Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

EA000785B1 - A method for large scale isolation and purification of plasmid dna - Google Patents

A method for large scale isolation and purification of plasmid dna Download PDF

Info

Publication number
EA000785B1
EA000785B1 EA199700399A EA199700399A EA000785B1 EA 000785 B1 EA000785 B1 EA 000785B1 EA 199700399 A EA199700399 A EA 199700399A EA 199700399 A EA199700399 A EA 199700399A EA 000785 B1 EA000785 B1 EA 000785B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
plasmid dna
plasmid
dna
lysozyme
anion exchange
Prior art date
Application number
EA199700399A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA199700399A1 (en
Inventor
Энн Л. Ли
Сэнгита Сагар
Original Assignee
Мерк Энд Ко., Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мерк Энд Ко., Инк. filed Critical Мерк Энд Ко., Инк.
Publication of EA199700399A1 publication Critical patent/EA199700399A1/en
Publication of EA000785B1 publication Critical patent/EA000785B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1006Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers
    • C12N15/101Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers by chromatography, e.g. electrophoresis, ion-exchange, reverse phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/06Lysis of microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1017Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by filtration, e.g. using filters, frits, membranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/34Polynucleotides, e.g. nucleic acids, oligoribonucleotides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

1. A process for large scale isolation and purification of plasmid DNA from large scale microbial cell fermentations, comprising: a) harvesting microbial cells from a large scale fermentation; b) adding to the harvested microbial cells a sufficient amount of a lysis solution; optionally not comprising lysozyme; c) heating the microbial cells of step b) to a temperature between 70 degree C and 100 degree C in a flow-through heat exchanger to form a crude lysate; d) centrifuging the crude lysate and collecting supernatant e) filtering and diafiltering the supernatant of step d) providing a filtrate; f) contacting the filtrate of step e) with an anion exchange matrix; g) eluting and collecting plasmid DNA from the anion exchange matrix; h) contacting the plasmid DNA from step g) with a reversed phase high performance liquid chromatography matrix; and i) eluting and collecting the plasmid DNA of step g) from the matrix. 2. The process of claim 1 wherein optionally concentrating and/or diafiltering the product of step i) into a pharmaceutically acceptable carrier. 3. The process of claim 2 wherein optionally sterilizing the DNA product. 4. The process of claims 1-3 wherein the heating of step c) is to a temperature between 70 degree C and 77 degree C. 5. The process of claims 1-3 wherein the lysis solution of step b) contains a sub-microgram concentration of lysozyme. 6. The process of claims 1-3 optionally including RNAsa treatment at any step following step a). 7. The process of claims 1-3 wherein the lysis solution of step b) is modified STET buffer. 8. The process of claims 1-3 wherein the lysis solution of step b) is modified STET buffer containing a sub-microgram concentration of lysozyme.

Description

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки США № 08/446118, поданной 19 мая 1995 г.This application is a partial continuation of application US No. 08/446118, filed May 19, 1995

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Классические методы выделения плазмидной ДНК из ферментированных микроорганизмов являются подходящими для получения небольших количеств плазмид или лабораторных плазмидных препаратов. Один из таких методов предусматривает щелочной лизис микробных клеток-хозяев, содержащих плазмиду, с последующей нейтрализацией ацетатом, вызывающим преципитацию геномной ДНК клеткихозяина и белков, которые затем удаляют, например, путем центрифугирования. Жидкая фаза содержит плазмидную ДНК, которую осаждают спиртом, а затем подвергают изопикническому центрифугированию с использованием CsCl в присутствии бромистого этидия. Бромистый этидий необходим для выделения плазмидной ДНК в трех различных формах, суперспиральной (форма I), кольцевой с разрывом (форма II), и линеаризованной (форма III), при этом, нужную плазмидную форму собирают. Затем осуществляют экстракцию бутанолом, которая необходима для удаления остаточного бромистого этидия, после чего ДНК осаждают спиртом. Для удаления клеточных белков хозяина осуществляют дополнительные стадии очистки. Удаление белков хозяина осуществляют путем многократной экстракции фенолом или смесью фенола и хлороформа. Плазмидную ДНК осаждают спиртом, а остаток фенола удаляют путем экстракции изоамилом/хлороформом. И наконец, осажденную спиртом плазмидную ДНК растворяют в воде или в подходящем буферном растворе.Classical methods for isolating plasmid DNA from fermented microorganisms are suitable for the production of small quantities of plasmids or laboratory plasmid preparations. One of these methods involves alkaline lysis of microbial host cells containing the plasmid, followed by neutralization with acetate, which precipitates the genomic DNA of the host cell and proteins, which are then removed, for example, by centrifugation. The liquid phase contains plasmid DNA, which is precipitated with alcohol, and then subjected to isopycnic centrifugation using CsCl in the presence of ethidium bromide. Ethidium bromide is necessary for the isolation of plasmid DNA in three different forms, supercoiled (form I), annular with a gap (form II), and linearized (form III), while the desired plasmid form is collected. Then, butanol is extracted, which is necessary to remove residual ethidium bromide, after which the DNA is precipitated with alcohol. Additional purification steps are performed to remove host cell proteins. Removal of the host proteins is carried out by repeated extraction with phenol or a mixture of phenol and chloroform. Plasmid DNA is precipitated with alcohol, and the phenol residue is removed by extraction with isoamyl / chloroform. Finally, alcohol-precipitated plasmid DNA is dissolved in water or in a suitable buffer solution.

Однако, этот способ имеет множество недостатков и ограничений:However, this method has many disadvantages and limitations:

а) этот способ требует использования дорогостоящих и вредных химических соединений (CsCl и EtBr, которые используются при центрифугировании в градиенте плотности; EtBr является известным мутагеном и должен быть удален из конечных продуктов; кроме того, он является также интеркалирующим агентом, и может разрывать плазмиду);a) this method requires the use of expensive and harmful chemical compounds (CsCl and EtBr, which are used in density gradient centrifugation; EtBr is a known mutagen and must be removed from the final products; in addition, it is also an intercalating agent and can break the plasmid) ;

б) стадия центрифугирования в градиенте плотности не легко поддается масштабированию;b) the centrifugation stage in the density gradient is not easy to scale;

в) для удаления остаточного EtBr необходимо осуществлять экстракцию органическим растворителем;c) extraction with an organic solvent is necessary to remove residual EtBr;

г) для удаления остаточных белков и ДНКазы осуществляют экстракцию фенолом, а поэтому, при осуществлении способа, для расслоения эмульсии фенол/вода, необходимо проводить центрифугирование;g) to remove residual proteins and DNase, phenol is extracted, and therefore, when implementing the method, centrifugation is necessary to separate the phenol / water emulsion;

д) из-за осуществления большого количества повторных стадий, этот способ является трудоемким и требует много времени (для выделения необходимо несколько дней);d) due to the implementation of a large number of repeated stages, this method is time-consuming and requires a lot of time (it takes several days to isolate);

е) значительные затруднения вызывает масштабируемость стадии химического лизиса, т.е., стадия обработки лизоцимом/щелочью/ КОАс является эффективной для лизиса клеток в небольших масштабах, однако, увеличение вязкости, наблюдающееся в этом процессе, служит серьезным препятствием для крупномасштабного производства; иf) significant difficulties are caused by the scalability of the chemical lysis stage, i.e., the lysozyme / alkali / KOAc stage is effective for small cell lysis, however, the increase in viscosity observed in this process is a serious obstacle to large-scale production; and

ж) для ферментативного ослабления клеточной стенки бактерии перед ее лизисом необходимо использовать большие количества лизоцима.g) for enzymatic weakening of the bacterial cell wall before its lysis, it is necessary to use large quantities of lysozyme.

После этого, смесь нейтрализуют путем добавления кислоты, что приводит к преципитации высокомолекулярной хромосомной ДНК. Высокомолекулярную РНК и комплексы белокДСН осаждают путем добавления высокой концентрации соли КОАс. После центрифугирования плазмидный продукт находится в осветленном супернатанте. Недостатки этого метода заключаются в том, что указанные процедуры необходимо проводить быстро и в условиях охлаждения льдом для того, чтобы замедлить действие нуклеаз, которые не удаляются вплоть до экстракции фенолом. Основной примесью, присутствующей в супернатанте вместе с продуктом, является РНК.After that, the mixture is neutralized by adding acid, which leads to precipitation of high molecular weight chromosomal DNA. High molecular weight RNA and protein SDN complexes are precipitated by adding a high concentration of KOAc salt. After centrifugation, the plasmid product is in the clarified supernatant. The disadvantages of this method are that these procedures must be carried out quickly and under ice cooling in order to slow down the action of nucleases, which are not removed until extraction with phenol. The main impurity present in the supernatant with the product is RNA.

Другим широко используемым методом выделения и очистки плазмидной ДНК из бактериальных клеток является экспресс-метод, подходящий для получения плазмидной ДНК лишь в очень небольших количествах.Another widely used method for the isolation and purification of plasmid DNA from bacterial cells is the rapid method, suitable for obtaining plasmid DNA only in very small quantities.

В работе Holmes и Quigley (1981, Analytical Biochem., 114, рр 193-197) описан простой и быстрый метод получения плазмид, в котором бактерии обрабатывают лизоцимом, а затем кипятят в соответствующем буфере (STET) в течение 20-40 с при около 100°С, в результате чего образуется нерастворимый сгусток геномной ДНК, белка и дебриса, оставляя плазмиду в растворе вместе с РНК в качестве главной примеси. Очевидно, что для осуществления указанного метода необходимо использовать лизоцим, а следовательно и дополнительную стадию обработки, которая является не очень желательной для крупномасштабного получения ДНК, используемой в медицине или ветеринарии. Однако, добавление лизоцима может усиливать высвобождение плазмиды во время лизиса. Преимущество этого метода заключается в том, что термообработка клеток также способствует денатурации ДНКазы.Holmes and Quigley (1981, Analytical Biochem. 114, pp. 193-197) describe a simple and fast method for producing plasmids in which bacteria are treated with lysozyme and then boiled in an appropriate buffer (STET) for 20-40 s at about 100 ° C, resulting in the formation of an insoluble clot of genomic DNA, protein and debris, leaving the plasmid in solution along with RNA as the main impurity. Obviously, for the implementation of this method, it is necessary to use lysozyme, and therefore an additional processing step, which is not very desirable for large-scale production of DNA used in medicine or veterinary medicine. However, the addition of lysozyme may enhance plasmid release during lysis. The advantage of this method is that heat treatment of cells also contributes to the denaturation of DNase.

