СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА, СОДЕРЖАЩЕГО ИММУНОГЛОБУЛИНЫ G,A,M
METHOD OF PRODUCING PRODUCT CONTAINING IMMUNOGLOBULINS G, A, M

Изобретение относится к медицине и биотехнологии и касается способа получения продукта, содержащего совокупность иммуноглобулинов классов G, A, M, выделяемую экстракцией из осадков Б (III), А (II+III) фракции Кона или их смеси ионами металлов.
Известен способ получения комплексного иммуноглобулинового препарата для энтерального применения, включающий экстракцию спиртового осадка Б ((III фракции Кона) хлороформом в концентрации 10% в десятикратном объеме 0,9% раствора хлорида натрия с последующим осаждением фракции иммуноглобулинов полиэтиленгликолем (ПЭГ) в концентрации 12% (RU, патент 2084229 С1, А61К 35/14, 20.07.1997, Алешкин В.А., Борисова И.В., Быко-Янго Г.В.).
Основным недостатком этого изобретения является то, что длительная обработка хлороформом приводит к снижению титра антител в продукте.
Не менее известным является способ получения иммуноглобулинового препарата, в соответствии с которым осадок Б экстрагируют в десятикратном объеме 0,9% раствора хлорида натрия при комнатной температуре и постоянном перемешивании 0,1-3,0% хлороформом, удаляют балластные примеси центрифугированием, обрабатывают фракции иммуноглобулинов сульфатом меди с конечной концентрацией 0,1-2,0% при рН раствора 6-8, раствор центрифугируют и обрабатывают раствором этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) в концентрации 0,2-1,0%, диализируют и концентрируют методом ультрафильтрации до концентрации белка 6%, стабилизируют, подвергают осветляющей и стерилизующей фильтрации и высушивают сублимацией (RU, патент 2189833 С2, А61К 39/395, 35/16, 27.09.2002, Зорик А.В., Алешкин В.А., Лютов А.Г., Борисова И.В.).
Основным недостатком этого способа является использование больших концентраций сульфата меди для осаждения липопротеидов, что приводит к снижению выхода выделяемых из осадка Б иммуноглобулинов. Кроме того, этот способ не использовали для экстракции осадков А (II+III фракции Кона).
В соответствии с известным патентом (RU, патент 2261112 С1, А61К 39/395, 27.09.2005, Антонян Р., Былов К.В.) для получения иммуноглобулинового препарата осуществляют экстракцию спиртового осадка Б (III фракция Кона) двенадцатикратным объемом дистиллированной воды, к экстракту добавляют хлорид натрия до конечной концентрации 0,9%, устанавливают рН от 4,0 до 5,0, затем добавляют хлороформ до 3,0%, выдерживают смесь в течение 14 часов при 0-3°С, центрифугируют, осадок удаляют, проводят осветляющую фильтрацию, к фильтрату добавляют 50% раствор полиэтиленгликоля до конечной концентрации 12% или 26% этилового спирта, осадок иммуноглобулинов отделяют центрифугированием, растворяют его в 0,3 М глицине, доводят до рН 4,6, а после осветляющей и стерилизующей фильтрации осуществляют вирусинактивацию при комнатной температуре в течение 20-25 дней и проводят лиофильную сушку.
Недостатками известного способа так и остаются недостаточно высокий уровень иммунофоретической чистоты и незначительный выход комплексного иммуноглобулинового препарата.
