KR101464040B1 - 신규 스타필로코커스 아우레우스 단백질 ａ계 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스 - Google Patents

신규 스타필로코커스 아우레우스 단백질 ａ계 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스타필로코커스 아우레우스 단백질A(SpA)과 같은 면역글로불린-결합 단백질의 하나 이상의 도메인을 기본으로 하는 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스뿐만 아니라 그를 사용하는 방법에 관한 것이다.

Description

신규 스타필로코커스 아우레우스 단백질 Ａ계 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스{Chromatography matrices including novel Staphylococcus aureus protein A based ligands}
관련출원
본 출원은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함되는, 2011년 6월 8일 출원된 미국 가출원 번호 61/494,701호를 우선권 주장한다.
발명의 기술분야
본 발명은 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 단백질 A(SpA)와 같은 면역글로불린-결합 단백질의 하나 이상의 도메인을 기본으로 하는 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스뿐만 아니라 그를 사용하는 방법에 관한 것이다.
배경
친화성 크로마토그래피에 사용되는 리간드는 전형적으로 표적 분자에 대한 높은 선택성을 부여하므로, 고 수율, 고 순도이며 또 신속하고 경제적인 표적 분자의 정제를 초래한다. 스타필로코커스 아우레우스 단백질 A-계(based) 시약 및 크로마토그래피 매트릭스는 항원에 대한 면역글로불린의 친화성에 현저한 영향을 주지 않고도 IgG에 결합하는 그의 능력으로 인하여 항체 및 Fc-함유 단백질을 포획하고 정제하기 위한 친화성 크로마토그래피뿐만 아니라 분석규모의 항체 검출 방법 분야에서도 널리 사용되고 있다.
따라서, 단백질 A-리간드를 포함하는 다양한 시약 및 매질이 개발되어 왔고 또 예를 들어, ProSep® vA High Capacity, ProSep® vA Ultra 및 ProSep® UltraPlus(MILLIPORE) 그리고 단백질 A SepharoseTM, MabSelectTM, MabSelect XtraTM, MabSelect SuReTM(GE HEALTHCARE), MabSelect SuReTM LX 및 Poros MabCapture ATM(LIFE TECHNOLOGIES)가 시판되고 있다.
SpA 결합된 크로마토그래피 매트릭스와 같은 리간드 결합된 고체 지지체를 비롯한 크로마토그래피 리간드의 선택성을 유지하기 위하여, 매트릭스는 세정되어야 하고 또 전형적으로 산성 또는 알칼리성 조건하에서, 예컨대, 수산화 나트륨(NaOH)에 의해 세정되어야 한다. 예를 들어, 매트릭스를 세정하고 회복하기 위해 사용되는 표준 방법은 정치세정(cleaning-in-place; CIP) 알칼리성 수법으로서, 전형적으로 리간드 결합된 매트릭스를 0.05M 내지 1M 범위의 NaOH 농도로 처리하여 12.7 내지 14.0 범위의 pH를 초래하는 것을 포함한다. 전형적으로, 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 반복되는 CIP 주기에 노출시키면 시간 경과에 따라 표적 분자에 대한 매트릭스의 결합능의 상당한 손실을 초래하여, 매트릭스에 결합될 아주 고가의 리간드를 상기 공정 동안 다량 사용하는 것을 필요로 한다. 이것은 정제 공정을 더욱 고가로 하고 그 시간도 길게 하므로 비경제적이고 또 바람직하지 않다.
발명의 요약
단백질 A계 크로마토그래피 매트릭스는 알칼리성 조건으로 처리한 이후 표적 분자에 대한 결합능 손실 감소를 나타내는 것으로 보인다고 이전부터 본 기술분야에서 기재되어 있다. 참조: 예컨대, 미국 특허 공개 번호 20100221844호는 매트릭스에 대한 다수점(multiple point) 부착에 의해 SpA의 야생형(wt) B 또는 Z 도메인을 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 기재하며, 이는 5시간 이상 동안 0.5M NaOH에 노출된 이후에도 초기 결합능의 95%까지를 나타낸다. 또한, 미국 특허 공개 번호 20100048876호는 SpA의 야생형 C 도메인뿐만 아니라 아미노산 잔기 3 내지 6의 결실(deletion)을 함유하는 C 도메인을 포함하는 크로마토그래피 매트릭스를 기재하며, 이것은 0.5M에 약 5시간 동안 노출된 후에도 초기 결합능의 95%까지 나타내는 것으로 보인다. 이들 리간드는 매트릭스에 대한 시스테인 특이적 단일점 부착을 통하여 고정화된다. 또한, 크로마토그래피 매트릭스는 단백질의 하나 이상의 아스파라긴 잔기에서 돌연변이를 함유하는 단백질 A 도메인을 포함하는 것으로 기재되어있으며, 상기 매트릭스는 알칼리성 조건에 노출된 이후 야생형 SpA에 대한 결합능 손실이 감소되며 또 단일점 부착을 통하여 매트릭스에 고정화되는 것으로 보인다. 참조: 예컨대, 미국 특허 번호 제6,831,161호.
상술한 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 가성(caustic) 조건에 노출된 이후 표적 분자에 대한 결합능 손실 감소를 나타내는 것으로 보이지만, 이들 매트릭스의 일부는 가성 조건에 대한 노출 이후 SDS-PAGE 및/또는 크기 배제 크로마토그래피(SEC)를 이용하여 관찰되는 바와 같이 다량의 단편화(fragmentation)를 나타내는 것으로 보인다. 이러한 단편화는, 다량의 리간드 단편화가 표적 분자로부터 제거하고 분리하기 더 어려운 더 작은 리간드 단편이 존재하게 하고, 그에 의해 면역원성 단편이 치료적 표적 분자와 함께 공동으로 정제될 가능성이 증대하므로 바람직하지 않다. 또한, 다량의 단편화는 표적 분자에 대한 매트릭스의 결합능 손실의 증대를 초래한다.
본 발명은 친화성 크로마토그래피 리간드 및 이를 포함하는 매트릭스를 제공하며, 상기 리간드는 도메인의 위치 1 또는 위치 2에서 출발하여 N-말단으로부터 결실을 갖는 하나 이상의 스타필로코커스 아우레우스 단백질 A(SpA) 도메인을 기본으로 한다. 이들 리간드 및 매트릭스는 이전에 기재된 일부 리간드와 관련하여 SDS-PAGE 및/또는 SEC 수법에 의해 입증되는 바와 같이 정제 용도 동안 단편화 감소를 나타내므로, 친화성 크로마토그래피용으로 더욱 매력적이고 경제적인 후보로 된다.
본 발명에 따른 일 양태에서, 결실을 갖는 SpA의 하나 이상의 B 도메인, 결실을 갖는 SpA의 하나 이상의 C 도메인 또는 결실을 갖는 SpA의 하나 이상의 Z 도메인을 포함하며, 상기 하나 이상의 도메인은 고체 지지체에 부착되어 있는 친화성 크로마토그래피 매트릭스가 제공된다.
일 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 고체 지지체에 부착된 리간드를 포함하며, 상기 리간드는 스타필로코커스 아우레우스 단백질 A(SpA)의 하나 이상의 B 도메인을 포함하며, 상기 적어도 1개의 B 도메인은 N-말단으로부터 적어도 3개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 고체 지지체에 부착된 리간드를 포함하고, 상기 리간드는 스타필로코커스 아우레우스 단백질 A(SpA)의 하나 이상의 C 도메인을 포함하며, 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 적어도 3개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 고체 지지체에 부착된 리간드를 포함하고, 상기 리간드는 스타필로코커스 아우레우스 단백질 A(SpA)의 하나 이상의 Z 도메인을 포함하며, 적어도 1개의 Z 도메인은 N-말단으로부터 적어도 3개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 고체 지지체에 부착된 리간드를 포함하고, 상기 리간드는 2 이상의 B 도메인, 2 이상의 C 도메인 또는 2 이상의 Z 도메인, 또는 B, C 및 Z 도메인의 임의 조합을 포함하며, 적어도 1개의 B, C 또는 Z 도메인은 N-말단으로부터 적어도 3개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
본 발명에 따른 다양한 실시양태에서, 각 리간드 상의 하나 이상의 부위가 고체 지지체에 부착된다(즉, 다수점 부착).
본 발명에 따른 다양한 실시양태에서, 상기 리간드는 상기 리간드 또는 상기 리간드를 함유하는 매트릭스를 0.5M NaOH에 적어도 5시간 동안 노출한 후 SDS-PAGE에 의해 또는 크기 배제 크로마토그래피 (SEC)에 의해 결정된 바와 같이, 그의 wt 대응물(counterpart)에 비하여 단편화 감소를 나타낸다.
본 발명에 따른 일부 실시양태에서, 상기 리간드는 N-말단으로부터 3개 아미노산의 결실, N-말단으로부터 4개 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개 아미노산의 결실을 포함하며, 상기 리간드 상의 하나 이상의 부위가 고체 지지체에 부착되므로, 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 형성한다.
특정 실시양태에서, 리간드는 서열번호 13-42, 서열번호 55-84 및 서열번호 93-94의 어느 것에 기재된 아미노산 서열을 갖는다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 다음 구조를 갖는다:
[(X)n, (Y)m]n+m,
식 중에서, X는 SpA의 B 도메인, Z 도메인 또는 C 도메인이고, n은 0 내지 (m-1) 범위의 도메인의 갯수이며, Y는 N-말단으로부터 결실된 적어도 3개의 연속적 아미노산을 갖는 SpA의 B 도메인 또는 Z 도메인 또는 C 도메인이고 또 m은 1 내지 8개 범위의 Y 도메인의 갯수이며, 상기 리간드 상의 하나 이상의 부위가 고체 지지체(예컨대, 크로마토그래피 매트릭스)에 부착된다.
본 발명에 따른 일부 실시양태에서, 상기 리간드는 SpA의 2개의 B 도메인 또는 2개의 Z 도메인 또는 2개의 C 도메인, 또는 1개의 B 및 1개의 C 도메인, 또는 1개의 B 및 1개의 Z 도메인, 또는 1개의 C 및 1개의 Z 도메인을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다. 상기 다양한 도메인은 임의 순서로 배열될 수 있음을 이해할 수 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 3개의 B 도메인 또는 3개의 Z 도메인 또는 3개의 C 도메인을 포함하거나, 또는 B, C 또는 Z 도메인의 임의 순서 조합을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 4개의 B 도메인 또는 4개의 Z 도메인 또는 4개의 C 도메인, 또는 B, Z 또는 C 도메인의 임의 순서 조합을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 5개의 B 도메인 또는 5개의 Z 도메인 또는 5개의 C 도메인, 또는 B, Z 또는 C 도메인의 임의 순서 조합을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 6개의 B 도메인 또는 6개의 Z 도메인 또는 6개의 C 도메인, 또는 B, Z 또는 C 도메인의 임의 순서의 조합을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 7개의 B 도메인 또는 7개의 Z 도메인 또는 7개의 C 도메인, 또는 B, Z 또는 C 도메인의 임의 순서의 조합을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 8개의 B 도메인 또는 8개의 Z 도메인 또는 8개의 C 도메인, 또는 B, Z 또는 C 도메인의 임의 순서의 조합을 포함하고, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
부가적으로, 친화성 크로마토그래피 매트릭스을 사용하는 방법이 제공된다. 따라서, (a) 하나 이상의 표적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)를 포함하는 샘플을 제공하는 단계; (b) 하나 이상의 표적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)가 매트릭스에 결합되는 조건하에서 상기 샘플을 본 발명에 따른 매트릭스와 접촉시키는 단계; 및 (c) 예를 들어, 적합한 pH와 같은 적합한 조건하에서 용출시키는 것에 의해 하나 이상의 결합된 표적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)를 회수하는 단계를 포함하는, 샘플로부터 하나 이상의 표적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)를 친화성 정제하는 방법이 제공된다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 0.5 M NaOH에서 배양한 지 5 시간 후, 또는 10 시간 후, 또는 15 시간 후, 또는 20 시간 후, 또는 25 시간 후, 또는 30 시간 후 표적 분자에 대한 그의 초기 결합능의 적어도 95%를 유지한다.
특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 0.5M NaOH에서 5시간 배양한 후 그의 초기 결합능의 적어도 95%를 유지한다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 0.1M NaOH에서 25시간 배양한 후 표적 분자에 대한 그의 초기 결합능의 적어도 95%를 유지하며; 0.3M NaOH에서 25시간 배양한 후에 표적 분자에 대한 그의 초기 결합능의 적어도 85%를 유지하거나; 또는 0.5M NaOH에서 25시간 배양한 후에 표적 분자에 대한 그의 초기 결합능의 적어도 65%를 유지한다.
본 명세서에 기재된 다양한 리간드에 의해 결합될 수 있는 면역글로불린은 예컨대, IgG, IgA 및 IgM, 또는 항체와 SpA에 결합할 수 있는 항체의 단편을 포함하는 융합 단백질을 포함한다.
본 명세서에 기재된 다양한 리간드를 코딩하는 핵산 분자뿐만 아니라 그러한 핵산 분자를 포함하는 숙주 세포도 또한 제공된다. 일부 실시양태에서, 숙주 세포는 원핵생물 세포이다. 다른 실시양태에서, 숙주 세포는 진핵생물 세포이다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 면역글로불린의 Fc 부분에 대한 결합능을 유지하면서 wt SpA 리간드에 비교하여 면역글로불린의 Fab 부분에 대한 변형된(증가되거나 또는 감소된) 결합을 나타내는 SpA-계 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공한다. 일 실시양태에서, 본 발명에 따른 SpA-계 매트릭스는 wt SpA와 비교하여 면역글로불린의 Fab 부분에 대하여 감소된 결합을 나타낸다. 특정 실시양태에서, 크로마토그래피 매트릭스는 글리신 대신(SpA의 B 및 C 도메인의 경우) 또는 알라닌 대신(SpA의 Z 도메인의 경우) 위치 29에서 리신을 포함하는 SpA 리간드를 포함한다.
도 1은 서열번호 1-6에 나타낸 바와 같은, SpA의 야생형(wt) IgG 결합 도메인뿐만 아니라 Z 도메인에 대한 아미노산 서열 정렬을 도시한다.
도 2는 A29K 돌연변이를 갖는 이량체성 Z 도메인 리간드, 즉 서열번호 85에 나타낸 아미노산 서열을 코딩하는 핵산 서열을 함유하는 플라스미드 pET11a(대조군), 및 A29K 돌연변이를 갖는 이량체성 Z 도메인 리간드뿐만 아니라 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 포함하는 제2 도메인, 즉 서열번호 78에 나타낸 아미노산 서열을 코딩하는 핵산 서열을 함유하는 플라스미드 pET11a의 개략적 다이아그램을 도시한다. 이 리간드 작제물은 3' 말단에서 His-태그(tag) 서열을 더 포함한다.
도 3은 0.5M NaOH에서 25시간 동안 가성 침지하거나 또는 침지하지 않은 유리 및 고정화된 이량체성 Z 및 C 리간드의 단편화 패턴을 분석하기 위한 쿠마씨(Coomassie) 염색된 SDS-PAGE 겔이다. SDS-PAGE 겔의 다양한 레인의 설명은 다음과 같다. 레인 1: 분자 마커; 레인 2: 가성 노출되지 않은 이량체성 Z 도메인 리간드(대조군으로서 사용되는 서열번호 85에 나타낸 결실을 갖지 않고 또 His-태그를 포함하는 A29K); 레인 3: 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 이량체성 Z 도메인 리간드 대조군; 레인 4: 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된, 아가로오스 크로마토그래피 수지 상에 고정화된 이량체성 Z 도메인 리간드 대조군; 레인 5: 가성 노출되지 않고 제2 도메인의 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 갖는 이량체성 Z 도메인 리간드(결실을 갖는 제2 도메인으로서 서열번호 78에 기재된 바와 같고 또 Hig-태그를 갖는 A29K); 레인 6: 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된, His-태그를 갖는 서열번호 78의 이량체성 Z 도메인 리간드; 레인 8: 가성 노출이 없는 대조군(서열번호 92에 기재된 아미노산 서열과 His-태그를 갖는)으로서 사용되는 결실을 갖지 않는 이량체성 C 도메인 리간드; 레인 9: 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 이량체성 C 도메인 리간드 대조군; 레인 10: 아가로오스 크로마토그래피 수지에 고정화되고 또 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 이량체성 C 도메인 리간드; 레인 11: 제2 도메인의 N-말단으로부터 결실을 갖는 이량체성 C 도메인 리간드(서열번호 35에 나타낸 아미노산 서열 + His-태그 가짐); 레인 12: 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 서열번호 35 + His-태그의 이량체성 C 도메인 리간드; 및 레인 13: 아가로오스 크로마토그래피 수지에 고정화되고 또 0.5M NaOH 침지에 25 시간 동안 처리된 서열번호 35 + His-태그의 이량체성 C 리간드.
도 4는 상기 도 3의 설명에서 요약된 이량체성 Z 및 C 리간드의 SEC 분석의 크로마토그래핌을 도시한다. x축은 체류 시간(분)을 의미하며, 소형 분자는 대형 분자에 비하여 더 긴 체류 시간을 갖는다. y축은 280 nm에서 UV 흡수(mAU)를 나타낸다. 연장된 가성 침지(즉, 0.5M NaOH 침지를 25시간 동안) 이후의 제2 도메인에서 N-말단 결실을 갖는 이량체성 Z 및 C 도메인 리간드에 대한 단편화 감소, 및 이량체성 Z 및 C 도메인 대조군에 대한 더 작은 단편의 존재는 화살표로 도시된다.
도 5는 0.5M NaOH에서 25시간 동안 가성 침지하거나 또는 침지하지 않은 유리 및 고정화된 오량체성 Z 도메인 리간드의 단편화 패턴을 분석하기 위한 쿠마씨 염색된 SDS-PAGE 겔이다. SDS-PAGE 겔의 다양한 레인의 설명은 다음과 같다: 레인 1: 분자량 마커; 레인 2: A29K 돌연변이 및 제1 도메인을 제외한 모든 도메인의 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 갖고, 아미노산 서열이 서열번호 84에 기재된 바와 같으며, 가성 노출되지 않은 오량체성 Z 도메인 리간드; 레인 3: 0.5M NaOH 침지에 25시간 처리된 서열번호 84의 오량체성 Z 도메인 리간드; 레인 4: 아가로오스 크로마토그래피 수지에 고정화되고 또 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 서열번호 84의 오량체성 Z 도메인 리간드; 레인 5: 대조군으로 사용되고, 가성 침지 처리되지 않은 서열번호 91의 오량체성 Z 도메인 리간드; 레인 6: 0.5M NaOH 침지에 25시간 처리된 오량체성 Z 도메인 리간드 대조군; 및 레인 7: 아가로오스 크로마토그래피 수지에 고정화되고 또 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 오량체성 Z 도메인 리간드 대조군. 또한, 레인 8, 9 및 10은 rSPA를 유사한 처리에 처리시킬 때 보여지는 결과에 관한 것으로, 레인 8은 가성 침지에 처리되지 않은 rSPA이고; 레인 9는 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 rSPA 및 0.5M NaOH 침지에 25시간 동안 처리된 고정화된 rSPA이다. 상기 밴드는 화살표로 도시된 바와 같이 단편화를 나타낸다.
도 6은 상기 도 5의 설명에서 요약한 바와 같은 오량체성 Z 도메인 리간드의 SEC 분석의 크로마토그램이다. x축은 체류 시간(분)이며, 소형 분자는 대형 분자에 비하여 더 긴 체류 시간을 갖는다. y축은 280 nm에서 UV 흡수(mAU)를 나타낸다. 연장된 가성 침지 이후 제1 도메인을 제외한 모든 도메인에서 N-말단 결실을 갖는 오량체성 Z 도메인 리간드의 경우에서 단편화 감소에 대한 증거는 크로마토그램 상의 박스(box)에 나타내며, 오량체성 Z 도메인 대조군에 의해 관찰되는 소형 단편의 존재는 단편화를 가리키는 화살표에 의해 나타낸다. 또한, rSPA에 대해 관찰된 과량의 단편화는 또한 SEC를 이용하여 관찰될 수 있다.