Однако данный метод не может быть применен для бактериальной ферментации в больших объемах, то есть, в объемах 5 л и более.However, this method cannot be used for bacterial fermentation in large volumes, that is, in volumes of 5 l or more.

Вместо изопикнического центрифугирования с использованием CsCl, применяемого для очистки плазмид, были разработаны и опубликованы альтернативные способы. Эти способы применимы лишь для лабораторного выделения плазмид и предусматривают осуществление:Instead of isopycnic centrifugation using CsCl used for plasmid purification, alternative methods have been developed and published. These methods are applicable only for laboratory isolation of plasmids and provide for the implementation of:

а) вытеснительной хроматографии, которая имеет, в основном, ограниченную пропускающую способность;a) size exclusion chromatography, which has mainly limited transmittance;

б) гидроксиапатитной хроматографии, которая имеет тот недостаток, что для ее эффективности необходимо использовать высокие концентрации мочевины;b) hydroxyapatite chromatography, which has the disadvantage that high concentrations of urea must be used for its effectiveness;

в) обратнофазовой хроматографии; иc) reverse phase chromatography; and

г) ионообменной хроматографии.g) ion exchange chromatography.

Отсюда очевидно, что для крупномасштабного выделения и очистки плазмидной ДНК из больших объемов ферментированных микроорганизмов необходимо разработать усовершенствованный способ получения плазмидных препаратов. Потребность в разработке крупномасштабного способа плазмидных ДНК продиктована стремительным развитием многих областей молекулярной биологии. В частности, последние достижения в области изготовления вакцин на основе полинуклеотидов для введения человеку, а также в области генной терапии требуют разработки такого метода, который позволил бы получать высокоочищенную полинуклеотидную вакцину в больших количествах.Hence it is obvious that for large-scale isolation and purification of plasmid DNA from large volumes of fermented microorganisms, it is necessary to develop an improved method for producing plasmid preparations. The need to develop a large-scale method of plasmid DNA is dictated by the rapid development of many areas of molecular biology. In particular, recent advances in the manufacture of polynucleotide-based vaccines for administration to humans, as well as in the field of gene therapy, require the development of a method that would allow the production of highly purified polynucleotide vaccines in large quantities.

Поэтому, для разработки/внедрения крупномасштабного и технически осуществимого способа ферментации, выделения, очистки и характеризации ДНК в биофармацевтических целях необходимы совершенно новые технологии.Therefore, for the development / implementation of a large-scale and technically feasible method of fermentation, isolation, purification and characterization of DNA for biopharmaceutical purposes, completely new technologies are needed.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Существующая технология, используемая для лабораторного выделения и очистки плазмидных ДНК, представляет собой серию классических лабораторных методов, которые не могут быть применены для промышленного получения ДНК. Например, центрифугирование в градиенте плотности не поддается масштабированию; а процедуры очистки, которые неизбежно влекут за собой использование вредных и дорогостоящих химических соединений/растворителей, таких как бромистый этидий (известный мутаген), являются трудоемкими и требуют большого количества времени. Поэтому был разработан масштабируемый альтернативный способ, который раскрывается в настоящей заявке. Кроме того, для прослеживания за ходом продуцирования плазмидного продукта в процессе осуществления соответствующих стадий и для выявления различных форм плазмид был разработан ВЭЖХ-анализ. Бактериальные клетки, включающие плазмиду, суспендируют и инкубируют (необязательно) с лизоцимом в буфере, содержащем детергент, а затем, для лизиса клеток, эти клетки нагревают с использованием проточного теплообменника и центрифугируют. После центрифугирования осветленный лизат, который содержит преимущественно РНК и плазмидный продукт, подвергают фильтрации через 0,45 мкм-фильтр, а затем диафильтрации, после чего лизат загружают на анионообменную колонку.The existing technology used for laboratory isolation and purification of plasmid DNA is a series of classical laboratory methods that cannot be used for industrial DNA production. For example, centrifugation in a density gradient is not scalable; and cleaning procedures that inevitably entail the use of harmful and expensive chemicals / solvents such as ethidium bromide (a known mutagen) are laborious and time consuming. Therefore, a scalable alternative method has been developed, which is disclosed in this application. In addition, an HPLC analysis was developed to track the production of the plasmid product during the corresponding steps and to identify various forms of plasmids. Bacterial cells, including a plasmid, are suspended and incubated (optionally) with lysozyme in a buffer containing a detergent, and then, to lyse the cells, these cells are heated using a flow-through heat exchanger and centrifuged. After centrifugation, the clarified lysate, which mainly contains RNA and a plasmid product, is filtered through a 0.45 μm filter and then diafiltered, after which the lysate is loaded onto an anion exchange column.

Плазмидный продукт может быть, но необязательно, обработан РНКазой перед фильтрацией или после неё, либо на более ранней или более поздней стадии. Фракцию анионообменного продукта, содержащего плазмиду, загружают на колонку для обратнофазовой хроматографии и элюируют соответствующим буфером, в результате чего получают высокоочищенную плазмидную ДНК, которая может быть введена человеку.The plasmid product may, but is not necessarily, be treated with RNase before or after filtration, or at an earlier or later stage. A fraction of the anion exchange product containing the plasmid was loaded onto a reverse phase chromatography column and eluted with an appropriate buffer, whereby a highly purified plasmid DNA was obtained that could be introduced into humans.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 схематически показан подходящий теплообменник.In FIG. 1 schematically shows a suitable heat exchanger.

На фиг. 2 представлен график зависимости температуры на выходе от скорости потока.In FIG. Figure 2 shows a graph of the outlet temperature versus flow rate.

На фиг. 3 представлены сравнительные хроматограммы общей плазмидной фракции в осветленном супернатанте, полученные с использованием 50 мМ EDTA и 100 мМ EDTA.In FIG. 3 shows comparative chromatograms of the total plasmid fraction in the clarified supernatant obtained using 50 mM EDTA and 100 mM EDTA.

На фиг. 4 представлен график зависимости выхода сверхспиральной плазмиды от температуры на выходе.In FIG. 4 is a graph of the dependence of the output of a supercoiled plasmid on the exit temperature.

На фиг. 5 показаны профили элюции, полученные при пропускании через анионообменную колонку обработанного РНКазой (жирная линия) и необработанного (тонкая линия) осветленного лизата.In FIG. 5 shows elution profiles obtained by passing through an anion exchange column treated with RNase (thick line) and untreated (thin line) clarified lysate.

На фиг. 6 показаны профили элюции, полученные в результате анионообменной хроматографии осветленного лизата, который подвергали диафильтрации перед загрузкой в колонку, и лизата, который не подвергали диафильтрации перед загрузкой в колонку.In FIG. Figure 6 shows the elution profiles obtained by anion exchange chromatography of a clarified lysate, which was diafiltered before loading into a column, and a lysate, which was not diafiltered before loading into a column.

На фиг. 7 показан профиль элюции плазмидной ДНК, полученной из клеточного лизата.In FIG. 7 shows an elution profile of plasmid DNA obtained from a cell lysate.

На фиг. 8 приведены результаты анализа ДНК-продукта, полученного на различных промежуточных стадиях очистки, который выполнен с помощью электрофореза в агарозном геле.In FIG. Figure 8 shows the results of the analysis of a DNA product obtained at various intermediate stages of purification, which was performed using agarose gel electrophoresis.

На фиг. 9 приведена схема мониторинга анионообменого ВЭЖХ-анализа ДНК- продукта, подтверждающего чистоту указанного продукта.In FIG. Figure 9 shows a monitoring scheme for anion exchange HPLC analysis of a DNA product, confirming the purity of the specified product.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Авторами настоящей заявки был разработан новый, масштабируемый альтернативный способ лизиса/удаления дебриса для крупномасштабного выделения и очистки плазмид, который предусматривает быстрое нагревание микробных клеток в целях индуцирования их лизиса и преципитации геномной ДНК, белков и остального дебриса, с удерживанием плазмиды в растворе. Этот способ предназначен для крупномасштабного выделения и очистки плазмидной ДНК. Авторами настоящей заявки было установлено, что суспендирование микробных клеток в модифицированном буфере STET (описанном ниже) с последующим нагреванием суспензии до около 70-1 00°С в проточном теплообменнике дает хорошие результаты лизиса. Непрерывное или периодическое центрифугирование лизата приводит к образованию осадка, который содержит клеточный дебрис, белок и большую часть геномной ДНК, тогда, как плазмида остается в супернатанте. Способ настоящего изобретения имеет ряд преимуществ, заключающихся в получении более высоких уровней продукта, чем при химическом лизисе; в инактивации ДНКазы; простоте осуществления и возможности выбора объема получаемых продуктов.The authors of this application have developed a new, scalable alternative method of lysing / removing debris for large-scale isolation and purification of plasmids, which involves the rapid heating of microbial cells in order to induce their lysis and precipitation of genomic DNA, proteins and the rest of the debris, with the plasmid retained in solution. This method is intended for large-scale isolation and purification of plasmid DNA. The authors of the present application, it was found that the suspension of microbial cells in a modified STET buffer (described below), followed by heating the suspension to about 70-1 00 ° C in a flow heat exchanger gives good lysis results. Continuous or periodic centrifugation of the lysate results in the formation of a precipitate that contains cell debris, protein, and most of the genomic DNA, while the plasmid remains in the supernatant. The method of the present invention has several advantages in obtaining higher levels of the product than in chemical lysis; in the inactivation of DNase; simplicity of implementation and the possibility of choosing the volume of products obtained.

Настоящее изобретение относится к способу крупномасштабного выделения и очистки плазмидной ДНК из ферментированных микроорганизмов.The present invention relates to a method for large-scale isolation and purification of plasmid DNA from fermented microorganisms.

