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KR100738022B1 - Methods of purification of human vWF from milk of transgenic pigs - Google Patents

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KR100738022B1
KR100738022B1 KR1020050112494A KR20050112494A KR100738022B1 KR 100738022 B1 KR100738022 B1 KR 100738022B1 KR 1020050112494 A KR1020050112494 A KR 1020050112494A KR 20050112494 A KR20050112494 A KR 20050112494A KR 100738022 B1 KR100738022 B1 KR 100738022B1
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purification
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김대기
장원경
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주식회사 인투젠
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Abstract

본 발명은 형질전환 돼지의 유즙 전처리방법을 통한 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형질전환 동물의 돼지유즙을 원심분리, 저온 침전(cryoprecipitation), 황산암모늄 침전(ammonium sulfate precipitation)을 통하여 전처리하고, 단백질 A 크로마토그래피, 헤파린 크로마토그래피, SP 크로마토그래피 등의 정제단계를 순차적으로 수행함으로써 신속하고, 경제적이며, 고순도의 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질을 정제하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for purifying human von Willebrand factor protein through milk pretreatment of transgenic pigs, and more particularly, centrifugation, cryoprecipitation, ammonium sulfate precipitation of swine milk of transgenic animals. and a method for purifying fast, economical and high-purity human von Willebrand factor protein by performing pretreatment through sulfate precipitation and sequentially performing purification steps such as protein A chromatography, heparin chromatography, and SP chromatography. .

형질전환 동물, 유즙, 단백질, 정제, 저온침전, 황산암모늄 침전, 단백질 A 크로마토그래피, 헤파린 크로마토그래피, SP 크로마토그래피 Transgenic animals, milk, protein, purification, cryoprecipitation, ammonium sulfate precipitation, protein A chromatography, heparin chromatography, SP chromatography

Description

형질전환 돼지의 유즙 전처리방법을 통한 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제방법{Methods of purification of human vWF from milk of transgenic pigs}Purification method of human von Willebrand factor protein through milk pretreatment of transgenic pigs {Methods of purification of human vWF from milk of transgenic pigs}

도 1은 본 발명의 정제 공정 중 1단계 유즙 전처리 공정인 저온 침전(cryoprecipitation)과 황산암모늄 침전법(ammonium sulfate precipitaion :ASP)이며 이 공정을 통해 인간 폰빌레브란트 인자 단백질(human vWF) 외 다수의 불순 단백질(카제인)을 제거한 것으로 폴리아크릴아미드 젤 전기영동 결과를 나타낸 것이다.[MW: 분자량 표지; 레인 1: fat 제거 유즙; 레인 2:저온 침전 후 상등액; 레인 3: 저온침전 후 침전물, 레인 4: 황산암모늄 침전 후 상등액; 레인 5: 황산암모늄 침전 후 침전물]1 is cryoprecipitation and ammonium sulfate precipitaion (ASP), which is a step 1 milk pretreatment step of the purification process of the present invention, and through this process, human von Willebrand factor protein (human vWF) and many others. Removal of impure protein (casein) shows polyacrylamide gel electrophoresis. [MW: Molecular weight label; Lane 1: fat removal milk; Lane 2: supernatant after low temperature precipitation; Lane 3: precipitate after low temperature precipitation, lane 4: supernatant after precipitation of ammonium sulfate; Lane 5: precipitate after ammonium sulfate precipitation]

도 2는 도 1에서 나온 시료의 0.45 ㎛의 pore size를 가지는 막을 이용하여 정제 과정에 불필요한 지방(lipid)을 제거하는 것으로 폴리아크릴아미드 젤 전기영동 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the results of polyacrylamide gel electrophoresis by removing the unnecessary fat (lipid) in the purification process using a membrane having a pore size of 0.45 ㎛ of the sample shown in FIG.

도 3은 1단계 정제 공정인 단백질 A 크로마토그래피 과정을 나타낸 것으로 이 과정을 통해 돼지유래 다량의 항체 단백질을 제거하는 것으로 폴리아크릴아미드 젤 전기영동 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows a protein A chromatography process, which is a one-step purification process, and shows the result of polyacrylamide gel electrophoresis by removing a large amount of pig-derived antibody protein through this process.

도 4는 2단계 정제 공정인 헤파린 크로마토그래피의 크로마토그램 을 나타낸 것이고, 정제 공정을 통해 분리된 폰 빌레브란트 인자 단백질(human vWF)의 정제물을 폴리아크릴아미드 젤 전기영동 결과를 나타낸 것이다[MW: 분자량 표지; 레인 S: 황산암모늄 침전 후 침전물; 레인 FT: 헤파린 크로마토그래피 통과 후 분획 1번~14번 분획물; 레인 elution: 헤파린 크로마토그래피 용출액의 분획 1번~7번 분획물].Figure 4 shows the chromatogram of heparin chromatography, a two-step purification process, and shows the results of polyacrylamide gel electrophoresis of purified von Willebrand factor protein (human vWF) purified through the purification process [MW: Molecular weight labeling; Lane S: precipitate after ammonium sulfate precipitation; Lane FT: fractions 1-14 after heparin chromatography passage; Lane elution: fractions 1 to 7 of the heparin chromatography eluate].

