidized glutathione;
- use to obtain purified rhG-CSF three stages of chromatography.

Технической задачей данного изобретения является упрощение способа, снижение потерь целевого продукта и получение препарата рчГ-КСФ с низким содержанием примесей ДНК, липополисахаридов и белков штамма-продуцента, пригодного для использования не только в научно-исследовательских работах, но и в качестве основы для создания нового лекарственного препарата [10]. The technical task of this invention is to simplify the method, reduce the loss of the target product and obtain the preparation of rhG-CSF with a low content of DNA impurities, lipopolysaccharides and proteins of the producer strain, suitable for use not only in scientific research, but also as a basis for creating a new medicinal product [10].

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: биомассу рекомбинантного штамма E. coli SG 20050/pGGF8 [11], выращенную как описано ранее [12] и собранную центрифугированием, суспендируют в 10 мМ трис-НCl буфере, рН 8,0. Суспензию клеток обрабатывают ультразвуком в течение 5 мин и центрифугируют в течение 20 мин. The essence of the proposed method is as follows: the biomass of the recombinant strain of E. coli SG 20050 / pGGF8 [11], grown as described previously [12] and collected by centrifugation, suspended in 10 mm Tris-HCl buffer, pH 8.0. The cell suspension is sonicated for 5 minutes and centrifuged for 20 minutes.

Полученный осадок тел включения отмывают известным способом [9]. The obtained precipitate inclusion bodies washed in a known manner [9].

Отмытый осадок тел включения растворяют в 10 мМ трис-НСl буфере, рН 8,0, содержащем 8 М мочевину. The washed precipitate of inclusion bodies is dissolved in 10 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0, containing 8 M urea.

К раствору добавляют 2-меркаптоэтанол до концентрации 10 мМ и инкубируют в течение ночи при комнатной температуре. 2-mercaptoethanol was added to the solution to a concentration of 10 mM and incubated overnight at room temperature.

рчГ-КСФ ренатурируют путем разбавления полученного белкового раствора 10 мМ натрий фосфатным буфером, рН 8,0, содержащим 10 мМ ЭДТА и выдерживанием раствора при температуре 4-6oС в течение 20-24 ч.rcG-CSF is renatured by diluting the resulting protein solution with 10 mM sodium phosphate buffer, pH 8.0, containing 10 mM EDTA and keeping the solution at 4-6 ° C. for 20-24 hours.

К смеси ренатурированных белков добавляют уксусную кислоту до рН 4,4-4,5, разбавляют в два раза водой. Acetic acid is added to the mixture of renatured proteins to a pH of 4.4-4.5, diluted twice with water.

Полученный раствор ренатурированного белка наносят на две, соединенные последовательно и уравновешенные 20 мМ натрий ацетатным буфером, рН 4,4-4,5 (буфер "А"), колонки с ДЭАЭ-целлюлозой и SP-сефадексом (С-25). После нанесения всего раствора колонки промывают буфером "А". Колонку с ДЭАЭ-целлюлозой отсоединяют и элюируют рчГ-КСФ с SP-сефадекса линейным градиентом хлористого натрия от 0 до 0,4 М в буфере "А". Фракции, содержащие рчГ-КСФ, объединяют. The resulting solution of the renatured protein is applied to two, connected in series and equilibrated with 20 mM sodium acetate buffer, pH 4.4-4.5 (buffer "A"), columns with DEAE-cellulose and SP-Sephadex (C-25). After applying the entire solution, the columns are washed with buffer "A". The DEAE cellulose column was disconnected and eluted with rhG-CSF with SP-Sephadex by a linear gradient of sodium chloride from 0 to 0.4 M in buffer “A”. The fractions containing rhG-CSF are combined.

Полученный элюат диализуют против 0,05 М натрий ацетатного буфера, рН 4,4-4,5, содержащего 0,1 М хлористый натрий. The resulting eluate is dialyzed against 0.05 M sodium acetate buffer, pH 4.4-4.5, containing 0.1 M sodium chloride.