Наиболее близким по своей сути к заявляемому является способ получения продукта, содержащего иммуноглобулины классов G, A, M - активную субстанцию, состоящий в том, что в качестве исходного сырья используют осадки Б (III), А (II+III) фракции Кона или их смесь в любом соотношении (RU, патент 2429015 С2, А61К 39/395, 20.09.2011, Лютов А.Г., Мостовская Е.В., Дробкова А.В., Алешкин В.А.). По-первому варианту способа осадки гомогенизируют в 0,3-0,7% растворе хлорида натрия при добавлении натрия ацетата в концентрации 0,01-0,1 М с получением суспензии, которую обрабатывают 1-3% хлороформом при величине рН 4,9-5,6, которую устанавливают добавлением к суспензии раствора NaOH или раствора НСl, перемешивают при скорости вращения мешалки 500-1500 об/мин в течение не менее 20 мин, выдерживают суспензию 30-60 мин, центрифугируют, перед выделением целевого продукта в раствор вводят стабилизатор активности иммуноглобулинов (в частности, винилпирролидон в концентрации 1-5%), а выделение целевого продукта осуществляют центрифугированием при добавлении полиэтиленгликоля (ПЭГ) до концентрации его в смеси 12% или ультрафильтрацией. По-второму варианту осадки обрабатывают так же, как и в первом варианте, включая стадию центрифугирования. А затем дополнительно формируют осадки балластных фракций в растворе с ионной силой менее 0,05 при величине рН от 4,5 до 5,6 в течение 12-24 часов в присутствии солей каприловой кислоты с последующим удалением их (осадков) дополнительным центрифугированием или фильтрацией и выделением целевого продукта ультрафильтрацией.
+
-
Самым большим недостатком этого способа, независимо от варианта, является невозможность получения подобным образом совокупности классов иммуноглобулинов G, A, M с высокой специфической активностью. Кроме того, корректировка величины рН гомогенизата осадков щелочью или кислотой при обработке 1-3% хлороформом создает локальные градиенты повышенных концентраций ионов H или ОН, что приводит к дополнительной денатурации молекул иммуноглобулинов в этих локальных объемах и, как следствие, снижению специфической активности готового продукта.
В основу заявляемого изобретения положена задача повышения специфической активности выделяемых иммуноглобулинов и расширения сырьевой базы.
2+
Задача решена тем, что формирование осадка и удаление балластных фракций осуществляют введением ионов меди Cu в концентрации 1,5-15 мкмоль при величине рН 4,5-5,5 и температуре 0-5°С.
Предпосылкой возможности использования ионов меди для достижения цели изобретения является тот факт, что соли некоторых двух- или трехвалентных металлов, таких как цинк, медь, алюминий, железо, золото, серебро, имеют специфическое сродство с реакционно-способными группами молекул белков и избирательно осаждают определенные белки из сыворотки. Источником притяжения положительно заряженных ионов металла являются отрицательно заряженные функциональные группы молекулы белка, закрытые гидратной оболочкой, состоящей из упорядоченных и поляризованных молекул воды. В результате сорбции ионов металла на гидратную поверхность глобулы образуется комплекс, который является неустойчивым, стремится к агрегации и выпадению в осадок. Этот эффект может быть усилен изменением ионной силы раствора белка, температуры. Причем возможно создание условий для перевода иммуноглобулиновой фракции в нерастворимое состояние, в то время как примеси остаются растворенными, или наоборот, осаждение примесных белков и сохранение иммуноглобулинов в растворе. Это существенно расширяет арсенал последующих технологических приемов, используемых в процессе приготовления препарата.
2+
В результате проведенных исследований нами впервые показано, что наиболее полного формирования осадка можно достичь при вполне определенных условиях, когда с реагентом подобным образом взаимодействуют только примесные (балластные) белки, находящиеся в растворе. Такие условия достигаются наличием в растворе ионов меди Cu в концентрации 1,5-15 мкмоль при величине рН 4,5-5,5 и температуре 0-5°С.
Таким образом, указанное сочетание факторов обеспечивает высокую степень очистки иммуноглобулинового раствора от примесей.