При этом предусматривается, что полный объем ферментационной среды с микроорганизмами составляет более 5 л, либо микроорганизмы собирают из объема среды, составляющего более чем 5 л.It is provided that the total volume of the fermentation medium with microorganisms is more than 5 l, or microorganisms are collected from a volume of medium of more than 5 l.

Предложенный способ позволяет получать плазмидную ДНК в высокоочищенной форме, пригодную для введения человеку.The proposed method allows to obtain plasmid DNA in highly purified form suitable for administration to humans.

Подходящими для введения человеку ДНК являются, но не ограничиваются указанными, полинуклеотидные вакцины и ДНК, предназначенные для геномной терапии человека. Полинуклеотидные вакцины используют для непосредственных инъекций человеку Montgomery, D.L. et al., 1993, Cell Biol., 169, pp. 244-247; Ulmer, J.B. et al., 1993, Science, 259, pp. 1745-1749.Suitable for human introduction of DNA are, but are not limited to, polynucleotide vaccines and DNA intended for human genomic therapy. Polynucleotide vaccines are used for direct human injection Montgomery, D.L. et al., 1993, Cell Biol., 169, pp. 244-247; Ulmer, J.B. et al., 1993, Science, 259, pp. 1745-1749.

Также предложенный способ обеспечивает мониторинг в реальном масштабе времени за получением различных форм плазмидных ДНК в процессе стадий выделения и очистки. Как указывается выше, такими различными формами плазмидной ДНК, которые могут быть по отдельности выделены заявленным способом, являются форма I (сверхспиральная плазмида), форма II (плазмида с разрывом или релаксированная плазмида), и форма III (линеаризованная плазмида).Also, the proposed method provides real-time monitoring for obtaining various forms of plasmid DNA in the process of stages of isolation and purification. As indicated above, such various forms of plasmid DNA that can be individually isolated by the claimed method are Form I (supercoiled plasmid), Form II (gap plasmid or relaxed plasmid), and Form III (linearized plasmid).

Способ в соответствии с настоящим изобретением является подходящим, в основном для выделения плазмидной ДНК из ферментированных микроорганизмов. Однако для любого специалиста очевидно, что при осуществлении заявленного способа могут быть использованы разнообразные микробные клетки, включая, но не ограничиваясь указанными, клетки грибов например, дрожжей и бактериальные клетки. Предпочтительными являются ферментированные клетки бактерий, содержащие плазмиду, которую необходимо выделить и очистить, в частности, клетки E.coli, содержащие плазмиду, предназначенную для выделения и очистки. При этом, любому специалисту очевидно, что при осуществлении заявленного способа вместо B.coli, могут быть использованы любые бактериальные клетки. Ферментация клеток может быть осуществлена в любой жидкой среде, подходящей для культивирования используемых бактерий.The method in accordance with the present invention is suitable, mainly for the isolation of plasmid DNA from fermented microorganisms. However, for any specialist it is obvious that in the implementation of the claimed method can be used in a variety of microbial cells, including, but not limited to, fungal cells such as yeast and bacterial cells. Preferred are fermented bacterial cells containing a plasmid that must be isolated and purified, in particular E. coli cells containing a plasmid intended for isolation and purification. At the same time, it is obvious to any specialist that when carrying out the claimed method instead of B. coli, any bacterial cells can be used. Fermentation of the cells can be carried out in any liquid medium suitable for culturing the bacteria used.

Плазмидой, выделяемой и очищаемой способом настоящего изобретения, может быть любая экстрахромосомная ДНК-молекула. Эти плазмиды могут иметь высокое или низкое число копий на клетку. При этом они могут быть фактически любого размера. Следует отметить, что способом настоящего изобретения может быть выделена фактически любая плазмида, присутствующая в микробных клетках.The plasmid isolated and purified by the method of the present invention may be any extrachromosomal DNA molecule. These plasmids can have a high or low copy number per cell. Moreover, they can be of virtually any size. It should be noted that virtually any plasmid present in microbial cells can be isolated by the method of the present invention.

Микробные клетки, содержащие плазмиду, собирают из ферментационной среды для получения клеточной пасты или суспензии. Для сбора клеток из жидкой среды может быть использован любой подходящий метод, включая, но не ограничиваясь указанными, центрифугирование или микрофильтрацию.Microbial cells containing the plasmid are harvested from the fermentation medium to obtain a cell paste or suspension. Any suitable method can be used to collect cells from a liquid medium, including, but not limited to centrifugation or microfiltration.

Выделение плазмидной ДНК из собранных микробных клеток методами современной лабораторной технологии заключается, главным образом, в ферментативной обработке микробных клеток для ослабления клеточной стенки с последующим лизисом этих клеток. Стадии очистки включают многократное центрифугирование с использованием CsCl/EtBr с последующими экстракциями органическим растворителем и преципитацией для удаления тРНК, остаточных белков, EtBr и других примесей, происходящих из клеток-хозяев. Эти стадии не поддаются масштабированию, а поэтому непригодны для крупномасштабного производства. В противоположность этому, препаративная хроматография, проводимая в соответствующем масштабе, является высокоэффективным способом очистки, который позволяет достичь высокого уровня разрешения и повышенной продуктивности при очистке плазмидных ДНК-продуктов, и который является достаточно простым в своем осуществлении. Было показано, что применение двух различных методов хроматографии, а именно, обратнофазовой и анионообменной хроматографии, позволяет достичь высокого уровня очистки плазмидной ДНК, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к препаратам для введения человеку. Выделение методом обратнофазовой хроматографии основано на гидрофобных взаимодействиях, а выделение методом анионообменной хроматографии основано на электростатическом взаимодействии. Благодаря осуществлению этих двух ортогональных хроматографических стадий достигается разделение различных форм плазмиды (суперспиральной, незамкнутой релаксированной, линейной и конкатемерных форм), и удаление примесей, происходящих из клеток-хозяев, таких как LPS (эндотоксин), РНК, ДНК и остаточные белки.Isolation of plasmid DNA from harvested microbial cells by methods of modern laboratory technology consists mainly in the enzymatic treatment of microbial cells to weaken the cell wall, followed by lysis of these cells. Purification steps include repeated centrifugation using CsCl / EtBr followed by extraction with an organic solvent and precipitation to remove tRNA, residual proteins, EtBr and other impurities originating from host cells. These stages are not scalable, and therefore unsuitable for large-scale production. In contrast, preparative chromatography performed on an appropriate scale is a highly efficient purification method that achieves a high level of resolution and increased productivity in the purification of plasmid DNA products, and which is quite simple to implement. It was shown that the use of two different chromatography methods, namely, reverse phase and anion exchange chromatography, allows to achieve a high level of plasmid DNA purification that meets the requirements for preparations for administration to humans. Isolation by reverse phase chromatography is based on hydrophobic interactions, and isolation by anion exchange chromatography is based on electrostatic interaction. Through the implementation of these two orthogonal chromatographic steps, separation of the various forms of the plasmid is achieved (supercoiled, open, relaxed, linear and concatemer), and the removal of impurities originating from host cells such as LPS (endotoxin), RNA, DNA and residual proteins.

В способе настоящего изобретения, собранные микробные клетки ресуспендируют в модифицированном буфере STET, содержащем около 50 мМ Трис, около 50-100 мМ EDTA, около 8% сахарозы, около 2% Тритона Х-100, и необязательно, субмикрограммовые концентрации лизоцима, при рН 6,0-10,0. Концентрации лизоцима, который может быть, но необязательно, использован в способе настоящего изобретения, являются значительно более низкими, чем концентрации лизоцима, используемые в традиционных способах. Для каждого специалиста очевидно, что основной состав вышеуказанного буфера может быть модифицирован и адаптирован для использования в способе настоящего изобретения. При этом, следует отметить, что модификации основного состава буфера не должны оказывать неблагоприятного воздействия на продуктивность способа настоящего изобретения или изменять выход продукта, который может быть достигнут с применением способа, входящего в объем настоящего изобретения. Для получения наилучших результатов, диапазон рН может быть скорректирован в соответствии с конкретно используемым штаммом бактерий. Предпочтительный диапазон рН составляет около 8,0-8,5. Затем суспензию нагревают примерно до 70-100°С, а предпочтительно до 70-77°С, в проточном теплообменнике. Лизат центрифугируют, в результате чего получают осадок, содержащий большое количество клеточного дебриса, белка, и большей части геномной ДНК.In the method of the present invention, the collected microbial cells are resuspended in a modified STET buffer containing about 50 mM Tris, about 50-100 mM EDTA, about 8% sucrose, about 2% Triton X-100, and optionally sub-microgram concentrations of lysozyme at pH 6 0-10.0. Concentrations of lysozyme, which may, but need not be, used in the method of the present invention, are significantly lower than the concentrations of lysozyme used in conventional methods. It will be apparent to those skilled in the art that the basic composition of the above buffer can be modified and adapted for use in the method of the present invention. It should be noted that modifications of the basic composition of the buffer should not adversely affect the productivity of the method of the present invention or alter the yield of a product that can be achieved using a method that is within the scope of the present invention. For best results, the pH range can be adjusted according to the particular bacterial strain used. A preferred pH range is about 8.0-8.5. Then the suspension is heated to about 70-100 ° C, and preferably to 70-77 ° C, in a flow heat exchanger. The lysate is centrifuged, resulting in a precipitate containing a large amount of cell debris, protein, and most of the genomic DNA.

