一种从冷沉淀提取凝血因子Ⅷ的废料中提取人血管性血友病因子的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种从人血浆冷沉淀提取凝血因子Ⅷ的废料中提取人血管性血友病因子的制备工艺,属于生物制药领域。
背景技术
vWF是一种具有多聚体的血浆糖蛋白,其分子量从250kDa到2千万kDa不等,形成血浆中已知的最大分子量可溶性蛋白。血浆中小分子量vWF主要是二聚体形式,分子量约500kDa。大小不等的多聚体,对维持vWF正常生物活性具有重要意义。
血浆vWF在原发性止血中起着重要作用,其负责血小板与受损伤血管表面的粘附,并因此形成血小板栓子,有助于纤维蛋白交联的形成。另外,血浆vWF起着凝血因子VIII的运输剂和稳定剂的作用。
血管性血友病(vWD)是最常见的遗传性出血性疾病,患者vonWillebrand因子(vonWillebrandfactor,vWF)基因突变或调控异常导致血浆vWF数量减少或质量异常。vWD临床特征主要为皮肤黏膜出血,2N型和3型患者还可发生与血友病A相似的关节腔出血和肌肉血肿。据国外报道,vWD发病率(2.3~11.0)/10万人口,一般认为在遗传性出血性疾病中,vWD居第二位。
临床上vWF的活性用瑞斯托霉素辅因子活性(vWF:RCo)来表征,主要用于治疗先天性、获得性血管性血友病(vWD),一般以20~60UvWF:RCo/kg剂量来给药。
研究表明冷沉淀中富含vWF等凝血因子类物质。在血浆原料日趋紧缺的今天,通过冷沉淀来制备vWF,对冷沉淀的综合利用,节约稀缺血浆资源,提高市场竞争力具有重大意义。
现有技术中,较早的工艺使用vWF的抗体偶联到琼脂糖凝胶上,通过免疫亲和层析纯化vWF,但其抗体制备周期长,凝胶载量低,不适合作大规模制备,如《PurificationofvonWillebrandFactorsolutionsusinggelpermeationchromatography》(UP4774323)。
有专利用DEAEFractogelTSK650M(Merck)纯化vWF因子组分,纯度高,但是工艺比较复杂,需要两步离子交换和一步亲和层析,如《Processforanindustrial-scalepreparationofastandardizedhumanvonWillebrandfactorconcentrateofveryhighpurityandsuitablefortherapeuticuse》(US5408039)。也有报道CHT层析结合PH5.4酸沉淀分离vWF组分的,其比活不高,且酸沉淀去除纤维结合蛋白的同时,可能影响vWF的生物学活性,如《Productionofavonwillebrandfactorprepartionhavingagreatspecificactivity》(US20070135619A1)。
另外还有一些工艺用EMDFractogelTMAE(Merck)来纯化VIII/vWF因子复合物,但是都无法单独得到高纯度的vWF,治疗针对性不强,如《具有止血活性的含有vWF的制剂及其制备方法》(CN1425024A),《AProcessforrecoveringahigh-purityvirus-inactivatedfactorVIIIbyanionexchangerchromatography》(US5714590)。
还有一些公司用基因重组的方法(猴肾细胞或CHO细胞)纯化vWF,他们通过阴离子交换层析法从动物细胞培养液中进行提纯,但是由于动物原性抗原的存在,人体对其可能有排斥作用,如《MethodforisolationofhighlypurevonWillebrandFactor》(US5854403)。
另有采用两步层析法纯化制备vWF的报道,但其纯度不高,比活相对较低,仅50IU/mg,如《ProcessformanufacturingvonWillebrandfactor》(US5252710)。
可见,现有的的vWF纯化工艺仍存在一些问题:(1)制备周期长,不适应于大规模制备,尤其是采用免疫亲和层析法纯化时,其抗体制备周期长,凝胶载量低。(2)VIII/vWF复合物产品在较难控制工艺稳定性;(3)重组方法所得vWF产品可能存在异质抗原;(4)分离纯化工艺繁琐。