도 7은 상기 도 5의 설명에서 요약한 고정화된 오량체성 Z 도메인 리간드의 SEC 분석의 크로마토그램이다. x축은 체류 시간(분)을 의미하며, 소형 분자는 대형 분자에 비하여 더 긴 체류 시간을 갖는다. y축은 280 nm에서 UV 흡수(mAU)를 나타낸다. 연장된 가성 침지 이후 제2 도메인에서 N-말단 결실을 갖는 고정화된 오량체성 Z 도메인 리간드의 경우에서 단편화 감소의 증거는 크로마토그램 상의 박스에 도시하며 또 오량체성 Z 도메인 대조군에 의해 관찰된 더 작은 단편의 존재는 단편을 가리키는 화살표로 나타낸다. 또한, 고정화된 rSPA에 대해 관찰된 과량의 단편화는 또한 SEC를 사용하여 관찰될 수 있다.
도 8은 연장된 가성 침지 이후에 유리 이량체성 Z 도메인 리간드의 SEC 분석의 크로마토그램이며, 상기 리간드는 이량체성 리간드의 제2 도메인의 최초의 1개(서열번호 87), 최초의 2개(서열번호 88), 최초의 3개(서열번호 69) 또는 최초의 4개(서열번호 78)의 N-말단 결실을 포함한다. x축은 체류 시간(분)을 의미하며, 소형 분자는 대형 분자에 비하여 더 긴 체류 시간을 갖는다. y축은 280 nm에서 UV 흡수(mAU)를 나타낸다. 연장된 가성 침지 이후 제2 도메인의 N-말단으로부터 최초의 3개 또는 최초의 4개 아미노산이 결실된 이량체성 리간드의 경우에서 단편화 감소의 증거는 박스로 도시한다. 아미노산 결실을 갖지 않거나(서열번호 85) 또는 제2 도메인의 N-말단으로부터 최초의 아미노산이 결실되거나 또는 최초의 2개 아미노산이 결실된 이량체성 리간드의 연장된 가성 침지 이후에 관찰된 단편화의 존재는 크로마토그램 상의 단편의 존재를 가리키는 화살표로 나타낸다.
도 9는 반복되는 가성 노출 후 고정화된 C 도메인 오량체성 리간드의 유지 결합능을 비교하며, 1개 오량체성 리간드는 각 도메인에 4개의 아미노산의 N-말단 결실, 각 도메인에서 G29K 돌연변이뿐만 아니라 오량체 내에 최초의 아미노산으로서 알라닌을 포함하며(아미노산 서열은 서열번호 93에 나타냄); 또 나머지 하나의 오량체성 리간드는 G29K 돌연변이를 갖는 그의 야생형 대응물(그의 아미노산 서열은 서열번호 95에 나타냄)이다. x축은 각 30분 동안 16주기에 걸친 0.7M NaOH에 대한 크로마토그래피 매트릭스의 누적 노출 시간을 나타낸다. y축은 유지된 결합능을 나타낸다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 SpA의 하나 이상의 도메인을 기본으로 하는 리간드를 포함하며, 상기 리간드는 단독일 때이든 또는 매트릭스 상에 고정될 때이든 SpA의 상응하는 wt 도메인에 비교하여 정제 공정에 사용되는 동안 단편화 감소를 나타내는, 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공한다.
이전에 기재된 예시적 SpA-계 크로마토그래피 리간드는 예를 들어, SpA의 야생형 B 및 Z 도메인을 포함하고, 리간드 상의 하나 이상의 부위가 크로마토그래피 매트릭스에 부착되어 있는(즉, 다수점 부착) 크로마토그래피 매트릭스를 기재하는 미국 특허 공개 번호 20100221844호에 기재된 것; 일부 항체의 Fab 부분에 결합할 수 있고 또 말단 커플링 기를 사용하여 단일 부위에서 불용성 담체에 커플링되는 SpA의 wt C 도메인을 기본으로 하는 크로마토그래피 리간드를 논의하고 있는 미국 특허 공개 번호 20100048876호에 기재된 것; 및 하나 이상의 아스파라긴 아미노산 잔기가 변형된 SpA-계 알칼리성 기제 크로마토그래피 리간드를 논의하는 미국특허 번호 제6,831,161호에 기재된 것을 포함한다.
상기 논의한 바와 같이, 상기 리간드는 알칼리성 조건에 노출된 이후 결합능에서 손실 감소를 나타내는 한편, 이들 리간의 일부는 예컨대 미국 공개 번호 20100221844호에 기재된 리간드와 같이 정제 공정에 사용되는 동안 단편화를 나타내어서 아주 바람직하지 않다. 본 명세서에 기재된 리간드는 단백질 정제 공정에서 통상적으로 사용되는 재생 및 정치세정(CIP) 수법동안 알칼리성 조건에 노출된 이후 단편화 감소를 나타내는 점에서 이전에 기재된 리간드와 비교하여 단백질 정제를 위한 훨씬 매력적인 후보자이다.
본 발명의 내용이 더욱 용이하게 이해될 수 있도록, 특정 용어를 먼저 정의한다. 부가적 정의는 상세한 설명 전반을 통하여 설명한다.
1. 정의
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "SpA", "단백질 A" 또는 "스타필로코커스 아우레우스 단백질 A"는 스타필로코커스 아우레우스 세균으로부터 단리된 42Kda 다수-도메인 단백질을 지칭한다. SpA는 X 도메인으로도 지칭되는 그의 카복시 말단 세포벽 결합 영역을 통하여 세균 세포벽에 결합된다. 아미노 말단 영역에서, E, D, A, B, 및 C로 지칭되는 5개의 면역글로불린-결합 도메인을 포함한다[Sjodhal, Eur J Biochem. Sep 78(2):471-90 (1977); Uhlen et al., J Biol Chem. Feb 259(3):1695-702 (1984)]. 이들 도메인의 각각은 약 58개의 아미노산 잔기를 함유하며, 또 이들은 65-90% 아미노산 서열 동일성을 갖는다.
SpA의 E, D, A, B 및 C 도메인 각각은 뚜렷한 Ig-결합 부위를 보유한다. 1개부위는 Fcγ(Ig의 IgG 클래스의 불변 영역(constant region)용이고 또 나머지 하나는 특정 Ig 분자의 Fab 부분(항원 인식에 관여하는 Ig의 부분)용이다. 상기 도메인 각각은 Fab 결합 부위를 함유하는 것으로 보고되어 있다. SpA의 비-Ig 결합 부분은 C-말단에 위치하며 또 X 영역 또는 X-도메인이라 표시한다.
SpA의 Z 도메인은 SpA의 B 도메인의 조작된(engineered) 유사체이며 또 위치 1에서 알라닌 대신 발린을 또 위치 29에서 글리신 잔기 대신 알라닌을 포함한다 (Nilsson, et al., Protein engineering, Vol. 1, No. 2, 107-113, 1987.).
SpA를 코딩하는 유전자의 클로닝(cloning)은 미국 특허 번호 제5,151,350호에 기재되어 있고, 그 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 SpA-계 리간드를 포함하며, 상기 리간드(유리 리간드 및 고정화된 리간드)는 단백질 정제 공정 동안 통상적으로 사용되는 재생 및 CIP 수법 이후에, SDS-PAGE 및 SEC에 의해 관찰되는 바와 같이, 단편화 감소를 나타내는 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공한다.
본 발명에 따른 일부 양태에서, 친화성 리간드는 하나 이상의 B 도메인 또는 하나 이상의 Z 도메인 또는 하나 이상의 C 도메인, 또는 그의 조합을 포함하며, 적어도 1개의 B 도메인 또는 적어도 1개의 Z 도메인 또는 적어도 1개의 C 도메인은 위치 1 또는 위치 2에서 시작하여 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실, 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
본 발명에 따른 일부 실시양태에서, 친화성 리간드의 하나 이상의 부위는 크로마토그래피 매트릭스에 부착된다(즉, 다수점 부착). 특정 실시양태에서, 본 발명은 크로마토그래피 매트릭스에 부착된 SpA의 하나 이상의 B 도메인을 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공하며, 이때 리간드의 하나 이상의 부위는 매트릭스에 부착되고 또 적어도 1개의 B 도메인은 wt B 도메인 서열의 위치 1 또는 위치 2에서 시작하여 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 갖는다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 크로마토그래피 매트릭스에 부착된 SpA의 하나 이상의 Z 도메인을 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공하며, 이때 리간드의 하나 이상의 부위는 매트릭스에 부착되고 또 적어도 1개의 Z 도메인은 wt Z 도메인 서열의 위치 1 또는 위치 2에서 시작하여 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 갖는다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 크로마토그래피 매트릭스에 부착된 SpA의 하나 이상의 C 도메인을 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공하며, 이때 리간드의 하나 이상의 부위는 매트릭스에 부착되고 또 적어도 1개의 C 도메인은 wt C 도메인 서열의 위치 1 또는 위치 2에서 시작하여 N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실 또는 N-말단으로부터 5개의 연속적 아미노산의 결실을 갖는다.
특정 실시양태에서, 본 발명은 SpA의 5개의 C 도메인을 포함하는 알칼리성 안정한 친화성 크로마토그래피 리간드를 제공하며, 각 도메인은 위치 1에서부터 시작하여 N-말단으로부터 4개 아미노산 결실뿐만 아니라 G29K 돌연변이, 및 단백질의 균일한 번역후 가공(post translational processing)을 용이하게 하기 위하여 제1 아미노산으로 여분의 알라닌을 포함하는 오량체성 형태를 갖는다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 SpA 리간드는 위치 29에서 리신 아미노산 잔기에 의해 치환된 글리신 아미노산 잔기(B 및 C 도메인의 경우) 또는 위치 29에서 리신 아미노산 잔기에 의해 치환된 알라닌 아미노산 잔기(Z 도메인의 경우)를 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "모(parental) 분자" 또는 "야생형(wt) 대응물" 또는 "wt 단백질" 또는 "wt 도메인"은 상응하는 단백질(SpA) 또는 실질적으로 천연 형태인 단백질의 도메인(예컨대, SpA의 B, Z 또는 C 도메인)을 지칭하려는 것으로, 본 명세서에서 대조군으로 일반적으로 사용된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 실질적으로 천연 형태의 SpA 도메인에 상응하는 wt 대응물 대조군은 상응하는 SpA 도메인으로부터 1개 아미노산 변화를 포함하여 Fab 결합을 변경할 수 있다; 그러나, 그 외는 상응하는 wt 도메인에 대하여 서열에서 동일하다. 본 발명에 따른 리간드는 실시예에서 논의된 실험에 의해 분명한 바와 같이, 이들의 wt 대응물(즉, 완전히 wt이거나 또는 Fab 결합을 변경하는 돌연변이를 포함하는)에 비교하여 단편화 감소(유리 형태 및 고정화된 형태 모두의 경우에서)를 나타낸다. 다양한 실시양태에서, 본 발명에 따른 B 도메인 또는 C 도메인계 리간드의 wt 대응물은 SpA의 wt B 도메인 또는 SpA의 wt C 도메인이고, 그의 아미노산 서열은 서열번호 3 및 서열번호 4에 각각 기재되어 있다. 특정 실시 양태에서, Z 도메인계 리간드의 wt 대응물은 서열번호 6에 기재된 Z 도메인 아미노산 서열이다. 특정 실시양태에서, B, C 또는 Z 도메인의 wt 대응물은 도메인의 Fab-결합을 변경하는 위치 29에서의 돌연변이를 제외하고는 B, C 또는 Z 도메인의 서열과 실질적으로 동일하다. 따라서, 특정 실시양태에서, B 도메인계 리간드의 wt 대응물은 서열번호 45에 기재된 아미노산 서열(G29K)을 포함하고, C 도메인계 리간드의 wt 대응물은 서열번호 46에 기재된 아미노산 서열(G29K)을 포함하며 또 Z 도메인계 리간드의 wt 대응물은 서열번호 48에 기재된 아미노산 서열(A29K)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 리간드가 하나 이상의 도메인을 포함하는 경우, 상응하는 wt 대응물은 동일한 개수의 도메인을 포함할 것이다; 그러나, Fab 결합을 변경하는 돌연변이를 포함할 수 있다. 따라서, 특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 오량체성 C 도메인 리간드의 wt 대응물은 서열번호 95 또는 서열번호 96에 기재된 아미노산 서열을 포함한다.
용어 "서열 동일성"은 디폴트 갭 웨이트(default gap weights)를 이용하는 프로그램 GAP 또는 BESTFIT에 의해 적절히 정렬될 때 2개의 뉴클레오티드 또는 아미노산 서열이 적어도 70% 서열 동일성, 또는 적어도 80% 서열 동일성, 또는 적어도 85% 서열 동일성, 또는 적어도 90% 서열 동일성, 또는 적어도 95% 서열 동일성 또는 그 이상을 갖는 것을 의미한다. 서열 대조를 위해, 전형적으로 1개 서열이 기준 서열(예컨대, 모 서열)로 작용하며, 여기에 시험 서열이 비교된다. 서열 대조 알고리즘을 이용할 때, 시험 및 기준 서열을 컴퓨터에 입력하고, 이어서 필요한 경우 좌표를 표시하고, 또 서열 알고리즘 프로그램 변수를 표시한다. 이어 서열 대조 알고리즘은 표시된 프로그램 변수를 기초로 하여 기준 서열에 대한 시험 서열(들)의 % 서열 동일성을 산출한다.
대조를 위한 서열의 최적 정렬은 예컨대 Smith & Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482 (1981)의 국지적 상동성 알고리즘에 의해, Needleman & Wunsch, J. Mol. Biol. 48:443 (1970)의 상동성 정렬 알고리즘에 의해, Pearson & Lipman, Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 85:2444 (1988)의 유사성 방법에 대한 조사에 의해, 이들 알고리즘(GAP, BESTFIT, FASTA, 및 TFASTA in the Wisconsin Genetics Software Package, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, Wis.)의 컴퓨터화된 실시에 의해, 또는 육안 조사에 의해(참조: 일반적으로 Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology) 실시될 수 있다. % 서열 상동성 및 서열 유사성을 결정하기에 적합한 알고리즘의 일례는 BLAST 알고리즘으로서, Altschul et al., J. Mol. Biol. 215:403 (1990)에 기재되어 있다. BLAST 분석을 실시하기 위한 소프트웨어는 National Center for Biotechnology Information을 통하여 공개적으로 입수가능하다(National Institutes of Health NCBI 인터넷 서버를 통하여 공개적으로 접근가능함). 전형적으로, 맞춤된 변수도 사용될 수 있지만, 디폴트 프로그램 변수를 사용하여 서열 대조를 실시할 수 있다. 아미노산 서열의 경우, BLASTP 프로그램은 디폴트로서 단어길이(W) 3, 예상치(E) 10 및 BLOSUM62 스코링 매트릭스를 이용한다(참조: Henikoff & Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915 (1989)).
본 명세서에 상호교환가능하게 사용되는 바와 같이, 용어 "E 도메인", "SpA의 E 도메인" 및 "스타필로코커스 아우레우스 단백질 A의 E 도메인"은 아미노산 서열이 서열번호 1에 기재된 폴리펩티드 또는 예컨대 서열번호 7에 기재된 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 폴리펩티드를 지칭한다. 상기 "E 도메인"은 3개 나선 번들 구조로 폴딩(fold)되는 51개 아미노산 폴리펩티드이다. 나선 1 및 2의 표면 상의 잔기를 통하여 또는 나선 2 및 3의 표면 상의 잔기를 통하여 Fab에 Fc를 결합시킬 수 있다.
본 명세서에 상호교환적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "D 도메인", "SpA의 D 도메인" 및 "스타필로코커스 아우레우스 단백질 A의 D 도메인"은 그 아미노산 서열이 서열버호 5에 기재되거나 또는 예컨대 서열번호 11에 기재된 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 폴리펩티드를 지칭한다. 상기 "D 도메인"은 3개의 나선 번들 구조로 폴딩되는 61개 아미노산 폴리펩티드이다. 나선 1 및 2의 표면 상의 잔기를 통하여 또는 나선 2 및 3의 표면 상의 잔기를 통하여 Fc를 Fab에 결합시킬 수 있다.
본 명세서에 상호교환적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "A 도메인", "SpA의 A 도메인" 및 "스타필로코커스 아우레우스 단백질 A의 A 도메인"은 그의 아미노산 서열이 서열번호 2에 기재되거나 또는 예컨대 서열번호 8에 기재된 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 폴리펩티드를 지칭한다. 상기 "A 도메인"은 3개의 나선 번들 구조로 폴딩되는 58개 아미노산 폴리페티드이다. 나선 1 및 2의 표면 상의 잔기를 통하여 또는 나선 2 및 3의 표면 상의 잔기를 통하여 Fc를 Fab에 결합시킬 수 있다.
본 명세서에 상호교환적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "B 도메인", "SpA의 B 도메인" 및 "스타필로코커스 아우레우스 단백질 A의 B 도메인"은 아미노산 서열이 서열번호 3에 기재되거나 또는 예컨대 서열번호 9에 기재된 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 폴리펩티드를 지칭한다. 상기 "B 도메인"은 3개의 나선 번들 구조로 폴딩되는 58개 아미노산 폴리펩티드이다. 나선 1 및 2의 표면 상의 잔기를 통하여 또는 나선 2 및 3의 표면 상의 잔기를 통하여 Fc를 Fab에 결합시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 B 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 3개의 아미노산의 결실을 포함하고, 서열번호 13에 기재된 아미노산 서열을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 B 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 4개 아미노산의 결실을 포함하고, 예컨대 서열번호 28에 기재된 아미노산 서열을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 B 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 5개 아미노산의 결실을 포함한다(서열은 나타내지 않음).
본 명세서에 상호교환적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "C 도메인", "SpA의 C 도메인" 및 "스타필로코커스 아우레우스 단백질 A의 C 도메인"은 그의 아미노산 서열이 서열번호 4에 기재되어 있거나 또는 예컨대 서열번호 10에 기재된 뉴클레오티드 서열에 의해 코딩되는 폴리펩티드를 지칭한다. 상기 "C 도메인"은 3개의 나선 번들 구조로 폴딩되는 58개 아미노산 폴리펩티드이다. 나선 1 및 2의 표면 상의 잔기를 통하여 또는 나선 2 및 3의 표면 상의 잔기를 통하여 Fc를 Fab에 결합시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 C 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 3개 아미노산의 결실을 포함하고, 예컨대 서열번호 14에 기재된 아미노산 서열을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 C 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 4개 아미노산의 결실을 포함하고, 예컨대 서열번호 29에 기재된 아미노산 서열을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 C 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 5개 아미노산의 결실을 포함한다(서열은 나타내지 않음).
본 명세서에 상호교환적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "Z 도메인", "SpA의 Z 도메인" 및 "단백질 A의 Z 도메인"은 단백질 A의 B 도메인의 변이체인 3개 나선의 58개 아미노산 폴리펩티드를 지칭한다. Z 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 6에 기재되어 있고 또 핵산 서열은 서열번호 12에 기재되어 있다. 예시적 Z 도메인은 Nilsson et al., Protein Engr., 1:107-113 (1987)에 기재되어 있으며, 그 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 Z 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 3개 아미노산의 결실을 포함하고, 예컨대 서열번호 15에 기재된 아미노산 서열을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 Z 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 4개 아미노산의 결실을 포함하고, 예컨대 서열번호 30에 기재된 아미노산 서열을 갖는다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 Z 도메인계 리간드는 N-말단으로부터 5개 아미노산의 결실을 포함한다(서열은 나타내지 않음).
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 리간드의 하나 이상의 부위는 고체 지지체에 부착되며(즉, 다수점 부착) 또 상기 리간드는 SDS-PAGE 또는 SEC에 의해 분명한 바와 같이, 정제 공정에 사용하는 동안 단편화 감소(유리 리간드 및 부착된 리간드 모두의 경우)를 나타낸다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "단편화 감소"는 SDS-PAGE 겔 상에서 또는 SEC에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 정제 공정 동안 유리 리간드 분자 또는 고체 지지체에 고정화된 리간드 분자를 알칼리성 조건에 노출한 후 리간드의 wt 대응물에 비교한 리간드의 수 및/또는 단편의 세기에서 감소를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 상기 리간드는 다수점 부착을 통하여 고체 지지체 상에 고정화된다. 단편화는 SDS-PAGE 겔 상의 온전한(intact) 분자에 대한 저분자 밴드의 존재에 의해 또는 SEC 크로마토그램 상에서 상이한 체류 시간을 갖는 뚜렷한 피크로서 통상 검출된다.