Для того, чтобы продемонстрировать возможность осуществления проточного теплового лизиса микробных клеток, содержащих плазмиду, была сконструирована соответствующая модель теплообменника. В частности, такой теплообменник состоит из трубки из нержавеющей стали (10 фут х 0,25 дюймов (внеш. диаметр), 30,48 мм х 6,35 мм), имеющей форму спирали. Эта спиральная трубка полностью погружена в водяную баню, имеющую высокую постоянную температуру. Объем задержки в змеевике теплообменника составляет около 50 мл. Для измерения температуры на входе и выходе, и температуры водяной бани используют термопары и термометр, соответственно. Продуктовый поток подают в нагревательный змеевик с помощью перистальтического насоса Masterflex с силиконовой трубкой. Клеточный лизат, выходящий из змеевика, затем центрифугируют в центрифуге периодического действия Beckman J-21 для осветления. На фиг. 1 схематически показано конкретное устройство, однако, в настоящем изобретении могут быть использованы и другие типы теплообменников, включая, но не ограничиваясь указанными, кожухотрубный теплообменник, который является предпочтительным.In order to demonstrate the feasibility of flow-through thermal lysis of microbial cells containing a plasmid, an appropriate heat exchanger model was constructed. In particular, such a heat exchanger consists of a stainless steel tube (10 ft. X 0.25 in. (Outside diameter), 30.48 mm. X 6.35 mm) having a spiral shape. This spiral tube is completely immersed in a high constant temperature water bath. The amount of delay in the coil of the heat exchanger is about 50 ml. To measure the temperature at the inlet and outlet, and the temperature of the water bath, thermocouples and a thermometer are used, respectively. The product stream is fed into the heating coil using a Masterflex silicone tube peristaltic pump. The cell lysate exiting the coil is then centrifuged in a Beckman J-21 batch centrifuge to clarify. In FIG. 1 schematically shows a specific device, however, other types of heat exchangers may be used in the present invention, including, but not limited to, a shell-and-tube heat exchanger, which is preferred.

После центрифугирования, осветленный лизат может быть, но необязательно, обработан РНКазой, а плазмидный продукт может быть отфильтрован для дополнительного удаления мелкого дебриса. В этом способе могут быть использованы различные методы фильтрации, включая, но не ограничиваясь указанными, фильтрацию через мембрану, имеющую поры небольшого размера. Предпочтительным методом фильтрации является фильтрация через 0,45 -микронный фильтр.After centrifugation, the clarified lysate can be, but is not necessarily, treated with RNase, and the plasmid product can be filtered to further remove fine debris. In this method, various filtration methods can be used, including, but not limited to, filtering through a membrane having small pores. The preferred filtration method is filtration through a 0.45 micron filter.

Для последующего удаления примесей ДНК-продукта полученный материал может быть подвергнут диафильтрации. В данном способе могут быть использованы стандартные коммерчески доступные материалы для диафильтрации, проводимой в соответствии с известной методикой.For the subsequent removal of impurities of the DNA product, the resulting material can be diafiltered. In this method can be used standard commercially available materials for diafiltration, carried out in accordance with a known method.

Предпочтительным является метод диафильтрации с использованием ультрафильтрующей мембраны, с отсечением по молекулярной массе в пределах от 30 000 до 500 000, в зависимости от размера плазмиды. ДНК- препарат, описанный выше, подвергают диафильтрации с использованием ультрафильтрующей мембраны (с отсечением по молекулярной массе около 1 00 000) против колоночного буфера, а затем загружают в анионообменную колонку. Проведение диафильтрации перед загрузкой в анионообменную колонку является предпочтительным и позволяет значительно увеличить количество лизата, которое может быть загружено в колонку.A diafiltration method using an ultrafiltration membrane is preferred with a molecular weight cut-off ranging from 30,000 to 500,000, depending on the size of the plasmid. The DNA preparation described above is diafiltered using an ultrafiltration membrane (with a molecular weight cut-off of about 1 000 000) against a column buffer, and then loaded into an anion exchange column. Diafiltration prior to loading into the anion exchange column is preferred and can significantly increase the amount of lysate that can be loaded into the column.

Для применения в настоящем изобретении может быть использован широкий ряд коммерчески доступных матриц для анионообменной хроматографии, включая, но не ограничиваясь указанными, анионообменные смолы POROS, Qiagen, Toso Haas, Sterogene, Spherodex, Nucleopac, и Pharmacia. Колонку (Poros 11 P1/M, 4,5 мм х 100) сначала уравновешивают 20 мМ Bis/Трис-пропаном (рН 7,5) и 0,7М NaCl. Затем загружают образец и промывают тем же самым буфером. Затем проводят элюирование градиентом 0,5-0,85М NaCl примерно в 25 объемах колонки и соответствующие фракции собирают. Анионообменная хроматография является идеальной первой стадией тонкой очистки, поскольку она обеспечивает прекрасную очистку от РНК, геномной ДНК и белка. На фиг. 5 (жирная линия) показан профиль элюции отфильтрованного осветленного клеточного лизата, полученный при пропускании через анионообменную колонку. Анализ в агарозном геле показал, что второй пик, который появляется после прохождения сквозного потока, состоит из плазмидного продукта. Более ранний широкий пик относится к РНК. Это было подтверждено путем инкубирования осветленного клеточного лизата с рибонуклеазой до загрузки в колонку, в результате чего наблюдалось исчезновение большого пика, и вместо него появлялось несколько более мелких и более быстрых пиков элюции, обусловленных расщеплением продуктов в результате гидролиза под действием рибонуклеазы.A wide range of commercially available anion exchange chromatography matrices can be used for use in the present invention, including, but not limited to, POROS, Qiagen, Toso Haas, Sterogene, Spherodex, Nucleopac, and Pharmacia anion exchange resins. The column (Poros 11 P1 / M, 4.5 mm x 100) is first balanced with 20 mM Bis / Tris-propane (pH 7.5) and 0.7 M NaCl. A sample is then loaded and washed with the same buffer. Then an elution is performed with a gradient of 0.5-0.85 M NaCl in approximately 25 column volumes and the appropriate fractions are collected. Anion exchange chromatography is an ideal first stage of fine purification, as it provides excellent purification from RNA, genomic DNA and protein. In FIG. 5 (bold line) shows the elution profile of the filtered clarified cell lysate obtained by passing through an anion exchange column. Analysis by agarose gel showed that the second peak, which appears after passing through the through stream, consists of a plasmid product. An earlier broad peak refers to RNA. This was confirmed by incubating the clarified cell lysate with ribonuclease before loading into the column, resulting in the disappearance of a large peak, and instead, several smaller and faster elution peaks appeared due to the cleavage of the products as a result of hydrolysis by ribonuclease.

Фракцию продукта, полученную в результате анионообменной хроматографии, загружают на обратнофазовую колонку. Для использования в настоящем изобретении может быть использован широкий ряд коммерчески доступ9 ных матриц, включая, но не ограничиваясь ими, матрицы от POROS, Polymer Labs, Toso Haas, Prarmacia, PQ Corp., Zorbax, смолы BioSepra, смолы BioSepra Hyper D, смолы BioSepra QHyper D и Amicon. Могут быть также использованы матрицы на основе полимеров или на основе силикагеля. Обратнофазовую колонку (Poros P/H) уравновешивают примерно 100 мМ бикарбонатом аммония, рН=8,5. Для элюирования связанного материала используют градиент 0-11 % изопропанола. Этим способом могут быть выделены три формы плазмид, а именно, формы I, II, III, описанные выше.The product fraction obtained by anion exchange chromatography is loaded onto a reverse phase column. A wide range of commercially available 9 matrices can be used for use in the present invention, including, but not limited to, matrices from POROS, Polymer Labs, Toso Haas, Prarmacia, PQ Corp., Zorbax, BioSepra resins, BioSepra Hyper D resins, BioSepra resins QHyper D and Amicon. Matrices based on polymers or on the basis of silica gel may also be used. The reverse phase column (Poros P / H) was equilibrated with approximately 100 mM ammonium bicarbonate, pH = 8.5. A gradient of 0-11% isopropanol is used to elute the bound material. In this way, three forms of plasmids can be isolated, namely, forms I, II, III described above.

Затем элюированную плазмидную ДНК подвергают концентрированию и/или диафильтрации для снижения объема или для замены буфера. В случае ДНК, предназначенной для введения человеку, диафильтрация ДНК - продукта может быть осуществлена в фармацевтически приемлемый носитель или буферный раствор. Подходящие фармацевтически приемлемые носители или буферные растворы хорошо известны специалистам и описаны в литературе, например, в Remington s Pharmaceutical Sciences. В целях настоящего изобретения может быть использован любой приемлемый метод концентрирования ДНК-образца. Такими методами являются диафильтрация, преципитация спиртом, лиофилизация и т. п., при этом, предпочтительным методом является диафильтрация. После диафильтрации, конечный плазмидный ДНК-продукт может быть подвергнут стерилизации. При этом, может быть использован любой подходящий метод стерилизации ДНКпродукта при условии, что он не будет оказывать неблагоприятное воздействие на свойства ДНК-продукта; так, например, стерилизация ДНК-продукта может быть осуществлена путем его пропускания через мембрану, имеющую достаточно небольшой размер пор, например, 0,2 микрон и менее.The eluted plasmid DNA is then concentrated and / or diafiltered to reduce the volume or to replace the buffer. In the case of DNA intended for administration to humans, the diafiltration of the DNA product can be carried out in a pharmaceutically acceptable carrier or buffer solution. Suitable pharmaceutically acceptable carriers or buffers are well known in the art and are described in the literature, for example, Remington s Pharmaceutical Sciences. For the purposes of the present invention, any suitable method for concentrating a DNA sample can be used. Such methods are diafiltration, precipitation with alcohol, lyophilization, etc., while diafiltration is the preferred method. After diafiltration, the final plasmid DNA product can be sterilized. In this case, any suitable method of sterilization of the DNA product can be used, provided that it will not adversely affect the properties of the DNA product; for example, sterilization of a DNA product can be carried out by passing it through a membrane having a sufficiently small pore size, for example, 0.2 microns or less.

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие осуществление заявленного способа, однако, эти примеры не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения.Below are examples illustrating the implementation of the claimed method, however, these examples should not be construed as limiting the scope of the invention.

Пример 1. Рост микробных клеток, клеточный лизис и осветление.Example 1. Microbial cell growth, cell lysis and clarification.

