JP7325962B2 - タンパク質低吸着性を有するタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用、または輸送用の容器及びタンパク質若しくはタンパク質組成物の製造用器材 - Google Patents
タンパク質低吸着性を有するタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用、または輸送用の容器及びタンパク質若しくはタンパク質組成物の製造用器材 Download PDFInfo
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Description
タンパク質は生体内において情報伝達及び生理活性物質の産生や運搬など生命の維持に欠かせない重要な役割を担っている。しかし、タンパク質及びタンパク質を含む組成物を上記研究分野や上記技術分野において使用する際には、タンパク質の吸着により大きな問題が発生することが多い。例えば、抗体医薬等のタンパク質製剤の製造(培養・精製等)工程、保存・搬送工程において、該タンパク質製剤の器材への吸着によりロスが生じると、製造コストが高くなる。また、抗体医薬等のタンパク質製剤の投与時において、該タンパク質製剤の器材への吸着によりロスが生じると、実際の投与量が容器に記載されている投与量よりも少なくなるために、治療効果に影響を及ぼすこともあり得る。また、再生医療、細胞の研究等を目的とした細胞培養工程において、培地(特に、無血清培地や分化誘導用培地)中に含まれる高価なタンパク質成分(細胞の生育や分化誘導等に必要な成長因子等)が、培養中に器材に吸着することによりロスが生じると、コストアップにつながるという問題がある。更に、タンパク質の不可逆的な吸着はクロマトグラフィーカラムや実験用のチューブにおける汚れの原因となり、また、血液透過膜などでは補体系の活性化を引き起こすとともに、本来の膜透過性が著しく低減し、物質交換などの機能が充分に発揮されなくなる。加えて、細胞の活性化や免疫反応を誘起し、たちまち材料が異物認識を受けることになる。
最近、医薬品の技術分野において、抗体医薬等のタンパク質製剤の重要性が増してきている。一方で、iPS細胞や細胞シートを含む種々の細胞・組織等を利用する再生医療の実用化も進展している。したがって、本質的にタンパク質との相互作用が弱く、タンパク質を吸着させない材料が多くの分野で切望されている。
また、上記特許文献11に記載されたフッ素化基材を使用して製造される器材は、たとえFEPを用いた場合であっても、タンパク質低吸着性が不十分であるという問題点がある。
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、タンパク質低吸着性を十分に発揮することができるタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用,または輸送用の容器及びタンパク質若しくはタンパク質組成物の製造用器材を提供することにある。
(1)テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、及びテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体から選ばれる少なくとも1つのフッ素樹脂であり、かつ融点が320℃以下であるフッ素樹脂における非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個以下であるフッ素樹脂によりタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物と接触する表面が形成されていることを特徴とするタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
(2)容器であることを特徴とする(1)記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
(3)バッグであることを特徴とする(1)または(2)記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
(4)タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物が抗体(免疫グロブリン)であることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
(5)タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物がアルブミンであることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
(6)タンパク質製剤の製造用器材であることを特徴とする(1)記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