본 발명에 따른 SpA 리간드는 다음과 같이 검출될 수 있는 단편화 감소를 나타낸다. 예를 들어, 유리 리간드는 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에 직접 25시간 동안 노출된 다음, pH 7.0으로 조정되고 또 이어 표준 수법을 이용한 SDS-PAGE 또는 SEC에 의해 분석될 수 있다. 다르게는, 크로마토그래피 매트릭스에 고정화된 리간드는 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에 25시간 동안 노출될 수 있다. 가성 상청액은 매트릭스(예컨대, 수지)로부터 분리된 다음 pH 7로 중화된다. 상기 상청액은 표준 수법을 이용한 SDS-PAGE에 의해 또는 SEC에 의해 분석될 수 있다. SDS-PAGE의 경우, 상기 단편의 상대적 광학 세기는 육안으로 관찰하고 적합한 대조군(예컨대 SpA의 wt 도메인 또는 본 명세서에 기재된 바와 같이 위치 29에서 돌연변이를 함유하는 SpA 도메인)과 비교할 수 있다. SEC의 경우, 상대적 피크 세기를 관찰하고 또 적합한 대조군(예컨대, SpA의 wt 도메인 또는 본 명세서에 기재된 바와 같이 위치 29에서 돌연변이를 함유하는 SpA 도메인)과 비교할 수 있다.
친화성 크로마토그래피 매트릭스를 사용하는 전형적인 정제 방법은 산성 또는 알칼리성 용액을 이용하는 각 주기 후 매트릭스의 재생을 포함하며, 후자(알칼리성 용액)가 더 바람직하다. 또한, 전형적인 방법은 매트릭스를 위생처리하기 위하여 산성 또는 알칼리성 용액의 사용을 이용하는 CIP 단계를 또한 포함하며, 알칼리성 용액이 바람직하다. 따라서, 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 그의 사용수명 동안에 몇 회의 재생 및 CIP 단계에 노출될 것으로 기대되므로, 시간 경과에 따라 표적 분자에 대하여 결합능에서 현저한 손실을 초래한다.
본 발명에 따른 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스는, 재생 및 CIP 단계 동안 알칼리성 조건에 연장 노출된 이후 시간 경과에 따라 표적 분자에 대한 결합능 손실 감소를 나타내는 점에서, 정제 공정에 사용하는 동안 단편화 감소를 나타내는 이외에 알칼리에 안정하다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "알칼리성-안정한", "알칼리성 안정성", "가성 안정한" 또는 "가성 안정성"은 일반적으로 초기 결합능 손실 없이 알칼리성 세정을 이용한 반복되는 재생 및 CIP 주기를 견디는, 단독으로 또는 크리마토그래피 매트릭스에 고정될 때의 본 발명에 따른 친화성 리간드의 능력을 지칭한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 리간드가 고정화되어 있는 매트릭스 그 자체는 0.5M NaOH에서 30시간 까지 침지된 후 안정성에서 5% 미만의 변화에 기여하는 것으로 추정된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 리간드는 연장된 기간 동안 통상의 알칼리성 세정에 견딜 수 있어, 상기 리간드를 다수가 치료성 분자인 면역글로불린 및 Fc-함유 단백질의 비용 효과적인 대규모 정제를 위한 더욱 매력적인 후보로 되게 한다.
일부 실시양태에서, 알칼리성 안정성은 0.05M NaOH, 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에서 배양한지 5 시간 후, 또는 10 시간 후 또는 15 시간 후, 또는 20 시간 후, 또는 25 시간 후, 또는 30 시간 후 그의 초기 결합능의 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%를 유지하는 본 발명에 따른 리간드 또는 본 발명에 따른 리간드를 포함하는 매트릭스의 능력을 지칭한다. 다른 실시양태에서, 알칼리성 안정성은 0.05M NaOH, 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에 의해 5 시간 또는 7.5 시간 또는 10 시간 또는 15 시간 또는 20 시간 또는 25 시간 또는 30 시간 처리한 후에도 리간드의 초기 결합능 감소가 70% 미만 또는 60% 미만, 또는 50% 미만 또는 40% 미만, 또는 30% 미만인 것을 지칭한다. 특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스는 0.5M NaOH에 5시간 노출된 후 그의 초기 결합능의 95% 까지 유지한다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스는 0.1M NaOH에 25시간 동안 노출시킨 후 그의 초기 결합능의 95%까지 유지한다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스는 0.3M NaOH에 25시간 노출된 후 그의 초기 결합능의 85%까지 유지한다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드를 포함하는 크로마토그래피 매트릭스는 0.5M NaOH에 25시간 노출된 후에 그의 초기 결합능의 65%까지 유지한다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 SpA-계 크로마토그래피 매트릭스는 야생형 SpA 도메인을 포함하는 매트릭스에 비교하여 증가된 또는 향상된 알칼리성 안정성을 나타낸다. 그러나, 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 SpA-계 크로마토그래피 매트릭스는 리간드의 야생형 대응물을 포함하는 매트릭스보다 알칼리성에 더 안정하지는 않다. 이러한 일례는 야생형 오량체성 C 도메인 대응물보다 알칼리성에 더 안정한 것이 아닌 SpA의 오량체성 C 도메인을 기본으로 한 리간드이다. 특정 예에서 SpA 도메인의 야생형 및 변이체는 모두 Fab 결합을 감소시키는 G29K 돌연변이를 포함할 수 있지만, 그러한 돌연변이 그자체는 알칼리성 안정성에 효과를 갖지 않는 것으로 이해된다(데이터 나타내지 않음).
알칼리성 안정성은 통상의 실험을 이용하여 및/또는 본 명세서에 기재된 방법에 의해 당업자에 의해 용이하게 측정될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "초기 결합능"은 알칼리성 조건에 매트릭스를 노출하기 전에 단위 부피의 친화성 크로마토그래피 매트릭스(즉, 친화성 리간드를 포함하는 매트릭스)에 의해 포획될 수 있는 표적분자(예컨대 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)의 양을 지칭한다.
본 발명에 따른 일부 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 리간드를 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스(즉, 본 명세서에 기재된 N-말단 결실을 비롯하여 하나 이상의 SpA B, Z 또는 C 도메인을 함유)는 본 명세서에 기재된 바와 같이 가성 조건에 연장 노출된 후 상응하는 wt SpA 도메인 대응물을 함유하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스에 비교하여 표적 분자의 초기 결합능에서 5% 미만, 또는 6% 미만, 또는 7% 미만, 또는 8% 미만, 또는 9% 미만, 또는 10% 미만, 또는 12% 미만, 또는 15% 미만, 또는 17% 미만, 또는 20% 미만, 또는 25% 미만, 또는 30% 미만의 손실을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 가성 조건에 연장 노출된 후 상응하는 wt SpA 도메인 대응물을 함유하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스에 비하여 표적 분자의 초기 결합능의 적어도 95%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 70%를 유지한다. 그러나, 일부 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 크로마토그래피 매트릭스는 가성 조건에 연장 노출된 후 리간드의 wt 대응물을 함유하는 매트릭스와 유사한 결합능을 나타낸다. 이러한 일례의 크로마토그래피 매트릭스는 SpA의 5 이상의 C 도메인을 포함하는 리간드를 포함하며, 각 도메인은 N-말단으로부터 4개 아미노산 결실을 포함하고, 상기 리간드는 그의 야생형 C 도메인 대응물에 비하여 더욱 알칼리성에 안정한 것은 아니다. 결실된 형태 및 야생형 대응물 모두 G29K 돌연변이를 함유할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 다양한 실시양태에서, 상기 SpA 리간드는 다량체 중의 제1 도메인 만의 N-말단에서 알라닌, 발린 또는 글리신과 같은 단일 아미노산을 더 포함할 수 있고, 상기 여분의 아미노산은 균일한 번역후 가공을 용이하게 한다.
표적 분자에 대한 친화성 크로마토그래피 리간드의 결합능은 당해 분야에 기재된 방법 및 본 명세서에 기재된 방법, 예컨대 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 특허 공개 번호 20100221844호에 기재된 방법을 이용하여 용이하게 측정될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "크로마토그래피"는 혼합물 중의 다른 분자로부터 목적하는 표적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)를 분리하여 단리되게 하는 동적인 분리 수법을 지칭한다. 전형적으로, 크로마토그래피 방법에서, 이동상(액체 또는 기체)은 목적하는 표적 분자를 함유하는 샘플을 정지상(보통 고체) 매질을 통하여 수송한다. 정지상에 대한 분배 또는 친화성에서 차이는 상이한 분자를 분리하는 한편 이동상은 상이한 분자를 상이한 시간에 이동시킨다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "친화성 크로마토그래피"는 표적 분자와 특이적으로 상호작용하는 분자(예컨대, 알칼리성 안정한 크로마토그래피 리간드)와 상호작용에 의해 분리할 표적 분자가 단리되는 크로마토그래피 모드를 지칭한다. 일 실시양태에서, 친화성 크로마토그래피는 표적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)를 함유하는 샘플을 본 명세서에 기재된 바와 같이 SpA-계 리간드에 갖는 고체 지지체에 부가하는 것을 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "단백질 A 친화성 크로마토그래피"는 본 명세서에 기재된 바와 같이 단백질 A 또는 SpA-계 리간드를 사용하여 물질을 분리 또는 단리하는 것을 지칭하며, 상기 SpA 또는 단백질 A 리간드는 예컨대, 고체 지지체 상에 고정된다. 당해 분야에 공지된 단백질 A 친화성 크로마토그래피 매질/수지의 예는 조절공극 유리 백본(backbone) 상에 고정된 단백질 A를 갖는 것, 예컨대, PROSEP ATM 및 PROSEP vATM 매질/수지(MILLIPORE); 폴리스티렌 고체 상에 고정된 단백질 A를 갖는 것, 예컨대, POROS 50ATM 및 Poros MabCapture ATM 매질/수지 (APPLIED BIOSYSTEMS, INC.); 및 아가로오스 고체 지지체 상에 고정된 단백질 A를 갖는 것, 예컨대, rPROTEIN A SEPHAROSE FAST FLOWTM 또는 MABSELECTTM 매질 또는 수지(GE HEALTHCARE)를 포함한다.
상술한 매트릭스 이외에, 단백질 A는 친수성 가교된 중합체 상에 고정화될 수 있다. 참조: 예컨대, 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함되며, 예시적 친수성 가교된 중합체를 개시하는 미국 특허 공개번호 20080210615호. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명에 포함되는 리간드는 미국 특허 공개 번호 20080210615호에 기재된 것과 같은 친수성 가교된 중합체 상에 고정화될 수 있는 것으로 고려된다.
본 명세서에서 상호교환가능하게 사용되는 용어 "친화성 매트릭스" 또는 "친화성 크로마토그래피 매트릭스"는 친화성 크로마토그래피 리간드(예컨대, SpA 또는 그의 도메인)가 부착되어 있는 크로마토그래피 지지체를 지칭한다. 상기 리간드는 혼합물로부터 정제되거나 또는 제거될 목적 분자(예컨대, 면역글로불린 또는 Fc-함유 단백질)에 친화성 상호작용을 통하여 결합할 수 있다. 당해분야에 공지된 단백질 A계 친화성 크로마토그래피에서 사용하기 위한 예시적 단백질 A계 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 조절공극 유리 백본 상에 고정화된 단백질 A, 예컨대, PROSEP ATM 및 PROSEP vATM 수지, High Capacity, Ultra 및 PROSEP Ultra Plus(MILLIPORE); 폴리스티렌 고체 상에 고정화된 단백질 A, 예컨대 POROS 50ATM 수지 및 POROS MabCapture ATM(APPLIED BIOSYSTEMS); 또는 아가로오스 고체 상에 고정화된 단백질 A, 예를 들어 rPROTEIN A SEPHAROSE FAST FLOWTM 또는 MABSELECTTM 수지(GE HEALTHCARE)를 포함한다.
용어 "면역글로불린", "Ig" 또는 "항체"(본 명세서에서 상호교환가능하게 사용됨)는 2개의 중쇄 및 2개의 경쇄로 이루어지고, 상기 사슬은 예를 들어 사슬간 디설피드 결합에 의해 안정화되며, 항원을 특이적으로 결합하는 능력을 갖는 기본적인 4개-폴리펩티드 사슬 구조를 갖는 단백질을 지칭한다. 용어 "단일쇄 면역글로불린" 또는 "단일쇄 항체"(본 명세서에서 상호교환가능하게 사용됨)는 중쇄 및 경쇄로 이루어지고, 상기 사슬은 예를 들어 사슬간 펩티드 링커에 의해 안정화되며, 항원을 특이적으로 결합하는 능력을 갖는 2개-펩티드 사슬 구조를 갖는 단백질을 지칭한다. 용어 "도메인"은 예를 들어, β-병풍구조(β-pleated sheet) 및/또는 사슬간 디설피드 결합에 의해 안정화된 펩티드 루프(예컨대, 3 내지 4개 펩티드 루프를 포함)를 포함하는 중쇄 및 경쇄 폴리펩티드의 구상 영역(globular region)을 지칭한다. 도메인은 또한 본 명세서에서는 "불변" 도메인의 경우 다양한 클래스 멤버의 도메인 내에서 서열 변이의 상대적 결여, 또는 "가변" 도메인의 경우 다양한 클래스 멤버의 도메인 내에서 현저한 변이를 기본으로 하여 "불변" 또는 "가변"으로도 지칭되기도 한다. 항체 또는 폴리펩티드 "도메인"은 당해 분야에서는 상호교환가능하게 항체 또는 폴리펩티드 "영역"이라 흔히 칭한다. 항체 경쇄의 "불변" 도메인은 상호교환가능하게 "경쇄 불변 영역", "경쇄 불변 도메인", "CL" 영역 또는 "CL" 도메인이라 칭한다. 항체 중쇄의 "불변" 도메인은 상호교환가능하게 "중쇄 불변 영역", "중쇄 불변 도메인", "CH" 영역 또는 "CH" 도메인이라 칭한다. 항체 경쇄의 "가변" 도메인은 상호교환가능하게 "경쇄 가변 영역", "경쇄 가변 도메인", "VL" 영역 또는 "VL" 도메인이라 칭한다. 항체 중쇄의 "가변" 도메인은 상호교환가능하게 "중쇄 가변 영역", "중쇄 가변 도메인", "VH" 영역 또는 "VH" 도메인이라 칭한다.
면역글로불린 또는 항체는 모노클로날 또는 폴리클로날일 수 있고 또 단량체성 또는 중합체성 형태로, 예를 들어, 오량체성 형태로 존재하는 IgM 항체 및/또는 단량체성, 이량체성 또는 다량체성 형태로 존재하는 IgA 항체일 수 있다. 용어 "단편"은 온전한 또는 완전한 항체 또는 항체 사슬에 비하여 더 적은 아미노산 잔기를 포함하는 항체 또는 항체 사슬의 일부 또는 부분을 지칭한다. 단편은 온전한 또는 완전한 항체 또는 항체 사슬을 화학적 또는 효소적 처리를 통하여 얻을 수 있다. 단편은 재조합 수단에 의해 얻을 수 있다. 예시적 단편은 Fab, Fab', F(ab')2, Fc
및/또는 Fv 단편을 포함한다.
용어 "항원-결합 단편"은 항원을 결합하거나 또는 항원 결합(즉, 특이적 결합)에 대한 온전한 항체(즉, 이들이 유도되는 완전한 항체)와 경쟁하는 면역글로불린 또는 항체의 폴리펩티드 부분을 지칭한다. 상기 결합 단편은 재조합 DNA 수법에 의해, 또는 온전한 면역글로불린의 효소적 또는 화학적 절단에 의해 제조될 수 있다. 상기 결합 단편은 Fab, Fab', F(ab')2, Fv, 단일쇄, 및 단일쇄 항체를 포함한다.
항체 또는 그의 단편을 융합 단백질의 일부로서 포함하는 융합 단백질도 포함된다.
본 명세서에서 상호교환가능하게 사용되는 용어 "폴리뉴클레오티드" 및 "핵산 분자"는 리보뉴클레오티드 또는 데옥시리보뉴클레오티드인 임의 길이의 뉴클레오티드의 중합체성 형태를 지칭한다. 이들 용어는 단일가닥, 이중가닥 또는 삼중가닥 DNA, 게놈 DNA, cDNA, RNA, DNA-RNA 하이브리드, 또는 퓨린 및 피리미딘 염기를 포함하는 중합체, 또는 기타 천연의, 화학적으로 또는 생화학적으로 변형된, 비-천연 또는 유도화된 뉴클레오티드 염기를 포함한다. 폴리뉴클레오티드의 주쇄(backbone)는 당 및 포스페이트 기(전형적으로 RNA 또는 DNA에서 찾아질 수 있다), 또는 변형된 또는 치환된 당 또는 포스페이트 기를 포함할 수 있다. 또한, 이중가닥 폴리뉴클레오티드는 상보적 가닥을 합성하여 적합한 조건하에서 상기 가닥들을 어닐링하는 것에 의해, 또는 중합한 프라이머와 함께 DNA 중합효소를 사용하여 상보적 가닥을 신규(de novo) 합성하는 것에 의해 화학적 합성의 단일가닥의 뉴클레오티드 생성물로부터 얻을 수 있다. 핵산 분자는 다수의 상이한 형태, 예컨대, 유전자 또는 유전자 단편, 하나 이상의 엑손, 하나 이상의 인트론, mRNA, cDNA, 재조합 폴리뉴클레오티드, 분기된 폴리뉴클레오티드, 플라스미드, 벡터, 임의 서열의 단리된 DNA, 임의 서열의 단리된 RNA, 핵산 프로브, 및 프라이머 형태를 취할 수 있다. 폴리뉴클레오티드는 메틸화된 뉴클레오티드 및 뉴클레오티드 유사체, 우라실, 다른 당 및 결합기, 예컨대 플루오로리보오스 및 티오에이트, 및 뉴클레오티드 분기(branch)와 같은 변형된 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "DNA" 또는 "뉴클레오티드 서열"은 염기 A, T, C, 및 G 만을 포함할 뿐만 아니라 메틸화된 뉴클레오티드와 같은 이들 염기의 유사체 또는 변형된 형태, 미하전(uncharged) 결합 및 티오에이트와 같은 인터뉴클레오티드 변형태, 당 유사체의 사용, 및 변형된 및/또는 교대되는 주쇄 구조, 예컨대 폴리아미드를 포함한다. 특별한 실시양태에서, 핵산 분자는 본 명세서에 기재된 바와 같이 SpA의 변이체를 코딩하는 뉴클레오티드 서열을 포함한다.
용어 "Fc-결합", "Fc 부분에 결합하는" 또는 "Fc 부분에 대한 결합"은 항체의 불변 부분(Fc)에 결합하는 본 명세서에 기재된 바와 같은 친화성 리간드의 능력을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 적어도 10-7M, 또는 적어도 10-8M, 또는 적어도 10-9M의 친화성으로 항체(예컨대, 인간 IgG 1, IgG2 또는 IgG4)의 Fc 부분에 결합한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "Fab 결합" 또는 "Fab 부분에 대한 결합"은 항체 또는 면역글로불린 분자의 Fab 영역에 대하여 결합하는 본 명세서에 기재된 친화성 리간드의 능력을 지칭한다. 용어 "Fab 부분에 대한 결합 감소"는 대조군(예컨대 wt SpA 도메인)에 비교한 본 발명에 따른 SpA-계 리간드에 의한 면역글로불린 분자의 Fab(또는 F(ab)2) 부분에서의 감소를 지칭하며, 상기 리간드는 하나 이상의 아미노산에서 돌연변이를 더 포함한다. 일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드 및 그의 wt 대응물(대조군으로 사용됨)은 알라닌 또는 트립토판 이외의 아미노산에 의해 치환된 위치 29에서 글리신 잔기를 포함한다. 특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 위치 29에서 리신 잔기를 포함한다. 특정 실시양태에서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 리간드에 의한 면역글로불린 분자의 Fab 부분에 대한 결합은 당해 분야에서의 통상의 수법 및 본 명세서에 기재된 수법에 의해 검출할 수 없다. 면역글로불린 분자에 대한 결합은 본 명세서에 잘 기재된 수법을 비롯한 공지 수법을 이용하여, 비제한적으로, 예를 들어 친화성 크로마토그래피 및 표면 플라스몬 공명 분석에 의해 검출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 발명에 포함되는 면역글로불린 결합 단백질은 적어도 10-10M의 친화성으로 면역글로불린 분자에 결합한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "N-말단"은 도 1에 도시된 바와 같이 각 도메인의 아미노산 서열의 위치 1 또는 위치 2에서 출발하여 SpA 도메인의 아미노산 서열의 아미노-말단을 지칭한다. 그러나, 서열 중의 제1 아미노산에 앞서 단백질의 균일한 번역후 가공을 용이하게 하기 위하여 메티오닌 아미노산 잔기 또는 예를 들어 알라닌, 글리신 또는 발린과 같은 다른 아미노산이 앞에 올 것이라는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에 기재된 SpA 리간드는 SpA 도메인의 N-말단으로부터(도 1에 도시된 B, C 또는 Z 도메인 아미노산 서열의 위치 1 또는 위치 2에서 시작하여) 적어도 3개, 또는 적어도 4개, 또는 적어도 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다. 즉, 이러한 리간드는 SpA 도메인 B, Z 또는 C의 연속적 아미노산 1 내지 3, 또는 연속적 아미노산 1 내지 4, 또는 연속적 아미노산 1 내지 5 등의 결실을 포함하거나, 또는 이러한 리간드는 SpA 도메인 B, Z 또는 C(wt B, C 및 Z 도메인의 아미노산 서열은, N-말단으로부터 결실을 포함도록 변형된 것인, 도 1에 도시되어 있음)의 연속적 아미노산 2 내지 4, 또는 연속적 아미노산 2 내지 5, 또는 연속적 아미노산 2 내지 6 등의 결실을 포함한다. 특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 5개의 C 도메인을 포함하며, 각 도메인은 위치 1에서 시작하여 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 포함한다.