Один литр замороженной клеточной суспензии E.coli использовали для получения 8 л клеточной суспензии в буфере STET (8% сахароза, 0,5% Тритона, 50 мМ буфера Трис при рН=8,5 и 50 мМ EDTA). Оптическая плотность клеточной суспензии при 600 нм составляла приблизительно 30. Измеренная вязкость клеточной суспензии составляла приблизительно 1,94 сантипуаз при комнатной температуре (24°С). Полученную суспензию непрерывно перемешивали до гомогенности. Затем, клеточную суспензию подавали насосом в теплообменник при 81 мл/мин, что соответствует времени пребывания клеточного раствора в теплообменнике приблизительно 35 с. Температуру бани поддерживали при 92°С. Измеренная температура клеточного раствора на входе и выходе теплообменника составляла приблизительно 24°С и приблизительно 89°С (среднее значение), соответственно. Через теплообменник пропускали примерно один литр образца. Забивки в трубке визуально не наблюдалось, хотя лизат был несколько гуще, чем исходный материал. После охлаждения лизата до комнатной температуры его измеренная вязкость составляла примерно 40 сП. После этого клеточный лизат осветляли путем серийного центрифугирования при 9000 об/мин в течение 50 мин с использованием Beckman J-21. Анализ супернатанта подтвердил эффективность клеточного лизиса и выделения продукта. Выход продукта, полученный в результате теплового лизиса проточным методом, является, по крайней мере, сравнимым с выходом, полученным методом кипячения Quigley & Holms. Однако, последний метод осуществляют в лабораторных условиях для получения небольших партий препарата, а поэтому он не подходит для крупномасштабного (5 л или выше) производства. Поскольку способ теплового обмена является проточным, то верхнего предела объема клеточной суспензии, которая может быть получена, не существует. Этот способ может быть адаптирован для крупномасштабных ферментаций бактерий с получением больших количеств высокоочищенных плазмидных ДНК.One liter of frozen E. coli cell suspension was used to prepare 8 L of cell suspension in STET buffer (8% sucrose, 0.5% Triton, 50 mM Tris buffer at pH 8.5 and 50 mM EDTA). The optical density of the cell suspension at 600 nm was approximately 30. The measured viscosity of the cell suspension was approximately 1.94 centipoise at room temperature (24 ° C.). The resulting suspension was continuously stirred until homogeneous. Then, the cell suspension was pumped into the heat exchanger at 81 ml / min, which corresponds to a residence time of the cell solution in the heat exchanger of approximately 35 s. The temperature of the bath was maintained at 92 ° C. The measured temperature of the cell solution at the inlet and outlet of the heat exchanger was approximately 24 ° C and approximately 89 ° C (average value), respectively. About one liter of sample was passed through a heat exchanger. Clogging in the tube was not visually observed, although the lysate was slightly thicker than the starting material. After cooling the lysate to room temperature, its measured viscosity was approximately 40 cP. After that, the cell lysate was clarified by serial centrifugation at 9000 rpm for 50 min using Beckman J-21. Analysis of the supernatant confirmed the effectiveness of cell lysis and isolation of the product. The yield obtained by thermal lysis by the flow method is at least comparable to the yield obtained by the Quigley & Holms boiling method. However, the latter method is carried out in the laboratory to obtain small batches of the drug, and therefore it is not suitable for large-scale (5 L or higher) production. Since the method of heat exchange is flow-through, the upper limit of the volume of cell suspension that can be obtained does not exist. This method can be adapted for large-scale fermentation of bacteria to produce large quantities of highly purified plasmid DNA.

Затем осветленный лизат фильтровали через мембрану, имеющую размер пор 0,45 мкм, для удаления мелкого дебриса. Полученный фильтрат подвергали диафильтрации с использованием мембраны с отсечением по молекулярной массе около 1 00000.The clarified lysate was then filtered through a membrane having a pore size of 0.45 μm to remove fine debris. The resulting filtrate was diafiltered using a membrane with a molecular weight cut-off of about 10,000.

Пример 2. Регуляция и воспроизводимость клеточного лизиса с помощью теплообменника.Example 2. Regulation and reproducibility of cell lysis using a heat exchanger.

Регулирование скорости потока, при которой клеточную суспензию пропускают через теплообменник, позволяет осуществлять непосредственный контроль температуры лизиса, т.е., температуры на выходе. Раствор клеточной суспензии получали, как описано в примере 1, и подавали насосом в теплообменник со скоростью потока, составляющей 160-850 мл/мин. Соответствующие температуры на выходе составляли от 93 до 65°С, соответственно. На фиг. 2 показано соотношение скорости потока и температуры. Первоначальная температура клеточной суспензии составляла 24°С, а температура бани поддерживалась постоянной при 96°С.The regulation of the flow rate at which the cell suspension is passed through a heat exchanger allows for direct control of the lysis temperature, i.e., the outlet temperature. A cell suspension solution was prepared as described in Example 1 and pumped into a heat exchanger at a flow rate of 160-850 ml / min. The corresponding outlet temperatures ranged from 93 to 65 ° C, respectively. In FIG. 2 shows the ratio of flow rate and temperature. The initial temperature of the cell suspension was 24 ° C, and the temperature of the bath was kept constant at 96 ° C.

Кроме того, был проведен ряд циклов прогона, где температура на выходе составляла 80°С. Выход 24 мг кольцевой ДНК на один литр осветленного супернатанта иллюстрирует воспроизводимость этого способа.In addition, a series of run cycles were carried out, where the outlet temperature was 80 ° C. The yield of 24 mg of circular DNA per liter of clarified supernatant illustrates the reproducibility of this method.

Пример 3. Очистка плазмидной ДНК.Example 3. Purification of plasmid DNA.

Микробные клетки и лизаты были получены, как описано в примерах 1 и 2, а также были проведены следующие анализы.Microbial cells and lysates were obtained as described in examples 1 and 2, and the following analyzes were performed.

Для иллюстрации того, что добавление 100 мМ EDTA по сравнению с 50 мМ EDTA увеличивает процентное содержание суперспиральной ДНК, и для определения допустимого диапазона температур на выходе (т.е., температуры лизиса) в отношении выделения суперспиральной ДНК, проводили следующие анализы. Суперспиральная форма плазмидной ДНК является желательной, поскольку она более стабильная, чем релаксированная кольцевая форма. Таким образом, суперспиральная форма ДНК может быть превращена в открытую кольцевую форму путем одноцепочечного разрыва под действием ДНКазы. Было обнаружено, что добавление 100 мМ EDTA по сравнению с 50 мМ EDTA в буфере STET приводит к минимизации образования открытой кольцевой плазмиды. На фиг. 3 показаны сравнительные хроматограммы целой плазмиды в осветленном супернатанте с 50 мМ EDTA по сравнению со 100 мМ EDTA. Клеточную суспензию получали способом, описанным в примере 1. Рабочая скорость потока для этих серий составляла приблизительно 186 мл/мин. Температура на входе и выходе, и температура бани составляли 24, 92 и 96°С, соответственно.To illustrate that the addition of 100 mM EDTA compared to 50 mM EDTA increases the percentage of supercoiled DNA, and the following assays were performed to determine the permissible outlet temperature range (i.e., lysis temperature) for supercoiled DNA isolation. The supercoiled form of plasmid DNA is desirable because it is more stable than the relaxed ring form. Thus, the supercoiled form of DNA can be converted into an open circular form by single stranded rupture under the influence of DNase. It was found that the addition of 100 mM EDTA compared to 50 mM EDTA in STET buffer minimizes the formation of an open ring plasmid. In FIG. Figure 3 shows comparative chromatograms of the whole plasmid in the clarified supernatant with 50 mM EDTA compared to 100 mM EDTA. A cell suspension was obtained by the method described in example 1. The working flow rate for these series was approximately 186 ml / min. The inlet and outlet temperatures and the bath temperature were 24, 92, and 96 ° C, respectively.

Приемлемые пределы температур лизиса определяли путем измерения процента суперспиральной плазмиды, генерированной для каждой серии. На фиг. 4 показана концентрация сверхспиральной плазмиды в зависимости от температуры на выходе. Приемлемые пределы температур лизиса составляют 75 - 92°С. При температуре ниже 75°С была получена более релаксированная кольцевая плазмида, что, по всей вероятности происходит благодаря увеличению активности ДНКазы. При температуре выше 93°С уровни суперспиральной плазмиды вероятно уменьшаются, что происходит, возможно, благодаря тепловой денатурации.Acceptable lysis temperature limits were determined by measuring the percentage of supercoiled plasmid generated for each batch. In FIG. 4 shows the concentration of a supercoiled plasmid as a function of outlet temperature. Acceptable temperature limits for lysis are 75 - 92 ° C. At temperatures below 75 ° C, a more relaxed ring plasmid was obtained, which is most likely due to an increase in DNase activity. At temperatures above 93 ° C, the levels of the supercoiled plasmid are likely to decrease, which is possibly due to thermal denaturation.

После непрерывного теплового лизиса и центрифугирования 1 мл осветленного лизата либо инкубировали с 5 мкг РНКазы в течение 2 ч, либо использовали без обработки. Затем, необработанные образцы, и образцы, обработанные РНКазой, загружали на анионообменную колонку (Poros Q/M 4,6 х 100), которую предварительно уравновешивали смесью (50:50) растворителей А и В [ВЭЖХ: растворитель А: 20 мМ Трис/бис-пропан, рН 8,0; и растворитель В 1М NaCl в 20 мМ Триса/бис-пропана, рН 8,0]. Колонку элюировали с использованием градиента 50 85% В в 100 колоночных объемах.After continuous thermal lysis and centrifugation, 1 ml of clarified lysate was either incubated with 5 μg of RNase for 2 hours, or used without treatment. Then, untreated samples and RNase-treated samples were loaded onto an anion exchange column (Poros Q / M 4.6 x 100), which was previously equilibrated with a mixture (50:50) of solvents A and B [HPLC: solvent A: 20 mM Tris / bis-propane, pH 8.0; and solvent B 1M NaCl in 20 mM Tris / bis-propane, pH 8.0]. The column was eluted using a gradient of 50 to 85% B in 100 column volumes.

Открытую кольцевую плазмиду элюировали приблизительно при 68% В, а сверхспиральную плазмиду элюировали приблизительно при 72% В.The open circular plasmid was eluted at approximately 68% B. and the supercoiled plasmid was eluted at approximately 72% B.

