JP2013075838A - Method of producing purified hemoglobin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、精製ヘモグロビンの製造方法、特に工業的実施可能な製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing purified hemoglobin, and particularly to a production method that can be industrially implemented.
血液中のヘモグロビンを血液製剤などに加工して使用する際には、採取した血液を溶血して赤血球溶血液を得た後、精製する。血液から分離した赤血球は、浸透圧ショックで溶血させることができるが、近年の一般的な溶血技術は、ソルベントデタージェント(SD処理)法と称される有機溶媒(solvent)と界面活性剤(detergent)とを用いてウイルスの不活化を兼ねて溶血する方法である。このSD方法で溶血後、界面活性剤、有機溶媒を合成吸着剤で除去して、赤血球溶血液を得る。
また、ヘモグロビンを血液製剤などに加工し、治療目的のためにヒトに投与するにあたっては、製剤の無菌性およびウイルス不活化を保証する必要があることから、赤血球溶血液には、特にウイルス安全性も保証するウイルス不活化処理を含む精製が施される。
When hemoglobin in blood is processed into a blood product and used, the collected blood is hemolyzed to obtain erythrocyte hemolyzed blood and then purified. Red blood cells separated from blood can be lysed by osmotic shock, but in recent years, a common hemolysis technique is an organic solvent (solvent) called a solvent detergent (SD treatment) method and a surfactant (detergent). ) And hemolysis that also serves as virus inactivation. After hemolysis by this SD method, the surfactant and organic solvent are removed with a synthetic adsorbent to obtain red blood cell hemolysate.
In addition, when hemoglobin is processed into blood products and administered to humans for therapeutic purposes, it is necessary to guarantee the sterility and virus inactivation of the product. Purification including virus inactivation treatment is also guaranteed.
ウイルス不活化技術は、各種知られているが、このうちでも、ヘモグロビンの精製には、ヘモグロビン変質のおそれから適用が制限されるエネルギーによるウイルス不活化以外の技術、具体的には、化学的ウイルス不活化処理および物理的ウイルス除去処理を適用することができる。化学的ウイルス不活化処理は、典型的には、上記生物学的適合性の有機溶媒および界面活性剤を用いるSD処理方法である。
物理的ウイルス除去処理は、典型的にはサイズ排除であり、ウイルスを除去しうる極めて微細な孔径を有するフィルター(ウイルス除去膜と称される)によりウイルスをろ過除去するナノろ過である。
Various types of virus inactivation techniques are known. Among them, for purification of hemoglobin, technologies other than virus inactivation by energy that are restricted in application due to fear of hemoglobin alteration, specifically chemical viruses. Inactivation treatment and physical virus removal treatment can be applied. The chemical virus inactivation treatment is typically an SD treatment method using the above biocompatible organic solvent and a surfactant.
The physical virus removal treatment is typically size exclusion, and is nanofiltration in which the virus is removed by filtration with a very fine pore size that can remove the virus (referred to as a virus removal membrane).
現在の典型的な精製ヘモグロビンの製造では、赤血球をSD処理して得られた赤血球溶血液を、合成吸着剤で吸着処理した後、分画分子量100,000の限外ろ過膜により処理することで、SD処理に用いた溶媒および界面活性剤、ストローマおよびシアル酸等の血液型物質などの不要な物質を除去し、さらに、ナノろ過によるウイルス除去を行い、一定の濃度まで濃縮することで、精製ヘモグロビンを得ることができる(特許文献1参照)。 In the production of typical purified hemoglobin at present, erythrocyte lysate obtained by SD treatment of erythrocytes is adsorbed with a synthetic adsorbent and then treated with an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 100,000. Purify by removing unnecessary substances such as solvents and surfactants used in SD treatment, blood group substances such as stroma and sialic acid, removing viruses by nanofiltration, and concentrating to a certain concentration Hemoglobin can be obtained (see Patent Document 1).
これらの工程において、上記分画分子量100,000の限外ろ過膜を用いる限外ろ過処理は、ろ過ボリューム、処理時間およびヘモグロビン回収率などの点で最も生産効率のキーとなる工程である。この工程におけるヘモグロビンの回収率を上げる方法として、限外ろ過装置を循環型にして、さらに一次側に、弱アルカリ性のリン酸緩衝液や炭酸水素ナトリウム溶液等の希釈液を加えて、ダイアフィルトレーションや、加水濃縮をする技術が知られている。 In these steps, the ultrafiltration treatment using the ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of 100,000 is the most important production efficiency in terms of filtration volume, treatment time, hemoglobin recovery rate, and the like. As a method for increasing the recovery rate of hemoglobin in this step, the ultrafiltration device is made into a circulation type, and a diluted solution such as a weak alkaline phosphate buffer or sodium hydrogen carbonate solution is added to the primary side, and diafiltrate is added. Techniques for hydration and hydroconcentration are known.
ヘモグロビンは貴重な資源であり、これを高い収率で回収することが望まれる。しかしながら、上記限外ろ過工程において、ヘモグロビンの回収率を上げるには、大量の希釈液を準備する必要があり、貯液タンクも大きなものが必要である。さらに、限外ろ過処理によって、ヘモグロビン濃度が低下して、容量が増えることで、大きな設備投資が必要である。たとえば、ヘモグロビン濃度0.2g/gの赤血球溶血液100kgを希釈液100kgによる加水濃縮操作法により限外ろ過膜処理を実施する際には、現況、75%のヘモグロビン回収量を得るのに600kgの希釈液によるろ過を必要としている。
このように、ヘモグロビンの高回収率を達成するために、多大な労力と非常に長い時間とを要する。
Hemoglobin is a valuable resource and it is desirable to recover it in high yield. However, in the ultrafiltration step described above, in order to increase the recovery rate of hemoglobin, it is necessary to prepare a large amount of diluent and a large storage tank is required. Furthermore, a large capital investment is required because the hemoglobin concentration decreases and the capacity increases due to the ultrafiltration treatment. For example, when ultrafiltration membrane treatment is performed on 100 kg of erythrocyte hemolyzed blood having a hemoglobin concentration of 0.2 g / g by a hydroconcentration operation method using 100 kg of a diluent, 600 kg of hemoglobin is recovered to obtain a 75% hemoglobin recovery amount. Filtration with diluent is required.