目前,血管性血友病可用冷沉淀、VIII/vWF因子复合物和DDAVP(1-去氨基-8-D-精氨酸加压素)治疗,但针对性不强,更纯的vWF因子可专一性治疗各种类型的血管性血友病,与前几种方法比有较大优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从冷沉淀提取凝血因子Ⅷ的废料中提取人vWF的制备工艺。
本发明的主要技术构思如下:
本发明于S/D病毒灭活前优化添加2%氢氧化铝凝胶进行吸附去除II、VII、IX、X因子;S/D灭活前串联过滤使用的滤芯尺寸为1.0μm和0.45μm的滤芯。
本发明对经层析后的蛋白液在层析缓冲液中加入甘氨酸保护vWF活性;优选层析后冻干前的蛋白液中加入赖氨酸、甘氨酸和白蛋白作为冻干保护剂,保护vWF活性;优选层析缓冲液中甘氨酸质量浓度0.6%~1%,冻干保护剂中赖氨酸质量浓度2~3%,甘氨酸质量浓度0.2%,白蛋白质量浓度0.8~1.3%。
本发明用一步Q-Sepharose阴离子交换层析及一步亲和层析纯化得到纯度较高的vWF。即收集冷沉淀提取凝血因子Ⅷ的废料即在冷沉淀提取凝血因子Ⅷ的制备中经层析柱流出来的液体作为原料;通过Q-Sepharose离子交换柱层析后,收集洗脱液,再经明胶亲和层析,去除残余的纤维结合蛋白及杂质,得到血管性血友病因子。
本发明的制备工艺中:
(1)通过调整洗涤缓冲液B和洗脱缓冲液B中的盐浓度;采用Q-Sepharose柱层析法去除纤维蛋白原和纤维结合蛋白及其它杂蛋白;
(2)经Q-Sepharose柱层析后的洗脱液,再经明胶层析,通过调整洗脱缓冲液B和透析液的盐浓度,去除残余的纤维结合蛋白及杂质,即得含高纯度vWF的流穿液。
本发明的制备工艺,它依次包括:冷沉淀溶解、2%氢氧化铝凝胶吸附、调节离子强度、串联过滤、S/D病毒灭活、离子交换层析;离子交换层析得收集洗脱液,洗脱液经超滤、透析、过滤,用于凝血因子VIII的生产,再从冷沉淀提取凝血因子Ⅷ的废料即收集经层析柱流穿出的液体中提取vWF;Q-Sepharose阴离子交换层析、明胶亲和层析、除菌过滤分装、冷冻干燥、干热灭活。离子交换层析流穿液收集后,先浓缩一倍,再用洗涤缓冲液B等体积超滤6次,再经Q-Sepharose层析柱,用洗脱缓冲液B收集洗脱下来的蛋白液。
本发明是这样来实现的,其具体工艺方案如下:
(1)检疫期检疫合格的人血浆领取后,75%乙醇擦拭血浆袋表面,用注射用水冲洗,合并到融浆罐中,用30~35℃以下循环水融化,血浆温度控制不高于4℃;待融化后,离心,出液温度控制在0~4℃,收集冷沉淀;
(2)将步骤(1)的制得物加入3IU/ml肝素钠溶液中,搅拌至冷沉淀完全溶解,循环水的温度控制在28~37℃;开始离心,收集上清液,称重;
(3)将步骤(2)的制得物上清液用1mol/L盐酸调节PH至6.0~7.0;加入2%氢氧化铝凝胶,搅拌;开始离心,收集上清液,称重;
(4)按“W(离子强度缓冲液)=上清液重量/10”计算,称取计算量的离子强度缓冲液至步骤(3)的制得物上清液中;调节上清液PH至6.0~7.0;用蛋白浓度缓冲液调节蛋白浓度不大于10g/L;用1.0μm的滤芯过滤,收集过滤液,称重;
(5)按步骤(4)的制得物过滤液体积的1/10加入S/D溶液,搅拌均匀,温度控制在24~26℃,连续保温6小时;0.45μm滤芯过滤;过滤液用30KD超滤膜浓缩至蛋白浓度2%,然后用蛋白液重量的2倍以上洗涤缓冲液A恒体积超滤,得超滤液,称重;
(6)将步骤(5)的制得物超滤液用离子交换柱进行层析纯化,用洗涤缓冲液A洗涤柱子直至成基线,用洗脱缓冲液A洗脱,收集洗脱液(洗脱液经超滤、透析、过滤,用于凝血因子VIII的生产)。
(7)收集步骤(6)经层析柱流出来的液体,浓缩一倍,洗涤缓冲液B等体积超滤6次,得超滤液,称重。
(8)将步骤(7)的制得物超滤液用Q-Sepharose阴离子交换层析柱进行层析纯化,用洗涤缓冲液B洗涤柱子直至成基线,用洗脱缓冲液B洗脱,收集洗脱液,称重。
(9)将步骤(8)的制得物洗脱液明胶亲和层析进行纯化,用洗脱缓冲液B洗涤柱子直至成基线,收集上样后经层析柱流出来的液体,用透析液透析、稀释至效价100IU/ml,得蛋白液,称重。
(10)将步骤(9)的制得物蛋白液经0.2μm除菌滤芯过滤分装;分装好的制品传入冻干柜进行冷冻干燥;出柜扎盖;99~100℃、30分钟干热病毒灭活;送检,检验合格后包装、入库。
