(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の供給タンク（３）と、
１以上の保持タンク（４；４ａ、４ｂ、４ｃ）と、
１以上の溶出バッファタンク（５）と、
１以上の溶出液タンク（６）と、
２以上の充填ベッドクロマトグラフィーカラム（７、８）と、
各カラム（７、８）について、前記各カラム（７、８）に接続された１以上のポンプ（１０）及び１以上の出口検出器（１１）とを備えた、生体高分子の分離のためのクロマトグラフィーシステム（１）であって、
前記供給タンク、１以上の保持タンク、溶出バッファタンク、及び溶出液タンクがそれぞれ、弁（１２）のシステムを介して前記少なくとも２本のカラムに接続され、前記１以上の保持タンクが、カラム（７、８）の１以上の入口端（１３）及びカラム（７、８）の１以上の出口端（１４）に接続される、クロマトグラフィーシステム（１）。
【請求項２】
前記弁（１２）のシステムに電気、空気圧、又は油圧により接続された１以上の制御ユニット（２）をさらに備えた、請求項１記載のクロマトグラフィーシステム。
【請求項３】
１以上の平衡バッファタンク（１５）と、１以上の洗浄バッファタンク（１６）及び／又は１以上の再生液タンク（１７）とをさらに備えた、請求項１又は２記載のクロマトグラフィーシステム。
【請求項４】
前記１以上の保持タンク（４；４ａ、４ｂ、４ｃ）が、１本のカラム（７、８）の出口端（１４）から流体を受けて、別のカラム（８、７）の前記入口端（１３）へ流体を搬送するように構成される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のクロマトグラフィーシステム。
【請求項５】
前記１以上のポンプ、検出器及び／又は前記弁が、再利用可能ユニット又はハウジングに取り付けられたディスポーザブル流路等のディスポーザブル流路を備える、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のクロマトグラフィーシステム。
【請求項６】
生体高分子に対する親和性を有する樹脂が充填された少なくとも２本のカラム（７、８）の、１以上の入口端（１３）及び１以上の出口端（１４）に接続された１以上の保持タンク（４；４ａ、４ｂ、４ｃ）と、各カラムについて、１以上のポンプ（１０）及び１以上の出口検出器（１１）とを備えたクロマトグラフィーシステム（１）における、生体高分子のクロマトグラフ分離のための方法であって、
ａ）前記生体高分子を含む供給材料を供給して、第１の出口検出器により生体高分子濃度を監視しながら、第１のカラム（７）を通して前記供給材料を汲み上げるステップと、
ｂ）前記生体高分子濃度が第１の所定レベル（Ｌ１）に達したら、前記出口検出器から前記保持タンク（４；４ｂ）へ流れを向けるステップと、
ｃ）前記保持タンク（４；４ｂ）の内容物を、第２の出口検出器を有する第２のカラム（８）へ汲み上げて、さらに分離するステップとを含む方法。
【請求項７】
ステップｃ）の間に、前記生体高分子濃度が、第１のカラムに接続された前記出口検出器により測定される第２の所定レベル（Ｌ２）に達するまで、第１のカラム（７）を通る前記供給材料の流れが維持される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ｂｉ）洗浄バッファを供給して、第１の出口検出器により前記生体高分子濃度を監視しながら、第１のカラム（７）及び第１の出口検出器を通して前記保持タンク（４；４ｂ）へ前記洗浄バッファを汲み上げるステップと、
ｂｉｉ）前記生体高分子濃度が第３の所定レベル（Ｌ３）よりも低くなったら、第１の出口検出器から廃棄物受け（１９）へ流れを向けるステップと、
ｂｉｉｉ）溶出バッファを供給して、第１のカラムを通して溶出液タンク（６）へ前記溶出バッファを汲み上げるステップとを含む、請求項６又は請求項７記載の方法。
【請求項９】
ｄ）第２の出口検出器により、第２のカラム（８）からの前記生体高分子の濃度を監視するステップと、
ｅ）前記生体高分子濃度が第１の所定レベル（Ｌ１）に達したら、第２の出口検出器から前記保持タンク（４；４ｂ）又は第２の保持タンク（４ｃ）へ流れを向けるステップと、