Thus, a great deal of labor and a very long time are required to achieve a high recovery rate of hemoglobin.
本発明は、血液から、ウイルス不活化および無菌性が保証されたヘモグロビンを高収率で回収し得る、工業的実施の可能な精製ヘモグロビンの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing purified hemoglobin which can be industrially implemented and can recover hemoglobin in which virus inactivation and sterility are guaranteed in high yield from blood.
本発明者は、精製ヘモグロビンの製造において、特に、限外ろ過工程の効率的を目論んで該工程で使用される限外ろ過膜に着目して検討を行ったところ、分画分子量100,000の限外ろ過膜を、特定のフィルタースペックとすることで、具体的には、アルブミン阻止率の違いが僅かであっても収率に非常に効果があるという知見を得た。限外ろ過膜は、工業的に製造された市販品として入手可能であるが、このうちから、特定のフィルタースペックを選択して使用することで本発明を実施し、その効果を得ることができる。 The inventors of the present invention have studied the production of purified hemoglobin, particularly focusing on the ultrafiltration membrane used in the ultrafiltration process, aiming at the efficiency of the ultrafiltration process. By making the ultrafiltration membrane a specific filter specification, specifically, it has been found that the yield is very effective even if the difference in the albumin inhibition rate is slight. The ultrafiltration membrane is available as an industrially manufactured commercial product, but from among these, a specific filter spec can be selected and used to implement the present invention and obtain its effects. .
具体的には、従来の市販されている限外ろ過膜を使用する場合、アルブミン阻止率は80%であるが、アルブミンとヘモグロビンとの分子量がほぼ同等であると前提した時の理論値を計算すれば、アルブミン阻止率50%以下のフィルタースペックのものに限定することにより、前述の従来の必要希釈液量(約600kg)に対し、約100kgで同等の回収ができる可能性に着目した。
同様に、90%のヘモグロビン回収率を得るのにアルブミン阻止率が80%のフィルターでは1000kgの希釈液によるろ過が必要であるのに対し、アルブミン阻止率50%のフィルターでは約300kgで同等の回収ができる可能性についても着目した。
精製ヘモグロビンの製造の工業化を考えた場合、例で示した希釈液量、ろ過液量はさらに2倍、3倍とスケールアップされることになる。従って、最適なフィルタースペックを選択することより、設備投資費用の削減、限外ろ過膜処理時間およびその後の濃縮時間も著しく短縮が可能となる。
Specifically, when using a conventional commercially available ultrafiltration membrane, the albumin rejection is 80%, but the theoretical value is calculated assuming that the molecular weights of albumin and hemoglobin are almost equal. Then, focusing on the possibility of equivalent recovery at about 100 kg with respect to the above-mentioned conventional required dilution amount (about 600 kg) by limiting to filter specifications with an albumin rejection of 50% or less.
Similarly, to obtain a 90% hemoglobin recovery rate, a filter with an albumin rejection rate of 80% requires filtration with a 1000 kg diluent, whereas a filter with an albumin rejection rate of 50% requires an equivalent recovery at approximately 300 kg. We also focused on the possibility of
When industrialization of the production of purified hemoglobin is considered, the amount of the diluted solution and the amount of the filtrate shown in the examples are further scaled up to 2 times and 3 times. Therefore, by selecting the optimum filter specification, it is possible to significantly reduce the capital investment cost, the ultrafiltration membrane treatment time, and the subsequent concentration time.
なお、上記理論値は、以下のとおり算出した。
前提条件として、貯液タンク100kgは全量ろ過される、またヘモグロビン(Hb)はフィルタースペックで規定されるアルブミン阻止率に従い透過したと仮定し、その後、希釈液100kgによる加水濃縮を繰り返す。また、アルブミン(分子量:67,000)とヘモグロビン(分子量:64,500)の分子量はほぼ同等であり限外ろ過処理では同等のろ過性を示すと仮定する。
たとえば、ヘモグロビン濃度0.2g/gの赤血球溶血液100kgを希釈液100kgによる加水濃縮操作法により限外ろ過膜処理を実施する。貯液タンク100kgを全量ろ過し、その後、希釈液100kgによる加水濃縮を繰り返した場合、各回収率に必要な希釈液量は以下の通りとなる。
The theoretical value was calculated as follows.
As a precondition, it is assumed that 100 kg of the storage tank is completely filtered, and that hemoglobin (Hb) has permeated in accordance with the albumin blocking rate defined by the filter specification, and thereafter, the hydroconcentration with 100 kg of the diluent is repeated. In addition, it is assumed that the molecular weights of albumin (molecular weight: 67,000) and hemoglobin (molecular weight: 64,500) are almost the same, and the ultrafiltration treatment shows the same filterability.
For example, ultrafiltration membrane treatment is performed by a hydroconcentration operation method using 100 kg of diluted solution of 100 kg of erythrocyte hemolyzed blood having a hemoglobin concentration of 0.2 g / g. When 100 kg of the liquid storage tank is completely filtered, and then hydroconcentration with 100 kg of the diluent is repeated, the amount of diluent necessary for each recovery rate is as follows.