Выход электрофоретически гомогенного рчГ-КСФ составляет 24-30 мг из 1 л культуры клеток E. coli SG 20050/pGGF8 (57% от количества рчГ-КСФ в телах включения). Специфическая активность, определенная по образованию колоний нейтрофилов из клеток предшественников костного мозга мыши [13, 15], составляет 107-108 МЕ/мг белка. Содержание примесей липополисахаридов, ДНК и белков штамма-продуцента соответствует требованиям Фармкомитета к качеству генно-инженерных препаратов медицинского назначения [10].The yield of electrophoretically homogeneous rhG-CSF is 24-30 mg from 1 l of a culture of E. coli SG 20050 / pGGF8 cells (57% of the amount of rhG-CSF in the inclusion bodies). The specific activity, determined by the formation of neutrophil colonies from mouse bone marrow precursor cells [13, 15], is 10 7 -10 8 IU / mg protein. The content of impurities of lipopolysaccharides, DNA and proteins of the producer strain meets the requirements of the Pharmaceutical Committee for the quality of genetically engineered medical products [10].

Предлагаемая схема позволяет получать препараты рчГ-КСФ с высоким выходом и необходимой чистотой, что позволяет использовать их в качестве субстанции для создания лекарственного препарата нового поколения. The proposed scheme allows you to get drugs rhG-CSF with high yield and the necessary purity, which allows you to use them as a substance to create a new generation of the drug.

Новым по сравнению со способом-прототипом является:
- ренатурация рчГ-КСФ разбавлением раствора тел включения нейтральным буфером, содержащим ЭДТА (вместо использования дорогостоящего окисленного глутатиона в способе-прототипе);
- одностадийная хроматографическая очистка рчГ-КСФ на двух последовательно соединенных колонках с ДЭАЭ-целлюлозой и SP-сефадексом в градиенте концентрации соли (вместо трехстадийной в способе-прототипе).
New in comparison with the prototype method is:
- renaturation of rhG-CSF by diluting the solution of inclusion bodies with a neutral buffer containing EDTA (instead of using expensive oxidized glutathione in the prototype method);
- one-step chromatographic purification of rhG-CSF on two series-connected columns with DEAE-cellulose and SP-Sephadex in a salt concentration gradient (instead of the three-stage in the prototype method).

Все это позволяет упростить способ получения рчГ-КСФ и повысить выход конечного продукта с 33% в способе-прототипе до 57%. All this allows us to simplify the method of obtaining rhG-CSF and increase the yield of the final product from 33% in the prototype method to 57%.

Предлагаемый способ осуществлен с использованием штамма-продуцента, полученного трансформацией клеток E.coli SG20050 плазмидой pGGF8 [11]. Биомасса клеток получена, как описано ранее [12]. The proposed method was carried out using a producer strain obtained by transformation of E. coli SG20050 cells with plasmid pGGF8 [11]. Cell biomass was obtained as described previously [12].

Клетки разрушают ультразвуком, центрифугируют и осадок тел включения отмывают известным способом. Растворение тел включения происходит в буферном растворе, содержащем 8 М мочевину. Cells are destroyed by ultrasound, centrifuged and the sediment of inclusion bodies is washed in a known manner. Dissolution of inclusion bodies occurs in a buffer solution containing 8 M urea.

По результатам электрофореза полученного материала в ПААГ в присутствии SDS без обработки 2-меркаптоэтанолом нерастворимый и неактивный белок в телах включения представляет собой олигомеры, где полипептиды соединены дисульфидными связями. Для разрушения дисульфидных связей и получения мономерного белка используют восстановление 2-меркаптоэтанолом. According to the results of electrophoresis of the obtained material in PAGE in the presence of SDS without treatment with 2-mercaptoethanol, the insoluble and inactive protein in the inclusion bodies is oligomers, where the polypeptides are connected by disulfide bonds. To break down disulfide bonds and produce monomeric protein, 2-mercaptoethanol reduction is used.

Полученный раствор белка для ренатурации разбавляют фосфатным буфером до концентрации мочевины 0,8 М и выдерживают раствор при температуре 4-6oC в течение 18-20 ч. В результате понижения концентрации мочевины происходит сворачивание (ренатурация) полипептидных молекул, а за счет растворенного кислорода происходит образование внутримолекулярных дисульфидных связей. Для минимизации образования межмолекулярных связей процесс проводят при температуре 4-6oС.The resulting solution of the protein for renaturation is diluted with phosphate buffer to a concentration of urea of 0.8 M and the solution is kept at a temperature of 4-6 o C for 18-20 hours. As a result of lowering the concentration of urea, polypeptide molecules are folded (renaturation), and due to dissolved oxygen the formation of intramolecular disulfide bonds. To minimize the formation of intermolecular bonds, the process is carried out at a temperature of 4-6 o C.