ｆ）前記保持タンク（４；４ｂ）又は第２の保持タンク（４ｃ）の内容物を、第３の出口検出器を有する第３のカラム（９）又は第１のカラム（７）へ汲み上げて、さらに分離するステップとをさらに含む、請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ｅｉ）第２の出口検出器により前記生体高分子の濃度を監視しながら、第２のカラム（８）及び第２の出口検出器を通して前記保持タンク（４；４ｂ）又は第２の保持タンク（４ｃ）へ前記洗浄バッファを汲み上げるステップと、
ｅｉｉ）前記生体高分子濃度が第３の所定レベル（Ｌ３）よりも低くなったら、第２の出口検出器から廃棄物受け（１９）へ流れを向けるステップと、
ｅｉｉｉ）第２のカラム（８）を通して溶出液タンクへ前記溶出バッファを汲み上げるステップとをさらに含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフ分離、特に、モノクロナール抗体等の生体高分子の大規模なクロマトグラフ分離に関する。より具体的には、本発明は、保持タンクを有するクロマトグラフィーシステム、及びこのようなシステムを操作する連続的又は半連続的な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物薬剤分野において、遺伝子工学及び細胞培養技術の最近の進歩により、発現レベルが以前よりも高くなり、下流精製、特にキャプチャステップにかなりの負担がかかる。新しいクロマトグラフィー樹脂の導入により、従来の固定床クロマトグラフィーに基づくプロセスの効率は大きく向上したが、連続して操作することにより、さらなるゲインが得られる。後者は、潅流モードで動作するような連続バイオリアクタを使用するときに、特に訴求力がある。
【０００３】
モノクロナール抗体の下流処理のための一般的なプロセスは、タンパクＡリガンドを含む樹脂を使用して、非常に高い選択性をもって抗体を結合するキャプチャステップを伴う。これは、不純物の大部分がここで除去される、非常に効率的なステップである。しかし、タンパクＡ樹脂のコストのため、例えば、樹脂の結合能力の使用を増やす化学工学方法により効率を最適化する強い動機がある。タンパクＡステップの後、他のクロマトグラフィーステップ、例えば、結合−溶出陽イオン交換クロマトグラフィー、及び／又は結合−溶出もしくはフロースルーマルチモーダルもしくは陰イオン交換クロマトグラフィーで、抗体がさらに精製される。また、これらのステップにおいて、特にステップが結合−溶出モードで実行されるときに、使用される樹脂の稼働率を高める必要がある。
【０００４】
連続クロマトグラフィーでは、方法の要件に応じて、カラムを直列かつ／又は並列に動作可能な構成で、複数の同一カラムが接続される。したがって、原則としてすべてのカラムを同時に動作させることができるが、方法ステップがわずかに変わる。手順を繰り返して、プロセスにおいて各カラムを数回、ロード、溶出、再生することができる。単一のクロマトグラフィーサイクルが、ローディング、洗浄、溶出及び再生等の複数の連続ステップに基づく「従来の」クロマトグラフィーと比較して、複数の同一カラムに基づく連続クロマトグラフィーでは、これらのステップがすべて同時に、それぞれ異なるカラムで生じる。連続クロマトグラフィー動作により、クロマトグラフィー樹脂をより良好に使用することができ、処理時間が短くなり、バッファの必要量が少なくなるため、プロセスの経済性に有利となる。連続クロマトグラフィーは、擬似移動床（ＳＭＢ）クロマトグラフィーを指すことがある。
【０００５】
Bishop et al (「Simulated Moving Bed technology in Biopharmaceutical Processing」,Bischops,M.及びPennings,M.,Recovery Biological Products XI,(2003) Banff,Alberta,Canada)は、タンパクＡ親和性樹脂による実験室規模のＩｇＧ精製に順調に使用されている、擬似移動床（ＳＭＢ）技術に基づく連続クロマトグラフィー方法を開示している。ＳＭＢにより提供される多カラム及び多ゾーン連続手法がプロセス効率を大きく向上させるにもかかわらず、ＳＭＢシステムは、主にハードウェア及び動作の両観点からのシステムの複雑性のため、これまでｃＧＭＰ生物薬剤生産に使用されていない。
【０００６】