На фиг. 5 показано сравнение элюата на анионообменной колонке от осветленного лизата, обработанного РНКазой (тонкая линия), и не обработанного РНКазой (жирная линия). Приблизительно через 1 0 мин образовывался пик, которым является плазмидная ДНК, а затем продуцировался большой пик, в необработанном образце, которым является РНК. В образце, обработанном РНКазой, большой пик РНК элиминируется, и обеспечивается более четкое разделение плазмидного пика и пиков примесей.In FIG. 5 shows a comparison of the eluate on an anion exchange column from a clarified lysate treated with RNase (thin line) and not treated with RNase (thick line). After about 10 minutes, a peak was formed, which is plasmid DNA, and then a large peak was produced in an untreated sample, which is RNA. In the sample treated with RNase, a large peak of RNA is eliminated, and a clearer separation of the plasmid peak and the impurity peaks is ensured.

Как описано выше, диафильтрация перед анионообменной хроматографией приводит к существенному увеличению количества лизата, который может быть загружен на колонку. Это проиллюстрировано на фиг. 6, на которой показано сравнение осветленного лизата, который подвергали диафильтрации, и осветленного лизата, который не подвергали диафильтрации перед проведением анионообменной хроматографией. Образцы получали способом, описанным выше, за исключением того, что один образец подвергали диафильтрации перед загрузкой на анионообменную колонку, а другой образец не подвергали диафильтрации. Колонку промывали и элюировали, как описано выше. На фиг. 6 показано, что количество примесей, элюированных с колонки, значительно выше в образце, который не был диафильтрован. Большое количество примесей, которые связывают матрицу на анионообменной колонке, может сильно снижать максимальную емкость колонки, что вызывает потери ДНК-продукта из-за неспособности матрицы связываться с любым другим материалом. Следовательно, диафильтрация удаляет примеси и позволяет связывать другой ДНК-продукт с анионообменной матрицей, что, в свою очередь, позволяет получить больший объем осветленного лизата, загруженного на колонку.As described above, diafiltration before anion exchange chromatography leads to a significant increase in the amount of lysate that can be loaded onto the column. This is illustrated in FIG. 6, which shows a comparison of a clarified lysate that was diafiltered and a clarified lysate that was not diafiltered before anion exchange chromatography. Samples were obtained by the method described above, except that one sample was diafiltered before loading onto an anion exchange column and the other sample was not diafiltered. The column was washed and eluted as described above. In FIG. Figure 6 shows that the amount of impurities eluted from the column is significantly higher in the sample that was not diafiltered. A large number of impurities that bind the matrix on the anion exchange column can greatly reduce the maximum capacity of the column, which causes loss of the DNA product due to the inability of the matrix to bind to any other material. Therefore, diafiltration removes impurities and allows you to bind another DNA product with an anion exchange matrix, which, in turn, allows you to get a larger volume of clarified lysate loaded on the column.

Плазмидную ДНК, элюированную с анионообменной колонки, разделяли на отдельные формы с помощью обратнофазового ВЭЖХанализа. Отделение суперспиральной плазмиды (форма 1) от незамкнутой кольцевой плазмиды (форма 2) показано на фиг.7. Две формы были легко разделены, что позволило выделить отдельные формы плазмиды.Plasmid DNA eluted from the anion exchange column was separated into separate forms by reverse phase HPLC analysis. The separation of the supercoiled plasmid (Form 1) from the open circular plasmid (Form 2) is shown in FIG. 7. The two forms were easily separated, which allowed the isolation of individual plasmid forms.

Пример 4. Высокоочищенная плазмидная ДНК, полученная хроматографическим методом.Example 4. Highly purified plasmid DNA obtained by chromatographic method.

Клеточную пасту для ферментации ресуспендировали в модифицированном буфере STET, а затем подвергали тепловому лизису в устройстве периодического действия. Альтернативно, клеточную пасту для ферментации ресуспендировали в модифицированном буфере STET, а затем подвергали тепловому лизису проточным методом, описанным выше. Лизат центрифугировали, как описано выше. 20 мл супернатанта фильтровали, как описано выше, а затем загружали на анионообменную колонку (Poros Q/M 4,6х100), которую предварительно уравновешивали смесью (50/50) буферов А и В, описанных выше. Градиент 50 85% В прогоняли в 50 колоночных объемах при скорости потока 10 мл/мин. Фракции (2,5 мл - каждая) собирали из колонки. Суперспиральную плазмидную ДНК элюировали из колонки при 72% В.The cell paste for fermentation was resuspended in a modified STET buffer, and then subjected to thermal lysis in a batch device. Alternatively, the cell paste for fermentation was resuspended in a modified STET buffer, and then subjected to heat lysis by the flow method described above. The lysate was centrifuged as described above. 20 ml of the supernatant was filtered as described above, and then loaded onto an anion exchange column (Poros Q / M 4.6x100), which was pre-equilibrated with a mixture (50/50) of buffers A and B described above. A gradient of 50–85% B was run in 50 column volumes at a flow rate of 10 ml / min. Fractions (2.5 ml each) were collected from the column. Supercoiled plasmid DNA was eluted from the column at 72% B.

Продукт, полученный в результате анионообменной хроматографии, загружали на обратнофазовую хроматографическую колонку (Poros R/H), которую предварительно уравновешивали 100 мМ бикарбонатом аммония при рН=8,0, и градиент 0% 80% метанола использовали для элюирования связанного материала. Высокоочищенную суперспиральную плазмидную ДНК элюировали при 22% метанола. Фотография агарозного геля с фракциями продукта, полученными на каждой из основных стадий способа очистки, приведена на фиг. 8. Конечный продукт, показанный на фиг. 9, является высокоочищенным, о чем свидетельствует анализ в агарозном геле, колориметрический анализ и ВЭЖХ - анализ, описанные в примере 3. Полученный продукт содержал более 90% суперспиральной плазмиды и менее чем 1 0% незамкнутой кольцевой плазмиды. Уровень РНК был ниже пределов обнаружения используемого анализа. Уровни геномной ДНК и белковых примесей были ниже пределов обнаружения используемого анализа. Полный выход суперспиральной плазмиды в конечной стадии процесса составлял приблизительно 60% от выхода суперспиральной плазмиды в осветленном лизате.The product obtained by anion exchange chromatography was loaded onto a reverse phase chromatographic column (Poros R / H), which was preliminarily equilibrated with 100 mM ammonium bicarbonate at pH = 8.0, and a gradient of 0% 80% methanol was used to elute the bound material. Highly purified supercoiled plasmid DNA was eluted at 22% methanol. A photograph of an agarose gel with product fractions obtained at each of the main stages of the purification process is shown in FIG. 8. The final product shown in FIG. 9 is highly purified, as evidenced by agarose gel analysis, colorimetric analysis, and HPLC analysis as described in Example 3. The resulting product contained more than 90% supercoiled plasmid and less than 1 0% open loop plasmid. RNA levels were below the detection limits of the assay used. Levels of genomic DNA and protein impurities were below the detection limits of the analysis used. The total yield of the supercoiled plasmid in the final stage of the process was approximately 60% of the output of the supercoiled plasmid in the clarified lysate.

Пример 5. Очистка плазмидной ДНК в мультиграммовом масштабе.Example 5. Purification of plasmid DNA on a multi-gram scale.

4,5 л Замороженной клеточной суспензии E.coli использовали для получения 33,7 л клеточной суспензии в буфере STET (8% сахарозы, 2% Тритон, 50 мМ Трис-буфер, 50 мМ EDTA, рН 8,5), содержащем 2500 единиц/мл лизоцима. Вычисленная оптическая плотность суспензии при 600 нм составляла около 30. Полученную суспензию перемешивали при комнатной температуре в течение 1 5 мин для обеспечения тщательного смешивания, а затем инкубировали в течение 45 мин с перемешиванием при температуре 37°С. После инкубирования размешивание продолжали при комнатной температуре, и клеточную суспензию подавали насосом в теплообменник при скорости потока 500 мл/мин. Температуру бани поддерживали при 1 00°С, а измеренные температуры на входе и выходе клеточной суспензии составляли приблизительно 24°С и 70-77°С, соответственно. Клеточный лизат, выходящий из теплообменника, собирали в центрифужные пробирки Beckman (500 мл каждая), и полученный материал сразу центрифугировали в центрифугах Beckman J-21 в течение 50 мин при 9000 об/мин. После центрифугирования было обнаружено, что супернатант содержал в 4-5 раз больше плазмидного продукта, чем в том случае, когда инкубирование с лизоцимом не проводили. После центрифугирования, супернатант сразу подвергали диафильтрации против 3 объемов буфера ТЕ (25 мМ4.5 L of a frozen E. coli cell suspension was used to produce 33.7 L of a cell suspension in STET buffer (8% sucrose, 2% Triton, 50 mM Tris buffer, 50 mM EDTA, pH 8.5) containing 2500 units / ml lysozyme. The calculated optical density of the suspension at 600 nm was about 30. The resulting suspension was stirred at room temperature for 1 to 5 minutes to ensure thorough mixing, and then incubated for 45 minutes with stirring at a temperature of 37 ° C. After incubation, stirring was continued at room temperature, and the cell suspension was pumped into the heat exchanger at a flow rate of 500 ml / min. The temperature of the bath was maintained at 10 ° C, and the measured temperatures at the inlet and outlet of the cell suspension were approximately 24 ° C and 70-77 ° C, respectively. The cell lysate exiting the heat exchanger was collected in Beckman centrifuge tubes (500 ml each), and the resulting material was immediately centrifuged in Beckman J-21 centrifuges for 50 min at 9000 rpm. After centrifugation, it was found that the supernatant contained 4-5 times more plasmid product than when incubation with lysozyme was not carried out. After centrifugation, the supernatant was immediately diafiltered against 3 volumes of TE buffer (25 mM