Для остановки процесса ренатурации и снижения количества олигомеров используют закисление смеси уксусной кислотой до рН 4,4-4,5. To stop the process of renaturation and reduce the number of oligomers using acidification of the mixture with acetic acid to a pH of 4.4-4.5.

Для очистки белка используют одностадийную хроматографию на двух колонках: первая с ДЭАЭ-целлюлозой, вторая с SP-сефадексом. Использование ДЭАЭ-целлюлозы позволяет сорбировать из раствора липополисахариды, нуклеиновые кислоты и белки штамма-продуцента. При этом рчГ-КСФ на первой колонке не сорбируется. На второй колонке происходит сорбция рчГ-КСФ, при этом если часть липополисахаридов и нуклеиновых кислот не сорбировалась на ДЭАЭ-целлюлозе, то они не сорбируются и на SP-сефадексе и элюируются при промывке колонки. рчГ-КСФ элюируют с SP-сефадекса градиентом концентрации хлористого натрия (0-0,4 М) в 0,02 М натрий ацетатном буфере, рН 4,4-4,5. Использование приведенного способа позволяет снизить потери при хроматографической очистке рчГ-КСФ примерно на 20% по сравнению со способом-прототипом и получать рчГ-КСФ с высоким выходом 24-30 мг/л культуры и незначительным содержанием липополисахаридов, белков штамма-продуцента, ДНК. For protein purification using one-step chromatography on two columns: the first with DEAE-cellulose, the second with SP-Sephadex. The use of DEAE cellulose allows sorption of lipopolysaccharides, nucleic acids and proteins of the producer strain from the solution. In this case, the rhG-CSF on the first column is not adsorbed. On the second column, rhG-CSF is sorbed, and if some of the lipopolysaccharides and nucleic acids are not adsorbed on DEAE cellulose, they are not adsorbed on SP-Sephadex and elute when the column is washed. rcG-CSF is eluted with SP-Sephadex in a concentration gradient of sodium chloride (0-0.4 M) in 0.02 M sodium acetate buffer, pH 4.4-4.5. Using the above method allows to reduce losses during chromatographic purification of rhG-CSF by about 20% compared to the prototype method and to obtain rhG-CSF with a high yield of 24-30 mg / l of culture and a low content of lipopolysaccharides, producer strain proteins, DNA.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фигурами графического изображения, где представлены:
Фиг.1. Электрофоретический анализ белков в 12%-ном полиакриламидном геле в присутствии SDS в ходе получения нерастворимых тел включения:
дорожка 1 - разрушенные клетки штамма-продуцента;
дорожка 2 - супернатант после отделения тел включения;
дорожка 3 - супернатант после промывки 1 М LiCl с мочевиной;
дорожка 4 - супернатант после промывки буферным раствором;
дорожки 5, 6 - отмытые тела включения в мочевине (5 и 10 мкг белка);
дорожка 7 - белки-стандарты.
The present invention is illustrated by figures of a graphic image, which presents:
Figure 1. Electrophoretic analysis of proteins in a 12% polyacrylamide gel in the presence of SDS during the preparation of insoluble inclusion bodies:
lane 1 - destroyed cells of the producer strain;
lane 2 - supernatant after separation of inclusion bodies;
lane 3 - supernatant after washing with 1 M LiCl with urea;
lane 4 - supernatant after washing with buffer solution;
lanes 5, 6 - washed inclusion bodies in urea (5 and 10 μg of protein);
lane 7 — protein standards.

Фиг.2. Профиль элюции рчГ-КСФ с колонки с SP-сефадексом. Figure 2. An elution profile of rhG-CSF from an SP-Sephadex column.

Фиг.3. Электрофоретический анализ очищенного рчГ-КСФ:
дорожки 1, 2 - препараты рчГ-КСФ (по 40 мкг/гель): подготовка проб в присутствии 2-меркаптоэтанола;
дорожка 3 - белки-стандарты;
дорожки 4, 5 - препараты рчГ-КСФ (по 40 мкг/гель): подготовка проб в отсутствие 2-меркаптоэтанола.
Figure 3. Electrophoretic analysis of purified rhG-KSF:
lanes 1, 2 — rhG-CSF preparations (40 μg / gel each): sample preparation in the presence of 2-mercaptoethanol;
lane 3 — protein standards;
lanes 4, 5 - rhG-CSF preparations (40 μg / gel each): sample preparation in the absence of 2-mercaptoethanol.