离子强度缓冲液的配制方法:48.5g三羟甲基氨基甲烷,10g氯化钙,100g氯化钠,28.1g甘氨酸,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,调节PH为6.0~7.0;蛋白浓度缓冲液的配制方法:量取0.05L调节离子强度缓冲液,加注射用水至1L,调节PH为6.0~7.0。
洗涤缓冲液A配方:2.5g三羟甲基氨基甲烷,10g氯化钙,25g氯化钠,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,调节PH为6.0~7.0。
洗脱缓冲液A配方:2.5g三羟甲基氨基甲烷,15g氯化钙,40.9g氯化钠,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,调节PH为6.0~7.0。
洗涤缓冲液B的配方:4g枸橼酸钠,11.4g氯化钠,3g氯化钙,6g甘氨酸,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,调节PH为5.8~6.8。
洗脱缓冲液B配方:4g枸橼酸钠,16.38g氯化钠,3g氯化钙,6g甘氨酸,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,调节PH为5.8~6.8。
透析液的配方:2.94g枸橼酸钠,25g氯化钠,0.111g氯化钙,30g甘氨酸,2g盐酸赖氨酸,人血白蛋白8g,加适量注射用水充分溶解,补加注射用水至1L,调节PH为6.8~7.2。
所述百分数除有限定之外,其余为质量百分数。
本发明的积极效果:
1、在血浆原料日趋紧缺的今天,通过冷沉淀来制备vWF,对冷沉淀的充分利用,提高市场竞争力有着重大意义,另外也能间接节约稀缺血浆资源。
2、在离子交换层析提纯vWF的过程中,用适当洗脱液洗脱下来的溶液,再经超滤、透析、过滤等工序,可用于生产凝血因子Ⅷ。
本发明相比于传统vWF的制备工艺,创新点在于:
1.充分利用血浆资源,用凝血因子VIII离子交换的流穿废液制备高纯度vWF。生产凝血因子VIII时会产生废料如vWF、纤维蛋白原等,将废料中的组分分离出来,变废为宝,最大限度利用紧缺的血浆资源,提高血浆利用率。
2、对层析缓冲液加入甘氨酸,层析后冻干前的蛋白液中加入赖氨酸、甘氨酸和白蛋白,保护vWF活性。层析缓冲液中加入甘氨酸可以在层析分离纯化过程中,减少vWF的活性损失。在蛋白透析液中加入白蛋白、赖氨酸、甘氨酸作为冻干保护剂,可稳定vWF分子。白蛋白是优良蛋白稳定剂,同时可以有效蛋白质表面的吸附。赖氨酸、甘氨酸为小分子氨基酸,可以保护蛋白质结构,能升高成品的塌陷温度,阻止冻干过程中因塌陷导致的蛋白质损伤。保持生物学活性。
3、离子交换层析分离vWF的最关键因素是洗涤液和洗脱液的盐离子浓度。洗涤液盐浓度过低会导致纤维蛋白原、纤维结合蛋白等杂质残存,洗涤液盐浓度过高,将导致vWF的回收率降低,洗脱得到的vWF量减少。在多次试验后发现,195mM(11.4g/L)氯化钠为最佳洗涤液盐浓度。另外洗脱液盐浓度也需在适宜范围内,过高过低也不利于vWF的获得,我们通过试验确定为280mM(16.38g/L)。这两种盐浓度的配比可以兼顾vWF的活性和比活,是一对最好的配比浓度。
4、本工艺采用一步离子交换和一步亲和层析工艺,既能保证vWF的纯度和收率,也可简化生产工艺,充分降低人力和时间成本。离子交换层析起到初步纯化的作用,亲和层析填料具有特异性结合蛋白的特点,进一步对蛋白进行精细纯化。
5、采用人源性的冷沉淀作为起始原料,避免了重组蛋白的异质抗原排斥反应的发生,提高了临床使用安全性。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施案例
本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述,然而,本发明的范围并不限于下述实施例。
以6000L血浆为例,具体制备工艺如下:
(1)检疫期检疫合格的人血浆领取后,75%乙醇擦拭血浆袋表面,用注射用水冲洗,合并到融浆罐中,用30~35℃以下循环水融化,血浆温度控制不高于4℃;待融化后,离心,出液温度控制在0~4℃,收集得冷沉淀45.2kg;