N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는 SpA의 B 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 13에 기재되어 있고, 또 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는 SpA의 B 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 28에 기재되어 있다. 부가적으로, N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는 SpA의 C 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 14에 기재되며; 또 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는 SpA의 C 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 29에 기재된다. 또한, N-말단으로부터 3개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는 SpA의 Z 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 15에 기재되며; 또 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는 SpA의 Z 도메인의 아미노산 서열은 서열번호 30에 기재된다.
일반적으로, 본 명세서에 기재된 SpA-계 리간드의 다량체성 형태의 경우, 리간드의 단량체성 형태의 아미노산 서열은 필요에 따라 간단히 반복된다. 그러나, 본 발명에 따른 리간드의 일부 다량체성 형태의 경우에서, 모든 도메인이 N-말단으로부터 결실을 가질 필요는 없음을 알아야 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 리간드는 리간드의 다량체성 형태에서 제1 도메인의 N-말단에서 결실을 함유하지 않는다; 그러나, 리간드 내의 연속 도메인은 N-말단으로부터 적어도 3개의 연속적 아미노산 또는 N-말단으로부터 적어도 4개의 연속적 아미노산 또는 N-말단으로부터 적어도 5개의 연속적 아미노산의 결실을 함유한다.
본 발명에 따른 SpA-계 리간드는, 본 명세서의 실시예에 의해 분명한 바와 같이, 정제 공정에 사용하는 동안 우수한 예상치 못한 특성, 즉 단편화 감소를 유지한다. 뚜렷이, 종래 기술의 시사점은 이러한 리간드의 제조와 사용에 대한 어떠한 동기부여도 제시하지 않는 것으로 보인다. 예를 들어, 미국 특허 공개 번호 20100048876호는 SpA의 C 도메인의 아미노산 잔기 3 내지 6에서 결실을 포함하는 리간드를 논의한다; 그러나, 상기 문헌의 시사점(참조: 예컨대, 미국 특허 공개 번호 20100048876호의 도 2)를 기본으로 할 때, 본 명세서에 기재된 결실 돌연변이체는 연장된 가성 노출에 걸쳐 SpA의 wt C 도메인에 비교한 결합능의 유지에 관하여 불량하게 실시하는 것으로 보인다. 따라서, 상기 문헌의 시사점을 토대로, 야생형 대응물에 비교하여 시간경과에 따라 결합능을 더 많이 손실할 때 SpA C 도메인의 결실 돌연변이체를 사용하는 것은 덜 바람직할 것이다.
편의상, 본 출원을 통하여 언급된 다양한 서열을 하기 표 I에 요약한다.
표 I
서열의 간단한 설명 서열번호
AA - 아미노산; NA 핵산; Δ - 결실을 가짐
wt E 도메인 AA 1
wt A 도메인 AA 2
wt B 도메인 AA 3
wt C 도메인 AA 4
wt D 도메인 AA 5
Z 도메인 AA 6
wt E 도메인 NA 7
wt A 도메인 NA 8
wt B 도메인 NA 9
wt C 도메인 NA 10
wt D 도메인 NA 11
Z 도메인 NA 12
B 도메인 Δ3 AA 단량체 13
C 도메인 Δ3 AA 단량체 14
Z 도메인 Δ3 AA 단량체 15
B 도메인 Δ3 AA 이량체- 양쪽 도메인이 결실을 가짐 16
C 도메인 Δ3 AA 이량체-양쪽 도메인이 결실을 가짐 17
Z 도메인 Δ3 AA 이량체-양쪽 도메인이 결실을 가짐 18
B 도메인 Δ3 AA 이량체- 제2 도메인 만이 결실 가짐 19
C 도메인 Δ3 AA 이량체- 제2 도메인 만이 결실 가짐 20
Z 도메인 Δ3 AA 이량체- 제2 도메인 만이 결실 가짐 21
B 도메인 Δ3 AA 오량체 - 모든 도메인이 결실 가짐 22
C 도메인 Δ3 AA 오량체- 모든 도메인이 결실 가짐 23
Z 도메인 Δ3 AA 오량체- 모든 도메인이 결실 가짐 24
B 도메인 Δ3 AA 오량체- 제1 도메인이 결실을 갖지 않음 25
C 도메인 Δ3 AA 오량체- 제1 도메인이 결실을 갖지 않음 26
Z 도메인 Δ3 AA 오량체- 제1 도메인이 결실을 갖지 않음 27
B 도메인 Δ4 AA 단량체 28
C 도메인 Δ4 AA 단량체 29
Z 도메인 Δ4 AA 단량체 30
B 도메인 Δ4 AA 이량체- 양쪽 도메인이 결실을 가짐 31
C 도메인 Δ4 AA 이량체- 양쪽 도메인이 결실을 가짐 32
Z 도메인 Δ4 AA 이량체- 양쪽 도메인이 결실을 가짐 33
B 도메인 Δ4 AA 이량체- 제2 도메인 만이 결실을 가짐 34
C 도메인 Δ4 AA 이량체- 제2 도메인 만이 결실을 가짐 35
Z 도메인 Δ4 AA 이량체- 제2 도메인 만이 결실을 가짐 36
B 도메인 Δ4 AA 오량체- 모든 도메인이 결실 가짐 37
C 도메인 Δ4 AA 오량체- 모든 도메인이 결실 가짐 38
Z 도메인 Δ4 AA 오량체- 모든 도메인이 결실 가짐 39
B 도메인 Δ4 AA 오량체- 제1 도메인이 결실을 갖지 않음 40
C 도메인 Δ4 AA 오량체- 제1 도메인이 결실을 갖지 않음 41
Z 도메인 Δ4 AA 오량체- 제1 도메인이 결실을 갖지 않음 42
wt E 도메인 AA 비-Fab (G29K) 43
wt A 도메인 AA 비-Fab (G29K) 44
wt B 도메인 AA 비-Fab (G29K) 45
wt C 도메인 AA 비-Fab (G29K) 46
wt D 도메인 AA 비-Fab (G29K) 47
Z 도메인 AA 비-Fab (A29K) 48
wt E 도메인 NA 비-Fab (G29K) 49
wt A 도메인 NA 비-Fab (G29K) 50
wt B 도메인 NA 비-Fab (G29K) 51
wt C 도메인 NA 비-Fab (G29K) 52
wt D 도메인 NA 비-Fab (G29K) 53
Z 도메인 NA 비-Fab (A29K) 54
B 도메인 Δ3 AA 단량체 비-Fab (G29K) 55
C 도메인 Δ3 AA 단량체 비-Fab (G29K) 56
Z 도메인 Δ3 AA 단량체 비-Fab (G29K) 57
B 도메인 Δ3 AA 이량체 - 양쪽 도메인이 비-Fab 결실을 가짐
(G29K) 58
C 도메인 Δ3 AA 이량체- 양쪽 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 59
(G29K)
Z 도메인 Δ3 AA 이량체- 양쪽 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 60
(A29K)
B 도메인 Δ3 AA 이량체- 제2 도메인 만이 비-Fab 결실을 가짐 61
(G29K)
C 도메인 Δ3 AA 이량체- 제2 도메인 만이 비-Fab 결실을 가짐 62
(G29K)
Z 도메인 Δ3 AA 이량체- 제2 도메인 만이 비-Fab 결실을 가짐 63
(A29K)
B 도메인 Δ3 AA 오량체- 모든 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 64
(G29K)
C 도메인 Δ3 AA 오량체- 모든 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 65
(G29K)
Z 도메인 Δ3 AA 오량체- 모든 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 66
(A29K)
B 도메인 Δ3 AA 오량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 67
(G29K)
C 도메인 Δ3 AA 오량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 68
(G29K)
Z 도메인 Δ3 AA 오량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 69
(A29K)
B 도메인 Δ4 AA 단량체 비-Fab (G29K) 70
C 도메인 Δ4 AA 단량체 비-Fab (G29K) 71
Z 도메인 Δ4 AA 단량체 비-Fab (A29K) 72
B 도메인 Δ4 AA 이량체- 양쪽 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 73
(G29K)
C 도메인 Δ4 AA 이량체- 양쪽 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 74
(G29K)
Z 도메인 Δ4 AA 이량체- 양쪽 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 75
(A29K)
B 도메인 Δ4 AA 이량체- 제2 도메인 만이 비-Fab 결실을 가짐 76
(G29K)
C 도메인 Δ4 AA 이량체- 제2 도메인 만이 비-Fab 결실을 가짐 77
(G29K)
Z 도메인 Δ4 AA 이량체- 제2 도메인 만이 비-Fab 결실을 가짐 78
(A29K)
B 도메인 Δ4 AA 오량체- 모든 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 79
(G29K)
C 도메인 Δ4 AA 오량체- 모든 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 80
(G29K)
Z 도메인 Δ4 AA 오량체- 모든 도메인이 비-Fab 결실을 가짐 81
(A29K)
B 도메인 Δ4 AA 오량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 82
(G29K)
C 도메인 Δ4 AA 오량체-제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 83
(G29K)
Z 도메인 Δ4 AA 오량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 84
(A29K)
Z 도메인 이량체 비-Fab (A29K) 85
His tag NA 86
Z 도메인 Δ1 AA 이량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 87
(A29K)
Z 도메인 Δ2 AA 이량체- 제1 도메인이 비-Fab 결실을 갖지 않음 88
(A29K)
A 도메인 Δ4 AA 이량체- 제1 도메인이 N-말단 결실을 가짐 89
D 도메인 Δ4 AA 이량체- 제1 도메인이 N-말단 결실을 가짐 90
Z 도메인 오량체 비-Fab (A29K) 91
C 도메인 이량체 AA 92
C 도메인 Δ4 AA 오량체- 제1 도메인이 N-말단 알라닌 비-Fab를 가짐 93
(G29K)
C 도메인 Δ4 AA 오량체 - 제1 도메인이 N-말단 알라닌 가짐 94
C 도메인 오량체 비-Fab (G29K) AA 95
C 도메인 오량체 야생형 AA 96
II. 크로마토그래피 리간드로서 사용하기 위한 SpA-계 분자의 생성
본 발명에 포함되는 SpA-계 친화성 크로마토그래피 리간드는 당해 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 초기 단계로서, 본 명세서에 기재된 SpA 리간드 분자를 발현하는 핵산의 생성하기 위하여, 표준 유전자 조작 수법, 예컨대 Molecular Cloning by Sambrook, Fritsch and Maniatis 표제의 실험실 매뉴얼에 기재된 수법을 이용할 수 있다.
일부 실시양태에서, N-말단 결실을 갖는 SpA의 하나 이상의 도메인을 코딩하는 핵산 분자는 적합한 숙주 세포에서 발현하기에 적합한 벡터에 클로닝될 수 있다. 적합한 발현 벡터는 당해 분야에 잘 공지되어 있고 또 전형적으로 변이체 SpA 코딩 서열의 전사 및 번역에 필요한 요소를 포함한다.
본 명세서에 기재된 SpA 분자는 Boc(tert-부틸옥시카보닐) 또는 Fmoc(9-플루오레닐메틸옥시 카보닐)법과 같은 고체상 펩티드 합성 방법을 비롯하여 당해 분야에 잘 공지된 방법을 이용하여 단편에 대한 아미노산 전구체로부터 화학적으로 합성될 수 있다(참조: 예컨대, 미국 특허번호 제6,060,596호; 제4,879,378호; 제5,198,531호; 제5,240,680호).
본 명세서에 기재된 SpA 분자의 발현은 예컨대, 효모 세포, 곤충 세포 및 포유동물 세포와 같은 진핵생물 숙주 세포 및 원핵생물 숙주 세포, 예컨대 대장균(E. coli)과 같은 세균과 같은 다양한 유형의 세포에서 달성될 수 있다.
일부 실시양태에서, SpA 분자는 각 파아지가 파아지 표면 상에 나타나는 개별 SpA 분자를 코딩하는 DNA 서열을 함유하도록 박테리오파아지의 표면 상에서 발현될 수 있다. 면역글로불린에 대한 SpA 분자의 친화성은 당해 분야의 표준 수법 및 본 명세서에 기재된 방법, 예컨대 ELISA 및 BiacoreTM 2000 표준 셋업(BIACORE AB, Uppsala Sweden)에 기재된 방법을 이용하여 용이하게 분석될 수 있다. 본 발명의 SpA의 면역글로불린에 대한 결합 친화성은 모 분자의 그것에 적어도 필적하며, 상기 분자는 본 명세서에 기재된 바와 같이 사용하는 동안 단편화 감소를 나타낸다.
III. 크로마토그래피 매트릭스의 제조에 사용되는 지지체
일부 실시양태에서, 본 발명에 포함되는 SpA 리간드는 예컨대, 면역글로불린 및 Fc-함유 단백질과 같은 생분자의 분리에 적합한 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 생성하기 위하여 예컨대, 고체 지지체 또는 용해성 지지체와 같은 지지체 상에 고정화된다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 고체 지지체 상에 고정화된다. 이론에 얽매이지 않고, 임의의 적합한 고체 지지체가 본 발명에 따른 리간드의 부착을 위해 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 예를 들어, 고체 지지체 매트릭스는 비제한적으로, 조절공극 유리, 실리카, 산화지르코늄, 산화티탄, 아가로오스, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리비닐 알코올 및 폴리스티렌 및 그의 유도체(예컨대, 그의 합금)를 포함한다. 고체 지지체는 다공성 물질 또는 비-다공성 물질일 수 있다.
일부 실시양태에서, 고체 지지체는 다공성 물질이다. 고체 지지체로서 사용된 다공성 물질은 친수성 화합물, 소수성 화합물, 소유성 화합물, 친유성 화합물 또는 그의 임의 조합으로 구성될 수 있다. 다공성 물질은 중합체 또는 공중합체로 구성될 수 있다. 적합한 다공성 물질의 예는 비제한적으로 폴리에테르 설폰, 폴리아미드, 예컨대, 나일론, 예를 들어 아가로오스 및 셀룰로오스와 같은 다당류, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐에테르, 폴리카보네이트, 플루오로카본의 중합체, 예컨대 폴리(테트라플루오로에틸렌-코-퍼플루오로(알킬 비닐 에테르)), 유리, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 세라믹, 금속 및 그의 합금을 포함한다.
상기 다공성 물질은 유기 또는 무기 분자 또는 유기 및 무기 분자의 조합으로 구성될 수 있고 또 단백질에 공유결합시키기 위하여 추가의 화학적 변형을 위해 반응하기에, 예컨대 공유결합을 형성하기에 적합한 하나 이상의 작용기, 예컨대, 히드록시기, 에폭시기, 티올기, 아미노기, 카보닐기, 또는 카복시산기로 구성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 다공성 물질은 작용기를 유지하지 않을 수 있지만, 히드록시기, 티올기, 아미노산기, 카보닐기, 또는 카복시산기와 같은 작용기를 갖는 물질의 층으로 코팅될 수 있다.
일부 실시양태에서, 사용된 수성 매질에 친수성 표면을 노출하는, 즉 이들의 외부 표면 및, 존재하는 경우, 내부 표면 상에서 히드록시(--OH), 카복시(--COOH), 카보닐(--CHO, 또는 RCO-R'), 카복사미도(--CONH2, 가능하게는 N-치환된 형태), 아미노(--NH2, 가능하게는 치환된 형태), 올리고- 또는 폴리에틸레녹시기를 노출하는 중합체를 기본으로 하고 유기 성질인 통상의 친화성 분리 매트릭스가 사용된다. 일 실시양태에서, 상기 중합체는 예를 들어 적합한 다공성 및 강인성을 제공하도록 유리하게는 예를 들어 비스에폭사이드, 에피할로히드린, 알릴 브로마이드, 알릴글리시딜 에테르, 1,2,3-트리할로 치환된 저급 탄화수소에 의해 가교되어 있는 덱스트란, 녹말, 셀룰로오스, 풀루란, 아가로오스 등과 같은 다당류를 기본으로 할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 고체 지지체는 다공성 아가로오스 비드를 포함한다. 본 발명에 사용된 다양한 지지체는 예를 들어 Hjerten, Biochim Biophys Acta 79(2), 393-398 (1964)에 기재된 역 현탁 겔화법과 같은 당해 분야에 공지된 표준 방법에 따라 용이하게 제조될 수 있다. 다르게는, 기본 매트릭스는 SepharoseTM FastFlow (GE HEALTHCARE, Uppsala, Sweden)과 같은 시판되는 제품일 수 있다. 일부 실시양태에서, 대규모 분리를 위해 특히 유리하게는, 상기 지지체는 그의 강인성을 증가시키도록 변형되고, 따라서 상기 매트릭스는 고 유동량(high flow rate)에 더욱 적합하게 된다.
다르게는, 상기 고체 지지체는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐에테르, 폴리히드록시알킬 아크릴레이트, 폴리히드록시알킬 메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드 등과 같은 합성 중합체를 기본으로 할 수 있다. 디비닐 및 모노비닐-치환된 벤젠을 기본으로 하는 매트릭스와 같은 소수성 중합체의 경우, 상기 매트릭스의 표면은 상기 정의된 바와 같은 친수성 기를 주위의 수성 액체에 노출시키기 위하여 흔히 친수성화된다. 이러한 중합체는 표준 방법에 따라 용이하게 제조될 수 있다. 참조: 예컨대 Arshady, Chimica e L'Industria 70(9), 70-75 (1988). 다르게는, SourceTM(GE HEALTHCARE, Uppsala, Sweden) 및 Poros(APPLIED BIOSYSTEMS, Foster City, CA)와 같은 시판되는 제품이 사용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 고체 지지체는 무기 성질의 지지체, 예컨대 실리카, 산화지르코늄, 산화티탄 및 그의 합금을 포함한다. 무기 매트릭스의 표면은 SpA 및 그의 변이체와 더 반응하도록 적합한 반응기를 포함하도록 흔히 변형된다. 그 예는 CM 지르코니아(Ciphergen-BioSepra(CERGYPONTOISE, France) 및 CPG®(MILLIPORE)를 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 고체 지지체는 예컨대 리간드에 결합될 반응성 기를 함유하거나 및/또는 가성 침지를 유지하도록 변형될 수 있는 조절공극 유리 형태의 지르코니아, 티타니아 또는 실리카를 기본으로 할 수 있다.
고체 지지체 포맷의 예는, 비제한적으로, 비드(구상 또는 불규칙), 중공 섬유, 솔리드 섬유, 패드, 겔, 막, 카세트, 컬럼, 칩, 슬라이드, 플레이트 또는 모노리스(monolith)를 포함한다.
매트릭스의 포맷에 관하여, 일 실시양태에서, 예컨대, 실리카와 같은 무기 물질, 또는 예컨대 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐에테르 및 폴리카보네이트와 같은 유기 물질을 사용하여 제조될 수 있는 다공성 모노리스 형태이다. 모노리스인 경우, 중합반응을 통하여 또는 기질을 코팅하는 것에 의해 형성될 수 있다.