Примеры конкретного выполнения способа приведены ниже. Examples of specific performance of the method are given below.

Пример 1. Разрушение клеток и получение тел включения
10 г биомассы штамма-продуцента E.coli SO 20050/pGGF8 суспендируют в 100 мл 10 мМ трис-HCl, рН 8,0. Клетки разрушают ультразвуком и суспензию центрифугируют 20 мин при температуре 4oС. Осадок тел включения отмывают раствором соли в буфере. Промывочный раствор содержит набор солюбилизированных низкомолекулярных белков, но не содержит рчГ-КСФ (фиг.1, дорожки 3, 4). Количество белка в полученном осадке 100-120 мг (табл.2) (фиг.1, дорожки 5, 6).
Example 1. Destruction of cells and obtaining inclusion bodies
10 g of the biomass of the producer strain E. coli SO 20050 / pGGF8 are suspended in 100 ml of 10 mM Tris-HCl, pH 8.0. Cells are destroyed by ultrasound and the suspension is centrifuged for 20 min at a temperature of 4 o C. the Precipitation of the inclusion bodies washed with salt solution in buffer. Wash solution contains a set of solubilized low molecular weight proteins, but does not contain rhG-CSF (figure 1, lanes 3, 4). The amount of protein in the resulting precipitate 100-120 mg (table 2) (figure 1, lanes 5, 6).

Пример 2. Растворение тел включения в мочевине и восстановление белка
К полученному в примере 1 осадку добавляют 50 мл 10 мМ трис-HCl, рН 8,0, содержащего 8 М мочевину и интенсивно перемешивают до прозрачности. В растворе определяют концентрацию белка. К раствору добавляют 10 мМ трис-HCl, рН 8,0, содержащего 8 М мочевину до концентрации белка 1-2 мг/мл. Для восстановления белка добавляют 2-меркаптоэтанол до концентрации 10 мМ и смесь оставляют на 18-20 ч при комнатной температуре (18-23oС).
Example 2. Dissolution of inclusion bodies in urea and protein recovery
To the precipitate obtained in Example 1, 50 ml of 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, containing 8 M urea was added and vigorously stirred until clear. The solution determines the concentration of protein. To the solution was added 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, containing 8 M urea to a protein concentration of 1-2 mg / ml. To restore protein, 2-mercaptoethanol is added to a concentration of 10 mM and the mixture is left for 18-20 hours at room temperature (18-23 ° C).

Пример 3. Ренатурация рчГ-КСФ
Раствор восстановленного белка, полученного в предыдущем примере, охлаждают до температуры 4-6oС и добавляют 9 объемов 10 мМ натрий фосфатного буфера, содержащего 10 мМ ЭДТА, охлажденного до указанной температуры. Полученную смесь выдерживают при температуре 4-6oC в течение 20-24 ч. К раствору ренатурированного белка при перемешивании добавляют уксусную кислоту до рН 4,4-4,5.
Example 3. Renaturation of rhG-CSF
The solution of the recovered protein obtained in the previous example is cooled to a temperature of 4-6 ° C. and 9 volumes of 10 mM sodium phosphate buffer containing 10 mM EDTA cooled to the indicated temperature are added. The resulting mixture was kept at a temperature of 4-6 o C for 20-24 hours. Acetic acid was added to the solution of the renatured protein with stirring to a pH of 4.4-4.5.

Пример 4. Очистка ренатурированного рчГ-КСФ
Раствор ренатурированного белка, полученный в примере 3, разбавляют в два раза дистиллированной водой и наносят на две колонки, соединенные последовательно 1-ая 100 мл ДЭАЭ-целлюлозы, 2-ая 300 мл SP-сефадекса, уравновешенные 20 мМ натрий ацетатным буфером, рН 4,4 (буфер "А"). После нанесения колонки промывают буфером "А", колонку с ДЭАЭ-целлюлозой отсоединяют и элюируют сорбированные на SP-сефадексе белки линейным градиентом хлористого натрия от 0 до 0,4 М в буфере "А".
Example 4. Purification of the renatured rcG-CSF
The solution of the renatured protein obtained in Example 3 is diluted twice with distilled water and applied to two columns connected in series with the first 100 ml of DEAE-cellulose, the second 300 ml of SP-Sephadex, balanced with 20 mM sodium acetate buffer, pH 4 , 4 (buffer "A"). After application, the columns are washed with buffer “A”, the column with DEAE-cellulose is disconnected and the proteins adsorbed on SP-Sephadex are eluted with a linear gradient of sodium chloride from 0 to 0.4 M in buffer “A”.

