RU2473556C1 - Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies - Google Patents

Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies Download PDF

Info

Publication number
RU2473556C1
RU2473556C1 RU2011129034/10A RU2011129034A RU2473556C1 RU 2473556 C1 RU2473556 C1 RU 2473556C1 RU 2011129034/10 A RU2011129034/10 A RU 2011129034/10A RU 2011129034 A RU2011129034 A RU 2011129034A RU 2473556 C1 RU2473556 C1 RU 2473556C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protein
purification
sepharose
rhgh
growth hormone
Prior art date
Application number
RU2011129034/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Игоревич Бобрускин
Наталья Вячеславовна Кононова
Виталий Афанасьевич Мартьянов
Александр Михайлович ШУСТЕР
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ГЕНЕРИУМ"
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 Закрытое акционерное общество "ГЕНЕРИУМ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ГЕНЕРИУМ"
Priority to RU2011129034/10A priority Critical patent/RU2473556C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2473556C1 publication Critical patent/RU2473556C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics.
SUBSTANCE: invention refers to biotechnology, particularly a method for production and purification of human recombinant growth hormone (rHGH). The presented method for production and purification of rHGH involves dissolution of inclusion bodies in 2 M urea at pH=11.0 followed by renaturation in a buffer solution 20 mM "Трис"-HCl at pH=8.0. Hydrogen peroxide is used as an rHGH sulphhydryl group oxidiser. N-terminal methionine is split from leucinic aminopeptidase. Chromatographic purification of rHGH is enabled with two-stage ion-exchange chromatography on the sorbent Q Sepharose FF and the stage of purification by hydrophobic chromatography on the sorbent Butyl Sepharose 4 FF. Gel filtration on Sephadex G-25 and ion-exchange chromatography on Q Sepharose FF, pH=6.5. It is followed by ion-exchange chromatography on Sephacryl S-100HR.
EFFECT: invention enables producing a preparation of high-purity rHGH protein of high compendial grade applicable for preparing drug preparations.
3 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к промышленному способу получения рекомбинантого гормона роста человека (рГРЧ) человека или соматропина.The invention relates to the field of biotechnology, in particular to an industrial method for producing recombinant human growth hormone (hGH) human or somatropin.

Задачей настоящего изобретения является разработка технологического легко масштабируемого и экономически выгодного способа получения высокоочищенного рГРЧ, с чистотой не менее 98%.The objective of the present invention is to develop a technological easily scalable and cost-effective method for producing highly purified hrh, with a purity of not less than 98%.

Соматропин (соматотропный гормон-СТГ) - белковый гормон, вырабатывается передней долей гипофиза. Секретируется в кровь под воздействием соматостатина и СТГ-выделяющего фактора - соматолиберина. Время и частота выделения регулируются соматостатином, а количество выделяемого ГРЧ регулируется соматолиберином. ГРЧ относится к группе анаболических гормонов [Павловский А.Г. и др. // Гормон роста человека. Сборник научных трудов. Научный центр биологических исследований АН СССР, Пущино, 1988., Т. 305, №4., С.861-864.]. Молекула ГРЧ состоит из 191 аминокислотного остатка с молекулярной массой 22125 Да. Сохраняя схему строения, общую для других млекопитающих (содержит два остатка триптофана, три остатка тирозина и четыре остатка цистеина, которые образуют в молекуле два дисульфидных моста и формируют две петли - большую, включающую центральный участок аминокислотной последовательности между Cys54-Cys165, и малую (на С - концевом участке) между Cys182-Cys189), ГРЧ отличается аминокислотной последовательностью от изученных соматропинов животных на 34-35%. Этим объясняется неэффективность соматропинов животного происхождения как стимуляторов роста при введении людям [Овчинников Ю.А. // Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987, с.815.].Somatropin (growth hormone-STH) is a protein hormone produced by the anterior pituitary gland. It is secreted into the blood under the influence of somatostatin and STH-releasing factor - somatoliberin. The time and frequency of excretion are regulated by somatostatin, and the amount of hGH secreted is regulated by somatoliberin. HGH belongs to the group of anabolic hormones [Pavlovsky A.G. et al. // Human Growth Hormone. Collection of scientific papers. Scientific Center for Biological Research, Academy of Sciences of the USSR, Pushchino, 1988., T. 305, No. 4., S.861-864.]. The hGH molecule consists of 191 amino acid residues with a molecular weight of 22125 Da. Keeping the structure scheme common to other mammals (contains two tryptophan residues, three tyrosine residues and four cysteine residues, which form two disulfide bridges in the molecule and form two loops - a large one, including the central portion of the amino acid sequence between Cys 54- Cys 165 , and a small (at the C-terminal portion) between Cys 182 -Cys 189 ), hGH differs in amino acid sequence from the studied animal somatropins by 34-35%. This explains the inefficiency of somatropins of animal origin as growth stimulants when administered to people [Ovchinnikov Yu.A. // Bioorganic chemistry. M.: Education, 1987, p.815.].