(2)将步骤(1)的制得物冷沉淀加入3IU/ml肝素钠溶液中,搅拌至冷沉淀完全溶解,循环水的温度控制在28~37℃;开始离心,收集上清液,称重得169.5kg;
(3)将步骤(2)的制得物上清液用1mol/LHCL调节PH至6.0~7.0;加2%氢氧化铝凝胶,搅拌;开始离心,收集上清液,称重得178.6kg;
(4)按“W(离子强度缓冲液)=上清液重量/10”计算,称取计算量的离子强度缓冲液至步骤(3)的制得物上清液中;调节上清液PH至6.0~7.0;用蛋白浓度缓冲液调节蛋白浓度不大于10g/L;用1.0μm的滤芯和0.45μm的滤芯串联后过滤,收集过滤液,称重得189.9kg;
(5)按步骤(4)的制得物过滤液体积的1/10加入S/D溶液,搅拌均匀,温度控制在24~26℃,连续保温6小时;0.45μm滤芯过滤;过滤液用30KD超滤膜浓缩至蛋白浓度约2%,然后用蛋白液重量的2倍以上洗涤缓冲液A恒体积超滤,即超滤液,称重得201.4L;
(6)将步骤(5)的制得物超滤液用离子交换柱进行层析纯化,用洗涤缓冲液A洗涤柱子直至成基线,用洗脱缓冲液A洗脱,收集洗脱液。
(7)收集步骤(6)经层析柱流出来的液体,浓缩一倍,洗涤缓冲液B等体积超滤6次,得超滤液,称重得120.5L;
(8)将步骤(7)的制得物超滤液用Q-Sepharose阴离子交换层析柱进行层析纯化,用洗涤缓冲液B洗涤柱子直至成基线,用洗脱缓冲液B洗脱,收集洗脱液,称重得48.5L;
(9)将步骤(8)的制得物洗脱液明胶亲和层析进行纯化,用洗脱缓冲液B洗涤柱子直至成基线,收集上样后经层析柱流出来的液体,超滤浓缩至5L,透析6遍,得超滤液,称重得5.2L;按效价100IU/ml稀配至6.1L;
(10)将步骤(9)的制得物滤液经0.2μm除菌滤芯过滤分装,分装装量为每瓶5mL,分装数量为1196瓶;分装好的制品传入冻干柜进行冷冻干燥;出柜扎盖;99~100℃、30分钟干热病毒灭活;送检,检验合格后包装、入库;
所述百分数除有限定外,其余为质量百分数。
本发明方法制备的产品与《欧洲药典中》描述的vWF关键质量指标的对比如下表1。
表1:
项目 |
本发明 |
《欧洲药典》 |
PH |
6.8~7.2 |
6.5~7.5 |
活性 |
应≥100IU/ml |
≥1IU/ml |
比活 |
应≥200IU/mg |
≥20IU/mg |
凝血因子VIII含量 |
每100IU vWF:RCo中VIII:C 2~4IU/ml |
每100IUvWF:RCo中VIII:C≤10IU/ml |
渗透压摩尔浓度 |
240~1000mOsmol/kg |
应不低于240mOsmol/kg |
本发明方法制备的产品中,不同的离子交换盐浓度对产品质量的影响的小试研究,如下表2。
表2:
说明:阴离子交换过程中,vWF和纤维结合蛋白在150mMNaCl到300mMNaCl这个盐浓度区间,对盐浓度即离子强度非常敏感,经试验对比分析,筛选得到两种主要杂质(纤维结合蛋白和纤维蛋白原)最少的层析缓冲液配方。优选洗涤液为195mMNaCl(11.4g/L)和洗脱液为280mM(16.38g/L)NaCl,可得到活性和比活均较高的vWF。
本发明方法制备的产品中,层析缓冲液中甘氨酸对产品的影响,如表3。
表3:
甘氨酸浓度(%) |
洗涤液B盐浓度(%) |
洗脱液B盐浓度(%) |
vWF:RCo活性(IU/ml) |
0 |
195 |
280 |
101.5 |
0.2 |
195 |
280 |
102.1 |
0.6 |
195 |
280 |
104.8 |
1.0 |
195 |
280 |
104.81 |
说明:层析缓冲液中的甘氨酸能在层析过程中,保护vWF中的作用,质量浓度0.6%~1%,此范围的甘氨酸浓度对层析过程vWF的保护作用相差不大,选择较低的即可,最佳的是0.6%。
本发明方法制备的产品中,透析液(冻干保护液)各种不同成分对产品的影响,如表4。
表4:
说明:甘氨酸质量浓度2~3%,赖氨酸质量浓度0.2%,白蛋白质量浓度0.8~1.3%,为较好的适用范围,外观略微或无萎缩,且有轻微或无乳光,活性亦得到较好保护。赖氨酸的质量浓度的差别对冻干保护影响较小,选择0.2%即可。最佳的透析缓冲液(冻干保护液)配方为甘氨酸浓度为3%,白蛋白浓度为0.8%,外观和活性均为最佳。