上記から、
(1)アルブミン阻止率50%のフィルターの場合
75%(Hb15kgに相当)のHb回収に必要な希釈液量:100kg
90%(Hb18kgに相当)のHb回収に必要な希釈液量:300kg
(2)アルブミン阻止率80%のフィルターの場合
75%(Hb15kgに相当)のHb回収に必要な希釈液量:600kg
90%(Hb18kgに相当)のHb回収に必要な希釈液量:1000kg
From the above
(1) In the case of a filter with an albumin rejection of 50% 75% (equivalent to 15 kg of Hb) Hb recovery necessary for collecting Hb: 100 kg
90% (equivalent to 18 kg of Hb) of Hb recovery required: 300 kg
(2) In the case of a filter with an albumin rejection rate of 80% Amount of diluent required for 75% (equivalent to 15 kg of Hb) of Hb recovery: 600 kg
90% (equivalent to 18 kg of Hb) of Hb recovery required: 1000 kg of diluent
したがって、ヘモグロビン精製工程で特定のフィルタースペックの限外ろ過膜を使用する本発明を想到するに至った。
すなわち、本発明に係る精製ヘモグロビンの製造方法は、限外ろ過を含む精製工程により赤血球溶血液から精製ヘモグロビンを得るに際して、前記限外ろ過を、アルブミン阻止率が50%以下、かつγ−グロブリン阻止率が98%以上であるフィルタースペックの限外ろ過膜により実施する。該限外ろ過膜の分画分子量は、好ましくは約100,000である。
Therefore, the present invention has been conceived in which an ultrafiltration membrane having a specific filter specification is used in the hemoglobin purification step.
That is, in the method for producing purified hemoglobin according to the present invention, when obtaining purified hemoglobin from erythrocyte lysate by a purification step including ultrafiltration, the ultrafiltration is performed with an albumin inhibition rate of 50% or less and a γ-globulin inhibition. The measurement is carried out with an ultrafiltration membrane having a filter specification of 98% or more. The molecular weight cut-off of the ultrafiltration membrane is preferably about 100,000.
上記赤血球溶血液は、有機溶媒と界面活性剤とを用いるソルベントデタージェント法により赤血球を溶血して得られた化学的ウイルス不活化赤血球溶血液が好ましい。 The erythrocyte lysate is preferably a chemical virus-inactivated erythrocyte lysate obtained by lysing erythrocytes by a solvent detergent method using an organic solvent and a surfactant.
本発明では、上記限外ろ過後、通常、孔径約15〜70nmのフィルターによりナノろ過する。 In the present invention, after the ultrafiltration, nanofiltration is usually performed with a filter having a pore size of about 15 to 70 nm.
本発明に係る精製ヘモグロビンの製造方法では、赤血球溶血液を限外ろ過膜(通常、分画分子量100,000)で処理する際、限外ろ過膜のフィルタースペックを限定することで、希釈液の加水量を最小限度に押さえることが出来、さらに高いヘモグロビン濃度のろ過液を得ることが出来、高いヘモグロビン回収率を達成できる。これによって、工業化に向けた製造設備投資費用の削減、限外ろ過膜処理時間およびその後の濃縮時間も著しく短縮できる。
本発明は、SD処理法により溶血された赤血球溶血液が精製される場合には、使用された溶媒および界面活性剤を、ストローマおよび血液型物質などの血液由来の不要物質とともに使用されるヒトまたは何らかの生物学的系により許容されるレベルにまで除去したヘモグロビンを血液から高い収率で回収することを可能とする、工業的に実施可能な精製ヘモグロビンの製造方法を提供する。
In the method for producing purified hemoglobin according to the present invention, when the erythrocyte lysate is treated with an ultrafiltration membrane (usually a fractional molecular weight of 100,000), the filter specifications of the ultrafiltration membrane are limited, The amount of water added can be kept to a minimum, a filtrate with a higher hemoglobin concentration can be obtained, and a high hemoglobin recovery rate can be achieved. As a result, it is possible to significantly reduce manufacturing equipment investment costs for industrialization, ultrafiltration membrane treatment time, and subsequent concentration time.
When purifying erythrocyte hemolysate hemolyzed by the SD treatment method, the present invention uses the solvent and surfactant used together with unnecessary substances derived from blood such as stroma and blood group substances. Provided is an industrially feasible method for producing purified hemoglobin, which makes it possible to recover hemoglobin, which has been removed to a level acceptable by some biological system, from blood in a high yield.
以下、本発明をより具体的に説明する。
本発明は、血液からヘモグロビンを回収、精製する過程において、溶媒および界面活性剤組み合わせ物によりウイルス不活化処理し、合成吸着剤の利用および限外ろ過処理の順で組み合わせた処理、すなわち、添加した溶媒、界面活性剤および不要となる物質、たとえばストローマおよび血液型物質などを合成吸着剤により吸着除去し、さらに約100,000の分画分子量を有する孔径の限外ろ過処理を行うことにより、合成吸着剤により吸着除去できなかった溶媒、界面活性剤および不要となる物質、たとえばストローマおよび血液型物質などを、ヘモグロビンが使用されるヒトまたは何らかの生物学的系により許容されるレベルにまで除去し、その結果、物理的ウイルス除去処理として行うナノろ過処理の効率を高め、さらに滅菌用フィルターによるろ過により、ウイルスの不活化および無菌性を保証、かつヘモグロビンの精製を高い収率にて回収することを可能にする方法に関する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
In the process of recovering and purifying hemoglobin from blood, the present invention is a process in which virus inactivation treatment is performed with a combination of a solvent and a surfactant, and a combination of use of a synthetic adsorbent and ultrafiltration treatment is performed, that is, addition is performed. A solvent, a surfactant, and unnecessary substances such as stroma and blood group substances are adsorbed and removed by a synthetic adsorbent, and further subjected to ultrafiltration treatment with a pore size having a fractional molecular weight of about 100,000. Removing solvents, surfactants and unwanted substances such as stroma and blood group substances that could not be adsorbed and removed by the adsorbent to a level acceptable by the human or some biological system in which the hemoglobin is used, As a result, the efficiency of nanofiltration performed as a physical virus removal process is increased, and the sterilization process is further improved. The present invention relates to a method that guarantees virus inactivation and sterility by filtering with a filter, and enables purification of hemoglobin to be recovered in a high yield.
エンベロープを有するウイルスの化学的不活化処理および溶血処理としてSD処理法に使用される溶媒および界面活性剤の組み合わせ物は、合成吸着剤処理および限外ろ過操作により除去が可能であれば当該技術分野において既知のいかなる溶媒および界面活性剤組み合わせ物であっても良い。とりわけ、トリアルキルホスフェートたとえばトリ−(n−ブチル)ホスフェートとTween80として知られている生成物ならびに非イオン性オイル可溶性水性洗剤たとえば商標名TritonX−100、ナトリウムコーレート、およびその他のような当該技術分野において既知の溶媒および界面活性剤の組み合わせ物が好んで用いられる。また、ヘモグロビンの精製で施す化学的ウイルス不活化処理は、赤血球をあらかじめ溶血した状態、溶血していない状態のどちらでも良い。 A combination of a solvent and a surfactant used in an SD treatment method as a chemical inactivation treatment and hemolysis treatment of an enveloped virus, if it can be removed by a synthetic adsorbent treatment and an ultrafiltration operation. Any solvent and surfactant combination known in US Pat. In particular, trialkyl phosphates such as tri- (n-butyl) phosphate and the product known as Tween 80, as well as non-ionic oil soluble aqueous detergents such as the trade name Triton X-100, sodium cholate, and others in the art In combination, known solvent and surfactant combinations are preferably used. Further, the chemical virus inactivation treatment performed by purification of hemoglobin may be in a state where erythrocytes are pre-hemolyzed or not hemolyzed.
本発明における化学的ウイルス不活化処理として、血液中に添加した溶媒および界面活性剤の除去手段として使用できる合成吸着剤は、スチレンまたはアクリルとジビニルベンゼンの共重合体である市販のアンバーライトXADシリーズ(FPX−66、XAD−2000)が有効であり、合成吸着剤によって、添加した溶媒および界面活性剤の大部分が除去される。さらには、ヘモグロビンの精製として、不要となるストローマおよび血液型物質などの除去が可能となる。 As a chemical virus inactivation treatment in the present invention, a synthetic adsorbent that can be used as a means for removing a solvent and a surfactant added in blood is a commercially available Amberlite XAD series which is a copolymer of styrene or acrylic and divinylbenzene. (FPX-66, XAD-2000) is effective and the synthetic adsorbent removes most of the added solvent and surfactant. Furthermore, as the purification of hemoglobin, it becomes possible to remove unnecessary stroma and blood group substances.
合成吸着剤により処理を行った調製物は、限外ろ過処理により、合成吸着剤による吸着処理で除去できなかった溶媒、界面活性剤およびヘモグロビンの精製として不要な物質、たとえばストローマおよび血液型物質などが除去される。
さらには、限外ろ過操作がナノろ過処理のプレフィルター処理として作用し、ある程度のウイルスが除去可能となる。合成吸着剤の使用量ならびに処理時間は、除去効果と経済性とを考慮して自体所望の濃度、時間を選択することができる。
また、限外ろ過処理で除去する溶媒−界面活性剤、あるいはストローマおよび血液型物質の量は、前工程で行う合成吸着剤処理で使用する合成吸着剤量、処理時間など合成吸着剤処理条件との兼ね合いで決定される。
さらに、合成吸着剤はアルカリおよび熱に対する耐性が強く、使用前におけるアルカリ水溶液浸漬による加温条件での滅菌操作が可能であり、調製物のパイロジェンフリーおよび無菌性を保証することが可能となる。また、アルカリ水溶液としては水酸化ナトリウムが好んで用いられる。
Preparations treated with synthetic adsorbents are substances that are not necessary for purification of solvents, surfactants and hemoglobin that could not be removed by adsorption treatment with synthetic adsorbents, such as stroma and blood group substances. Is removed.
Furthermore, the ultrafiltration operation acts as a prefiltering process for nanofiltration, and a certain amount of virus can be removed. The amount of the synthetic adsorbent used and the processing time can be selected as desired by considering the removal effect and economic efficiency.
In addition, the amount of solvent-surfactant or stromal and blood group substances to be removed by the ultrafiltration treatment depends on the synthetic adsorbent treatment conditions such as the amount of synthetic adsorbent used in the synthetic adsorbent treatment performed in the previous step and the treatment time Determined by the balance of
Furthermore, the synthetic adsorbent has a strong resistance to alkalis and heat, and can be sterilized under warming conditions by immersion in an aqueous alkali solution before use, thus ensuring the pyrogen-free and sterility of the preparation. Further, sodium hydroxide is preferably used as the alkaline aqueous solution.
化学的ウイルス不活化処理を行った調製物を、そのまま限外ろ過処理することは、調製物中の溶媒、界面活性剤およびストローマなどがフィルターの目詰まりを生じさせ、その結果、ろ過時間の増加、高価なフィルターの膜面積の増加、フィルターの高頻度の交換を必要とし、さらに収率の低下を導くことになる。このため、限外ろ過処理の前段には、通常、合成吸着剤による吸着処理を行う。 If the preparation that has been subjected to chemical virus inactivation treatment is subjected to ultrafiltration as it is, the solvent, surfactant and stroma in the preparation may cause clogging of the filter, resulting in an increase in filtration time. This increases the membrane area of the expensive filter, requires frequent replacement of the filter, and leads to a decrease in yield. For this reason, the adsorption process by a synthetic adsorbent is usually performed before the ultrafiltration process.