Фракции анализируют электрофорезом в денатурирующих условиях в 12% ПААГ. Фракции, содержащие белок с молекулярной массой 18800, объединяют. Fractions were analyzed by electrophoresis under denaturing conditions in 12% PAAG. Fractions containing protein with a molecular weight of 18800 are combined.

Полученный элюат очищенного рчГ-КСФ диализуют против 50 мМ натрий ацетатного буфера, содержащего 0,1 М хлористый натрий. Конечный объем полученного препарата составил 157 мл, концентрация белка 0,557 мг/мл. The resulting eluate of purified rhG-CSF was dialyzed against 50 mM sodium acetate buffer containing 0.1 M sodium chloride. The final volume of the obtained preparation was 157 ml, the protein concentration of 0.557 mg / ml.

Суммарные данные по очистке рчГ-КСФ из 10 г биомассы приведены в таблице 1. The total data on the purification of rhG-CSF from 10 g of biomass are shown in table 1.

Электрофоретическая чистота полученного белка рчГ-КСФ при нагрузке на лунку 40 мкг составляет более 95% (Фиг.3). The electrophoretic purity of the obtained rhG-CSF protein at a well load of 40 μg is more than 95% (Figure 3).

Пример 5. Определение биологической активности препарата рчГ-КСФ
Суспензию клеток костного мозга добавляют во флаконы, содержащие полную обогащенную среду, из расчета 105 клеток на 1 мл, после чего во флаконы вносят 20 мкл разбавленного раствора рчГ-КСФ. Контрольный образец получают добавлением к суспензии клеток костного мозга в обогащенной среде 20 мкл раствора хлористого натрия с концентрацией 0,15 М. Полученные смеси разносят в лунки 24-луночного планшета в объеме 0,5 мл, используя по две лунки на каждое разведение препарата рчГ-КСФ (от 1 до 50 нг/мл как тестируемого образца, так и стандартного препарата). Планшет с клетками инкубируют при 37oС и 100% влажности в течение 7-8 суток в атмосфере с 5% углекислого газа. По окончании инкубации проводят учет колониестимулирующей активности препаратов, подсчитывая под микроскопом число выросших в лунках колоний. Под колониями подразумевают образовавшиеся в результате культивирования очаги гемопоэза, содержащие более 50 клеток.
Example 5. Determination of the biological activity of the drug rcG-CSF
A suspension of bone marrow cells is added to vials containing complete enriched medium, at the rate of 10 5 cells per 1 ml, after which 20 μl of diluted rhG-CSF solution are added to the vials. A control sample was prepared by adding to the suspension of bone marrow cells in an enriched medium 20 μl of a 0.15 M sodium chloride solution. The resulting mixtures were poured into wells of a 24-well plate in a volume of 0.5 ml, using two wells for each dilution of rhG-β preparation. CSF (from 1 to 50 ng / ml of both the test sample and the standard preparation). The tablet with cells is incubated at 37 o C and 100% humidity for 7-8 days in an atmosphere with 5% carbon dioxide. At the end of the incubation, the colony-stimulating activity of the preparations is counted, counting under the microscope the number of colonies grown in the wells. Colonies mean the foci of hematopoiesis resulting from cultivation containing more than 50 cells.

За 50 единиц активности принимают количество рчГ-КСФ, которое стимулирует образование 50% от максимального количества колоний [13]. For 50 units of activity, the amount of rhG-CSF is taken, which stimulates the formation of 50% of the maximum number of colonies [13].

Биологическая активность полученных препаратов рчГ-КСФ составляет 107-108 МЕ/мг белка.The biological activity of the obtained preparations of rhG-CSF is 10 7 -10 8 IU / mg protein.

