JPS58176547A - イムノアフイニテイ−クロマトグラフイ−用担体 - Google Patents

イムノアフイニテイ−クロマトグラフイ−用担体

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JPS58176547A
JPS58176547A JP57059627A JP5962782A JPS58176547A JP S58176547 A JPS58176547 A JP S58176547A JP 57059627 A JP57059627 A JP 57059627A JP 5962782 A JP5962782 A JP 5962782A JP S58176547 A JPS58176547 A JP S58176547A
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antigen
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immunoaffinity
chromatography
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三原 敏夫
Hiroyasu Suzuki
弘康 鈴木
Kazuhiko Arai
一彦 新井
Yoshiaki Ishimatsu
石松 義章
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物学的活性を有する有用物質、特に抗体をリ
ガンドとして結合するイムノアフィニティークロマトグ
ラフィー用担体に関し、より詳しくは水酸基を有する水
不溶性ゲルをエポキシド活性化法により活性化し、次い
でポリエチレングリコール誘導体を導入することにより
抗体回収効率が向上し、非特異的吸着を防ぎ、繰返し使
用に耐え、かつ固定化効率の高いイムノアフィニティー
クロマトグラフィー用吸着体を得ることができるイムノ
アフィニティークロマトグラフィー用担体に関するO 近年、バイオテクノロジーの技術革新は目ざましく、遺
伝子組換え、細胞融合技術は微生物あるいは細胞の大量
培養により、ホルモン、酵素等の有用物質特にインター
7=ロン、ソマトスタチン、インシーリン等の微量有用
物質の生産を可能にした。又、ヒトのリンパ球の細胞融
合によるリンホカイン類の生産も抗腫瘍作用、免疫賦活
剤として注目され始めている。(Proc、 Natj
、 Acaa Sci。
U、 S、 A、工8 7717(’81))これらの
生物学的に活性な有用物質には治療薬として期待される
ものが多く、その精製プロセスの良否が工業化の成否を
決定する程である。
現在、分離精製手段としては、溶解度の差、電荷の差、
分子サイズ、形状の差、化学的又は物理的親和力の差な
どを利用する方法が広く用いられているが、これらの手
段はその分離原理が物質の物理的あるいは化学的特性の
差に基づいているため、分離の特異性が一般に低く、精
製純度を上げるためには数種の方法を組合せて使用せね
ばならず、精製効率が低いという欠点を有する。
一方、生伴高分子の生物学的親和力は、固有の特異的な
高次構造に起因して特異性が極めて高く、この生物学的
親和力を分離精製に利用するアフィニティークロマトグ
ラフィーは精製効率の高い優れた精製手段であり、特に
生物学的活性を有する微量有効成分の分離精製には好適
である。イムノアフィニティークロマトグラフィーは特
に微量で生物学的活性が高く、きびしい特異性を有する
抗体をリガンドとして使用するため、精製効率がきわめ
て高く、又抗原性を有するすべての物質の精製に利用で
きるという広′(・応用範囲を有している。
インターフェロンの精製においては、1回のイムノアフ
ィニティークロマトグラフィーで活性を5000倍に上
昇させることができた。(Nature。
イムノアフィニティークロマトグラフィーにおいて、リ
ガンドとして利用される抗体としては、従来免疫動物の
血清あるいは腹水を冷エタノール法等で精製したものを
使用していた。これらは特異性の異る抗体の混合物であ
り、抗原特異性、抗体力価環一定品質の抗体の産生は困
難であった。
しかし、1975年にに3hlerとMilstein
により、リンパ球の細胞融合法が確立されて以来(Na
ture 256 495. (’75))、高い結合
特異性を有するモノクローナル抗体が、大量かつ均質に
調製可能になり、イムノアフィニティークロマトグラフ
ィーの工業的規模での利用の可能性が実現化した。
高純度の精製を要求されるイムノアフィニティークロマ
トグラフィーにおいては目的物資以外の不純物質の混入
を極力避ける必要があり、不純物質の非特異的な吸着の
抑制が重要な課題である。
更に実用的には抗体が高価なため、繰返し使用が必須条
件であり、調製された吸着体の安定性も重要である。
一般に水酸基を有する水不溶性ゲルにリガンド。
を結合するにあたっては共有結合法が優れ、従来ハロゲ
ン化シアンを用いた水酸基を有する水不溶性ゲルの活性
化法が多用されてきたが、この方法は結合部分に荷電部
が導入され、非特異的吸着、リガンドの漏出といった問
題があった。
荷電部を導入しない活性化法としてはエポキシド活性化
法が挙げられ、この方法によれば担体とリガンドの架橋
部に化学的に安定なアルキルアミン結合及びエーテル結
合が形成され、静電的相互作用による非特異的吸着もな
く、工業的規模での使用にも適している。(J、 Ch
romatography。
135.427(’77))  特公昭56−2358
8号公報には水不溶性ゲルをエポキシド活性化法を用い
て活性化し、酵素あるいは酵素抑制剤を結合させる方法
が開示されている。
本発明者らはこの方法を用いてイムノアフィニティーク
ロマトグラフィー用吸着体を得ようと試みたが、抗体の
結合量が低く、高−条件で長時間の反応を必要とし、抗
体活性が低下し、望ましい吸着体を得ることができなか
った。そこで更にスペーサーの導入を試み、一般によく
使用される−(C1h)n−構造を有するスペーサーを
用いたが、なお不純物の非特異的吸着を避けることはで
きなかった。
本発明者らは固定化効率が高く、非特異的吸着がなく、
抗原回収率が高(、しかも繰返し使用に耐えるイムノア
フィニティークロマトグラフィー用吸着体に望ましい担
体を得るべ(鋭意研究し、水酸基を有する水不溶性ゲル
をエポキシドにより活性化し、スペーサーとして一〇 
−(CH2−Cl−42−0−)m−構造を有するポリ
エチレングリコール誘導体を導入することによって本発
明を完成した。
すなわち本発明に係るスペーサーは親水性を有するため
不純物の非特異的吸着がなく、エポキシ活性化法と併用
することによって優れたイムノアフィニティークロマト
グラフィー用担体を得ることができる。
以下、本発明の詳細な説明する。
イムノアフィニティークロマトグラフィー用担体として
は水不溶性ゲルが使用され、例えば天然物としてはアガ
ロース(セファロース)、デキストラン、セルロース、
多孔性セルロースピーズ、合成高分子としてはポリアク
リルアミド、多孔性ガラス等が挙げられ、中でもリガン
ドである抗体の結合容量、非特異的吸着の排除等の観点
から、アガロースが優れている。更にポリビニルアルコ
ールを架橋して得られた水不溶性ゲル(以下ボッ々−ル
ビーズとする)はアガロースとほぼ同等の効果を有する
優れた素材である。
水酸基を有する水不溶性ゲルを活性化するにあたっては
エポキシド基を有する2官能性化合物、例エバエビハロ
ヒドリン、ビスオキシランを用いる。前者としてはエピ
クロルヒドリンが望ましく、エポキシドが挙げられる。
これらの化合物は比較的緩和な条件で反応し、容易にエ
ポキシ基を導入することができる。
スペーサーは立体障害による抗原回収率の低下を防止す
るために必要であり、本発明におl、1て(1次式の化
合物、 N1−12− (CH2)n−0−(C■z・CH20
)m−(CH2)n−NH2・・・(1) 又は NH2−NH・Co−(Q−b)n −0−(CX−1
2・CH20) m−(Q(2)。
−CO11NH@NHz  ・・・(2)を使用する。
式中mは1〜10であり、立体障害の防止にはmは10