Трис-EDTA при рН 8,0), а затем инкубировали с 20 х 105 единицами РНКазы E.coli в течение 2-4 ч при комнатной температуре. После завершения инкубирования раствор продукта диафильтровали против дополнительных 6 объемов буфера ТЕ с использованием мембраны с отсечением по молекулярной массе 1 00 кДа, а затем фильтровали через фильтр 0,45 мкм для удаления остаточного дебриса. Отфильтрованный лизат разводили 0,7М NaCl в буфере 20 мМ бис/трис-пропан-NaCl при рН=7,5, а затем, разведенный фильтрат загружали на анионообменную колонку. Анионообменная колонка (3,6 литров POROS RI/M) была предварительно уравновешена 20 мМ бис/трис-пропаном и 0,7М хлоридом натрия. Отфильтрованный лизат загружали на колонку. В этом случае на анионообменную колонку загружали 5 г сверхспиральной плазмиды. После загрузки колонку промывали 2-4 колоночными объемами 20 мМ бистрис-пропана и 0,7 М NaCl. Для удаления других белков E.coli, РНК, и некоторых эндотоксинов использовали градиент 0,7М NaCl 2,0М NaCl в 20 мМ бис/трис-пропане в 1 0 объемах колонки. Фракцию сверхспиральной плазмиды элюировали 1,4-2,0М хлоридом натрия. Фракцию сверхспиральной плазмиды, полученную с анионообменной колонки и содержащую 4 г суперспиральной плазмиды, затем 2-3 раза разводили апирогенной водой, доводили до 1,2% IPA, и рН доводили до 8,5 путем добавления 1н. NaOH. Разведенную на анионообменной колонке фракцию суперспиральной плазмиды затем загружали на 7-литровую обратнофазовую колонку (POROS R2/M), которую предварительно уравновешивали 1 00 мМ бикарбонатом аммония, содержащим 1,2% IPA. В данном случае, 3,2 г суперспиральной плазмиды загружали на обратнофазовую колонку, а затем эту колонку промывали 6-10 колоночными объемами 1,2% IPA в 1 00 мМ бикарбонате аммония. Эту интенсивную промывку осуществляли для удаления примесей. Элюирование проводили градиентом 1,2% IP A 11,2% IP A в 5 объемах колонки. Фракцию суперспиральной плазмиды элюировали примерно при 4% IPA. Затем, фракцию продукта суперспиральной плазмиды, полученную с обратнофазовой колонки, концентрировали и подвергали диафильтрации в нормальный физиологический раствор с использованием мембраны с отсечением по молекулярной массе 30 кДа. Объем конечного продукта фильтровали через фильтр с диаметром пор 0,22 мкм. Вышеописанный метод очистки систематизировали в таблице 1 , в которой приведены данные по удалению примесей, а также выходы для каждой из основных стадий очистки. Полный выход продукта, полученного в соответствии с заявленным способом, составлял более чем 50% от выхода суперспиральной плазмиды в осветленном клеточном лизате, на что указывал анализ, про15 веденный с помощью анионообменной ВЭЖХ, описанной в примере 3. Чистота продукта была очень высокой с менее чем 1% РНК и белка Е.сой и менее чем 2,9% геномной ДНК E.coli.Tris-EDTA at pH 8.0), and then incubated with 20 x 10 5 units of E. coli RNase for 2-4 hours at room temperature. After incubation was complete, the product solution was diafiltered against an additional 6 volumes of TE buffer using a membrane with a molecular weight cut-off of 1 00 kDa, and then filtered through a 0.45 μm filter to remove residual debris. The filtered lysate was diluted with 0.7 M NaCl in 20 mM bis / Tris-propane-NaCl buffer at pH = 7.5, and then, the diluted filtrate was loaded onto an anion exchange column. The anion exchange column (3.6 L POROS RI / M) was previously equilibrated with 20 mM bis / Tris-propane and 0.7 M sodium chloride. The filtered lysate was loaded onto a column. In this case, 5 g of a supercoiled plasmid was loaded onto an anion exchange column. After loading, the column was washed with 2-4 column volumes of 20 mM bistris-propane and 0.7 M NaCl. A gradient of 0.7 M NaCl, 2.0 M NaCl in 20 mM bis / Tris-propane in 10 column volumes was used to remove other E. coli proteins, RNA, and some endotoxins. The supercoiled plasmid fraction was eluted with 1.4-2.0 M sodium chloride. The supercoiled plasmid fraction obtained from the anion exchange column and containing 4 g supercoiled plasmid was then diluted 2-3 times with pyrogen-free water, adjusted to 1.2% IPA, and the pH adjusted to 8.5 by adding 1N. NaOH. The supercoiled plasmid fraction diluted on the anion exchange column was then loaded onto a 7 liter reverse phase column (POROS R2 / M), which was pre-equilibrated with 10 mM ammonium bicarbonate containing 1.2% IPA. In this case, 3.2 g of the supercoiled plasmid was loaded onto a reverse phase column, and then this column was washed with 6-10 column volumes of 1.2% IPA in 1 00 mM ammonium bicarbonate. This intensive washing was carried out to remove impurities. Elution was performed with a gradient of 1.2% IP A 11.2% IP A in 5 column volumes. The supercoiled plasmid fraction was eluted at approximately 4% IPA. Then, the supercoiled plasmid product fraction obtained from the reverse phase column was concentrated and diafiltered into normal saline using a membrane with 30 kDa molecular weight cutoff. The volume of the final product was filtered through a filter with a pore diameter of 0.22 μm. The above cleaning method was systematized in table 1, which shows data on the removal of impurities, as well as yields for each of the main stages of purification. The total yield of the product obtained in accordance with the claimed method amounted to more than 50% of the output of the supercoiled plasmid in the clarified cell lysate, as indicated by analysis carried out using anion exchange HPLC described in Example 3. The purity of the product was very high with less than 1% RNA and E. coli protein and less than 2.9% of the E. coli genomic DNA.

Таблица 1. Систематизированный метод очистки и выделения в мультиграммовом масштабеTable 1. Systematized method for purification and isolation on a multi-gram scale

Стадия Stage Плазмидный продукт (мг) Plasmid product (mg) % Выхода на стадии % Yield per stage Геномная ДНК (мг/мг) Genomic DNA (mg / mg) Белок (мг/мг) Protein (mg / mg) РНК (мг/мг) RNA (mg / mg) LAL ед/мг Lal u / mg Осветленный лизат Clarified lysate 6750 6750 100 one hundred 0,52 0.52 7,6 7.6 196 196 1,1 х 107 1.1 x 10 7 Концентрирование/РНКаза/диафильтрация/ конечная фильтрация Concentration / RNase / Diafiltration / Final Filtration 6500 6500 93 93 0,50 0.50 1,6 1,6 2,21 2.21 3,4 х 106 3.4 x 10 6 Анионообменная хроматография Anion exchange chromatography 4000 от 5000 4000 from 5000 80 80 0,41 0.41 0,3 0.3 0,1 0.1 1,2 х 104 1.2 x 10 4 Обратнофазовая хроматография Reverse phase chromatography 2300 от 3200 2300 from 3200 77 77 0,029 0,029 <0,01++ <0.01 ++ <0,01++ <0.01 ++ 62 62 Концентрирование/диафильтрация в конечный буфер Concentration / diafiltration to the final buffer 2110 2110 100 one hundred 0,029 0,029 <0,01++ <0.01 ++ <0,01++ <0.01 ++ 2,8 2,8 Конечный выход Final exit 54 54

нижние пределы детекции аналитического методаlower detection limits of the analytical method

Claims (8)

1. Способ крупномасштабного выделения и очистки плазмидной ДНК из больших объемов ферментационной среды микробных клеток, включающий осуществление следующих стадий:1. The method of large-scale isolation and purification of plasmid DNA from large volumes of the fermentation medium of microbial cells, including the implementation of the following stages: а) сбор микробных клеток после их культивирования в больших объемах;a) the collection of microbial cells after their cultivation in large volumes; б) добавление к собранным микробным клеткам необходимого количества лизирующего буфера, необязательно содержащего лизоцим;b) adding to the collected microbial cells the required amount of lysis buffer, optionally containing lysozyme; в) нагревание микробных клеток с лизирующим буфером до температуры 70 - 100°С в проточном теплообменнике при скорости потока 160 - 850 мл/мин с получением неочищенного лизата;c) heating microbial cells with lysis buffer to a temperature of 70-100 ° C in a flow heat exchanger at a flow rate of 160-850 ml / min to obtain a crude lysate; г) центрифугирование неочищенного лизата и сбор супернатанта;d) centrifuging the crude lysate and collecting the supernatant; д) фильтрацию и диафильтрацию супернатанта, собранного на стадии г), с получением фильтрата;e) filtration and diafiltration of the supernatant collected in step d) to obtain a filtrate; е) обеспечение контактирования фильтрата, полученного на стадии д), с анионообменной матрицей;e) contacting the filtrate obtained in step e) with an anion exchange matrix; ж) элюирование и сбор плазмидной ДНК с анионообменной матрицы;g) elution and collection of plasmid DNA from the anion exchange matrix; з) обеспечение контактирования плазмидной ДНК, полученной на стадии ж), с матрицей, используемой для обратнофазовой жидкостной хроматографии высокого разрешения, иh) contacting the plasmid DNA obtained in step g) with the matrix used for high-resolution reverse phase liquid chromatography, and и) элюирование и сбор плазмидной ДНК с указанной на стадии ж) матрицы.i) elution and collection of plasmid DNA from the matrix indicated in step g). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют концентрирование и/или диафильтрацию плазмидной ДНК, полученной на стадии и), в фармацевтически приемлемом носителе.2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration and / or diafiltration of the plasmid DNA obtained in stage i) is additionally carried out in a pharmaceutically acceptable carrier. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют стерилизацию плазмидной ДНК.3. The method according to claim 2, characterized in that it further sterilize the plasmid DNA. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на стадии в) нагревание осуществляют до температуры 70-77°С.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in step c) the heating is carried out to a temperature of 70-77 ° C. 5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что лизирующий буфер, используемый на стадии б), содержит субмикрограммовую концентрацию лизоцима.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the lysing buffer used in stage b) contains a sub-microgram concentration of lysozyme. 6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют обработку РНКазой любого продукта, полученного после осуществления стадии а).6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that RNase is additionally treated with any product obtained after stage a). 7. Способ по любому из пп. 1 -3, отличающийся тем, что лизирующий буфер, используемый на стадии б), представляет собой модифицированный SТЕТ-буфер.7. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the lysis buffer used in stage b) is a modified STET buffer. 8. Способ по любому из пп. 1 -3, отличающийся тем, что лизирующий буфер, используемый на стадии б), представляет собой модифицированный STET-буфер, содержащий субмикрограммовую концентрацию лизоцима.8. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the lysis buffer used in stage b) is a modified STET buffer containing a sub-microgram concentration of lysozyme.
EA199700399A 1995-05-19 1996-05-15 A method for large scale isolation and purification of plasmid dna EA000785B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US44611895A 1995-05-19 1995-05-19
PCT/US1996/007083 WO1996036706A1 (en) 1995-05-19 1996-05-15 A method for large scale plasmid purification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199700399A1 EA199700399A1 (en) 1998-06-25
EA000785B1 true EA000785B1 (en) 2000-04-24