Осадки А и Б являются балластными полупродуктами при производстве внутривенного гамма-глобулина человека спиртовым осаждением по методу Кона. В процессе производства молекулы иммуноглобулинов подвергаются химическому и физическому воздействию различных реагентов, что нарушает их нативную структуру, глобулы белка разрыхляются, разворачиваются, нарушаются пептидные связи. По данным исследователей [Эффекты меди и цинка при связывании с человеческим сывороточным γ-глобулином / Чекнев С.Б., Бабаева Е.Е., Голуб А.Е., Денисова Е.А., Воробьева У.А. // Медицинская иммунология. - Т.8, №5-6. - СПб: РО РААКИ, 2006. - с. 615-622. и Конформационные изменения γ-глобулина при взаимодействии с катионами меди / Чекнев С.Б., Бабаева Е.Е., Жарков М.С., Воробьева У.А., Порошина А.А. // Иммунология. - Т. 26, №3. - М.: Медицина, 2005. - с. 146-150] молекулы иммуноглоблина, попадая в раствор, содержащий от 0,4 до 0,1 мг/мл ионов меди (что соответствует содержанию ионов меди в нормальной сыворотке человека), возвращаются в свое исходное, нативное состояние.
С другой стороны, по данным тех же авторов, присоединяя катионы меди, молекулы иммуноглобулина переходят в новое, динамично меняющееся конформационное состояние, определяемое количеством меди, которое встроилось в структуру белковой глобулы. Если при этом оказываются задействованными Fab-фрагменты молекулы, возможны существенные сдвиги в протекании реакции антиген-антитело, и как следствие, увеличение специфической активности молекул иммуноглобулинов.
Применение ионов меди в концентрации менее 1,5 мкмоль так же, как изменение рН и температуры реакции, ведет к ухудшению степени очистки растворов иммуноглобулинов от примесей, а превышение концентрации более 15 мкмоль приводит к снижению выхода иммуноглобулинов из перерабатываемых осадков.
В результате проведенных исследований впервые показана возможность выделения совокупности иммуноглобулинов G, A, M из растворов осадка А (II+III) посредством осаждения примесных белков и липопротеинов ионами меди, что значительно расширяет сырьевую базу при осуществлении указанного способа выделения иммуноглобулинов.
2+
Согласно изобретению повышение специфической активности выделяемых иммуноглобулинов и расширение сырьевой базы обеспечивается тем, что формирование осадка и удаление балластных фракций осуществляют введением ионов меди Cu в концентрации 1,5-15 мкмоль при величине рН 4,5-5,5 и температуре 0-5°С.
Заявляемый способ получения продукта, содержащего совокупность иммуноглобулинов классов G, A, M, выделяемую экстракцией из осадков Б (III), А (II+III) фракции Кона или их смеси, является новым и в литературе не описан.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение специфической активности выделяемых иммуноглобулинов и расширение сырьевой базы.
Преимущества предлагаемого способа получения продукта, содержащего совокупность иммуноглобулинов G, A, M, доказаны результатами экспериментальных исследований и промышленного производства.
Осадки гомогенизировали в аппаратах с мешалками вместимостью 70 л. Формирование осадков осуществляли в промышленных реакторах Р7 вместимостью 900 л. Гравитационное осаждение примесей осуществляли в проточных центрифугах ОТР-102К-01. Ультрафильтрацию - на установке с полыми волокнами или фильтрационной установке Sartocub (Sartorius). Сублимационное обезвоживание продукта проводили в установке ЛСУ-05 с производительностью до 50 л/цикл по выпаренной влаге. Содержание иммуноглобулинов определяли в реакции преципитации и методом радиальной иммунодиффузии по методическим рекомендациям Чернохвостовой Е.В. с соавт., 1984. Определение титра антител против сальмонелл и шигелл осуществляли методом РПГА согласно ФС 422-3347-97.
Сущность изобретения поясняется на следующих примерах, показывающих повышение специфической активности выделяемых иммуноглобулинов и расширение сырьевой базы при использовании заявляемого способа.
