KR20180004726A - 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생성물의 연속 용리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은
(a) 유입구를 통해 생성물 스트림을 제공하는 단계,
(b) n개의 전방 크로마토그래피 칼럼에 생성물 스트림을 로딩 대역에서 로딩 시간 tB로 동시에 로딩하며, n개의 전방 크로마토그래피 칼럼의 유출구 스트림을 회수 대역에서 적어도 n-1개의 회수 크로마토그래피 칼럼에 동시에 분배하는 단계로서,
여기서 n은 1 내지 5이고,
여기서 n개의 전방 크로마토그래피 칼럼은 주어진 시점에서 0과 L1 사이, L1과 L2 사이, 및 최대 Ln -1과 Ln 사이의 상이한 길이의 로딩 시간 tB를 갖고,
여기서 각각의 전방 크로마토그래피 칼럼은 Ln의 총 로딩 시간을 갖고,
Ln - Ln -1의 일정한 스위치 시간 tS 이후에 주기적으로, 전방 크로마토그래피 칼럼 n은 로딩 대역에서 나오고, 회수 대역으로부터의 회수 크로마토그래피 칼럼이 로딩 대역에 들어가는 것을 특징으로 하는 단계,
(c) 단계 (b)로부터의 생성물 로딩된 칼럼을 적어도 1종의 세척 완충제로 세척하는 단계,
(d) 단계 (c)로부터의 세척된 칼럼으로부터 생성물을 스위치 시간 tS의 ≥ 80%인 용리 시간 tE로 용리시키는 단계
를 포함하며,
총 실행 시간 tG의 80% 초과에서, 적어도 1개의 크로마토그래피 칼럼은 연속적으로 용리 단계 (d)에 있는 것인,
1개 초과의 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생물제약 생물학적 거대분자 생성물의 연속 용리 방법에 관한 것이다.
(a) 유입구를 통해 생성물 스트림을 제공하는 단계,
(b) n개의 전방 크로마토그래피 칼럼에 생성물 스트림을 로딩 대역에서 로딩 시간 tB로 동시에 로딩하며, n개의 전방 크로마토그래피 칼럼의 유출구 스트림을 회수 대역에서 적어도 n-1개의 회수 크로마토그래피 칼럼에 동시에 분배하는 단계로서,
여기서 n은 1 내지 5이고,
여기서 n개의 전방 크로마토그래피 칼럼은 주어진 시점에서 0과 L1 사이, L1과 L2 사이, 및 최대 Ln -1과 Ln 사이의 상이한 길이의 로딩 시간 tB를 갖고,
여기서 각각의 전방 크로마토그래피 칼럼은 Ln의 총 로딩 시간을 갖고,
Ln - Ln -1의 일정한 스위치 시간 tS 이후에 주기적으로, 전방 크로마토그래피 칼럼 n은 로딩 대역에서 나오고, 회수 대역으로부터의 회수 크로마토그래피 칼럼이 로딩 대역에 들어가는 것을 특징으로 하는 단계,
(c) 단계 (b)로부터의 생성물 로딩된 칼럼을 적어도 1종의 세척 완충제로 세척하는 단계,
(d) 단계 (c)로부터의 세척된 칼럼으로부터 생성물을 스위치 시간 tS의 ≥ 80%인 용리 시간 tE로 용리시키는 단계
를 포함하며,
총 실행 시간 tG의 80% 초과에서, 적어도 1개의 크로마토그래피 칼럼은 연속적으로 용리 단계 (d)에 있는 것인,
1개 초과의 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생물제약 생물학적 거대분자 생성물의 연속 용리 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생성물의 연속 용리 방법에 관한 것이다.
생명공학적 제조에서, 단백질은 통상적으로 배치식으로 정제된다. 이는 개별 제조 사이클을 배치 방식으로 불연속적으로 취급하며, 여기서 전체 생성물을 제조 사이클의 완료 후에 제거하는 것을 의미한다. 이때, 다시 제조를 수행하기 위해서는, 새로운 별도의 생성물 사이클 또는 배치를 시작하는 것이 필요하다.
최근 수년간, 배치 공정과는 대조적으로 공정을 중단 없이 실행하는 연속 절차가 또한 생명공학적 제조에서 수행될 수 있음이 점점 증명되어 왔다.
고도로 규제되는 제약 제조는 세정 및 멸균된 생물반응기를 제공하고 멸균 생성물을 보장하기 위해 시간적, 기술적 및 인적 면에서 큰 노력을 필요로 한다. 다목적 시스템 내에서의 또는 2개의 생성물 배치들 사이에서의 생성물 전환의 사례에서 교차-오염을 신뢰성 있게 회피하기 위해, 세정 이외에도, 적용가능한 경우에 방법 적합화의 사례에서 반복되어야 하는 매우 복잡한 세정 검증이 필요하다.