Family

ID=23771380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199700399A EA000785B1 (en) 1995-05-19 1996-05-15 A method for large scale isolation and purification of plasmid dna

Country Status (18)

Country Link
EP (1) EP0827536A1 (en)
JP (1) JPH11505707A (en)
KR (1) KR19990014924A (en)
CN (1) CN1190435A (en)
AR (1) AR003122A1 (en)
AU (1) AU709003B2 (en)
CA (1) CA2220867A1 (en)
CZ (1) CZ366197A3 (en)
EA (1) EA000785B1 (en)
HR (1) HRP960222A2 (en)
HU (1) HUP9802557A3 (en)
MX (1) MX9708967A (en)
NO (1) NO975280L (en)
NZ (1) NZ309231A (en)
PL (1) PL323475A1 (en)
SK (1) SK155797A3 (en)
WO (1) WO1996036706A1 (en)
YU (1) YU29796A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807254C1 (en) * 2022-12-26 2023-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Universal method of dna isolation and lysis mixture for its implementation

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6197553B1 (en) 1994-07-15 2001-03-06 Merck & Co., Inc. Method for large scale plasmid purification
JPH10503086A (en) * 1994-07-15 1998-03-24 メルク エンド カンパニー インコーポレーテッド Large-scale plasmid purification method
GB9425138D0 (en) 1994-12-12 1995-02-08 Dynal As Isolation of nucleic acid
US5981735A (en) * 1996-02-12 1999-11-09 Cobra Therapeutics Limited Method of plasmid DNA production and purification
FR2753204B1 (en) * 1996-09-11 1998-12-04 Transgene Sa PROCESS FOR THE PREPARATION OF PLASMID DNA
SE9703532D0 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Pharmacia Biotech Ab A process for the purification of plasmid DNA
US6914137B2 (en) 1997-12-06 2005-07-05 Dna Research Innovations Limited Isolation of nucleic acids
WO1999063076A1 (en) * 1998-06-01 1999-12-09 The Immune Response Corporation Novel method of large scale plasmid purification
US6310199B1 (en) 1999-05-14 2001-10-30 Promega Corporation pH dependent ion exchange matrix and method of use in the isolation of nucleic acids
US6270970B1 (en) 1999-05-14 2001-08-07 Promega Corporation Mixed-bed solid phase and its use in the isolation of nucleic acids
US20020012990A1 (en) 1999-12-22 2002-01-31 Lander Russel Jackson Process for the scaleable purification of plasmid DNA
CA2446478C (en) 2001-01-19 2008-02-26 Drm, Dr. Muller Ag Method for treating biomass for producing cell lysate containing plasmid dna
GB0107634D0 (en) * 2001-03-27 2001-05-16 Fermentas Ab Nucleic acid purification
US6406892B1 (en) 2001-05-23 2002-06-18 Bio-Rad Laboratories, Inc. Acetate-free purification of plasmid DNA on hydroxyapatite
US8501402B2 (en) 2003-03-24 2013-08-06 Boehringer Ingelheim Rcv Gmbh & Co Kg Methods and devices for producing biomolecules
US7767399B2 (en) 2005-01-31 2010-08-03 Merck & Co., Inc. Purification process for plasmid DNA
JP2006238822A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Fuji Photo Film Co Ltd Method for separating and purifying nucleic acid
DE102005059315A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Qiagen Gmbh Process for the enrichment of short-chain nucleic acids
CN100439497C (en) * 2006-05-26 2008-12-03 吉林大学 Purification method adapted to mass production of plasmid DNA
WO2008045505A2 (en) 2006-10-10 2008-04-17 Xenomics, Inc. Compositions, methods and kits for isolating nucleic acids from body fluids using anion exchange media
AU2008256681B2 (en) * 2007-05-23 2014-07-31 Vgxi, Inc Compositions comprising high concentration of biologically active molecules and processes for preparing the same
CN101070543B (en) * 2007-06-01 2010-12-29 广东药学院 Super spirial plasmid separation purifying process
GB0913160D0 (en) * 2009-07-29 2009-09-02 Avecia Biolog Ltd Extraction process
CN102812118B (en) * 2010-04-08 2016-01-20 恰根有限公司 The method of abstraction and purification nucleic acid
JP2013528786A (en) 2010-04-08 2013-07-11 キアゲン ゲーエムベーハー Chromatographic device and method for isolating and purifying nucleic acids
JP5624487B2 (en) 2011-01-31 2014-11-12 横河電機株式会社 Nucleic acid extraction method
EP2702136B1 (en) 2011-04-27 2017-10-25 Merck Patent GmbH Method for lysing cells
CN104099321A (en) * 2014-07-10 2014-10-15 广州市军科泰特医药科技有限公司 Preparation method of lung cancer resistant plasmid T-VISA (VP16-Gal4-WPRE integrated systemic amplifier)-Bik (bcl-2interacting killer) DD
CN106884011B (en) * 2015-12-16 2020-11-17 固安鼎泰海规生物科技有限公司 Combined liquid chromatography separation method for large-scale plasmid purification
CN111721871A (en) * 2020-06-24 2020-09-29 南京济群生物科技有限公司 High-resolution detection method for plasmid supercoiled DNA content
CN112798697B (en) * 2020-11-16 2022-11-22 武汉波睿达生物科技有限公司 Detection method for supercoiled structure purity of lentivirus packaging system helper plasmid
CN114456940B (en) * 2022-01-23 2024-05-03 和元生物技术(上海)股份有限公司 Method for improving plasmid stability in escherichia coli cracking process

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991006309A1 (en) * 1989-11-03 1991-05-16 Vanderbilt University Method of in vivo delivery of functioning foreign genes
WO1993024640A2 (en) * 1992-06-04 1993-12-09 The Regents Of The University Of California Methods and compositions for in vivo gene therapy
WO1995007995A2 (en) * 1993-09-13 1995-03-23 Applied Immune Sciences, Inc. Adeno-associated viral (aav) liposomes and methods related thereto
WO1996002658A1 (en) * 1994-07-15 1996-02-01 Merck & Co., Inc. A method for large scale plasmid purification

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991006309A1 (en) * 1989-11-03 1991-05-16 Vanderbilt University Method of in vivo delivery of functioning foreign genes
WO1993024640A2 (en) * 1992-06-04 1993-12-09 The Regents Of The University Of California Methods and compositions for in vivo gene therapy
WO1995007995A2 (en) * 1993-09-13 1995-03-23 Applied Immune Sciences, Inc. Adeno-associated viral (aav) liposomes and methods related thereto
WO1996002658A1 (en) * 1994-07-15 1996-02-01 Merck & Co., Inc. A method for large scale plasmid purification

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIO-SCIENCES (1989), 8(1-2), 42-5 CODEN: BIOSER; ISSN: 0292-8418, XP000579530 COLOTE, S. ET AL: "Use of high-performance liquid chromatography in genetic engineering" *
BIOTECHNIQUES (1988), 6(9), 834, 837-8 CODEN: BTNQDO;ISSN: 0736-6205, XP000600195 LE BRUN, J. J. ET AL: "A simple method for the preparation of the covalently closed circular form of plasmid DNA" *
BIOTECHNIQUES (1992), 12(3), 430-4 CODEN: BTNQDO;ISSN: 0736-6205, XP002012269 HINES, RONALD N. ET AL: "Large-scale purification of plasmid DNA by anion-exchange high - performance liquid chromatography" see abstract *
SAMBROOK ET AL.: "Molecular cloning-1989. CSH LABORATORY PRESS, COLD SPRING HARBOR XP002011439 see page 1.34 - 1-35 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807254C1 (en) * 2022-12-26 2023-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Universal method of dna isolation and lysis mixture for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
SK155797A3 (en) 1998-07-08
NZ309231A (en) 1999-10-28
EP0827536A1 (en) 1998-03-11
PL323475A1 (en) 1998-03-30
KR19990014924A (en) 1999-02-25
HUP9802557A2 (en) 1999-02-01
WO1996036706A1 (en) 1996-11-21
CN1190435A (en) 1998-08-12
NO975280L (en) 1998-01-16
HUP9802557A3 (en) 2000-04-28
YU29796A (en) 1999-06-15
AU709003B2 (en) 1999-08-19
AU5921996A (en) 1996-11-29
HRP960222A2 (en) 1997-12-31
AR003122A1 (en) 1998-07-08
CZ366197A3 (en) 1998-04-15
EA199700399A1 (en) 1998-06-25
MX9708967A (en) 1998-03-31
CA2220867A1 (en) 1996-11-21
JPH11505707A (en) 1999-05-25
NO975280D0 (en) 1997-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA000785B1 (en) A method for large scale isolation and purification of plasmid dna
US6197553B1 (en) Method for large scale plasmid purification
EP0771355B1 (en) A method for large scale plasmid purification
US6011148A (en) Methods for purifying nucleic acids
JP3905132B2 (en) Purification of plasmid DNA using column chromatography in the presence of PEG
US5057426A (en) Method for separating long-chain nucleic acids
KR100669305B1 (en) Method for rnase- and organic solvent-free plasmid dna purification using tangential flow filtration
US4921952A (en) Nucleic acid isolation process
AU4863899A (en) Methods for purifying nucleic acids
JP2003527821A (en) Methods for purifying non-chromosomal nucleic acid molecules from cells
US20030064951A1 (en) Methods for purifying nucleic acids
AU720911B2 (en) Purification of DNA in a continuous flow centrifuge
AU777083B2 (en) Method for RNAse- and organic solvent-free plasmid DNA purification using tangential flow filtration
MXPA99006453A (en) Method of purifying dna in a cross-flow centrifuge

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU