TWI686471B - 流體通道及連續流動系統中保持窄滯留時間分布的機械方法 - Google Patents

流體通道及連續流動系統中保持窄滯留時間分布的機械方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭示連續流動系統中保持窄滯留時間分布的方法，尤其是適用於病毒去活化，如蛋白質純化程序期間。其將流體樣品引入軸向流動通道中，且造成以分離封包或區在其中流動而將滯留時間分布及軸向分散最小化。在此揭述的具體實施例將在蛋白質純化程序期間使用大型槽或貯器實行病毒去活化之需求免除或最小化，減少病毒去活化所需的總時間，及/或減小在蛋白質純化程序期間實行病毒去活化操作所需的總實體空間，進而減小該純化程序之總佔地面積。

Description

流體通道及連續流動系統中保持窄滯留時間分布的機械方法
本申請案主張在2017年5月11日提出的美國臨時專利申請案序第62/504,633號之優先權益，其揭示全部納入此處作為參考。
有關治療性蛋白質(尤其是單株抗體)純化之大規模製造及經濟性，對生技產業為越來越重要的議題。治療性蛋白質通常以哺乳動物細胞或細菌細胞製造，其已經設計而產生利益蛋白質。然而一旦製造，則必須將利益蛋白質分離各種雜質，如寄主細胞蛋白質(HCP)、內毒素、病毒、DNA等。
在一典型純化程序中，細胞培養收穫接受移除細胞碎片的淨化步驟。含有利益蛋白質之淨化的細胞培養收穫然後接受一個或以上的層析步驟，其可包括親和力層析步驟或陽離子交換層析步驟。為了確保治療性候選者之病毒安全性及遵從法規命令，在純化程序中執行病毒去除單元操作。此步驟包括蛋白質A與離子交換 層析、過濾、及低pH/化學去活化。病毒去活化一般在層析步驟之後(例如在親和力層析之後或在陽離子交換層析之後)實行。在一典型大規模純化程序中，含有利益蛋白質之層析溶析池被收集到大型槽或貯器中，且為了完成將存在於溶析池中的任何病毒去活化而接受長時間的病毒去活化步驟/程序及混合，其花費數小時至一日或更久。
在單株抗體(mAb)處理中，例如以分批模式實行一序列的獨立單元操作，其中在單元操作之間使用貯留槽儲存材料，且利於在步驟之間調整任何必要溶液。一般而言，該材料被收集到槽中，在此調整該材料而得到目標去活化條件。其可經由添加酸而達到低pH目標程度，或在基於清潔劑之去活化程序中可經由添加清潔劑。其次將材料轉移到第二槽，在此將其在去活化條件保持指定的培養時間。轉移之目的為排除第一槽壁上液滴的風險，其可能無法達到目標去活化條件，且會含有病毒粒子。藉由將材料轉移到不同之槽而降低此風險。
所屬技術領域已知許多種病毒去活化技術，包括將蛋白質溶液暴露於特定的溫度、pH、或輻射，及暴露於特定的化學試劑，如清潔劑及/或鹽。一種病毒去活化程序涉及大型貯留槽，在此將材料保持在去活化條件，如低pH及/或暴露於清潔劑，歷時60分鐘。此靜態貯留步驟為邁向連續處理的瓶頸。
然而，病毒殺死動力學顯示去活化時間可大 幅小於60分鐘，其教示處理時間可顯著縮短，可排除病毒去活化用之靜態貯留槽，及該方法可更為連續處理及/或流動去活化所接受。
近來已希望有其中將單元操作連結在一起且將人工溶液調整最小化之連續程序。為了將其促成，現在努力發展可造成連線病毒去活化及其他連線溶液調整之連線處理方法。連續處理之一個挑戰為流體從A點到B點之有效率移動。一實例為流體通過一段長度的管線之栓流移動。涉及mAb處理之流動一般下降到層流體系(雷諾茲數小於2100)。在此體系中，分子由於徑向擴散而分散，結果溶質脈衝沿流動方向軸向散佈。已知其為泰勒分散；且以第1圖示意地描述。層流之帕醉流導致拋物線速度廓形。脈衝之前及尾端以鮮明的界面開始，但是由於流體之層流而變成拋物線形狀。軸向散佈隨時間經過持續，且分子隨管線長度變成更分散。在管線出口所得到的脈衝注射標記物種之生成濃度廓形觀察到牽連軸向分散，如在第2圖所見到。該濃度廓形反映標記物種滯留時間為寬分布。此種變動滯留時間會造成關於全部流體是否在病毒去活化環境中均具有充分的滯留時間，或是造成系統過大而確認無分子比預期更快離開之不確定性。確保病毒去活化有充分長的滯留時間的結果為蛋白質(產物)被暴露於去活化條件過長的滯留時間，其有如可能降解及凝集的不欲結果。
現在希望提供一種連續或半連續流動系統中保持窄滯留時間分布的方法。
現在希望提供一種用於生物分子純化，尤其是用於蛋白質純化之連續或半連續流動系統。
在此揭示的具體實施例提供連續流動系統中保持窄滯留時間分布的方法，尤其是適用於病毒去活化，如蛋白質純化程序期間。
在此揭述的具體實施例將在蛋白質純化程序期間使用大型槽或貯器實行病毒去活化之需求免除或最小化，減少病毒去活化所需的總時間，及/或減小在蛋白質純化程序期間運作病毒去活化操作所需的總實體空間，進而減小該純化程序之總佔地面積。此外，如此提高全部分子均接受最短滯留時間之確定性，且將延伸的貯留最小化而提供去活化保證的某一安全因子。
在一些具體實施例中提供一種將在純化程序中可能存在於樣品中的一種或以上的病毒去活化的方法，其中該方法包含藉由將流體在其以流動通道(如管線)之軸向方向流動時分離成分離區或封包，而在連續流動系統中保持窄滯留分布。該流動通道可作為培養室。如此可使流體之全部物種在流動通道中均有充分的滯留時間，進而可在流體於流動通道中流動時進行病毒去活化，且混合一種或以上的病毒去活化試劑。該流動通道可由各種材料及形狀製成，其包括圓形塑膠管線，及由MilliporeSigma市售之將2片塑膠以製造通道之樣式熔焊在一起而形成的“Smart FLEXWARE®”巨型流體流動路徑組合件(美國專利第9,181,941 B2號、美國專利第 9,051,929 B2號)。
在特定具體實施例中，該培養室、流動通道、或管線經設計而提供有效率的徑向混合及最小的軸向混合，其造成窄或減少的滯留時間分布，及其中該室或管線體積不會隨壓力及溫度而變動。在一些具體實施例中，該培養室、流動通道、或管線為單次使用室或管線，且為可滅菌。
在特定具體實施例中提供一種將可能存在於含有目標分子(例如抗體或含Fc區域蛋白質)的流體樣品中的一種或以上的病毒去活化的方法，其包含使該流體樣品接受蛋白質A親和力層析術程序或離子交換層析術程序而得到析出液；將析出液連續引入軸向流動通道中，而在該流動通道中將一種或以上的病毒去活化劑混合該析出液；及造成析出液在軸向流動通道中以分離封包流動足以將病毒去活化的時間。在特定具體實施例中，該層析術係以連續模式進行。來自親和力層析術程序之析出液可為依其pH、導電度、濃度等完整梯度進入系統而來自管柱之即時溶析，或者可為溶析池然後在均化之後接受去活化。
在一些具體實施例中，可在其中貯留池或槽位於緊接該室、通道、或管線之上游、下游、或兩者之程序中導入連線(in-line)培養室、流動通道、或管線。在一些具體實施例中，可在其中該室、通道、或管線直接連接2個單元操作(如上游蛋白質A層析操作及下游陽離子交換操作)之程序中導入連線培養室、流動通道、或管 線。
第1圖為流體在通道中流動之示意圖；第2圖為脈衝輸入標記物種(將有限體積的標記物種快速注射到主流中，而在接近階段改變之栓流各端製造帶有一濃度廓形的標記物種之同質栓流)在先行技藝通道中造成的濃度廓形之繪圖；第3圖為各流動通道之UV曝光相對時間之圖表；第4圖為各流動通道之UV曝光相對體積之圖表；第5圖為依照特定具體實施例，適合對流動通道製造壓縮力以形成流體封包的設備之透視圖；第6圖為圍繞第5圖所示心軸之流動通道之透視圖；第7圖為圍繞置於第5圖之設備中的心軸之流動通道之透視圖；第8圖為顯示各Phi6滴定量的病毒去活化時間之圖表；第9圖為顯示各XMuLV反轉錄病毒滴定量的病毒去活化時間之圖表；第10圖為顯示Phi6滴定量的基於清潔劑之病毒去活化動力學之圖表；第11圖為顯示Phi6病毒在線圈管線及習知流動通道中的滯留時間分布之圖表；第12圖為依照特定具體實施例之連線連續去活化程序之示意圖； 第13A圖為依照特定具體實施例，用以壓縮流動通道以形成封包之風車設計之示意圖；第13B圖顯示依照特定具體實施例，用以壓縮流動通道以形成封包之輸送帶設計之上示圖及透視圖；及第13C圖為依照特定具體實施例，用以壓縮流動通道以形成封包之輥設計之示意圖。
術語「連線」或「連線操作」指不將液體樣品儲存於容器中而移動通過管線或一些其他導管或流動通道之程序。術語「病毒去活化」或「病毒性去活化」指以使得一種或以上的病毒無法再複製或變成非活性之方式，處理含有一種或以上的病毒之樣品。在本發明的方法中，術語「病毒」及「病毒性」可交換使用。病毒去活化可藉物理手段達成，例如熱、紫外光、超音波振動，或者使用化學手段，例如pH變化或添加化學物(例如清潔劑)。病毒去活化一般為在大部分哺乳動物蛋白質純化程序期間使用的程序步驟，尤其是在純化得自哺乳動物衍化表現系統(mammalian derived expression systems)的治療性蛋白質的情形。在本發明的方法中，病毒去活化係在流體流動通道中實行，在此造成樣品以分離區或封包行進。現已了解，使用所屬技術領域及上述者已知的標準分析無法偵測樣品中一種或以上的病毒，表示在將樣品以一種或以上的病毒去活化劑處理之後，完成將該一種或以上的病毒去活化。
術語「分離區」或「封包」指藉中介屏障從 接合體積分開的個別界定體積。
術語「病毒去活化劑」或「病毒去活化試劑」或「病毒去除劑」指可使一種或以上的病毒去活化或無法複製之任何物理或化學手段。用於本發明方法之病毒去活化劑可包括改變溶液條件(例如pH、導電度、溫度等)或添加清潔劑、鹽、酸(例如乙酸，達到pH 3.6或3.7之莫耳濃度)、聚合物、溶劑、小分子、藥物分子、或任何其他合適的實體等，或其任何組合，其與樣品中一種或以上的病毒交互作用，或物理手段(例如暴露於UV光、振動等)，使得暴露於病毒去活化劑造成一種或以上的病毒去活化或無法複製。在一特定具體實施例中，病毒去活化試劑為pH改變，其中在流動通道中將病毒去活化劑混合含有目標分子(例如得自蛋白質A結合及洗提層析步驟之析出液)之樣品，在此造成樣品以分離區或封包流動。
在此使用的術語「連續程序」包括純化目標分子之程序，其包括二個或以上的程序步驟(或單元操作)，使得在該程序中來自一程序步驟的輸出直接流入次一程序步驟中而不中斷，及其中該二個或以上的程序步驟可在其至少一部分時間中同時實行。換言之，在連續程序的情形，一程序步驟未必在開始次一程序步驟之前結束，只要一部分樣品始終移動通過該程序步驟即可。
類似地，「半連續程序」可包含以連續模式實行一段設定時間，且週期性地中斷一個或以上的單元操作之操作。例如在連續捕集操作期間，為了完成其他 的速率限制步驟而停止進料裝載。
習知的蛋白質純化程序一般涉及細胞培養方法，例如使用重組設計的哺乳動物或細菌細胞株製造利益蛋白質(例如單株抗體)，繼而為從細胞培養液移除細胞及細胞碎片的細胞收穫步驟。該細胞收穫步驟通常繼而為捕集步驟，其一般繼而為一個或以上的層析步驟，亦稱為加工(polishing)步驟，其通常包括一個或以上的陽離子交換層析及/或陰離子交換層析及/或疏水性交互作用層析及/或混合模式層析及/或羥基磷灰石層析、尺寸篩除層析、深床過濾或使用活性碳。在捕集步驟之後亦可包括病毒去活化步驟。該加工步驟通常繼而為病毒過濾及超純化/濾洗而完成純化程序。
生技製造為了藥物安全性及符合管制機構(如食品藥物管理局(FDA))提出的標準，需要將病毒(來自動物衍化成分，包括哺乳動物細胞)去活化或移除。典型程序涉及許多個病毒去除步驟，其共同提供必要的保護。
為了破壞任何有套膜病毒及病毒成分，一些程序涉及將含有目標蛋白質之溶液滴定到低pH。習知上將含有目標蛋白質之樣品在這些條件保留長時間，因為病毒去活化需要時間，及更重要為為了有效的病毒去活化而確保混合均勻。因此，在大規模程序的情形，為了促進有效率的病毒去活化而將含有目標蛋白質之樣品在低pH培養長時間，且經常混合。其經常使用2個分別的槽，其中使用第一槽調整pH，及將第二槽用於實際的培 養貯留。
其建立處於足以造成去活化之低pH值、與足以避免目標蛋白質變性或限制產物降解程度的高pH值之間的平衡之pH條件。另外，樣品必須被暴露特定時間量以造成病毒活性值顯著減少，通常為2至6 LRV(減少值對數)。
假定為混合均勻，則被視為對病毒去活化程序為重要的之參數為pH值、暴露時間、背景溶液條件之同一性(例如緩衝液型式、緩衝液濃度)、mAb濃度、及溫度。在大規模程序的情形，混合由於體積大及額外的參數(如混合速率及質量轉移)而具挑戰性。
在含有Fc區域之蛋白質(例如單株抗體)的情形，病毒去活化通常在從結合及洗提層析術步驟(例如蛋白質A親和力層析或陽離子交換層析)溶析之後實行，因為溶析池之pH較接近病毒去活化所欲的pH。例如在用於現今業界之程序中，蛋白質A層析溶析池一般具有3.5至4.0範圍之pH，及陽離子交換結合及洗提層析溶析池一般具有約5.0之pH。
在大部分用於現今業界之程序中，將含有目標蛋白質之溶析池調整成病毒去活化所欲的pH，且在此保持特定的時間長度，現已證明該pH與時間的組合造成病毒去活化。長時間對於病毒去活化更為有效，尤其是在大規模程序的情形，然而，亦已知時間較長則造成蛋白質損壞及蛋白質變性，其會導致形成蛋白質凝集體(免疫性)。長期暴露於低pH會造成不欲的沉澱及形成凝集 體，且經常需要使用深床過濾器及/或滅菌過濾器移除此沉澱及凝集體。
本發明之方法可以連續或半連續方式達成病毒去活化，其可相對大部分習知程序顯著縮短病毒去活化相關時間，進而可縮短總純化程序時間。
在一些具體實施例中，不同的程序步驟被以連續或半連續方式連接而操作。在一些具體實施例中，本發明之病毒去活化方法組成連續或半連續純化步驟中的程序步驟，其中樣品從例如蛋白質A親和力層析步驟或離子交換層析步驟連續流向病毒去活化步驟到程序中的下一步驟，其一般為流通純化程序步驟。先行技藝已提議連線pH去活化(例如Klutz S.等人之Continuous viral inactivation at low pH value in antibody manufacturing,Chemical Engineering and Processing 102(2016)88-101)，但是發展具有窄滯留時間分布的之合適培養室意味這些室過大且較難以驗證。
在一些具體實施例中，病毒去活化程序步驟係連續或半連續實行，即來自前一程序步驟(如前一結合及洗提層析步驟，例如第12圖之蛋白質A親和力層析)之析出液連續流入病毒去活化步驟，其使用一個或以上的流體通道，在此造成析出液以分離區或封包流動，然後在一些具體實施例中可將經病毒去活化析出液收集到儲存容器中，直到實行次一步驟，或者在一些具體實施例中可直接及連續進料到次一下游程序步驟。例如參考第12圖，在特定具體實施例中，以精確注射泵及靜態混 合器使用連線酸添加將蛋白質A mAb析出液快速變成均勻低pH。使用1M乙酸濃縮液將變動的蛋白質進料濃度保持在穩定的低pH。pH可使用取樣及離線感應器檢驗。歷經長期多日操作之穩定pH控制不必使用複雜的連續進料控制迴路及不可靠的pH感應器即可完成。去活化或培養室對於穩定LRV提供可靠的貯留時間，及快速一致驟變(quench)至後續步驟所需的pH(例如5-7.5)。
依照特定具體實施例，在連續或半連續流動系統中保持窄滯留時間分布。滯留時間分布顯著窄(且相較於習知設計為減小)而對在系統中行進之流體樣品完成有效的病毒去活化。合適的窄滯留時間分布可基於比較由習知設計得到的結果而定量。其可使用統計定量度量比較得自不同設計之脈衝數據(例如UV吸收峰)。例如可進行流體離開流動通道之中間80%所需時間量的比較。即可產生10%至90%面積值之間的散佈(其中t10%表示10%之流體已離開通道的時間，及t90%表示90%之流體已離開通道的時間)。使用ID為1/8”及長度為250吋之管線使系統體積(容納體積)為50毫升，對第3圖所示之峰進行此比較且敘述於以下表1。亦可運用其他分析峰特徵之方法，如所屬技術領域者所應用者，例如動量分析。
Figure 107115295-A0305-02-0015-1
為了比較各種系統體積不同的設計，亦可將這些數據以標準化體積(對系統體積標準化)表示。其示於第4圖且敘述於以下表2。
Figure 107115295-A0305-02-0016-2
在這些分析實施例中，在此揭示的具體實施例之10-90%散佈顯著小於習知設計之值，及依照在此揭示的具體實施例組成比習知設計之分布減小的窄滯留時間分布。在栓流的理想情形，此10-90%散佈為零。
在一些具體實施例中，使用機械方法將流體沿樣品行進的流體流動通道之軸向方向分開成為不同或分離的區或封包，而製造及保持窄滯留時間分布。分離封包為因中介屏障而與另一封包或區分開的封包或區；在一體積的程序流體與相鄰體積的程序流體之間形成邊界之任何分開程度均為分離區或封包。該屏障可藉由將流體通道之壁以機械夾緊在一起而製造(如以下所詳細討論)。封包分開長度(即壓縮區域長度)並不重要；封包可分開非常小的長度或極長的長度，只要尺寸足以將封包之間保持分開。
在一些具體實施例中，流體之不同或分離的區或封包係本質上模仿蠕動泵，在流體在通道中流動時沿通道之軸向長度間隔對流體流動通道外部施加壓縮力而完成。將流體分開成為區或封包使流體在通道中的軸 向分散及混合最小化。滯留時間之軸向分散會影響粒子所經歷的滯留時間範圍。對於在低pH將病毒粒子去活化，希望滯留時間較長。然而，同一溶液中的蛋白質粒子在低pH的滯留時間過長會降解，其為不欲的。滯留時間的最小化程度依所處理產物(例如蛋白質)的敏感度而定，但是在任何情形均為越小越有利。因此，可容忍的分散量依特定應用而定。對於病毒去除應用，軸向分散最小化在縮短處理時間方面提供重大優點，因為在短時間窗內的病毒去活化之可信度較大。
在特定具體實施例中，流體形成分離封包或區可使流體物種沿流動通道之長度軸向平移，使得通道入口廓形符合或實質上符合通道出口廓形，而提升通道中流體物種之滯留時間的一致性及確定性。
在流動通道一端如脈衝而引入的樣品在已知時間以尖銳、完全界定峰的形狀離開流動通道。其對必須使流經系統之物種得到目標最短滯留時間之連線連續病毒去活化應用有利。亦可在移動相(例如緩衝液)條件改變或發生緩衝液稀釋之系統中執行。其可在典型mAb純化程序內的多處發生。一實例為在結合及洗提陽離子交換步驟與流經陰離子交換步驟之間經常需要調整。來自陽離子交換步驟之溶析池經常pH比陰離子交換步驟目標值為低及導電度為高。為了在連續流動系統中有效率地將陽離子交換溶析池調整成適當條件，其可形成分離封包而有效率轉移到新條件。其可在不同的緩衝液型式之間提供鮮明轉移區，因而將所需的時間量及緩衝液 最小化，且允許連線緩衝液稀釋或連線調節應用。
現在回到第5-7圖，其顯示依照在此揭示的具體實施例，適合對流體通道施加壓縮力而製造流體區或封包之設備。其可設計許多種產生相同效果之其他的幾何及組態，如第13A-13C所描述。第6及7圖描述被流體通道10(如管線)包圍之心軸5可被捲繞以將流體通道10固定於定位。一個或以上的輥15包圍心軸5轉動，且在轉動時對流體通道10外部施加固定壓縮力。通道10內部的流體在輥15轉動時軸向移動通過通道。來自輥15之壓力沿流體通道10全長將流體保持分開成為許多不同的區或封包。分離成為區或封包將流體之軸向分散最小化，因此提供涉及有效率的物種移動(如連線病毒去活化，或從一流體轉變成另一流體(如緩衝液轉變)，或緩衝液稀釋)之應用所欲的流動特徵。跨越「蠕動螺旋」設計之一象限完全封閉所有流動通道所需之力為作為流動通道之管線之型式及大小的函數。例如當使用強化聚矽氧管線(3/8”OD,1/8”ID)時，跨越螺旋之一象限(各象限相距圓周之2.23”；即在每2.23”之輥間管線長度之弧長施加壓縮力)將管線壓縮17轉所需之力為187 lbsf(管線每轉為11 lbsf)。輥之間的間隔指定各封包之軸向長度。所屬技術領域者會了解，以上僅為例示性；其他設計可提供其他的封包大小。
在一些具體實施例中可使用「風車」設計，其以徑向形式改變橫切面操作，而以固定的角速度輥驅動將流體速度保持固定。其可將一個或以上的輥附接轉 動輪軸。當輪軸轉動時，輥壓縮流動通道而沿流動通道形成流體封包。流動通道可由圓形塑膠管線製成，或者可由塑膠片熔焊在一起製造通道而形成(例如Smart FLEXWARE®)。第13A圖為一種機械設計之實例，其中管線被以徑向形式排列且改變橫切面。當輪軸轉動時，其使用一個或以上的輥壓縮管線。在第13A圖所示的實例中，其在風車顯示4個輥，但是可依所欲的流體封包大小而使用不同數量的輥。
在一些具體實施例中可使用「輸送帶」設計，其涉及2個滾子與一對跨越管線矩陣移動之夾緊輥。夾緊輥沿2個滾子之間的間隙橫越，然後在分開及回到另一端之後再度接近。夾緊輥之間的空間係基於所欲的封包大小而決定。第13B圖描述一種機械設計之實例，其中管線捲繞2個滾子且被沿2個滾子之間的間隙橫越的輥夾緊。
在一些具體實施例中，輥可位於管線線圈內部，使得其壓縮管線靠向固定外牆。輥與管線大小之間的空間係基於所欲的封包大小而決定。第13C圖描述一種機械壓縮方法之實例，其中將輥置於管線線圈內部，及輥壓縮管線靠向固定外牆。
流速及管線長度可以特定的滯留時間為目標而選擇。對於病毒去活化應用，滯留時間係選擇足以在流動通道內達成病毒去活化的時間，較佳為具有某一安全因子。例如若需要30分鐘的去活化時間，則可使用安全係數2，而造成在流動通道中60分鐘的目標滯留時 間。在其他具體實施例中，若病毒去活化發生短於1-2分鐘，則可使用安全因子及使用在流動通道中4或5分鐘的目標滯留時間。最短滯留時間亦可依病毒去活化可接受的安全因子方面之法規指引而定。
合適的公稱滯留時間包括但不限於1-2分鐘、2-4分鐘、4-6分鐘、6-8分鐘、8-10分鐘、10-15分鐘、及15-30分鐘。
保持窄滯留時間分布的能力對病毒去活化程序，如其中病毒在指定去活化條件(如低pH、暴露於清潔劑等)消耗最短時間極為重要的mAb處理，為有利的。保持窄滯留時間分布可符合病毒去活化之最短時間需求，同時亦將產物(例如蛋白質/mAb)暴露於嚴苛的去活化條件最小化。
例如在低pH去活化的情形，可將病毒去活化劑(如酸)作為側流加入主進料流動通道中。在特定具體實施例中，可使用受軟體程式控制的注射泵添加所欲量的病毒去活化劑。在一些具體實施例中可提供泵控制器，該控制器具有處理單元及儲存元件。該處理單元可為通用計算裝置，如微處理器。或者其可為特殊處理裝置，如可程式邏輯控制器(PLC)。該儲存元件可利用任何記憶體技術，例如RAM、DRAM、ROM、快閃ROM、EEROM、NVRAM、磁性媒體、或任何其他適合容納電腦可讀取數據及指令之媒體。該指令可為操作泵所需者。該控制器亦包括輸入裝置，如觸控螢幕、鍵盤、或其他可讓操作者輸入一組控制器所使用的參數之合適裝置。 此輸入裝置亦可稱為人機界面或HMI。該控制器可具有適合控制泵之輸出。這些輸出本質上可為類比或數位，且可提供二元輸出(即開或關)，或者可提供一定範圍可行輸出，如類比信號或多位元數位輸出。在將試劑加入及混合(例如通過連線靜態混合器)之後，其進入培養室流動通道，在此流經並歷時目標去活化時間。試劑添加量依酸型式、酸強度、及進料溶液的緩衝能力而定。進料溶液緩衝能力依許多因素而定，包括緩衝液物種、緩衝液濃度、及mAb濃度。類比程序可取代低pH去活化用於清潔劑去活化。
依照在此揭示的具體實施例，引入流體通道之流體樣品以最小峰增寬離開流體通道。當應用本發明之方法時觀察到的峰增寬量顯著小於當使用習知病毒去活化方法時。第4圖描述由本發明之方法與習知方法造成的峰增寬之比較。將樣品注射到直線管線、線圈管線(管線捲繞直徑3吋之桿體)、及依照在此揭示的具體實施例引入分離流體封包之管線中的峰增寬示於第4圖。所有的管線均具有相同的內徑及長度，其對應50毫升之理論容納體積。將0.5毫升之樣品注射到最初含有水之管線中，及在樣品注射後使水以10毫升/分鐘(對應5分鐘之公稱滯留時間)通過各管線。在管線出口收集生成的UV蹤跡。將體積對系統體積標準化。
文獻已證明，線圈管線由於第二流動性質而提供優於直線管線的優點(例如Dean vortices，美國專利第5,203,002號，“Curved channel membrane filtration”)。 Dean vortices已被特別用於連續病毒去活化(WO2015/135844 A1號專利，“Device and method for continuous virus inactivation”)。使用本發明之方法得到的峰遠比直線管線及線圈管線窄，表示以分離封包或區在流動通道中行進之流體物種在系統中具有較窄的滯留時間分布。
本發明之方法亦造成製程有較小的實體佔地面積，例如因排除使用病毒去活化用之池形槽之需求，或因將病毒去活化所需的培養室尺寸最小化且具有合適的安全因子。藉由減少製程總實體佔地面積(即地板空間)而改良效率之更有彈性的製造程序之需求通常漸增。本發明之方法可藉由排除一般用於病毒去活化之大型池形槽，而減小純化製程之總佔地面積。
[實施例]
實施例1. 噬菌體病毒之靜態低pH病毒去活化
此代表性實驗之目的為評估有套膜噬菌體病毒(Phi6)在低pH條件之去活化動力學。其目的為測定完成去活化所需的暴露時間。
將單株抗體(mAb)藉標準蛋白質A層析純化，及製備成5毫克/毫升之濃度。使用8.7M乙酸將pH從pH 6.3調整成pH 3.6。為了Phi6安定性而添加人血清蛋白(HSA)(0.25%體積/體積)。在測定pH之後，將病毒摻入液(virus spike)加入含有mAb之樣品貯器，及渦動(vortex)以確保為完全混合系統。Phi6目標摻入液含量為1x107pfu(溶菌斑形成單位)/毫升。在添加病毒的 0.3分鐘內，移除1毫升樣品且轉移到含有事先測定體積的2M Tris Base,pH 10之管線，以將樣品中和(pH 6-8)及終止去活化步驟。在添加鹼之後將管線渦動。在各時間點重複此移除及中和樣品之程序。這些實驗係在室溫22-25℃進行。亦分析在最初及最終時間點之對照樣品。對照樣品係將pH保持在進料pH程度(pH 6.3)，但是將樣品類似實際樣品使用pH 6.3之背景緩衝液稀釋。
使用溶菌斑檢定檢驗經中和樣品之感染度，及結果示於表3。對應的Phi6滴定量示於第8圖如「靜態」值。
Figure 107115295-A0305-02-0023-3
這些結果顯示pH 3.6條件將Phi6快速去活化，且在1分鐘內完成去活化。在0及15分鐘之對照樣品保持原始滴定量程度。
實施例2. XMuLV反轉錄病毒之靜態低pH病毒去活化
此研究之目的為評估異嗜性小鼠白血病病毒(XMuLV)的病毒去活化動力學，該病毒為在低pH條件下，常用於單株抗體產物去除研究之有套膜病毒。其目的為測定完成去活化所需的暴露時間。
將單株抗體藉標準蛋白質A層析純化，及製備成18克/毫升之濃度。使用8.7M乙酸將pH調整成pH 3.5、pH 3.7、pH 4.0、或pH 4.2之目標程度。在確認pH之後，將病毒摻入液加入含有mAb之樣品貯器， 及渦動以確保為完全混合系統。XMuLV目標摻入液含量為1x107 TCID50/毫升(TCID50=組織培養感染劑量)(4%摻入液體積/體積)。在添加病毒的0.3分鐘內，移除1毫升樣品且轉移到含有事先測定體積的2M Tris Base之管線，以將樣品中和(pH 6-8)及終止去活化步驟。在添加鹼之後將管線渦動。在各時間點重複此移除及中和樣品之程序。這些實驗係在室溫22-25℃進行。亦分析在最初及最終時間點之對照樣品。對照樣品係將pH保持在進料pH程度，但是將樣品類似實際樣品使用背景緩衝液稀釋。
使用基於細胞之TCID50感染度檢定檢驗經中和樣品之感染度，其使用PG4指示細胞(Bolton G、Cabatingan M、Rubino M等人之Normal-flow virus filtration：detection and assessment of the endpoint in bio-processing.Biotechnol Appl Biochem 2005；42：133-42)。為了緩和生物毒性及終止病毒去活化，將樣品在細胞培養介質中以10倍系列稀釋液稀釋成1：50，然後100微升等分試樣之各稀釋液加入96井板。在37℃於5% CO2培養7日後，目視檢驗感染井之細胞病變效應(CPE)。使用標準方法(ICH.Guidance on Viral Safety Evaluation of Biotechnology Products Derived From Cell Lines of Human or Animal Origin.In：Use ICoHoTRfRoPfH,ed.Geneva,Switzerland：ICH,1998)計算滴定量及LRV。為了測定在各時間點之LRV，從最接近的對照時間點之滴定量減去該時間點之滴定量。減小 值對數示於表4。對應的滴定量示於第9圖。
Figure 107115295-A0305-02-0025-4
這些結果顯示pH 3.5及pH 3.7條件將XMuLV快速去活化，且在1分鐘內完成去活化。在0及60分鐘之對照樣品保持原始滴定量程度。
實施例3. Phi6噬菌體病毒之靜態基於清潔劑之病毒去活化
此研究之目的為檢驗基於清潔劑之病毒去活化動力學。在此代表性實驗中，使用2種濃度不同(0.1%及1.0%體積/體積)的清潔劑Triton X-100將噬菌體病毒Phi6去活化。其目的為測定完成去活化所需的暴露時間。
將單株抗體藉標準蛋白質A層析純化，及製備成15毫克/毫升之濃度。加入病毒摻入液及渦動以確保為完全混合系統。Phi6目標摻入液含量為1x108pfu/毫升。加入清潔劑以達到所欲的0.1%及1.0%體積/體積之濃度。在各時間點移除樣品，及將其以1：1000之稀釋比例加入緩衝液而終止。在添加清潔劑之後將管線渦動。這些實驗係在室溫22-25℃進行。亦分析在最初及最終時間點之對照樣品。將對照樣品類似實際樣品使用背景緩衝液稀釋。
使用溶菌斑檢定檢驗經中和樣品之感染度，及減小值對數示於表5。對應的Phi6滴定量示於第10圖。
Figure 107115295-A0305-02-0026-5
這些結果顯示0.1%及1.0%之Triton X-100條件將Phi6快速去活化，且在1分鐘內完成去活化。在0及30分鐘之對照樣品保持原始滴定量程度。
實施例4. 製造封包的機械方法之執行
此代表性實驗證明使用機械方法沿流體通道製造封包。
設計一種沿管線長度按界定間隔提供壓縮力之設備(示於第5-7圖)。管線尺寸係基於在指定流速(即10毫升/分鐘)得到特定的滯留時間所需體積而選擇。其使用1/8”ID及3/8”OD之聚矽氧強化管線。此管線圍繞3”OD之心軸成為線圈。該心軸具有147”之螺旋路徑長度。在培養室出口側使用將此設備連接主進料泵及另一段長度的管線之額外長度的管線。
使用一組4輥同時壓縮圍繞心軸成為線圈之管線。這些輥被可使其靠緊管線之設備支撐，其強制管線在心軸與輥之間被壓縮。如此以機械將流體路徑分開成為封包。該輥以使流體達到主進料泵設定的目標流速之轉速圍繞心軸轉動。
實施例5. 滯留時間測定
此代表性實施例提供用以測定滯留時間分布的方法。
使用蠕動泵抽送含有標記物種(核黃素，0.2毫克/毫升)之進料溶液通過管線、培養室、到UV偵測器中。進料流速為10毫升/分鐘。該培養室利用實施例4所述的機械方法在系統內製造流體封包。該培養室由該機械設備內部的147”之聚矽氧強化管線(1/8”ID)組成。將另外30”之管線附接培養室管線的入口及出口。這些額外的管線具有1/8”之內徑，且為了將分散最小化而被以螺旋靜態混合器填充。培養室出口管線將該室連接UV偵測器。
將入口管線連接緩衝液貯器。最初將全部系統以水填充。流動停止則將固定體積(0.5毫升)之標記物種(核黃素)加入培養室管線上游。將流速設為10毫升/分鐘，且使用水將標記物種推進通過該系統。使用得自UV偵測器之信號，其為時間函數，來測定標記物種在系統中的滯留時間。
實施例6. 病毒滯留時間分布
此代表性實施例證驗病毒通過培養室之滯留時間分布。該系統如實施例5所述而設定，在此執行機械方法在培養室內製造流體封包。
使用Phi6病毒作為標記物種。緩衝液中的Phi6目標摻入液含量為1x107pfu/毫升。該系統由管線入口處之緩衝液貯器、在培養室內部的一段長度的管線 (處於機械壓縮下)、及將培養室連接UV偵測器之出口管線所組成。最初將系統以緩衝液填充。然後將5毫升之Phi6病毒樣品注射到系統中。將流速設為10毫升/分鐘，且使用緩衝液將標記物種推進通過該系統。在管線出口處收集樣品及使用溶菌斑檢定檢驗感染度。結果示於第11圖，其中將Phi6滴定量繪製成正規化體積之函數。該體積係對系統體積正規化。這些實驗係在室溫22-25℃進行。
在執行該機械壓縮方法之本發明流動通道觀察到較窄峰。這些結果顯示該機械壓縮方法比線圈管線窄的病毒滯留時間分布。
實施例7. 使用連續流動系統之病毒去活化
此代表性實施例揭述使用連續流動系統進行低pH病毒去活化。
使用由主進料泵、酸添加泵、及鹼添加泵組成的系統，在連續流動條件下將病毒去活化。將mAb溶液以Phi6摻入且連接主進料泵入口。Phi6目標摻入液含量為1x108pfu/毫升。酸為1M乙酸及鹼為2M Tris Base溶液。進料流速設定為1毫升/分鐘。將酸以0.75毫升/分鐘之流速加入主流中。然後使流體通過靜態混合器、及設計成容納特定體積(目標為所欲的滯留時間)之一段長度的管線。在除去酸添加點與培養室起點之間的閥及pH探針之無效體積之後，使用長度不同的管線容納各目標平均滯留時間(1、2、3、4、5、15分鐘)所需的體積。在所有情形，管線均具有1/8”之內徑。在培養室出口處， 材料因將鹼以0.4毫升/分鐘之流速加入主線中而被中和。流體通過另一靜態混合器，然後在出口處收集經中和的樣品，且使用溶菌斑檢定檢驗感染度。減小值對數示於表6。這些實驗係在室溫22-25℃進行。亦檢驗對照樣品。對照樣品係將pH保持在進料pH程度，但是將樣品類似實際樣品使用背景緩衝液稀釋。對應的Phi6滴定量示於第8圖為「連線」值。
Figure 107115295-A0305-02-0029-6
這些結果顯示使用連線連續去活化系統在1分鐘內完成病毒去活化。在0及15分鐘之對照樣品保持原始滴定量程度。
這些得自連線系統之數據與得自對Phi6病毒使用靜態低pH去活化條件的實施例1之數據相同，證明兩種方法等效。

Claims (25)

  1. 一種將在具有軸向長度之流體通道中流動之流體樣品保持窄滯留時間分布的方法，其包含造成該流體樣品在該流體通道內沿該軸向長度以分離封包(packets)流動，其中藉由對該流體通道施加壓縮力而造成該流體樣品以分離封包流動。
  2. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有1至2分鐘之公稱(nominal)滯留時間。
  3. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有2至4分鐘之公稱滯留時間。
  4. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有4至6分鐘之公稱滯留時間。
  5. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有6至8分鐘之公稱滯留時間。
  6. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有8至10分鐘之公稱滯留時間。
  7. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有10至15分鐘之公稱滯留時間。
  8. 如請求項1之方法，其中該流體樣品在該流體通道中具有15至30分鐘之公稱滯留時間。
  9. 如請求項1之方法，其中該流體通道具有外牆，且該壓縮力係藉由夾緊該外牆而產生。
  10. 如請求項9之方法，其中以一個以上的輥夾緊該外牆。
  11. 一種將含有目標分子之樣品中的一種以上的病毒去活化的方法，其中該方法包含在純化該目標分子之程 序期間，在將該樣品連續暴露於去活化條件時造成該樣品在流體通道中以分離封包流動。
  12. 一種將含有目標分子之流體樣品中的一種以上的病毒去活化的方法，其包含使該流體樣品接受蛋白質A親和力層析術程序，因而得到析出液；將該析出液連續轉移到軸向流動通道而將一種以上的病毒去活化劑與該析出液混合；及造成該析出液在該軸向流動通道中以分離封包流動足以將該病毒去活化的時間，其中藉由對該軸向流動通道施加壓縮力而造成該析出液以分離封包流動。
  13. 一種將含有目標分子之流體樣品中的一種以上的病毒去活化的方法，其包含使該流體樣品接受離子交換層析術程序，因而得到析出液；將該析出液連續轉移到軸向流動通道而將一種以上的病毒去活化劑與該析出液混合；及造成該析出液在該軸向流動通道中以分離封包流動足以將該病毒去活化的時間，其中藉由對該軸向流動通道施加壓縮力而造成該析出液以分離封包流動。
  14. 如請求項12或13之方法，其中該流體樣品在該軸向流動通道中具有1至2分鐘之公稱滯留時間。
  15. 如請求項12或13之方法，其中該流體樣品在該軸向流動通道中具有2至4分鐘之公稱滯留時間。
  16. 如請求項12或13之方法，其中該流體樣品在該軸向流動通道中具有4至6分鐘之公稱滯留時間。
  17. 如請求項12或13之方法，其中該流體樣品在該軸向 流動通道中具有6至8分鐘之公稱滯留時間。
  18. 如請求項12或13之方法，其中該流體樣品在該軸向流動通道中具有8至10分鐘之公稱滯留時間。
  19. 如請求項12或13之方法，其中該流體樣品在該軸向流動通道中具有10至15分鐘之公稱滯留時間。
  20. 如請求項12之方法，其中該流體樣品在該軸向流動通道中具有15至30分鐘之公稱滯留時間。
  21. 如請求項12之方法，其中該目標分子為抗體或含Fc區域蛋白質。
  22. 如請求項12或13之方法，其中該軸向流動通道具有外牆，且該壓縮力係藉由夾緊該外牆而產生。
  23. 如請求項22之方法，其中以一個以上的輥夾緊該外牆。
  24. 一種具有軸向長度之流體通道，其中該流體通道含有複數個流體樣品分離封包，該流體樣品含有目標分子、及一種或以上的病毒去活化劑。
  25. 如請求項24之流體通道，其中該流體樣品包含病毒。
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