이는 상류 가공 (USP), 즉 발효기에서의 생물학적 생성물의 제조, 및 하류 가공 (DSP), 즉 발효 생성물의 정제 둘 다에 적용된다.
특히 발효의 경우에, 멸균 환경은 성공적인 배양에 필수적이다. 배치 발효기 또는 유가 발효기를 멸균하기 위해, SIP 기술 (SIP = 계내 멸균)이 일반적으로 사용된다.
필요한 세정 및 멸균 절차로 인한 반응기의 휴지시간은 특히 짧은 사용 기간 및 빈번한 생성물 전환의 경우에, 반응기 이용률의 상당분을 차지할 수 있다. 이는, 예를 들어 생명공학적 제조의 USP에서의 배지 제조 및 발효, 및 DSP에서의 가용화, 동결, 해동, pH 조정, 예를 들어 크로마토그래피, 침전 또는 결정화를 통한 생성물 분리, 조정 완충제 및 바이러스 불활성화의 방법 단계에 영향을 미친다.
하류 방법에서, 규제 요건은 미생물-감소 방법 관리이다. 따라서, 배치 작업의 경우에는 멸균 방법이 필요하지 않다. 그러나, 연속 방법에서는, 단백질의 정제가, 가능한 경우에 세정 단계 없이 비교적 긴 시간 기간에 걸쳐 수행된다. 이는 바람직하게는 정제 동안 멸균 단계 없이 일어난다. 이는 심지어 미생물 오염의 위험이 단순한 배치 작업의 경우에서보다 수배 더 높은 경우에도 그러하다.
WO2012/078677은 크로마토그래피 및 그의 제조 시스템, 보다 특히 일회용 시스템 내 통합에 의해 생물제약 생성물의 연속 가공을 위한 방법 및 시스템을 기재하고 있다. WO2012/078677은 생물제약 및 생물학적 생성물의 연속 제조에 대한 접근법을 제공하고 있기는 하지만, 개시된 해결책은 실제로는 적절하지 않다. WO2012/078677은 또한 생성물의 연속 용리를 개시하고 있지 않다.
US 2014/0255994 A1은 치료 단백질을 제조하기 위한 통합된 연속 방법을 개시하고 있다. 그러나, US 2014/0255994 A1은 이러한 방법에서 용리를 연속적으로 수행하는 것이 가능하다는 특색을 개시하고 있지 않다.
EP 2 182 990 A1은 고온 수증기를 사용함으로써 크로마토그래피 칼럼을 멸균하는 방법을 개시하고 있다.
우선, 일부 용어를 더 상세하게 정의할 것이다.
본 발명의 문맥에서, 연속 방법 또는 연속 용리는 적어도 2개의 방법 단계를 직렬로 수행하는 임의의 방법을 의미하며, 상기 방법에서 상류 단계의 유출구 스트림은 하류 단계로 운반된다. 하류 단계는 상류 단계가 완료되기 전에 생성물 스트림의 가공을 시작한다. 전형적으로, 연속 방법에서는, 생성물 스트림의 일부가 항상 제조 시스템 내에서 운반되며, "연속 생성물 스트림"으로 지칭된다. 따라서, 상류 유닛으로부터 하류 유닛으로의 생성물 스트림의 연속 운반 또는 전달은, 상류 유닛이 작동 정지되기 전에 하류 유닛이 이미 작동하고 있는 것, 즉 2개의 연속적으로 접속된 유닛이 이들을 통해 유동하는 생성물 스트림을 동시에 가공하는 방법을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "전방 크로마토그래피 칼럼"은, 직렬 접속에서, 로딩 동안 제1 위치에 있고, 생성물 스트림이 직접 로딩되는 크로마토그래피 칼럼을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "회수 크로마토그래피 칼럼"은, 직렬 접속에서, 로딩 동안 전방 크로마토그래피 칼럼 이후의 제2 위치에 있고, 전방 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생성물 스트림이 로딩되는 크로마토그래피 칼럼을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, "로딩 시간 tB"는 전방 크로마토그래피 칼럼으로서의 크로마토그래피 칼럼이 로딩 대역에 위치하는 시간을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, "스위치 시간 tS"는 일정한 스위치 시간 tS 이후에 주기적으로, 전방 크로마토그래피 칼럼 n이 로딩 대역으로부터 나오고, 회수 대역으로부터의 회수 크로마토그래피 칼럼이 로딩 대역에 들어가는 것을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, "용리 시간 tE"는 생성물이 용리 완충제에 의해 크로마토그래피 칼럼으로부터 생성물 유출구로 용리되는 시간을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, "총 실행 시간 tG"는 본 발명에 따른 방법이 중단 없이 모두 함께 작동되는 시간을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "미생물-감소"는 적합한 미생물-감소 방법, 예컨대 감마선 조사, 베타선 조사, 오토클레이빙, 에틸렌 옥시드 (ETO) 처리 및 "계내 스팀" (SIP) 처리에 의해 달성가능한, 감소된 미생물 카운트의 상태, 즉 실질적으로 0인 단위 면적 또는 단위 부피당 미생물 카운트를 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "일회용 물품"은 생성물과 접촉하게 되는 해당 부분, 보다 특히 장치, 탱크, 필터 및 접속 부재가 1회 사용 및 후속 폐기에 적합한 것을 의미하며, 상기 탱크를 플라스틱 및 금속 둘 다로부터 제조하는 것이 가능하다. 