Рекомбинантный гормон роста человека широко применяется в медицинской практике для лечения различного рода заболеваний, связанных с пониженной секрецией данного гормона в организме человека - малорослость, синдром Шерешевского-Тернера, гипофизарный нанизм [Abdelaziz Elamin, Tuvermo A. // Growth hormone treatment in children and adolescents. Annals of Saudi Medicine, 2002, V.22, P.47-55]. По данным научных исследований рГРЧ может применяться при комплексной терапии таких заболеваний, как диабет II типа, гипертония, атеросклероз, сердечно-сосудистая недостаточность, ожирение и других патологиях, которые проявляются в результате снижения уровня ГРЧ в организме человека с возрастом [Wilson М.Е., Gordon Т.Р., Chikazawa К., Gust D., Tanner J.М., Rudman С.G. // Effects of growth hormone on neonatal growth in nursing rhesus monkeys. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1991, V.72(6), P.1302-1307.].Recombinant human growth hormone is widely used in medical practice for the treatment of various kinds of diseases associated with decreased secretion of this hormone in the human body - small growth, Shereshevsky-Turner syndrome, pituitary nanism [Abdelaziz Elamin, Tuvermo A. // Growth hormone treatment in children and adolescents . Annals of Saudi Medicine, 2002, V.22, P.47-55]. According to scientific research, hGH can be used in the treatment of diseases such as type II diabetes, hypertension, atherosclerosis, cardiovascular failure, obesity and other pathologies that occur as a result of a decrease in hGH in the human body with age [Wilson M.E. , Gordon T.R., Chikazawa K., Gust D., Tanner J.M., Rudman C.G. // Effects of growth hormone on neonatal growth in nursing rhesus monkeys. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1991, V.72 (6), P.1302-1307.].

Создание штамма-продуцента ГРЧ позволило получать биологически активный белок в количестве, необходимом как для проведения различных структурно-функциональных исследований, так и для использования в медицинской практике. За рубежом созданы лекарственные препараты на основе рГРЧ (генотропин, протропин, хуматроп и др.). Гормон роста, получаемый в бактериальных клетках Е. coli, содержит дополнительный N-концевой остаток-метионин (Met-рГРЧ), который необходимо отщепить для получения нужного лекарственного препарата (рГРЧ).The creation of a strain producing hGH made it possible to obtain a biologically active protein in the amount necessary for conducting various structural and functional studies, as well as for use in medical practice. Abroad, drugs based on rHRG (genotropin, protropin, humatrop, etc.) have been created. The growth hormone obtained in the bacterial cells of E. coli contains an additional N-terminal methionine residue (Met-rGHF), which must be cleaved to obtain the desired drug (rGHF).

Полученный таким образом рГРЧ очищают стандартными способами, упомянутыми, например, в патентах США: US 4601980, US 5424199, US 4658021 и др. В этих способах используют, как правило, солюбилизацию белка в буферных системах, содержащих хаотропные агенты или ионные детергенты в достаточно высоких концентрациях, которые сильно затрудняют очистку белка на последующих стадиях. Также известен способ проведения солюбилизации рГРЧ с помощью мочевины при высоких значениях рН [Ashok К. Patra et all // Optimization of inclusion body solubilization and renaturation of recombinant human growth hormone from Escherichia coli, Protein Expression and Purification, 2000, V 18, p.182-192]. Ренатурация белка проводится с помощью понижения концентрации хаотропного агента или добавлением окислительно-восстановительной пары. Дальнейшую очистку рГРЧ проводят следующими методами: фракционированием полиэтиленимином, гель-фильтрацией на Сефакриле S-200, фракционированием сульфатом аммония, ионообменной хроматографией, аффинной хроматографией с использованием антител против гормона роста. Такие способы трудоемки и дорогостоящи.The hRHG thus obtained is purified by standard methods mentioned, for example, in US patents: US 4,601,980, US 5,424,199, US 4,658,021 and others. In these methods, protein solubilization is usually used in buffer systems containing chaotropic agents or ionic detergents at sufficiently high concentrations that greatly complicate protein purification in subsequent stages. Also known is a method for carrying out the solubilization of hGH with urea at high pH [Ashok K. Patra et all // Optimization of inclusion body solubilization and renaturation of recombinant human growth hormone from Escherichia coli, Protein Expression and Purification, 2000, V 18, p. 182-192]. Protein renaturation is carried out by lowering the concentration of a chaotropic agent or by adding a redox pair. Further purification of hGH is carried out by the following methods: fractionation with polyethyleneimine, gel filtration on Sephacryl S-200, fractionation with ammonium sulfate, ion exchange chromatography, affinity chromatography using antibodies against growth hormone. Such methods are laborious and expensive.

Известны также способы получения рГРЧ, [пат. ЕР №0114506, РФ 1596731, РФ 2099348], в которых предлагается проводить очистку белка с помощью его осаждения различными солями металлов, добиваясь, таким образом, избавления продукта от высокомолекулярных белковых примесей. Но такой подход приводит к длительным процессам центрифугирования или фильтрации. Такие методы усложняют процесс очистки белка и приводят к удорожанию технологии.Also known are methods of producing hGH, [US Pat. EP No. 0114506, RF 1596731, RF 2099348], in which it is proposed to purify the protein by precipitation with various metal salts, thus achieving the disposal of high molecular weight protein impurities. But this approach leads to lengthy centrifugation or filtration processes. Such methods complicate the process of protein purification and lead to a rise in the cost of technology.