本発明で行う限外ろ過は、クロスフローろ過、タンジェンシャルフローろ過(TFF)とも呼ばれ、ろ過滅菌等で行う方法であるデッドエンドろ過と異なり、ろ過膜面に平行に液を流し、汚れを取り除きながらろ過を行う方法である。すなわち、クロスフローろ過に用いるろ過膜カセットは平膜状に積層された構造をしており、処理液が平膜と平膜との間を並行に連続して流れ、平膜と並行に流れる処理液の流れにより平膜面に堆積する粒子を洗い流し、粒子の堆積によるゲル層の発生を防ぎ安定したろ過が行える方法である。 Ultrafiltration performed in the present invention is also referred to as cross-flow filtration or tangential flow filtration (TFF), and unlike dead-end filtration, which is a method performed by filtration sterilization or the like, the liquid is allowed to flow in parallel to the filtration membrane surface to remove dirt. This is a method of filtering while removing. In other words, the filtration membrane cassette used for cross-flow filtration has a structure that is laminated in a flat membrane shape, and the treatment liquid flows between the flat membrane and the flat membrane continuously in parallel, and the treatment flows in parallel with the flat membrane. This is a method in which particles deposited on the flat membrane surface are washed away by the flow of the liquid to prevent the formation of a gel layer due to the accumulation of particles and perform stable filtration.
ろ過膜の材質としては、一般的に酢酸セルロースなどの再生セルロースおよびポリエーテルスルホンなどの合成高分子が好ましく用いられる。
また、ろ過膜はその目的に応じた分画分子量および孔径のものを用いるが、正確な孔径は、液状調製物中に維持されねばならない物質、および除去すべき溶媒―界面活性剤はもちろんのこと、ある程度のウイルスおよび液状調製物中に維持する必要のない物質のサイズによって決定されるべきである。とりわけ、血液からヘモグロビンを精製する場合にはストローマおよび血液型物質を除去する目的、かつ物理的ウイルス不活化処理として行うナノろ過処理の効率を高める目的では約100,000の分画分子量を有する孔径が適している。
As a material for the filtration membrane, generally, regenerated cellulose such as cellulose acetate and synthetic polymer such as polyethersulfone are preferably used.
In addition, filter membranes with a molecular weight cut and a pore size suitable for the purpose are used, but the exact pore size is not to mention the substances that must be maintained in the liquid preparation and the solvent-surfactant to be removed. Should be determined by the size of the substance that does not need to be maintained in some virus and liquid preparations. In particular, when purifying hemoglobin from blood, the pore size having a fractional molecular weight of about 100,000 for the purpose of removing stroma and blood group substances and for the purpose of increasing the efficiency of nanofiltration treatment as a physical virus inactivation treatment. Is suitable.
さらに、本発明者らは、約100,000の分画分子量の限外ろ過膜のフィルタースペックとヘモグロビン回収率および除去目的物質除去率との関係について鋭意検討を重ね、フィルタースペックとして規定されるアルブミン(分子量:67,000)阻止率とヘモグロビン回収率、除去目的物質除去率にある相関関係を見出した。本発明によれば、アルブミン阻止率50%以下の限外ろ過膜を選択して使用するが、それにより、前述の例で示したとおりアルブミン阻止率80%のものを用いた場合との希釈液量、ろ過液量の差は、工業的スケールでは、さらに2倍、3倍とスケールアップされることになり、また、フィルタースペックであるアルブミン阻止率値に従い必要となる液量差も同様に2倍、3倍の差が生じることになる。
なお、限外ろ過膜の他のフィルタースペックとして、γ−グロブリン阻止率は、98%以上であることが好ましい。
Furthermore, the present inventors have made extensive studies on the relationship between the filter specification of an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of about 100,000, the hemoglobin recovery rate and the removal target substance removal rate, and albumin defined as the filter specification. (Molecular weight: 67,000) Correlation was found between the rejection rate, the hemoglobin recovery rate, and the removal target substance removal rate. According to the present invention, an ultrafiltration membrane having an albumin blocking rate of 50% or less is selected and used. As a result, as shown in the above-mentioned example, a diluted solution with a case of using an albumin blocking rate of 80% is used. The difference between the volume and the filtrate volume will be further doubled and tripled on the industrial scale, and the required liquid volume difference will also be 2 according to the albumin rejection rate value that is the filter spec. A difference of 3 times or 3 times will occur.
In addition, as another filter specification of the ultrafiltration membrane, the γ-globulin blocking rate is preferably 98% or more.
また、クロスフローろ過システムにおいてはろ過装置に装着するろ過膜カセットの有効ろ過面積を制御することにより処理液量に応じた膜面積での運転が可能である。即ち、処理液量に応じろ過装置に重ねて装着するろ過膜カセットの枚数を制御することにより小容量から大容量までのスケールへの対応が可能となる。 Further, in the cross flow filtration system, the operation with the membrane area corresponding to the amount of the processing liquid can be performed by controlling the effective filtration area of the filtration membrane cassette attached to the filtration device. That is, it is possible to cope with a scale from a small capacity to a large capacity by controlling the number of filtration membrane cassettes to be mounted on the filtration device according to the amount of the processing liquid.
また、さらに、本発明においてクロスフローろ過装置を用いた場合にはインライン滅菌が可能となることから、合成吸着剤処理と同様、調製物のパイロジェンフリーおよび無菌性を保証することが可能となる。インライン滅菌の方法としては、高温スチームまたは約50℃に加温したアルカリ水溶液の装置内循環が一般的に行われる。また、アルカリ水溶液としては水酸化ナトリウムが好んで用いられる。 Furthermore, since the in-line sterilization is possible when the cross-flow filtration apparatus is used in the present invention, it is possible to guarantee the pyrogen-free and sterility of the preparation as in the case of the synthetic adsorbent treatment. As a method of in-line sterilization, high-temperature steam or an alkaline aqueous solution heated to about 50 ° C. is generally circulated in the apparatus. Further, sodium hydroxide is preferably used as the alkaline aqueous solution.
クロスフローろ過では、クロスフローろ過装置内を循環する必要物質の液量を制御せずろ過を行い一定量となった段階で分散媒にて循環液量を規定量まで戻すという過程を繰り返すバッチ方式と、透過する液量に合わせて循環液に供給する分散媒量を制御し循環液の液量を規定量に保つダイアフィルトレーション方式があるが、本発明ではどちらの方式を用いても良い。 Cross-flow filtration is a batch system that repeats the process of returning to a specified amount of circulating fluid with a dispersion medium when filtration is performed without controlling the amount of necessary substances circulating in the cross-flow filtration device. In addition, there is a diafiltration method in which the amount of the dispersion medium supplied to the circulating fluid is controlled in accordance with the amount of the permeating liquid and the amount of the circulating fluid is maintained at a specified amount. .
分散媒については必要物質を安定的に分散、溶解させうる溶媒であれば限定されることはない。また分散媒中に、浸透圧調整剤やpH調整剤などの成分の有無についてはクロスフロー膜を劣化、破壊させる作用がない限り何ら限定されるものではない。 The dispersion medium is not limited as long as it is a solvent that can stably disperse and dissolve necessary substances. Further, the presence or absence of components such as an osmotic pressure adjusting agent and a pH adjusting agent in the dispersion medium is not limited at all as long as it does not cause an action of deteriorating and destroying the cross flow membrane.
次いで、得られる調製物は、ナノろ過処理によって物理的ウイルス除去処理が施される。ナノろ過に用いるフィルターは、一般的に再生セルロースで形成された中空糸微多孔膜やPVDF膜などが用いられる。ナノろ過によるウイルス除去は主としてマルチシーブ効果によるメカニズム、つまりウイルス粒子の物理的な除去によりなされるため、正確な孔径は、調製物中に維持させなければならない物質、およびサイズ排除によって除去させねばならないウイルスのサイズにしたがって決定されるべきである。 The resulting preparation is then subjected to a physical virus removal treatment by nanofiltration treatment. As a filter used for nanofiltration, a hollow fiber microporous membrane, a PVDF membrane or the like generally formed of regenerated cellulose is used. Since virus removal by nanofiltration is mainly due to the mechanism of multi-sieve effect, ie physical removal of virus particles, the exact pore size must be removed by the substance that must be maintained in the preparation and by size exclusion Should be determined according to the size of the virus.
本発明における血液からヘモグロビンを精製する過程においては、Pall社製のUltipor VF DV20およびMillipore社製のViresolve NFPが有効に利用できた。 In the process of purifying hemoglobin from blood in the present invention, Ultipor VF DV20 manufactured by Pall and Viresolve NFP manufactured by Millipore were effectively used.
ナノろ過のクリティカルパラメーターの一つに、調製物中に含まれる不純物量があげられるが、本発明においては、化学的ウイルス不活化処理として添加した溶媒―界面活性剤、およびストローマおよび血液型物質を、合成吸着剤の利用および限外ろ過操作の組み合わせにより除去し、ナノろ過処理の効率の向上、すなわち処理時間の減少、収率の向上を可能とした。 One of the critical parameters of nanofiltration is the amount of impurities contained in the preparation. In the present invention, a solvent-surfactant added as a chemical virus inactivation treatment, and stroma and blood group substances are added. It was removed by a combination of the use of a synthetic adsorbent and an ultrafiltration operation, thereby improving the efficiency of nanofiltration treatment, that is, reducing the treatment time and improving the yield.
次いで、得られる調製物は、限外ろ過により余分な水分が脱水され濃縮が施される。本発明において、濃縮操作で行う限外ろ過は、溶媒―界面活性剤およびストローマ、血液型物質の除去操作として上述した限外ろ過と同様のシステム、すなわち、クロスフローろ過、タンジェンシャルフローろ過(TFF)を用いて行われる。 The resulting preparation is then concentrated by dehydrating excess water by ultrafiltration. In the present invention, the ultrafiltration performed in the concentration operation is the same system as the ultrafiltration described above as the operation for removing the solvent-surfactant and stroma and blood group substances, that is, cross-flow filtration, tangential flow filtration (TFF) ) Is used.
ろ過膜はその目的に応じた分画分子量および孔径のものを用いるが、正確な孔径は、液状調製物中に維持されねばならない物質、および液状調製物中に維持する必要のない物質のサイズによって決定されるべきである。とりわけ、ヘモグロビンを濃縮する場合には約10,000〜30,000の分画分子量を有する孔径が適している。本発明により、ヘモグロビン濃度として45w/w%の濃縮を可能とした。 Filter membranes with molecular weight cuts and pore sizes depending on their purpose are used, but the exact pore size depends on the size of the material that must be maintained in the liquid preparation and the material that need not be maintained in the liquid preparation. Should be determined. In particular, when concentrating hemoglobin, a pore size having a fractional molecular weight of about 10,000 to 30,000 is suitable. According to the present invention, the concentration of 45 w / w% as the hemoglobin concentration was made possible.
次いで、得られる調製物は、滅菌を目的とした孔径0.2μmを有する滅菌フィルターによりろ過が施される。滅菌フィルターに用いられるフィルターの膜材質としては、酢酸セルロースなどの再生セルロースおよびポリエーテルスルホン、PVDFなどが用いられる。本発明における血液からヘモグロビンを精製する過程では、ヘモグロビン濃度として45w/w%の濃度を有し、非常に粘度が高いにもかかわらず、非常に良好なろ過特性によりろ過が可能である。 The resulting preparation is then filtered through a sterilizing filter having a pore size of 0.2 μm for sterilization purposes. As the membrane material of the filter used for the sterilization filter, regenerated cellulose such as cellulose acetate, polyethersulfone, PVDF and the like are used. In the process of purifying hemoglobin from blood in the present invention, the hemoglobin concentration is 45 w / w%, and filtration is possible with very good filtration characteristics even though the viscosity is very high.
以下に実施例を示し本発明をさらに詳しく説明するが、これらは何ら本発明を限定するものではない。
(実施例1)
ヒト天然血液全血から血小板、白血球、血漿成分を除去した濃厚赤血球製剤に適量の生理食塩水を加え、遠心分離操作後下相を回収し、洗浄赤血球25kgを得た。
この洗浄赤血球25kgにウイルス不活化用SD溶液(TNBP,TritonX含有水溶液)25kgを添加し、溶媒および界面活性剤濃度が0.3%TNBP−0.2%TritonX−100となるウイルス不活化処理溶血処理液50kgを得た。
ウイルス不活化溶血処理液を、合成吸着剤アンバーライトXADシリーズ(FPX−66)樹脂10Lを充填したカラムにて循環処理を行った。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but these are not intended to limit the present invention.
Example 1
An appropriate amount of physiological saline was added to a concentrated erythrocyte preparation from which platelets, leukocytes, and plasma components were removed from human whole blood, and the lower phase was recovered after centrifugation to obtain 25 kg of washed erythrocytes.
25 kg of virus inactivated SD solution (TNBP, TritonX-containing aqueous solution) is added to 25 kg of the washed erythrocytes, and the virus and inactivation-treated hemolysate having a solvent and surfactant concentration of 0.3% TNBP-0.2% TritonX-100 50 kg of treatment liquid was obtained.
The virus-inactivated hemolysis solution was circulated in a column packed with 10 L of synthetic adsorbent Amberlite XAD series (FPX-66) resin.
その後、アルブミン阻止率≦44%,γ−グロブリン阻止率≧99.7%のフィルタースペックのろ過膜(材質:ポリエーテルスルホン、孔径:分画分子量100,000、有効ろ過面積:4.2m2、ザルトリウス製)を装着したクロスフローろ過装置(ザルトコン2プラス、ザルトリウス製)にて限外ろ過処理を行い透過液を得た。
この限外ろ過処理は、最初30kgのろ過液を回収し、その後、残存液20kgに対し分散媒として20mMに調製した炭酸水素ナトリウム水溶液10kgを加水し、透過液10kgをろ過により回収する一連の操作を15回繰り返すことで、約180kgの限外ろ過処理液を得た。
Thereafter, a filter membrane having a filter specification of albumin blocking rate ≦ 44% and γ-globulin blocking rate ≧ 99.7% (material: polyethersulfone, pore size: fractional molecular weight 100,000, effective filtration area: 4.2 m 2 , A permeate was obtained by performing ultrafiltration with a cross-flow filtration apparatus (Zaltocon 2 plus, manufactured by Sartorius) equipped with Sartorius.
This ultrafiltration treatment is a series of operations in which 30 kg of filtrate is first recovered, and then 10 kg of aqueous sodium bicarbonate solution prepared to 20 mM as a dispersion medium is added to 20 kg of the remaining liquid, and 10 kg of permeate is recovered by filtration. Was repeated 15 times to obtain about 180 kg of ultrafiltration treatment liquid.
次いで、限外ろ過処理液をウイルス除去フィルターViresolve NFP Opticap Capsule(Millipore製)により0.2MPa条件によりナノろ過処理を行った。
得られた処理液全量について、ろ過膜(材質:ポリエーテルスルホン、孔径:分画分子量30,000、有効ろ過面積:1.2m2、ザルトリウス製)を装着したクロスフローろ過装置(ザルトコン2プラス、ザルトリウス製)にて濃縮を行い、ヘモグロビン濃度42w/w%の調製液を得た。
得られたヘモグロビン調製液は約7.5kgであり、仕込み洗浄赤血球におけるヘモグロビン量に対して得られたヘモグロビン調製液ヘモグロビン量の割合から算出されるヘモグロビン収率は54.3%であった。
Subsequently, the ultrafiltration treatment solution was subjected to nanofiltration treatment with a virus removal filter Viresolve NFP Opticap Capsule (Millipore) under the condition of 0.2 MPa.
About the total amount of the treatment liquid obtained, a cross flow filtration apparatus (Zaltocon 2 plus, equipped with a filtration membrane (material: polyethersulfone, pore size: fractional molecular weight 30,000, effective filtration area: 1.2 m 2 , manufactured by Sartorius) Concentration was carried out by Sartorius) to obtain a preparation with a hemoglobin concentration of 42 w / w%.
The obtained hemoglobin preparation solution was about 7.5 kg, and the hemoglobin yield calculated from the ratio of the hemoglobin preparation solution hemoglobin amount to the hemoglobin amount in the prepared washed erythrocytes was 54.3%.
その後、滅菌を目的とした孔径0.2μmを有する滅菌フィルターsartopore2(材質:ポリエーテルスルホン、有効ろ過面積0.45m2)ろ過によりろ過滅菌を行った。
上記処理によるSD除去効果(TNBP、TritonX−100の定量)およびストローマ除去効果(ホスファチジルセリンの定量)の分析を行った。分析結果を表1に示す。
Thereafter, filtration sterilization was performed by sterilization filter sartopore 2 (material: polyethersulfone, effective filtration area 0.45 m 2 ) having a pore diameter of 0.2 μm for sterilization.
The SD removal effect (TNBP, Triton X-100 quantification) and stromal removal effect (phosphatidylserine quantification) were analyzed by the above treatment. The analysis results are shown in Table 1.
表1に示すとおり、最終的に得られたヘモグロビン溶液中における溶媒TNBPは、添加量に対して約99.999%が除去されていた。また、界面活性剤TritonX−100は定量限界以下に除去されていた。
ストローマ分析では、ホスファチジルセリンは1.0μg/gに除去されていた。
また、合成吸着剤処理、限外ろ過処理の順で操作することにより、限外ろ過処理およびナノろ過における時間および収率の観点で安定な処理が可能であった。
As shown in Table 1, about 99.999% of the solvent TNBP in the finally obtained hemoglobin solution was removed with respect to the added amount. Moreover, surfactant TritonX-100 was removed below the limit of quantification.
In stromal analysis, phosphatidylserine was removed to 1.0 μg / g.
In addition, by operating in the order of synthetic adsorbent treatment and ultrafiltration treatment, stable treatment was possible in terms of time and yield in ultrafiltration treatment and nanofiltration.
(比較例1)
実施例1において、限外ろ過処理を、アルブミン阻止率≦62%,γ−グロブリン阻止率≧99.7%のフィルタースペックのろ過膜に代えて実施した以外は、実施例1と同様の洗浄赤血球に同様のウイルス不活化処理、カラム循環処理、限外ろ過処理後のナノろ過処理、クロスフローろ過の各工程を課して、ヘモグロビン濃度42w/w%のヘモグロビン調製液を得た。
(Comparative Example 1)
Washed erythrocytes as in Example 1 except that the ultrafiltration treatment in Example 1 was carried out in place of a filter membrane with a filter specification of albumin blocking rate ≦ 62% and γ-globulin blocking rate ≧ 99.7%. Were subjected to the same virus inactivation treatment, column circulation treatment, nanofiltration treatment after ultrafiltration treatment, and crossflow filtration to obtain a hemoglobin preparation having a hemoglobin concentration of 42 w / w%.
得られたヘモグロビン調製液は約2.8kgであり、仕込み洗浄赤血球におけるヘモグロビン量に対して得られたヘモグロビン調製液ヘモグロビン量の割合から算出されるヘモグロビン収率は18.2%であった。 The obtained hemoglobin preparation solution was about 2.8 kg, and the hemoglobin yield calculated from the ratio of the hemoglobin preparation solution hemoglobin amount to the hemoglobin amount in the prepared washed erythrocytes was 18.2%.
ヘモグロビン調製液に、実施例1と同様の孔径0.2μm滅菌フィルターによりろ過滅菌を行った。
実施例1と同様にしてSD除去効果(TNBP、TritonX−100の定量)およびストローマ除去効果(ホスファチジルセリンの定量)の分析を行った。分析結果を表1に示す。
表1に示すとおり、最終的に得られたヘモグロビン溶液中における溶媒TNBPは添加量に対して約99.997%が除去された。また、界面活性剤TritonX−100は定量限界以下に除去された。また、ストローマ分析を行ったホスファチジルセリンは、0.6μg/gに除去された。また、合成吸着剤処理、限外ろ過処理の順で操作することにより、限外ろ過処理およびナノろ過における時間および収率の観点で安定な処理が可能であった。
しかしながら、仕込み洗浄赤血球におけるヘモグロビン量に対して得られたヘモグロビン調製液ヘモグロビン量の割合から算出されるヘモグロビン収率は18.2%となった。
The hemoglobin preparation solution was sterilized by filtration using a 0.2 μm pore size sterilizing filter as in Example 1.
The SD removal effect (TNBP, quantification of TritonX-100) and the stromal removal effect (phosphatidylserine quantification) were analyzed in the same manner as in Example 1. The analysis results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, about 99.997% of the solvent TNBP in the finally obtained hemoglobin solution was removed with respect to the added amount. Moreover, surfactant TritonX-100 was removed below the limit of quantification. Moreover, the phosphatidylserine which performed the stromal analysis was removed by 0.6 microgram / g. In addition, by operating in the order of synthetic adsorbent treatment and ultrafiltration treatment, stable treatment was possible in terms of time and yield in ultrafiltration treatment and nanofiltration.
However, the hemoglobin yield calculated from the ratio of the amount of hemoglobin obtained to the amount of hemoglobin in the prepared washed erythrocytes was 18.2%.
実施例1と比較例1における仕込み洗浄赤血球におけるヘモグロビン量に対して得られたヘモグロビン調製液ヘモグロビン量の割合から算出されるヘモグロビン収率を比較した場合、比較例1では18.2%であるのに対し、実施例1では54.3%となり、限外ろ過膜のフィルタースペックとして規定されるアルブミン阻止率とヘモグロビン回収率に相関関係があり、アルブミン阻止率50%以下のフィルターを使用することが回収率に関して優れていることが明らかとなった。 When the hemoglobin yield calculated from the ratio of the hemoglobin amount obtained with respect to the hemoglobin amount in the prepared washed red blood cells in Example 1 and Comparative Example 1 was compared, it was 18.2% in Comparative Example 1. On the other hand, in Example 1, it is 54.3%, and there is a correlation between the albumin rejection rate defined as the filter specification of the ultrafiltration membrane and the hemoglobin recovery rate, and a filter having an albumin rejection rate of 50% or less may be used. It was revealed that the recovery was excellent.
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