(1)抗体医薬品等のタンパク質製剤の製造(培養・精製等)工程、保存・搬送工程や投与時において、該タンパク質製剤の器材への吸着によるロスを防ぐ。
(2)再生医療用途等での細胞培養工程(分化誘導工程を含む)において、培地(特に、無血清培地や分化誘導用培地)中に含まれる高価なタンパク質成分(細胞の増殖や分化誘導等に必要な成長因子等、具体的には、各種のタンパク質(アルブミン、インスリン、トランスフェリン等の細胞増殖因子、アクチビンA、骨形成因子4(BMP-4)、上皮細胞成長因子(EGF)、幹細胞因子(SCF)、インターロイキン類等のサイトカインや成長因子等))が、培養中に器材に吸着することによるロスを防ぐ(コストダウンにつながる)。
本発明において、タンパク質を含む組成物とは、1種若しくは2種以上のタンパク質及び他の1種若しくは2種以上の物質の混合物若しくは製造物を意味する。本発明において使用されるタンパク質を含む組成物として、抗体医薬品等のタンパク質製剤、血液等の体液、血清、血漿等のタンパク質を含む生体成分、タンパク質成分を含む培地(特に、無血清培地や分化誘導用培地)などが例示されるが、これらに限定されない。
「投与用容器」とは、タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物を臨床の場で患者に投与する場合に使用する容器を意味する。
「保存用容器」とは、タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物を一定期間貯蔵する場合に使用する容器を意味する。
「運搬用容器」とは、タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物を人力または機械(ロボットを含む)等により移動する場合に使用する容器を意味する。
「輸送用容器」とは、タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物を車、船、航空機などの輸送手段を利用して移送する場合に使用する容器を意味する。
「製造用器材」とは、タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物を製造する場合に使用する器材を意味する。
「器材」とは、器具(簡単な道具類)、器械(人間が直接動かし、比較的小型で小規模な装置や道具(インストルメント))、及び器具・器械を作る材料を意味する。例えば、抗体医薬品等の製造設備の配管・チューブ・容器等、精製用器材(フィルター、カラム等)、が例示される。
本件フッ素樹脂としては、具体的には、テトラフルオロエチレン(TFE)-ヘキサフルオロプロピレン(HFP)系共重合体(FEP)、TFE-パーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)系共重合体(PFA)を挙げることができる。
上記のうち、非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個以下であるFEP・PFAは、非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個より多いFEP・PFAに対して、顕著なタンパク質低吸着性を示す。即ち、非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個より多いFEP・PFAは、十分なタンパク質低吸着性を有していないのに対して、非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個以下であるFEP・PFAは、非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個より多いFEP・PFAよりも顕著に優れたタンパク質低吸着性を示した。かかる特性は、非フッ素化基末端と-CF2H基末端とを合計した数が炭素1×106当たり70個以下であるFEP・PFAのみが有する特性である。
本発明のフッ素樹脂は、上記の特性以外にも、以下の(1)~(5)の特性を有する。
(1)可塑剤等の溶出が無い。
(2)高温蒸気(オートクレーブ)滅菌可能。
(3)DMSO、DMFに不溶。
(4)優れた極低温特性を有する(-200℃でも脆化しない)。
(5)透明性が高い。
上記TFE-HFP系共重合体としては、TFE/HFP共重合体やTFE/HFP/PAVE共重合体が好ましい。かかるTFE/HFP共重合体におけるTFEとHFPとの質量比は、80~97/3~20が好ましく、84~92/8~16がより好ましい。また、上記TFE/HFP/PAVE共重合体におけるTFEとHFPとPAVEとの質量比は、70~97/3~20/0.1~10が好ましく、81~92/5~16/0.3~5がより好ましい。
上記TFE-PAVE系共重合体におけるTFEとPAVEの質量比は、90~98/2~10が好ましく、92~97/3~8がより好ましい。