Наиболее близким к заявленному способу является способ [Воробьев И.И. и др. //Высокоэффективный процесс получения гормона роста человека, Биотехнология, 2005, №5, С.44-48], позволяющий получить интактный нативный рГРЧ, который включает несколько стадий: солюбилизацию телец включения с помощью 6 М гуанидина гидрохлорида, проведение рефолдинга с помощью добавления в реакционную смесь 1 мМ цистеамина и 0,1 мМ цистамина, очистку белка на ионообменном сорбенте Source 15Q, отщепление N-концевого метионина с помощью аминопептидазы. Окончательную очистку проводили с помощью обращенно-фазовой хроматографии на сорбенте С4, Nucleosil. Для перевода белка в фармакологический буферный раствор использовали эксклюзивную гель-фильтрацию на геле Superdex 75. Этот способ позволяет получить рГРЧ с выходом 0,1 г из 1 г целевого белка, солюбилизированного из телец включения.Closest to the claimed method is a method [Vorobev I.I. et al. // Highly efficient process for producing human growth hormone, Biotechnology, 2005, No. 5, P.44-48], which allows one to obtain an intact native hRHF, which includes several stages: solubilization of inclusion bodies with 6 M guanidine hydrochloride, refolding with by adding 1 mM cysteamine and 0.1 mM cystamine to the reaction mixture, protein purification on a Source 15Q ion-exchange sorbent, cleavage of the N-terminal methionine with aminopeptidase. Final purification was performed using reverse phase chromatography on a sorbent C4, Nucleosil. Exclusive gel filtration on Superdex 75 gel was used to transfer the protein to the pharmacological buffer solution. This method allows one to obtain hGH with a yield of 0.1 g from 1 g of the target protein solubilized from inclusion bodies.

Недостатком способа-прототипа является то, что использование 6 М гуанидина гидрохлорида для солюбилизации снижает выход Met-рГРЧ после процесса ренатурации и приводит к большим потерям белка до 50% от начального количества. Еще одним недостатком данного способа является необходимость концентрирования белка после ренатурации с помощью осаждения 50% раствором сульфата аммония, что в свою очередь при масштабировании процесса приводит к большим потерям белка и трудоемкостью на стадии центрифугирования.The disadvantage of the prototype method is that the use of 6 M guanidine hydrochloride for solubilization reduces the yield of Met-hRHC after the renaturation process and leads to large protein losses up to 50% of the initial amount. Another disadvantage of this method is the need to concentrate the protein after renaturation by precipitation with a 50% solution of ammonium sulfate, which, in turn, when scaling the process leads to large protein losses and laboriousness at the centrifugation stage.

Таким образом, существует потребность в новых улучшенных и более дешевых способах очистки рГРЧ, позволяющих получать высокоочищенный белок с высокими выходами, а также сократить время очистки.Thus, there is a need for new improved and cheaper methods for purification of hGHR, allowing to obtain highly purified protein with high yields, as well as reduce the time of cleaning.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение технологии очистки рекомбинантного гормона роста человека.The technical result of the claimed invention is to simplify the technology of purification of recombinant human growth hormone.

Указанный технический результат достигается осуществлением заявленного способа очистки рекомбинантного гормона роста человека. Предлагаемый способ получения и очистки рГРЧ, синтезируемого в клетках Е. coli в виде нерастворимых телец включения, состоит из нескольких последовательных стадий.The specified technical result is achieved by the implementation of the claimed method of purification of recombinant human growth hormone. The proposed method for the preparation and purification of hGH, synthesized in E. coli cells in the form of insoluble inclusion bodies, consists of several successive stages.

Тельца включения Met-рГРЧ солюбилизируют в буферном растворе, содержащим 20 мМ Трис-HCl, 2 М мочевину, рН 11.0 и оставляют перемешиваться при комнатной температуре.The inclusion bodies of Met-hRHF are solubilized in a buffer solution containing 20 mM Tris-HCl, 2 M urea, pH 11.0 and allowed to mix at room temperature.

Раствор белка, полученный после солюбилизации, разбавляют буферным раствором, содержащим 20 мМ Трис-HCl. Затем доводят рН раствора до значения 8.0, добавляют 37% Н2О2 и продолжают перемешивать при комнатной температуре. Количество правильно уложенного белка контролируют с помощью ОФ ВЭЖХ на колонке YMC C4, 250×4,6, 5 мкм, 300 A (YMC Co., LTD, Japan).The protein solution obtained after solubilization is diluted with a buffer solution containing 20 mm Tris-HCl. Then the pH of the solution was adjusted to a value of 8.0, 37% H 2 O 2 was added and stirring was continued at room temperature. The amount of correctly laid protein is monitored by RP-HPLC on a YMC C4, 250 x 4.6, 5 μm, 300 A column (YMC Co., LTD, Japan).

Первую стадию хроматографической очистки Met-рГРЧ проводят при комнатной температуре на аксиальной колонне, упакованной ионообменным сорбентом Q Sepharose FF (GE Healthcare, USA). Раствор белка после ренатурации наносят на колонну, уравновешенную стартовым буферным раствором, который содержит 20 мМ Трис-HCL, рН 8.0. Элюирование белка с колонны ведут линейным градиентом концентрации хлорида натрия от 0-40%.The first stage of chromatographic purification of Met-hRHC is carried out at room temperature on an axial column packed with Q Sepharose FF ion-exchange sorbent (GE Healthcare, USA). The protein solution after renaturation is applied to the column, balanced with the starting buffer solution, which contains 20 mm Tris-HCL, pH 8.0. Elution of protein from the column is a linear gradient of the concentration of sodium chloride from 0-40%.

После первой стадии очистки на Q Sepharose FF для получения нативного белка (рГРЧ) проводят отщепление N-концевого метионина. Для этого в раствор Met-рГРЧ добавляют лейциновую аминопептидазу. Реакцию отщепления проводят при комнатной температуре и контролируют с помощью изократической ОФ ВЭЖХ на колонке Symmetry 300, C18, 300 Å (4,6×250 мм) (Waters, США).After the first purification step, Q Sepharose FF is used to cleave the N-terminal methionine to obtain the native protein (hGH). For this, a leucine aminopeptidase is added to the Met-rGH solution. The cleavage reaction is carried out at room temperature and is monitored by isocratic RP HPLC on a Symmetry 300, C 18 , 300 Å (4.6 × 250 mm) column (Waters, USA).