본 발명의 문맥에서, 상기 용어는 본 발명에 따른 방법에 단지 1회만 사용된 다음, 더 이상 방법에 사용되지 않는, 예를 들어 강철로 제조된 재사용가능한 물품을 또한 포괄한다. 본 발명의 문맥에서, 예를 들어 강철로 제조된 상기 재사용가능한 물품은 "일회용 물품으로서 사용되는" 물체로도 지칭된다. 사용되는 이러한 일회용 물품은 본 발명에 따른 방법에서 "단일-사용" 물품 ("SU 기술")으로도 지칭될 수 있다. 이들은 또한 추가로 본 발명에 따른 방법 및 모듈식 시스템의 미생물-감소 상태를 개선시킨다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "생성물 스트림"은 생성물 및 본 발명에 따른 방법의 각각의 다른 방법 단계의 결과물을 함유하는 불균질 세포 배양물-유체 혼합물로부터의 세포-무함유 유체, 즉 여과 후, 크로마토그래피 후, 바이러스 고갈 후, 한외여과 후, 투석여과 후, 또는 본 발명에 따른 방법의 추가의 단계 후의 생성물 스트림을 의미한다. 상기 생성물 스트림은 상이한 농도 및 상이한 순도를 가질 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "바이러스 고갈"은 처리될 유체의 단위 부피당 활성 바이러스 농도를, 처리될 유체에 존재하는 바이러스의 완전 불활성화 및/또는 제거까지 감소시키는 것을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "버블 트랩"은 가동 시에 해당 유체가 탈기되는, 가스 버블을 수집하기 위한 디바이스를 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "모듈식"은 본 발명에 따른 방법의 개별 단계가, 사전 구성되고 미생물-감소되고 폐쇄형 방식으로 및 상이한 조합으로 서로 접속시키는 것이 가능한 서로 접속된 별도의 모듈에서 수행될 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "모듈식 시스템"은 유체 ("생성물 스트림")가 운반될 수 있는, 적어도 2개의 하류 및/또는 상류 단계를 수행하기 위해 서로 접속된 일련의 모듈 ("유닛")을 의미한다. 본 발명에 따르면, 유닛은 단계를 연속적으로 수행하기에 적합하며, 연속 유체 스트림 ("생성물 스트림")으로 작동될 수 있다. "모듈식 시스템"의 개별 모듈은 임의의 조합으로 서로 접속될 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "폐쇄형"은 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 모듈식 시스템의 작동 모드에 의해 제조 및/또는 가공되는 생성물이 실내 환경에 노출되지 않도록 작동되는 것을 의미한다. 물질, 물체, 완충제 등이 외부로부터 본 발명에 따른 폐쇄형 방법 또는 본 발명에 따른 상승하는 폐쇄형 모듈식 시스템에 부가될 수 있지만, 이러한 부가는 제조 및/또는 가공되는 생성물의 실내 환경에 대한 노출을 회피하는 방식으로 수행된다.
선행 기술에 공지된 통상의 방법은 광범위한 단점을 가지며, 이는 하기에 다루어질 것이다.
생물제약 및 생물학적 생성물을 제조하기 위한 공지된 방법은 전형적으로 서로 접속된 하기 제조 단계를 포함한다:
1. 관류 배양
2. 세포 보류 시스템,
단계 1 및 2에 대한 대안으로서, 유가 배양이 또한 고려될 수 있음,
3. 세포 제거
4. 완충제 또는 배지 교환, 및 바람직하게는 농축
5. 바람직하게는 멸균 여과에 의한, 바이오버든 감소
6. 포획 크로마토그래피.
전형적으로, 생성물 스트림의 추가의 정제를 위해 추가의 단계, 보다 특히 하기가 수행된다:
7. 바이러스 불활성화
8. 중화, 및
9. 임의로, 추가의 심층 여과, 바이오버든 감소 (멸균 여과).
생물제약의 제조 시의 고품질 표준을 고려하여, 하기 단계가 전형적으로 추가로 수행된다:
10. 크로마토그래피 중간품질 및 고품질 정제
11. 바이오버든 감소, 예를 들어 멸균 여과
12. 바이러스 여과
13. 완충제 교환 및 바람직하게는 농축, 및
14. 멸균 여과.