すなわち、前記非フッ素化基末端の合計や、非フッ素化基末端と-CF2H基末端との合計は、原料となるフッ素樹脂、ペレット、フィルムの各段階において炭素1×106当たり70個以下である必要はなく、最終的な容器または器材のタンパク質と接触する表面において炭素1×106当たり70個以下であればよい。また、-CF3の末端基を1つ以上含むフッ素樹脂の場合、原料となるフッ素樹脂、ペレット、フィルムの各段階において-CF3の末端基が1つ以上である必要はなく、最終的な容器または器材のタンパク質と接触する表面においてフッ素樹脂が-CF3の末端基を1つ以上含んでいればよい。
(1)抗体医薬品等のタンパク質製剤の製造(培養・精製等)工程、保存・搬送工程や投与時において、該タンパク質製剤の器材への吸着によるロスを防ぐ。
(2)再生医療用途等での細胞培養工程(分化誘導工程を含む)において、培地(特に、無血清培地や分化誘導用培地)中に含まれる高価なタンパク質成分(細胞の増殖や分化誘導等に必要な成長因子やサイトカイン類)が、培養中に器材に吸着することによるロスを防ぐ(コストダウンにつながる)。
本発明のフッ素樹脂は、タンパク質若しくはタンパク質を含む組成物と接触する表面を有する様々な容器、製造設備の部品、精製用器材、実験器具等の器材に使用することができる。
本発明の容器または器材の形態としては、例えば、バッグ、ボトル、遠心チューブ、バイアル、シリンジ、チューブ等を挙げることができ、本発明の容器がタンパク質投与用容器の場合、シリンジ、(点滴用)バッグ、(点滴用)ボトル、チューブが好ましく、本発明の容器がタンパク質保存用容器の場合、バッグ、ボトル、遠心チューブ、バイアルが好ましく、本発明の容器がタンパク質の運搬及び輸送用容器の場合、バッグ、ボトル、バイアル、チューブが好ましい。特に、バッグ形状の本発明の容器は、タンパク質の投与用、保存用、運搬用及び輸送用の全ての用途に適用できるため、好適に例示することができる。本発明の製造用器材の具体的な用途として、例えば、下記を挙げることができる。
(1)抗体医薬品等のタンパク質製剤関連:
培養容器(バッグ他)、製造設備の配管、反応用または貯蔵用タンク等、精製用器材(フィルター・カラム他)、保存/搬送用容器、投与用容器(シリンジ、投与バッグ他)
(2)再生医療用途等でのタンパク質成分を含む細胞培養関連:
培養容器(バッグ他)(特に、iPS細胞の大量培養用、分化誘導用)、培地容器(増殖・成長因子、サイトカイン類等のタンパク質成分容器も含む)
10cm×4cmサイズで厚さ100μmの5種類のフィルムについて、それぞれ2枚を重ね合わせ、インパルスシーラーを用いてシール時間50秒、シール圧力0.2MPa、シール幅4mmの条件でヒートシールすることにより、5種類のパーフルオロポリマー製バッグを製造した(容器A~E)。
なお、ポリエチレンバッグ(容器F)には市販品の70×50×0.04mmサイズのバッグ((株)生産日本社製 ユニパック(登録商標)A-4)、ガラス容器(容器G)には胴径φ21mm×全長45mmサイズの市販品のスクリュー管瓶((株)マルエム製TSスクリュー管瓶 9mL)を用いた。
厚み250~300μm程度の当該樹脂のサンプルを作製し、FT-IR Spectrometer 1760X(Perkin-Elmer社製)を用いて分析を行った。
厚み250~300μm程度の当該樹脂のサンプルを作製するにあたっては、バックを構成するフィルム(ペレットから溶融成形により作製)はそのまま、厚みが足りない場合は、フィルムを重ね合わせて測定した。
l:吸光度
k:補正係数(表1参照)
t:サンプル厚み(mm)
発色液は、ペルオキシダーゼ発色液(3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン(TMBZ)、KPL社製)の50mLとTMB Peroxidase Substrate(KPL社製)の50mLとを混合したものを使用した。
タンパク質溶液として、タンパク質(POD-goat anti mouse IgG、Biorad社製)をリン酸緩衝溶液(D-PBS、和光純薬社製)で16,000倍に希釈したものを使用した。
容器A~Gに、タンパク質溶液を2mLずつマイクロピペットで分注し(各容器毎に2mLを使用)、室温で1時間放置した。各反応は、すべてN=3で行った。
次いで、各容器からタンパク質溶液を抜き去った後に、各容器を、界面活性剤(Tween20、和光純薬社製)を0.05質量%含ませたリン酸緩衝溶液4mLで4回洗浄した(各容器毎に4mLを4回使用)。
次いで、洗浄を終えた各容器に発色液を2mLずつ分注し(各容器毎に2mLを使用)、7分間発色反応を行った。1Mのリン酸溶液を1mL加えることで(各容器毎に1mLを使用)発色反応を停止させた。
ブランクは、3本のガラス容器に発色液を2mLずつ分注した後に(各ガラス容器毎に2mLを使用)、タンパク質溶液を40μL分注した。7分間発色反応を行い、1Mのリン酸溶液を1mL加えることで(各ガラス容器毎に1mLを使用)発色反応を停止させた。