На второй стадии хроматографической очистки рГРЧ, белок с отщепленным метионином наносят на аксиальную колонну, упакованную Butyl Sepharose 4 FF (GE Healthcare, USA) и уравновешенную стартовым буферным раствором, содержащим 20 мМ Трис-HCL, 2М NaCl, pH 7.0. Элюирование белка с колонки проводят снижающимся линейным градиентом концентрации хлорида натрия от 100% до 0.In the second stage of chromatographic purification of hGH, the protein with cleaved methionine is applied to an axial column packed with Butyl Sepharose 4 FF (GE Healthcare, USA) and balanced with a starting buffer solution containing 20 mM Tris-HCL, 2M NaCl, pH 7.0. Elution of the protein from the column is carried out by a decreasing linear gradient of the concentration of sodium chloride from 100% to 0.

После гидрофобной хроматографии проводят третью стадию хроматографической очистки рГРЧ на аксиальной колонне, упакованной ионообменным сорбентом Q Sepharose FF (GE Healthcare, USA). Раствор белка переводят с помощью гель-фильтрации на геле Sephadex G-25 Fine (GE Healthcare, USA) в буферный раствор, содержащий 50 мМ Гистидина, pH 6,5. Затем полученный раствор белка наносят на колонну с ионообменным сорбентом, уравновешенную стартовым буферным раствором, который содержит 50 мМ Гистидина, pH 6,5. Элюирование белка с колонны ведут линейным градиентом концентрации хлорида натрия от 0-30%.After hydrophobic chromatography, the third stage of chromatographic purification of hGH is carried out on an axial column packed with Q Sepharose FF ion-exchange sorbent (GE Healthcare, USA). The protein solution was transferred by gel filtration on a Sephadex G-25 Fine gel (GE Healthcare, USA) into a buffer solution containing 50 mM Histidine, pH 6.5. Then, the resulting protein solution is applied to a column with an ion-exchange sorbent balanced with a starting buffer solution that contains 50 mM Histidine, pH 6.5. Elution of protein from the column is a linear gradient of the concentration of sodium chloride from 0-30%.

Заключительную стадию хроматографической очистки рГРЧ проводят на колонне, заполненной гелем Sephacryl S-100 HR (GE Healthcare, USA). Предварительно колонну уравновешивают буферным раствором, который содержит 20 мМ Na2HPO4, 0,2% глицина, 4% маннитола, pH 6,8.The final stage of chromatographic purification of hGH is carried out on a column filled with Sephacryl S-100 HR gel (GE Healthcare, USA). Pre-balance the column with a buffer solution that contains 20 mm Na 2 HPO 4 , 0.2% glycine, 4% mannitol, pH 6.8.

В результате получают 0,45 г рГРЧ с чистотой по ВЭЖХ 98-99% из 1 г целевого белка, полученного из телец включения.The result is 0.45 g rhrh with a purity by HPLC 98-99% of 1 g of the target protein obtained from inclusion bodies.

Применение предложенного изобретения имеет следующие преимущества.The application of the proposed invention has the following advantages.

- Солюбилизацию Met-рГРЧ проводят в 2 М мочевине при pH 11.0, что позволяет сохранить сформировавшуюся вторичную структуру белка на стадии образования телец включения в клетка Е. coli. Применение более высоких значений pH приводит к преобразованию дисульфидной связи Cys182-Cys189 в тиоэфирную связь, что в свою очередь влечет за собой образование трудноотделяемых в условиях промышленного производства родственных примесей и снижению активности целевого продукта.- Solubilization of Met-rGHC is carried out in 2 M urea at pH 11.0, which allows you to save the formed secondary structure of the protein at the stage of formation of inclusion bodies in the E. coli cell. The use of higher pH values leads to the conversion of the Cys 182- Cys 189 disulfide bond to a thioether bond, which in turn entails the formation of related impurities that are difficult to separate under industrial production conditions and a decrease in the activity of the target product.

- Процесс ренатурации белка проводят при концентрации, равной 1,2 мг/мл, что позволяет проводить данную стадию в небольших объемах. В качестве окислителя сульфогидрильных групп белка впервые используют перекись водорода. При таких условиях время проведения процесса ренатурации сократилось до 2 ч при промышленных масштабах производства.- The process of protein renaturation is carried out at a concentration of 1.2 mg / ml, which allows this stage to be carried out in small volumes. For the first time, hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent of sulfohydryl groups of a protein. Under such conditions, the time of the renaturation process was reduced to 2 hours at an industrial scale of production.

- Благодаря подобранным условиям, выход целевого белка после процесса ренатурации удалось поднять до 75-80%.- Thanks to the selected conditions, the yield of the target protein after the renaturation process was able to increase to 75-80%.

- Полностью исключены стадии концентрирования белка перед хроматографической очисткой с помощью осаждения белка 50% раствором сульфата аммония.- The stages of protein concentration before chromatographic purification by precipitation of the protein with 50% ammonium sulfate solution are completely excluded.

- Стадия очистки белка на обращенно-фазовом сорбенте заменена на стадию очистки с применением гидрофобной хроматографии, что привело к существенному упрощению и удешевлению процесса.- The stage of protein purification on a reverse-phase sorbent has been replaced by a stage of purification using hydrophobic chromatography, which has led to a significant simplification and cheapening of the process.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.