Пример 6. Подбор концентрации раствора мочевины для растворения тел включения рчГ-КСФ
40 мл равномерной суспензии тел включения в трис-НСl буфере рН 8,0 разливают по 10 мл в центрифужные пробирки и осадки отделяют центрифугированием. К полученным осадкам добавляют по 10 мл трис-НСl буфера, рН 8,0, содержащего различные концентрации мочевины. Осадки растворяют перемешиванием в течение 20 мин и центрифугируют. В супернатантах определяют концентрацию белка, общий белок, содержание рчГ-КСФ, общее количество рчГ-КСФ и выход рчГ-КСФ относительно количества целевого белка в телах включения. Полученные результаты сведены в таблицу 2.
Example 6. The selection of the concentration of the urea solution to dissolve the inclusion bodies of rhG-CSF
40 ml of a uniform suspension of inclusion bodies in Tris-Hcl pH 8.0 buffer is poured into 10 ml centrifuge tubes and the pellets are separated by centrifugation. To the resulting precipitates add 10 ml of Tris-Hcl buffer, pH 8.0, containing various concentrations of urea. The precipitates are dissolved by stirring for 20 minutes and centrifuged. In the supernatants, protein concentration, total protein, rhG-CSF content, total rhG-CSF amount and rhG-CSF yield relative to the amount of the target protein in the inclusion bodies are determined. The results obtained are summarized in table 2.

Исходя из полученных данных видно, что наибольшее извлечение целевого белка происходит при концентрации мочевины 8 М. Based on the data obtained, it is seen that the greatest extraction of the target protein occurs at a urea concentration of 8 M.

Пример 7. Определение количества примесей в конечном продукте
Примеси липополисахаридов определяли как описано ранее [14].
Example 7. Determination of the amount of impurities in the final product
Impurities of lipopolysaccharides were determined as described previously [14].

Примеси белков штамма-продуцента (Е.coli SG20050/pGGF8) определяли иммуноферментным анализом с использованием поликлональных антител к белкам Е. coli SG20050 [16]. The impurities of the proteins of the producer strain (E. coli SG20050 / pGGF8) were determined by enzyme immunoassay using polyclonal antibodies to E. coli proteins SG20050 [16].

Примеси ДНК определяли гибридизацией [10]. Результаты представлены в таблице 3. Impurities of DNA were determined by hybridization [10]. The results are presented in table 3.

Полученные данные указывают на то, что содержание примесей в рчГ-КСФ незначительно и соответствует требованиям, предъявляемым Минздравом к медицинским иммунобиологическим препаратам, полученным методами генетической инженерии [17]. The data obtained indicate that the content of impurities in the rhG-CSF is insignificant and meets the requirements of the Ministry of Health for medical immunobiological preparations obtained by genetic engineering [17].

Таким образом, использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет упростить метод очистки целевого продукта (провести ренатурацию без использования специального окисляющего агента; осуществить хроматографическую очистку на двух сорбентах одностадийно (соединив колонки последовательно); увеличить относительный выход целевого продукта на 20% (с 33% в прототипе до 57% в предлагаемом способе) и при этом не снижается чистота продукта. Thus, the use of the proposed method in comparison with the prototype allows to simplify the method of purification of the target product (to perform renaturation without the use of a special oxidizing agent; to carry out chromatographic purification on two sorbents in one step (by connecting the columns in series); increase the relative yield of the target product by 20% (from 33% in the prototype up to 57% in the proposed method) and the purity of the product is not reduced.

ЛИТЕРАТУРА
1. Metcalf D. Blood, 1986, v. 67, No. 2, p. 257-267.
LITERATURE
1. Metcalf D. Blood, 1986, v. 67, No. 2, p. 257-267.

2. Morstin G., Souza L.M., Keech J., The Lancet, 1988, No. 26, p. 667-671. 2. Morstin G., Souza L. M., Keech J., The Lancet, 1988, No. 26, p. 667-671.

3. Bronchud, M. H. , Scarffe, J.H., Thatcher, N. et al. Br. J. Cancer, 1987, v. 56, No. 6, p. 809-813. 3. Bronchud, M. H., Scarffe, J. H., Thatcher, N. et al. Br. J. Cancer, 1987, v. 56, No. 6, p. 809-813.

4. Groopman, J.E., Molina, J.-M., Scadden, D.T.N. Engl. J. Med., 1989, v. 321, No. 21, p. 1449-1459. 4. Groopman, J.E., Molina, J.-M., Scadden, D.T.N. Engl. J. Med., 1989, v. 321, No. 21, p. 1449-1459.

5. Lu, H. S. , Souza, L.M., Boone, Т.С., Lai, P.-H. Arch. Biochem. Biophys., 1989, v. 268, No. 1, p. 81-92. 5. Lu, H. S., Souza, L. M., Boone, T. S., Lai, P.-H. Arch. Biochem. Biophys., 1989, v. 268, No. 1, p. 81-92.