도 5는 3단계 정제 공정인 SP 크로마토그래피 과정을 나타낸 것으로, 정제 공정을 통해 분리된 폰 빌레브란트 인자 단백질을 폴리아크릴아미드 젤 전기영동 결과를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the SP chromatography process, which is a three-step purification process, shows the polyacrylamide gel electrophoresis of the von Willebrand factor protein separated through the purification process.

도 6의 a), b)는 각 정제 단계에서 폰 빌레브란트 인자의 회수율을 효소면역측정 방법으로 확인한 것이다.6 a) and b) confirm the recovery of von Willebrand factor in each purification step by the enzyme immunoassay method.

도 7은 본 발명이 제공하는 형질전환 동물의 유즙으로부터 폰 빌레브란트 인자의 정제 과정을 도식화한 것이다.Figure 7 illustrates the purification of von Willebrand factor from the milk of transgenic animals provided by the present invention.

본 발명은 형질전환 돼지의 유즙 전처리방법을 통한 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형질전환 동물의 유즙을 원심분리, 저온 침전(cryoprecipitation), 황산암모늄 침전(ammonium sulfate precipitation)을 통하여 전처리하고, 단백질 A 크로마토그래피, 헤파린 크로마토그래피,SP 크로마토그래피 등의 정제단계를 순차적으로 수행함으로써 신속하고, 경 제적이며, 고순도의 인간 폰 빌레브란트 인자를 정제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying human von Willebrand factor protein through milk pretreatment of transgenic pigs, and more specifically, centrifugation, cryoprecipitation, ammonium sulfate precipitation of milk of transgenic animals. The present invention relates to a method for purifying fast, economical and high-purity human von Willebrand factors by performing pretreatment through precipitation and sequentially performing purification steps such as protein A chromatography, heparin chromatography, and SP chromatography.

일반적인 선천성 출혈 질환은 VWD(von Willebrand disease)와 헤모필리아(hemophilia)가 있다. VWD는 혈우병과 달리 남자 와 여자의 발병 비율이 비슷하게 나타난다. VWD는 헤모필리아 A 또는 B와는 달리 연조직, 특히 점막에 출혈을 일으키는 혈액 응고 질환이다. 소위 VWD는 폰 빌레브란트 인자의 결핍 혹은 기능에 문제로 발생하는 질환이다. 지금까지, 이 인자는 vWF도 함유되어 있는 인자 Ⅷ 제조물을 통하여 종종 만족스럽지 못한 질과 양으로만 환자에 투여되어 왔다. 현재까지는 공여 혈액으로부터 vWF를 정제하는 방법이 널리 사용되고 있다. 하지만, 낮은 정제효율, 고가의 원재료(플라스마) 등의 이유로 유전자 공학으로 만들어진 형질전환 돼지의 유즙으로부터 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질의 고순도 및 경제적인 방법으로 정제방법의 확립이 절실하다. 따라서, 본 발명은 형질전환된 돼지의 유즙에서 폰 빌레브란트 인자 단백질의 상업적 생산에 필요한 정제방법을 제공한다 Common congenital bleeding diseases include VWD (von Willebrand disease) and hemophilia. Unlike hemophilia, VWD has a similar incidence in men and women. VWD, unlike Hemophilia A or B, is a blood clotting disease that causes bleeding in soft tissues, especially mucosa. The so-called VWD is a disease caused by deficiency or functioning of von Willebrand factor. To date, this factor has been administered to patients only in unsatisfactory quality and quantities through Factor VII preparations that also contain vWF. To date, a method of purifying vWF from donated blood is widely used. However, there is an urgent need to establish a purification method using high purity and economic method of human von Willebrand factor protein from milk of transgenic pigs made by genetic engineering for reasons of low purification efficiency and expensive raw materials (plasma). Thus, the present invention provides a purification method for commercial production of von Willebrand factor protein in milk of transformed pigs.

현재까지 알려진 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제방법으로는 플라스마로부터 대부분 크로마토그래피에 의해 이루어지고 있는데, 예를 들면, 이온 교환 크로마토그래피, 렉틴 결합 크로마토그래피, 겔 여과 크로마토그래피, 친화성 흡착 크로마토그래피 등이 있다. 형질전환 동물 유즙에서 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제 방법 및 이것의 상업적 생산은 전혀 없는 상태이다.The purification methods of von Willebrand factor protein known to date are mostly performed by plasma chromatography. For example, ion exchange chromatography, lectin binding chromatography, gel filtration chromatography, affinity adsorption chromatography, etc. have. There is no method for purification of von Willebrand factor protein and its commercial production in transgenic animal milk.

한편, 형질전환 동물의 유즙으로부터 인체 단백질의 정제방법에 관한 연구로는 락토페린(lactoferrin), 알파1프로테인에이즈 인히비터(a-1 proteinase inhibitor), 피브리노겐(fibrinogen) 등을 정제한 방법[미국특허 제 5,919,913호,미국특허 제 6,194,553호]이 있으나, 복잡한 정제과정 및 정제효율에 문제점이 있었다.On the other hand, the study on the purification method of human protein from the milk of transgenic animals, the method of purifying lactoferrin (alpha-1 proteinase inhibitor), fibrinogen (fibrinogen) and the like [US Patent No. 5,919,913, U.S. Patent No. 6,194,553, but there are problems in the complex purification process and purification efficiency.

이에, 본 발명자들은 보다 단순화된 형질전환 동물의 유즙으로부터 단백질을 정제하기 위한 방법을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 형질전환 돼지의 유즙이라는 특수한 환경에 가장 적합하고 간단한 방법으로 목적 단백질 분리를 위한 유즙 전처리 공정과 크로마토그래피법을 확립하였으며, 이를 통하여 고순도의 단백질을 분리함으로써 전체적인 정제 공정을 단순화하였을 뿐만 아니라, 저비용, 고효율의 단백질 정제 방법을 구축함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have conducted research to develop a method for purifying proteins from milk of a simplified transgenic animal. The milk pre-treatment process and chromatographic method have been established, and through this, the present invention has been completed by not only simplifying the overall purification process by separating proteins of high purity, but also establishing a low-cost, high-efficiency protein purification method.

따라서, 본 발명은 형질전환 돼지의 유즙 전처리방법을 통하여 간편하고 경제적이며, 고순도의 인간 폰 빌레브란트 단잭질을 정제하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for purifying human von Willebrand protein of a simple, economical, high purity through the milk pre-treatment method of transgenic pigs.

본 발명은 형질전환 돼지의 유즙내 존재하는 폰 빌레브란트 인자의 전처리방법을 통한 인간 폰 빌레브란트 단백질의 정제방법을 그 특징으로 한다.The present invention is characterized by a method for purifying human von Willebrand protein through the pretreatment method of von Willebrand factor in milk of transgenic pigs.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.

본 발명은 형질전환 동물의 유즙을 원심분리, 저온침전(cryoprecipitation), 황산암모늄 침전(ammonium sulfate precipitation)을 통하여 유즙을 전처리하고, 정제단계인 단백질 A 크로마토그래피, 헤파린 크로마토그래피, SP 크로마토그래피 등의 정제단계를 순차적으로 수행하여 신속하고 경제적이며 고순도의 폰 빌레브란트 인자 단백질을 정제하는 방법에 관한 것이다.The present invention is pre-treated with milk through the centrifugation, cryoprecipitation, ammonium sulfate precipitation, milk of transgenic animals, and purification step such as protein A chromatography, heparin chromatography, SP chromatography The present invention relates to a method for purifying von Willebrand factor protein of rapid, economical and high purity by performing the purification steps sequentially.

상기 폰 빌레브란트 인자 단백질 정제방법의 특징은 유즙 전처리 단계로 지방제거를 위한 원심분리와 폰 빌레브란트 인자 단백질 외 다량의 불순단백질을 제거하기 위한 저온 침전법(cryoprecipitation) 및 황산암모늄 침전법(ammonium sulfate precipitation)이 사용되며, 폰 빌레브란트 인자 단백질 정제단계로 단백질 A 크로마토그래피(protein A chromatography), 헤파린 크로마토그래피(heparin chromatography), SP 크로마토그래피(SP chromatography) 단계를 포함한다.The von Willebrand factor protein purification method is characterized by centrifugation for fat removal and cryoprecipitation and ammonium sulfate precipitation to remove a large amount of impurities other than von Willebrand factor protein in milk pretreatment. Precipitation is used, and von Willebrand factor protein purification includes protein A chromatography, heparin chromatography, and SP chromatography.

상기 특징적 정제 단계 이외에도 미세 지방 제거를 위한 필터여과, 완충액의 교환을 위한 투석 단계를 포함한다.In addition to the characteristic purification step, filter filtration for fine fat removal, and dialysis step for exchange of buffer.

본 발명의 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제방법에서는 유즙이라는 특수한 환경을 고려하지 않을 수 없다. 따라서, 1단계로 유즙 전처리 공정을 거쳐야 하며, 유즙의 원심분리를 통하여 폰 빌레브란트 인자단백질의 소실은 거의 없으며 유즙 내 존재한 과량의 지방을 쉽고, 신속하게 제거할 수 있다. In the method for purifying von Willebrand factor protein of the present invention, a special environment called milk must be considered. Therefore, the milk pretreatment process must be performed in one step, and the von Willebrand factor protein is hardly lost through centrifugation of the milk, and the excess fat in the milk can be easily and quickly removed.

이때, 원심분리는 8,000 ∼ 10,000 rpm으로 4 ∼ 8 ℃에서 20 ∼ 30분 동안 수행하는 것이 바람직하다. 이렇게 원심 분리하여 얻은 상등액만을 취하고, 다음으로 저온 침전법(cryoprecipitation)을 실시한다. 저온 침전법을 상세히 설명하면, 상기에서 얻은 상등액에 EDTA 5 ∼ 50 mM를 넣어 -80 ∼ -50 ℃에서 12 ∼ 16 시간동안 냉동보관하고 4 ∼ 8 ℃에서 24 ∼ 36 시간 녹인 후, 원심분리하여 불순단백질을 제거한다. 그런 다음, 황산암모늄 침전법을 실시하는데, 이는 저온 침전 후 얻은 상등액에 포화된 황산암모늄을 최종 35% 황산암모늄이 되게 천천히 가하고 0 ∼ 8 ℃에서 0.5 ∼ 1 시간 동안 섞으면서 보관한 후, 원심분리하여 상등액을 여과시킴으로써 다량의 불순단백질을 일차적으로 제거한다. 이때, 상기 황산암모늄의 양은 폰 빌레브란트 인자 단백질의 특성에 맞게 20~35%를 넣으며, 이 중 가장 폰 빌레브란트 인자 단백질의 소실이 작은 35% 황산암모늄의 양으로 결정한다. 이러한 유즙 전처리 공정에서 지방과 다량의 불순단백질을 제거는 필수적이며, 정제시간 및 비용을 절감하고, 전체 정제방법의 단계 수를 감소시켜 불필요한 손실을 최소화하며, 정제 중 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질이 농축되어 이후 단계의 수행에 편리성을 부여할 수 있게 된다. 상기한 바와 같이, 공업적 생산규모에서 유즙의 전처리 공정은 컬럼의 재사용, 효율, 비용 측면에서 반드시 필요하다.At this time, centrifugation is preferably performed for 20 to 30 minutes at 4 to 8 ℃ at 8,000 to 10,000 rpm. Only the supernatant obtained by centrifugation in this way is taken, and then cryoprecipitation is performed. To explain the low temperature precipitation method, EDTA 5-50 mM was added to the supernatant obtained above, frozen at -80 to -50 ° C for 12 to 16 hours, dissolved at 4 to 8 ° C for 24 to 36 hours, and then centrifuged. Eliminate impure protein. Then, ammonium sulphate precipitation is carried out, which is added slowly saturated ammonium sulphate to the final 35% ammonium sulphate in the supernatant obtained after low temperature precipitation, and stored at 0-8 ° C for 0.5-1 hour, followed by centrifugation. The supernatant is filtered to remove large amounts of impurity protein primarily. At this time, the amount of ammonium sulfate is 20 ~ 35% according to the characteristics of the von Willebrand factor protein, the loss of the most von Willebrand factor protein is determined by the amount of 35% ammonium sulfate is the smallest. In this milk pretreatment process, it is essential to remove fat and large amounts of impurity proteins, reduce purification time and cost, reduce the number of steps of the entire purification method, minimize unnecessary losses, and concentrate human von Willebrand factor protein during purification. Thus, convenience may be given to the execution of subsequent steps. As mentioned above, pre-treatment of milk on industrial scale is essential in terms of column reuse, efficiency and cost.

정제단계로 크로마토그래피 단계에서 처음에는 단백질 A 크로마토그래피를 사용하여 완충액의 교환과 다량의 항체 단백질을 제거하고, 정제 목표 단백질인 폰 빌레브란트 인자 단백질의 손실은 거의 없었다. 이후 트리스 완충액(20 mM Tris-Hcl, pH 7.4)으로 충분한 양(약 100배) 투석한다. 이후 헤파린 크로마토그래피를 수행하는데, 폰 빌레브란트 인자 단백질의 경우에는 크로마토그램 상에 염화나트륨의 농도가 15 ∼ 25%인 단백질 분획을 모아 합한다.Purification step Chromatography step Initially, protein A chromatography was used to remove the buffer exchange and a large amount of antibody protein, and there was little loss of von Willebrand factor protein, the purification target protein. Then dialysate in sufficient amount (about 100-fold) with Tris buffer (20 mM Tris-Hcl, pH 7.4). Heparin chromatography is then performed, in the case of von Willebrand factor protein, protein fractions having a concentration of 15-25% sodium chloride on the chromatogram are collected and combined.