На фиг.1 представлена аминокислотная последовательность рГРЧ.Figure 1 shows the amino acid sequence of hGH.

На фиг.2 представлен контроль отщепления N-концевого метионина рГРЧ с помощью ОФ ВЭЖХFigure 2 presents the control of the cleavage of the N-terminal methionine rGH using RP HPLC

На фиг.3 представлен анализ рГРЧ методом ОФ ВЭЖХ после солюбилизации, ренатурации.Figure 3 presents the analysis of hGH by RP HPLC after solubilization, renaturation.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Получение высокоочищенного рГРЧ.Example 1. Obtaining highly purified hRHC.

К 200 г влажных телец включения рГРЧ приливают 4 л буферного раствора, содержащего 20 мМ Трис-HCl, 2 М мочевины, рН 11.0, и оставляют перемешиваться в течение 30 мин при комнатной температуре. Раствор белка, полученный после солюбилизации, разбавляют буферным раствором, содержащим 20 мМ Трис-HCl. Доводят рН раствора до значения 8,0, добавляют 37% H2O2. Затем реакционную смесь оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение 2 часов.4 L of a buffer solution containing 20 mM Tris-HCl, 2 M urea, pH 11.0 was added to 200 g of wet bodies of rhGH inclusion, and left to mix for 30 min at room temperature. The protein solution obtained after solubilization is diluted with a buffer solution containing 20 mm Tris-HCl. The pH of the solution was adjusted to 8.0, 37% H 2 O 2 was added. Then the reaction mixture was allowed to stir at room temperature for 2 hours.

Количество правильно уложенного белка контролируют с помощью ОФ ВЭЖХ на колонке YMC C4. Первую стадию хроматографической очистки рГРЧ проводят при комнатной температуре на аксиальной колонне серии BPG 140×500 мм, заполненную ионообменным сорбентом Q Sepharose FF. Раствор белка после ренатурации наносят на колонну, уравновешенную стартовым буферным раствором, который содержит 20 мМ Трис-HCL, рН 8.0. Нагрузка на сорбент может достигать 80 мг суммарного белка на 1 мл носителя. После нанесения всего объема белка сорбент промывают тремя объемами стартового буферного раствора. Элюирование белка с колонки проводят линейным градиентом концентрации хлорида натрия от 0 до 40%. Детектирование белка проводят при длине волны, равной 280 нм. Фракции, содержащие целевой белок, по результатам анализа на обращенно-фазовой колонке C4, объединяют.The amount of correctly laid protein is monitored by RP-HPLC on a YMC C4 column. The first stage of chromatographic purification of hGH is carried out at room temperature on an axial column of the BPG series 140 × 500 mm filled with ion exchange sorbent Q Sepharose FF. The protein solution after renaturation is applied to the column, balanced with the starting buffer solution, which contains 20 mm Tris-HCL, pH 8.0. The load on the sorbent can reach 80 mg of total protein per 1 ml of carrier. After applying the entire volume of protein, the sorbent is washed with three volumes of the starting buffer solution. The elution of the protein from the column is carried out by a linear gradient of the concentration of sodium chloride from 0 to 40%. Protein detection is carried out at a wavelength of 280 nm. The fractions containing the target protein, according to the results of analysis on a reversed-phase C 4 column, are combined.

На следующем этапе к раствору Met-рГРЧ, полученного после очистки на Q Sepharose FF, добавляют лейциновую аминопептидазу в расчете 7,5 ед. на 1 г белка. Реакцию отщепления проводят в течение 16 ч при комнатной температуре. Реакцию контролируют с помощью изократической ОФ ВЭЖХ на колонке Symmetry 300, C18, 4,6×250 мм, 5 мкм, 300 A (Waters, USA), фиг.2.In the next step, to the solution of Met-rGHC obtained after purification with Q Sepharose FF, 7.5 leucine aminopeptidase was added. per 1 g of protein. The cleavage reaction is carried out for 16 hours at room temperature. The reaction is monitored by isocratic RP HPLC on a Symmetry 300, C 18 , 4.6 × 250 mm, 5 μm, 300 A column (Waters, USA), FIG. 2.

После отщепления N-концевого метионина хроматографическую очистку рГРЧ проводили с помощью гидрофобной хроматографии при комнатной температуре на аксиальной колонне серии BPG 140×500 мм, заполненную Butyl Sepharose 4 FF. К раствору белка после ионообменной хроматографии добавляют хлорид натрия до конечного содержания 2 М, доводят рН до значения 7,0 и наносят на колонну, уравновешенную стартовым буферным раствором. После нанесения всего объема белка сорбент промывают тремя объемами стартового буферного раствора, который содержит 20 мМ Трис-HCL, 2М NaCl рН 7,0. Элюирование белка с колонки проводят снижающимся линейным градиентом концентрации хлорида натрия 100 до 0%. Детектирование белка проводят при длине волны, равной 280 нм. Фракции, содержащие целевой белок, по результатам анализа на обращенно-фазовой колонке С4, объединяют.After cleavage of the N-terminal methionine, rGHC chromatographic purification was performed using hydrophobic chromatography at room temperature on an axial column of the BPG series 140 × 500 mm filled with Butyl Sepharose 4 FF. After ion exchange chromatography, sodium chloride is added to the protein solution to a final content of 2 M, the pH is adjusted to 7.0, and applied to the column balanced with the starting buffer solution. After applying the entire volume of protein, the sorbent is washed with three volumes of the starting buffer solution, which contains 20 mm Tris-HCL, 2M NaCl pH 7.0. Elution of the protein from the column is carried out by a decreasing linear gradient of the concentration of sodium chloride 100 to 0%. Protein detection is carried out at a wavelength of 280 nm. The fractions containing the target protein, according to the results of analysis on a reversed-phase column With 4 , are combined.

