專利名稱：生物聚合物色譜的系統(tǒng)和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及色譜分離并且特別涉及例如單克隆抗體的生物聚合物的大規(guī)模色譜分離。更特別地，它涉及具有貯存罐的色譜系統(tǒng)并且涉及操作這樣的系統(tǒng)的連續(xù)或半連續(xù)方法。
背景技術(shù)：
在生物制藥領(lǐng)域中，基因工程和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的新進(jìn)展促使表達(dá)水平比以前更高，從而對(duì)下游純化造成相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)，尤其是捕獲步驟。盡管引入新的色譜樹(shù)脂明顯改進(jìn)基于常規(guī)的固定床色譜的工藝效率，可以通過(guò)采用連續(xù)方式操作來(lái)實(shí)現(xiàn)附加增益。后者在采用連續(xù)生物反應(yīng)器(例如采用灌注模式操作的那些)時(shí)尤其有吸引力。單克隆抗體的下游加工的典型工藝牽涉使用具有蛋白A配體來(lái)以非常高的選擇性結(jié)合抗體的捕獲步驟。這是非常高效的步驟，因?yàn)樵谶@里去除了大部分雜質(zhì)。然而，由于蛋白A樹(shù)脂的成本，有強(qiáng)的優(yōu)化效率的動(dòng)機(jī)，例如通過(guò)增加樹(shù)脂結(jié)合能力的化學(xué)工程方法。在蛋白A步驟后，抗體在其他色譜步驟中進(jìn)一步純化，例如結(jié)合-洗脫陽(yáng)離子交換色譜和/或在結(jié)合-洗脫或流通多模態(tài)或陰離子交換色譜中。在這些步驟也存在使使用的樹(shù)脂能力利用率增加的需要，特別在步驟采用結(jié)合-洗脫模式運(yùn)行時(shí)。在連續(xù)色譜中，若干相同的柱采用允許柱串聯(lián)和/或并聯(lián)操作的布置而連接，其取決于方法要求。從而，原則上所有柱可以同時(shí)運(yùn)行，只是方法步驟稍微改變。程序可以重復(fù)，使得每個(gè)柱在工藝中加載、洗脫和再生若干次。與“常規(guī)的”色譜相比，其中單個(gè)色譜循環(huán)基于若干連貫步驟，例如加載、清洗、洗脫和再生，在基于多個(gè)相同柱的連續(xù)色譜中，所有這些步驟同時(shí)發(fā)生只是每個(gè)發(fā)生在不同的柱上。連續(xù)色譜操作導(dǎo)致更好地利用色譜樹(shù)脂、減少的處理時(shí)間以及降低的緩沖需求，所有這些有益于工藝經(jīng)濟(jì)。連續(xù)色譜有時(shí)表示為模擬移動(dòng)床(SMB)色譜。Bishop 等 人("Simulated Moving Bed technology in BiopharmaceuticalProcessing", Bischops, M.和 Pennings, M., Recovery Biological Products XI,(2003) Banff, Alberta, Canada)公開(kāi)了基于模擬移動(dòng)床(SMB)技術(shù)的連續(xù)色譜法,其已經(jīng)成功地用于具有蛋白A親和樹(shù)脂的IgG的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的純化。盡管實(shí)際上由SMB提供的多柱和多段連續(xù)方法極大地提高工藝效率，但至今SMB系統(tǒng)尚未用于cGMP生物制藥生產(chǎn)，這主要因?yàn)閺挠布筒僮鲀蓚€(gè)角度的系統(tǒng)的復(fù)雜性。Heeter 等人(Heeter, G.A.and Liapis, A.1., J.Chrom A, 711 (1995))已經(jīng)提出基于三柱周期逆流色譜(3C-PCC)原理的方法作為典型的四段SMB系統(tǒng)的備選。最近，Lacki 等人(〃Protein A Counter-Current Chromatography for Continuous AntibodyPurification", Lacki, Κ.M.和 Bryntesson, L.M., ACS (2004) Anaheim, CA USA)描述這樣的3C-PCC系統(tǒng)用于對(duì)MabSelect 親和樹(shù)脂的IgG吸收。該3C-PCC系統(tǒng)需要比典型的四段SMB系統(tǒng)更簡(jiǎn)單的硬件和更容易的操作，其直接降低與資本設(shè)備和系統(tǒng)維護(hù)關(guān)聯(lián)的成本。
事實(shí)上，模擬移動(dòng)床技術(shù)已經(jīng)在各種其他領(lǐng)域中使用了幾十年。例如，美國(guó)3, 291, 726 (Universal Oil Products)早在1966年描述用于石油化工業(yè)的連續(xù)模擬逆流吸收工藝。美國(guó)6，280，623 (Ma)描述用于甜味劑精制的復(fù)雜旋轉(zhuǎn)流化模擬移動(dòng)床布置，其具有貯存罐但不適應(yīng)于色譜分離?？煽康倪B續(xù)工藝的必不可少的因素是使用的柱的質(zhì)量，并且更具體地，柱之間的相似性或甚至同一性。如果柱不相同，理論計(jì)算將不正確，并且將變得難以設(shè)計(jì)有效和健壯的連續(xù)色譜工藝。而且，為了放大考慮，在系統(tǒng)中具有相同的柱是必不可少的。然而，用色譜介質(zhì)填充柱以便獲得可重復(fù)結(jié)果是非常復(fù)雜的。甚至板的數(shù)量或其他封裝性質(zhì)中的小的差異可以對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生巨大影響。盡管像SMB和3C-PCC的連續(xù)色譜方法具有改進(jìn)能力利用率的可能性，它們是設(shè)置和運(yùn)行的復(fù)雜方法，其牽涉控制大量的閥和柱。因此，需要有與單柱色譜相比增加能力利用率的簡(jiǎn)單且健壯的解決方案。特別地，需要有可以使用一次性柱和流路而在色譜工藝中使用的連續(xù)和半連續(xù)色譜解決方案，現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)其在先導(dǎo)和小規(guī)模生物制藥生產(chǎn)中的使用增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供用于生物聚合物的大規(guī)模色譜分離的有效工藝。這用如權(quán)利要求1中限定的色譜系統(tǒng)和用如權(quán)利要求12中限定的色譜方法實(shí)現(xiàn)。利用這樣的系統(tǒng)和方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們?cè)试S在一次性生物加工系統(tǒng)中操作半連續(xù)和連續(xù)色譜。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們補(bǔ)充柱加載與柱再生之間的失配，其通常在生物加工中使用高滴度進(jìn)料時(shí)發(fā)生。另外的優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)多通道蠕動(dòng)泵可以用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。本發(fā)明的另外的合適的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中描述。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)柱的色譜系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)柱和控制單元的色譜系統(tǒng)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明具有三個(gè)柱的色譜系統(tǒng)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)柱和兩個(gè)貯存罐的色譜系統(tǒng)。圖5示出根據(jù)本發(fā)明具有三個(gè)柱和三個(gè)貯存罐的色譜系統(tǒng)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明具有三個(gè)柱和三個(gè)貯存罐的色譜系統(tǒng)。圖7示出用于設(shè)置預(yù)定濃度水平的原理。圖8示出根據(jù)本發(fā)明用于色譜分離的方法。圖9示出根據(jù)本發(fā)明用于色譜分離的方法。圖10示出根據(jù)本發(fā)明用于色譜分離的方法。定義
術(shù)語(yǔ)“進(jìn)料”在本文意指提供給色譜系統(tǒng)并且包括要純化的目標(biāo)種類的液體。目標(biāo)種類可以是例如蛋白的生物聚合物，例如單克隆抗體。進(jìn)料的示例可以是澄清的發(fā)酵液、生物流體等，以及源于先前的分離步驟并且包括部分純化的目標(biāo)種類的液體。術(shù)語(yǔ)“生物聚合物”在本文意指肽、蛋白、核酸或病毒粒子一原生的以及生物或合成改性的一其包括片段、多聚物、聚合體、軛合物、聚變產(chǎn)物等。術(shù)語(yǔ)“貯存罐”在本文意指連接到柱的至少一個(gè)入口端和柱的至少一個(gè)出口端的容器(例如，可折疊塑料袋、剛性罐等)。它可連接到一個(gè)柱的入口端和另一個(gè)柱的出口或它可連接到一個(gè)柱的入口端和出口端兩者。它還可連接到若干個(gè)柱入口和出口端。貯存罐可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)閥、泵、檢測(cè)器和/或歧管連接到一個(gè)或多個(gè)柱。術(shù)語(yǔ)“節(jié)流閥”在本文意指適應(yīng)于通過(guò)壓緊管道而控制或完全停止通過(guò)柔性管道的流的裝置。例如可以磁、電、氣動(dòng)或液動(dòng)操作節(jié)流閥，但也可手動(dòng)操作它們。術(shù)語(yǔ)“夾鉗”在本文意指手動(dòng)操作的節(jié)流閥。術(shù)語(yǔ)“泵”在本文意指多通道泵送裝置(例如，多通道蠕動(dòng)泵)中的獨(dú)立泵送裝置或單獨(dú)通道。術(shù)語(yǔ)“填充床色譜柱”在本文意指適應(yīng)于用粒子色譜樹(shù)脂填充的柱。填充床色譜柱可以是軸向或徑向的并且可包括柱管、入口多孔床支承和出口多孔床支承、入口流體分配器和出口流體分配器。當(dāng)用色譜樹(shù)脂填充時(shí)，樹(shù)脂床可以基本上填滿入口與出口多孔床支承之間的整個(gè)體積。
具體實(shí)施例方式在由圖1-6圖示的一個(gè)方面中，本發(fā)明公開(kāi)用于分離生物聚合物的色譜系統(tǒng)(I)，其包括至少一個(gè)進(jìn)料罐3、至少一個(gè)貯存罐4 ;4a、4b、4c、至少一個(gè)洗脫緩沖罐5、至少一個(gè)洗脫罐6、至少兩個(gè)填充床色譜柱7、8以及對(duì)于每個(gè)填充床色譜柱的至少一個(gè)泵10和至少一個(gè)出口檢測(cè)器11，其都連接到所述每個(gè)填充床色譜柱，其中進(jìn)料罐、一個(gè)或多個(gè)貯存罐、洗脫緩沖罐和洗脫罐每個(gè)經(jīng)由閥12的系統(tǒng)連接到填充床色譜柱。如上文限定的，一個(gè)或多個(gè)貯存罐例如經(jīng)由閥12的系統(tǒng)連接到柱7、8的至少一個(gè)入口端13和柱7、8的至少一個(gè)出口端14。也就是說(shuō)，提供至少兩個(gè)填充床色譜柱，每個(gè)具有入口端13和出口端14，并且這些柱經(jīng)由閥的系統(tǒng)連接到至少一個(gè)進(jìn)料罐3、至少一個(gè)貯存罐4 ;4a、4b、4c、至少一個(gè)洗脫緩沖罐5和至少一個(gè)洗脫罐6。每個(gè)填充床色譜柱還連接到至少一個(gè)泵和至少一個(gè)出口檢測(cè)器。泵可以連接到柱的入口端并且出口檢測(cè)器可以連接到柱的出口端。出口檢測(cè)器可以具有適應(yīng)于監(jiān)測(cè)生物聚合物的濃度的任何類型，例如UV吸收檢測(cè)器、折射率檢測(cè)器、光散射檢測(cè)器等。一個(gè)或多個(gè)貯存罐用于暫時(shí)保留在兩個(gè)柱之間流動(dòng)的液流的部分，并且其體積可以小于系統(tǒng)中加工的任何特定液體的總體積。貯存罐的示例可以是具有一個(gè)入口和一個(gè)出口的塑料袋(其中同時(shí)使用兩個(gè)出口用于在用預(yù)定義的體積填滿罐后裝填和排出液體)，或其中組成不斷改變的罐。在某些實(shí)施例(由圖2-6圖示的)中，系統(tǒng)還包括至少一個(gè)控制單元2,其電、氣動(dòng)或液壓連接到閥12的系統(tǒng)并且可選地連接到檢測(cè)器11和/或泵10。此的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的操作可以自動(dòng)化?？刂茊卧梢允抢缬?jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器或能夠根據(jù)算法和輸入數(shù)據(jù)集控制泵和閥的系統(tǒng)的任何其他數(shù)字或模擬單元。盡管為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖3-6中未示出到閥的連接，理解在所有這些實(shí)施例中，控制單元2可以連接到閥、泵和檢測(cè)器。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)貯存罐4 ;4a、4b、4c適應(yīng)于接收來(lái)自柱7、8的出口端14的流體并且將流體輸送到另一個(gè)柱8、7的入口端13。貯存罐然后可以擔(dān)當(dāng)臨時(shí)存儲(chǔ)容器，用于處理不同柱之間的流率中的任何失配。貯存罐因?yàn)樗挥糜谂R時(shí)存儲(chǔ)而可以小于進(jìn)料和洗脫緩沖罐，例如比其小至少大約50%。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)貯存罐4 ;4a、4b、4c配備有至少一個(gè)液位指示器(未示出)。該/這些液位指示器可以連接到控制單元并且用于避免一個(gè)或多個(gè)貯存罐超填，特別在一個(gè)或多個(gè)貯存罐清空時(shí)到貯存罐的流可以暫時(shí)停止的半連續(xù)或不連續(xù)工藝中。一個(gè)或多個(gè)液位指示器可以是光、電導(dǎo)、超聲或重量的(例如，秤)。在某些實(shí)施例(如由圖3和5圖示的)中，色譜系統(tǒng)包括至少三個(gè)(例如，至少四個(gè)或五個(gè))柱。這些柱采用例如三柱周期逆流模式或模擬移動(dòng)床模式連接并且適應(yīng)于半連續(xù)或連續(xù)色譜。在一些實(shí)施例中，色譜系統(tǒng)還包括至少一個(gè)平衡緩沖罐15、至少一個(gè)清洗緩沖罐16和/或至少一個(gè)再生液罐17。在由圖4、5和6圖示的某些實(shí)施例中，色譜系統(tǒng)包括每柱7、8、9至少一個(gè)(例如一個(gè))貯存罐4a、4b ;4c。這具有連續(xù)色譜工藝可以在沒(méi)有任何停止來(lái)清空一個(gè)或多個(gè)貯存罐的情況下運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)料3、洗脫緩沖6、平衡緩沖15和清洗緩沖16罐可以經(jīng)由如圖4和5中的泵直接或經(jīng)由如圖6中的貯存罐4a、4b、4c和泵連接到色譜柱。罐可以具有若干連接口，每個(gè)或多個(gè)線路可以經(jīng)由歧管連接。罐還可以具有排放口(未示出)，例如配備有排放過(guò)濾器來(lái)避免污染。在一些實(shí)施例中，用對(duì)生物聚合物具有親和力的樹(shù)脂填充填充床色譜柱。在特定實(shí)施例中，樹(shù)脂包括蛋白配體。使用蛋白配體的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物聚合物的高特異性。由于可以實(shí)現(xiàn)的理論板數(shù)量高，填充床色譜分離也是能夠在組分之間給出非常高分辨度的工藝。在一些實(shí)施例中，從蛋白A、蛋白G、蛋白L或抗體得出蛋白配體。它可以是天然或重組蛋白A、G、L或抗體或它可以是這些蛋白中的任何蛋白的突變體、片段或多聚體。這樣的配體可以具有非常高的選擇性并且因此適合于從復(fù)雜的進(jìn)料捕獲有價(jià)值的生物制藥。然而，它們也是昂貴的并且應(yīng)盡可能有效地使用具有配體的樹(shù)脂。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)泵、檢測(cè)器和/或閥包括一次性流路，例如安裝在可再用單元或殼體中的一次性流路。這些一次性流路可以包括一次性管道(其連接到一次性柱或柱殼體中的一次性樹(shù)脂盒和連接到泵中的一次性流路組件)、閥、檢測(cè)器和換能器。泵中的一次性流路可以是蠕動(dòng)泵中的管道，而且它還可以是例如隔膜泵的一次性隔膜設(shè)置或注射泵的一次性注射器。閥中的一次性流路可以包括節(jié)流閥中的管道，而且包括例如一次性球閥、隔膜閥。單向閥等的流路組件。在檢測(cè)器中，一次性流路可以是用于光學(xué)檢測(cè)(UV、折射率、光散射等)的透明流通試管并且在換能器中它可以是用于測(cè)量壓力、流率、傳導(dǎo)率、溫度等的管道或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的流路。流路組裝件還可包括衛(wèi)生和/或無(wú)菌連接器，使得流路的部分可被消毒并且連接來(lái)形成整個(gè)組裝件而沒(méi)有外部污染。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)泵包括一個(gè)或多個(gè)蠕動(dòng)泵，例如一個(gè)或多個(gè)多通道蠕動(dòng)泵。因?yàn)槿鋭?dòng)泵不增加任何流體接觸表面，在一次性生物加工系統(tǒng)中使用它們是方便的，并且它們很適應(yīng)于并行輸送流體，因?yàn)橐粋€(gè)泵頭可以與若干個(gè)管道一起使用。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)只使用一個(gè)多通道泵是可能的，但使用若干多通道泵也是可能的。如果在不同的線路中使用不同的流率，在多通道蠕動(dòng)泵的通道中使用具有不同直徑的管道是可能的。此外，通過(guò)釋放管道對(duì)泵輥的擠壓來(lái)停止獨(dú)立線路中的流是可能的。
在某些實(shí)施例中，閥12包括節(jié)流閥，例如通過(guò)例如磁、電、氣動(dòng)或液壓致動(dòng)而操作的夾鉗或節(jié)流閥。節(jié)流閥通常在一次性生物加工中使用，因?yàn)樗鼈兛梢灾苯影惭b在柔性管道流路上而沒(méi)有附加的流體接觸表面。然而，因?yàn)樗鼈冎贿m應(yīng)于關(guān)閉/打開(kāi)流路或調(diào)節(jié)路徑中的流率，目前不在連續(xù)或半連續(xù)色譜中使用它們。到目前為止，連續(xù)和半連續(xù)色譜依靠能夠選擇性地將流引導(dǎo)到多個(gè)分支流路內(nèi)的閥，即例如旋轉(zhuǎn)閥和滑閥的多路閥。然而，利用本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)貯存罐，使用節(jié)流閥來(lái)實(shí)施連續(xù)/半連續(xù)色譜是可能的。在一些實(shí)施例中，閥不包括旋轉(zhuǎn)閥、滑閥或具有與液體接觸的活動(dòng)件的其他組件。旋轉(zhuǎn)閥和滑閥因?yàn)樗鼈兙哂袕?fù)雜的精密工程液體接觸件而不能容易地適應(yīng)于一次性生物加工。在某些實(shí)施例中，罐3、4、4a、4b、4c、5、6、15、16、17、18中的一個(gè)或多個(gè)(例如所有
罐)包括可折疊袋。在一次性生物加工中，這些袋是非常有用的罐式構(gòu)造，因?yàn)樗鼈儽阋?、可以容易地消毒并且在折疊前和使用后的時(shí)候占用小的存儲(chǔ)空間。在一些實(shí)施例中，色譜系統(tǒng)用于生物聚合物的分離。該系統(tǒng)對(duì)于此目的特別有用，這是因?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)貯存罐的存在允許采用高效連續(xù)或半連續(xù)模式操作，其中分離工藝的不同相可能需要不同的流率并且貯存罐充當(dāng)緩沖儲(chǔ)存器，用于容納柱之間的液體。在一個(gè)方面(由圖1-6和8圖示的)中，本發(fā)明公開(kāi)用于色譜系統(tǒng)I中目標(biāo)生物聚合物的色譜分離的方法，該色譜系統(tǒng)I包括至少一個(gè)貯存罐4 ;4a、4b、4c，其連接到至少兩個(gè)柱7、8的至少一個(gè)入口端13和至少一個(gè)出口端14，所述至少兩個(gè)柱7、8用對(duì)所述目標(biāo)生物聚合物具有親和力的樹(shù)脂填充并且對(duì)于每個(gè)柱，具有至少一個(gè)泵10和至少一個(gè)出口檢測(cè)器11。該方法包括以下步驟:
a)提供進(jìn)料，其包括目標(biāo)生物聚合物并且將進(jìn)料泵送通過(guò)第一柱7到洗脫罐6或廢料容器19同時(shí)用第一出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)生物聚合物濃度，
b)—旦生物聚合物濃度達(dá)到第一預(yù)定水平LI，將來(lái)自出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到貯存罐4 ；4b并且
c)將貯存罐的內(nèi)含物泵送到具有第二出口檢測(cè)器的第二柱8用于進(jìn)一步分離。在一些實(shí)施例中，當(dāng)維持通過(guò)第一柱7的進(jìn)料流直到生物聚合物濃度達(dá)到如由連接到第一柱的出口檢測(cè)器測(cè)量的第二預(yù)定水平L2時(shí)，可以實(shí)施步驟C)。然后將經(jīng)由貯存罐4 ；4b將進(jìn)料從進(jìn)料罐3引導(dǎo)到第二柱8。在某些實(shí)施例中，生物聚合物是要去除的雜質(zhì)，例如從宿主細(xì)胞蛋白、DNA、浸出蛋白質(zhì)配體、病毒粒子和抗體聚合物的組選擇的生物聚合物。進(jìn)料然后在步驟a)中被泵送通過(guò)第一柱到洗脫罐6。本發(fā)明的方法適合于在例如單克隆抗體的生物加工中使用在流通中去除污染物。在該情況下，方法可以適當(dāng)?shù)卦趻伖獠襟E中應(yīng)用，即，在使用具有蛋白A或另一個(gè)蛋白質(zhì)配體的親和色譜的捕獲步驟后。為了去除例如宿主細(xì)胞蛋白、宿主細(xì)胞DNA、蛋白A殘留物、病毒和/或聚合抗體的殘留雜質(zhì)，可在流通模式中使用多模態(tài)樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、HIC樹(shù)脂或羥磷灰石，其中在流通中收集抗體并且污染物結(jié)合到樹(shù)脂。在一些實(shí)施例中，從由多模態(tài)樹(shù)脂、離子交換樹(shù)脂、HIC樹(shù)脂和磷石灰組成的組選擇樹(shù)脂。在有利的實(shí)施例中，使用多模態(tài)陰離子交換樹(shù)脂，例如Capto 粘附(GE Healthcare)。在進(jìn)一步由圖9圖示的某些實(shí)施例中，方法還包括以下步驟: b1)提供清洗緩沖劑并且將清洗緩沖劑泵送通過(guò)第一柱7和第一出口檢測(cè)器到貯存罐4 ；4b內(nèi)同時(shí)用第一出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)生物聚合物濃度，
bn) 一旦生物聚合物濃度低于第三預(yù)定水平L3，將來(lái)自第一出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到廢料容器，
bm)提供洗脫緩沖劑并且將洗脫緩沖劑泵送通過(guò)第一柱到洗脫罐6。在這些實(shí)施例中，進(jìn)料可以在步驟a)中被泵送通過(guò)第一柱到廢料容器19。方法還可以包括將柱再生溶液泵送通過(guò)第一柱7到廢料容器19內(nèi)的步驟。在步驟b1之前它還可以包括一旦生物聚合物濃度達(dá)到第二預(yù)定水平則終止到第一柱7的進(jìn)料流。預(yù)定生物聚合物濃度水平L1、L2、L3可以如在圖7中圖示的那樣確定，該圖7示出總生物聚合物濃度檢測(cè)器(例如，UV吸收度檢測(cè)器)的時(shí)間對(duì)典型的響應(yīng)曲線。當(dāng)在柱上加載進(jìn)料時(shí)，將首先檢測(cè)非吸收生物聚合物并且其達(dá)到一些形式的平穩(wěn)段水平(曲線中的第一平穩(wěn)段)。然后當(dāng)吸收生物聚合物的結(jié)合位變飽和時(shí)，將檢測(cè)吸收生物聚合物。首先確定的生物聚合物濃度水平LI可以設(shè)置成對(duì)應(yīng)于例如進(jìn)料中的吸收生物聚合物濃度的1%、5%或10%的點(diǎn)。在該水平處，生物聚合物濃度太高而不允許出口流前往廢料而相反轉(zhuǎn)向出口流到貯存罐用于進(jìn)一步加工。當(dāng)在柱上加載更多的進(jìn)料時(shí)，將達(dá)到第二平穩(wěn)段，其中所有結(jié)合位飽和并且出口中的吸收生物聚合物的濃度將等于進(jìn)料中的濃度。第二預(yù)定生物聚合物濃度水平L2可以設(shè)置成對(duì)應(yīng)于例如進(jìn)料中的吸收生物聚合物濃度的70%、80%或90%的點(diǎn)。在該水平處，幾乎所有的結(jié)合位飽和并且更有效地使進(jìn)料流經(jīng)由貯存罐轉(zhuǎn)向第二柱。在已經(jīng)達(dá)到L2后，可以向第一柱供應(yīng)清洗緩沖劑并且當(dāng)沖洗非吸收生物聚合物時(shí)，出口處的總生物聚合物濃度將減小至接近零。第三預(yù)定生物聚合物濃度水平L3可以設(shè)置成對(duì)應(yīng)于例如進(jìn)料中生物聚合物濃度的0.01%,0.1%或0.5%的點(diǎn)。在該水平處基本上沒(méi)有非吸收生物聚合物剩余并且第一柱的洗脫可以開(kāi)始。技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到還可以使用其他類型的出口檢測(cè)器(例如，專門檢測(cè)吸收生物聚合物的檢測(cè)器)以模擬的方式確定水平L1、L2和L3。此夕卜，基于預(yù)定時(shí)間或收集的液體體積(根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)預(yù)期其對(duì)應(yīng)于生物聚合物濃度近似在L1、L2和L3處時(shí)的點(diǎn))來(lái)引導(dǎo)流也是可能的。在一些實(shí)施例中，生物聚合物是生物制藥，例如從免疫球蛋白、單克隆抗體、抗體片段、胰島素、凝血因子和紅細(xì)胞生成素的組選擇的蛋白、疫苗或質(zhì)粒。可以通過(guò)本發(fā)明的方法采用結(jié)合-洗脫模式分離這些生物聚合物，其中生物聚合物在加載期間結(jié)合到樹(shù)脂并且通過(guò)洗脫緩沖劑而解吸并且在洗脫罐中恢復(fù)。在某些實(shí)施例中，樹(shù)脂是親和樹(shù)脂，例如包括蛋白配體的樹(shù)脂。這些樹(shù)脂可以適當(dāng)?shù)赜帽景l(fā)明的方法采用結(jié)合-洗脫模式使用。在進(jìn)一步由圖10圖示的一些實(shí)施例中，方法還包括以下步驟:
d)用第二出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)來(lái)自第二柱8的生物聚合物的濃度，
e)—旦生物聚合物濃度達(dá)到第一預(yù)定水平LI，將來(lái)自第二出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到貯存罐4 ；4b或到第二貯存罐4c以及
f )將第二貯存罐4c的內(nèi)含物泵送到具有第三出口檢測(cè)器的第三柱9或到第一柱7用于進(jìn)一步分離。在某些實(shí)施例中，方法還包括以下步驟: eO將清洗緩沖劑泵送通過(guò)第二柱8和第二出口檢測(cè)器到貯存罐4 ;4b內(nèi)或第二貯存罐4c內(nèi)同時(shí)用第二出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)生物聚合物濃度，
en) 一旦生物聚合物濃度低于第三預(yù)定水平L3，將來(lái)自第二出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到廢料容器19，
em)將洗脫緩沖劑泵送通過(guò)第二柱8到洗脫罐。在一些實(shí)施例中，方法包括在步驟e1之前的步驟:當(dāng)生物聚合物濃度達(dá)到第二預(yù)定水平L2時(shí)使到第二柱8內(nèi)的進(jìn)料流終止。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)泵10包括蠕動(dòng)泵，例如一個(gè)或多個(gè)多通道蠕動(dòng)泵。在某些實(shí)施例中，由電、氣動(dòng)或液壓連接到控制單元2的泵10和節(jié)流閥的系統(tǒng)控制流。該書面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則確定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。要注意的是，不同實(shí)施例的特征可以組合以形成另外的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種色譜系統(tǒng)(1)，用于生物聚合物的分離，其包括:至少一個(gè)進(jìn)料罐(3)、至少一個(gè)貯存罐(4 ;4a，4b，4c)、至少一個(gè)洗脫緩沖罐(5)、至少一個(gè)洗脫罐(6)、至少兩個(gè)填充床色譜柱(7，8)以及對(duì)于每個(gè)柱(7，8)的至少一個(gè)泵(10)和至少一個(gè)出口檢測(cè)器(11)，其均連接到所述每個(gè)柱(7，8)，其中所述進(jìn)料罐、一個(gè)或多個(gè)貯存罐、洗脫緩沖罐和洗脫罐每個(gè)經(jīng)由閥(12)的系統(tǒng)連接到所述至少兩個(gè)柱并且其中所述一個(gè)或多個(gè)貯存罐連接到柱(7，8)的至少一個(gè)入口端(13)和柱(7，8)的至少一個(gè)出口端(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的色譜系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電、氣動(dòng)或液壓連接到所述閥(12)的系統(tǒng)的至少一個(gè)控制單元(2)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的色譜系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)平衡緩沖罐(15)、至少一個(gè)清洗緩沖罐(16)和/或至少一個(gè)再生液罐(17)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的色譜系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)貯存罐(4;4a，4b，4c)適應(yīng)于接收來(lái)自一個(gè)柱(7，8)的出口端(14)的流體并且將流體輸送到另一個(gè)柱(8，7)的入口端(13)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的色譜系統(tǒng)，其中，用對(duì)所述生物聚合物具有親和力的樹(shù)脂填充所述填充床色譜柱(7，8 )。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的色譜系統(tǒng)，其中，所述樹(shù)脂包括蛋白配體，例如從蛋白A、蛋白G、蛋白L或抗體得出的蛋白配體。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的色譜系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)泵、檢測(cè)器和/或所述閥包括一次性流路，例如安裝在可再用單元或殼體中的一次性流路。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的色譜系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)泵包括至少一個(gè)蠕動(dòng)泵，例如至少一個(gè)多通道蠕動(dòng)泵。
9.如任一前述權(quán)利要求所述的色譜系統(tǒng)，其中，所述閥包括節(jié)流閥。
10.如任一前述權(quán)利要求所述的色譜系統(tǒng)，其中，所述閥不包括旋轉(zhuǎn)閥或滑閥。
11.一種如任一前述權(quán)利要求中限定的色譜系統(tǒng)的使用，用于生物聚合物的分離。
12.一種用于色譜系統(tǒng)(I)中生物聚合物的色譜分離的方法，所述色譜系統(tǒng)(I)包括至少一個(gè)忙存罐(4 ；4a, 4b, 4c),其連接到至少兩個(gè)柱(7,8)的至少一個(gè)入口端(13)和至少一個(gè)出口端(14)，所述至少兩個(gè)柱(7，8)用對(duì)所述生物聚合物具有親和力的樹(shù)脂填充；和對(duì)于每個(gè)柱的至少一個(gè)泵(10)和至少一個(gè)出口檢測(cè)器(11)，所述方法包括以下步驟: a)提供進(jìn)料，其包括所述生物聚合物并且將所述進(jìn)料泵送通過(guò)第一柱(7)同時(shí)用第一出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)所述生物聚合物濃度， b)—旦所述生物聚合物濃度達(dá)到第一預(yù)定水平(LI)，將來(lái)自所述出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到所述貯存罐(4 ；4b)并且 c)將所述貯存罐(4；4b)的內(nèi)含物泵送到具有第二出口檢測(cè)器的第二柱(8)用于進(jìn)一步分離。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在步驟c)期間，維持通過(guò)第一柱(7)的進(jìn)料流直到所述生物聚合物濃度達(dá)到如由連接到第一柱的出口檢測(cè)器測(cè)量的第二預(yù)定水平(L2)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，所述生物聚合物是要去除的雜質(zhì)，例如從宿主細(xì)胞蛋白、DNA、浸出蛋白配體、病毒粒子和抗體聚合物的組選擇的生物聚合物。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述樹(shù)脂從多模態(tài)樹(shù)脂、離子交換樹(shù)脂、HIC樹(shù)脂或磷灰石的組選擇。
16.如權(quán)利要求12或13所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: b1)提供清洗緩沖劑并且將所述清洗緩沖劑泵送通過(guò)所述第一柱(7)和所述第一出口檢測(cè)器到所述貯存罐(4 ；4b)內(nèi)同時(shí)用所述第一出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)所述生物聚合物濃度，bn)—旦所述生物聚合物濃度低于第三預(yù)定水平(L3)，將來(lái)自所述第一出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到廢料容器(19)， bm)提供洗脫緩沖劑并且將所述洗脫緩沖劑泵送通過(guò)所述第一柱到洗脫罐(6)。
17.如權(quán)利要求12、13或16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述生物聚合物是生物制藥，例如從免疫球蛋白、單克隆抗體、抗體片段、胰島素、凝血因子和紅細(xì)胞生成素的組選擇的蛋白、疫苗或質(zhì)粒。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述樹(shù)脂是親和樹(shù)脂，例如包括蛋白配體的樹(shù)脂。
19.如權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: d)用所述第二出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)來(lái)自第二柱(8)的所述生物聚合物的濃度， e)—旦生物聚合物濃度達(dá)到所述第一預(yù)定水平(LI)，將來(lái)自第二出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到貯存罐(4 ；4b)或到第二貯存罐(4c)以及 f)將貯存罐(4;4b)或第二貯存罐(4c)的內(nèi)含物泵送到具有第三出口檢測(cè)器的第三柱(9)或到第一柱(7)用 于進(jìn)一步分離。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: e1)將所述清洗緩沖劑泵送通過(guò)所述第二柱(8)和所述第二出口檢測(cè)器到所述貯存罐(4 ;4b)或所述第二貯存罐(4c)內(nèi)同時(shí)用所述第二出口檢測(cè)器監(jiān)測(cè)所述生物聚合物的濃度， en)—旦所述生物聚合物的濃度低于第三預(yù)定水平(L3)，將來(lái)自所述第二出口檢測(cè)器的流引導(dǎo)到廢料容器(19)，以及 em)將所述洗脫緩沖劑泵送通過(guò)所述第二柱(8)到洗脫罐。
21.如權(quán)利要求12-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述泵(10)包括蠕動(dòng)泵。
22.如權(quán)利要求12-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，由電連接到控制單元(2)的泵(10)和節(jié)流閥的系統(tǒng)來(lái)控制流。
全文摘要
描述用于生物聚合物的分離的色譜系統(tǒng)(1)，其包括至少一個(gè)進(jìn)料罐(3)、至少一個(gè)貯存罐(4；4a，4b，4c)、至少一個(gè)洗脫緩沖罐(5)、至少一個(gè)洗脫罐(6)、至少兩個(gè)填充床色譜柱(7，8)以及對(duì)于每個(gè)填充床色譜柱(7，8)的至少一個(gè)泵810)和至少一個(gè)出口檢測(cè)器(11)，其均連接到所述每個(gè)填充床色譜柱(7，8)，其中所述進(jìn)料罐、一個(gè)或多個(gè)貯存罐、洗脫緩沖罐和洗脫罐每個(gè)經(jīng)由閥(12)的系統(tǒng)連接到填充床色譜柱，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)貯存罐連接到柱(7，8)的至少一個(gè)入口端(13)和柱(7，8)的至少一個(gè)出口端(14)。
文檔編號(hào)G01N30/46GK103221105SQ201180057837
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者M.哈爾, K.拉基 申請(qǐng)人:通用電氣健康護(hù)理生物科學(xué)股份公司