以下で充分であり、それ以上であっても効果が向上しな
いばかりか、却って抗原回収率が低下する。式中nは2
〜3が適当である。上記(1)、(2)の化合物はどの
ような方法で製造してもよく、例えばポリエチレングリ
コールに常法によりアミノ基又はヒドラジド基を導入す
る方法(’l”etrahedron Letters
 N131. P、 2839(’78))、又、市販
の中間体、例えば1,2−ビス(2−シアノエトキシ)
エタン(東京化成社製)を還元あるいは水和反応によっ
てアミン基又はヒドラジド基を導入する方法(シアン化
合物の化学と工業、岡田他、幸書房)などがあり、更に
rlJ販品を購入することもできる。例えば床束化学、
社製、α、ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリエチレ
ンクリコールエーテルナトカアル。
エポキシド活性化水不溶性ゲルへのポリエチレングリコ
ール誘導体の結合は強アルカリ性の条件下でエポキシ基
と反応させる。ポリエチレングリコール誘導体の使用量
は水不溶性ゲルに導入しているエポキシ基の10〜10
0倍モルテアル。
通常pH9〜j3.25〜75℃で3〜20時間反応さ
せる。
抗体と本発明に保る担体との結合法はゲルタールアルデ
ヒドによる結合法、抗体の糖鎖部分のグリコール部を過
ヨウ素酸酸化して結合する方法などがあり、またN−ヒ
ドロキシコノ蔦り酸イミドニスデル化して結合する方法
も副反応の起きない結合法ではあるか、やや操作が煩雑
であり、□□□thodeEnzymal、 34.7
7 (’74 ) )その他の公知の結合法を使用する
ことができる。
グルタルアルデヒドによる結合法は担体なpH5〜9で
グルタルアルデヒド溶液と15〜60分反応させ充分に
洗滌する。グルタルアルデヒドは担体に結合しているア
ミノ基又はヒドラジド基の10〜100倍モル使用する
。次いで担体を抗体溶液とpi(6,5〜9、温度4〜
25°Cの条件下で3〜24時間反応させ、担体に結合
しているアルデヒド基と抗体分子中のアミノ基をシッフ
塩基反応で結合する0 また、抗体の糖鎖部分を過ヨウ素酸酸化する方法は先ず
、抗体を過ヨウ素酸又はその塩を用いて酸性条件下で酸
化する。このとき、酸化はグリコールの隣接ヒドロキシ
ル基間で起り、1モルのl04−がIO3−に還元され
ると同時に、この部位が分断され、2モルのアルデヒド
基が生成する。
生成したアルデヒド基を本発明担体のアミン基又はヒド
ラジド基と接触させてシッフ塩基反応で結合させる。
シック塩基は酸性又はアルカリ性条件下では不安定であ
り、イムノアフィニティークロマトグラフィーにおいて
吸着タンノくり質の溶出を酸性又はアルカリ性で行う場
合にはシッフ塩基の安定化が望ましく、水素化ホウ素ナ
トリウム又はシアノ水素化ホウ素ナトリウムその他の還
元剤により、…5〜9、温度4〜25℃で数10分から
数10時間還元することにより容易に安定化させること
ができる。
以下、実施例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発
明はこれによって制限されるものではない。
なお、以下の実施例において抗原回収率は下記の方法に
よって測定した。
■)抗原の放射性ヨウ素(1251識 クロラミ7T法(Nature、 194 ”495(
’ 62))により  Iで標識し、ゲル濾過により精
製した。
2)可溶性抗体の抗原結合量の測定 一定量の抗体溶液に  ■標識した抗原溶液の希釈系列
溶液を等量加7忙良く攪拌し、一定時間放置後遠心分離
し、上清又は沈降物の放射活性を測定し、結合し得る抗
原量の最大値を求めた。
(抗原濃度、抗体濃度及び放置時間は予備実験により決
定した。) 3)吸着体(固定化抗体)の抗原結合量の測定吸着体を
カラムに充填し、125Iで標識した抗原を供給してア
フィニティークロマトグラフィーを行い、吸着された抗
原の放射活性を測定して、吸着体の抗原結合量を求めた
。
4)抗原回収率の算出 実際のカラム反応において吸着された抗原量(3)と吸
着体の作製に使用した可溶性抗体が結合し得る抗原量の
最大値閑の比率で求めた。
すなわち、抗原回収率= y x 1o o %とじた
。
グラスフィルター上でよく洗滌し、吸引濾過したセファ
ロース4B(ファルマシ71J:製)20Ji’\( (湿重量)を丸底フラスコに入れ蒸留水3omlと2 
M、Na01−113 ml、 xピクロルヒドリy 
3mlを順次加え、40’Cの恒温槽中で2時間振とう
した。
次いでグラスフィルター上で蒸留水でよく洗浄して活性
化ゲルを得た。約500μmole/9(固形分)のエ
ポキシ基が導入された。エポキシ基の定量は塩酸による
滴定法(J、 Chromatogr、 90゜87 
(’74 ) )によった。(以下の実施例比較例にお
いても同じ) 実施例1−1で調製したエピクロルヒドリン活性化セフ
ァロース4B20g(湿重量)を丸底グラス:7 K 
入れ、蒸留水100 ml、  2 M、NaOH10
0me1 α、ω−ビス(3−アミノプロピル)−ジエ
チレングリコールエーテル(仏学化学社製)2゜yを加
え、40℃の恒温槽中で一晩振とうした。
約450 μmole /’J (固形分)ノα、ω−
ビス(3−アミノプロピル)ジエチレングリコールエー
テルが結合した。なお、α、ω−ビス(3−アミノプロ
ピル)ジエチレングリコールエーテルの結合量はケルダ
ール法による窒素含量の分析法により求めた。(有機定
量分析、基礎分析化学講座11、共立出版)(以下の実
施例比較例においても同じ)。
ケン化度99.5モル%、平均分子量6000のポバー
ル20gをトルエン300m1に溶解し、トリレンジイ
ソシアナートをポバールに対して1モル%加え、100
℃で激しく攪拌しながら5時間反応させた後、アセトン
で抽出し、蒸留水で洗滌し、架橋ポバールピーズを調製
した。
セファロース4Bに代えて実施例2−1で得たポバール
ピーズを用い、エピクロルヒドリンの使用量を6mlに
した以外は実施例1−1と同様にしてポバールピーズを
活性化した。約300μmoleZg(固形分)のエポ
キシ基が導入された。
実施例2−2で得られたエヒリロルヒドリン活骨化ポバ
ールビーズを用いた他は実施例1−2と同様にしてポリ
エチレングリコールエーテル誘導体を結合し、本発明担
体を得た。約200μmo!e/g(固形分)のα、ω
−ビス(3−アミノプロピル)ジエチレングリコールエ
ーテルが結合した。
実施例 3−1 抗ウシアルブミン抗体の結合実施例1
−2(セファロース使用)及び実施例2−3(ポバール
ビーズ使用)で調製した本発明担体各5g(湿重量)を
5%グルタルアルデヒド5omeで30分処理し、0.
01Mリン酸緩衝液(以下P 13 Sとする)(pi
−18,0)で充分洗滌した。
別に抗ウシアルブミン抗体をウサギの抗血清(富士臓器
社製)より硫安塩析及びDEAEセルロースカラムクロ
マトグラフィーにより調製した。この抗ウシアルブミン
抗体75m9を0.01gPBS(pH8,0) 50
mlに溶解し、グルタルアルデヒドで活性化した各相体
と4℃で一晩それぞれ反応させた。さらに0.2 Mエ
タノールアミン(p+(s、s)により室温で2時間処
理し、未反応のアルデヒド基をブロックした。次にNa
B8450■により、温度4℃で6時間反応させ、シッ
フ塩基を還元し、イムノアフィニティークロマトグラフ
ィー用吸着体を得た。この場合の抗原結合量を第1表に
示した。
第1表 製 実施例3−1で調製した抗ウシアルブミン抗体結合セフ
ァロース4B及びポバールピーズ各51IItをそれぞ
れICInφのカラムに充填し、ウシ血清0.2゜me
をカラム上部より供給し、0.02Mホウ酸バッフーf
−(p118.0.  o、t 5M、Na(J含有)
を溶出液の01)280nmが0.005以下になるま
で流下させた。次に0.2Mグリシン−塩酸バッファー
(PH2,5)を通液して吸着されていたウシアルブミ
ンを溶出した。抗原回収率及び精製純度を第2表精製純
度はグリシン−塩酸バッファー溶出画分をSDSポリア
クリルアミド電気泳動後、クマジープリリアントプルー
染色し、島津二波長クロマトスキャナーC8−9to(
島津製作所製)により求めた。(以下の実施例比較例に
おいても同様とする。)またカラム反応における流速は
5ml/儂2・hであった。
実施例 3−3 繰返し使用によるアルブミンの精製 実施例3−2と同一のカラム操作を繰返し行ったところ
、実施例3−1で得られたイムノアフィニティークロマ
トグラフィー・用吸着体は抗ウシアルブミン結合セファ
ロース4B及びポバールピーズ共30回繰返し使用後も
抗原回収率、精製純度とも低下はみられなかった。この
結果を第1図に示した。
精製抗ウシアルブミン抗体に代えて抗原結合力のないγ
−グロブリン(Bovine、  マイルス社製)を用
いた他は実施例3−1と同様にして吸着体を得た。担体
11湿重量)あたり1lIn9のγ−グロブリンが結合
した。
実施例 4−2 非特異的吸着量の測定実施例・1−1
で調製した吸着体5mlを1crrLφのカラムに充填
し、牛血清アルブミン(BSA)5m9をカラム」二部
より供給し、002Mホウ酸バッファー(pl(8,0
,0,15M、NaC7含有)を流下させた。カラムか
らの溶出液のOD2 s o nmが0.005以下に
なるまで同一バノフ7−を通液後1.0.2Mグリシン
−塩酸バッファー(pH2,5)を通液した。このとき
のBSA回収率を第3表に示した。第3表より本発明に
よれば非特異的吸着がほとんど排除されていることが判
明する。
第3表 なお、タンパク質の定量はLowryの方法によった。
(J、 Biol、 Chem、 193.256(+
51))。また、カラム反応における流速は5m/!/
CrrL2・hであった。
精製抗ウシアルブミン抗体を、ウサギの抗血清(富士臓
器株制)より硫安塩析により調製した。
この精製抗ウシアルブミン抗体40m9を、10m1の
0.1 M酢酸緩衝液(pH3,7)に溶解し、NaI
O41m9を添加して、室温で30分間反応させた。次
にエチレングリコールな最終濃度が0.1Mとなるよう
添加し、4°Cで4時間反応した。さらにこの反応液を
4℃で18時間o1M酢酸緩衝液(pH3,7)11に
対し透析した。
実施例5−1で調製したアルデヒド基導入抗ウシアルブ
ミン抗体に、実施例1−2で調製したイムノアフィニテ
ィークロマトグラフィー用担体5g(湿重量)を添加し
、O,’1M炭酸ナトリウム緩衝液(pH9)により〆
(を6に調整した。4℃で一晩反応させた後、形成した
シッフ塩基にNaBH410m9を加え、4℃、5時間
、pH85の条件で処理して還元し安定化し、イムノア
フィニティークロマトグラフィー用吸着体を得た。この
場合の抗体結合量を第1表に示した。
実施例5−2で調製したイムノアフィニティークロマト
グラフィー用吸着体を使用した他は実施例3−2と同様
にしてウシ血清中のアルブミンの精製を行った。抗原回
収率及び精製純度を第2表に示す。また繰返し30回使
用後も抗原回収率、精製純度共低下がみられなかった。
比較例 1 実施例1−1と同様の方法でエポキシ基を導入した七)
rロース4839 (湿重量)を、精製抗ウシアルブミ
ン抗体(実施例3−1)溶液3oml(1,5me)/
me )に分散させ、室温でゆるやかに振とうしながら
反応させた。得られた吸着体の抗体結合量m9/g(湿
重量)を第4表及び第1表に示1″°   第4表 また、実施例3−2と同様にしてウシ血清中のアルブミ
ンを精製し、抗原回収率及び精製純度を第2表に示した
。
比較例 2 CNBr活性化セファロース4B(ファルマシア社製)
1g(乾重量)をll’l1g旧C1C15oに15分
浸漬し、カップリングバッファー(0,5M、NaC6
を含む0.2 M、NaHCO3ハノ7−r −pt(
’8.5)で洗浄した。抗原結合能力のないγ−グロブ
リン(Bovine、  −、イy、、、、<社製)1
 s omgヲ力y フ+) 7 ’グバツフt50m
eに溶解し、CNBr活性化セファロース・113を分
散させて、ゆるやかに振とうして4 ’Cで一晩反応さ
せた。担体1(湿重量)あたり6 m!7′のγ−グロ
ブリンが結合した。さらに0.2゜N1エタノールアミ
ン(pH8,5)により室温で2時間処理して活性基の
ブロックを行った。ここで得られた吸着体を用いて実施
例4−2と同一の方法で牛血清アルブミン(BSA)の
溶出試験を行った。ホウ酸バッフI−溶出画分及びグリ
シン塩酸バッファー溶出画分の回収率を第3表に示した
。
比較例 3 精製抗つンアルプミン抗体を比較例2と同様の方法テC
Nl3r活性化セファロース4B()′アルマシア社製
)に結合した。1g(湿重量)当り5#iの抗体が結合
した。この数値を第1表に併記した。
また、実施例3−2と同様にしてウシ血清中のアルブミ
ンを精製し、抗原回収率及び精製純度を第2表に示した
。更に同一カラムで繰返し試験を行ったところ、7回使
用後、ウシアルブミン吸着量の顕著な低下を示した。こ
の結果を第1図に示した。
比較例 4 実施例1−1で活性化したセファロース485g(湿重
量)をアンモニア水(25%)30ml中に分散し、4
0°C2時間反応させてアミン化した。
ケルメール法によりアミノ基の定量を行ったところ、4
80 μmole /9 (固形分)ノアミノ基が導入
された。
このアミノ化セファロース4 B 5 、!i’ (湿
重1i)に実施例3−1と同様の方法で精製抗つシアル
ブミン抗体を結合させたところ、結合量はi(湿重量)
あたり10m9であった。(第1表に併記)また実施例
3−2と同様にしてウシ血清中のアルブミンを精製し、
抗原回収率及び精製純度を第2表に示した。
比較例 5 実施例1−1で活性化したセファロース4B5g(湿重
量)を円底フラスコ中で蒸留水25m1.2 M、Na
01125 m11ヘキサメチt/7ノアミン1,5I
と40℃−晩反応させ、1g(固形分)あたり400μ
moleのへキサメチレンジアミンを導入した。
このヘキサメチレンジアミン結合セファロース4 B 
s ji (湿重量)に実施例3−1と同様の方法で精
製抗ウシアルブミン抗体を結合させたところ、結合量は
1g(湿重量)あたり11m9であった。
(第1表に併記) また実施例3−2と同様にしてウシ血清中のアルブミン
を精製し、抗原回収率及び精製純度を第2表に示した。
【図面の簡単な説明】
第1図はカラム操作におけるウシアルブミン吸着量と繰
り返し回数との関係である。 特許出願人  電気化学工業株式会社 代理人 弁理士   鈴  木  定  子繰り返し回
数 手続補正書 昭和57年G月27日 特許庁長官 若杉和夫殿 ■、小事件表示 昭和57ガ、特許  願第59627号2、発明の名称
 イムノアフィニティークロマトグラフィー用担体3、
 補正をする者 事件との関係特許出願人 4、 代  理  人  〒  1505、 補正命令
の日付 自発 6、 補正により増加する発明の数、・  なしく1)
   明細書4頁、16行の「目的物資」を「目的物質
」に訂正する。 (2)   同1,9負、17行18行の「Me t 
hod (EnzymaIJを[1ethods En
LymolJに訂正する。 (3)   同、13頁、13行の「仏学化学社製」を
「床束化学社製」に訂正する。 (4)   同、15頁、10行の「・・・30分処理
し、」の後に「0.15M  N aclを含む」を挿
入する。 (5)   同、16頁、3行の1抗原結合量」を1抗
体結合蓋」に訂正する。 (以上)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 エポキシド基を有する2官能性化合物で活性化された水
    酸基を有する水不溶性ゲルに次式の化合物。 N112 − (CI−12)、−0−(CH2−CH
    20)m−(CH2)−−Mklz・・・(1) 又は Nl2−N)(−Co −(CH2)n −o −(C
    H2−CH20)−−(CH2)rl−CO−Nl−1
    ・N1(2・・・(2)(ただし、式中n = 2〜3
    、m = 1〜10である)を結合してなるイムノアフ
    イニテ(−クロマトグラフィー用担体。
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