다른 실시양태에서, 상기 매트릭스는 다공성 또는 비-다공성일 수 있는 비드 형태 또는 입자 형태이다. 입자는 구상 또는 비-구상일 수 있을 뿐만 아니라 자성 또는 비-자성일 수 있다. 비드 형태 또는 입자 형태의 상기 매트릭스는 팩킹된 베드(bed) 또는 현탁된 형태로서 사용될 수 있다. 현탁된 형태는 팽창된 베드(expanded bed) 및 순수한 현탁액으로 공지된 것을 포함하며, 상기 입자 또는 비드는 자유로이 이동한다. 모노리스, 팩킹된 베드 및 팽창된 베드의 경우, 분리 과정은 흔히 농도 구배를 이용한 통상의 크로마토그래피를 따라 실시한다. 순수한 현탁액인 경우, 뱃치식(batch-wise) 모드가 이용될 것이다. 표면, 칩, 모세관 또는 필터와 같은 형태 중의 고체 지지체가 사용될 수 있다.
상기 매트릭스는 카트리지 상의 막 형태일 수 있다. 상기 막은 평탄한 시트, 나선형 또는 중공 섬유 포맷일 수 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드는 용해성 지지체, 예컨대, 용해성 중합체 또는 수용성 중합체에 부착된다. 용해성 지지체의 예는, 비제한적으로, 예컨대, 단백질 또는 핵산과 같은 생중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 미국 특허 공개 번호 20080108053호에 기재된 바와 같이, 바이오틴이 용해성 중합체로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 바이오틴은 리간드, 예컨대, 본 발명에 따른 SpA-계 리간드에 결합되며, 리간드에 결합된 이후 예컨대 조 혼합물에 존재하는 목적하는 단백질, 예컨대 항체 또는 그의 단편을 단리하기 위하여 사용될 수 있고 또 목적하는 단백질은 가역적 또는 비가역적 방식으로 바이오틴-리간드-단백질 중합체의 석출을 통하여 단리되거나 또는 분리될 수 있다. 상기 중합체는 비제한적으로 예를 들어 음으로 하전된 기(카복시기 또는 설폰기), 양으로 하전된 기(4급 아민, 삼급 아민, 이급 또는 일급 기), 소수성 기(페닐 또는 부틸기), 친수성 기(히드록시, 또는 아미노기) 또는 상기의 조합을 함유하는 중합체를 비롯한 합성 용해성 중합체일 수 있다. 예시적 합성 용해성 중합체는 국제 PCT 공개번호 W02008091740호 및 미국 공개 번호 US20080255027호에서 찾아 볼 수 있고, 이들 문헌의 전체 시사하는 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 이들 중합체는 pH, 도전성 또는 온도와 같은 하나 이상의 조건에서 특정한 물리적 변화가 생기면, 가역적 또는 비가역적 방식으로 석출을 통하여 목적하는 단백질을 정제하기 위해 사용될 수 있다. 합성 용해성 중합체는 단독으로 사용될 수 있거나 또는 본 발명에 따른 리간드에 의해 결합되어서 가역적 또는 비가역적 방식으로 석출을 통하여 예컨대 항체 또는 그의 단편과 같은 목적하는 단백질을 포획/정제하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 리간드는 멀티-웰 플레이트 포맷으로 막에 부착된다. 다른 실시양태에서, 리간드는 모세관 또는 미세유체 소자에 혼입될 수 있다.
IV. 지지체에 리간드를 부착하는 방법
본 명세서에 기술된 리간드를 지지체, 예컨대 당업계에 잘 알려져 있고 본 명세서에 기술된 것을 포함하는 고체 지지체에 부착시키기 위해서 임의의 적합한 수법이 사용될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 리간드에 존재하는 예컨대 아미노 및/또는 카르복시기를 사용하는 통상적인 커플링 수법을 통해 지지체에 리간드가 부착될 수 있다. 예컨대, 비스에폭사이드, 에피클로로히드린, CNBr, N-히드록시숙신이미드(NHS) 등이 잘 알려진 커플링 시약이다. 일부 실시양태에서, 지지체와 리간드 사이에 스페이서가 도입되며, 이것은 리간드의 가용성(availability)을 향상시키고 또 지지체에 대한 리간드의 화학적 커플링을 촉진시킨다.
본 발명에 포함되는 다양한 실시양태에서, 리간드상에서 하나 이상의 부위가 고체 지지체에 부착됨으로써(즉, 다중점 부착을 통해), 연장된 가성 노출시(유리 리간드의 경우 뿐만 아니라 부착 리간드의 경우 모두) 리간드의 단편화 감소를 나타내는 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 생성한다.
고체 지지체에 SpA-계 크로마토그래피 리간드를 부착하는 것은 공지된 많은 다른 방법을 통해 수행될 수 있으며, 대부분 당업계에 잘 알려져 있을 뿐만 아니라, 예컨대 Hermanson et al., Immobilized Affinity Ligand Techniques, Academic Press, pp. 51-136 (1992)에 기술되어 있다.
예컨대, 단백질 리간드는 고체 지지체의 표면이나 또는 단백질 리간드상의 활성기, 예컨대 히드록실, 티올, 에폭사이드, 아미노, 카르보닐, 에폭사이드 또는 카르복시산 기를 통해 고체 지지체에 커플링될 수 있다. 부착은 시아노겐 브로마이드(CNBr), N-히드록실 숙신이미드 에스테르, 에폭시(비스옥시란) 활성화 및 환원 아미노화를 이용하는 공지된 화학요법으로 수행될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 티올-특이적 단백질 커플링은 예컨대 Ljungquist, et al. Eur. J. Biochem. Vol 186, pp. 558-561 (1989) 문헌에 기술되어 있다. 이 수법은 이전에 SpA를 고체 지지체에 커플링하는데 적용되어 왔다. 야생형(wild type) SpA는 티올기를 함유하지 않으므로, SpA의 C-말단에 시스테인을 함유하는 티올을 재조합 삽입(recombinantly inserting)하는 것에 의해 부착이 수행된다. 예컨대 미국특허 제6,399,750호 참조. MabSelectTM, MabSelectTM Xtra 및 MabSelectTM SuRe, MabSelectTM SuRe LX와 같은 몇몇 상업적 물품이 이러한 메커니즘을 통해 제조된다. 이러한 말단 시스테인은 오직 고체 표면상에서 에폭사이드기와 반응함으로써 고체 지지체에 SpA의 단일점 부착을 일으키는 것으로 보고되었다. 예컨대, Process Scale Bioseparations for the Biopharmaceutical Industry, CRC Press, 2006, page 473 참조.
본 발명에 따른 일부 실시양태에서 SpA-계 크로마토그래피 리간드 상의 하나 이상의 부위가 비-구별(non-discriminate), 다중점 부착을 통해 고체 지지체에 부착된다. 일반적으로 SpA는 각각의 도메인 내에서 수 많은 리신으로부터 풍부한 유리 아미노기를 포함하고 있다. 다중점 부탁을 통한 고체 지지체로의 SpA 도메인의 부착은, 예컨대 에폭사이드 또는 알데히드기를 갖는 크로마토그래피 수지는, 각각 에폭사이드 링-오프닝(ring-opening) 또는 환원 아미노화를 통해 SpA 상의 리신의 아미노기를 반응시키는 것에 의해 얻어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 다중점 부착은 예컨대 세린 및 티로신과 같은 유리 히드록시기를 갖는 SpA 상에서 하나 이상의 자연적으로 발생되는 아미노산, 및 에폭사이드기를 함유하는 지지체와의 반응, 즉 링-오프닝 반응을 통해 달성될 수 있다. 대안으로, 다중점 부착은 예컨대 아스파르트산 및 글루탐산과 같은 유리 카르복시산 기를 갖는 SpA상에서 자연적으로 발생되는 아미노산, 및 아미노기를 함유하는 지지체, 예컨대 N,N'-카르보닐디이미다졸과의 반응을 통해 달성될 수 있다. 또한 지지체로의 리간드의 다중점 부착은 상기 모든 메커니즘의 조합에 의해 달성될 수 있다.
또한 SpA-계 크로마토그래피 리간드는 결합(associative) 메커니즘을 통해 고체 지지체에 부착될 수 있다. 예컨대, 결합기가 관심 리간드(ligand of interest)와 비-공유적으로 이온성, 소수성 상호작용하거나 이러한 상호작용이 조합되어 고체 표면상에 관심 리간드를 부착시킨다. 이것은 고체 매트릭스에 리간드를 커플링하는 효율을 높이도록 촉진시킴으로써, 예컨대 본 명세서에 참고문헌으로 삽입되는 미국특허 제7,833,723호 및 제7,846,682호에 기술되어 있는 바와 같이, 결합기가 없는 것 보다 더 높은 리간드 밀도를 일으킨다. 본 발명에 사용되기에 적합한 결합기는 이온성 종과 같은 하전된 종(charged species)과 소수성 종과 같은 비하전된 종(uncharged species)을 포함한다. 결합기는 예컨대 고체 지지체와 직접적으로 공유 결합하는 것에 의해 고체 지지체를 개질할 수 있다. 이온성 종의 적합한 예는 4급 아민, 3급 아민, 2급 아민, 1급 아민, 술폰기, 카르복시기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 소수성 종의 적합한 예는 페닐기, 부틸기, 프로필기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한 혼합된 모드의 종이 사용될 수 있는 것도 고려된다. 또한 결합기는 단백질 리간드와 상호작용할 수 있다. 따라서, 결합기와 단백질 리간드 사이의 상호작용은 예컨대, 이온성 및 소수성 종의 상호작용의 혼합을 포함할 수 있다.
결합기는 고체 지지체 상의 작용기와 결합기 상의 작용기의 반응에 의해 고체 지지체에 공유적으로 커플링될 수 있다. 적합한 작용기는 아민, 히드록실, 술프히드릴, 카르복실, 이민, 알데히드, 케톤, 알켄, 알킨, 아조, 니트릴, 에폭사이드, 시아노겐 및 활성화된 카르복시산기를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 아가로오스 비즈(agarose beads)는 글리시딜 트리메틸암모늄 클로라이드와 같이 양으로 하전된 결합기의 에폭사이드 관능성과 반응할 수 있는 히드록실기를 함유한다. 당업자는 적어도 하나의 이관능성 결합기가 사용되는 경우 복수개의 결합기가 고체 지지체에 커플링될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서 결합기는 고체 지지체에 텐덤(tandem) 커플링되거나 또는 이들은 고체 지지체에 개별적으로 직접 커플링될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 간섭 링커(intervening linker)를 통해 고체 지지체에 커플링될 수 있는 결합기 및/또는 단백질 리간드를 제공한다. 링커는 링킹 잔기(linking moiety)에 커플링되는 적어도 하나의 작용기를 포함할 수 있다. 링킹 잔기는 작용기에 커플링될 수 있는 임의의 분자를 포함할 수 있다. 예컨대, 링킹 잔기는 임의의 알킬, 알케닐, 또는 알키닐를 포함할 수 있다. 링킹 잔기는 1 내지 30 탄소 원자 범위의 탄소 사슬을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 링커는 30 이상의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 링킹 잔기는 질소, 산소 및 황과 같은 적어도 하나의 헤테로-원자를 포함할 수 있다. 링킹 잔기는 분지쇄, 비분지쇄 또는 고리쇄(cyclic chain)를 포함할 수 있다. 링킹 잔기는 2 이상의 작용기로 치환될 수 있다.
고체 지지체에 단백질 리간드를 커플링하기 위한 적합한 완충 조건을 선택하는 것은 당업자에게 자명하게 알려져 있다. 적합한 완충제는 예컨대, 소듐 아세테이트, 소듐 포스페이트, 포타슘 포스페이트, 소듐 카보네이트, 소듐 비카보네이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 비카보네이트, 소듐 클로라이드, 포타슘 클로라이드, 소듐 설페이트 등, 또는 상기 물질의 임의의 조합을 포함하고, 농도는 10mM 내지 5M 범위이다. 일부 실시양태에서, 염의 농도는 O.1M 내지 1.5M의 범위이다.
추가적인 적합한 완충제는 카보네이트, 비카보네이트, 설페이트, 포스페이트 및 아세테이트 완충제 또는 상기 물질의 조합과 같은 임의의 비-아민 함유 완충제를 포함한다. 결합 화학이 사용되는 경우, 완충제의 염 농도는 사용되는 결합기에 의존한다. 예컨대, 염 농도는 5nM-1OOmM 범위일 수 있다. 하전된 종이 사용되는 경우, 염 농도는 5nM 내지 0.1M, 5nM 내지 0.01M, 5nM 내지 0.001M일 수 있다. 일부 실시양태에서, 염 농도는 0.01M일 수 있다. 소수성 종이 사용되는 경우, 보통 높은 염 농도가 바람직하다. 따라서, 염 농도는 0.001M 이상, 0.01M 이상, 또는 0.1M 이상일 수 있다.
일부 실시양태에서, 결합 화학이 사용되는 경우, 반응은 0℃ 내지 99℃ 범위의 온도에서 수행된다. 특정 실시양태에서, 상기 반응 방법은 60℃ 미만, 40℃ 미만, 20℃ 미만, 또는 10℃ 미만의 온도에서 실행된다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 방법은 약 4℃의 온도에서 실행된다. 다른 실시양태에서, 본 발명의 방법은 20℃의 온도에서 실행된다.
V. 리간드의 단편화 감소 분석
본 발명은 하나 이상의 도메인이 위치 1 또는 위치 2에서 출발하여, N-말단으로부터 3개 또는 4개 또는 5개의 연속적 아미노산의 결실을 포함하는, 하나 이상의 B, Z 또는 C 도메인을 기초로 하는 SpA 리간드를 혼합한 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 제공한다. 일부 실시양태에서, SpA-계 리간드상에서 하나 이상의 부위가 크로마토그래피 매트릭스에 부착된다.
본 발명은 본 명세서에 기술된 리간드가 유리 형태 뿐만 아니라 고체 지지체(예컨대, 크로마토그래피 매트릭스)에 고정된 경우 모두, 정제 공정에서 사용되는 동안 연장된 가성 조건에 노출된 이후에 단편화 감소를 나타낸다는 놀랍고도 예측되지 않는 발견을 기초로 한다. 상술한 바와 같이, 단편화는, 결국 잠재적인 치료 표적 단백질이 되는, SpA 도메인의 잠재적인 면역원성 단편(immunogenic fragments)을 야기하기 때문에 바람직하지 않다. 또한 단편화는 정제 공정에 있어서 공정이 진행되는 동안 더 많은 리간드를 사용하게 함으로써 더 많은 비용이 요구되도록 한다.
친화성 리간드의 단편화는 당업자에게 알려져 있고, 본 명세서에 기술되어 있는 방법을 사용하여 쉽게 검출될 수 있다. 그러한 방법은 SDS-PAGE 및 SEC을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
소듐 도데실 설페이트(SDS)-폴리아크릴아미드 겔 전기영동(PAGE)이 보통 단백질의 분자량 분석을 위해 사용된다. SDS는 단백질을 펴고 분리하는 세제(detergent)이다. SDS는 질량비(mass ratios)에 상당히 일정한 하전을 갖는 착물을 형성하기 위해 폴리펩티드에 결합한다. 따라서, 겔을 통과하는 전기영동 이동률(electrophoretic migration rate)은 오직 착물의 크기에 의해서 측정된다. 분자량은 미지의 분자량을 갖는 마커 단백질을 동시에 러닝(running) 하는 것에 의해 측정된다. 겔은 전형적으로 염색(stained) 되고, 다른 분자량을 갖는 바이오분자의 존재가 가시화될 수 있다.
크기 배제 크로마토그래피(SEC)는 용액 내의 분자가 그 크기에 의해 분리되는 방법이다. 보통 단백질 및 산업적 폴리머와 같은 거대 또는 매크로분자 착물에 적용된다. 다른 분자 종의 검출은 전형적으로 UV-Vis에 의하거나 또는 광 산란에 의해 수행된다. UV-Vis의 경우, 특정 종의 검출에 특이적인 파장이 선택된다. 크로마토그램에서 관측되는 바와 같이, 특정 분자 종의 용리 순서 뿐만 아니라, 대응 피크의 강도는 종 형태 뿐만 아니라 상대량(relative quantity)에 대한 정보를 제공한다.
본 명세서에 포함되는 실시예에 의해 입증되는 바와 같이, 본 발명에 따른 SpA 리간드는 가성 조건에 노출된 이후에, 그것의 wt 대응물과 비교하여 단편화 감소를 나타낸다. 단편화 감소를 보여주기 위한 예시적인 실험에서, 본 명세서에 기술된 바와 같이 N-말단 결실을 갖는 SpA 리간드 및 그것의 wt 대응물이 모두 25시간 동안 0.5M NaOH에 노출된다. 이어서 용액은 산을 이용하여 pH 7로 중화된다. 중화된 용액은 분석 및 비교를 위해 SEC 내로 주입되거나 또는 SDS-PAGE 겔로 로딩된다.
단편화 감소를 보여주기 위한 다른 예시적인 실험에서, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 고체 지지체에 부착되는(다중점 부착을 통해 고정되는) N-말단 결실을 갖는 리간드를 포함한 친화성 크로마토그래피 매트릭스 뿐만 아니라, 고체 지지체에 부착되는(다중점 부착을 통해 고정되는) wt 대응물을 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스 모두, 25시간 동안 0.5M NaOH에 노출된다. 가성 용액 및 매트릭스(예컨대, 수지 형태에서)가 분리되고 즉시 산을 이용하여 pH 7로 중화된다. 중화된 용액은 분석 및 비교를 위해 SEC 내로 주입되거나 또는 SDS-PAGE 겔로 로딩된다.
VI. 리간드의 알칼리 안정성에 대한 분석
정제 공정에서 사용하는 동안 단편화 감소를 나타내는 것 이외에, 본 명세서에 기술된 리간드는 또한 알칼리 안정성을 갖는다. 본 명세서에 기술된 SpA-계 리간드를 혼입한 크로마토그래피 매트릭스의 생성 이후에, 그 리간드를 함유하는 매트릭스의 알칼리 안정성은 당업계의 표준 기술 및 본 명세서에 기술된 방법을 이용하여 분석될 수 있다.
예컨대, 매트릭스상에 고정된 리간드의 알칼리 안정성은 본 명세서에 뿐만 아니라 본 명세서에 참고문헌으로 삽입되는 미국특허 공개 제20100221844호에 기술되어 있는 바와 같이, 약 0.5M의 농도에서 NaOH에 의한 통상적인 처리(routine treatment)를 이용함으로써 분석될 수 있다.
일부 실시양태에서, 알칼리 안정성 SpA 분자 뿐만 아니라 이것을 혼입한 매트릭스는 "증가되거나" 또는 "향상된" 알칼리 안정성을 나타내며, 이것은 분자 및 이것을 혼입한 매트릭스가 그것의 wt 대응물과 비교하여 연장된 기간 동안 알칼리 조건하에서 안정하다는 것을 의미한다. 이전에, SpA의 wt B, C 또는 Z 도메인을 기초로 하는 SpA 리간드를 혼입하거나 또는 하나 이상의 아스파라긴 잔기(asparagine residues)의 돌연변이를 갖는 크로마토그래피 매트릭스는 pH가 약 10 이상, 약 13 또는 14 까지인 경우의 조건 하에서 향상된 알칼리 안정성을 제공한다고 보고되었다. 그러나, 일부의 리간드는 SDS-PAGE 겔상의 단편의 존재에 의하거나 또는 SEC에 의해 관측되는 바와 같이, 특히 후속적인 반복 CIP 사이클에 이용되는 동안 단편화를 나타낸다.
일부 실시양태에서, 본 발명에 따른 리간드 뿐만 아니라 이것을 혼입한 매트릭스는 그것의 wt 대응물 보다 더 알칼리 안정화되지 않으며; 그럼에도 불구하고 이들은 단편화 감소를 나타낸다. 본 명세서에 기술된 리간드는 각각의 도메인에서 N-말단 결실을 포함하고 각각의 도메인에서 G29K 돌연변이를 포함하는 오량체성 형태의 C 도메인 리간드이다. 그러한 리간드는 균일한 번역후 가공을 촉진시키기 위해서 오량체 내에서 최초의 아미노산으로서 알라닌을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 이전에 기술된 일부의 리간드와 비교하여 정제 공정에서 사용시 단편화 감소를 나타내는 것 이외에도, 가성 조건(예컨대 25시간 이상 동안 0.1M NaOH)에 연장된 노출 이후에도 초기 결합능(binding capacity)의 적어도 95% 유지하는, 놀랍고도 예측되지 않은 신규한 SpA 리간드(유리 형태 뿐만 아니라 크로마토그래피 매트릭스 내로 고정된 경우 모두에서)를 발견한 것을 기초로 하고 있다. 일부 실시양태에서, 리간드 상에서 하나 이상의 부위가 고체 지지체에 부착되며, 이러한 리간드는, 리간드가 위치 1 또는 위치 2에서 출발하여, N-말단으로부터 3, 4 또는 5 연속 아미노산의 결실을 갖는, SpA의 B, C, 또는 Z 도메인을 기초로 한다.