2+
Пример 1. Осадок Б гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 2%. Нерастворимые примеси удаляли на центрифугах. Из белкового раствора при рН 4,9-5,5 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 1,5 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,7-5,1. Суспензию перемешивали в течение 15-30 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили раствор 0,1 М натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) с рН 5,5-6,5 в количестве 5-10% по объему. Раствор концентрировали ультрафильтрацией до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:640 - 1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320 - 1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 2. Осадок Б гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 0,1%. Нерастворимые примеси удаляли на центрифугах. Из белкового раствора при рН 4,9-5,5 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 15 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,5-5,0. Суспензию перемешивали в течение 15-30 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили раствор 0,1 М ЭДТА с рН 5,5-6,5 в количестве 5-10% по объему. Иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением ПЭГ до концентрации его в растворе 12% и последующим центрифугированием. Осадок иммуноглобулинов разводили в 0,85% растворе натрия хлорида до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 3. Осадок Б гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 1%. Нерастворимые примеси удаляли методом гравитационного осаждения на центрифугах. Из белкового раствора при рН 4,9-5,5 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 8,25 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,7-5,0. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М ЭДТА с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Раствор концентрировали ультрафильтрацией до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:640-1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 4. Осадок А гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 3%. Нерастворимые примеси удаляли на центрифугах. Из белкового раствора при рН 5,5-6,5 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 1,5 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,9-5,5. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Раствор концентрировали ультрафильтрацией до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:640 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 5. Осадок А гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Нерастворимые примеси удаляли на центрифугах. Из белкового раствора при рН 5,5-6,5 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 15 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,9-5,5. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М ЭДТА с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Удаляли примесные белки центрифугированием. Иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением ПЭГ до концентрации его в растворе 12%. Раствор концентрировали до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 6. Осадок А гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 1%. Нерастворимые примеси удаляли методом гравитационного осаждения на центрифугах. Из белкового раствора при рН 5,5-6,5 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 8,25 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,9-5,5. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М ЭДТА с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Раствор концентрировали ультрафильтрацией до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:640-1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 7. Смесь осадков А и Б в соотношении 1:1 гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 2%. Нерастворимые примеси удаляли на центрифугах. Из белкового раствора при рН 5,2-6,3 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 1,5 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,9-5,5. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Раствор концентрировали ультрафильтрацией до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:640-1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 8. Смесь осадков А и Б в соотношении 1:2 гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 0,1%. Нерастворимые примеси удаляли на центрифугах. Из белкового раствора при рН 5,2-6,3 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 15 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,8-5,5. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М ЭДТА с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Удаляли примесные белки центрифугированием. Иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением ПЭГ до концентрации его в растворе 12%. Раствор концентрировали до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
2+
Пример 9. Смесь осадков А и Б в соотношении 2:1 гомогенизировали в 0,85% растворе натрия хлорида с рН 7,0 в соотношении 1:10. Гомогенизат обрабатывали хлороформом в концентрации 1%. Нерастворимые примеси удаляли методом гравитационного осаждения на центрифугах. Из белкового раствора при рН 5,2-6,3 иммуноглобулиновую фракцию выделяли введением приготовленного ранее раствора ионов меди Cu при постоянном перемешивании до конечной концентрации 8,25 мкмоль. При этом рН суспензии снижался до 4,9-5,5. Суспензию перемешивали в течение 15 мин и удаляли образующийся нерастворимый осадок примесей гравитационным осаждением. В полученный супернатант, представляющий собой иммуноглобулиновую фракцию, при перемешивании вводили 0,1 М ЭДТА с рН 6,2 в количестве 10% по объему. Раствор концентрировали ультрафильтрацией до содержания белка 6% и анализировали. Жидкий продукт (50 л) при необходимости подвергали осветляющей и стерилизующей фильтрации и обезвоживанию. В результате получали сухой продукт, содержащий совокупность иммуноглобулинов G, A, M со специфической активностью 1:640 - 1:1280 в титрах РПГА (по прототипу - 1:320-1:640 в титрах РПГА).
Как следует из анализа представленных данных предлагаемый способ получения продукта, содержащего совокупность иммуноглобулинов классов G, A, M, выделяемую экстракцией из осадков Б (III), А (II+III) фракции Кона или их смеси ионами меди, позволяет не только расширить сырьевую базу, но и значительно повысить специфическую активность выделяемых иммуноглобулинов при значительно большей производительности по сравнению с прототипом.