次いで、各容器から3mL液を取り出し、分光光度計用のセルに移した。
吸光度は、紫外分光光度計U-3310(日立製作所社製)により450nmの吸光度を測定した。ここで、ブランクの吸光度(N=3)の平均値をA0とした。各バッグから移動させた液の吸光度をA1とした。
Q1=A1/{A0×(2000/ブランクのタンパク質溶液の分注量)}×100
=A1/{A0×(2000/40)}×100 [%]
容器Hとして、カバーグラス(松浪硝子工業製、C025251、25×25・No.1)の表面に、「スーパーパップペン・リキッドブロッカー」(大道産業製)で10×10mmの枠線を書いたものを用いた。
市販のBSA(牛血清アルブミン・シグマ製・A7638)と、Thermo Fisher製の蛍光標識キット(Alexa Fluor(R) 555 NHS Ester (Succinimidyl Ester) A20009)を用いて、本キットに添付されているプロトコールに従って、蛍光(Alexa Fluor(R) 555)標識BSAを作成し、該蛍光標識BSAを、PBSで希釈して10μg/mLとなるように調整したもの(蛍光標識BSA溶液)を、以下の実験に使用した。
容器AおよびBに、蛍光標識BSA溶液(10μg/mL)を1mLずつマイクロピペットで分注し、37℃で1時間放置した。このとき、バッグへの接液面積は約600mm2であった。
容器Hについては、「スーパーパップペン・リキッドブロッカー」で作成した枠線内に、蛍光標識BSA溶液を167μL/cm2となるようにマイクロピペットで滴下して、シャーレに入れた後に、37℃で1時間放置した。
各反応は、すべてN=3で行った。
1時間後に、容器A、BおよびHから蛍光標識BSA溶液を除去した後に、各容器を、PBS溶液2mLでそれぞれ4回ずつ洗浄した。
容器AおよびBについては、蛍光標識タンパク質溶液と接していた部分の一部(10×10mm程度の正方形)をハサミで切り取り、その上にProLong(R) Diamond 褪色防止用封入剤(Thermo Fisher社製)を滴下した後、カバーグラスをマウントして、蛍光顕微鏡(Zeiss製・LSM700、×20)で撮影した。
容器Hについても同様に、洗浄後にProLong(R) Diamond 褪色防止用封入剤(Thermo Fisher社製)を滴下し、その上に新たなカバーグラスをマウントして、蛍光顕微鏡(Zeiss製・LSM700、×20)で撮影した。
主な撮影条件は下記の通りである;
・対物レンズ:Plan-Apochromat 20X/0.8 M27
・ピンホール:147μm
・ピクセル数:1024×1024
・レーザーパワー:0.5%
撮影後に、Fijiソフトウェアで解析することにより、各サンプルについて、吸着した蛍光標識BSA由来の平均蛍光強度を算定した。(各サンプルにつき5視野ずつ解析)
容器Hの平均蛍光強度を100とした場合の、容器AおよびBの平均蛍光強度の割合(BSA相対吸着率(%))を表4に示す。
Claims (5)
- テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、及びテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体から選ばれる少なくとも1つのフッ素樹脂であり、かつ融点が320℃以下であるフッ素樹脂における、-COF基末端、-COOH基末端、水と会合した-COOH基末端、-CH 2 OH基末端、-CONH 2 基末端、及び-COOCH 3 基末端を合計した数が炭素1×106当たり35個以下であり、かつ、-CF 2 H基末端を含まないフッ素樹脂によりタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物と接触する表面が形成されており、前記表面へのタンパク質の吸着が抑制されることを特徴とするタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
- 容器が、バッグであることを特徴とする請求項1記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
- タンパク質が抗体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
- タンパク質がアルブミンであることを特徴とする請求項1又は2に記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
- 製造用器材が、タンパク質製剤の製造用器材であることを特徴とする請求項1記載のタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の投与用、保存用、運搬用若しくは輸送用の容器またはタンパク質若しくはタンパク質を含む組成物の製造用器材。
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