6. Lu, H.S., Clogston, C.L., Narhi, L.O. et al. J. Biol. Chem., 1992, v. 267, No. 13, p. 8770-8777. 6. Lu, H.S., Clogston, C. L., Narhi, L.O. et al. J. Biol. Chem., 1992, v. 267, No. 13, p. 8770-8777.

7. Souza, L.M., Boone, T.C., Gabrilove, J., Lai, P.H. Science, 1987, v. 232, p. 61-65. 7. Souza, L. M., Boone, T. C., Gabrilove, J., Lai, P. H. Science, 1987, v. 232, p. 61-65.

8. Welte, K. , Platzer, E., Lu, L. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, v. 82, No. 5, p. 1526-1530. 8. Welte, K., Platzer, E., Lu, L. et al. Proc. Natl. Acad Sci. USA, 1985, v. 82, No. 5, p. 1526-1530.

9. Motoo Yamasaki et al. Biosci. Biotechnol. Biochem., 1998, v.62, N 8, p.1528-1534. 9. Motoo Yamasaki et al. Biosci. Biotechnol. Biochem., 1998, v. 62, No. 8, p. 1528-1534.

10. Методы контроля медицинских иммунобиологических препаратов, вводимых людям. Методические указания, МУК 4.1/4.2/588-96, М., 1998. 10. Methods of control of medical immunobiological drugs administered to people. Guidelines, MUK 4.1 / 4.2 / 588-96, M., 1998.

11. Патент РФ 2113483, кл. C 12 N 15/27, опубл. БИ 17, 1998 г. 11. RF patent 2113483, cl. C 12 N 15/27, publ. BI 17, 1998

12. Патент РФ 2158303, кл. С 12 N 1/21, опубл. БИ 30, 2000 г. 12. RF patent 2158303, cl. C 12 N 1/21, publ. BI 30, 2000

13. Nomura H., Imazeki I., Oheda M., Kubota M., Tamura M., Ono M., Ueyama Y., Asano S., EMBO J., 1986, v. 5, No. 5, p. 891-896. 13. Nomura H., Imazeki I., Oheda M., Kubota M., Tamura M., Ono M., Ueyama Y., Asano S., EMBO J., 1986, v. 5, No. 5, p. 891-896.

14. Денисова Л.Я., Батурина И.И., Закабунин А.И., Афиногенова Г.H., Пустошилова Н.М. ЖМЭИ, 1999, 5, с.109-112. 14. Denisova L.Ya., Baturina II, Zakabunin A.I., Afinogenova G.N., Pustoshilova N.M. ZhMEI, 1999, 5, pp. 109-112.

15. Гольдберг Е. Д. , Дыгай А.М., Жданов В.В. и др. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1999, т. 128, 8, с.194-199. 15. Goldberg E. D., Dygay A.M., Zhdanov V.V. et al. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 1999, v. 128, 8, pp. 194-199.

16. Афиногенова Г.Н., Гладченко Т.Н., Веревкина К.Н., Пустошилова Н.М. Сборник трудов научных сотрудников НИКТИ БАВ, Бердск, 1999 г. 16. Afinogenova G.N., Gladchenko T.N., Verevkina K.N., Pustoshilova N.M. Proceedings of scientists of NIKTI BAS, Berdsk, 1999.

17. Общие требования к медицинским иммунобиологическим препаратам, полученным методами генной инженерии. РД 42-68-9-89, М., 1989. 17. General requirements for medical immunobiological preparations obtained by genetic engineering methods. RD 42-68-9-89, M., 1989.

Claims (2)