일부 실시양태에서, 각각의 사이클이 0.5M NaOH로 15분 처리하는 것을 포함하는, 100 사이클 이후에, 본 명세서에 기술된 SpA 리간드(예컨대, 하나 이상의 B, C 또는 Z 도메인 및 이들의 조합을 포함하는 것, 이때 적어도 하나의 B, C 또는 Z 도메인은 N-말단으로부터 적어도 3 연속 아미노산의 결실을 포함함)의 유지된 결합능의 퍼센트는 wt 대응물 보다 적어도 1.25배 더, 1.5배 더, 2.0배 더, 2.5배 더, 3배 더 크다.
하나의 실시양태에서, 고정된 리간드의 알칼리 안정성은 시간에 따른 IgG 결합능의 유지에 의해 분석되고, 하기와 같이 측정된다. Qd 50%로 호칭되는 결합능은 초기 IgG 농도의 50%의 UV280nm에서 흡광도를 기초로 하는 농도로 로딩되는 IgG의 부피를 구함으로써 측정된다. 크로마토그래피 매트릭스(예컨대, 컬럼 내에 패킹된 수지)의 초기 Qd 50%가 먼저 측정된다. 이어서, 크로마토그래피 매트릭스(예컨대, 상술한 바와 같은 수지)는 0.8mL/min에서 0.5M NaOH의 15분 노출을 약 10 사이클로 노출된다. Qd 50%가 다시 측정된다. 이 공정은 크로마토그래피 매트릭스가 0.5M NaOH의 총 약 100 사이클로 노출될 때까지 반복된다. Qd 50%가 마지막으로 측정되며 본 명세서에 기술된 바와 같은 리간드를 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스(예컨대 리간드로 고정된 크로마토그래피 수지)로부터 얻어진 결과를 SpA의 개별적 형태(respective type) wt 도메인과 비교한다.
다른 분석에서, 매트릭스의 가성 또는 알칼리 안정성은 매트릭스의 정적 침지(static soaking)에 의해 측정된다. 완만한 회전으로 25시간 동안 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에서 친화성 크로마토그래피 매트릭스의 측정량(예컨대, 수지 포맷에서)을 침지하는 것에 의해, 그리고 NaOH 침지 이전과 이후의 IgG 결합능을 측정하는 것에 의해, IgG에 대한 매트릭스의 결합능의 유지를 통한 알칼리 안정성이 측정될 수 있다.
VII. 본 발명의 크로마토그래피 매트릭스를 이용한 표적 분자 정제 방법
일부 실시양태에서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 이용하여 혼합물로부터 표적 분자를 정제하는 방법을 제공한다. 표적 분자는 본 발명에서 제공되는 친화성 리간드에 의해 인식되는 임의의 분자일 수 있으며, 이때 리간드가 고체 지지체(즉, 크로마토그래피 매트릭스)에 커플링된다. 표적 분자의 예는 면역글로불린 항체 및 Fc-함유 단백질을 포함한다. 면역글로불린 항체는 다중클론성 항체이거나 또는 단일클론성 항체 또는 이들의 작용성 단편(functional fragments)일 수 있다. 작용성 단편은 항원에 특이적으로 결합하는 가변 영역(variable region)을 포함하면서 동시에 고체 지지체에 커플링되는 단백질 리간드에 특이적으로 결합하는 능력을 유지하는 면역글로불린의 임의의 단편을 포함한다.
일부 실시양태에서, 본 명세서에 기술된 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 이용하여 관심 표적 분자를 분리하는 방법은 하기의 단계를 포함한다: (a) 서열번호 13-42, 서열번호 55-84 및 서열번호 93-95로 구성된 군에서 선택되는 아미노산 서열을 갖는 고정된 SpA-계 크로마토그래피 리간드를 포함하는 고체 지지체를, 표적 분자가 특이적으로 리간드에 결합하도록 하는 조건 하에서 표적 분자를 포함하는 혼합물과 접촉시키는 단계; 및 (b) 표적 분자가 리간드에 더 이상 결합되지 않도록 조건을 변경함으로써 표적 분자를 분리하는 단계.
일부 실시양태에서, 상기 변경 단계는 표적 분자가 리간드에 더 이상 결합되지 않도록 pH를 변경하는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, pH는 단계(a)에서 pH 조건 보다 더 산성이 되도록 하는 방법으로 변경된다. 예컨대, 하나의 실시양태에서, 단계(a)는 중성 pH, 또는 약 6 내지 약 8 범위의 pH에서 수행될 수 있고 단계(b)는 산성 pH, 예컨대, 약 1 내지 약 5 범위의 pH에서 수행될 수 있다.
다른 실시양태에서, 단계(b)는 표적 분자가 리간드에 더 이상 결합되지 않도록, 사용되는 완충제의 염 농도를 변경하는 것을 포함한다. 예컨대, 하나의 실시양태에서, 예컨대 > 0.1M의 높은 염 농도가 단계(a)에서 사용될 수 있고, 예컨대, < 0.1M의 낮은 염 농도가 단계(b)에서 사용될 수 있다. 반대로, 일부 실시양태에서, 예컨대 < 0.1M의 낮은 염 농도가 단계(a)에서 사용될 수 있고, 높은 염 농도가 단계(b)에서 사용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, pH 및 완충제의 염 농도 모두가 단계(a) 및 단계(b) 사이에서 변경될 수 있다.
당업자는 표적 분자가 리간드에 결합하기 위한 적합한 조건을 쉽게 결정할 수 있고, 분자가 리간드에 결합하는 것을 방해하도록 조건을 변경할 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 기술된 리간드는 천연(native) SpA 및 재조합 SpA가 전형적으로 사용되는 임의의 정제 공정 또는 정제 공정 트레인에서 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 환언하면, 일반적으로 잠재적 면역원성 SpA 단편을 잠재적 치료 분자와 함께 공-정제(co-purifying)하는 리스크를 완화시킬 뿐만 아니라 총 비용을 감소시키기 위해서, 당업계에 공지된 공정에서 천연 SpA(예컨대, S. aureus로부터 분리됨) 및 재조합 SpA(예컨대, 재조합 발현된 wt SpA)를 본 명세서에 기술된 리간드로 대체하는 것이 바람직하다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 친화성 크로마토그래피에 의해 항체를 정제하는 방법에 관련되며, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다: 피드(feed) 내에서 하나 이상의 항체를 결합하도록 하기 위해 본 발명에 따른 친화성 크로마토그래피 매트릭스와 공정 피드를 접촉시키는 단계; 선택적인 세척 단계; 결합된 항체를 매트릭스로부터 이탈(releasing)시키기 위한 적합한 용리 완충제(elution buffer)를 부가하는 단계; 및 용리물로부터 하나 이상의 항체를 회수하는 단계. 또한 본 명세서에 기술된 친화성 크로마토그래피 매트릭스는 배양액(culture liquids), 상청액뿐만 아니라 발효 브로스(fermentation broths)으로부터 항체를 분리하기 위해 사용될 수 있다. 발효 브로스의 경우, 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 사용하게 되면, 숙주 세포 단백질(HCPs), DNA, 바이러스, 독소, 영양분, 세포 배양 배지의 하나 이상의 성분, 예컨대 소포제 및 항생제, 및 변성 종(misfolded species) 및 응집물과 같은 물품-관련 불순물(product-related impurities)로부터 항체를 분리할 수 있게 된다.
특정 실시양태에서, 피드는 본 명세서에 기술된 친화성 크로마토그래피 매트릭스와 접촉되기 이전에 기계적 여과되고, 그 결과 이동상(mobile phase)이 정화된(clarified) 세포 배양 브로스(cell culture broth)이다. 흡착을 위한 적합한 조건은 당업자에게 잘 알려져 있다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 항체를 정제하기 위한 다중-단계 공정에 관련되며, 상기 공정은 본 명세서에 기술된 친화성 크로마토그래피 매트릭스를 이용하는 포획(capture) 단계, 이어서 항체의 중간적 정제 및/또는 연마를 위한 하나 이상의 후속 단계를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 포획 단계는, 소수성 상호작용 및/또는 이온 교환 크로마토그래피 및/또는 약분배(weak partition) 크로마토그래피가 결합-및-용리(bind-and elute) 또는 유통 모드(flow through mode)로 수행된다. 대안적인 단계에서, 상기 포획 단계는, 다중모드의 음이온 또는 양이온 교환 크로마토그래피 및/또는 약분배 크로파토그래피가 결합-및-용리 또는 유통 모드로 수행된다.
다른 실시양태에서, 친화성 크로마토그래피 매트릭스로부터 침출된(leached) 임의의 SpA-계 리간드가, 후속 단계에 의해 허용가능한 수준, 예컨대 천연 단백질 A 리간드에 대해 허용가능하다고 여겨지는 수준으로 제거될 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 기술된 리간드는 전형적으로 단백질 A 리간드를 사용하는 임의의 공정에서 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더 구체적으로 기술될 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 인용된 모든 참고문헌, 특허 및 공개된 특허출원의 내용 및 도면이 참고문헌으로 삽입된다.
실시예
실시예 1: 4 연속 아미노산의 N-말단 결실을 갖는 하나 이상의 도메인을 구비한 SpA 리간드의 생성
하기 단백질을 암호화하는 합성 유전자는 DNA 2.0(Menlo Park, CA)로부터 수득한다. SpA 이량체성 단백질은 2개의 Z 도메인을 함유하고, 각각의 도메인은 Fab 결합(서열번호 85에 기재된 아미노산 서열)을 감소 또는 제거하기 위하여 위치 29(A29K)에서 돌연변이를 함유하며; 및 SpA 이량체성 단백질은 2개의 Z 도메인을 함유하고, 각각의 도메인은 A29K 돌연변이를 함유하며, 제2 Z 도메인은 N-말단으로부터 4 연속 아미노산을 결실하기 위한(서열번호 78에 기재된 아미노산 서열) 결실을 함유한다.
각 합성 유전자의 5' 말단은 메티오닌 개시 코돈을 포함하고, 3' 말단은 NiNTA 컬럼을 이용하여 후속 정제를 위한 6개의 히스티딘 코돈(서열번호 86)을 포함한다. 각 유전자의 5' 및 3' 말단은 Ndel 및 BamHI 제한 부위(restriction sites)를 각각 함유한다. 이러한 합성 유전자 뿐만 아니라 사용되는 발현 벡터, 즉 pET11a(EMD)가 Ndel 및 BamHI(NEW ENGLAND BIOLABS, Ipswich, MA)로 분해(digested)되고, DNA 단편이 0.7% 아가로오스 TAE 겔 상에서 분리되며 적당한 DNA 단편이 QIAGEN(Valencia, CA)로부터 겔 추출 키트(gel extraction kit)를 사용하여 절제되고 정제된다. 정제된 삽입물(inserts)이 T4 DNA 리가아제(NEW ENGLAND BIOLABS, Ipswich, MA)를 이용하여 pET11a의 백본(backbone) 또는 임의의 다른 적합한 발현 벡터 내로 결찰(ligated)된다.
결찰 반응은 제조업자의 지시에 따라 DH5oc competent E. coli (INVITROGEN, Carlsbad, CA) 내로 형질전환되고, 100μg/ml 암피실린을 함유하는 Technova LB 플레이트상에서 플레이팅(plated)되며, 37℃에서 철야 성장된다. 정제된 DNA를 수득하기 위해서, 개별적인 콜로니가 100pg/mL 암피실린을 함유하는 LB에서 철야 배양을 위해 선택(picked)된다. DNA는 QIAGEN(Valencia, CA)로부터 스핀 미니-프렙 키트를 이용하여 정제된다. 재조합 플라스미드의 확인은 Ndel 및 BamHI(NEW ENGLAND BIOLABS, Ipswich, MA)을 이용하여 제한 분해(restriction digest) 분석에 의해 행한다. Z 도메인 이량체성 작제물에 대하여 삽입된 유전자 모두를 포함하는 플라스미드에 대한 플리스미드 지도가 도 2에 도시되어 있다.
부가적으로, 각 도메인이 A29K 돌연변이를 함유하는, 5개의 Z 도메인을 함유한 오량체성 형태의 SpA 리간드(서열번호 91에 기재된 아미노산 서열); 및 각 도메인이 A29K 돌연변이을 함유할 뿐만 아니라 제1 도메인을 제외한 모두가 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 함유하는, 5개의 Z 도메인을 함유한 오량체성 형태의 SpA 리간드(서열번호 84에 기재된 아미노산 서열)를 발현하는 작제물이 생성된다.
또한, C 도메인을 함유하는 이량체성 SpA 리간드 작제물도 생성된다. 서열번호 92에 기재된 아미노산 서열로서, C 도메인 리간드를 발현하는 이량체성 작제물이 생성되고; 뿐만 아니라 서열번호 35에 기재된 아미노산 서열로서, 제2 C 도메인만 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 포함하는, 2개의 C 도메인을 발현하는 이량체성 작제물이 생성된다. 이러한 C 도메인 이량체성 리간드는 위치 29에서 돌연변이를 갖지 않는다.
실시예 2: SpA-계 리간드의 발현 및 정제
상술한 바와 같이, 임의의 적합한 세균 발현 시스템이 본 명세서에 기술된 바이러스 SpA 리간드를 발현하기 위해서 사용될 수 있다. 예컨대, 단백질은 pET11a(EMD)와 같은 pET 벡터를 이용하여 균주(strain) BL21(DE3)(PROMEGA, Madison WI)와 같은 대장균 균주 내에서 발현될 수 있다.
단일 콜로니가 플레이트로부터 선택되고 100μg/mL 암피실린을 함유하는 LB 배지(media) 내에서 37℃의 온도에서 철야 성장된다. 철야 배양물(culture)이 100μg/mL 암피실린을 함유하는 신선한 LB 배지 내로 100배 희석되고, 600nm에서 광학 밀도가 ~0.8이 되는 세포 밀도(cell density)로 성장된다. 1mM 이소프로필-베타-D-티오갈락토피라노사이드를 부가한 이후에, 세포가 추가 2시간 동안 성장된다. 발현은 SDS-PAGE 분석 및 웨스턴 블롯팅에 의해 확인된다.
세포는 원심분리(4000rpm, 4℃, 5분)에 의해 수확(harvested) 되고, 20mM 이미다졸을 함유하는 3mL의 포스페이트 완충제 식염수(saline) 내에서 재현탁(resuspended) 된다. 세포는 소니케이션(sonication)에 의해 용해(lysed) 되고, 세포 부스러기는 원심분리(4000rpm, 4℃, 30분)에 의해 펠렛팅(pelleted) 된다. SpA 리간드는 NiNTA 수지(QIAGEN)를 이용하여 정제되고 3-mL 컬럼 당 25-30mL 세포 용해액(cell lysate)을 적용한다. 컬럼은 20mM 이미다졸을 함유하는 30mL 포스페이트 완충 식염수로 두번 세척하고 SpA는 200mM 이미다졸을 함유하는 포스페이트 완충 식염수 3mL 분획에서 용리된다. SpA는 18mega-Ohm Milli-Q® 물(MILLIPORE, Billerica, MA), 이어서 10mM NaHCO3 내로 철야 투석(dialyzed) 된다. 단백질 농도는 이론적 흡광 계수(theoretical extinction coefficient)(Pace et. al., Protein Science 4:2411 (1995))를 기초로 하는 UV 스펙트로미터를 이용하여 확인한다.
실시예 3: 고체 지지체에 SpA-계 리간드의 부착
실시예 1 및 2에 기술된 바와 같이, 바이러스 리간드의 생성 및 발현에 이어서 이들은 고체 지지체에 다중점 부착을 통해 고정된다.
예시적인 실험에서, 아가로오스 수지(Sepharose 4B)(GE HEALTHCARE)가 이전에 기술된 방법(Porath and Fornstedt, J. Chromatography, 51:479 (1979))에 따라 에피클로로히드린을 이용하여 가교된다. 이어서 아가로오스 수지는 하기 방법에 따라 양으로 하전된 관련기, 예컨대 양이온과 반응된다: 10mL의 수지에, 5mL의 5% wt 글리시딜 트리메틸암모늄 클로라이드(GTMAC), 5mL Milli-Q® 물(MILLIPORE, Billerica, MA) 및 0.258g 50%wt 수산화 나트륨이 부가된다. 반응 바이알(vial)이 Techne HB-ID 하이브리다이저(hybridizer)(BIBBY SCIENTIFIC, Burlington, NJ) 내에서 상온에서 철야 회전된다. 이어서 수지는 여과되고 10-mL 부피의 Milli-Q® 물(MILLIPORE, Billerica, MA)로 세번 세척된다.
수지(10mL, 여과된 케이크)는 3mL의 4.6M NaOH을 함유하는 병(jar)에 부가된다. 혼합물이 슬러리화되고, 이어서 4mL의 부탄디올 디글리시딜에테르(BUDGE)가 부가된다. 이 혼합물은 약 2 시간 동안 35℃에서 회전된다. 이어서 수지는 10mL의 Milli-Q® 물(MILLIPORE, Billerica, MA)로 5x 세척되고 10mL의 10mM NaHCO3로 2x 평형화(equilibrated) 된다.
상기 BUDGE 활성화 단계에 바로 이어서, 5mL의 여과된 비드 케이크(bead cake)에, A29K 돌연변이를 함유하는 이량체성 Z 도메인 리간드(서열번호 85) 또는 제2 Z 도메인에 N-말단 결실을 함유하는 이량체성 Z 도메인 리간드(서열번호 78)를, 2.5 및 2.3mg/mL 농도로 함유하는, 10mL 용액의 10mM NaHCO3가 부가된다. 혼합물이 글래스 바이알에 캡핑되고 바이알이 약 2시간 동안 37℃에서 회전된다. 2시간 이후에, 수지는 10mL의 Milli-Q® 물로 3번 세척된다. 여과된 비드 케이크(10mL)가 0.2M NaHCO3 및 0.5M NaCl을 갖는 9mL의 완충 용액 및 1mL의 티오글리세롤 포함하는 10mL의 용액을 함유한 병에 부가된다. 혼합물이 슬러리화되고 상온에서 철야 회전된다. 이어서 수지는 하기 성분의 완충제10mL로 3번 세척된다: 0.15M NaCl(pH 8) 및 50mM 아세트산(pH 4.5)을 갖는 0.1M 트리스 완충제. 이어서, 수지가 10mL의 Milli-Q® 물 및 10mL의 20% 에탄올 수용액(v/v)으로 린스된다. 최종 수지는 추가로 사용하기 전에 20%(v/v) 알코올 수용액에서 보관된다. 고체 지지체에 이량체성 C 도메인을 커플링하는 방법은 이량체성 Z 도메인 리간드에 대해서 기술된 내용과 유사하다.
아가로오스 베이스 수지에 상기에 기술된 5개의 도메인 리간드(서열번호 91 및 84)를 커플링하는 방법은, 커플링 단계가 진행되는 동안 15mg/mL의 리간드가 사용되는 것을 제외하고, 상기 공정과 유사하다. Z 도메인 오량체성 리간드는 His-6 태그(tag)를 함유하지 않는다.
실시예 4: 유리 또는 고정된 리간드의 가성 침지 이후에 수집된 상청액의 SDS-PAGE 분석
SDS-PAGE 분석은 연장된 가성 노출 이후에 본 명세서에 기술된 유리 및 고정된 리간드의 단편화를 검출하는데 사용될 수 있다. SDS-PAGE 프로토콜은 하기에 기술되어 있다.