Heeter et al (Heeter,G.A.及びLiapis,A.I.,J.Chrom A,711 (1995))は、一般的な４ゾーンＳＭＢシステムに代わるものとして、３カラムの周期的向流クロマトグラフィー（３Ｃ−ＰＣＣ）原理に基づく方法を提示している。より最近では、Lacki et al (「Protein A Counter-Current Chromatography for Continuous Antibody Purification」,Lacki,K.M.及びBryntesson,L.M.,ACS (2004),Anaheim,CA,USA)が、ＭａｂＳｅｌｅｃｔ（登録商標）親和性樹脂へのＩｇＧ吸着のためのこのような３Ｃ−ＰＣＣシステムの使用を記載している。この３Ｃ−ＰＣＣ方法が必要とするのは、一般的な４ゾーンＳＭＢシステムよりも単純なハードウェア及び簡単な操作であり、資本設備及びシステムの維持に関連するコストが直接減少する。
【０００７】
実際に、擬似移動床技術は、様々な他の分野で数十年にわたって使用されている。例えば、米国特許第３２９１７２６号（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｏｉｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）は、早くも１９６６年に、石油化学工業用の連続擬似向流吸着プロセスを記載している。米国特許第ＵＳ６２８０６２３号（Ｍａ）は、タンクを保持するが、クロマトグラフ分離には適合しない、甘味料精製用の複雑な回転流動擬似移動床構成を記載している。
【０００８】
確実な連続プロセスの必須因子は、使用するカラムの質、より具体的にはカラム間の類似性又はさらに同一性である。カラムが同一でない場合、理論計算は正確にはならず、効率的でロバストな連続クロマトグラフィープロセスを設計することが困難になる。また、スケールアップを考慮すると、システム内に同一のカラムを有することは必須である。しかし、繰返し可能な結果を得るためには、カラムへのクロマトグラフィーメディアの充填が非常に複雑になる。段数又は他の充填特性の小さな差でさえ、最終結果に大きな影響を与え得る。
【０００９】
ＳＭＢ及び３Ｃ−ＰＣＣ等の連続クロマトグラフィー方法は、稼働率を向上させる能力を有するが、これらは、多数の弁及びカラムの制御を伴う、設定や実行が複雑な方法である。このため、単一のカラムクロマトグラフィーと比較して稼働率を向上させる簡単かつロバストな解決法が必要である。特に、ディスポーザブルカラム及び流路を用いるクロマトグラフィープロセスで使用可能な連続及び半連続クロマトグラフィー法が必要であり、これは現在、試験的な小規模生物薬剤生産における使用が増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第２００９０１４９６３８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、生体高分子の大規模クロマトグラフ分離のための効率的なプロセスを提供することである。これは、請求項１に定義されたクロマトグラフィーシステム及び請求項１２に定義されたクロマトグラフィー方法により達成される。
【００１２】
このようなシステム及び方法による１つの利点は、ディスポーザブル生物学的処理システムにおいて半連続及び連続クロマトグラフィーを行うことができる点である。別の利点は、高いタイター供給材料を生物学的処理で使用するときに一般に生じるカラムローディングとカラム再生との不整合を補償する点である。さらなる利点は、単一の多チャネル蠕動ポンプを使用して連続動作を達成できる点である。
【００１３】
本発明のさらに適切な実施形態が、従属請求項に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による、２本のカラムを有するクロマトグラフィーシステムを示す図である。
【図２】本発明による、２本のカラム及び制御ユニットを有するクロマトグラフィーシステムを示す図である。
【図３】本発明による、３本のカラムを有するクロマトグラフィーシステムを示す図である。
【図４】本発明による、２本のカラム及び２つの保持タンクを有するクロマトグラフィーシステムを示す図である。
【図５】本発明による、３本のカラム及び３つの保持タンクを有するクロマトグラフィーシステムを示す図である。
【図６】本発明による、３本のカラム及び３つの保持タンクを有するクロマトグラフィーシステムを示す図である。
【図７】所定の濃度レベルを設定するための原理を示す図である。
【図８】本発明によるクロマトグラフ分離のための方法を示す図である。