1. Способ получения рекомбинантного гранулоцитарного колониестимулирующего фактора человека (рч Г-КСФ) из трансформированных клеток Escherichia coli, содержащих рч Г-КСФ в виде нерастворимых тел включения, предусматривающий разрушение клеток продуцента, отделение, отмывку и растворение тел включения с использованием мочевины, восстановление, ренатурацию и хроматографическую очистку целевого белка, отличающийся тем, что восстановление проводят 10 мМ 2-меркаптоэтанолом, ренатурацию рч Г-КСФ проводят разбавлением раствора восстановленного белка нейтральным буфером, содержащим ЭДТА, до концентрации мочевины 0,8 М, а хроматографическую очистку рч Г-КСФ осуществляют нанесением раствора ренатурированного белка на две последовательно соединенные колонки с ДЭАЭ-целлюлозой и SP-сефадексом с последующим элюированием целевого белка с колонки с SP-сефадексом в линейном градиенте хлористого натрия (от 0 до 0,4 М) в 0,02 М натрий ацетатном буфере при рН 4,4-4,5. 1. A method of obtaining a recombinant granulocyte colony-stimulating human factor (rh G-CSF) from transformed Escherichia coli cells containing rh G-CSF in the form of insoluble inclusion bodies, comprising disrupting producer cells, separation, washing and dissolution of inclusion bodies using urea, restoration, renaturation and chromatographic purification of the target protein, characterized in that the restoration is carried out with 10 mm 2-mercaptoethanol, rn G-CSF is renaturated by diluting the solution of the recovered protein neutral buffer containing EDTA to a urea concentration of 0.8 M, and chromatographic purification of rh G-CSF is carried out by applying a renatured protein solution to two series-connected columns with DEAE-cellulose and SP-Sephadex, followed by elution of the target protein from a column with SP-Sephadex in a linear gradient of sodium chloride (from 0 to 0.4 M) in 0.02 M sodium acetate buffer at a pH of 4.4-4.5. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ренатурацию рч Г-КСФ осуществляют разбавлением раствора восстановленного белка фосфатным буфером при температуре 4-6oС в течение 18-20 ч.2. The method according to claim 1, characterized in that the renaturation of the RF G-CSF is carried out by diluting the solution of the recovered protein with phosphate buffer at a temperature of 4-6 o C for 18-20 hours
RU2001107330/13A 2001-03-19 2001-03-19 Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor RU2201962C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107330/13A RU2201962C2 (en) 2001-03-19 2001-03-19 Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107330/13A RU2201962C2 (en) 2001-03-19 2001-03-19 Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001107330A RU2001107330A (en) 2003-02-20
RU2201962C2 true RU2201962C2 (en) 2003-04-10

Family

ID=20247292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001107330/13A RU2201962C2 (en) 2001-03-19 2001-03-19 Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2201962C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOTOO YAMASAKI et al., Purification and Characterization of Recombinant Human Granulocyte Colonystimulating Factor (rhG-CSF) Derivatives: KW-2228 and other Derivatives, Biosci. Biotechnol. Biochem., 1998, v.68, n.8, р.1528-1534. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR927002375A (en) Megakaryocyte forming factor
RU2358980C2 (en) Method of purifying and/or extracting biologically active granulocyte colony-stimulating factor
BR112013010522B1 (en) METHOD FOR PURIFICATION OF HUMAN GRANULOCYTE COLONY STIMULATING FACTOR FROM RECOMBINANT E. COLI
US5792450A (en) Purified human CSF-1
US4675383A (en) Purification of T-cell growth factor
TWI758285B (en) A method for renaturation and purification of recombinant human granulocyte colony stimulating factor
US4777241A (en) Proteinaceous substance showing antitumorous action and its preparing method
CN1036532C (en) Process for preparing non-glycosylated recombining human IL2 in reduced form
RU2201962C2 (en) Method of preparing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor
RU2278870C2 (en) Method for preparing, isolating, purifying and stabilizing human recombinant granulocytic colony-stimulating factor useful for medicinal using and immunobiological agent based on thereof
EP0132359A2 (en) Natural human interleukin-2 and production thereof
US5322837A (en) Homogeneous erythropoietin compositions and methods of using same
EP0550756A1 (en) Interleukin 6 composition and production thereof
US5391706A (en) Purification of GM-CSF
KR100531670B1 (en) Processes for preparing interferon alpha
CN1142281C (en) Preparation of recombined erythropoietin preparation
JPH02138224A (en) Thrombocytopenia remedy
RU2039823C1 (en) Method for manufacturing human recombination lymphotoxin
KR0160934B1 (en) Process for the purification of recombinant human granulocyte-colony stimulating factor in the form of inclusion body from yeast
US5324524A (en) Yeast derived mitogen
JPH0779709B2 (en) Purification of GM-CSF
CN1062274C (en) Alpha derivative of human tumor necrosin and its preparation
RU2487885C2 (en) Method for large-scale production, separation and purification of recombinant human granulocyte colony-stimulating factor
JPH0761999A (en) Production of saccharide-modified protein
KR20120093870A (en) Plgf-1 in homodimeric form

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20060201

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100416

PD4A Correction of name of patent owner
QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20060201

Effective date: 20140805

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20141017

PD4A Correction of name of patent owner