Объединенную фракцию белка переводят с помощью гель-фильтрации на геле Sephadex G-25 Fine в буферный раствор, содержащий 50 мМ Гистидина, рН 6,5. Затем полученный раствор белка наносят на колонну с ионообменным сорбентом Q-Sepharose FF, уравновешенную стартовым буферным раствором, который содержит 50 мМ Гистидина, рН 6,5. Элюирование белка с колонны ведут линейным градиентом концентрации хлорида натрия от 0-30%. Детектирование белка проводят при длине волны, равной 280 н. м. Фракции, содержащие целевой белок по результатам анализа на обращенно-фазовой колонке С4, объединяют.The combined protein fraction was transferred by gel filtration on Sephadex G-25 Fine gel to a buffer solution containing 50 mM Histidine, pH 6.5. Then, the resulting protein solution is applied to the column with the ion-exchange sorbent Q-Sepharose FF, balanced with the starting buffer solution, which contains 50 mm Histidine, pH 6.5. Elution of protein from the column is a linear gradient of the concentration of sodium chloride from 0-30%. Protein detection is carried out at a wavelength of 280 N. m. Fractions containing the target protein according to the results of analysis on a reversed-phase column With 4 are combined.

Заключительную стадию хроматографической очистки рГРЧ проводят на колонне, заполненной гелем Sephacryl S-100 HR. Предварительно колонну уравновешивают буферным раствором, который содержит 20 мМ Nа2НРO4, 0,2% глицина, 4% маннитола, рН 6,8. Далее проводят гель-фильтрацию полученного раствора белка после третьей стадии хроматографической очистки. Детектирование белка проводят при длине волны, равной 280 нм. В полученной фракции белка определяют концентрацию с помощью обращенно-фазовой хроматографии на колонке YMC, С4.The final stage of chromatographic purification of hGH is carried out on a column filled with Sephacryl S-100 HR gel. Preliminarily, the column is equilibrated with a buffer solution that contains 20 mM Na 2 НРО 4 , 0.2% glycine, 4% mannitol, pH 6.8. Next, gel filtration of the obtained protein solution is carried out after the third stage of chromatographic purification. Protein detection is carried out at a wavelength of 280 nm. In the obtained protein fraction, the concentration is determined by reverse phase chromatography on a YMC, C4 column.

Выход готового продукта составляет 0,45 г высокоочищенного рГРЧ с 1 г целевого белка, полученного при солюбилизации из телец включения. Чистота белка - не менее 98%. Материальный баланс промышленного процесса очистки рГРЧ представлен в таблице 1.The yield is 0.45 g of highly purified hGH with 1 g of the target protein obtained by solubilization from inclusion bodies. Protein purity - not less than 98%. The material balance of the industrial process of cleaning hrh is presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Материальный баланс основных стадий промышленного процесса очистки рГРЧThe material balance of the main stages of the industrial process of cleaning hrh СТАДИИ ОЧИСТКИ рГРЧSTAGES OF CLEARING OF HRCG ВЫХОД рГРЧ, гEXIT RGRG, g ВЫХОД рГРЧ, %RGRG OUTPUT,% Хроматографическая чистота рГРЧ,%Chromatographic purity rhr,% СОДЕРЖАНИЕCONTENT Белков Е. coli, нг/мгбелка Protein E. coli, ng / mg protein Эндотоксинов, Ед/мгбелка Endotoxins, U / mg protein Экстракция белкаProtein extraction из 20 г телец включенияfrom 20 g inclusion Taurus 4040 100one hundred -- >250> 250 >250> 250 РенатурацияRenaturation 30-3230-32 75-8075-80 75-8075-80 ИонообменнаяIon exchange хроматография наchromatography on 26-3126-31 66-7766-77 85-9085-90 50-10050-100 100-250100-250 Q Sepharose FF, рН8,0Q Sepharose FF, pH8.0 Гидрофобная хроматография наHydrophobic chromatography on Butyl Sepharose 4Butyl Sepharose 4 23-2523-25 58-6358-63 89-9589-95 FF Гель-фильтрацияFF Gel Filtration на Sephadex G-25on the Sephadex G-25 22-2322-23 55-5955-59 ИонообменнаяIon exchange 1-31-3 ≤1≤1 хроматография наchromatography on 18-2018-20 46-5046-50 95-9995-99 Q Sepharose FF, рН6,5Q Sepharose FF, pH 6.5 Гель-фильтрацияGel filtration на Sephacryl S-100HRon Sephacryl S-100HR 17-1817-18 44-4744-47 97-9997-99

Пример 2. Контроль отщепления N-концевого метионина рГРЧ с помощью ОФ ВЭЖХ на колонке Symmetry 300, C18.Example 2. Control of the cleavage of the N-terminal methionine of hGH using RP-HPLC on a Symmetry 300 column, C 18 .