이후 용출되어 나온 분획물에 트리스 완충액(20 mM Tris-Hcl, pH 7.4)을 1:1 부피의 비율로 희석한 후 SP 크로마토그래피 수행하고, 1M 염화나트륨 포함된 트리스 완충액(20 mM Tris-Hcl, pH 7.4)에서 용출하여 분획한다.The eluted fractions were then diluted with Tris buffer (20 mM Tris-Hcl, pH 7.4) in a 1: 1 volume ratio, followed by SP chromatography, and 1M sodium chloride-containing Tris buffer (20 mM Tris-Hcl, pH 7.4). Eluting from) and fractionating.

이러한 정제방법은 기존의 정제방법에 비해 정제 소요시간 및 비용을 감소시킬 수 있으며, 고순도의 폰 빌레브란트 인자 단백질을 정제할 수 있어 대량 생산이 가능하여 형질전환 동물을 인체 치료용 단백질 및 그 이외의 산업용 단백질 생산, 분리, 정제 등의 분야에 유용하게 사용될 수 있다.This purification method can reduce the purification time and cost compared to the conventional purification method, and can purify the high-purity von Willebrand factor protein can be mass-produced to transform the transgenic animal into a human therapeutic protein and other It can be usefully used in the fields of industrial protein production, separation, purification.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1 : 인간 폰빌레브란트 인자(human vWF)의 정제Example 1 Purification of Human Von Willebrand Factor (human vWF)

1) 원심분리1) Centrifugation

형질전환 돼지[축산기술연구소 제공]에서 수거된 유즙 80 ㎖을 8000 rpm으로, 4 ℃에서 20분간 원심분리(supra 22K ,hanil)를 실시하였다. 그런 다음 최상층의 유지 고형물과 최하층의 침전물을 제외한 수용층을 수거하였다[도 1].80 ml of milk collected from transgenic pigs (provided by the Institute of Animal Science and Technology) was centrifuged (supra 22K, hanil) at 8000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. Then, the aqueous layer was collected, except for the maintenance solids of the top layer and the precipitates of the bottom layer [FIG. 1].

2) 저온 침전(cryoprecipitation)2) cryoprecipitation

상기 1)로부터 얻은 수득물에 최종 농도 5 mM EDTA가 되도록 넣고, -70 ℃에서 12시간 이상 냉동 보관한 후, 다시 4 ℃에서 완전히 녹였다(24시간 이상).The obtained product from 1) was added to a final concentration of 5 mM EDTA, frozen at -70 ° C for at least 12 hours, and then completely dissolved at 4 ° C (at least 24 hours).

이후 8000 rpm으로 4 ℃에서 20분간 원심분리하였고 상등액만을 취하였다. 이를 통하여 다량의 불순 단백질과 카제인 등을 제거할 수 있다[도 1].After centrifugation at 4 ℃ at 8000 rpm for 20 minutes and only the supernatant was taken. Through this, a large amount of impurity protein, casein, etc. can be removed [FIG. 1].

3) 황산암모늄 침전(ammonium sulfate precipitation)과 여과3) ammonium sulfate precipitation and filtration

상기 2)로부터 얻은 수득물에 최종 농도 포화된 황산암모늄(ammonium sulfate) 용액을 전체 농도(v/v) 35%가 되도록 천천히 넣고, 4 ℃에서 2시간 동안 섞으면서 보관하였다. 이후 4000 rpm으로 4 ℃에서 20분간 원심 분리하였고 상등액만을 취해 0.22 마이크론 Nalgene 필터 장치로 여과시켰다[도 2].To the obtained product obtained in 2) the final concentration of saturated ammonium sulfate (ammonium sulfate) solution was slowly added to a total concentration (v / v) of 35%, and stored at 4 ℃ mixed for 2 hours. After centrifugation at 4000 rpm for 20 minutes at 4 ℃, only the supernatant was taken and filtered with a 0.22 micron Nalgene filter device (Fig. 2).

4) 투석과 단백질 A 크로마토그래피4) Dialysis and Protein A Chromatography

활성화된 투석막(dialysis tubing, SIGMA사, MWCO 12K)에 상기 3)로부터 얻은 수득물을 넣고 봉합한 후 100배 용량의 20 mM 트리스 완충액, pH 7.4에 대하여 6시간 간격으로 3회 투석하여 용출액 내의 황산암모늄의 농도를 충분히 투석하였다. 이와 같이 투석을 통하여 완충액을 교환하였다. 투석이 끝난 용액을 수거하여 다음 컬럼인 헤파린 컬럼의 사용 전에 단백질 A(protein A) 5 ㎖ 컬럼을 통과하였다. 20 mM 트리스 완충액, pH 7.4 용액으로 25 ㎖ 부피로 충분히 평형화한 후 샘플을 단백질 A 컬럼을 통과하였다. 단백질 A 컬럼을 통과한 시료를 다음 단계의 헤파린 컬럼에 사용하였다[도 3].Sulfuric acid in the eluate was added to the activated dialysis membrane (SIGMA, MWCO 12K), and the resultant obtained from the above 3) was sealed and dialyzed three times at an interval of 6 hours against a 100-fold 20 mM Tris buffer, pH 7.4. The concentration of ammonium was sufficiently dialyzed. Thus buffer was exchanged through dialysis. The dialyzed solution was collected and passed through a 5 ml protein A column before use of the next column, heparin column. Samples were passed through a Protein A column after sufficient equilibration to a volume of 25 ml with 20 mM Tris buffer, pH 7.4 solution. Samples passed through the Protein A column were used for the next step heparin column [Fig. 3].

5) 헤파린 크로마토그래피5) Heparin Chromatography

헤파린 크로마토그래피를 상온에서 FPLC(fast protein liquid chromatograpy) 시스템[Pharmacia사]을 이용하여 수행하였다. 헤파린 세파로오스 6 패스트 플로우[Pharmacia사] 레진 20 ㎖을 공컬럼(XK 16/20 column)에 충전시켰다. 이후 20 mM 트리스 완충액, pH 7.4 용액으로 1 ㎖/분의 유속으로 평형화시켰다. 샘플을 P 50 펌프[Pharmacia사]를 사용하여 1 ㎖/분으로 컬럼에 가하였다. 이어서, 280 mm에서의 흡광도가 안정화될 때까지 컬럼을 평형 완충제로 세척하였다. 0.05 M NaCl을 포함하는 pH 7.4의 20 mM 트리스 완충액을 5배 컬럼 부피(280 ㎖)로 세척하여 느슨하게 결합된 단백질을 용리시켜 1 ㎖ 분획을 수집하였다. 0.05 M NaCl을 포함하는 pH 7.4의 20 mM 트리스 완충액을 3배 컬럼 부피(60 ㎖)로 세척한 후, 용리 완충제를 10배 컬럼 부피(200 ㎖) 이상의 20 mM 트리스 완충액을 1.0 M NaCl까지 증가시켰다.Heparin chromatography was performed at room temperature using a fast protein liquid chromatograpy (FPLC) system (Pharmacia). 20 ml of Heparin Sepharose 6 Fast Flow (Pharmacia) resin were charged into an empty column (XK 16/20 column). It was then equilibrated with a 20 mM Tris buffer, pH 7.4 solution at a flow rate of 1 ml / min. Samples were added to the column at 1 ml / min using a P 50 pump [Pharmacia]. The column was then washed with equilibration buffer until the absorbance at 280 mm was stabilized. 20 ml Tris buffer, pH 7.4, containing 0.05 M NaCl was washed with 5-fold column volume (280 ml) to elute loosely bound protein to collect 1 ml fractions. After washing 20 mM Tris buffer at pH 7.4 with 0.05 M NaCl with 3 column volumes (60 mL), elution buffer was increased to 10 M column volume (200 mL) and 20 mM Tris buffer above 1.0 M NaCl. .

총 단백질을 280 nm에서의 흡광도로 모니터한 후, 염 농도는 0.15 ∼ 0.25M에서 폰 빌레브란트 인자의 용리를 확인하였고, 이는 SDS-PAGE로 용리제 분획을 분석하였다[도 4]. After monitoring the total protein by absorbance at 280 nm, the salt concentration was checked for elution of von Willebrand factor from 0.15 to 0.25M, which was analyzed by eluent fraction by SDS-PAGE [FIG. 4].

6) SP 크로마토그래피6) SP Chromatography

SP 크로마토그래피를 상온에서 FPLC(fast protein liquid chromatograpy) 시스템[Pharmacia사]을 이용하여 수행하였다. 헤파린 세파로오스 6 패스트 플로우[Pharmacia사] 레진 20 ㎖을 공컬럼(XK 16/20 column)에 충전시켰다. 이후 20 mM 트리스 완충액, pH 7.4 용액으로 1㎖/분의 유속으로 평형화시켰다. 샘플은 20 mM 트리스 완충액과 1:1의 부피로 희석하여 P 50 펌프[Pharmacia사]를 사용하여 1 ㎖/분으로 컬럼에 가하였다. 이어서, 280 mm에서의 흡광도가 안정화될 때까지 컬럼을 평형 완충제로 세척하였다. 0.05 M NaCl을 포함하는 pH 7.4의 20 mM 트리스 완충액을 5배 컬럼 부피(200 ㎖)로 세척하여 느슨하게 결합된 단백질을 용리시켜 1 ㎖ 분획을 수집하였다. 0.05 M NaCl을 포함하는 pH 7.4의 20 mM 트리스 완충액을 3배 컬럼 부피(60 ㎖)로 세척한 후, 용리 완충제를 5배 컬럼 부피(100 ㎖) 이상의 20 mM 트리스 완충액을 1.0 M NaCl에서 용출하여 1 ㎖씩 분획하였다[도 5].SP chromatography was performed using a fast protein liquid chromatograpy (FPLC) system (Pharmacia) at room temperature. 20 ml of Heparin Sepharose 6 Fast Flow (Pharmacia) resin were charged into an empty column (XK 16/20 column). It was then equilibrated with a 20 mM Tris buffer, pH 7.4 solution at a flow rate of 1 ml / min. Samples were diluted to a volume of 1: 1 with 20 mM Tris buffer and added to the column at 1 ml / min using a P 50 pump [Pharmacia]. The column was then washed with equilibration buffer until the absorbance at 280 mm was stabilized. A 1 ml fraction was collected by eluting loosely bound protein by washing 20 mM Tris buffer at pH 7.4 with 0.05 M NaCl with a 5-fold column volume (200 mL). 20 mM Tris buffer at pH 7.4 containing 0.05 M NaCl was washed with three column volumes (60 mL), then elution buffer was eluted with at least five column volumes (100 mL) of 20 mM Tris buffer in 1.0 M NaCl. Fractions were made in 1 ml [Fig. 5].

이 공정을 통하여 90% 이상의 순도를 나타내는 고순도의 폰 빌레브란트 인자 단백질을 분리할 수 있고, 각 단계별 폰 빌레브란트 인자 단백질의 정제 효율을 효소면역 측정 키트(human vWF-ELISA, american diagnostica inc.)로 흡광도 405 nm 에서 측정한 결과는 다음 표 1과 같다.Through this process, von Willebrand factor protein of high purity showing 90% or more purity can be isolated, and the purification efficiency of each step von Willebrand factor protein is purified by enzyme immunoassay kit (human vWF-ELISA, american diagnostica inc.). The absorbance measured at 405 nm is shown in Table 1 below.

형질전환 돼지 유즙 vWF 의 분리 정제과정의 단계별 정제효율Purification Efficiency of Step-by-Step Purification of Transgenic Pork Milk vWF 구분division vWF 농도(ug/ml)vWF concentration (ug / ml) 부피(ml)Volume (ml) 정제 효율(%)Purification Efficiency (%) 저온침전Low temperature precipitation 총 유즙Total milk 357357 7373 100100 침전물precipitate 97.597.5 2020 70.570.5 상등액Supernatant 306306 6060 7.57.5 황산암모늄 침전Ammonium Sulfate Precipitation 총 유즙Total milk 306306 6060 70.570.5 40% ASP 침전물40% ASP precipitate 318318 7070 00 40% ASP 상등액40% ASP Supernatant 0.10.1 8080 85.385.3 단백질 A 크로마토 그래피Protein A Chromatography 컬럼 통과 후After passing through the column 246246 8080 75.475.4 필터 후 After filter 0.45um filter 후 After 0.45um filter 246246 7575 70.770.7 투석dialysis 투석 후After dialysis 8686 120120 39.539.5 헤파린 크로마토 그래피Heparin chromatography 개시Start 8686 120120 39.539.5 FTFT 3.63.6 250250 3.43.4 용출 합Elution sum 27.227.2 240240 2525 SP 크로마토 그래피SP chromatography 개시Start 27.227.2 240240 2525 FTFT 0.50.5 210210 0.40.4 washwash 8.78.7 3838 1.31.3 용출 합Elution sum 58.558.5 4646 12.412.4 최종 정제 효율Final purification efficiency 12.4%                      12.4%

실험예 1: 폴리아크릴 아미드 젤 전기영동(SDS-PAGE)을 이용한 순도 분석Experimental Example 1: Purity analysis using polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)

최종 SP 용출액에 대한 순도를 폴리아크릴아미드 젤 전기영동법을 이용하여 측정하였다.Purity for the final SP eluate was determined using polyacrylamide gel electrophoresis.