상기 기재된 제조 시에, 영양 용액을 함유하는 발효기 내 세포는 생물학적 생성물, 예를 들어 단백질, 예를 들어 치료 단백질을 생산한다. 사용되는 영양 용액은 또한 미생물, 예컨대 박테리아 및 포자에 이상적인 성장 배지이다. 이러한 미생물의 성장은 바람직하지 않기 때문에, 이들 상황으로부터 문제가 발생한다. 미생물의 상기 바람직하지 않은 성장은 특히 비교적 긴 실행 시간의 경우에 문제가 되며, 이는 공정의 실행 시간이 증가함에 따라 영양 용액이 미생물의 지수 성장 및 따라서 생성되는 생물학적 생성물의 배치의 전체 손실까지 점점 더 오염되기 때문이다.
최대 청정도 및 멸균성을 유지하면서 제조 시스템의 신속하고 유연한 재로딩에 대한 요구에 대처하기 위해, 바람직하게는 일회용 기술을 사용하는 연속 제조의 개념에 대한 관심이 시장에서 지속적으로 증가하고 있다.
그러나, 수일 내지 수주에 걸쳐 2시간 이상에 이르는 이러한 공정의 비교적 긴 실행 시간 동안, 통상의 소독 조치, 예를 들어 통상의 "계내 세정" (CIP) 조치, 예컨대 예를 들어 1 M NaOH에 의한 소독은 불충분하다. 따라서, 2시간 이상을 넘는 실행 시간의 경우에, 이러한 통상의 공정 및 시스템은 가능한 오염 및/또는 가능한 미생물 성장에 고도로 감수성이라는 단점을 갖는다.
일반적으로, 예를 들어 모노클로날 항체의 제조 시에, 단백질 A 칼럼을 사용하는 제1 크로마토그래피 단계에 이어서 < 4의 산성 pH 또는 > 9의 알칼리성 pH에 의한 바이러스 불활성화가 뒤따른다. 이러한 단계는 시간이 중요하며, 즉 바이러스 불활성화의 목적을 위해서는, 특정 시간 (일반적으로 < 2시간)이 부족한 것이 아닐 수 있다. 그러나, 과도하게 긴 체류 시간, 예를 들어 4시간의 경우에, 항체는 파괴될 것이다.
따라서, 미생물-감소 상태로 인해 수주 동안 연속 작동 모드를 가능하게 하는, 불균질 세포 배양물-유체 혼합물로부터의 생성물의 연속 정제 방법이 필요하다.
이와 관련하여, 항체의 용리는 항상 농도 및 pH의 요동을 갖는 개별 시간 단계에서 배치식으로 행해지기 때문에, 상류 크로마토그래피 단계와 커플링된 연속 바이러스 불활성화는 특별한 과제를 제시한다.
따라서, 본 발명의 목적은 생성물, 예를 들어 단백질을 생성물 스트림으로부터 수시간 내지 수주의 기간에 걸쳐 연속적으로 용리시킬 수 있는 방법 및 상응하는 시스템을 개발하는 것이다. 연속 용리 스트림에서 바이러스를 연속적으로 고갈시킨다.
본 발명은
(a) 유입구를 통해 생성물 스트림을 제공하는 단계,
(b) n개의 전방 크로마토그래피 칼럼에 생성물 스트림을 로딩 대역에서 로딩 시간 tB로 동시에 로딩하며, n개의 전방 크로마토그래피 칼럼의 유출구 스트림을 회수 대역에서 적어도 n-1개의 회수 크로마토그래피 칼럼에 동시에 분배하는 단계로서,
여기서 n은 1 내지 5이고,
여기서 n개의 전방 크로마토그래피 칼럼은 주어진 시점에서 0과 L1 사이, L1과 L2 사이, 및 최대 Ln -1과 Ln 사이의 다양한 로딩 시간 tB를 갖고,
여기서 각각의 전방 크로마토그래피 칼럼은 Ln의 총 로딩 시간을 갖고,
Ln - Ln -1의 일정한 스위치 시간 tS 이후에 주기적으로, 전방 크로마토그래피 칼럼 n은 로딩 대역에서 나오고, 회수 대역으로부터의 회수 크로마토그래피 칼럼이 로딩 대역에 들어가는 것을 특징으로 하는 단계,
(c) 단계 (b)로부터의 생성물-로딩된 칼럼을 적어도 1종의 세척 완충제로 세척하는 단계,
(d) 단계 (c)로부터의 세척된 칼럼으로부터 생성물을 스위치 시간 tS의 ≥ 80%인 용리 시간 tE로 용리시키는 단계
를 포함하며,
총 실행 시간 tG의 80% 초과에서, 적어도 1개의 크로마토그래피 칼럼은 연속적으로 용리 단계 (d)에 있는 것인,
1개 초과의 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생물제약 생물학적 거대분자 생성물의 연속 용리 방법을 제공함으로써 상기 목적을 달성한다.