Milli-Q® 물, 중화된 가성 침지 리간드 용액, 및 중화된 수지 침지 용액(각각 ~0.5 mg/mL의 단백질을 함유함) 내의 SpA를 Laemmli 완충제(BIORAD, Hercules, CA)와 1:1 비로 희석하였다. 단백질이 모두 변질되도록 하기 위해 5분 동안 70℃에서 시료를 배양하였다. 10μL의 각 시료를 AnyKD 겔(BIORAD, Hercules, CA) 또는 15% 트리스-HCI Ready 겔(BIORAD, Hercules, CA)에 로딩하였다. 1X 트리스-글리신-SDS 러닝 완충제(THERMOFISHER, Waltham, MA) 내에서 30분 동안 200볼트에서 겔 전기영동을 수행하였다. 이어서 SDS-겔이 1시간 동안 Gelcode Blue 스테인 시약(THERMOFISHER, Waltham, MA)으로 염색되고 Milli-Q® 물에서 철야 염색제거(destained)되었다.
실시예 5: 유리 또는 고정된 리간드의 가성 침지 이후에 수집된 상청액의 SEC 분석
상기에 기술된 SDS-PAGE 분석에 더하여, 연장된 가성 침지 이후의 유리 및 고정된 리간드의 단편화 분석을 위해 SEC(크기 배제 크로마토그래피)도 사용될 수 있다. SEC 실험은 하기에 기술되어 있다.
SEC는 Agilent 1100 HPLC 시스템(AGILENT, Santa Clara, CA)에서 수행된다. Milli-Q® 물, 중화된 가성 침지 리간드 용액(~0.5 mg/mL), 및 중화된 수지 침지 용액 내의 SpA 대조군이 SEC-HPLC 분석 전에 10분 동안 13500RPM에서 원심분리된다. 시료는 SEC 컬럼(SEPAX Zenix 7.8mm X 300mm, SEPAX TECHNOLOGIES, INC. Newark, Delaware)에 20μL로 주입된다. 1mL/min의 유속을 갖는 이동상으로서 소듐 포스페이트 완충제(200mM, pH 7.0)가 사용된다. Agilent로부터 입수한 ChemStation software가 230nm 및 280nm 모두에서 SEC 데이타 수집 및 분석을 위해 사용된다.
실시예 6: 리간드의 가성 침지
실시예 2에 기술된 바와 같이, 리간드의 발현 이후에, 리간드는 알칼리 조건에 노출된다.
상기에 기술된 1mL의 각 리간드(1mg/mL의 농도에서)에, 1mL의 1M NaOH를 부가하여 최종 농도가 0.5M NaOH 및 0.5mg/mL 리간드가 되게 한다. 시료를 25시간 동안 완만하게 회전한다. 이어서 32μL의 빙초산을 이용하여 이 용액을 pH ~ 7로 중화시킨다.
가성 침지를 실행 및 비실행한 이후에 SDS-PAGE을 이용하여 Z 도메인 및 C 도메인 이량체성 리간드의 단편화를 분석한 것을 도 3에 도시하였다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 이량체성 Z 도메인 리간드(서열번호 85로 표시되는, 결실을 갖지 않는 A29K, 대조군으로 사용됨)는 25시간 동안 0.5M NaOH에서 가성 침지한 후 현저한 단편화를 나타내고, 이것은 약 7KDa에서 스미어(smear)의 존재 뿐만 아니라 작은 단편의 존재에 의해 입증된다(레인 3 참조). 반면에, A29K 돌연변이 뿐만 아니라 제2 도메인에서 4개의 연속적 아미노산의 결실을 갖는 이량체성 Z 도메인 리간드(서열번호 78에 기재된 아미노산 서열)는 25시간 동안 0.5M NaOH에서 가성 침치한 후 전혀 손상되지 않은 것으로 나타났다(레인 6 참조).
유사하게, 결실을 갖지 않는 이량체성 C 도메인 리간드(서열번호 92에 기재된 아미노산 서열, 대조군으로 사용됨)는, 제2 도메인의 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산 결실을 포함하고, 서열번호 35에 기재된 아미노산 서열이 제공되는 이량체성 C 도메인 작제물(레인 12 참조)에 비하여, 25시간 동안 0.5M NaOH에서 가성 침지한 후에 SDS-PAGE 상에서 약 7 KDa의 스미어 뿐만 아니라 작은 단편의 존재를 나타낸다(레인 9 참조).
각각의 이량체성 Z 및 C 도메인 리간드는 부가적으로 His-6 태그를 포함한다. 가성 침지에 노출되지 않은 리간드가 레인 2(이량체성 Z 도메인 대조군), 레인 5(N-말단 결실을 갖는 이량체성 Z 도메인 리간드), 레인 8(이량체성 C 도메인 대조군) 및 레인 9(N-말단 결실을 갖는 이량체성 C 도메인 리간드)에 도시되어 있다.
연장된 가성 침지 이후에, N-말단 결실을 갖는 이량체성 Z 및 C 도메인 리간드의 단편화 감소는 SEC에 의해 추가로 입증된다. 대표적인 SEC 실험의 결과가 SEC 크로마토그램의 형태로 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, Z 도메인 리간드(서열번호 85에 기재된 아미노산 서열을 구비함) 뿐만 아니라 C 도메인 리간드(서열번호 92에 기재된 아미노산 서열을 구비함)에 대한 대조군은 현저한 단편화를 나타내며, 도 4의 크로마토그램상에서 화살표로 표지된다. 반면에, 제2 도메인에서 N-말단 결실을 갖는 이량체성 Z 및 C 도메인 리간드(Z 도메인 리간드는 서열번호 78에 기재된 아미노산 서열이고, C 도메인 리간드는 서열번호 35에 기재된 아미노산 서열임)는 도 4에서 크로마토그램상의 박스에 의해 표지되고 있는 바와 같이, 단편화 감소를 나타낸다.
부가적으로, 상기에 기술된 오량체성 형태의 Z 도메인 리간드(즉, 대조군을 나타내며 서열번호 91에 기재된 아미노산 서열을 갖는 오량체성 Z 도메인 리간드, 및 제1 도메인을 제외하고 모두에서 4개의 연속적 아미노산 N-말단 결실을 갖는 오량체성 리간드를 나타내며, 서열번호 84에 기재된 아미노산 서열을 갖는 오량체성 Z 도메인 리간드)도 25시간 동안 0.5M NaOH에서 가성 침지한 후, SDS-PAGE에 의해 단편화를 분석한다.
도 5에서 도시된 SDS-PAGE 겔 데이타에 의해 입증되는 바와 같이, 제1 도메인을 제외한 모두에서 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산 결실을 갖는 오량체성 형태의 Z 도메인 리간드(서열번호 84에 기재된 아미노산 서열)는, 서열번호 91에 기재된 아미노산 서열을 갖는 오량체성 Z 도메인 리간드 대조군에 비하여(레인 6 참조), 25시간 동안 0.5M NaOH에서 리간드 침지한 후 훨씬 적은 단편화를 나타낸다(레인 3 참조). 상술한 바와 같이, 모든 형태의 오량체성 리간드가 A29K 돌연변이를 갖는다. 침지되지 않은 리간드는 손상되지 않는 것으로 나타났다(레인 2 및 5).
레인 8-10는 정제 공정에서 보통 사용되는 재조합 SpA 리간드(rSPA)에서 관측되는 단편화를 도시한다. rSPA 리간드는 SDS-PAGE 상에서 단백질의 근접 디스어피어런스(near disappearance)에 의해 관측되는 바와 같이(레인 9 참조), Z 도메인 대조군에 비하여, 25시간 동안 0.5M NaOH에서 가성 침지한 후에 훨씬 큰 정도의 단편화를 보여준다. 가성 조건에 노출되지 않은 rSPA 리간드는 레인 8이다.
이 결과는, 본 명세서에 기술된 바와 같이, N-말단 결실을 갖는 Z 도메인 계 리간드가 예컨대 rSPA와 같이 보통 사용되는 SpA 리간드 보다 더 우수한 후보물질이라는 것을 나타낸다.
N-말단 결실을 갖는 오량체성 Z 도메인 리간드에서 관측되는, 25시간 동안 0.5M NaOH에서 가성 침지한 이후 단편화가 감소되는 것은 SEC를 이용하여 추가로 확인되며, 대표적인 실험 결과가 도 6에 도시되어 있다.
도 6의 크로마토그램에 의해 입증되는 바와 같이, 아미노산 결실을 갖지 않는 오량체성 형태의 Z 도메인 대조군(서열번호 91)은 저분자량에서 잘 분리된(resolved) 피크를 나타내며, 이것은 작은 단편들의 존재를 나타낸다. 반면에, N-말단 결실을 갖는 오량체성 형태의 Z 도메인(서열번호 84)은 대조군에 비하여, 저강도로 현저하게 적은 숫자의 분리 피크를 나타내며, 이것은 훨씬 적은 정도의 단편화를 나타낸다.
보통 사용되는 SPA 리간드, rSPA는 최대 단편화 또는 비손상 분자가 전혀 남지 않는 브레이크다운를 나타낸다. 특히, SEC 크로마토그램은 도 5에서 SDS-PAGE 분석 결과와 일치하며, 연장된 가성 조건에 노출된 이후에(즉, 25시간 동안 0.5M NaOH 에서 침지) rSPA 리간드가 너무 많이 분해되어 SEC 크로마토그램상에서 현저한 단편들이 관측될 수 없다는 것을 추가로 입증한다.
실시예 7: 수지상에 고정된 리간드의 가성 침지
상기 실시예에 기술된 다양한 리간드가 고체 지지체(예컨대, 아가로오스 크로마토그래피 수지)에 부착되고나서 가성 노출된 이후의 단편화에 대해 평가된다.
각각의 관심 수지에 대해서, 5mL 1회용(disposable) 크로마토그래피 컬럼(EVERGREEN SCIENTIFIC, Los Angeles, CA) 내에서 1mL 수지가 Milli-Q® 물을 사용하여 측정된다. 수지는 컬럼 내에서 2CV(2mL)의 0.5M NaOH로 신속하게 컨디셔닝되고, 재-슬러리화되며 진공처리된다. 한번 더 NaOH 조건을 반복한 후에, 진공처리된 습윤 케이크 수지를 4mL 시험관(THERMOFISHER, Waltham, MA)에 이동시켰다. 2mL의 0.5M NaOH를 컬럼(바닥이 캡핑됨)에 부가하고, 즉시 대응 수지를 구비한 시험관 내로 이동시켰다. 회전기상에서 시험관에 마개를 하고 25시간 동안 시험관을 회전시켰다. 가성 침지 마지막에, 시험관 내의 내용물을 1회용 컬럼에 붓고 여과물을 수집한다. 1.5mL 내의 여과물을 50μL의 차가운 애시딕산(acidic acid)으로 중화시키고 SEC 및 SDS-PAGE에 의한 추가 분석을 준비한다.
연장된 가성 침지 이후에(예컨대, 25시간 동안 0.5M NaOH) 고정된 이량체성 Z 및 C 도메인 리간드의 SDS-PAGE 분석이 도 3에 도시되어 있다. 일반적으로, 리간드가 크로마토그래피 매트릭스(예컨대, 아가로오스 수지) 상에서 고정된 후에 가성 안정인 경우, 현저한 단편화를 나타내지 않을 것으로 기대된다.
도 3의 SDS-PAGE 겔에 의해 관측되는 바와 같이, 이량체성 Z 및 C 도메인 리간드 고정된 대조군(각각 서열번호 85 및 92에 기재된 아미노산 서열, 및 각각 SDS-PAGE 겔의 레인 4 및 10으로 표시됨) 뿐만 아니라, 제2 도메인에서 N-말단 결실을 함유하는 이량체성 Z 및 C 도메인 고정된 리간드(각각 서열번호 78 및 35에 기재된 아미노산 서열, 각각 레인 7 및 13으로 표시됨)는 모두, 25시간 동안 0.5M NaOH 침지 이후에 검출가능한 단편화를 나타내지 않으며, 이것은 모두 가성 안정이라는 것을 의미한다.
연장된 가성 침지 이후에(예컨대, 25시간 동안 0.5M NaOH 침지) 고정된 오량체성 Z 도메인 리간드의 SDS-PAGE 분석이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에서 SDS-PAGE 겔에 의해 관측되는 바와 같이, 제1 도메인을 제외한 모두에서 N-말단 결실을 함유하는 오량체성 Z 도메인 리간드(서열번호 84에 기재된 아미노산서열, SDS-PAGE 겔의 레인 4로 표시됨)은, 그것의 wt 오량체성 Z 도메인 대조군(서열번호 91 및 레인 7)에 비하여 훨씬 적은 단편화를 나타낸다. 이 결과는 N-말단 결실을 갖는 고정된 오량체성 Z 도메인 리간드가 그러한 결실을 갖지 않는 고정된 오량체성 Z 도메인에 비하여 가성에 더욱 안정하다는 것을 나타낸다.
또한, 보통 사용되는 리간드(즉, rSPA)의 단편화도 아가로오스 크로마토그래피 수지 상에 고정하고 리간드를 구비한 수지를 25시간 동안 0.5M NaOH에서 연장된 침지를 한 후에 SDS-PAGE의해 조사하였다. 도 5의 SDS-PAGE 겔의 레인 10에 도시되어 있는 바와 같이, 고정된 rSPA는 25시간 동안 0.5M NaOH 침지한 이후에 현저한 단편화를 나타내며, 이것은 오량체성 Z 도메인 리간드(레인 4 및 7)에 비하여 가성에 매우 안정하지 않다는 것을 의미한다.
도 5에서 SDS-PAGE 겔 결과를 기초로, N-말단 결실을 갖는 고정된 오량체성 Z 도메인 리간드가 연장된 가성 노출 이후에 최소 단편화를 가지며, 따라서 고정된 Z 도메인 대조군 리간드 및 고정된 rSPA에 비하여 가성에 가장 안정하다는 결론을 얻을 수 있다.
또한 고정된 오량체성 Z 도메인 리간드 및 rSPA 리간드를 갖는 SDS-PAGE 결과의 확인이 SEC 분석에 의해 수득된다. 대표적인 실험 결과가 도 7의 크로마토그램에 도시되어 있다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 서열번호 84의 고정된 Z 도메인 리간드가, 크로마토그램상에서 분리된 저분자량 피크를 나타내는 서열번호 91의 wt 대응물에 비하여, 박스에 도시되어 있는 바와 같이, 연장된 가성 침지 이후에 단편화 감소를 나타낸다. 또한, 예상되는 바와 같이, 고정된 rSPA는 크로마토그램상에서 브로드하고 비분리된 피크에 의해 관측되는 바와 같이 연장된 가성 침지 이후에 광범위한 단편화를 나타낸다.
실시예 8: 25시간 동안 0.5M NaOH에 노출되기 이전과 이후에 면역글로불린에 대한 크로마토그래피 매트릭스의 정적 결합능의 측정
상기에 기술된 친화성 크로마토그래피 매트릭스(즉, 다중점 부착을 통하여 고정된 수지를 갖는 수지)가 25시간 동안 0.5M NaOH에 노출되기 이전과 이후에 그것의 정적 결합능에 대하여 추가로 테스트된다.
하나의 실험에서, 0.1, 0.3 또는 0.5M NaOH에 노출시키거나 또는 NaOH에 노출시키지 않은, 상기에 기술된 이량체성 또는 오량체성 Z 또는 C 도메인 리간드로 고정된 각각의 크로마토그래피 매트릭스(1mL 부피)를 Milli-Q® 물(MILLIPORE, Billerica, MA)에서 10% 슬러리로 제조하였다. 1mL의 각 슬러리를 10mM 포스페이트 식염수 완충제 내의 15mL의 다중클론성 IgG(SERACARE, 1mg/mL)에 부가하고 상온에서 4시간 동안 회전시켰다. 가성 처리 이전과 이후의 결합능을 계산하기 위해 280nm에서 UV 환원이 사용되었다. 유지된(retained) IgG 결합능 퍼센트는 가성 노출이 되지 않은 것에 의해 가성 노출된 이후의 IgG 결합능을 나눔으로써 계산된다. 표 II에 각 실험 결과를 요약하였다. 표 II에 요약되어 있는 바와 같이, 25시간 동안 0.5M NaOH에서 연장된 가성 노출 이후에, wt 대응물(즉, 서열번호 85의 이량체성 Z 도메인 리간드)에 비하여, 서열번호 78의 이량체성 Z 도메인 리간드는 더 높게 유지된 결합능을 나타낸다.
유사하게, 하기 표 II에 요약되어 있는 바와 같이, 25시간 동안 0.5M NaOH에서 연장된 가성 노출 이후에, 서열번호 92의 wt 대응물 보다 서열번호 35의 이량체성 C 도메인 리간드가 더 높게 유지된 결합능을 나타낸다.
표 II
Figure 112012045187248-pat00001
추가의 실험에서, 오량체성 Z 도메인 리간드의 IgG 결합능이 25시간 동안 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에서 연장된 가성 침지 이후에 평가된다. 그러한 실험에 대한 결과를 하기 표 III에 요약하였다.
표 III은 0.1M NaOH, 0.3M NaOH 또는 0.5M NaOH에서 매트릭스를 침지한 이후에, A29K 돌연변이를 함유하고 제1 도메인을 제외한 모두가 N-말단으로부터 4개의 연속적 아미노산의 결실을 포함하는 오량체성 형태의 Z 도메인 리간드(서열번호 84에 기재된 아미노산 서열)로 고정된 매트릭스에 대한 유지된 lgG 결합능의 퍼센트를 나타낸다. 하기에 요약되어 있는 바와 같이, 오량체성 Z 도메인 N-말단 결실 리간드를 구비한 매트릭스는 25시간 동안 0.1M NaOH 침지한 이후에, 초기 결합능의 95% 까지를 나타내고; 25시간 동안 0.3M NaOH 침지한 이후에 초기 결합능의 85% 까지를 나타내며; 25시간 동안 0.5M NaOH 침지한 이후에 초기 결합능의 65% 까지를 나타낸다.
표 III
Figure 112012045187248-pat00002
실시예 9: 0.5M NaOH에 노출되기 이전과 이후에 IgG의 SpA 포획
이 실험에서, 본 발명에 따른 리간드가 불순물 제거에 있어서 재조합 SpA와 유사하게 작용한다는 것을 입증하기 위해서, 제1 도메인을 제외한 모두가 4개의 연속적 아미노산 결실을 갖는 Z 도메인 리간드의 오량체로 고정된 매트릭스를 이용하되, 재조합 합성 SpA(rSPA)을 갖는 것과 함께, CHO-S가 없는(null) 피드에서 다중클론성 면역글로불린의 정제를 시험하였다.
rSPA(REPLIGEN, Waltham, MA) 및 Z 도메인 오량체성 리간드(서열번호 84에 기재된 아미노산 서열)로 고정된 수지 시료는 각각 1cm 직경과 5cm 패킹된 베드 높이(bed height)의 크로마토그래피 컬럼 내로 패킹된다. 포스페이트 식염수 완충제(10mM 소듐 포스페이트)로 평형화한 이후에, 패킹된 수지를 50cm/hr의 유속에서 다중클론성 hIgG(SERACARE, 5mg/mL)으로 CHO가 없는(null) 피드에 노출시킨다. 5% 브레이크트루(breakthrough)의 90%에서 로딩한 후, 수지를 PBS 완충제 및 50mM NaOAc, pH 5.5로 세척한다. 이어서 결합된 IgG는 50mM NaOAc, pH 3으로 용리된다. 불순물을 분석하기 위해 분획을 수집하고 분석한다. 이어서 패킹된 수지를 CHO가 없는 피드에서 다중클론성 hIgG와 다시 접촉시키기 이전에 15분 동안 0.5M NaOH에 노출시킨다(유속 100cm/hr). 이어서 수지를 PBS 완충제 및 50mM NaOAc, pH 5.5로 세척하고 추가 분석을 위해 IgG를 용리한다.
이러한 가성 노출 및 피드 런 사이클(feed run cycle)을, 후속 양이온 교환 단계를 위한 충분한 IgG를 수집하기 위해 반복하였다. 제조업자의 지시에 따라 n-단백질 A ELISA(REPLIGEN, Waltham, MA)을 이용하여 침출된 단백질 A를 정량하였다. 숙주 세포 단백질은 제조업자의 지시에 따라, 3G CHO HCP ELISA kit(CYGNUS TECHNOLOGIES, Southport, NC)을 이용하여 검출하였다. DNA는 Quant-iTTM PicoGreen® dsDNA 시약(LIFE TECHNOLOGIES, Foster City, CA)을 이용하여 검출하였다. 그러한 대표적인 실험 결과가 표 IV에 개시되어 있다.
