WO2014061411A1 - 抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体および抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体の分離方法 - Google Patents

抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体および抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体の分離方法 Download PDF

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WO2014061411A1
WO2014061411A1 PCT/JP2013/075941 JP2013075941W WO2014061411A1 WO 2014061411 A1 WO2014061411 A1 WO 2014061411A1 JP 2013075941 W JP2013075941 W JP 2013075941W WO 2014061411 A1 WO2014061411 A1 WO 2014061411A1
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cation exchange
exchange chromatography
polymer
antibody
formula
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PCT/JP2013/075941
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石原 尚
須澤 敏行
鈴木 康公
吉裕 松本
茂之 青山
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Jnc株式会社
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/16Extraction; Separation; Purification by chromatography
    • C07K1/18Ion-exchange chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
    • B01D15/361Ion-exchange
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J39/00Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
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    • B01J39/26Cation exchangers for chromatographic processes
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N2030/8813Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample biological materials

Definitions

  • the present invention relates to a cation exchange chromatography carrier used in a purification process of an antibody drug, and a method for separating an antibody monomer and a polymer produced in the process of producing the antibody drug.
  • antibody polymers which are one of the impurities, are produced in the culture or purification stage and are considered to cause a decrease in antigen recognition ability or cause side effects, and their removal is an important management item in antibody drug production. Yes.
  • Non-patent Document 1 Biotechnology and Bioengineering 108, 1494-1508, 2011 (Non-patent Document 1) reported the mechanism of antibody polymer formation and the importance of polymer removal, but antibody polymers are affinity purified by protein A chromatography. There is a problem that it cannot be removed in the process. Therefore, in the steps subsequent to the purification step by protein A chromatography, it is an important issue for antibody drug manufacturers to separate antibodies and their polymers and obtain highly pure antibodies.
  • Non-Patent Document 1 proposes separation of an antibody and its polymer by a chromatography carrier having a mixed mode ligand.
  • J.H. Chromatography A, 1217, 216-224, 2010 (Non-patent Document 2) and J. Org. Chromatography A, 1216, 902-909, 2009 (Non-patent Document 3) proposes separation of an antibody and its polymer by a hydrophobic (phenyl) chromatography carrier.
  • the separation methods using these carriers have many practical problems such as a low antibody adsorption capacity as a target product and use at a high salt concentration.
  • Cation exchange chromatography is used for the purpose of antibody polymer removal, host-derived protein removal, and protein A leak removal, and is inexpensive and may have a high track record in the production of many biopharmaceuticals. This is a very important step in the purification process after protein A chromatography. Therefore, it is desirable that impurities such as antibody polymers and host-derived proteins generated in the production process of antibody pharmaceuticals be reduced as much as possible by cation exchange chromatography.
  • Patent Document 1 discloses purification of IGF1R (Insulin-like Growth Factor-1 Receptor), The use of a cation exchanger effective for removing impurities such as antibody polymers is disclosed.
  • the cation exchange chromatography carrier when used for antibody drug production, has a high antibody adsorption amount from the viewpoint of productivity as well as separation performance from impurities, and can be processed at a high flow rate without compression. Is also required.
  • Capto registered trademark
  • TOYOPEARL registered trademark
  • GigaCap S manufactured by Tosoh Corp.
  • Fractogel registered trademark
  • SE Hicap Eshmuno (registered trademark) S (Merck), UNOSphere (registered trademark) S (Bio-Rad), POROS (registered trademark) XS (APPLIED BIOSSYSTEMS) are being developed and sold. .
  • JP-A-1-310744 discloses a method for producing an ion exchange chromatography carrier having a graft polymer as a ligand.
  • cation exchange chromatography and anion exchange chromatography using Fractogel (registered trademark) TSK HW 65 (S) or LiChrosphere (registered trademark) diol as a base carrier and further chromatography using a copolymerized polymer as a ligand.
  • a method for producing a graphy carrier is described.
  • the separation of the antibody and its polymer has not been studied.
  • a cation exchange chromatography carrier having a graft polymer other than the above as a ligand for example, in Japanese Translation of PCT International Publication No. 2011-529508 (Patent Document 3), Fractogel (registered trademark) TSK HW 65 (M) is grafted by polymerization.
  • a method of introducing a copolymerized polymer as a ligand is disclosed.
  • the dynamic binding capacity of a polyclonal antibody measured in a contact time of 2 minutes compared to the case where only a monomer containing sulfonic acid is graft-polymerized by copolymerizing a monomer containing sulfonic acid and a monomer not containing sulfonic acid Is shown to be higher.
  • the publication does not clearly show the relationship between the composition of the copolymer and the dynamic binding capacity.
  • the publication does not recognize or examine the importance of the influence of the composition of strong cationic groups and neutral groups of the copolymer on the separation of the antibody and its polymer.
  • Patent Document 4 a graft polymer having both an ion-exchange group and a hydrophobic group using a monomer having a hydrophobic interaction is used as a ligand for Fractogel (registered trademark) TSK HW 65 (M).
  • Fractogel registered trademark
  • TSK HW 65 M
  • Patent Document 5 a carrier obtained by binding polyacrylic acid as a ligand to a base carrier made of a methacrylic polymer as a raw material directly binds a carboxymethyl group to the base carrier. It has been shown to be superior to the separation of antibody monomers and their polymers compared to the supported carriers. However, when the carrier is produced, it is necessary to synthesize polyacrylic acid in advance, and there is a possibility that the problem of providing an inexpensive chromatography carrier desired by an antibody drug manufacturer may not be addressed. In addition, other important chromatographic carrier characteristics such as antibody binding capacity have not been studied, and problems remain in terms of practicality.
  • the separation performance of the ion exchange chromatography carrier that can be suitably used for the purification of the antibody drug, in particular, the antibody monomer produced in the manufacturing process of the antibody drug and the antibody polymer that is a polymer thereof. Therefore, it is desired to provide a cation exchange chromatography carrier that has a good antibody adsorption property, a high antibody adsorption property, and a high purity of the antibody monomer.
  • the present inventors bonded a structure obtained by polymerizing a monomer containing at least one sulfone group with a specific composition on a porous particle as a ligand.
  • the inventors have found that an antibody monomer and a polymer thereof can be efficiently separated and can provide a cation exchange chromatography carrier having a high antibody adsorptivity, thereby completing the present invention.
  • the present invention relates to a cation exchange chromatography carrier for antibody purification and a method for separating an antibody monomer and its polymer as shown below.
  • a base carrier containing porous particles [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or methyl, and A 1 and A 2 are —R 4 —SO 3 M, wherein R 4 is C 2 to C 4 alkylene, and M is a hydrogen atom, Na or K. ]
  • a cation exchange chromatography carrier for purifying an antibody wherein a polymer containing at least one strong cationic monomer unit represented by the formula is combined in a range of 30 to 100 mol% of the whole monomer, and has an ion exchange capacity of 60
  • a cation exchange chromatography carrier that is ⁇ 300 ⁇ mol / ml.
  • the polymer is represented by the formula (3): [Wherein, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or methyl, and R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 4 alkoxymethyl. ] Or at least one neutral monomer unit represented by formula (4): [Wherein, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or methyl, and A 3 represents a hydrogen atom, Na or K. ]
  • the porous particles have a gel distribution coefficient Kav of 0.3 to 0.5 when pure water is used as a mobile phase in standard polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 1.5 ⁇ 10 5 Da.
  • the cation exchange chromatography carrier according to any one of the above [1] to [12], wherein the cation exchange chromatography carrier is a characteristic porous particle
  • [15] A method for separating an antibody monomer and a polymer thereof produced in an antibody drug manufacturing process using the cation exchange chromatography carrier according to any one of [1] to [14] above.
  • the cation exchange chromatography carrier of the present invention can be suitably used for purification of antibody drugs. According to a preferred embodiment of the present invention, by using the cation exchange chromatography carrier of the present invention, it is possible to efficiently separate the antibody monomer and its polymer produced in the manufacturing process of the antibody drug. Antibody monomers can be obtained with high purity.
  • FIG. 1 is a chromatogram showing the measurement results of the resolution ( ⁇ C) of the monoclonal antibody by the gel of Example 1.
  • FIG. 2 is a chromatogram showing the measurement results of the resolution ( ⁇ C) of the monoclonal antibody by the gel of Example 2.
  • the cation exchange chromatography carrier for antibody purification of the present invention has, as a ligand, a base carrier containing porous particles represented by formula (1) or (2): [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or methyl, and A 1 and A 2 are —R 4 —SO 3 M, wherein R 4 is C 2 to C 4 alkylene, and M is a hydrogen atom, Na or K. ]
  • porous particles that are base carriers include strong cationic monomer units, and, if necessary, neutral monomer units and There is no particular limitation as long as it has a functional group (for example, a hydroxyl group or a carbamoyl group) for introducing a weak cationic monomer unit.
  • porous particles include, for example, polysaccharides and derivatives thereof having the above functional groups, such as agarose, dextran, starch, cellulose, pullulan, chitin, chitosan, cellulose triacetate, cellulose diacetate; Preferred examples include organic polymers such as acrylamide, polymethacrylamide, polyacrylate, polymethacrylate, polyalkyl vinyl ether, and polyvinyl alcohol. Since these porous particles can ensure mechanical strength, it is preferable to form a crosslinked structure. Among these, in the present invention, it is preferable to use crosslinked cellulose particles in which the skeleton of the cellulose particles is reinforced by a crosslinking reaction.
  • the crosslinked cellulose particles used in the present invention are not particularly limited as long as they are usually used as a base carrier for chromatography.
  • the cellulose used as a raw material may be crystalline cellulose or amorphous cellulose, but crystalline cellulose is preferred because of its high strength.
  • crosslinked cellulose particles examples include porous cellulose gels disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-242770.
  • the cross-linking method disclosed in the publication that is, a group consisting of a hydrochloride, sulfate, phosphate and borate in an amount of 6 to 20 times the number of moles of cellulose monomer in a suspension of uncrosslinked cellulose particles.
  • Crosslinked cellulose particles obtained by the method of cross-linking by continuous dropwise addition or divided addition over the above have high mechanical strength, can be used at a high flow rate, and give a highly productive cation exchange chromatography carrier. be able to.
  • the “cellulose monomer” means a glucose unit which is a structural unit of cellulose, and the number of moles of the cellulose monomer (that is, the degree of polymerization) is an amount obtained by subtracting water from one glucose unit, that is, a molecular weight 162 of 1. Calculated as moles from the dry weight of cellulose.
  • the shape of the crosslinked cellulose particles is not particularly limited, but is preferably spherical because it has high mechanical strength, excellent gel sedimentation, and a uniform packed bed.
  • the sphericity of the crosslinked cellulose particles is preferably 0.8 to 1.0.
  • “sphericity” means the short diameter / long diameter of the cellulose particles.
  • Spherical cellulose particles can be easily obtained by, for example, dissolving and regenerating crystalline cellulose or cellulose composed of a crystalline region and an amorphous region.
  • Examples of the method for producing spherical cellulose include a method via an acetate described in JP-B-55-39565 and JP-B-55-40618, and thiocyan described in JP-B-63-62252.
  • Examples include a method of molding from a cellulose solution dissolved in an amide containing lithium chloride.
  • the spherical crosslinked cellulose particles can be obtained by crosslinking the spherical cellulose particles.
  • the particle size of the porous particles used in the present invention is preferably 10 to 500 ⁇ m, more preferably 30 to 200 ⁇ m, and particularly preferably 50 to 150 ⁇ m.
  • the average particle size is preferably 30 to 1000 ⁇ m, more preferably 40 to 200 ⁇ m, and further preferably 50 to 100 ⁇ m.
  • the particle size and average particle size of porous particles are measured by irradiating a particle group with laser light and calculating the particle size distribution by calculation from the intensity distribution pattern of diffracted / scattered light emitted from the particle group. Calculation is performed using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus as a principle.
  • a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-950 manufactured by HORIBA, Ltd. can be used as a measuring device.
  • volume average particle diameter (M V ) ⁇ (nd 4 ) / ⁇ (nd 3 ) [In the formula, nd represents the value of each particle diameter determined from an optical micrograph, and n represents the number of particles measured. ]
  • the porosity of the porous particles used as the base carrier in the present invention can be characterized by the characteristics of the pore size.
  • One of the indexes indicating the pore size characteristics is the gel distribution coefficient Kav.
  • the pore size affects the flow rate characteristics and the dynamic adsorption capacity of the carrier in relation to the physical strength of the particles and the diffusibility of the target substance to be purified in the particles. Therefore, an optimum design according to the purpose is required.
  • the pore size of the porous particles used in the present invention is a gel distribution when pure water is used as a mobile phase in standard polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 1.5 ⁇ 10 5 Da.
  • the coefficient Kav is preferably in the range of 0.15 to 0.6, more preferably 0.2 to 0.55, and still more preferably 0.3 to 0.5.
  • the gel partition coefficient Kav can be obtained from the relationship between the elution volume and the column volume of a standard substance (for example, polyethylene oxide) having a specific molecular weight by the following equation.