이러한 연속 용리의 기술적 이점은 감수성인 생물제약 생물학적 거대분자 생성물, 예를 들어 모노클로날 항체의 제조 시에, 특정한 방법 단계에서의 생성물의 체류 시간이 최소화된다는 점이다. 이는 전형적으로 예를 들어 단백질 A 칼럼을 사용하는 제1 크로마토그래피 단계에 이어서 < 4의 산성 pH 또는 > 9의 알칼리성 pH에 의한 바이러스 불활성화가 뒤따르기 때문에 그러하다. 이러한 단계는 시간이 중요하며, 즉 바이러스 불활성화의 목적을 위해서는, 특정 시간 (일반적으로 < 2시간)이 부족한 것이 아닐 수 있다. 그러나, 과도하게 긴 체류 시간, 예를 들어 4시간의 경우에, 항체는 파괴될 것이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에서, 용리 단계 (d) 후, 용리된 생성물을 균질화 단계 (e)에 의해, 바람직하게는 재순환 탱크를 사용한 재순환 루프에 의해, 또는 재순환 탱크를 사용하지 않는 재순환 루프에 의해, 또는 단일-사용 정적 혼합기에 의해 혼합한다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시양태에서, 방법은 단계 (d)로부터의 용리된 칼럼을 재생시키는 단계 (f)를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼은 임의의 적합한 결합 원리, 예를 들어 리간드에 대한 생성물의 친화도, 이온 상호작용, 금속 킬레이트 결합, 소수성 상호작용 또는 순수한 반 데르 발스 힘을 나타낼 수 있다.
바람직하게는, 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼은 친화도 원리에 따라, 이온 상호작용을 통해, 금속 킬레이트 결합을 통해, 소수성 상호작용을 통해 또는 반 데르 발스 힘을 통해 생성물과 결합한다. 친화도 원리에 따른 결합의 경우에, 이러한 경우의 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼은 바람직하게는 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, IgM, IgG; 및 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, IgM 및 IgG와는 상이하고 생성물에 대해 친화도를 갖는 재조합 단백질로 이루어진 군으로부터 선택된 리간드를 포함한다.
바람직하게는, 생물제약 생물학적 거대분자 생성물은 단백질, 펩티드, 또는 DNA 또는 RNA를 포함하며, 상기 단백질 또는 펩티드는 모노클로날 항체, 폴리클로날 항체, 재조합 단백질 및 단백질 백신으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 DNA 또는 RNA는 DNA 및/또는 RNA 활성 성분 또는 백신의 일부이다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시양태에서, 단계 (d)로부터의 용리된 생성물의 pH를 추가로 pH 조정제에 의해, 바람직하게는 균질화 단계 (e) 전에 또는 균질화 단계 (e) 동안에 조정한다.
바람직하게는, 단계 (e)로부터의 균질화된 생성물을 정해진 체류-시간 통로, 바람직하게는 코일형 유동 인버터 (CFI)에 통과시킨다.
바람직하게는, 방법의 총 실행 시간 tG는 적어도 4시간, 바람직하게는 적어도 8시간, 바람직하게는 적어도 12시간, 바람직하게는 적어도 24시간, 보다 바람직하게는 적어도 48시간, 보다 바람직하게는 적어도 7일, 더 바람직하게는 적어도 4주, 특히 바람직하게는 적어도 8주이다. 바람직하게는 연속 작동 모드에서의 수주의 이러한 긴 실행 시간은 방법의 폐쇄형 모듈식이고 특히 바람직한 미생물-감소 작동 모드에 의해 가능하게 된다.
바람직하게는, 단계 (a) 내지 (d), 바람직하게는 단계 (a) 내지 (f)를 미생물-감소 방식으로 수행한다. 바람직하게는 생성물과 접촉하게 되는 모든 사용되는 부재, 보다 특히 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼을 적합한 미생물-감소 방법에 의해 미생물 감소시킨다.
이러한 적합한 미생물-감소 방법은 감마선 조사, 베타선 조사, 오토클레이빙, 에틸렌 옥시드 (ETO) 처리, 오존 처리 (O3), 과산화수소 처리 (H2O2) 및 계내 스팀 (SIP) 처리로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 방법에 사용되는 모든 액체, 기체 및 고체를 미생물 감소시키며, 바람직하게는 상기 미생물 감소는 바람직하게는 ≤ 0.45 μm의 세공 크기를 갖는 필터를 통한 여과에 의해 달성된다. 공정내 멸균은 바람직하게는 방법 중에 수행되지 않는다.
본 발명의 추가 실시양태에서, 크로마토그래피 칼럼에 진입하는 모든 유체의 탈기를 단계 (b) 전에 수행하며, 상기 탈기는 바람직하게는 적어도 1개의 버블 트랩에 의해 및/또는 진공을 통한 적어도 1개의 소수성 마이크로여과 막에 의해 및/또는 초음파 처리에 의해 및/또는 헬륨 폭기에 의해 달성된다.