【図９】本発明によるクロマトグラフ分離のための方法を示す図である。
【図１０】本発明によるクロマトグラフ分離のための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書中の「供給材料」という用語は、クロマトグラフィーシステムに供給される、精製すべき目標種を含む液体を意味する。目標種は、タンパク、例えば、モノクロナール抗体等の生体高分子とすることができる。供給材料の例は、浄化発酵ブロス、生物学的流体等、及び前の分離ステップから生じ、部分的に精製された目標種を含む液体とすることができる。
【００１６】
本明細書中の「生体高分子」という用語は、断片、多量体、凝集体、結合体、融合物等を含む、天然及び生物学的もしくは合成的に修飾されたペプチド、タンパク、核酸、又はウイルス粒子を意味する。
【００１７】
本明細書中の「保持タンク」という用語は、カラムの１以上の入口端及びカラムの１以上の出口端に接続された容器（例えば、折り畳み式ビニール袋、剛性タンク等）を意味する。この容器を、１本のカラムの入口端及び別のカラムの出口端に接続してもよく、又は１本のカラムの入口端及び出口端に接続してもよい。容器を複数のカラム入口端及び出口端に接続してもよい。保持タンクを、１以上の弁、ポンプ、検出器及び／又はマニホルドを介して１以上のカラムに接続することができる。
【００１８】
本明細書中の「ピンチ弁」という用語は、管を圧縮することにより可撓性の管を通る流れを制御する、又は完全に止めるように構成された装置を意味する。ピンチ弁を、例えば、磁気、電気、空気圧、又は油圧により操作することができるが、手動で操作することもできる。
【００１９】
本明細書中の「クランプ」という用語は、手動で操作されるピンチ弁を意味する。
【００２０】
本明細書中の「ポンプ」という用語は、別個のポンプ装置、又は多チャネルポンプ装置、例えば、多チャネル蠕動ポンプ内の個々のチャネルを意味する。
【００２１】
本明細書中の「充填ベッドクロマトグラフィーカラム」という用語は、微粒子クロマトグラフィー樹脂が充填されるように構成されたカラムを意味する。充填ベッドクロマトグラフィーカラムは軸方向又は半径方向とすることができ、カラムチューブ、入口多孔質ベッド支持体及び出口多孔質ベッド支持体、入口流体分配器及び出口流体分配器を備えることができる。クロマトグラフィー樹脂が充填されると、樹脂床が入口多孔質ベッド支持体と出口多孔質ベッド支持体との間の容積のほぼ全体を満たすことができる。
【００２２】
図１〜６に示す一態様において、本発明は、１以上の供給タンク３と、１以上の保持タンク４；４ａ、４ｂ、４ｃと、１以上の溶出バッファタンク５と、１以上の溶出液タンク６と、２以上の充填ベッドクロマトグラフィーカラム７、８と、各充填ベッドクロマトグラフィーカラムについて、前記各充填ベッドクロマトグラフィーカラムに接続された１以上のポンプ１０及び１以上の出口検出器１１とを備えた、生体高分子の分離のためのクロマトグラフィーシステム（１）であって、供給タンク、１以上の保持タンク、溶出バッファタンク、及び溶出液タンクがそれぞれ、弁１２のシステムを介して充填ベッドクロマトグラフィーカラムに接続されたクロマトグラフィーシステム（１）を開示している。先に定義したように、１以上の保持タンクは、カラム７、８の１以上の入口端１３及びカラム７、８の１以上の出口端１４に、弁１２のシステムを介して接続される。言い換えると、それぞれ入口端１３及び出口端１４を有する２以上の充填ベッドクロマトグラフィーカラムが設けられ、これらのカラムは、１以上の供給タンク３、１以上の保持タンク４；４ａ、４ｂ、４ｃ、１以上の溶出バッファタンク５、及び１以上の溶出液タンク６に、弁のシステムを介して接続される。各充填ベッドクロマトグラフィーカラムも、１以上のポンプ及び１以上の出口検出器に接続される。ポンプをカラムの入口端に接続することができ、出口検出器をカラムの出口端に接続することができる。出口検出器は、生体高分子の濃度を監視するのに適したタイプのもの、例えば、ＵＶ吸収検出器、屈折率検出器、光散乱検出器等とすることができる。１以上の保持タンクを使用して、２本のカラム間を流れる液体流の一部を一時的に保持する。この液体流の量は、システムで処理される特定の液体の総量よりも少なくすることができる。保持タンクの例として、タンクの所定量が満たされた後に液体をチャージ及び排出するために同時に使用される１つの入口及び１つの出口を有するビニール袋、並びに内部の組成が常に変化するタンクがある。