SDS-PAGE 젤(10%)을 전기영동장치(Xcell Ⅱ Mini-Cell)에 장치하고 이동완충액(SDS running buffer)을 채웠다. 30 ㎕을 샘플 완충용액 3 ㎕와 혼합한 후 95 ℃에서 5분간 가열한 후 10,000 rpm에서 3 ∼ 4분간 원심분리하고 분자량 표준품[MBI fementas 사]과 함께 웰에 25 ㎕ 주입하였다. 시료 주입 후 130 V의 전압으로 전기영동하고 전개가 완료되면 젤을 꺼내어 쿠마지(coomassie stain R-250)염색을 실시하였다. SDS-PAGE 결과를 도 5의 b)에 나타내었으며 폰 빌레브란트 인자 단백질의 최종 정제물은 90% 이상의 순도를 보였다.SDS-PAGE gel (10%) was placed on an electrophoresis device (Xcell II Mini-Cell) and filled with SDS running buffer. 30 μl was mixed with 3 μl of sample buffer, heated at 95 ° C. for 5 minutes, centrifuged at 10,000 rpm for 3 to 4 minutes, and 25 μl were injected into the well with a molecular weight standard [MBI fementas]. After injection, electrophoresis was performed at a voltage of 130 V, and when the development was completed, the gel was removed and stained with coomassie (coomassie stain R-250). SDS-PAGE results are shown in b) of FIG. 5 and the final purification of von Willebrand factor protein showed greater than 90% purity.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 형질전환 돼지동물의 유즙으로부터 폰 빌레브란트 인자 단백질을 정제하는 방법은 유즙 전처리 공정으로 원심분리, 저온 침전, 황산암모늄 침전 및 크로마토그래피 단계 등으로 구성되어 복잡한 기존의 정제 방법에 비해 정제 소요 시간 및 비용을 감소시킬 수 있으며, 고순도 및 경제적으로 폰 빌레브란트 인자 단백질을 정제할 수 있다.As described above, the method for purifying von Willebrand factor protein from the milk of transgenic pigs according to the present invention is a pre-processing process consisting of centrifugation, low temperature precipitation, ammonium sulfate precipitation and chromatographic steps. Compared with the purification method, the purification time and cost can be reduced, and von Willebrand factor protein can be purified in high purity and economically.

Claims (1)

1) 형질전환 동물의 유즙을 8000 ~ 10000 rpm, 4 ~ 8 ℃서 20 ~ 30분 동안 원심분리하여 상등액만 취하는 단계;1) centrifuging the milk of the transgenic animal at 8000 to 10000 rpm at 4 to 8 ° C. for 20 to 30 minutes to take only the supernatant; 2) 상기 상등액에 EDTA를 넣어 -80 ∼ -50 ℃서 12 ∼ 16 시간 동안 냉동보관하고 4 ∼ 8 ℃에서 24 ∼ 36 시간 녹인 후, 원심분리를 통한 저온 침전하는 단계;2) adding EDTA to the supernatant and freeze-preserving for 12-16 hours at -80 to -50 ° C and melting for 24 to 36 hours at 4 to 8 ° C, followed by low temperature precipitation through centrifugation; 3) 상기 저온 침전 후 얻은 상등액에 20 ~ 35%의 황산암모늄을 천천히 가하고 0 ∼ 8 ℃에서 0.5 ∼ 1 시간 동안 섞으면서 보관한 후, 원심분리하여 상등액을 여과하는 유즙 전처리를 거쳐 불순단백질을 일차로 제거하는 단계;3) 20 to 35% of ammonium sulfate was slowly added to the supernatant obtained after the low temperature precipitation, and the mixture was stored at 0 to 8 ° C. for 0.5 to 1 hour, and then centrifuged to filter the supernatant. Removing with; 4) 상기 3) 단계의 수득물에 단백질 A 크로마토그래피와 헤파린 크로마토그래피를 수행하여 분획하는 단계; 및4) fractionating the obtained product of step 3 by performing protein A chromatography and heparin chromatography; And 5) 상기 분획물을 20 mM 트리스 완충액과 1:1 부피의 비율로 희석하고 SP(Sulphopropyl) 크로마토그래피를 수행하여 인간 폰 빌레브란트 인자(vWF) 단백질을 정제하는 단계5) Purifying human von Willebrand factor (vWF) protein by diluting the fraction with 20 mM Tris buffer at a ratio of 1: 1 volume and performing SP (Sulphopropyl) chromatography. 로 이루어진 것을 특징으로 하는 형질전환 동물의 유즙으로부터 고순도의 인간 폰 빌레브란트 인자 단백질을 정제하는 방법.Method for purifying high-purity human von Willebrand factor protein from the milk of the transgenic animal, characterized in that consisting of.
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KR20050043161A (en) * 2003-11-05 2005-05-11 주식회사 인투젠 Methods of preparation of milk from transgenic animals and their use for the purification of human proteins in milk

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