바람직한 실시양태를 포함한 본 발명을 하기 도면 및 실시예와 함께 설명할 것이나, 이에 제한되지는 않는다. 실시양태들은 문맥상 달리 명확하게 명백하지 않는 한, 원하는 경우에 서로 조합될 수 있다.
하기가 제시되어 있다:
도 1: 12개의 칼럼을 갖는 연속 크로마토그래피 시스템 내에서의 유입구 스트림의 및 유출구 스트림의 개략적 레이아웃. 유입구 스트림은 실시예 1에서와 같이 구성된다. 크로마토그래피 사이클에서, 칼럼은 좌측으로부터 우측으로, 즉 회수 대역에서의 제1 로딩으로부터 CIP 및 평형까지 이동한다. 더욱이, 개별 방법 단계 예컨대 예를 들어 재생 및 평형이 연속적일 수 없는 것으로 제시되어 있다.
도 2: 실시예 1로부터의 15회 사이클 동안의 용리 피크의 280 nm에서의 UV 흡수. UV 신호는 용리 시의 단백질의 농도를 대표한다. 용리 스트림은 일정하지만, 단백질 농도는 주기적이다.
도 3: 실시예 1로부터의 15회 사이클 동안의 용리 피크의 pH. 용리 스트림은 일정하지만, pH는 주기적 방식으로 요동하며, 이는 세척 3 완충제가 먼저 치환되어야 하기 때문이다.
도 4: 연속 용리 및 후속 연속 바이러스 불활성화의 원리. 이러한 경우에, 요동하는 연속 용리 스트림을 균질화 루프에 의해 혼합한 다음, 체류-시간 통로에 연속적으로 통과시킨다.
1 pH 요동을 갖는 연속 용리 스트림
2 균질화 루프
3 CFI (냉각 유동 인버터) 체류-시간 통로
도 1: 12개의 칼럼을 갖는 연속 크로마토그래피 시스템 내에서의 유입구 스트림의 및 유출구 스트림의 개략적 레이아웃. 유입구 스트림은 실시예 1에서와 같이 구성된다. 크로마토그래피 사이클에서, 칼럼은 좌측으로부터 우측으로, 즉 회수 대역에서의 제1 로딩으로부터 CIP 및 평형까지 이동한다. 더욱이, 개별 방법 단계 예컨대 예를 들어 재생 및 평형이 연속적일 수 없는 것으로 제시되어 있다.
도 2: 실시예 1로부터의 15회 사이클 동안의 용리 피크의 280 nm에서의 UV 흡수. UV 신호는 용리 시의 단백질의 농도를 대표한다. 용리 스트림은 일정하지만, 단백질 농도는 주기적이다.
도 3: 실시예 1로부터의 15회 사이클 동안의 용리 피크의 pH. 용리 스트림은 일정하지만, pH는 주기적 방식으로 요동하며, 이는 세척 3 완충제가 먼저 치환되어야 하기 때문이다.
도 4: 연속 용리 및 후속 연속 바이러스 불활성화의 원리. 이러한 경우에, 요동하는 연속 용리 스트림을 균질화 루프에 의해 혼합한 다음, 체류-시간 통로에 연속적으로 통과시킨다.
1 pH 요동을 갖는 연속 용리 스트림
2 균질화 루프
3 CFI (냉각 유동 인버터) 체류-시간 통로
실시예 1
실시예 1에서, IgG1 모노클로날 항체를 사용하였다. 발효기 브로쓰는 유가 방법을 통해 제조하였다. 공급 농도는 0.8-1.5 g/l에 상응하였다. 사용된 크로마토그래피 시스템은 타르폰(Tarpon) 시스템이었다. 상기 시스템 내에서, 16 mm의 내부 직경을 갖는 12개의 칼럼을 사용하였다. 칼럼에 지이(GE)로부터의 단백질 A 수지 맙셀렉트 슈어(Mabselect Sure)를 패킹하였다. 칼럼을 제조업체의 설명서에 따라 16.1 ml의 부피를 사용하여 8 cm의 높이까지 패킹하였다.
타르폰 시스템은 8개의 유입구를 가졌다. 유입구의 구성은 하기와 같았다:
유입구 1: 전방 칼럼의 유출구의 접속
유입구 2: 발효기 브로쓰 공급
유입구 3: 세척 1 완충제
유입구 4: 세척 2 완충제
유입구 5: 용리 완충제
유입구 6: 재생 완충제
유입구 7: 계내 세정 (CIP)
유입구 8: 평형 완충제 또는 세척 3 완충제
크로마토그래피 시스템의 유출구는 하기와 같았다.
유출구 1: 폐기물 스트림
유출구 2: 폐쇄됨
유출구 3: 용리
유출구 4: 세척 폐기물
유출구 5: 회수 대역으로부터의 관통 폐기물
유출구 6: 유입구 1에 접속된 전방 칼럼의 유출구
유입구 2-6은 각각 별도의 피스톤 펌프를 통해 각각의 용액/완충제를 구비하였다.
완충제 시스템은 하기와 같이 구성되었다:
세척 1: 50 mM 트리스(Tris), 2.5 M NaCl, pH 7
세척 2: 50 mM NaAc, 1 M NaCl, pH 5
용리 완충제: 100 mM Na 아세테이트, 50 mM NaCl, pH 5
재생 완충제: 50 mM Na 아세테이트, 500 mM NaCl, pH 2.7
세척 3/평형 완충제: 50 mM 트리스 / 50 mM NaCl, pH 7
CIP: 0.5 M NaOH
로딩 대역에서, 각각의 전방 칼럼에 30 ml/분의 공급 속도로 32.25 칼럼 부피 (CV)를 로딩하였다. 이러한 로딩 동안, 3개의 칼럼은 항상 동시에 로딩 대역에 있는 반면에, 회수 대역에는 한 번에 4개의 회수 칼럼이 위치하였다. 이들 회수 칼럼은 로딩 대역으로부터의 비결합 IgG를 수집할 수 있다. 스위치 시간은 17.29분이었다.
전방 칼럼에 3회의 스위치 시간 동안 로딩한 후, 상기 칼럼을 세척 1에서 1회의 스위치 시간 내에 10 CV로 세척하였다. 그 후, 칼럼을 마찬가지로 세척 2에서 1회의 스위치 시간 내에 10 CV로 세척하였다. 그 후, 세척 3은 스위치 시간의 절반 내에 세척된 칼럼의 염 로딩을 5 CV로 감소시켰다.
후속적으로, 세척된 칼럼을 정확하게 1회의 스위치 시간에 4.5 CV로 용리시켰으며, 그에 의해 ~4.2 ml/분의 연속 용리 스트림이 전체 공정 동안 실현되었다. 이어서, 칼럼의 재생, CIP 및 평형을 각각 스위치 시간의 절반 내에 5, 3 및 5 CV의 부피로 수행하였다.
연속 용리 스트림을 균질화 루프에 4.2 ml/분의 유량으로 공급하였다. 이러한 공급 시에, 용리액의 pH는 도 4에 개략적으로 제시된 바와 같이 3.1 내지 6.6으로 요동하였다. 바이러스 불활성화를 위해, < 4의 pH가 효과적인 바이러스 불활성화를 달성하기 위해 필요하였다. 강한 pH 요동은 도 4에 제시된 바와 같이, 균질화의 결과로서 최대 3.9의 pH로 감소되었다. 균질화 루프는 6.4 mm의 내부 직경 및 30 ml의 부피를 갖는 튜빙 연장체로 이루어졌다. 상기 루프에서, 연동 펌프는 내용물을 380 ml/분의 유량으로 펌핑하였다. 단락 유동의 위험은 유입구로부터 유출구로의 방향에 대해 반대인 유동 방향에 의해 최소화되었다. 균질화된 생성물이 균질화 루프로부터의 용리액과 동일한 유량으로 유동하였다. 이어서, 상기 생성물을 체류-시간 루프로 유도하였다. 체류-시간 루프는 이상적인 플러그 유동의 경우와 비슷한 좁은 체류-시간 분포를 갖는 코일형 유동 인버터 (CFI)였다. CFI에서의 최소 체류 시간은 60분이었다. CFI의 설정은 문헌 [Klutz et al. (Klutz, S., Kurt, S.K., Lobedann, M., Kockmann, N., 2015) 및 "Narrow residence time distribution in tubular reactor concept for Reynolds number range of 10-100, Chem. Eng. Res. Des. 95, 22-33"]에 기재되어 있다. 기술적 데이터는 표 1에 열거되어 있다.
표 1: 연속적으로 작동되는 바이러스 불활성화에 대한 CFI 반응기의 설계 파라미터
본 출원으로 이어진 연구는 유럽 지역 발전 기금 (ERDF)의 일부로서 "Bio.NRW: MoBiDiK - Modulare Bioproduktion - Disposable und Kontinuierlich" [Bio.NRW: MoBiDiK - modular bioproduction - disposable and continuous] 승인 협약에 따라 투자받았다.
Claims (12)
- (a) 유입구를 통해 생성물 스트림을 제공하는 단계,
(b) n개의 전방 크로마토그래피 칼럼에 생성물 스트림을 로딩 대역에서 로딩 시간 tB로 동시에 로딩하며, n개의 전방 크로마토그래피 칼럼의 유출구 스트림을 회수 대역에서 적어도 n-1개의 회수 크로마토그래피 칼럼에 동시에 분배하는 단계로서,
여기서 n은 1 내지 5이고,
여기서 n개의 전방 크로마토그래피 칼럼은 주어진 시점에서 0과 L1 사이, L1과 L2 사이, 및 최대 Ln-1과 Ln 사이의 다양한 로딩 시간 tB를 갖고,
여기서 각각의 전방 크로마토그래피 칼럼은 Ln의 총 로딩 시간을 갖고,
Ln - Ln -1의 일정한 스위치 시간 tS 이후에 주기적으로, 전방 크로마토그래피 칼럼 n은 로딩 대역에서 나오고, 회수 대역으로부터의 회수 크로마토그래피 칼럼이 로딩 대역에 들어가는 것을 특징으로 하는 단계,
(c) 단계 (b)로부터의 생성물-로딩된 칼럼을 적어도 1종의 세척 완충제로 세척하는 단계,
(d) 단계 (c)로부터의 세척된 칼럼으로부터 생성물을 스위치 시간 tS의 ≥ 80%인 용리 시간 tE로 용리시키는 단계
를 포함하며,
총 실행 시간 tG의 80% 초과에서, 적어도 1개의 크로마토그래피 칼럼은 연속적으로 용리 단계 (d)에 있는 것인,
1개 초과의 크로마토그래피 칼럼으로부터의 생물제약 생물학적 거대분자 생성물의 연속 용리 방법. - 제1항에 있어서, 용리 단계 (d) 후, 용리된 생성물을 균질화 단계 (e)에 의해, 바람직하게는 재순환 탱크를 사용한 재순환 루프에 의해, 또는 재순환 탱크를 사용하지 않는 재순환 루프에 의해, 또는 단일-사용 정적 혼합기에 의해 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
(f) 단계 (d)로부터의 용리된 칼럼을 재생시키는 단계
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼이 친화도 원리에 따라, 이온 상호작용을 통해, 금속 킬레이트 결합을 통해, 소수성 상호작용을 통해 또는 반 데르 발스 힘을 통해 생성물과 결합하며, 여기서 친화도 원리에 따른 결합의 경우에 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼은 바람직하게는 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, IgM, IgG; 및 단백질 A, 단백질 G, 단백질 L, IgM 및 IgG와는 상이하고 생성물에 대해 친화도를 갖는 재조합 단백질로 이루어진 군으로부터 선택된 리간드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 생물제약 생물학적 거대분자 생성물이 단백질, 펩티드이거나 또는 DNA 또는 RNA를 포함하며, 상기 단백질 또는 펩티드는 모노클로날 항체, 폴리클로날 항체, 재조합 단백질 및 단백질 백신으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 DNA 또는 RNA는 DNA 및/또는 RNA 활성 성분 또는 백신의 일부인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (d)로부터의 용리된 생성물의 pH를 추가로 pH 조정제에 의해, 바람직하게는 균질화 단계 (e) 전에 또는 균질화 단계 (e) 동안에 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (e)로부터의 균질화된 생성물을 정해진 체류-시간 통로, 바람직하게는 코일형 유동 인버터 (CFI)에 통과시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 방법의 총 실행 시간 tG가 적어도 4시간, 바람직하게는 적어도 8시간, 바람직하게는 적어도 12시간, 바람직하게는 적어도 24시간, 보다 바람직하게는 적어도 48시간, 더 바람직하게는 적어도 7일, 더 바람직하게는 적어도 4주, 특히 바람직하게는 적어도 8주인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a) 내지 (d), 바람직하게는 단계 (a) 내지 (f)를 미생물-감소 방식으로 수행하며, 여기서 생성물과 접촉하게 되는 모든 사용되는 부재, 보다 특히 전방 크로마토그래피 칼럼 및 회수 크로마토그래피 칼럼을 적합한 미생물-감소 방법에 의해 미생물 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 적합한 미생물-감소 방법이 감마선 조사, 베타선 조사, 오토클레이빙, 에틸렌 옥시드 (ETO) 처리, 오존 처리 (O3), 과산화수소 처리 (H2O2) 및 계내 스팀 (SIP) 처리로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 방법에 사용되는 모든 액체, 기체 및 고체를 미생물 감소시키며, 바람직하게는 상기 미생물 감소는 바람직하게는 ≤ 0.45 μm의 세공 크기를 갖는 필터를 통한 여과에 의해 달성되고, 공정내 멸균은 바람직하게는 방법 중에 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 크로마토그래피 칼럼에 진입하는 모든 유체의 탈기를 단계 (b) 전에 수행하며, 상기 탈기는 바람직하게는 적어도 1개의 버블 트랩에 의해 및/또는 진공을 통한 적어도 1개의 소수성 마이크로여과 막에 의해 및/또는 초음파 처리에 의해 및/또는 헬륨 폭기에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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