【００２３】
図２〜６に示すある実施形態では、システムがさらに、弁１２のシステム、及び適宜、検出器１１及び／又はポンプ１０に、電気、空気圧、又は油圧により接続された１以上の制御ユニット２を備える。この利点は、システムの操作を自動化できる点である。制御ユニットは、例えば、コンピュータ、プログラム可能論理制御装置、又は、アルゴリズム及び一連の入力データによってポンプ及び弁のシステムを制御可能なその他のデジタルもしくはアナログユニットとすることができる。簡単にするために、図３〜６では、弁に何も接続されていないが、すべてのこれらの実施形態において、制御ユニット２を弁、ポンプ、検出器に接続可能であることを理解されたい。
【００２４】
一部の実施形態では、１以上の保持タンク４；４ａ、４ｂ、４ｃが、カラム７、８の出口端１４から流体を受けて、流体を別のカラム８、７の入口端１３へ搬送するように構成される。保持タンクは、その後、一時貯蔵容器として機能して、異なるカラム間の流量の不整合に対処することができる。保持タンクは、一時貯蔵のためだけに使用されるので、供給タンク及び溶出バッファタンクよりも小さくすることができ、例えば、少なくとも約５０％小さくすることができる。ある実施形態では、１以上の保持タンク４；４ａ、４ｂ、４ｃが、１以上のレベル指示器（図示せず）を備える。この１以上のレベル指示器を制御ユニットに接続して、特に、１以上の保持タンクが空になる間に１以上の保持タンクへの流れを一時的に停止可能な半連続又は不連続プロセスにおいて、１以上の保持タンクの過剰充填を避けるために使用することができる。レベル指示器は、光学、電気伝導、超音波、又は重量（例えば、バランス）によるものとすることができる。
【００２５】
ある実施形態では、図３及び５に示すように、クロマトグラフィーシステムが、少なくとも３つ、例えば少なくとも４つ又は５本のカラムを備える。例えば、３カラム周期向流モード又は擬似移動床モードで、カラムを接続し、半連続又は連続クロマトグラフィーに適合させることができる。
【００２６】
一部の実施形態では、クロマトグラフィーシステムが、１以上の平衡バッファタンク１５、１以上の洗浄バッファタンク１６、及び／又は１以上の再生液タンク１７をさらに備える。
【００２７】
図４、５、６に示すある実施形態では、クロマトグラフィーシステムが、カラム７、８；９について１以上、例えば１つの保持タンク４ａ、４ｂ；４ｃを備える。これは、連続クロマトグラフィープロセスを、１以上の保持タンクを空にするために停止させることなく実行可能であるという利点がある。供給タンク３、溶出バッファタンク６、平衡バッファタンク１５、及び洗浄バッファタンク１６を、図４、５に示すようにポンプを介して直接、又は図６に示すように保持タンク４ａ、４ｂ、４ｃ及びポンプを介して、クロマトグラフィーカラムに接続することができる。タンクは複数の接続ポートを有することができ、各ライン以上のラインをマニホルドを介して接続することができる。また、タンクは、例えば、汚染を避けるための通気フィルタを備えた通気口（図示せず）を有することができる。
【００２８】
一部の実施形態では、充填ベッドクロマトグラフィーカラムに、生体高分子に対する親和性を有する樹脂が充填される。特定の実施形態では、樹脂がタンパク様リガンドを含む。タンパク様リガンドを使用する利点は、生体高分子に対する非常に高い特異性が得られる点である。また、充填ベッドクロマトグラフ分離は、達成可能な理論段数が大きいため、成分間に非常に高い分解力を与えることができるプロセスである。
【００２９】
一部の実施形態では、タンパク様リガンドが、タンパクＡ、タンパクＧ、タンパクＬ又は抗体由来である。タンパク様リガンドは、天然もしくは組換えタンパクＡ、Ｇ、Ｌ又は抗体とすることができ、あるいは、これらのタンパクのいずれかの突然変異体、断片又は多量体とすることができる。このようなリガンドは、非常に高い選択性を有することができるため、複雑な供給材料からの貴重な生物薬剤のキャプチャに適している。しかし、これらは高価であり、リガンドを含む樹脂はできるだけ効率的に使用すべきである。
【００３０】
