发明内容
本发明公开了一种提高凝血因子VIII及其类似物分离效率、纯度与生物比活性的简单、快捷而有效的方法。此方法基于应用亲和双水相,即特征亲水高分子化合物,优选聚乙二醇(PEG)与磷酸盐、或葡聚糖、或其它第二组份在水溶液中形成的双水相,其中的核心技术之一是特征亲水高分子化合物与凝血因子VIII特异性亲和作用小肽配位体共价连接。凝血因子VIII优先地定位于连接了亲和小肽配位体的特征亲水高分子化合物相中,而来自细胞提取物的大部分蛋白(或称杂蛋白)倾向于移动至另一相。经过一系列洗涤操作以去除余下的杂质后,通过添加对结合至特征亲水高分子化合物的凝血因子VIII具有竞争性亲和力或可破坏PEG-凝血因子VIII亲和吸附的可溶性分子,反转蛋白质的定位,或曰反向萃取。本发明包括改变目的蛋白或多肽在一相或另一相中的存在,从而得以高效和高纯度纯化所述蛋白或多肽。本发明是关于一种提高凝血因子VIII及其类似物分离效率、纯度与生物比活性的一种具有成本效益的办法。
进一步,本发明所涉及的方法与步骤,包括使用机械或化学方法将细胞破碎、与缓冲盐溶液混合、低速低温或常温离心、去除细胞破碎沉淀物、加入特征亲水高分子化合物,优选聚乙二醇(PEG),及双水相成相成分、借助重力或离心力实现相分离并得到双水相、反复相分离,最后通过改变盐体系、盐浓度、pH值、或添加对结合至特征亲水高分子化合物的凝血因子VIII具有竞争性亲和力或可破坏、拮抗PEG-凝血因子VIII亲和吸附的可溶性分子等措施反转蛋白质相定位的一系列步骤,具有以下特征:
所述的凝血因子VIII主要是哺乳动物的凝血因子VIII,优选人凝血因子VIII,包括凝血因子VIII的异构体、突变体、基因修饰表达产物、融合表达产物即融合蛋白、化学修饰产物、酶切或化学切割片断(fragment)、部分基因表达成熟肽及其片断或区域(domain),或片断、区域的连接体、组合体等。
所述的凝血因子VIII特异性亲和作用配位小肽(包括其化学改性异构体)结构式为:
NH2-(X-EY1C)-COOH
其中NH2为小肽氨基端的α-氨基、X表示小肽氨基端的氨基酸亚级结构序列(包括:W、EYHSW等)或为3-吲哚乙酸(3-IAA)、E为谷氨酸、Y1为酪氨酸或与其左侧谷氨酸所形成肽键被还原成CH2的改性酪氨酸、C为半胱氨酸、COOH表示小肽羧基端羧基。按照上式,典型的凝血因子VIII特异性亲和作用配位小肽有:
L1=EYHSWEYC;
L2=WEYC;
L3=3-IAA-EYC,Y表示E-Y之间肽键上羰基未被还原;
L4=3-IAA-EY1C,Y1表示E-Y之间肽键上羰基被还原成CH2。
进一步,用于形成双水相的特征亲水高分子化合物,优选聚乙二醇(PEG),而其中至少一种特征亲水高分子化合物为半胱氨酸巯基反应活性基团接枝的,优选马来酸酐接枝PEG,简写为Mal-PEG、或PEG-Mal,且具有Mal-PEG、PEG-Mal、Mal-PEG-SCM、DSPE-PEG-Mal、mPEG-Mal、NHS-PEG-Mal、Mal-PEG-Mal结构中的至少一种,优选Mal-PEG结构。
进一步,选用一种或两种特征亲水高分子化合物(其中至少一种是接枝改性的)混合物与有机盐或无机盐形成亲和双水相***。可通过调节此***的pH值、盐种类、盐浓度等参数来改变***对凝血因子VIII的分配系数。
进一步,所选特征亲水高分子化合物的分子量大小、分布范围及其相互混合比例是不受限制的,如PEG的分子量可以是300-6000道尔顿、300-2000道尔顿、或3000-6000道尔顿。
进一步,将所选特征亲水高分子化合物与凝血因子VIII特异性亲和作用小肽配位体连接的步骤为:让特征亲水高分子化合物上所接枝的巯基反应活性基团与凝血因子VIII特异性亲和作用小肽配位体羧基端的半胱氨酸上的巯基发生化学反应,形成共价连接。所形成的目的产物称为凝血因子VIII特异性亲和作用小肽配位体的巯基修饰特征亲水高分子化合物,优选Mal-PEG与L4反应产物,下称L4-Mal-PEG。
进一步,所选的与前述亲水高分子化合物形成双水相的盐可以是有机酸盐或无机酸盐,特别是多元酸形成的无机盐,如磷酸盐、硫酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐;该盐的阳离子可以是钠离子、钾离子、铵离子、镁离子、锌离子;所使用的盐浓度为3-30%,优选10-18%浓度范围。
更具体地说,亲和双水相中分离、纯化凝血因子VIII及其类似物的通用优选 方法如下:
本发明所述的优选的方法基于选择L4-Mal-PEG/磷酸盐和L4-Mal-PEG/葡聚糖的组合用于开发分离方法。L4-Mal-PEG/磷酸盐***能够在pH=8.0、L4-Mal-PEG浓度为3-15%、磷酸盐浓度为5-15%的范围内形成双相,其中一相富集了L4-Mal-PEG(上相)、另一相富集了磷酸盐(下相)。优选pH=8.0含15%L4-Mal-PEG和12.5%磷酸盐的***称为分散液P。L4-Mal-PEG/葡聚糖***能够在pH=8.0、L4-Mal-PEG浓度为3-10%、葡聚糖浓度为5-10%的范围内形成双相,其中一相富集了L4-Mal-PEG(上相)、另一相富集了葡聚糖(下相)。优选pH=8.0、含6%L4-Mal-PEG和6%葡聚糖的20mMTris-HCl溶液称为分散液D。上述混合液通过离心或重力产生双相。前述凝血因子VIII凝血因子VIII对L4-Mal-PEG的亲和力决定了凝血因子VIII将定位于双水相体系中的L4-Mal-PEG相(上相)中。经过一系列的洗涤,其中包括去除下相并添加相同体积的新鲜缓冲液,始终保持弃去相的组份一致,因此仍然存在相之间的分离。以发表在文献(Johansson,H.W.,Aqueous Two-Phase Systems,Methods in Enzymology,Vol.228,1994)数据为参考,前述新鲜缓冲液的组份为pH=8.0含1%L4-Mal-PEG和16%磷酸钾,下称洗液P;组份为pH=8.0含1%L4-Mal-PEG和16%磷酸钾,pH=8.0、含0.5%PEG和16%葡聚糖的20mMTris-HCl溶液称为洗液D。经过重新混合与相分离后,用洗液P或洗液D取代下相,重复此过程,直到L4-Mal-PEG相凝血因子VIII的纯度相当高。
本发明所公开的方法及步骤具有如下效果或优点:
同已有的凝血因子VIII蛋白纯化***如亲和柱层析法相比,本发明具有很多 优点:本发明的方法简单、快速、经济、***通用灵活,可用于广泛的凝血因子VIII浓度。本发明避免了传统亲和柱层析法使用中经常出现的典型问题:装载费时费事、过载压力等。本发明的方法在任何情况下都比固定相载体亲和柱层析法快捷、简单。从更深的技术层面看,亲和双水相法使凝血因子VIII对凝血因子VIII特异性亲和作用小肽配位体巯基修饰特征亲水高分子化合物的亲和吸附比共价连接亲和小肽配位体的固定相(如共价连接亲和小肽配位体的Sepharose树脂)更有效,因为本***是存在与溶液中聚合物-水相体系而非固相聚合物载体表面的亲和支撑物。本发明的方法灵活多样,可使用不同的离子力、电导率、离心力、温度、pH值、表面活性剂等来调节***参数,进一步提高凝血因子VIII的分配系数及分离效率。另外,本发明也包括其它双相***,如PEG/柠檬酸盐、PEG/硫酸盐、PEG/淀粉……。
具体实施方式
实施例一:
本实施例以L4-Mal-PEG为例,示范如何制备由凝血因子VIII特异性亲和作用小肽配位体的巯基修饰的特征亲水高分子化合物。
取聚乙二醇接枝物Mal-PEG(MW约3600Da)4.2mg,适量配制在pH=4-8的缓冲液中的L4,室温搅拌12-48小时,后将反应液除去,稀释,置于Amicon Ultra-4超滤管中(MWCO=1000Da),除去低分子杂质,后以水为洗脱液,过HiTrap Desalting凝胶柱,将过柱液冷冻干燥,得产品L4-Mal-PEG,保存备用。
实施例二:
本实施例显示如何通过亲和双水相从非分泌表达凝血因子VIII的CHO细胞中提取纯化基因重组凝血因子VIII。离心收集一定量的已非分泌表达凝血因子VIII的CHO细胞并重悬于20ml、pH=8.0、浓度为20mM的磷酸盐缓冲液中,在此情况下用L4-Mal-PEG/磷酸盐***进行纯化;或重悬于20ml、pH=8.0、浓度为20mM的Tris-HCl缓冲液中(含重组凝血因子VIII约0.14mg),在此情况下用L4-Mal-PEG/葡聚糖***进行纯化。超声波裂解细胞并离心以除去细胞碎片或残余物。向试样中添加所需的L4-Mal-PEG、磷酸钾、或/葡聚糖,用来重建缓冲液。在烧杯或其它容器中温和地搅拌溶液,(以减少会污染目的蛋白的DNA片断的产生),直到两种化合物完全重悬。后于12000rpm、4离心5分钟。L4-Mal-PEG上相含目的蛋白凝血因子VIII,下相磷酸盐和葡聚糖溶液保留了大部分细胞杂蛋白、细胞DNA。添加亲和小肽至洗涤缓冲液,使凝血因子VIII蛋白进入下相,回收相含凝血因子VIII浓度为5.7mg/L、回收率为82%。过HiTrap Desalting凝胶柱,将过柱液冷冻干燥,得凝血因子VIII蛋白,RP-HPLC测试纯度为99.7%。采用人凝血因子VIII缺乏血浆为基质血浆及激活的部分凝血活酶(APTT)试剂等,并根据中华人民共和国药典三部附录X N人凝血因子VIII测定法(一期法)测定所纯化的人凝血因子VIII的活性单位为5090IU/mg蛋白质。使用本方法分离纯化凝血因子VIII,简单、快速、纯度高、生物活性好。