  • Kav (Ve ⁇ V 0 ) / (Vt ⁇ V 0 ) [In the formula, Ve represents a sample holding capacity (mL), Vt represents an empty column volume (mL), and V 0 represents a blue dextran holding capacity (mL). ]
  • the method for measuring the gel distribution coefficient Kav is, for example, L. Fischer Biochemistry Experimental Method 2 “Gel Chromatography” 1st Edition (Tokyo Kagaku Dojin) and the like.
  • the gel distribution coefficient Kav of the crosslinked porous cellulose particles used in the present invention can be adjusted, for example, by controlling the dissolution concentration of cellulose at the time of particle formation.
  • an arbitrary substituent such as a hydrophobic group such as a phenyl group or a butyl group may be introduced as long as the object and the effect of the present invention are not impaired. Absent.
  • a hydrophobic group When a hydrophobic group is introduced into the porous particles, it can be introduced by reacting phenyl glycidyl ether or butyl glycidyl ether in an alkaline solution.
  • the porous particle has a formula (1) or (2) as a ligand: [Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or methyl, and A 1 and A 2 are —R 4 —SO 3 M, wherein R 4 is C 2 to C 4 alkylene, and M is a hydrogen atom, Na or K. ]
  • a polymer containing at least one strong cationic monomer unit represented by the formula (1) is bound in the range of 30 to 100 mol% of the whole monomer.
  • the C 2 -C 4 alkylene of R 4 is not particularly limited, but preferably includes ethylene, n-propylene, iso-propylene, n-butylene, iso-butylene, sec-butylene and the like.
  • the polymer may be composed of only a strong cationic monomer unit represented by the formula (1) and / or (2), and is represented by the formula (1) and / or (2).
  • another optional monomer unit such as a neutral monomer or a weak cationic monomer may be further included.
  • the strong cationic monomer unit contained in the polymer may be either the monomer unit represented by the formula (1) or (2), or the monomer unit represented by the formula (1) and the formula (2).
  • the monomer units represented by the formula (1) or (2) may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use the other monomer unit arbitrarily contained in the said polymer by 1 type, or 2 or more types.
  • the ion exchange capacity of the resulting cation exchange chromatography carrier Is 60 ⁇ mol / ml or more, more preferably 70 ⁇ mol / ml or more, and still more preferably 90 ⁇ mol / ml or more. Further, the ion exchange capacity is 300 ⁇ mol / ml or less, more preferably 250 ⁇ mol / ml or less, and further preferably 150 ⁇ mol / ml or less. When it is within this range, the separation performance between the antibody monomer and its polymer is good.
  • the ion exchange capacity is, for example, acid-base titration as described in International Publication No. 2007/027139 pamphlet or reverse as described in Journal of Chromatography A, 1146, 202-215. It can generally be determined by titration.
  • the monomer represented by the formula (1) examples include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-acrylamidoethanesulfonic acid, 2-methacrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, and 2-methacrylamideamidoethanesulfone. An acid etc. are mentioned. Of these, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is preferred.
  • the monomer represented by the formula (2) include 3-sulfopropyl methacrylate and 2-sulfoethyl methacrylate. Of these, 3-sulfopropyl methacrylate is preferable.
  • the polymer further contains any other monomer unit in addition to the strong cationic monomer unit represented by the formula (1) or (2), the other monomer unit does not impair the object of the present invention. If it is, it will not be restrict
  • Other monomer units include, for example, formula (3): [Wherein, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or methyl, and R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom, C 1 -C 4 alkyl or C 1 -C 4 alkoxymethyl. ] Or at least one neutral monomer unit represented by formula (4): [Wherein, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or methyl, and A 3 represents a hydrogen atom, Na or K. ] A weak cationic monomer unit represented by
  • the C 1 -C 4 alkyl is not particularly limited, but preferably includes methyl, ethyl, n-propyl, iso-isopropyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl and the like.
  • C 1 -C 4 alkoxymethyl is not particularly limited as long as it is alkoxymethyl containing alkyl having 1 to 4 carbon atoms, but methoxymethyl, ethoxymethyl, n-propoxymethyl, iso-propoxymethyl, n-butoxymethyl , Iso-butoxymethyl, sec-butoxymethyl, tert-butoxymethyl and the like are preferable.
  • the polymer may contain both a neutral monomer unit and a weak cationic monomer unit.
  • neutral monomer represented by the formula (3) examples include N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-tert-butylacrylamide, N-iso-propylacrylamide, acrylamide, N, N- Examples include dimethylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, methacrylamide, N- (methoxymethyl) methacrylamide, N- (iso-butoxymethyl) methacrylamide and the like.
  • the weak cationic monomer represented by the formula (4) include acrylic acid, methacrylic acid, sodium acrylate, potassium acrylate, sodium methacrylate, and potassium methacrylate.
  • the polymer used as a ligand in the cation exchange chromatography carrier of the present invention contains a neutral monomer unit and / or a weak cationic monomer unit.
  • a cation exchange chromatography carrier in which a copolymer containing a strong cationic monomer unit represented by the formula (1) and a neutral monomer unit represented by the formula (3) is bound to a base carrier as a ligand,
  • This cation exchange chromatography carrier is preferable because it has an excellent separation performance between the antibody monomer and its polymer and can efficiently separate and purify the antibody monomer.
  • separation performance is particularly excellent when a copolymer of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and N, N-dimethylacrylamide is used as a ligand.
  • a cation exchange chromatography carrier in which a copolymer containing a strong cationic monomer unit represented by the formula (1) and a weak cationic monomer unit represented by the formula (4) is bound to a base carrier as a ligand is:
  • the weak cationic monomer can also function as a ligand for a weak cation exchanger generally used in the field of protein purification, and due to the effect of the weak cation group, the cation exchange chromatography carrier of the present invention includes a host. It can also be expected to remove impurities derived from it.
  • the polymer is a copolymer having a strong cationic monomer unit represented by the formula (1) and / or (2) and a neutral monomer unit represented by the formula (3)
  • a copolymer is obtained.
  • the ratio of the strong cationic monomer unit to the whole constituting monomer is 30 mol% or more, preferably 40 mol% or more, and more preferably 50 mol% or more.
  • the ratio of a strong cationic monomer unit is less than 100 mol%.
  • the ion exchange capacity is 60 ⁇ mol / ml or more, preferably 70 ⁇ mol / ml or more, more preferably 90 ⁇ mol / ml or more, and particularly preferably 100 ⁇ mol / ml or more.
  • the ion exchange capacity is 300 ⁇ mol / ml or less, preferably 250 ⁇ mol / ml or less, more preferably 210 ⁇ mol / ml or less, and particularly preferably 150 ⁇ mol / ml or less.
  • the proportion of strong cationic monomer units is 40 mol% or more and less than 100 mol%, and the ion exchange capacity is 60 to 150 ⁇ mol / ml.
  • the polymer is a copolymer having a strong cationic monomer unit represented by the formula (1) and / or (2) and a weak cationic monomer unit represented by the formula (4)
  • the copolymer The ratio of the strong cationic monomer unit to the whole monomer constituting is 30 mol% or more, preferably 40 mol% or more, and more preferably 50 mol% or more. Moreover, the ratio of a strong cationic monomer unit is less than 100 mol%. Further, considering the dynamic adsorption capacity, the ion exchange capacity is 60 ⁇ mol / ml or more, preferably 70 ⁇ mol / ml or more, and more preferably 90 ⁇ mol / ml or more.
  • the ion exchange capacity is 300 ⁇ mol / ml or less, preferably 250 ⁇ mol / ml or less.
  • the proportion of the strong cationic monomer unit is 50 mol% or more and less than 100 mol%, and the ion exchange capacity is 90 to 250 ⁇ mol / ml.
  • the ratio (S density) of the strong cationic monomer unit is calculated by calculating the molar ratio of S to N or Na contained in the monomer unit using the measured S content, N content or Na content. You can get it.
  • the S content, N content or Na content can be measured using, for example, an emission spectroscopic analysis method, an elemental analysis method or an atomic absorption analysis method.
  • the cation exchange chromatography carrier of the present invention is produced by introducing a polymer into a base carrier containing porous particles by a graft polymerization reaction.
  • the graft polymerization reaction proceeds to a hydroxyl group based on a radical generated by the action of Ce (IV) under acidic conditions.
  • a graft polymer can be formed on the base carrier by the reaction of the radical serving as the base point with the monomer present in the system.
  • the reaction is preferably carried out when the pH of the solution is in the range of 0-4.
  • the Ce (IV) salt is preferably in the range of 0.0001 to 1 mol / ml, more preferably in the range of 0.01 to 0.1 mol / ml, as the molar concentration in the reaction solution.
  • the molar ratio of the charged amount of the strong cationic monomer used in the reaction and the other monomer such as the neutral monomer and the weak cationic monomer is preferably in the range of 99: 1 to 40:60, more preferably 70: It is in the range of 30 to 45:55.
  • the cation exchange chromatography carrier for antibody purification of the present invention is excellent in the separation performance between the antibody monomer produced in the antibody drug production process and its polymer, and therefore, purification of biopharmaceuticals and the like. It can be suitably used in the process.
  • the column is packed with the cation exchange chromatography carrier of the present invention, and a liquid containing the target product and impurities is poured into the column for the purpose of adsorbing only the target product or impurities.
  • the salt concentration By increasing the salt concentration in a stepwise or continuous manner, it can be used for the purpose of separation utilizing the difference in affinity to the chromatographic support.
  • antibodies used in the present invention include monoclonal antibodies and polyclonal antibodies.
  • Examples of the type of antibody include mouse antibodies, llama antibodies, chimeric antibodies, humanized antibodies, human antibodies or antibodies in which Fc regions thereof are modified, and molecular types include, for example, IgG, IgM, IgA IgD, IgE, Fab, Fc, Fc-fusion protein, VH, VL, VHH, Fab′2, scFv, scFab, scDb or scDbFc.
  • the antibodies used in the present invention also include monoclonal antibodies or polyclonal antibodies obtained by positively denaturing a part of these monoclonal antibodies or polyclonal antibodies.
  • Examples of the method for denaturing a monoclonal antibody or a polyclonal antibody include the methods described in Journal of PHARMACEUTICAL SCIENCES, 2011, 100, 2104-2119.
  • an antibody monomer is a molecule composed of one molecule of the antibody.
  • An antibody polymer is a molecule in which two or more antibody monomers are polymerized by covalent bonding or non-covalent bonding, and examples thereof include dimers, trimers, multimers, aggregates, and aggregates. It is done.
  • the target antibody monomer and its polymer can be separated by performing cation exchange chromatography using the cation exchange chromatography carrier of the present invention.
  • cation exchange chromatography using the cation exchange chromatography carrier of the present invention may be used for separation of antibody monomers and impurities produced in the antibody drug manufacturing process.
  • impurities include cultured cell-derived proteins, nucleic acids, viruses, protein A leaks, antibody degradation products, denaturation, removal of sugar chain components, modification of target antibodies that have undergone oxidation or deamidation, etc. And those produced by processes or other chromatographic processes.
  • Examples of the antibody-containing aqueous solution to be used for the cation exchange chromatography include a composition obtained from a living body such as plasma, serum, milk or urine, an antibody obtained using a gene recombination technique or a cell fusion technique. Examples thereof include a culture solution of cells to be produced or fungi such as E. coli, or a composition obtained from a transgenic non-human animal, plant or insect.
  • Examples of cells that produce antibodies include transformed cells in which a gene encoding a desired antibody is incorporated into a host cell.
  • Examples of host cells include cell lines such as animal cells, plant cells, and yeast cells. Specifically, for example, Chinese hamster ovary cells (CHO cells), mouse myeloma cells NS0 cells, SP2 / 0 cells, rat myeloma cells YB2 / 0 cells, IR983F cells, Syrian hamster kidney-derived cells BHK Cells, human myeloma cells such as Namalva cells, embryonic stem cells, or fertilized egg cells.
  • CHO cells Chinese hamster ovary cells
  • mouse myeloma cells NS0 cells such as mouse myeloma cells NS0 cells, SP2 / 0 cells, rat myeloma cells YB2 / 0 cells, IR983F cells, Syrian hamster kidney-derived cells BHK Cells
  • human myeloma cells such
  • any medium suitable for culturing each cell can be used as a medium for culturing antibody-producing cells.
  • a medium for culturing animal cells can be used for normal animal cell culture.
  • a medium is used.
  • any medium such as a serum-containing medium, a medium not containing animal-derived components such as serum albumin or serum fraction, a serum-free medium, or a protein-free medium can be used, but preferably a serum-free medium or a protein-free medium Is used.
  • physiologically active substances or nutrient factors necessary for the growth of cells that produce antibodies can be added as necessary. These additives are preliminarily contained in the medium before culturing, or appropriately added to the culture medium as an additional medium or an added solution during culturing.
  • the additional supply method may be in any form such as one solution or a mixed solution of two or more kinds, and the addition method may be either continuous or intermittent.
  • transgenic non-human animals, plants or insects that produce antibodies include non-human animals, plants or insects in which a gene encoding a protein is incorporated into cells.
  • non-human animals include mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, dogs, sheep, pigs, goats, cows or monkeys.
  • the plant include tobacco, potato, tomato, carrot, soy bean, rape, alfalfa, rice, wheat, barley or corn.
  • the antibody-containing aqueous solution to be used for the cation exchange chromatography is obtained from a living body such as plasma or urine containing the antibody as described above, or an antibody-containing aqueous solution obtained in a purification step. Is also included. Specific examples include a cell removal solution, a precipitate removal solution, an alcohol fraction solution, a salting-out fraction solution, and a chromatography eluate.
  • the antibody-containing aqueous solution may be subjected to the purification method of the present invention after removing insoluble matters such as particles in advance and removing the insoluble matters. Examples of methods for removing insoluble matters such as particles include centrifugation, crossflow filtration (tangential flow filtration), depth filter filtration, membrane filter filtration, dialysis, or a combination of these methods. Method.
  • the pH, conductivity, buffer solution, salt concentration, additive, antibody concentration or cation exchange chromatography of the antibody-containing aqueous solution can be used.
  • the antibody loading amount per unit volume of the graphic carrier is adjusted to suitable conditions and then subjected to the cation exchange chromatography.
  • Examples of methods for adjusting the pH, conductivity, buffer solution, salt concentration, additives, antibody concentration or antibody loading per unit volume of the cation exchange chromatography carrier of the antibody-containing aqueous solution include an ultrafiltration membrane. Examples include the ultrafiltration method used.
  • the cation exchange chromatography is performed in an adsorption mode or a non-adsorption mode depending on the purpose.
  • the adsorption mode in the cation exchange chromatography means that the antibody-containing aqueous solution to be subjected to the cation exchange chromatography is brought into contact with the carrier, the target antibody is adsorbed on the carrier, and then washed as necessary. After that, it means that the adsorbed fraction is recovered by eluting with a buffer solution in which pH, electric conductivity, buffer component, salt concentration, additive or the like is changed.
  • the non-adsorption mode in the cation exchange chromatography means that an antibody-containing aqueous solution to be subjected to the cation exchange chromatography is brought into contact with the carrier, and a non-adsorbed fraction on the carrier is recovered. At this time, by collecting an appropriate fraction, the desired antibody monomer and the compound to be separated can be separated.
  • suitable conditions are selected for pH, conductivity, buffer components, salt concentration, additives, and the like.
  • the difference in affinity between the target antibody monomer and the compound to be separated is used for the chromatographic carrier.
  • the carrier structure ligand species, ligand density, ligand distribution, particle size, pore size, base matrix composition, etc.
  • the physicochemical properties isoelectric point, charge, hydrophobicity
  • the elution method in the adsorption mode includes a one-step elution method in which a buffer solution having a specific salt concentration or pH is used so that the affinity between the target antibody monomer and the carrier decreases, A stepwise method in which the target antibody monomer is eluted by changing the concentration or pH or a gradient method in which the target antibody monomer is eluted by continuously changing the salt concentration or pH can be mentioned.
  • the components of the antibody-containing aqueous solution and the buffer used for washing or elution are not particularly limited as long as they have a buffering capacity.
  • a buffering capacity 1 to 300 mmol / L phosphate, citrate, acetate, Examples thereof include succinate, maleate, borate, Tris (base), HEPES, MES, PIPES, MOPS, TES, and Tricine.
  • the above salts can also be used in combination with other salts such as sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, sodium citrate, sodium sulfate or ammonium sulfate.
  • the buffer component is used in combination with, for example, amino acids such as glycine, alanine, arginine, serine, threonine, glutamic acid, aspartic acid or histidine, sugars such as glucose, sucrose, lactose, sialic acid, or derivatives thereof. You can also.
  • amino acids such as glycine, alanine, arginine, serine, threonine, glutamic acid, aspartic acid or histidine
  • sugars such as glucose, sucrose, lactose, sialic acid, or derivatives thereof. You can also.
  • the pH of the antibody-containing aqueous solution and the buffer used for washing or elution is preferably in the range of 2 to 9, and more preferably in the range of 3 to 8.
  • the linear velocity of the antibody-containing aqueous solution and the buffer used for washing or elution is preferably in the range of 50 to 1000 cm / h.
  • the antibody loading per unit volume of the cation exchange chromatography carrier is preferably 10 to 200 g / L, more preferably 60 to 150 g / L.
  • cation exchange chromatography In the production of antibody drugs, other purification methods may be combined with cation exchange chromatography using the cation exchange chromatography carrier of the present invention. Any purification method combined with the cation exchange chromatography can be used as long as it is suitable for the production of pharmaceuticals. For example, chromatography, activated carbon treatment, alcohol fractionation, precipitate removal, salting out, buffer solution Examples include exchange, concentration, dilution, filtration, virus inactivation, and virus removal.
  • the purification method combined with the cation exchange chromatography may combine a plurality of types and numbers. Moreover, the purification method combined with these cation exchange chromatography can be implemented regardless of before and after the cation exchange chromatography.
  • Examples of the carrier or membrane used in the chromatography combined with the cation exchange chromatography include an affinity carrier such as a heparin carrier or protein A carrier, a cation exchange carrier, a cation exchange membrane, an anion exchange carrier, an anion exchange membrane, Examples thereof include a gel filtration carrier, a hydrophobic interaction carrier, a reverse phase carrier, a hydroxyapatite carrier, a fluoroapatite carrier, a sulfated cellulose carrier, a sulfated agarose carrier, and a mixed mode (multimodal) carrier.
  • the indexes indicating the separation characteristics of the antibody monomer and its polymer for example, the degree of separation ⁇ Cp using a monoclonal antibody or the degree of separation ⁇ Cp using a polyclonal antibody Is mentioned.
  • the resolution ⁇ C or ⁇ Cp is obtained by adding a solution containing a monoclonal antibody or a polyclonal antibody containing a polymer to a column packed with a cation exchange chromatography carrier, monitoring the peak of the monomer or polymer in the eluate, It can be determined as the difference in electrical conductivity value corresponding to the peak top of the obtained monomer or polymer. The greater the value of ⁇ C or ⁇ Cp, the higher the separation between the antibody monomer and its polymer.
  • 10% dynamic binding capacity can be mentioned.
  • the 10% dynamic binding capacity is obtained by adding a solution containing an antibody having a known concentration to a column packed with a cation exchange chromatography carrier, monitoring the absorbance of the eluate, and leaking 10% of the absorbance of the added sample. Calculated from the amount of added protein at the time it was seen. The greater the 10% dynamic binding capacity value, the higher the antibody adsorption.
  • the average particle size analyzed using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus LA-950 manufactured by Horiba, Ltd. was 93 ⁇ m.
  • the gel distribution coefficient Kav was 0.27 when pure water was used as a mobile phase in standard polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 1.5 ⁇ 10 5 Da.
  • Example 1 In a 500 ml separable flask, 64.4 g of pure water and 8.7 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid were added and dissolved. Next, 3.4 g of 48.7% (w / w) sodium hydroxide aqueous solution was added for neutralization. Next, 80.0 g of crosslinked 6% cellulose particles of Reference Example 1 were added to prepare a slurry. It stirred for 1 hour, blowing nitrogen in a separable flask in this state.
  • the obtained wet gel was stored with excess water removed.
  • the ion exchange capacity at this time was 110 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody was 61 mg / ml
  • the S content was 3.1% (w / w)
  • ⁇ C was 6.6 mS / cm
  • ⁇ Cp was 26 mS / ml. cm.
  • Example 2 In a 500 ml separable flask, 64.4 g of pure water and 8.7 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid were added and dissolved. Next, 3.4 g of 48.7% (w / w) sodium hydroxide aqueous solution was added for neutralization. Next, 2.3 g of N, N-dimethylacrylamide was added. Next, 80.0 g of crosslinked 6% cellulose particles of Reference Example 1 were added to prepare a slurry. It stirred for 1 hour, blowing nitrogen in a separable flask in this state.
  • Example 3 A wet gel was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of N, N-dimethylacrylamide charged was changed to 4.5 g.
  • the ion exchange capacity at this time is 130 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody is 119 mg / ml
  • the S content is 2.6% (w / w)
  • the N content is 2.9% (w / w).
  • ⁇ Cp was 18 mS / cm.
  • Example 4 In a 500 ml separable flask, 50.6 g of pure water and 3.0 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid were added and dissolved. Next, the solution was neutralized by adding 1.2 g of a 48.7% (w / w) aqueous sodium hydroxide solution. Next, 0.62 g of N, N-dimethylacrylamide was added. Next, 60.0 g of crosslinked 6% cellulose particles of Reference Example 1 were added to prepare a slurry. It stirred for 1 hour, blowing nitrogen in a separable flask in this state.
  • the obtained wet gel was stored with excess water removed.
  • the ion exchange capacity at this time is 66 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody is 73 mg / ml
  • the S content is 1.7% (w / w)
  • the N content is 1.2%
  • ⁇ C is 6. 8 mS / cm and ⁇ Cp were 22 mS / cm.
  • Example 5 The amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid charged to 12.2 g, the amount of 48.7% (w / w) sodium hydroxide aqueous solution to 4.85 g, and the amount of N, N-dimethylacrylamide charged to A wet gel was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount was changed to 6.4 g.
  • the ion exchange capacity at this time is 210 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody is 101 mg / ml
  • the S content is 3.8% (w / w)
  • the N content is 4.2% (w / w).
  • ⁇ Cp was 17 mS / cm.
  • the ion exchange capacity was 172 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody was 93 mg / ml
  • the S content was 3.2% (w / w)
  • the N content was 3.5% (w / w).
  • ⁇ C was 5.8 mS / cm
  • ⁇ Cp was 18 mS / cm.
  • Example A A wet gel was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount of N, N-dimethylacrylamide charged was changed to 10.1 g.
  • the ion exchange capacity at this time is 130 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody is 125 mg / ml
  • the S content is 2.3% (w / w)
  • the N content is 4.1% (w / w).
  • ⁇ Cp was 13 mS / cm.
  • Example 7 The amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid charged to 2.02 g, the amount of 48.7% (w / w) aqueous sodium hydroxide to 0.82 g, and the amount of acrylic acid charged to 0.39 g A wet gel was obtained in the same manner as in Comparative Example D except that The ion exchange capacity at this time was 97 ⁇ mol / ml, the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody was 77 mg / ml, the S content was 1.5% (w / w), and the Na content was 2.0% (w / w). , ⁇ C was 6.5 mS / cm, and ⁇ Cp was 22 mS / cm.
  • Example 8> The amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid charged to 4.07 g, the amount of 48.7% (w / w) aqueous sodium hydroxide to 1.62 g, and the amount of acrylic acid charged to 1.56 g A wet gel was obtained in the same manner as in Comparative Example D except that the change was made.
  • the ion exchange capacity at this time was 246 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody was 70 mg / ml
  • the S content was 2.3% (w / w)
  • the Na content was 4.8% (w / w).
  • ⁇ C was 4.7 mS / cm
  • ⁇ Cp was 19 mS / cm.
  • Example 9 In a 500 ml separable flask, 32.7 g of pure water and 2.16 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid were added and dissolved. Next, 0.86 g of 48.7% (w / w) aqueous sodium hydroxide solution was added for neutralization. Next, 40.0 g of crosslinked 6% cellulose particles of Reference Example 1 were added to prepare a slurry. It stirred for 1 hour, blowing nitrogen in a separable flask in this state.
  • Example 10 Example 1 except that the amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid charged was changed to 4.07 g and the amount of 48.7% (w / w) sodium hydroxide aqueous solution was changed to 1.62 g. Similarly, a wet gel was obtained. The ion exchange capacity at this time was 240 ⁇ mol / ml, the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody was 38 mg / ml, the S content was 5.1% (w / w), and ⁇ Cp was 25 mS / cm.
  • Example 9 except that the amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid charged was changed to 19.4 g and the amount of 48.7% (w / w) sodium hydroxide aqueous solution was changed to 7.70 g. Similarly, a wet gel was obtained.
  • the ion exchange capacity at this time was 404 ⁇ mol / ml
  • the 10% dynamic binding capacity of the polyclonal antibody was 26 mg / ml
  • the S content was 7.4% (w / w)
  • ⁇ C was 7.9 mS / cm
  • ⁇ Cp was 25 mS / ml. cm.
  • Example 11 In a 500 ml separable flask, 66.4 g of pure water and 7.02 g of 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt were added and dissolved. Next, 80.0 g of crosslinked 6% cellulose particles of Reference Example 1 were added to prepare a slurry. It stirred for 1 hour, blowing nitrogen in a separable flask in this state. After 1 hour, a solution prepared by dissolving 5.20 g of ammonium cerium nitrate in 18.1 ml of 0.17 mol / ml nitric acid was slowly added into the separable flask from the dropping funnel. After completion of dropping, the temperature was raised to 40 ° C. and stirred for 22 hours.
  • Example 12 In a 500 ml separable flask, 91.5 g of pure water and 4.20 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid were added and dissolved. Then, 1.67 g of 48.7% (w / w) sodium hydroxide aqueous solution was added for neutralization. Next, 50.0 g of crosslinked 10% cellulose particles of Reference Example 2 were added to prepare a slurry. It stirred for 1 hour, blowing nitrogen in a separable flask in this state.
  • the column was connected to the system and equilibrated with a buffer at a flow rate of 1 mL / min until the UV (ultraviolet light absorbance, 280 nm), electric conductivity, and pH of the column effluent became constant. Thereafter, the baseline UV was reduced to zero.
  • the antibody solution was allowed to flow through the column at a flow rate of 0.5 mL / min. The UV of the column effluent was monitored, and the flow of the antibody solution was stopped when the UV of the column effluent reached 10% of the previously measured UV of the antibody solution.
  • the 10% dynamic binding capacity was determined by the following formula. This analysis was performed in a room at 25 ° C.
  • the dead volume is a volume (ml) obtained by adding the system piping volume and the column void volume.
  • FIGS. 1 and 2 show the analysis results (chromatograms) of the monoclonal antibodies using the gels of Example 1 and Example 2 obtained by measuring the degree of separation ( ⁇ C), respectively.
  • the ion exchange capacity (IEC) per ml of each gel is: (0.01 ⁇ 40 / 1000-0.1 ⁇ A / 1000) ⁇ 1000000 ( ⁇ mol / ml) Can be obtained.
  • the amount of 0.01 mol / L sodium hydroxide solution was changed from 40 ml to 60 ml, and a solution was prepared in the same manner as described above.
  • the ion exchange capacity of 1 ml of the gel obtained in Comparative Example E is given by the following formula: (0.01 ⁇ 60 / 1000-0.1 ⁇ A / 1000) ⁇ 1000000 ( ⁇ mol / ml) Can be obtained.
  • Table 1 shows the influence of neutral monomer introduction on the dynamic adsorption capacity and separation characteristics of the cation exchange chromatography carrier of the present invention.
  • Table 2 shows the effect of weak cation monomer introduction on the dynamic adsorption capacity and separation characteristics of the cation exchange chromatography carrier of the present invention.
  • Table 3 shows the influence of the amount of strong cation monomer introduced, the difference in structure of the strong cation monomer, and the difference in Kav of crosslinked cellulose particles on the dynamic adsorption capacity and separation characteristics of the cation exchange chromatography carrier of the present invention.
  • the cation exchange chromatography carrier for antibody purification of the present invention can efficiently separate the antibody monomer and its polymer produced in the manufacturing process of the antibody drug, it is suitable for the purification of biopharmaceuticals. Can be used.

Abstract

 抗体医薬の精製に好適に用いることができる陽イオン交換クロマトグラフィー用担体、特に抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体の分離性能が良好な陽イオン交換クロマトグラフィー用担体の提供。多孔性粒子を含むベース担体に、下記式(1)または(2)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位をモノマー全体の30~100mol%の範囲で含む重合体が結合してなる抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体であって、そのイオン交換容量が60~300μmol/mlである陽イオン交換クロマトグラフィー担体。 【化1】 [式中、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、AおよびAは、-R-SOMであり、ここで、RはC~Cのアルキレンであり、Mは、水素原子、NaまたはKである。]

Description

抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体および抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体の分離方法
 本発明は、抗体医薬の精製工程で用いられる陽イオン交換クロマトグラフィー担体および抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体の分離方法に関する。
 クロマトグラフィーを用いてバイオ医薬品の精製を行うことは広く知られており、種々の分子間相互作用を利用して目的物と不純物の分離が行われる。例としてイオン交換クロマトグラフィーの静電的相互作用を利用した分離方法、疎水クロマトグラフィーの疎水的相互作用を利用した分離方法およびプロテインAクロマトグラフィーなどの抗体に対するアフィニティー相互作用を利用した分離方法などがある。
 抗体医薬の製造においては純度の高い製品を提供することが重要であり、その精製プロセスはプロテインAクロマトグラフィー、陽イオン交換クロマトグラフィーおよび陰イオン交換クロマトグラフィーなどの組合せにおいて実施されている。中でも、不純物の一つである抗体重合体は培養または精製段階で生産され、抗原認識能の低下または副作用の原因になると考えられており、その除去は抗体医薬製造において重要な管理項目となっている。
 Biotechnology and Bioengineering 108、1494-1508、2011(非特許文献1)では、抗体重合体の生成機構および重合体除去の重要性などが報告されているが、抗体重合体はプロテインAクロマトグラフィーによるアフィニティー精製工程では除去できないといった問題がある。それゆえ、プロテインAクロマトグラフィーによる精製工程以降の工程において、抗体とその重合体を分離し、純度の高い抗体を取得することが抗体医薬メーカーにとって重要な課題となっている。
 このような目的のために、例えば非特許文献1ではミックスモード型リガンドを持つクロマトグラフィー担体による抗体とその重合体との分離が提案されている。また、J.Chromatography A,1217、216-224、2010(非特許文献2)およびJ.Chromatography A,1216、902-909、2009(非特許文献3)では、疎水(フェニル)クロマトグラフィー担体による抗体とその重合体との分離が提案されている。しかしながら、これらの担体を使用した分離方法では、目的物となる抗体吸着容量が低かったり、高塩濃度での使用であったりなど実用的な課題が多い。
 陽イオン交換クロマトグラフィーは、抗体重合体の除去、宿主由来蛋白質の除去、プロテインAリークの除去を目的に使用されており、安価で、多くのバイオ製剤の製造における使用実績が高いこともあり、プロテインAクロマトグラフィー以降の精製工程において非常に重要な工程となっている。それゆえ、抗体医薬の製造過程において発生する抗体重合体や宿主由来のタンパク質などの不純物は陽イオン交換クロマトグラフィー処理でできるだけ削減することが望ましいとされている。
 抗体精製への陽イオン交換クロマトグラフィーの適応として、例えば、国際公開第2010/127069号パンフレット(特許文献1)には、IGF1R(Insulin-like Growth Factor-1 Receptor)の精製が開示されており、抗体重合体などの不純物の除去に有効な陽イオン交換体の使用が開示されている。
 しかし、抗体医薬製造に用いる場合、陽イオン交換クロマトグラフィー担体には、不純物との分離性能だけでなく、生産性の観点から抗体の吸着量が高いこと、さらには圧縮せず高流速で処理できることも求められる。
 近年、高い吸着容量を有する蛋白質精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体として、Capto(登録商標) S(GEヘルスケア社製)、TOYOPEARL(登録商標) GigaCap S(東ソー社製)、Fractogel(登録商標)SE Hicap、Eshmuno(登録商標) S(以上、メルク社製)、UNOsphere(登録商標) S(バイオ・ラッド社製)、POROS(登録商標)XS(APPLIED BIOSYSTEMS社)などが開発、販売されている。
 例えば、特開平1-310744号公報(特許文献2)では、グラフトポリマーをリガンドとしてもつイオン交換クロマトグラフィー担体の製造方法が開示されている。ここでは、Fractogel(登録商標)TSK HW 65(S)またはLiChrospher(登録商標)ジオールをベース担体として用いた、陽イオン交換クロマトグラフィーおよび陰イオン交換クロマトグラフィー、さらには共重合ポリマーをリガンドとしてもつクロマトグラフィー担体の製造方法が記載されている。しかし、本報告例では、抗体とその重合体の分離については検討されていない。
 上記以外のグラフトポリマーをリガンドとしてもつ陽イオン交換クロマトグラフィー担体の例として、例えば、特表2011-529508号公報(特許文献3)では、Fractogel(登録商標)TSK HW 65(M)にグラフト重合により共重合ポリマーをリガンドとして導入する方法が開示されている。該公報では、スルホン酸を含むモノマーと含まないモノマーを共重合させることで、スルホン酸を含むモノマーのみをグラフト重合させた場合と比べて、接触時間2分間で測定したポリクローナル抗体の動的結合容量が高くなることが示されている。しかし、該公報では共重合ポリマーの組成と動的結合容量の関係については明確に示されていない。また、該公報では共重合ポリマーの強カチオン基と中性基の組成が抗体とその重合体の分離に及ぼす影響の重要性について認識されておらず、その検討もされていない。
 特表2010-528271号公報(特許文献4)では、Fractogel(登録商標)TSK HW 65(M)に、疎水的相互作用をもつモノマーを用いイオン交換基と疎水基の両方を有するグラフトポリマーをリガンドとして導入した陽イオン交換クロマトグラフィー担体が開示されている。該公報では、このクロマトグラフィー担体を用いることにより、NaClが150mMの濃度の条件下でもモノクローナル抗体で76.1mg/mlの動的結合容量を示すことが記されている(表3)。しかし、ここでも抗体とその重合体の分離については検討されていない。
 一方、国際公開第2007/123242号パンフレット(特許文献5)には、メタクリル系ポリマーを原料とするベース担体にポリアクリル酸をリガンドとして結合させてなる担体が、ベース担体にカルボキシメチル基を直接結合させた担体に比べて、抗体の単量体とその重合体の分離に優れていることが示されている。しかし、上記担体を製造する場合、ポリアクリル酸を事前に合成する必要があり、抗体医薬メーカーが望む安価なクロマトグラフィー担体を提供するという課題に対応できない可能性がある。また、抗体結合容量などのその他の重要なクロマトグラフィー担体の特性に関する検討がされておらず、実用性の点で課題が残る。
 上記のとおり、抗体単量体とその重合体を効率的に分離でき、しかも吸着性の高いグラフトポリマーをリガンドとしてもつ陽イオン交換クロマトグラフィー担体は知られていない。
国際公開第2010/127069号パンフレット 特開平1-310744号公報 特表2011-529508号公報 特表2010-528271号公報 国際公開第2007/123242号パンフレット
Biotechnology and Bioengineering 108、1494-1508、2011 J.Chromatography A, 1217、216-224、2010 J.Chromatography A, 1216、902-909、2009
 このような状況において、抗体医薬の精製に好適に用いることができるイオン交換クロマトグラフィー担体、特に抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体である抗体重合体との分離性能が良好であり、且つ、抗体吸着性が高く、抗体単量体を高純度で得ることができる陽イオン交換クロマトグラフィー担体の提供が望まれている。
 本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、多孔性粒子上に、スルホン基を少なくとも一つ含むモノマーを特定の組成で重合させてなる構造物をリガンドとして結合させることで、抗体単量体とその重合体を効率的に分離でき、しかも抗体吸着性の高い陽イオン交換クロマトグラフィー担体を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、以下に示した抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体および抗体単量体とその重合体の分離方法などに関するものである。
[1] 多孔性粒子を含むベース担体に、式(1)または(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

[式中、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、AおよびAは、-R-SOMであり、ここで、RはC~Cのアルキレンであり、Mは、水素原子、NaまたはKである。]
で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位をモノマー全体の30~100mol%の範囲で含む重合体が結合してなる抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体であって、そのイオン交換容量が60~300μmol/mlである陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[2] 前記重合体が、式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

[式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、C~CのアルキルまたはC~Cのアルコキシメチルである。]
で示される少なくとも1種の中性モノマー単位、または、式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

[式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、Aは、水素原子、NaまたはKである。]
で示される少なくとも1種の弱カチオン性モノマー単位をさらに含む、上記[1]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[3] 前記重合体が、式(1)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位と、式(3)で示される少なくとも1種の中性モノマー単位とを含む、上記[2]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[4] 前記重合体が、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸と、N,N-ジメチルアクリルアミドとの重合体である、上記[3]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[5] 前記重合体に含まれる強カチオン性モノマー単位の割合が40mol%以上、100mol%未満であり、かつ、イオン交換容量が60~150μmol/mlである、上記[3]または[4]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[6] 前記重合体が、式(1)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位と、式(4)で示される少なくとも1種の弱カチオン性モノマー単位とを含む、上記[2]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[7] 前記重合体が、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸と、アクリル酸との重合体である、上記[6]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[8] 前記重合体に含まれる強カチオン性モノマー単位の割合が50mol%以上、100mol%未満であり、かつ、イオン交換容量が90~250μmol/mlである、上記[6]または[7]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[9] 前記重合体が、式(1)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位からなる重合体である、上記[1]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[10] 前記重合体が、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の重合体である、上記[9]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[11] イオン交換容量が70~250μmol/mlである、上記[9]または[10]記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[12] 前記多孔性粒子が架橋セルロース粒子である、上記[1]~[11]のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[13] 前記多孔性粒子が、重量平均分子量1.5×10Daの標準ポリエチレンオキシドにおいて純水を移動相として使用したときのゲル分配係数Kavが0.3~0.5であることを特徴とする多孔性粒子である、上記[1]~[12]のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体
[14] 抗体医薬製造過程で生産される抗体単量体とその重合体を分離するためのものである、上記[1]~[13]のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
[15] 上記[1]~[14]のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を用いて、抗体医薬製造過程で生産される抗体単量体とその重合体を分離する方法。
 本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、抗体医薬の精製に好適に用いることができる。本発明の好ましい態様によれば、本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を用いることで、抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体を効率的に分離することができるため、抗体単量体を高純度で得ることができる。
図1は実施例1のゲルによるモノクローナル抗体の分離度(ΔC)の測定結果を示したクロマトグラムである。 図2は実施例2のゲルによるモノクローナル抗体の分離度(ΔC)の測定結果を示したクロマトグラムである。
 以下、本発明の抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体およびそれを用いた抗体単量体とその重合体の分離方法などについて詳しく説明する。
(1)抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体
 本発明の抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、多孔性粒子を含むベース担体に、リガンドとして、式(1)または(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

[式中、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、AおよびAは、-R-SOMであり、ここで、RはC~Cのアルキレンであり、Mは、水素原子、NaまたはKである。]
で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位をモノマー全体の30~100mol%の範囲で含む重合体が結合した構造を有しており、そのイオン交換容量が60~300μmol/mlであることを特徴としている。
(1.1)ベース担体である多孔性粒子
 本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体において、ベース担体として用いる多孔性粒子としては、強カチオン性モノマー単位、ならびに必要に応じて、中性モノマー単位および弱カチオン性モノマー単位を導入するための官能基(例えば、水酸基またはカルバモイル基など)を有するものであれば特に制限されない。そのような多孔性粒子としては、上記のような官能基を有する、例えば、アガロース、デキストラン、でんぷん、セルロース、プルラン、キチン、キトサン、三酢酸セルロース、二酢酸セルロースなどの多糖類およびその誘導体;ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアルキルビニルエーテル、ポリビニルアルコールなどの有機重合体などが好ましく挙げられる。これらの多孔性粒子は、機械的強度を確保できることから、架橋構造を形成していることが好ましい。これらの中でも、本発明においては、架橋反応によってセルロース粒子の骨格が補強された架橋セルロース粒子を用いることが好ましい。
 本発明に用いる架橋セルロース粒子としては、クロマトグラフィーのベース担体として通常使用されるものであれば特に制限されない。原料となるセルロースは、結晶セルロースであっても非結晶セルロースであってもよいが、強度が高いことから結晶セルロースが好ましい。
 本発明において好適に使用できる架橋セルロース粒子としては、例えば、特開2009-242770号公報に開示されている多孔性セルロースゲルが挙げられる。同公報に開示されている架橋方法、すなわち、未架橋セルロース粒子の懸濁液に、セルロースモノマーのモル数の6~20倍量の塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩およびホウ酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種の無機塩の存在下、セルロースモノマーのモル数の4~12倍量の架橋剤と、架橋剤のモル数の0.1~1.5倍量のアルカリとを3時間以上かけて連続滴下または分割添加して架橋する方法で得られた架橋セルロース粒子は、機械的強度が高く、高流速での使用が可能であり、生産性の高い陽イオン交換クロマトグラフィー担体を与えることができる。ここで、「セルロースモノマー」とは、セルロースの構成単位であるグルコースユニットを意味し、セルロースモノマーのモル数(すなわち、重合度)は、グルコース1ユニットから水分を引いた量、すなわち分子量162を1モルとして、セルロースの乾燥重量から計算する。
 架橋セルロース粒子の形状は特に制限されないが、機械的強度が高く、ゲル沈降性に優れ、均一な充填床を作製できることから、球状のものが好ましい。この場合、架橋セルロース粒子の真球度は0.8~1.0であることが好ましい。ここで「真球度」は、セルロース粒子の短径/長径を意味する。
 球状セルロース粒子は、例えば、結晶セルロースまたは結晶領域と非結晶領域とからなるセルロースを溶解し再生することで容易に得ることができる。球状セルロースの製造方法としては、例えば、特公昭55-39565号公報、特公昭55-40618号公報などに記載される酢酸エステルを経由する方法、特公昭63-62252号公報などに記載されるチオシアン酸カルシウム塩を用いた溶液から造粒する方法、特開昭59-38203号公報などに記載されるパラホルムアルデヒド・ジメチルスルホキシド溶液から製造する方法、また、特許第3663666号公報に記載されるセルロースを塩化リチウム含有のアミドに溶解させたセルロース溶液から成形する方法などが挙げられる。また、球状の架橋セルロース粒子は、球状セルロース粒子を架橋することで得ることができる。
 本発明に用いる多孔性粒子の粒子径は、10~500μmが好ましく、30~200μmがより好ましく、50~150μmが特に好ましい。また、平均粒子径は、30~1000μmが好ましく、40~200μmがより好ましく、50~100μmがさらに好ましい。
 なお、本明細書において、多孔性粒子の粒子径および平均粒子径は、粒子群にレーザ光を照射し、そこから発せられる回折・散乱光の強度分布パターンから計算によって粒度分布を求める方法を測定原理とするレーザ回折/散乱式の粒子径分布測定装置を用いて算出する。測定装置としては、株式会社堀場製作所のレーザ回折/散乱式の粒子径分布測定装置LA-950などを用いることができる。
 あるいは、光学顕微鏡で撮影した画像の粒子径を、ノギスなどを用いて計測して、撮影倍率から元の粒子径を求めることができる。そして、光学顕微鏡写真から求めたそれぞれの粒子径の値から、下記の式によって平均粒子径を算出することができる。
  体積平均粒子径(M)=Σ(nd)/Σ(nd
[式中、ndは光学顕微鏡写真から求めたそれぞれの粒子径の値を表し、nは測定した粒子の個数を表す。]
 本発明においてベース担体として用いる多孔性粒子の多孔性は細孔サイズの特性をもって特徴づけることができる。細孔サイズ特性を示す指標の一つとして、ゲル分配係数Kavがある。細孔サイズは粒子の物理的強度や精製対象となる目的物質の粒子内の拡散性との関連から、担体の流速特性や動的吸着容量に影響を与える。そのため、目的に応じた最適な設計が必要となる。動的吸着容量の観点から、特に、本発明に用いる多孔性粒子の細孔サイズは、重量平均分子量1.5×10Daの標準ポリエチレンオキシドにおいて純水を移動相として使用したときのゲル分配係数Kavが、0.15~0.6の範囲であるものが好ましく、より好ましくは、0.2~0.55であり、さらに好ましくは0.3~0.5である。
 ゲル分配係数Kavは、特定の分子量を有する標準物質(例えば、ポリエチレンオキシド)の溶出体積およびカラム体積の関係から次式により求めることができる。
  Kav=(Ve-V)/(Vt-V
[式中、Veはサンプルの保持容量(mL)、Vtは空カラム体積(mL)、Vはブルーデキストラン保持容量(mL)を表す。]
 ゲル分配係数Kavの測定方法は、例えば、L.Fischer著生物化学実験法2「ゲルクロマトグラフィー」第1版(東京化学同人)などに記載されている。本発明に用いる架橋多孔質セルロース粒子のゲル分配係数Kavは、例えば、粒子形成時のセルロースの溶解濃度を制御することにより調整することができる。
 本発明においてベース担体として用いる多孔性粒子には、本発明の目的および作用効果を損なわない範囲であれば、フェニル基やブチル基などの疎水基などの任意の置換基が導入されていても構わない。多孔性粒子に疎水基を導入する場合、アルカリ溶液中でフェニルグリシジルエーテルやブチルグリシジルエーテルなどを反応させることにより導入することができる。
(1.2)リガンドとしての重合体
 本発明の抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体においては、前記多孔性粒子に、リガンドとして、式(1)または(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

[式中、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、AおよびAは、-R-SOMであり、ここで、RはC~Cのアルキレンであり、Mは、水素原子、NaまたはKである。]
で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位をモノマー全体の30~100mol%の範囲で含む重合体が結合している。RのC~Cのアルキレンとしては、特に制限されないが、エチレン、n-プロピレン、iso-プロピレン、n-ブチレン、iso-ブチレン、sec-ブチレンなどが好ましく挙げられる。
 本発明において、前記重合体は、式(1)および/または(2)で示される強カチオン性モノマー単位のみからなるものであってもよく、式(1)および/または(2)で示される強カチオン性モノマー単位に加えて、中性モノマーまたは弱カチオン性モノマーなどの他の任意のモノマー単位をさらに含むものであってもよい。前記重合体に含まれる強カチオン性モノマー単位は、式(1)または(2)で示されるモノマー単位のいずれかのみであってもよいし、式(1)で示されるモノマー単位と式(2)で示されるモノマー単位の組み合わせであってもよい。式(1)または(2)で示されるモノマー単位は、それぞれ、1種でも2種以上で用いてもよい。また、前記重合体に任意に含まれる他のモノマー単位は、1種でも2種以上で用いてもよい。
 前記重合体が、式(1)および/または(2)で示される強カチオン性モノマー単位のみからなり、他の任意のモノマー単位を含まない場合、得られる陽イオン交換クロマトグラフィー担体のイオン交換容量は、60μmol/ml以上であり、70μmol/ml以上がより好ましく、90μmol/ml以上がさらに好ましい。また、イオン交換容量は、300μmol/ml以下であり、250μmol/ml以下がより好ましく、150μmol/ml以下がさらに好ましい。この範囲である時、抗体単量体とその重合体との分離性能が良好となる。
 なお、本明細書において、イオン交換容量は例えば、国際公開公報2007/027139号パンフレットに記載されているような酸塩基滴定やJournal of Chromatography A, 1146, 202-215に記載されているような逆滴定によって一般に求めることができる。
 式(1)で示されるモノマーの具体例としては、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-アクリルアミドエタンスルホン酸、2-メタクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-メタクリルアミドエタンスルホン酸などが挙げられる。中でも、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸が好ましい。
 式(2)で示されるモノマーの具体例としては、3-スルホプロピルメタクリレート、2-スルホエチルメタクリレートなどが挙げられる。中でも、3-スルホプロピルメタクリレートが好ましい。
 前記重合体が、式(1)または(2)で示される強カチオン性モノマー単位に加えて、さらに他の任意のモノマー単位を含む場合、他のモノマー単位は、本発明の目的を損なわないものであれば特に制限されない。他のモノマー単位としては、例えば、式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

[式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、C~CのアルキルまたはC~Cのアルコキシメチルである。]
で示される少なくとも1種の中性モノマー単位、または、式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

[式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、Aは、水素原子、NaまたはKである。]
で示される弱カチオン性モノマー単位が好ましく挙げられる。
 ここで、C~Cのアルキルとしては、特に制限されないが、メチル、エチル、n-プロピル、iso-イソプロピル、n-ブチル、iso-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチルなどが好ましく挙げられる。C~Cのアルコキシメチルとしては、炭素数1~4のアルキルを含むアルコキシメチルであれば特に制限されないが、メトキシメチル、エトキシメチル、n-プロポキシメチル、iso-プロポキシメチル、n-ブトキシメチル、iso-ブトキシメチル、sec-ブトキシメチル、tert-ブトキシメチルなどが好ましく挙げられる。
 本発明の一実施態様では、前記重合体が中性モノマー単位および弱カチオン性モノマー単位の両方を含んでいてもよい。
 式(3)で示される中性モノマーの具体例としては、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-tert-ブチルアクリルアミド、N-iso-プロピルアクリルアミド、アクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、メタクリルアミド、N-(メトキシメチル)メタクリルアミド、N-(iso-ブトキシメチル)メタクリルアミドなどが挙げられる。
 式(4)で示される弱カチオン性モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸カリウムなどが挙げられる。
 本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体においてリガンドとして用いる前記重合体が、中性モノマー単位および/または弱カチオン性モノマー単位を含むことで、さらに好ましい特性を付与することができる。
 例えば、式(1)で示される強カチオン性モノマー単位と、式(3)で示される中性モノマー単位とを含む共重合体をリガンドとしてベース担体に結合させた陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、吸着量、特に動的吸着容量の増加効果を期待できる。また、この陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、抗体単量体とその重合体の分離性能が優れており、効率的に抗体単量体を分離精製することができるため好ましい。中でも、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸と、N,N-ジメチルアクリルアミドとの共重合体をリガンドとして用いると分離性能が特に優れている。
 また、式(1)で示される強カチオン性モノマー単位と、式(4)で示される弱カチオン性モノマー単位とを含む共重合体をリガンドとしてベース担体に結合させた陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、吸着量、特に動的吸着容量の増加効果を期待できるだけでなく、抗体単量体とその重合体の分離性能が優れている。弱カチオン性のモノマーは、タンパク質の精製分野において一般に利用されている弱カチオン交換体のリガンドとしても機能することができ、弱カチオン基の効果により本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体には、宿主由来の不純物の除去効果なども期待できる。
 前記重合体が、式(1)および/または(2)で示される強カチオン性モノマー単位と、式(3)で示される中性モノマー単位とを有する共重合体である場合、共重合体を構成するモノマー全体に対する強カチオン性モノマー単位の割合は、30mol%以上であり、40mol%以上が好ましく、50mol%以上がより好ましい。また、強カチオン性モノマー単位の割合は100mol%未満である。
 さらに動的吸着容量を考慮すると、イオン交換容量は60μmol/ml以上であり、70μmol/ml以上が好ましく、90μmol/ml以上がより好ましく、100μmol/ml以上が特に好ましい。また、イオン交換容量は、300μmol/ml以下であり、250μmol/ml以下が好ましく、210μmol/ml以下がより好ましく、150μmol/ml以下が特に好ましい。
 最適な実施形態では、強カチオン性モノマー単位の割合は40mol%以上、100mol%未満であり、且つ、イオン交換容量は60~150μmol/mlである。
 前記重合体が、式(1)および/または(2)で示される強カチオン性モノマー単位と、式(4)で示される弱カチオン性モノマー単位とを有する共重合体である場合、共重合体を構成するモノマー全体に対する強カチオン性モノマー単位の割合は、30mol%以上であり、40mol%以上が好ましく、50mol%以上がより好ましい。また、強カチオン性モノマー単位の割合は100mol%未満である。
 さらに動的吸着容量を考慮すると、イオン交換容量は60μmol/ml以上であり、70μmol/ml以上が好ましく、90μmol/ml以上がより好ましい。また、イオン交換容量は、300μmol/ml以下であり、250μmol/ml以下が好ましい。
 最適な実施形態では、強カチオン性モノマー単位の割合は50mol%以上、100mol%未満であり、且つ、イオン交換容量は90~250μmol/mlである。
 なお、本明細書において、強カチオン性モノマー単位の割合(S密度)とは、測定されたS含量、N含量またはNa含量を用いてモノマー単位に含まれるNまたはNaに対するSのモル比を算出することで得ることができる。S含量、N含量またはNa含量は、例えば、発光分光分析法、元素分析法または原子吸光分析法などを用いて測定することができる。
(1.3)陽イオン交換クロマトグラフィー担体の製造方法
 次に、本発明の抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体の製造方法について述べる。
 本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、多孔性粒子を含むベース担体にグラフト重合反応により重合体を導入することにより製造される。本発明において、グラフト重合反応は水酸基に酸性条件下でCe(IV)の作用で生成するラジカルを基点として進行させる。この基点となるラジカルが系中に存在するモノマーと反応することでベース担体上にグラフトポリマーを形成することができる。
 具体的には、まず、反応容器に、純水と強カチオン性モノマーを加え、溶解させた後、水酸化ナトリウム溶液などのアルカリで中和する。この溶液に、必要に応じて追加のモノマーを加え、ベース担体を加えてスラリー状にする。この状態で、反応容器に窒素を吹き込みながら0.5~4.0時間撹拌する。撹拌後、反応容器に、硫酸アンモニウムセリウムなどのCe(IV)塩を希硝酸に溶解させた溶液をゆっくり滴下する。滴下後、反応溶液を10~70℃の範囲、好ましくは30℃~50℃の範囲に昇温し、6~40時間時間撹拌する。反応終了後は、得られた湿ゲルを純水で洗浄し、次いで、希硫酸で洗浄した後、純水で洗浄液が中性になるまで洗浄して、目的の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を得ることができる。
 反応は溶液のpHが0~4の範囲で行うことが好ましい。
 Ce(IV)塩は反応溶液中のモル濃度で0.0001~1mol/mlの範囲であることが好ましく、0.01~0.1mol/mlの範囲であればより好ましい。
 反応に用いる強カチオン性モノマーと、中性モノマーおよび弱カチオン性モノマーなどの他のモノマーとの仕込み量のモル比は99:1~40:60の範囲であることが好ましく、より好ましくは70:30~45:55の範囲である。
 なお、Ce(IV)を使用したグラフト重合反応については、Journal of Polymer Science,1958,No.122,242-243を参照することができる。
(2)分離方法
 本発明の抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、抗体医薬製造過程で生産される抗体単量体とその重合体との分離性能が優れているため、バイオ医薬品などの精製工程において好適に使用することができる。具体的にはカラムに本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を充填し、そこへ目的物と不純物を含む液を流し目的物あるいは不純物のみを吸着させる目的や目的物と不純物を共に吸着させ溶出時の塩濃度を段階的あるいは連続的に増加させることでクロマトグラフィー担体への親和性の違いを利用して分離する目的に使用することができる。
 本発明に用いる抗体としては、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体が挙げられる。抗体の種類としては、例えば、マウス抗体、ラマ抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体またはそれらのFc領域などを改変した抗体などが挙げられ、分子型としては、例えば、IgG、IgM、IgA、IgD、IgE、Fab、Fc、Fc-融合蛋白、VH、VL、VHH、Fab’2、scFv、scFab、scDbまたはscDbFcなどが挙げられる。
 また、本発明に用いる抗体としては、これらのモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体の一部を積極的に変性させた、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体も含まれる。モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体の変性方法としては、例えば、Journal of PHARMACEUTICAL SCIENCES、 2011、 100,2104-2119に記載の方法が挙げられる。
 本発明において抗体単量体とは、1分子の前記抗体からなる分子である。抗体重合体とは、2分子以上の抗体の単量体が共有結合または非共有結合により重合した分子であり、例えば、二量体、三量体、多量体、凝集体または凝集塊などが挙げられる。
 本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を用いた陽イオン交換クロマトグラフィーを行うことで、目的とする抗体単量体およびその重合体を分離することができる。
 さらに、本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を用いた陽イオン交換クロマトグラフィーは、抗体医薬製造過程で生産される抗体単量体と不純物の分離に用いても良い。不純物としては、例えば、培養細胞由来蛋白質、核酸、ウイルス、プロテインAリーク、抗体の分解物、変性、糖鎖成分の除去、酸化または脱アミドなどを受けた目的とする抗体の修飾体などの培養過程または他のクロマトグラフィー処理工程などで生まれるものが挙げられる。
 該陽イオン交換クロマトグラフィーに供される抗体含有水溶液としては、例えば、血漿、血清、乳若しくは尿など生体から得られた組成物、遺伝子組換え技術若しくは細胞融合技術を用いて得られた抗体を生産する細胞若しくは大腸菌などの菌類の培養液、またはトランスジェニック非ヒト動物、植物若しくは昆虫などから得られた組成物などが挙げられる。
 抗体を生産する細胞としては、例えば、宿主細胞に所望の抗体をコードする遺伝子が組み込まれた形質転換細胞などが挙げられる。宿主細胞としては、例えば、動物細胞、植物細胞または酵母細胞などの細胞株が挙げられる。具体的には、例えば、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、マウスミエローマ細胞であるNS0細胞、SP2/0細胞、ラットミエローマ細胞であるYB2/0細胞、IR983F細胞、シリアンハムスター腎臓由来細胞であるBHK細胞、ヒトミエローマ細胞であるナマルバ細胞、胚性幹細胞、または受精卵細胞などが挙げられる。
 抗体を生産する細胞を培養する培地としては、各々の細胞の培養に適した培地であればいずれも用いられるが、例えば、動物細胞を培養する培地としては、通常の動物細胞の培養に用いられる培地が用いられる。例えば、血清含有培地、血清アルブミン若しくは血清分画物などの動物由来成分を含まない培地、無血清培地、または無蛋白培地など、いずれの培地も用いられるが、好ましくは無血清培地または無蛋白培地が用いられる。また、必要に応じて抗体を生産する細胞の生育に必要な生理活性物質または栄養因子などを添加することができる。これらの添加物は、培養前に予め培地に含有させるか、培養中に添加培地または添加溶液として培養液へ適宜追加供給する。追加供給の方法は、1溶液または2種以上の混合溶液などいかなる形態でもよく、また、添加方法は連続または断続のいずれでもよい。
 抗体を生産するトランスジェニック非ヒト動物、植物または昆虫としては、蛋白質をコードする遺伝子が細胞内に組み込まれた非ヒト動物、植物または昆虫が挙げられる。非ヒト動物としては、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、イヌ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、ウシまたはサルなどが挙げられる。植物としては、例えば、タバコ、ポテト、トマト、ニンジン、ソイビーン、アブラナ、アルファルファ、コメ、小麦、大麦またはコーンなどが挙げられる。
 また、本発明において、該陽イオン交換クロマトグラフィーに供される抗体含有水溶液としては、上述したような抗体を含有する血漿または尿など生体から得られるものの他、精製する工程で得られる抗体含有水溶液も含まれる。具体的には、例えば、細胞除去液、沈殿物除去液、アルコール分画液、塩析分画液、クロマトグラフィー溶出液などが挙げられる。さらに、抗体含有水溶液は、粒子などの不溶物が存在する場合には予めそれらを除去し、不溶物を除去した後に本発明の精製方法に供してもよい。粒子などの不溶物の除去方法としては、例えば、遠心分離法、クロスフローろ過法(タンジェンシャルフローろ過法)、デプスフィルターによるろ過法、メンブレンフィルターによるろ過法、透析法、またはこれらの方法を組み合わせた方法が挙げられる。
 また、必要に応じて、例えば、限外ろ過膜を用いた限外ろ過法などを用いて、抗体含有水溶液のpH、導電率、緩衝液、塩濃度、添加物、抗体濃度または陽イオン交換クロマトグラフィー担体の単位体積あたりの抗体負荷量などについて、好適な条件に調整した後に該陽イオン交換クロマトグラフィーに供される。
 抗体含有水溶液のpH、導電率、緩衝液、塩濃度、添加物、抗体濃度または陽イオン交換クロマトグラフィー担体の単位体積あたりの抗体負荷量などを調整する方法としては、例えば、限外ろ過膜を用いた限外ろ過法などが挙げられる。
 該陽イオン交換クロマトグラフィーは、その目的に応じて吸着モードまたは非吸着モードで行われる。該陽イオン交換クロマトグラフィーにおける吸着モードとは、該陽イオン交換クロマトグラフィーに供する抗体含有水溶液を該担体に接触させ、目的の抗体を該担体に吸着させた後、必要に応じて洗浄を行い、その後、pH、電気伝導度、緩衝液成分、塩濃度または添加物などを変更した緩衝液で溶出させて吸着画分を回収することを意味する。該陽イオン交換クロマトグラフィーにおける非吸着モードとは、該陽イオン交換クロマトグラフィーに供する抗体含有水溶液を該担体と接触させ、該担体への非吸着画分を回収することを意味する。この際、適切な画分を回収することで、目的の抗体単量体と分離したい化合物を分離することができる。洗浄または溶出に使用する緩衝液は、pH、導電率、緩衝液成分、塩濃度または添加物などについて、それぞれ好適な条件を選定する。
 クロマトグラフィーの条件を選定する場合、クロマトグラフィー担体に対する、目的の抗体単量体と分離したい化合物との親和性の違いを利用する。例えば、担体構造(リガンド種、リガンド密度、リガンド配行性、粒子径、細孔径、ベースマトリクス組成など)や、目的物と分離したい化合物の物理化学的性質(等電点、電荷、疎水性度、分子サイズまたは立体構造など)の違いを考慮して条件設定する。
 吸着モードの溶出方法としては、目的の抗体単量体と担体との親和性が低下するような特定の塩濃度またはpHの緩衝液を通液して溶出させる一段階溶出法、段階的に塩濃度またはpHを変化させて目的の抗体単量体を溶出させるステップワイズ法または連続的に塩濃度またはpHを変化させて目的の抗体単量体を溶出させるグラジエント法が挙げられる。
 抗体含有水溶液および洗浄または溶出に使用する緩衝液の成分としては、緩衝能を有するものであれば特に限定はされないが、例えば、1~300mmol/Lのリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、コハク酸塩、マレイン酸塩、ホウ酸塩、Tris(base)、HEPES、MES、PIPES、MOPS、TESまたはTricineなどが挙げられる。また上記の塩は、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウムまたは硫酸アンモニウムのような他の塩と組み合わせて用いることもできる。さらに、緩衝液成分には、例えば、グリシン、アラニン、アルギニン、セリン、スレオニン、グルタミン酸、アスパラギン酸若しくはヒスチジンなどのアミノ酸、グルコース、スクロース、ラクトース、シアル酸などの糖またはその誘導体などと組み合わせて用いることもできる。
 抗体含有水溶液および洗浄または溶出に使用する緩衝液のpHとしては、好ましくは2~9の範囲であり、より好ましくは3~8の範囲である。
 抗体含有水溶液および洗浄または溶出に使用する緩衝液の線速度としては、好ましくは50~1000cm/hの範囲である。
 陽イオン交換クロマトグラフィー担体の単位体積あたりの抗体負荷量としては、好ましくは10~200g/Lであり、より好ましくは60~150g/Lの範囲である。
 抗体医薬製造においては、本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を用いた陽イオン交換クロマトグラフィーにさらに他の精製方法を組み合わせてもよい。該陽イオン交換クロマトグラフィーと組み合わせる精製方法としては、医薬品の製造に適した方法であればいずれも用いられるが、例えば、クロマトグラフィー、活性炭処理、アルコール分画、沈殿物除去、塩析、緩衝液交換、濃縮、希釈、ろ過、ウイルス不活性化、ウイルス除去などが挙げられる。該陽イオン交換クロマトグラフィーと組み合わせる精製方法は、複数の種類、数を組み合わせてもよい。また、これらの該陽イオン交換クロマトグラフィーと組み合わせる精製方法は、該陽イオン交換クロマトグラフィーの前後を問わず実施することができる。
 該陽イオン交換クロマトグラフィーと組み合わせるクロマトグラフィーに用いられる担体または膜としては、ヘパリン担体またはプロテインA担体などのアフィニティー担体、陽イオン交換担体、陽イオン交換膜、陰イオン交換担体、陰イオン交換膜、ゲルろ過担体、疎水性相互作用担体、逆相担体、ヒドロキシアパタイト担体、フルオロアパタイト担体、硫酸化セルロース担体、硫酸化アガロース担体、混合モード(マルチモーダル)担体などが挙げられる。
 本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体の特性において、抗体単量体とその重合体の分離特性を示す指標の一つとして、例えばモノクローナル抗体を用いた分離度ΔCまたはポリクローナル抗体を用いた分離度ΔCpが挙げられる。
 分離度ΔCまたはΔCpは、重合体を含むモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体を含む溶液を、陽イオン交換クロマトグラフィー担体を充填したカラムに添加し、溶出液の単量体または重合体のピークをモニターし、得られた単量体または重合体のピークトップに対応する電気伝導度値の差として求めることができる。ΔCまたはΔCpの値が大きいほど抗体単量体とその重合体の分離能が高い。
 また、吸着性を示す指標の一つとして、例えば10%動的結合容量(DBC)が挙げられる。10%動的結合容量は、濃度既知の抗体を含む溶液を、陽イオン交換クロマトグラフィー担体を充填したカラムに添加し、溶出液の吸光度をモニターし、添加したサンプルの吸光度の10%の漏出が見られた時点の添加タンパク質量から算出される。10%動的結合容量の値が大きいほど抗体の吸着性が高い。
 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例におけるイオン交換容量、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量、S含量、N含量、Na含量、分離度ΔCおよびΔCpは測定法1~7に記載の方法により測定した。
<参考例1>
〔6%球状セルロース粒子(含水)の製造〕
(1)100gのチオシアン酸カルシウム60重量%水溶液に6.4gの結晶性セルロース(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名:セオラスPH101)を加え、110~120℃に加熱して溶解した。
(2)この溶液に界面活性剤としてソルビタンモノオレエート6gを添加し、130~140℃に予め加熱したo-ジクロロベンゼン480ml中に滴下し、200~300rpmにて攪拌分散した。
(3)次いで、上記分散液を40℃以下まで冷却し、メタノール190ml中に注ぎ、粒子の懸濁液を得た。
(4)この懸濁液を濾過分別し、粒子をメタノール190mlにて洗浄し、濾過分別した。この洗浄操作を数回行った。
(5)さらに大量の水で洗浄した後、球状セルロース粒子を得た。
(6)次いで、この球状セルロース粒子をJIS標準ふるい規格53μm~125μmのふるいにかけて、所望の粒子径(実粒子サイズ間隔50~150μm、平均粒子径約100μm)にし、目的の6%球状セルロース粒子(含水:セルロース溶解濃度6%)を得た。なお、ここでの平均粒子径は、光学顕微鏡で撮影した画像の粒子径を、ノギスなどを用いて計測して撮影倍率から元の粒子径を求め、それぞれの粒子径の値から、下記の式によって算出して求めた。
  体積平均粒子径(M)=Σ(nd)/Σ(nd
[式中、ndは光学顕微鏡写真から求めたそれぞれの粒子径の値を表し、nは測定した粒子の個数を表す。]
〔架橋6%セルロース粒子の調製〕
(1)上記で得られた6%球状セルロース粒子(含水)100gに121gの純水を加え、攪拌しながら加温した。30℃に到達したところで45重量%のNaOH水溶液3.3gとNaBH0.5gとを加え、撹拌した。初期アルカリ濃度は0.69%(w/w)であった。
(2)30分後、60gのNaSOを反応液に加え、溶解させた。混合物の温度が50℃に到達した時点で、2時間撹拌を継続した。
(3)50℃で混合物の撹拌を継続しながら、45重量%のNaOH水溶液48gと、エピクロロヒドリン50gとをそれぞれ25等分した量を、15分置きにおよそ6時間かけて添加した。
(4)添加終了後、この混合物を温度50℃で16時間反応させた。
(5)この混合物を温度40℃以下に冷却した後、酢酸2.6gを加え、中和した。
(6)反応混合物を濾過してゲルを回収し、純水で濾過洗浄し、目的の架橋6%セルロース粒子を得た。この時、株式会社堀場製作所のレーザ回折/散乱式の粒子径分布測定装置LA-950を用いて分析した平均粒子径は85μmであった。また、重量平均分子量1.5×10Daの標準ポリエチレンオキシドにおいて純水を移動相として使用したときのゲル分配係数Kavは0.38であった。
<参考例2>
〔10%球状セルロース粒子(含水)の製造〕
(1)313gのチオシアン酸カルシウム60重量%水溶液に34.8gの結晶性セルロース(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名:セオラスPH301)を加え、110~120℃に加熱して溶解した。
(2)この溶液に界面活性剤としてソルビタンモノオレエート1.83gを添加し、130~140℃に予め加熱したo-ジクロロベンゼン480ml中に滴下し、200~300rpmにて攪拌分散した。
(3)次いで、上記分散液を40℃以下まで冷却し、メタノール533ml中に注ぎ、粒子の懸濁液を得た。
(4)この懸濁液を濾過分別し、粒子をメタノール620mlにて洗浄し、濾過分別した。この洗浄操作を数回行った。
(5)さらに大量の水で洗浄した後、球状セルロース粒子を得た。
(6)次いで、この球状セルロース粒子をJIS標準ふるい規格53μm~125μmのふるいにかけて、所望の粒子径(実粒子サイズ間隔50~150μm、平均粒子径約100μm)にし、目的の10%球状セルロース粒子(含水:セルロース溶解濃度10%)を得た。ここでの平均粒子径は、参考例1の「6%球状セルロース粒子(含水)の製造」において述べた方法と同様の方法で求めた。
〔架橋10%セルロース粒子の調製〕
(1)上記で得られた10%球状セルロース粒子(含水)100gに199gの純水を加え、攪拌しながら加温した。30℃に到達したところで45重量%のNaOH水溶液4.46gとNaBH0.71gとを加え、撹拌した。初期アルカリ濃度は0.69%(w/w)であった。
(2)30分後、81gのNaSOを反応液に加え、溶解させた。混合物の温度が50℃に到達した時点で、2時間撹拌を継続した。
(3)50℃で混合物の撹拌を継続しながら、45重量%のNaOH水溶液62gと、エピクロロヒドリン64gとをそれぞれ25等分した量を、15分置きにおよそ6時間かけて添加した。
(4)添加終了後、この混合物を温度50℃で16時間反応させた。
(5)この混合物を温度40℃以下に冷却した後、酢酸3.3gを加え、中和した。
(6)反応混合物を濾過してゲルを回収し、純水で濾過洗浄し、目的の架橋10%セルロース粒子を得た。この時、株式会社堀場製作所のレーザ回折/散乱式の粒子径分布測定装置LA-950を用いて分析した平均粒子径は93μmであった。また、重量平均分子量1.5×10Daの標準ポリエチレンオキシドにおいて純水を移動相として使用したときのゲル分配係数Kavは0.27であった。
<実施例1>
 500mlセパラブルフラスコに純水64.4gと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸8.7g加え溶解させた。次に48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液3.4g加え中和した。次に参考例1の架橋6%セルロース粒子80.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム5.19gを0.17mol/ml硝酸18.1mlに溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを80mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸120mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液160mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は110μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は61mg/ml、S含量は3.1%(w/w)、ΔCは6.6mS/cm、ΔCpは26mS/cmであった。
<実施例2>
 500mlセパラブルフラスコに純水64.4gと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸8.7g加え溶解させた。次に48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液3.4g加え中和した。次にN,N-ジメチルアクリルアミド2.3gを加えた。次に参考例1の架橋6%セルロース粒子80.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム5.19gを0.17mol/ml硝酸に溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを80mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸120mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液160mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は126μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は114mg/ml、S含量は2.8%(w/w)、N含量は2.1%、ΔCは6.1mS/cm、ΔCpは22mS/cmであった。
<実施例3>
 N,N-ジメチルアクリルアミドの仕込み量を4.5gに変えたことを除いて実施例2と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は130μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は119mg/ml、S含量は2.6%(w/w)、N含量は2.9%(w/w)、ΔCpは18mS/cmであった。
<実施例4>
 500mlセパラブルフラスコに純水50.6gと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸3.0g加え溶解させた。次に48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液1.2g加え中和した。次にN,N-ジメチルアクリルアミド0.62gを加えた。次に参考例1の架橋6%セルロース粒子60.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム3.7gを0.17mol/ml硝酸13.9mlに溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを60mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸90mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液120mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は66μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は73mg/ml、S含量は1.7%(w/w)、N含量は1.2%、ΔCは6.8mS/cm、ΔCpは22mS/cmであった。
<実施例5>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を12.2gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込みを4.85gに、N,N-ジメチルアクリルアミドの仕込み量を6.4gに変えたことを除いて実施例4と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は210μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は101mg/ml、S含量は3.8%(w/w)、N含量は4.2%(w/w)、ΔCpは17mS/cmであった。
<実施例6>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を13.1gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込みを5.2gに、N,N-ジメチルアクリルアミドの仕込み量を5.30gに変えたことを除いて実施例2と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は172μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は93mg/ml、S含量は3.2%(w/w)、N含量は3.5%(w/w)、ΔCは5.8mS/cm、ΔCpは18mS/cmであった。
<比較例A>
 N,N-ジメチルアクリルアミドの仕込み量を10.1gに変えたことを除いて実施例2と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は130μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は125mg/ml、S含量は2.3%(w/w)、N含量は4.1%(w/w)、ΔCpは13mS/cmであった。
<比較例B>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を12.6gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込みを5.0gに、N,N-ジメチルアクリルアミドの仕込み量を23.2gに変えたことを除いて実施例2と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は102μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は5mg/ml、S含量は2.6%(w/w)、N含量は6.2%(w/w)であった。
<比較例C>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を18.5gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込みを7.35gに、N,N-ジメチルアクリルアミドの仕込み量を8.49gに変えたことを除いて実施例4と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は318μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は44mg/ml、S含量は4.6%(w/w)、N含量は4.9%(w/w)、ΔCpは19mS/cmであった。
<比較例D>
 500mlセパラブルフラスコに純水33.3gと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸1.25g加え溶解させた。次に48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液0.49g加え中和した。次にアクリル酸0.14gを加えた。次に参考例1の架橋6%セルロース粒子40.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム2.45gを0.17mol/ml硝酸9.2mlに溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを40mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸60mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液80mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は48μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は45mg/ml、S含量は0.95%(w/w)、Na含量は1.1%、ΔCは6.6mS/cm、ΔCpは23mS/cmであった。
<実施例7>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を2.02gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込み量を0.82gに、アクリル酸の仕込み量を0.39gに変えたことを除いて比較例Dと同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は97μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は77mg/ml、S含量は1.5%(w/w)、Na含量は2.0%(w/w)、ΔCは6.5mS/cm、ΔCpは22mS/cmであった。
<実施例8>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を4.07gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込みを1.62gに、アクリル酸の仕込み量を1.56gに変えたことを除いて比較例Dと同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は246μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は70mg/ml、S含量は2.3%(w/w)、Na含量は4.8%(w/w)、ΔCは4.7mS/cm、ΔCpは19mS/cmであった。
<実施例9>
 500mlセパラブルフラスコに純水32.7gと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸2.16gを加え溶解させた。次に48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液0.86g加え中和した。次に参考例1の架橋6%セルロース粒子40.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム2.60gを0.17mol/ml硝酸9.1mlに溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを40mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸60mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液80mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は60μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は53mg/ml、S含量は1.6%(w/w)、ΔCは6.3mS/cm、ΔCpは26mS/cmであった。
<実施例10>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を4.07gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込み量を1.62gに変えたことを除いて実施例1と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は240μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は38mg/ml、S含量は5.1%(w/w)、ΔCpは25mS/cmであった。
<比較例E>
 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の仕込み量を19.4gに、48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液の仕込み量を7.70gに変えたことを除いて実施例9と同様に湿ゲルを得た。このときのイオン交換容量は404μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は26mg/ml、S含量は7.4%(w/w)、ΔCは7.9mS/cm、ΔCpは25mS/cmであった。
<実施例11>
 500mlセパラブルフラスコに純水66.4gと3-スルホプロピルメタクリレートカリウム塩7.02gを加え溶解させた。次に参考例1の架橋6%セルロース粒子80.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム5.20gを0.17mol/ml硝酸18.1mlに溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを80mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸120mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液160mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は124μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は45mg/ml、ΔCpは28mS/cmであった。
<実施例12>
 500mlセパラブルフラスコに純水91.5gと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸4.20gを加え溶解させた。次に48.7%(w/w)水酸化ナトリウム水溶液1.67g加え中和した。次に参考例2の架橋10%セルロース粒子50.0gを加えスラリーとした。この状態でセパラブルフラスコ内に窒素を吹き込みながら1時間攪拌した。1時間後、硝酸アンモニウムセリウム5.07gを0.17mol/ml硝酸17.7mlに溶解させた溶液を滴下ロートからゆっくりセパラブルフラスコ内に加えた。滴下終了後40℃に昇温し、22時間攪拌した。22時間後攪拌を止めスラリーを吸引ろ過した。得られた湿ゲルを50mlの純水で5回洗浄した。次に1mol/L硫酸75mlで10回洗浄したあと純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。このときの湿ゲルの一部を取り出し別途イオン交換容量の測定に使用した。その後0.5mol/L水酸化ナトリウム水溶液100mlで洗浄した。最後に純水で洗浄液が中性になるまで洗浄した。得られた湿ゲルは余分な水分を取り除いた状態で保存した。このときのイオン交換容量は111μmol/ml、ポリクローナル抗体の10%動的結合容量は38mg/ml、S含量は1.5%(w/w)、ΔCpは24mS/cmであった。
[測定法1]
 ポリクローナル抗体を用いた10%動的結合容量(DBC)の測定
(1)使用機器および試薬
 LCシステム   :AKTA explorer 10S(登録商標)
 バッファー    :酢酸バッファーpH5.0、0.05mol/LのNaCl
 ポリクローナル抗体:γ-グロブリン、人血清由来(和光純薬)
 カラム      :直径5mm、長さ5cm
(2)測定方法
 まず抗体をバッファーに溶かし1mg/mlの抗体溶液を作製した。そしてカラムにイオン交換基を付加したゲルを隙間のないよう充填した。次にカラムをシステムに接続しバッファーを用いて、カラム流出液のUV(紫外線吸光度、280nm)と電気伝導度、pHが一定になるまで流速1mL/分で平衡化した。その後、ベースラインのUVをゼロにした。次にカラムに抗体溶液を流速0.5mL/minで流した。カラム流出液のUVをモニターし、カラム流出液のUVが、予め測定しておいた抗体溶液のUVの10%に達した時点で抗体溶液を流すのを止めた。以下の式により10%動的結合容量を求めた。なお、この分析は25℃の部屋で行った。
{抗体溶液濃度(mg/ml)×抗体溶液を流し始めてから終えるまでの時間(min)×流速(ml/min)-デッドボリューム}/カラム体積=10%動的結合容量(mg/ml)
 ここで、デッドボリュームは、システム配管体積とカラム空隙体積を足した体積(ml)である。
[測定法2]
 重合体を含むモノクローナル抗体を用いた分離度(ΔC)の測定
(1)使用機器および試薬
 LCシステム :AKTA explorer 10S(登録商標)
 Aバッファー :クエン酸バッファーpH5.0
 Bバッファー :クエン酸バッファーpH5.0、0.5mol/LのNaCl
 カラム    :直径5mm、長さ5cm
(2)分離度(ΔC)の測定
 ゲルを充填したカラムをシステムに接続しAバッファーを80容量%、Bバッファーを20容量%の混合溶液からなる平衡化緩衝液で平衡化した。1mlのモノクローナル抗体溶液をカラムへアプライした。アプライ終了後、5カラム容量の平衡化緩衝液をカラムに通液した。Bバッファーの割合を30カラム容量かけて20容量%から100容量%まで増加させ、吸着したモノクローナル抗体を溶出した。流速はすべて0.66ml/minで実施した。
(3)分離度(ΔC)の計算方法
(2)の分析によって単量体および重合体のピークが得られた。単量体のピークトップに対応する電気伝導度をC1(mS/cm)、重合体のピークトップに対応する電気伝導度をC2(mS/cm)とし、以下の式よりΔCを求めた。
  ΔC(mS/cm)=C2(mS/cm)-C1(mS/cm)
(4)精製結果
 本分離度(ΔC)の測定により得られた実施例1および実施例2のゲルを用いたモノクローナル抗体の分析結果(クロマトグラム)をそれぞれ図1および図2に示す。
[測定法3]
 変性ポリクローナル抗体を用いた分離度(ΔCp)の測定
(1)使用機器および試薬
 LCシステム     :AKTA explorer 10S(登録商標)
 Aバッファー     :酢酸バッファーpH5.0、0.05mol/LのNaCl
 Bバッファー     :酢酸バッファーpH5.0、1.0mol/LのNaCl
 変性ポリクローナル抗体:(2)に記載
 カラム        :直径5mm、長さ5cm
(2)変性ポリクローナル抗体の作製方法
 変性ポリクローナル抗体はJournal of PHARMACEUTICAL SCIENCES、 2011、 100、2104-2119記載の方法に従って作製した。すなわち、2mgのγ-グロブリン、人血清由来(和光純薬)を20mmol/Lリン酸/クエン酸バッファーpH3.5、1mlに溶かした。ブロックヒーターを用いて55℃で15分加熱した。その後、氷浴で冷やした。PD-10(GEヘルスケア)を用い、酢酸バッファーpH5.0、0.05MのNaClにバッファー交換を行った。変性ポリクローナル抗体の生成の確認はゲルろ過クロマトグラフィーを用いて行った。使用するまでは冷蔵で保存した。
(3)分離度(ΔCp)の測定
 ゲルを充填したカラムをシステムに接続しAバッファーで平衡化した。サンプルループを用いて1mlの変性ポリクローナル抗体溶液をカラムへアプライした。未吸着部分を洗浄後、Bバッファーの割合を120分かけて0容量%から100容量%まで増加させた。流速はすべて0.5ml/minで実施した。
(4)分離度(ΔCp)の計算方法
 (3)の分析によって二つのピークが得られた。前のピークのピークトップの溶出容量に対応する電気伝導度をC1(mS/cm)、後ろのピークのピークトップに対応する電気伝導度をC2(mS/cm)とし、以下の式よりΔCpを求めた。
  ΔCp(mS/cm)=C2(mS/cm)-C1(mS/cm)
[測定法4]
 イオン交換容量の測定
 実施例1~12および比較例A~Dにおいては、硫酸洗浄後、純水洗浄したゲル1mlをビーカーに加え、0.01mol/L水酸化ナトリウム溶液40mlとフェノールフタレイン溶液1滴を加えた。この溶液に、0.1mol/L塩酸を溶液の色が透明になるまで加えた。透明になるまで加えた塩酸量をAmlとすると、各ゲル1mlあたりのイオン交換容量(IEC)は、次式:
(0.01×40/1000-0.1×A/1000)×1000000(μmol/ml)
で求めることができる。
 比較例Eにおいては、0.01mol/L水酸化ナトリウム溶液の量を40mlから60mlに変更し、その他は上記と同様にして溶液を調製した。比較例Eで得られたゲル1mlのイオン交換容量は、次式:
(0.01×60/1000-0.1×A/1000)×1000000(μmol/ml)
で求めることができる。
[測定法5]
 S含量の測定
 実施例1~10、12、比較例A~Eのゲルを乾燥させICP(INDUCTIVELY COUPLED PLASMA)発光分光分析により乾燥重量あたりのS含量(重量%)を求めた。
[測定法6]
 N含量の測定
 実施例2~6および比較例A~Cのゲルを乾燥させCHN(Carbon Hydrogen Nitrogen)元素分析により乾燥重量あたりのN含量(重量%)を求めた。
[測定法7]
 Na含量の測定
 実施例7、8および比較例Dのゲルを乾燥させ原子吸光分析により乾燥重量あたりのNa含量(重量%)を求めた。
[S密度の計算法]
 (i)実施例1~6および比較例A~C
 測定法4、測定法5で測定したS含量、N含量の値を使用し、以下の式から共重合ポリマー中の強カチオン性モノマー単位の割合(s密度)を求めた。
  {(S含量/32)/(N含量/14)}×100(%)
 (ii)実施例7、8および比較例D
 測定法4、測定法7で測定したS含量、Na含量の値を使用し、以下の式から共重合ポリマー中の強カチオン性モノマー単位の割合(S密度)を求めた。
  (S含量/32)/(Na含量/23)×100(%)
 なお、上記実施例では、強カチオン性モノマーとして式(1)で示されるモノマー単位を用いているため、便宜上、上式で示されるS密度を求めることで、共重合ポリマー中に含まれる強カチオン性モノマー単位の割合を概算することができる。
 各実施例および比較例の結果を表1~3に示す。
 表1において、本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体の動的吸着容量と分離特性に及ぼす中性モノマー導入の影響を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表2において、本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体の動的吸着容量と分離特性に及ぼす弱カチオンモノマー導入の影響を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表3において、本発明の陽イオン交換クロマトグラフィー担体の動的吸着容量と分離特性に及ぼす強カチオンモノマー導入量、強カチオンモノマーの構造の違いおよび架橋セルロース粒子のKavの違いの影響を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 本発明の抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体は、抗体医薬の製造過程で生産される抗体単量体とその重合体を効率的に分離することができるため、バイオ医薬品の精製などにおいて好適に用いることができる。

Claims (15)

  1.  多孔性粒子を含むベース担体に、式(1)または(2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    [式中、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、AおよびAは、-R-SOMであり、ここで、RはC~Cのアルキレンであり、Mは、水素原子、NaまたはKである。]
    で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位をモノマー全体の30~100mol%の範囲で含む重合体が結合してなる抗体精製用陽イオン交換クロマトグラフィー担体であって、そのイオン交換容量が60~300μmol/mlである陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  2.  前記重合体が、式(3):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    [式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、C~CのアルキルまたはC~Cのアルコキシメチルである。]
    で示される少なくとも1種の中性モノマー単位、または、式(4):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    [式中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子またはメチルであり、Aは、水素原子、NaまたはKである。]
    で示される少なくとも1種の弱カチオン性モノマー単位をさらに含む、請求項1記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  3.  前記重合体が、式(1)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位と、式(3)で示される少なくとも1種の中性モノマー単位とを含む、請求項2記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  4.  前記重合体が、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸と、N,N-ジメチルアクリルアミドとの重合体である、請求項3記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  5.  前記重合体に含まれる強カチオン性モノマー単位の割合が40mol%以上、100mol%未満であり、かつ、イオン交換容量が60~150μmol/mlである、請求項3または4記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  6.  前記重合体が、式(1)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位と、式(4)で示される少なくとも1種の弱カチオン性モノマー単位とを含む、請求項2記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  7.  前記重合体が、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸と、アクリル酸との重合体である、請求項6記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  8.  前記重合体に含まれる強カチオン性モノマー単位の割合が50mol%以上、100mol%未満であり、かつ、イオン交換容量が90~250μmol/mlである、請求項6または7記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  9.  前記重合体が、式(1)で示される少なくとも1種の強カチオン性モノマー単位からなる重合体である、請求項1記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  10.  前記重合体が、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の重合体である、請求項9記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  11.  イオン交換容量が70~250μmol/mlである、請求項9または10記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  12.  前記多孔性粒子が架橋セルロース粒子である、請求項1~11のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  13.  前記多孔性粒子が、重量平均分子量1.5×10Daの標準ポリエチレンオキシドにおいて純水を移動相として使用したときのゲル分配係数Kavが0.3~0.5であることを特徴とする多孔性粒子である、請求項1~12のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  14.  抗体医薬製造過程で生産される抗体単量体とその重合体を分離するためのものである、請求項1~13のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体。
  15.  請求項1~14のいずれか1項記載の陽イオン交換クロマトグラフィー担体を用いて、抗体医薬製造過程で生産される抗体単量体とその重合体を分離する方法。
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