ある実施形態では、１以上のポンプ、検出器及び／又は弁が、再利用可能ユニット又はハウジングに取り付けられたディスポーザブル流路等のディスポーザブル流路を備える。ディスポーザブル流路は、カラムハウジング内のディスポーザブルカラム又はディスポーザブル樹脂カートリッジと、ポンプ、弁、検出器、及びトランスデューサ内のディスポーザブル流路部品とに接続されたディスポーザブル管を含むことができる。ポンプ内のディスポーザブル流路は、蠕動ポンプ内の管とすることができるが、例えば、メンブランポンプ用のディスポーザブルメンブラン構成、又はシリンジポンプ用のディスポーザブルシリンジとすることもできる。弁内のディスポーザブル流路は、ピンチ弁内の管を含むことができ、また、例えば、ディスポーザブルボール弁、ダイヤフラム弁、一方弁等の流路部品を含むこともできる。検出器においては、ディスポーザブル流路を光学検出（ＵＶ、屈折率、光散乱等）のための透明フロースルーキュベットとすることができ、トランスデューサにおいては、ディスポーザブル流路を、圧力、流量、導伝率、温度等の測定のための管又は特別に設計された流路とすることができる。また流路アセンブリは、衛生又は滅菌コネクタを備えることもでき、流路の一部を予め滅菌して接続し、外部汚染のない完全なアセンブリを形成できるようにしてもよい。
【００３１】
一部の実施形態では、１以上のポンプが１以上の多チャネル蠕動ポンプ等の１以上の蠕動ポンプを含む。蠕動ポンプは、流体接触面を加えることがなく、１つのポンプヘッドを複数のチューブとともに使用可能であるという点で流体の並行搬送に十分に適しているため、ディスポーザブル生物学的処理システムで使用するのに便利である。システム全体に対して１つの多チャネルポンプのみを使用することができるが、複数の多チャネルポンプを使用することもできる。異なる流量を異なるラインで使用する場合、多チャネル蠕動ポンプのチャネルにおいて異なる径の管を使用することができる。さらに、ポンプのローラ上での管の圧縮を解放することにより、別個のライン内の流れを止めることができる。
【００３２】
ある実施形態では、弁１２が、例えば、磁気、電気、空気圧又は油圧作動により操作されるクランプ又はピンチ弁等のピンチ弁を含む。ピンチ弁は、さらなる流体接触面のない可撓性管流路に直接取り付け可能であるため、通常、ディスポーザブル生物学的処理で使用される。しかし、ピンチ弁は、流路を閉鎖／開放、又は流量内の流量を調整するのに適しているだけであるため、連続又は半連続クロマトグラフィーでは現在使用されていない。これまで、連続及び半連続クロマトグラフィーは、複数の分岐流路、すなわち、回転弁及びスライド弁等の多パス弁に選択的に流れを向けることのできる弁に依拠していた。しかし、本発明の１以上の保持タンクによれば、ピンチ弁を使用して連続／半連続クロマトグラフィーを行うことができる。
【００３３】
一部の実施形態では、弁は、回転弁、スライド弁、又は液体と接触する可動部分を有するその他の部品を含まない。回転弁及びスライド弁は、複雑な精密工学液体接触部分を有するという点で、ディスポーザブル生物学的処理には容易に適合できない。
【００３４】
ある実施形態では、タンク３、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、５、６、１５、１６、１７、１８の１又は複数、例えばすべてのタンクが、折り畳み式袋を備える。袋は、安価であるため、ディスポーザブル生物学的処理における非常に有用なタンク構成であり、容易に予め滅菌することができ、使用前後に折り畳むと収納スペースを小さくすることができる。
【００３５】
一部の実施形態では、クロマトグラフィーシステムを生体高分子の分離のために使用する。システムは、この目的で、１以上の保持タンクがあることにより、高効率の連続又は半連続モードで容易に操作可能であるという点において特に有用である。このモードでは、分離プロセスの異なる相が異なる流量を必要とする可能性があり、保持タンクがバッファ溜めとして作用してカラム間の液体を収容する。
【００３６】
図１〜６、８に示す一態様では、本発明は、目標生体高分子に対する親和性を有する樹脂が充填された少なくとも２本のカラム７、８の、１以上の入口端１３及び１以上の出口端１４に接続された１以上の保持タンク４；４ａ、４ｂ、４ｃと、各カラムについて、１以上のポンプ１０及び１以上の出口検出器１１とを備えたクロマトグラフィーシステム１における、目標生体高分子のクロマトグラフ分離のための方法を開示する。方法は、
ａ）目標生体高分子を含む供給材料を供給して、第１の出口検出器により生体高分子濃度を監視しながら、第１のカラム７を通して溶出液タンク６又は廃棄物受け１９に供給材料を汲み上げるステップと、
ｂ）生体高分子濃度が第１の所定レベルＬ１に達したら、出口検出器から保持タンク４；４ｂへ流れを向けるステップと、
ｃ）保持タンクの内容物を、第２の出口検出器を有する第２のカラム８へ汲み上げて、さらに分離するステップとを含む。
【００３７】
一部の実施形態では、生体高分子濃度が、第１のカラムに接続された出口検出器により測定される第２の所定レベルＬ２に達するまで、第１のカラム７を通る供給材料の流れを維持しながら、ステップｃ）を行うことができる。その後、供給材料を、供給タンク３から保持タンク４；４ｂを介して第２のカラム８へ向けることができる。
【００３８】
ある実施形態では、生体高分子が、宿主細胞タンパク、ＤＮＡ、浸出タンパク様リガンド、ウイルス粒子、及び抗体凝集体の群から選択された生体高分子等の、除去すべき不純物である。その後、ステップａ）において、第１のカラムを通して供給材料を溶出液タンク６へ汲み上げることができる。本発明の方法は、例えば、モノクロナール抗体の生物学的処理における汚染物のフロースルー除去での使用に適している。この場合、ポリッシングステップにおいて、すなわち、例えば、タンパクＡ又は別のタンパク様リガンドを用いた親和性クロマトグラフィーを使用するキャプチャステップの後に、方法を適切に適用することができる。宿主細胞タンパク等の残基不純物を除去するために、宿主細胞ＤＮＡ、タンパクＡ残基、ウイルス及び／又は凝集抗体、マルチモーダル樹脂、陰イオン交換樹脂、ＨＩＣ樹脂、又はヒドロキシアパタイトをフロースルーモードで使用することができる。このモードでは、抗体がフロースルーで集められ、汚染物が樹脂に結合される。一部の実施形態では、樹脂が、マルチモーダル樹脂、イオン交換樹脂、ＨＩＣ樹脂、及びアパタイトからなる群から選択される。有利な実施形態では、Ｃａｐｔｏ（登録商標）ａｄｈｅｒｅ（ＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）等のマルチモーダル陰イオン交換樹脂が使用される。
【００３９】
図９にさらに示すある実施形態では、方法が、
ｂｉ）洗浄バッファを供給して、第１の出口検出器により生体高分子濃度を監視しながら、第１のカラム７及び第１の出口検出器を通して保持タンク４；４ｂへ洗浄バッファを汲み上げるステップと、
ｂｉｉ）生体高分子濃度が第３の所定レベルＬ３よりも低くなったら、第１の出口検出器から廃棄物受けへ流れを向けるステップと、
ｂｉｉｉ）溶出バッファを供給して、第１のカラムを通して溶出液タンク６へ溶出バッファを汲み上げるステップとを含む。
【００４０】
これらの実施形態では、ステップａ）において、第１のカラムを通して廃棄物受け１９へ供給材料を汲み上げることができる。
【００４１】
方法は、第１のカラム７を通して廃棄物受け１９へカラム再生液を汲み上げるステップを含むこともできる。方法は、ステップｂｉの前に、生体高分子濃度が第２の所定レベルに達したら第１のカラム７への供給材料の流れを終了させるステップを含むこともできる。
【００４２】
所定の生体高分子濃度レベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、総生体高分子濃度検出器、例えば、ＵＶ吸収検出器についての典型的な反応曲線対時間を示す図７に例示したように決定することができる。供給材料がカラムにロードされると、まず非吸着生体高分子が検出され、何らかの形のプラトーレベル（曲線の第１のプラトー）に達する。次に、吸着生体高分子の結合部位が飽和すると、吸着生体高分子が検出される。第１の所定の生体高分子濃度レベルＬ１を、例えば、供給材料の吸着生体高分子濃度の１％、５％又は１０％に対応する点に設定することができる。このレベルでは、生体高分子濃度が高すぎて出口流を廃棄することができず、代わりに出口流が、さらなる処理のために保持タンクへ分流される。より多くの供給材料がカラムにロードされると、第２のプラトーレベルに達し、ここではすべての結合部位が飽和して、出口の吸着生体高分子の濃度が供給材料の濃度に等しくなる。第２の所定の生体高分子濃度レベルＬ２を、例えば、供給材料の吸着生体高分子濃度の７０％、８０％又は９０％に対応する点に設定することができる。このレベルで、ほぼすべての結合部位が飽和し、保持タンクを介して供給材料流を第２のカラムへ分流させることがより効率的になる。Ｌ２に達した後、洗浄バッファを第１のカラムに供給することができ、非吸着生体高分子が洗い流されると、出口の総生体高分子濃度は、ゼロ近くまで低下する。第３の所定の生体高分子濃度レベルＬ３を、例えば、供給材料の生体高分子濃度の０．０１％、０．１％又は０．５％に対応する点に設定することができる。このレベルで、残っている非吸着生体高分子はほぼなくなり、第１のカラムの溶出を開始することができる。他の種類の出口検出器、例えば、吸着生体高分子を具体的に検出する検出器を使用して、類似した方法でレベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３を決定することもできることを当業者は理解するだろう。さらに、先の経験により生体高分子濃度がほぼＬ１、Ｌ２、Ｌ３であるときの点に対応すると予想される所定の時間又は集められた液体量に基づき、流れを方向付けることもできる。
【００４３】
一部の実施形態では、生体高分子が、プラスミド、ワクチン、又は免疫グロブリン、モノクロナール抗体、抗体断片、インスリン、凝固因子、及びエリスロポエチンの群から選択されたタンパク等の生物薬剤である。ローディング中に生体高分子が樹脂に結合し、生体高分子が溶出バッファにより脱着されて溶出液タンクに回収される結合−溶出モードで、これらの生体高分子を本発明の方法により分離することができる。
【００４４】
ある実施形態では、樹脂が、タンパク様リガンドを含む樹脂等の親和性樹脂である。これらの樹脂を、本発明の方法により結合−溶出モードで適切に使用することができる。
【００４５】
図１０にさらに示す一部の実施形態では、方法が、
ｄ）第２の出口検出器により、第２のカラム８から生体高分子の濃度を監視するステップと、
ｅ）生体高分子濃度が第１の所定レベルＬ１に達したら、第２の出口検出器から保持タンク４；４ｂ又は第２の保持タンク４ｃへ流れを向けるステップと、
ｆ）第２の保持タンク４ｃの内容物を、第３の出口検出器を有する第３のカラム９又は第１のカラム７へ汲み上げて、さらに分離するステップとをさらに含む。
【００４６】
ある実施形態では、方法が、
ｅｉ）第２の出口検出器により生体高分子の濃度を監視しながら、第２のカラム８及び第２の出口検出器を通して保持タンク４；４ｂ又は第２の保持タンク４ｃへ洗浄バッファを汲み上げるステップと、
ｅｉｉ）生体高分子濃度が第３の所定レベルＬ３よりも低くなったら、第２の出口検出器から廃棄物受け１９へ流れを向けるステップと、
ｅｉｉｉ）第２のカラム８を通して溶出液タンクへ溶出バッファを汲み上げるステップとをさらに含む。
【００４７】
一部の実施形態では、方法が、ステップｅｉの前に、生体高分子濃度が第２の所定レベルＬ２に達したときに第２のカラム８への供給材料の流れを終了させるステップを含むこともできる。
【００４８】
一部の実施形態では、１以上のポンプ１０が、１以上の多チャネル蠕動ポンプ等の１以上の蠕動ポンプを含む。
【００４９】
ある実施形態では、流れが、電気、空気圧、又は油圧により制御ユニット２に接続されたポンプ１０及びピンチ弁のシステムにより制御される。
【００５０】
記載した説明を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、さらに、装置又はシステムの製造及び使用並びに組み込まれた方法の実行を含む本発明を、当業者が実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲が特許請求の範囲により定義され、これは当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言との差に実体のない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に含まれるものである。異なる実施形態の特徴を組み合わせてさらなる実施形態を形成してもよいことに注目されたい。
【符号の説明】
【００５１】
１  クロマトグラフィーシステム
２  制御ユニット
３  供給タンク
４；４ａ、４ｂ、４ｃ  保持タンク
５  溶出バッファタンク
６  溶出液タンク
７、８  充填ベッドクロマトグラフィーカラム
１０  ポンプ
１１  出口検出器
１２  弁
１３  入口端
１４  出口端
１５  平衡バッファタンク
１６  洗浄バッファタンク
１７  再生液タンク
１９  廃棄物受け
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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