실시예 10: 양이온 교환 및 음이온 교환 크로마토그래피를 이용한 침출된 SpA 리간드의 클리어런스(clearance) 및 DNA와 숙주 세포 단백질의 추가적인 제거
본 발명에 따른 SpA 리간드 또는 재조합 SpA, rSPA(REPLIGEN, Waltham, MA)을 함유하는 것을 혼입한 크로마토그래피 친화성 매트릭스의 용리 풀(elution pool)로부터 숙주 세포 단백질(HCP) 및 DNA를 추가적으로 제거하는 것 뿐만 아니라 침출된 리간드를 클리어런스하는 것은 하기와 같이 시험된다.
실시예 8에 개시된 실험을 몇 번 반복한 것에서 얻은 용리 풀의 조합물은 양이온 교환 크로마토그래피를 이용한 침출된 리간드 및 다른 불순물의 추가적 클리어런스를 위한 피드를 제공한다.
Fractogel SO3 -(MILLIPORE, Billerica, MA)가 1.0cm(i.d.)x7cm(베드 높이)의 베드 차수를 갖는 컬럼 내로 패킹된다. 컬럼은 50mM NaOAc pH 4.5, 4mS/cm로 평형화되고 140cm/hr에서 단백질 A 용리액으로부터 모은(pooled) IgG로 로딩된다. EQ 완충제로 컬럼을 세척한 후에, IgG는 20 컬럼 부피(선형 구배)에 걸쳐 50mM NaOAc에서 0.5N NaCl로 용리된다. 용리 풀은 10mL 분획으로 수집되고, 침출된 리간드, DNA 및 숙주 세포 단백질에 대해 분석된다.
Fractolgel SO3 - 컬럼으로부터 분획을 추가로 모으고(pooled) 12mS/cm 에서 pH 7.6으로 조정하였다. 이 피드를 1mL/min의 유속에서 예비-평형화된(pre-equilibrated)(Tris, 25mM, pH 7.6, ~1mS/cm) ChromaSorb 장치(0.08mL, MILLIPORE, Billerica, MA) 상에 로딩하였다. 모든 187 컬럼 부피에 대해 분획을 수집하고 실시예 8에 기재된 바와 같이, 침출된 리간드 및 숙주 세포 단백질에 대해 추가로 분석하였다.
하기 표 IV에 요약되어 있는 바와 같이, 침출된 rSPA 리간드 뿐만 아니라 제1 도메인을 제외한 모두가 4개의 연속적 아미노산의 N-말단 결실을 갖는 오량체성 형태의 Z 도메인(서열번호 84에 기재된 아미노산 서열) 모두, 양이온 교환 및 음이온 교환 크로마토그래피 이후에 1PPM 미만으로 클리어(cleared) 될 수 있다. 또한, 숙주 세포 단백질 및 DNA의 제거는 산업 표준에 맞고 하기 표에 요약되어 있는 바와 같이 모든 경우에 거의 균등하다.
Table IV
Figure 112012045187248-pat00003
Figure 112012045187248-pat00004
실시예 11: 연장된 가성 침지 이후에 리간드의 단편화에 대한 N-말단 아미노산 결실의 수의 효과
다른 실험에서, 위치 1에서 출발하여, 이량체성 Z 도메인 리간드의 제2 도메인의 N-말단으로부터 1, 2, 3 또는 4 아미노산 잔기가 결실되고, 연장된 가성 침지 이후에 리간드의 단편화에 대한 1, 2, 3 또는 4개 아미노산의 결실의 효과는, 대조군 이량체성 Z 도메인 리간드(A29K)와 비교하여 측정하였다.
그러한 실험 결과를 도 8에 나타난 크로마토그램에 도시하였다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 이량체성 Z 도메인 리간드의 제2 도메인의 N-말단으로부터 결실된 아미노산 잔기의 수에 있어서 단편화에 대한 효과는, 실시예 5에 기재된 바와 같이, 각각의 리간드를 25시간 동안 0.5M NaOH에서 연장된 가성 침지한 이후에 SEC 분석에 의해 관측될 수 있다.
리간드를 25시간 동안 0.5M NaOH에 침지한 이후에, 각각의 대조군 리간드(SEQ ID NO:85), 제2 도메인의 N-말단으로부터 단지 최초의 아미노산이 결실된 리간드(SEQ ID NO:87), 및 제2 도메인의 N-말단으로부터 최초의 2개의 아미노산이 결실된 리간드(SEQ ID NO:88)가, 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 저분자량에서 단편들을 나타내며, 이것은 단편화를 입증한다. 반면에, 제2 도메인의 N-말단으로부터 결실된 최초의 3개의 아미노산을 갖는 리간드(SEQ ID NO:69) 및 제2 도메인의 N-말단으로부터 결실된 최초의 4개의 아미노산을 갖는 리간드(SEQ ID NO:78)가, 크로마토그램에서 박스에 의해 도시된 바와 같이, 저분자량에서 현저하게 단편화 감소를 나타내며, 이것은 단편화 감소를 입증한다.
이러한 결과는 단백질 A의 하나 이상의 도메인을 기초로 하고, 하나 이상의 도메인의 N-말단으로부터 결실된 적어도 3 아미노산을 갖는 친화성 리간드가, 연장된 가성 노출 이후에 단편화 감소를 나타내고, 따라서 친화성 크로마토그래피 리간드로서 사용하는데 우수한 후보물질이라는 것을 나타낸다.
실시예 12: N-말단 결실 및 야생형 C 도메인 오량체의 유지된 결합능 비교, 모두 비-Fab 돌연변이(G29K)를 구비함
이 실험에서, 폴리비닐 알코올계 크로마토그래피 매트릭스 상에 고정된 2개의 C 도메인 오량체성 리간드의 유지된 결합능이 실험되며, 하나의 리간드는 각각의 5개 도메인에서 4개 아미노산의 (위치 1에서 출발하는) N-말단 결실을 갖고, 균일한 번역후 가공을 촉진시키기 위하여 오량체성 서열의 최초 아미노산으로서 알라닌뿐만 아니라 (서열번호 93에 기재된 아미노산 서열) G29K 돌연변이를 갖고, 다른 리간드는 (서열번호 95에 기재된 아미노산 서열) G29K 돌연변이를 갖는 wt 대응물에 상응한다.
리간드는 다중점 부착을 통해 폴리비닐 알코올계 친화성 크로마토그래피 수지상에 고정되고(예컨대, Hermanson et al., Immobilized Affinity Ligand Techniques, Academic Press, pp. 51-136 (1992) 참조), NaOH 노출을 반복하여 유지된 동적(dynamic) 결합능이 테스트된다.
하나의 실험에서, 크로마토그래피 매트릭스가 컬럼(0.66cm i.d x 1.0cm 베드 높이) 내로 패킹되고 표준 크로마토그래피 런(standard chromatographic run)되며, 60cm/hr에서 30mg 다중클론성 human IgG (hlgG)의 적용에 의해 평형화된다. 평형 완충제(1OmM 포스페이트 완충 식염수)로 비결합된 단백질을 광범위하게 세척한 후, 60cm/hr에서 결합된 IgG를 용리 완충제(0.1M 시트르산, pH 3)로 용리시킨다. 이어서 30분 동안 0.7M NaOH로 Cleaning-In-Place(CIP)을 수행한다. 컬럼이 재-평형화되고 런(run)이 16회 더 반복된다(8시간 동안 0.7M NaOH에 누적 노출). 유지된 결합능은 시간 경과에 따라 용리된 IgG(UV280에서 측정된 IgG 농도에 의해 곱해진 용리 부피)의 총량을 검출함으로써 측정된다. 상대적 유지능(relative retained capacity)이 NaOH에 0분 노출된 것을 제1 런으로 하여 플롯팅되고, 도 9에 도시된다. 이 실험은 3회 반복한 바, 유사한 결과를 나타내었다. 도 9에서 입증되는 바와 같이, 결실이 있는 것과 없는 것 모두의 C 도메인 오량체성 리간드는 시간 경과에 따라 연장된 NaOH 노출 이후에 유사한 유지된 결합능을 나타내었다. 또한, 다른 실시양태에서 알라닌이 없고 G29K 돌연변이를 갖는 C 도메인 오량체성 리간드(서열변호 80에 기재된 아미노산 서열)의 유지된 결합능을, G29K 돌연변이를 갖는 wt 대응물(서열번호 95에 기재된 아미노산 서열)과 비교한 바, 유사한 결과를 나타내었다(데이타 나타내지 않음).
본 명세서의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로 삽입되는 명세서에 인용된 문헌의 기술 내용을 고려하여 가장 완벽하게 이해된다. 발명의 상세한 설명에 개시된 실시양태는 본원 발명의 실시양태를 설명하기 위해 제공된 것이며 그 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 당업자는 많은 다른 실시양태가 본원발명에 포함되는 것을 쉽게 이해할 것이다. 모든 공개문헌 및 발명이 전체적으로 인용문헌으로서 삽입된다. 본 명세서에 삽입된 참고문헌의 내용 중 본원발명과 부합되지 않거나 모순되는 범위까지 본원발명의 상세한 설명이 그 내용을 대체할 것이다. 본 명세서에서 참고문헌을 언급한 것이 그러한 문헌으로 하여금 본원발명에 대한 선행기술로서 인정한 것은 아니다.
다른 언급이 없는 한, 청구범위를 포함한, 상세한 설명에 사용된 성분, 세포 배양, 처리 조건 등의 양을 표현하는 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 모든 예에서 변형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 다른 반대의 언급이 없는 한, 숫자 파라미터는 근사치이며, 본원발명에 의해 수득하고자 하는 소망하는 물성에 따라 변경될 수 있다. 다른 언급이 없는 한, 연속적으로 기재된 구성요소에서 용어 "적어도"는 연속적으로 기재된 모든 구성요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 당업자는 단지 통상의 실험을 이용하여 본 명세서에 기재된 발명의 특이적 실시양태에 대한 많은 균등물을 이해하거나 알 수 있을 것이다. 그러한 균등물은 하기 청구범위 내에 포함된다.
본 발명의 본질 및 범위를 벗어나지 않는 한 많은 변형 및 변경이 수행될 수 있으며, 이는 당업자에게 자명할 것이다. 본 명세서에 기술된 특정 실시양태는 단지 예로서 제공된 것이며 이에 제한되는 것은 아니다. 발명의 상세한 설명 및 실시예는 단지 예시로서 이해되어야 하며 본 발명의 범위 및 정신은 하기 첨부된 청구범위에 의해서 표시될 것이다.
SEQUENCE LISTING <110> EMD MILLIPORE CORPORATION <120> CHROMATOGRAPHY MATRICES INCLUDING NOVEL STAPHYLOCOCCUS AUREUS PROTEIN A BASED LIGANDS <130> MCA-1353 KR <140> <141> <150> 61/494,701 <151> 2011-06-08 <160> 96 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 51 <212> PRT <213> Staphylococcus aureus <400> 1 Ala Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Gln Val Leu Asn Met Pro Asn Leu Asn 1 5 10 15 Ala Asp Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser 20 25 30 Gln Ser Ala Asn Val Leu Gly Glu Ala Gln Lys Leu Asn Asp Ser Gln 35 40 45 Ala Pro Lys 50 <210> 2 <211> 58 <212> PRT <213> Staphylococcus aureus <400> 2 Ala Asp Asn Asn Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile 1 5 10 15 Leu Asn Met Pro Asn Leu Asn Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln 20 25 30 Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Gln Ser Ala Asn Leu Leu Ala Glu Ala 35 40 45 Lys Lys Leu Asn Glu Ser Gln Ala Pro Lys 50 55 <210> 3 <211> 58 <212> PRT <213> Staphylococcus aureus <400> 3 Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile 1 5 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Gly Phe Ile Gln 20 25 30 Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Gln Ser Thr Asn Val Leu Gly Glu Ala 35 40 45 Lys Lys Leu Asn Glu Ser Gln Ala Pro Lys Phe Asn Lys Asp Gln Gln 50 55 60 Ser Ala Phe Tyr Glu Ile Leu Asn Met Pro Asn Leu Asn Glu Glu Gln 65 70 75 80 Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Gln Ser Thr 85 90 95 Asn Val Leu Gly Glu Ala Lys Lys Leu Asn Glu Ser Gln Ala Pro Lys 100 105 110 <210> 91 <211> 290 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic polypeptide <400> 91 Val Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile 1 5 10 15 Leu His Leu Pro Asn Leu Asn Glu Glu Gln Arg Asn Ala Phe Ile Gln 20 25 30 Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Gln Ser Ala Asn Leu Leu Ala Glu Ala 35 40 45 Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Val Asp Asn Lys Phe Asn 50 55 60 Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu 65 70 75 80 Asn Glu Glu Gln Arg Asn Ala Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro 85 90 95 Ser Gln Ser Ala Asn Leu Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala 100 105 110 Gln Ala Pro Lys Val Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala 115 120 125 Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Asn Glu Glu Gln Arg Asn 130 135 140 Ala Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Gln Ser Ala Asn Leu 145 150 155 160 Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Val Asp 165 170 175 Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His 180 185 190 Leu Pro Asn Leu Asn Glu Glu Gln Arg Asn Ala Phe Ile Gln Ser Leu 195 200 205 Lys Asp Asp Pro Ser Gln Ser Ala Asn Leu Leu Ala Glu Ala Lys Lys 210 215 220 Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Val Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu 225 230 235 240 Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Asn Glu 245 250 255 Glu Gln Arg Asn Ala Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Gln 260 265 270 Ser Ala Asn Leu Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala 275 280 285 Pro Lys 290 <210> 92 <211> 116 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic polypeptide <400> 92 Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile 1 5 10 15 Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln 20 25 30 Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala 35 40 45 Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn 50 55 60 Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu 65 70 75 80 Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro 85 90 95 Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala 100 105 110 Gln Ala Pro Lys 115 <210> 93 <211> 271 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic polypeptide <400> 93 Ala Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu 1 5 10 15 Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Lys Phe Ile Gln Ser Leu Lys 20 25 30 Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu 35 40 45 Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe 50 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94 <211> 271 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic polypeptide <400> 94 Ala Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu 1 5 10 15 Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys 20 25 30 Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu 35 40 45 Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe 50 55 60 Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly 65 70 75 80 Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu 85 90 95 Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Phe Asn Lys 100 105 110 Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr 115 120 125 Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser 130 135 140 Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln 145 150 155 160 Ala Pro Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu 165 170 175 His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser 180 185 190 Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys 195 200 205 Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn 210 215 220 Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg 225 230 235 240 Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu 245 250 255 Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys 260 265 270 <210> 95 <211> 290 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic polypeptide <400> 95 Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile 1 5 10 15 Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Lys Phe Ile Gln 20 25 30 Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala 35 40 45 Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn 50 55 60 Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu 65 70 75 80 Thr Glu Glu Gln Arg Asn Lys Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro 85 90 95 Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala 100 105 110 Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala 115 120 125 Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn 130 135 140 Lys Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile 145 150 155 160 Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp 165 170 175 Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His 180 185 190 Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Lys Phe Ile Gln Ser Leu 195 200 205 Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys 210 215 220 Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu 225 230 235 240 Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu 245 250 255 Glu Gln Arg Asn Lys Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val 260 265 270 Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala 275 280 285 Pro Lys 290 <210> 96 <211> 290 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic polypeptide <400> 96 Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile 1 5 10 15 Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln 20 25 30 Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala 35 40 45 Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn 50 55 60 Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu 65 70 75 80 Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro 85 90 95 Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala 100 105 110 Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala 115 120 125 Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn 130 135 140 Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile 145 150 155 160 Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp 165 170 175 Asn Lys Phe Asn Lys Glu Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His 180 185 190 Leu Pro Asn Leu Thr Glu Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu 195 200 205 Lys Asp Asp Pro Ser Val Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys 210 215 220 Leu Asn Asp Ala Gln Ala Pro Lys Ala Asp Asn Lys Phe Asn Lys Glu 225 230 235 240 Gln Gln Asn Ala Phe Tyr Glu Ile Leu His Leu Pro Asn Leu Thr Glu 245 250 255 Glu Gln Arg Asn Gly Phe Ile Gln Ser Leu Lys Asp Asp Pro Ser Val 260 265 270 Ser Lys Glu Ile Leu Ala Glu Ala Lys Lys Leu Asn Asp Ala Gln Ala 275 280 285 Pro Lys 290

Claims (20)

  1. 스타필로코커스(Staphylococcus) 단백질 A(SpA)의 2 내지 5개의 C 도메인을 포함하며, 적어도 1개의 C 도메인이 N-말단으로부터 첫 번째 아미노산에서 시작하여 3 또는 4개의 연속적 아미노산 결실을 포함하는, 친화성 크로마토그래피 리간드.
  2. 스타필로코커스(Staphylococcus) 단백질 A(SpA)의 2 내지 5개의 B 도메인을 포함하며, 적어도 1개의 B 도메인이 N-말단으로부터 첫 번째 아미노산에서 시작하여 3 또는 4개의 연속적 아미노산 결실을 포함하는, 친화성 크로마토그래피 리간드.
  3. 스타필로코커스(Staphylococcus) 단백질 A(SpA)의 2 내지 5개의 Z 도메인을 포함하며, 적어도 1개의 Z 도메인이 N-말단으로부터 첫 번째 아미노산에서 시작하여 3 또는 4개의 연속적 아미노산 결실을 포함하는, 친화성 크로마토그래피 리간드.
  4. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드는 0.5M NaOH에 적어도 5시간 노출한 후 야생형 대응물에 비교하여 단편화 감소를 나타내는 친화성 크로마토그래피 리간드.
  5. 고체 지지체에 부착된 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 따른 친화성 크로마토그래피 리간드를 포함하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 리간드는 고체 지지체에 부착되었을 때 0.5M NaOH에 5시간 노출한 후 야생형 대응물에 비교하여 단편화 감소를 나타내는 친화성 크로마토그래피 매트릭스.
  7. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드의 하나 이상의 도메인이 N-말단으로부터 29번째 위치에서 아미노산 돌연변이를 더 포함하여 Fab 결합을 감소시키고, 상기 아미노산 돌연변이는 글리신 아미노산 잔기 또는 알라닌 아미노산 잔기를 리신 아미노산 잔기로 치환하는 것을 포함하는 친화성 크로마토그래피 리간드.
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서, 친화성 크로마토그래피 리간드가 다수점 부착을 통하여 고체 지지체에 부착되는 친화성 크로마토그래피 매트릭스.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. (a) 하나 이상의 표적 분자를 포함하는 샘플을 제공하는 단계;
    (b) 하나 이상의 표적 분자가 매트릭스에 결합되는 조건하에서 상기 샘플을 제5항의 매트릭스와 접촉시키는 단계; 및
    (c) 용출에 의해 하나 이상의 결합된 표적 분자를 회수하는 단계를 포함하는, 샘플로부터 하나 이상의 표적 분자를 친화성 정제하는 방법.
  14. 제5항에 있어서, 상기 매트릭스는 0.5M NaOH에서 5시간 동안 배양한 후 초기 결합능의 적어도 95%를 유지하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스.
  15. 제5항에 있어서, 상기 매트릭스는 0.1M NaOH에서 25시간 동안 배양한 후 초기 결합능의 적어도 95%를 유지하는 친화성 크로마토그래피 매트릭스.
  16. 다음 구조를 갖는 친화성 리간드:
    [(X)n, (Y)m]n+m,
    식 중에서,
    X는 SpA의 B 도메인, Z 도메인 또는 C 도메인이고,
    n은 0 내지 (m-1) 범위의 도메인의 갯수이며,
    Y는 N-말단으로부터 첫 번째 아미노산으로부터 결실된 3 또는 4개의 연속적 아미노산을 갖는 SpA의 B 도메인 또는 Z 도메인 또는 C 도메인이고, 또한
    m은 2 내지 5개 범위의 Y 도메인의 갯수이며,
    상기 리간드는 다수점 부착을 통하여 고체 지지체에 부착됨.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제5항에 있어서, 상기 고체 지지체는 조절공극 유리, 실리카, 산화지르코늄, 산화티탄, 아가로오스, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리비닐 알코올 및 폴리스티렌 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 친화성 크로마토그래피 매트릭스.
  20. 5개의 C 도메인을 포함하고, 상기 도메인은 Fab 결합을 감소시키는 돌연변이뿐만 아니라 N-말단으로부터 첫 번째 아미노산에서 시작하여 4개의 연속적 아미노산 결실을 포함하고, 상기 아미노산 돌연변이는 N-말단으로부터 29번째 아미노산 잔기를 리신 아미노산 잔기로 치환하는 것인, 알칼리성 안정한 친화성 크로마토그래피 리간드.
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