Хроматографию проводят в изократическом режиме на обращенно-фазовой колонке Symmetry 300, C18, 5 мкм, 300А (4,6 × 250 мм) (Waters, США). Подвижная фаза содержит 0.5 М КН2РO4, рН 6.5, 24% 1-пропанола. Скорость потока - 0.5 мл/мин, температура - 45°С, длина волны - 220 нм. В качестве внешнего стандарта используют Европейский стандарт (CRS) с известной концентрацией. Продукт элюируется одним пиком (фиг.2), чистота продукта составляет не менее 98%.Chromatography was performed isocratically on a reversed-phase column Symmetry 300, C 18, 5 micron, 300 A (4,6 × 250 mm) (Waters, USA). The mobile phase contains 0.5 M KN 2 PO 4 , pH 6.5, 24% 1-propanol. The flow rate is 0.5 ml / min, the temperature is 45 ° C, and the wavelength is 220 nm. As an external standard, a European Standard (CRS) with a known concentration is used. The product elutes with one peak (figure 2), the purity of the product is at least 98%.

Пример 3. Анализ рГРЧ с помощью ОФ ВЭЖХ на колонке YMC, C4.Example 3. The analysis of hGH using RP HPLC on a YMC column, C4.

Анализ полученного рГРЧ проводят с помощью обращенно-фазовой хроматографии в градиенте концентрации 1-пропанол:ацетонитрил (20:80) от 30 до 50% в присутствии 0,1% ТФУ на колонке YMC C4, 250х4,6 мм, 5 мкм, 300А (YMC Co., LTD, Japan) на хроматографе Agilent 1200 series (Agilent Corporation, USA). Продукт элюируется одним пиком (фиг.3), чистота продукта составляет не менее 98%.The analysis of the obtained hGH is carried out using reverse phase chromatography in a concentration gradient of 1-propanol: acetonitrile (20:80) from 30 to 50% in the presence of 0.1% TFA on a YMC C 4 column, 250x4.6 mm, 5 μm, 300A (YMC Co., LTD, Japan) on an Agilent 1200 series chromatograph (Agilent Corporation, USA). The product elutes with one peak (figure 3), the purity of the product is at least 98%.

Пример 4. Масштабирование процесса очистки соматропина рГРЧ.Example 4. Scaling of the purification process of somatropin rGRC.

Данные, приведенные в таблице 2, были получены на 10 опытно-промышленных сериях препарата.The data shown in table 2 were obtained on 10 pilot industrial series of the drug.

Таблица 2table 2 СТАДИИ ОЧИСТКИ рГРЧSTAGES OF CLEARING OF HRCG ВЫХОД рГРЧ, гEXIT RGRG, g ВЫХОД рГРЧ, %RGRG OUTPUT,% Хроматографич. чистота рГРЧ, %Chromatographic purity hrh,% СОДЕРЖАНИЕCONTENT Белков Е. coli, нг/мгбелка Protein E. coli, ng / mg protein Эндотоксинов, Ед/мгбелка Endotoxins, U / mg protein Экстракция белкаProtein extraction из 2000 г телец включенияfrom 2000 g inclusion Taurus 400400 100one hundred -- >250> 250 >250> 250 РенатурацияRenaturation 300-320300-320 75-8075-80 75-8075-80 ИонообменнаяIon exchange хроматография на Q Sepharose FFchromatography on Q Sepharose FF 265-310265-310 66-7766-77 85-9085-90 50-10050-100 100-250100-250 Гидрофобная хроматография наHydrophobic chromatography on Butyl Sepharose 4Butyl Sepharose 4 235-250235-250 58-6358-63 FFFf 89-9589-95 Гель-фильтрацияGel filtration на Sephadex G-25on the Sephadex G-25 220-237220-237 55-5955-59 ИонообменнаяIon exchange 1-31-3 ≤1≤1 хроматография на Q Sepharose FFchromatography on Q Sepharose FF 187-200187-200 46-5046-50 95-9995-99 Гель-фильтрацияGel filtration на Sephacryl S-100 HRon Sephacryl S-100 HR 172-185172-185 44-4744-47 97-9997-99

Claims (1)

1. Способ получения и очистки рекомбинантного гормона роста человека, включающий следующие стадии:
1) растворение телец включения в 2М мочевине при рН 11;
2) ренатурация белка в буферном растворе 20 мМ Трис-НСl при рН 8,0 с использованием в качестве окислителя сульфогидрильных групп белка перекиси водорода;
3) ионообменная хроматография на Q Sepharose FF, рН 8,0;
4) отщепление N-концевого метионина с помощью лейциновой аминопептидазы;
5) гидрофобная хроматография на Butyl Sepharose 4 FF;
6) гель-фильтрация на Sephadex G-25;
7) ионообменная хроматография на Q Sepharose FF, pH 6,5;
8) гель-фильтрация на Sephacryl S-100HR.
1. The method of obtaining and purification of recombinant human growth hormone, comprising the following stages:
1) dissolution of inclusion bodies in 2M urea at pH 11;
2) protein renaturation in a buffer solution of 20 mM Tris-Hcl at pH 8.0 using hydrogen peroxide protein as an oxidizing agent;
3) ion exchange chromatography on Q Sepharose FF, pH 8.0;
4) cleavage of the N-terminal methionine with leucine aminopeptidase;
5) hydrophobic chromatography on Butyl Sepharose 4 FF;
6) gel filtration on Sephadex G-25;
7) ion exchange chromatography on Q Sepharose FF, pH 6.5;
8) gel filtration on Sephacryl S-100HR.
RU2011129034/10A 2011-07-14 2011-07-14 Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies RU2473556C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129034/10A RU2473556C1 (en) 2011-07-14 2011-07-14 Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129034/10A RU2473556C1 (en) 2011-07-14 2011-07-14 Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2473556C1 true RU2473556C1 (en) 2013-01-27

Family

ID=48806891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129034/10A RU2473556C1 (en) 2011-07-14 2011-07-14 Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2473556C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672816C2 (en) * 2017-02-06 2018-11-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства METHOD OF PRODUCING NON-METHIONINE RECEPTOR ANTAGONIST INTERLEUKIN-36 STRAIN BACTERIA ESCHERICHIA COLI BL21 [DE3] - PRODUCER NON-METHIONINE RECEPTOR ANTAGONIST INTERLEUKIN-36 (VARIANTS), METHOD OF THEIR PREPARATION, AND PLASMID VECTOR pBAD15A pET15A AND DNA SEQUENCE FOR THEIR PREPARATION

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4601980A (en) * 1979-07-05 1986-07-22 Genentech Inc. Microbial expression of a gene for human growth hormone
RU2099348C1 (en) * 1990-01-22 1997-12-20 Питман-Мур, Инк. Method of isolation of the recombinant polypeptide having somatotropin sequence
US5760187A (en) * 1996-02-22 1998-06-02 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Purification process of a human growth hormone
EA011749B1 (en) * 2004-11-02 2009-06-30 Арес Трейдинг С.А. A process for the production of human growth hormone and use serum-free cell culture medium for mammalian cells expressing human growth hormone

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4601980A (en) * 1979-07-05 1986-07-22 Genentech Inc. Microbial expression of a gene for human growth hormone
US5424199A (en) * 1979-07-05 1995-06-13 Genentech, Inc. Human growth hormone
RU2099348C1 (en) * 1990-01-22 1997-12-20 Питман-Мур, Инк. Method of isolation of the recombinant polypeptide having somatotropin sequence
US5760187A (en) * 1996-02-22 1998-06-02 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Purification process of a human growth hormone
EA011749B1 (en) * 2004-11-02 2009-06-30 Арес Трейдинг С.А. A process for the production of human growth hormone and use serum-free cell culture medium for mammalian cells expressing human growth hormone

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВОРОБЬЕВ И.И. и др. Высокоэффективный процесс получения гормона роста человека. - Биотехнология, 2005, No.5, с.44-48, весь документ. *
ВОРОБЬЕВ И.И. и др. Высокоэффективный процесс получения гормона роста человека. - Биотехнология, 2005, №5, с.44-48, весь документ. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672816C2 (en) * 2017-02-06 2018-11-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства METHOD OF PRODUCING NON-METHIONINE RECEPTOR ANTAGONIST INTERLEUKIN-36 STRAIN BACTERIA ESCHERICHIA COLI BL21 [DE3] - PRODUCER NON-METHIONINE RECEPTOR ANTAGONIST INTERLEUKIN-36 (VARIANTS), METHOD OF THEIR PREPARATION, AND PLASMID VECTOR pBAD15A pET15A AND DNA SEQUENCE FOR THEIR PREPARATION
RU2672816C9 (en) * 2017-02-06 2019-01-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства THE METHOD OF PRODUCTION OF INTERLEUKIN-36 RECEPTOR ANTAGONIST WITH CLEAVED N-TERMINAL METHIONINE, ESCHERICHIA COLI BL21[DE3] STRAIN PRODUCING INTERLEUKIN-36 RECEPTOR ANTAGONIST WITH CLEAVED N-TERMINAL METHIONINE (VARIANTS), METHOD OF THEIR CONSTRUCTION, PLASMID VECTORS pBAD15A AND pET15A AND DNA SEQUENCE FOR THEIR CONSTRUCTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101530065B1 (en) Fusion protein of exendin-4 and its analog, preparation method and use thereof
JP6580104B2 (en) Pharmaceutical formulation
JPS6265695A (en) Recovery of refraction body
US20100210815A1 (en) Insulin production methods and pro-insulin constructs
EP0741188A2 (en) Single chain insulin with high bioactivity
CN112584853B (en) Structure of novel insulin aspart and method for preparing insulin aspart
Shin et al. High-level production of human growth hormone in Escherichia coli by a simple recombinant process
JPS6267032A (en) Collection of recombined human beta-interferon
JPS63169995A (en) Recovery and purification of beta-interferon
JP2016526899A (en) GLP-1 analog fusion protein, production method and use thereof
CN113105536A (en) Novel proinsulin and method for preparing insulin glargine by using same
Min et al. Increased expression, folding and enzyme reaction rate of recombinant human insulin by selecting appropriate leader peptide
JP2955294B2 (en) Method for recovering recombinant interleukin-2 purified, oxidized and regenerated from microorganism
Ribela et al. Synthesis and chromatographic purification of recombinant human pituitary hormones
Chen et al. Production of human insulin in an E. coli system with Met-Lys-human proinsulin as the expressed precursor
EP2341061B1 (en) A novel process for preparing G-CSF (granulocyte colony stimulating factor)
RU2473556C1 (en) Method for commercial production and purification of human recombinant growth hormone of inclusion bodies
TW202206451A (en) Insulin-fc fusion protein and its application
CN110546159A (en) Parathyroid hormone fusion polypeptides
WO1993019084A1 (en) Refolding and purification of insulin-like growth factor i
Fantoni et al. Improved yields of full-length functional human FGF1 can be achieved using the methylotrophic yeast Pichia pastoris
CN105884901A (en) Recombinant human serum albumin/pancreatic glucagon peptide fusion protein having blood sugar content continuous control function
Zhou et al. High cell density cultivation of recombinant Escherichia coli for prodrug of recombinant human GLPs production
WO2019077432A1 (en) Improved purification method of recombinant pth (1-34)
WO2023123776A1 (en) Growth hormone fusion protein and preparation method and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner