DE4329756A1 - Process for the preparation and purification of alpha-interferon - Google Patents
Process for the preparation and purification of alpha-interferonInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Interferon-α (IFNα) durch bakterielle Expression und anschließende Isolierung, einen Expressionsvektor dafür sowie ein Verfah ren zur Reinigung von IFNα.The invention relates to a production method for interferon-α (IFNα) by bacterial Expression and subsequent isolation, an expression vector therefor and a method ren for the purification of IFNα.
Verfahren zur Herstellung von IFNα durch bakterielle Expression sind bekannt. Das übliche Verfahren beruht auf der cytoplasmatischen Expression des Proteins in Escherichia coli, bei dem das exprimierte IFNα entweder in unlöslicher Form in sogenannten Einschlußkörpern in der Zelle vorliegt oder in der löslichen Fraktion nach dem Aufschließen der Zellwand ge funden wird (Thatcher et Panayotatos, 1986; Goeddel et al., 1980; Dworkin-Rastl et al., 1983). Die cytoplasmatische Expression weist allerdings Nachteile auf. Das synthetisierte Protein ist nicht korrekt gefaltet, und weil im Zytoplasma reduzierende Bedingungen herr schen, enthält es nicht die erforderlichen Disulfidbrücken. Das gebildete IFNα muß daher bei der Präparation oxidiert und umgefaltet werden. Dieser Prozeß ist ineffizient und führt zu unerwünschten Nebenprodukten (ganz- oder teilreduzierte Formen, Oligomere durch in termolekulare Disulfidbrückenbildung, fehlgefaltete Formen durch Ausbildung falscher Disulfidbrücken), die schwierig abzutrennen sind. Ein weiteres Problem ist, daß das N-ter minale Methionin, mit dem die Translation beginnt, vom intrazellulär synthetisierten IFNα nur unvollständig abgespalten wird. Das daraus resultierende N-Met-IFNα kann vom nati ven IFNα praktisch nicht abgetrennt werden.Methods for producing IFNα by bacterial expression are known. The usual The method is based on the cytoplasmic expression of the protein in Escherichia coli, at which the expressed IFNα either in insoluble form in so-called inclusion bodies is present in the cell or in the soluble fraction after disrupting the cell wall (Thatcher et Panayotatos, 1986; Goeddel et al., 1980; Dworkin-Rastl et al., 1983). However, cytoplasmic expression has disadvantages. The synthesized Protein is not folded correctly and because of reducing conditions in the cytoplasm it does not contain the required disulfide bridges. The IFNα formed must therefore are oxidized and folded during preparation. This process is inefficient and leads to unwanted by-products (fully or partially reduced forms, oligomers by in Termolecular disulfide bridging, misfolded forms due to the formation of incorrect ones Disulfide bridges), which are difficult to separate. Another problem is that the Nth minimal methionine with which translation begins from the intracellularly synthesized IFNα is only split off incompletely. The resulting N-Met-IFNα can be obtained from the nati ven IFNα practically not be separated.
Ein weiterer Nachteil gegenwärtig benutzter Verfahren ist die Verwendung von Promoto ren, die in nicht-induziertem Zustand nicht vollständig abgeschaltet sind, die durch Zugabe von Chemikalien induziert werden müssen, und deren Expressionsrate im induzierten Zu stand nicht befriedigend ist, wie z. B. der trp-Promotor aus Serratia marcescens.Another disadvantage of currently used methods is the use of Promoto ren, which are not completely switched off in the non-induced state, by addition of chemicals must be induced, and their expression rate in the induced Zu was not satisfactory, such as B. the trp promoter from Serratia marcescens.
Um einige der genannten Nachteile zu überwinden und trotzdem das ökonomische E. -coli- System zu nutzen, versuchten Breitling et al. (Breitling et al., 1989) IFNα1 und ein IFNα 1/2-Hybrid mit einem Vektor zu exprimieren, der die Sekretion des Interferons durch die Zellmembran in den periplasmatischen Raum ermöglichte. Sie verwendeten dabei Promotor, Ribosomenbindungsstelle (RBS) und Signalsequenz eines bakteriellen Staphylokinasegens (sak42D). 60-80% des so hergestellten IFNα wurden in den periplasmatischen Raum sezerniert. Das Protein enthielt allerdings, bedingt durch das Vektorkonstrukt, zusätzliche N-terminale Aminosäuren, die im entsprechenden nativen IFNα nicht vorkommen. Als gra vierender Nachteil dieses Expressionssystems erwies sich indes die Tatsache, daß die mit diesem Konstrukt transformierten Stämme genetisch nicht stabil blieben; die Expressions kassette wurde durch die spontane Insertion eines IS1-Elements desaktiviert. Die Aufgabe, ein Expressions/Sekretionssystem in E. coli für die Herstellung von humanem IFNα bereit zustellen, war im Stand der Technik also ungelöst. In order to overcome some of the disadvantages mentioned and still the economic E. coli Breitling et al. (Breitling et al., 1989) IFNα1 and an IFNα To express a 1/2 hybrid with a vector that expresses the secretion of the interferon by the Cell membrane in the periplasmic space. They used a promoter Ribosome binding site (RBS) and signal sequence of a bacterial staphylokinase gene (sak42D). 60-80% of the IFNα so produced was in the periplasmic space secreted. However, due to the vector construct, the protein contained additional ones N-terminal amino acids that are not found in the corresponding native IFNα. As gra The disadvantage of this expression system, however, was the fact that the strains transformed from this construct remained genetically unstable; the expressions cassette was deactivated by the spontaneous insertion of an IS1 element. The task, an expression / secretion system in E. coli for the production of human IFNα To deliver, was therefore unsolved in the prior art.
Als eine Expressions/Sekretions-Kassette, die im Falle der Expression des menschlichen Wachstumsfaktor-Rezeptors in E. coli zum Erfolg geführt hatte, war ein Konstrukt aus dem Promotor der alkalischen Phosphatase (phoA) und der Signalsequenz des hitzestabilen Entertoxins II (STII) bekannt (Fuh et al., 1990).As an expression / secretion cassette, which in the case of expression of the human Growth factor receptor in E. coli had been a construct from which Promoter of alkaline phosphatase (phoA) and the signal sequence of the heat-stable Entertoxins II (STII) known (Fuh et al., 1990).
Ein weiteres Problem bei der Herstellung von rekombinantem IFNα in E. coli ist die Reini gung des Proteins aus dem Bakterienlysat. Hier sind eine Reihe von Verfahren bekannt (Thatcher et Panayotatos, 1986; EP-A 203 382). Um die native Faltung des Proteins zu er halten, sind dabei Verfahren vorzuziehen, die ohne Denaturierungs- und Fällungsschritte auskommen. Ein solches Verfahren wird in der EP-S 396 555 beschrieben. Es besteht aus den Schritten Immunoaffinitätschromatographie, Reversed-Phase-Chromatographie (RPC), Kationenaustauschchromatographie, Konzentrierung durch Ultrafiltration und Gelfiltra tionschromatographie. Dieses Verfahren beruht wie andere bekannte Verfahren auf der ho hen Selektivität der Immunoaffinitätschromatographie im ersten Schritt. Es ist kein Verfah ren zur Herstellung von hochgereinigtem IFNα insbesondere IFNα2, bekannt, das ohne Denaturierungs-/Fällungsschritte und ohne Immunoaffinitätschromatographie auskommt. Gleichzeitig ist ein solches Verfahren aus ökonomischen und technischen Gründen wün schenswert. Wegen der für die Immunoaffinitätschromatographie notwendigen monoklo nalen Antikörper sind ihre Kosten hoch, gleichzeitig ist, da die Lebensdauer der antikör pergekoppelten Matrices endlich ist, eine kontinuierliche Versorgung mit diesen Antikör pern notwendig.Another problem in the production of recombinant IFNα in E. coli is reini delivery of the protein from the bacterial lysate. A number of methods are known here (Thatcher et Panayotatos, 1986; EP-A 203 382). To the native folding of the protein hold, procedures are preferred that do not involve denaturing and precipitation steps get along. Such a method is described in EP-S 396 555. It consists of the steps of immunoaffinity chromatography, reversed-phase chromatography (RPC), Cation exchange chromatography, concentration by ultrafiltration and gel filtration tion chromatography. This method, like other known methods, is based on the ho Selectivity of immunoaffinity chromatography in the first step. It is not a procedure Ren for the production of highly purified IFNα, in particular IFNα2, known without Denaturation / precipitation steps and without immunoaffinity chromatography. At the same time, such a process is desirable for economic and technical reasons worth it. Because of the monoclo necessary for immunoaffinity chromatography Nale antibodies are costly, at the same time, because the lifespan of the antibodies per-coupled matrices is finite, a continuous supply of this antibody necessary.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines wirtschaftlicheren und leistungsfähigeren Verfahrens zur Herstellung von Interferon-α, insbesondere Interferon-α2, durch rekombin ante Expression in E. coli. Dabei mußte das Problem gelöst werden, ein effizientes und stabiles System zur Expression/Sekretion des Proteins in den periplasmatischen Raum oder das Kulturmedium zu etablieren. Ferner war ein Verfahren zu entwickeln, das exprimiertes Protein schonend ohne Denaturierungs-/Fällungsschritte und ohne die Notwendigkeit der Immunoaffinitätschromatographie hochreinigen kann.The object of the invention is to provide a more economical and powerful Process for the production of interferon-α, in particular interferon-α2, by recombinant ante expression in E. coli. The problem had to be solved, an efficient and stable system for the expression / secretion of the protein in the periplasmic space or to establish the culture medium. Furthermore, a method had to be developed that expressed Protective protein without denaturation / precipitation steps and without the need for Can purify immunoaffinity chromatography.
Diese Aufgabe konnte mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden. Die Etablierung eines stabilen Expressions/Sekretionssystems für IFNα in E. coli gelang durch die Konstruktion eines Vektors, der die Signalsequenz (Leadersequenz) des hitzestabilen Enterotoxins II (STII) aus E. coli verknüpft mit der kodierenden Sequenz für ein reifes menschliches Inter feron-α, vorzugsweise Interferon-α2, enthält. Bevorzugt erfolgt die Expressionskontrolle mittels des Promotors der alkalischen Phosphatase aus E. coli (phoA). Als vorteilhaft erwies sich ferner die Integration der Ribosomenbindungsstelle des STII Gens. Ein weiterer überraschender Fortschritt konnte durch die Bereitstellung eines Reinigungsverfahrens für Interferon-α, das aus den Schritten Adsorptionschromatographie auf Silicagel, hydrophobe Interaktionschromatographie (HIC), Kationenaustauschchromatographie und Anionenaus tauschchromatographie besteht, erreicht werden.This object was achieved with the present invention. The establishment of a The construction of the stable expression / secretion system for IFNα in E. coli was successful of a vector, the signal sequence (leader sequence) of the heat-stable enterotoxin II (STII) from E. coli linked to the coding sequence for a mature human inter feron-α, preferably interferon-α2, contains. The expression control is preferably carried out by means of the promoter of the alkaline phosphatase from E. coli (phoA). Proved advantageous there is also the integration of the ribosome binding site of the STII gene. Another Surprising progress could be made by providing a cleaning process for Interferon-α, which consists of the steps adsorption chromatography on silica gel, hydrophobic Interaction chromatography (HIC), cation exchange chromatography and anions exchange chromatography exists.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft somit ein Verfahren der Herstellung von IFNα durch bak terielle Expression, bei dem transformierte Bakterienzellen verwendet werden, die einen Expressionsvektor enthalten, in dem die STII-Signalsequenz mit einem IFNα-Gen verknüpft ist, und durch Isolierung des exprimierten IFNα. Ein weiterer Aspekt betrifft einen bakter iellen Expressionsvektor für die Herstellung von IFNα, der ein Konstrukt aus der Signalse quenz des STII-Gens und einem IFNα-Gen enthält, sowie die Verwendung eines solchen Vektors zur Herstellung von IFNα. Ein dritter Aspekt betrifft ein Verfahren zur Reinigung von IFNα durch die chromatographischen Schritte Adsorptionschromatographie auf Silica gel, hydrophobe Interaktionschromatographie, Kationen- sowie Anionenaustauschchro matographie.One aspect of the invention thus relates to a process for the production of IFNα by bak serial expression using transformed bacterial cells that have a Contain expression vector in which the STII signal sequence linked to an IFNα gene and by isolating the expressed IFNα. Another aspect concerns a bacterium Iellen expression vector for the production of IFNα, which is a construct from the Signalse contains sequence of the STII gene and an IFNα gene, and the use of such Vector for the production of IFNα. A third aspect relates to a cleaning process of IFNα by the chromatographic steps adsorption chromatography on silica gel, hydrophobic interaction chromatography, cation and anion exchange chro matography.
Als Ausgangspunkt für die Konstruktion des Vektors kann ein in E. coli replikationsfähiges Plasmid dienen, beispielsweise eignet sich das Plasmid pAT153 (Twigg et al, 1980) sehr gut für diesen Zweck. Eine Nukleotidsequenz, die für das Signalpeptid des STII-Gens ko diert, ist Stand der Technik (Picken et al., 1983; Lee et al., 1983). Der Fachmann ist in der Lage, durch Mutationen (Substitution, Deletion, Insertion, Addition) Varianten dieser Se quenz herzustellen, ohne ihre Grundeigenschaften zu verändern, und insbesondere solche Nukleotidsequenzen herzustellen, die wegen der Degeneration des genetischen Codes für die gleiche Aminosäuresequenz des Signalpeptids kodieren (Sambrook et al., 1989, bes. Kapitel 15). Eine ganze Reihe von Sequenzen, die für Mitglieder der IFNα-Familie kodie ren, ist bekannt (Mantei et al., 1980; Streuli et al., 1980; Goeddel et al., 1981); die Homo logie der sie kodierenden Gene beträgt mehr als 70%. Weitere Varianten dieser Sequenzen können in der Natur gefunden werden oder mit Methoden aus dem Stand der Technik, z. B. durch Mutagenese, aus den bekannten Sequenzen hergestellt werden (Sambrook et al., 1989, bes. Kapitel 15). Der Begriff "IFNα" im Sinne der Erfindung schließt demzufolge ne ben den bekannten Sequenzen auch solche Varianten ein, deren Gene durch hohe Homolo gie zu den bekannten Sequenzen gekennzeichnet sind und die für biologisch aktives IFNα kodieren. Besonders bevorzugt ist dabei die Sequenz, die für IFNα2c kodiert (Dworkin- Rastl et al., 1983; Bodo et Fogy, 1985). Besonders bevorzugt ist ferner die Verwendung des phoA-Promotors zur Kontrolle der Expression und darüber hinaus vorteilhaft die Inte gration der Ribosomenbindungsstelle des STII-Gens. Die Sequenz des phoA-Promotors (Chang et al., 1986; Shuttleworth et al., 1981) sowie der STII-Ribosomenbindungsstelle (Picken et al., 1983; Lee et al., 1983) sind bekannt; auch aus diesen Sequenzen kann der Fachmann ohne weiteres äquivalente Varianten herstellen. Konstruktion des Vektors, Transformation geeigneter E. coli-Stämme, Fermentation sowie Extraktion können nach an sich bekannten Methoden erfolgen (Sambrook et al., 1989). Für die Expression ist bei spielsweise der E. coli-Stamm W3110 (E. coli K12 Wildtyp f⁻, λ⁻, IN (rrnD-rrnE)1) gut geeignet. Die Vorkultur kann gut in LB-Medium, die Hauptkultur unter Kontrolle von Sau erstoff- und Nährstoffzufuhr bis zu einer OD₅₄₆ von 250 bis 280 erfolgen. Als gut geeignet erwies sich ein Extraktionsverfahren, bei dem säureinaktivierte Biomasse in verdünnter Essigsäure mit Hilfe eines Homogenisators suspendiert, mit Polyethylenimin, bevorzugt in einer Konzentration von 0.25% (w/v) versetzt, auf alkalischen pH, vorzugsweise pH 10, eingestellt, gerührt und anschließend durch Zentrifugation die Bakterien abgetrennt wurden. Die Reinigung kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen (Thatcher et Panayotatos, 1986; EP-A 203 382). Besonders vorteilhaft ist jedoch ein Reinigungsverfahren mit vier chromatographischen Schritten, und zwar Adsorptionschromatographie auf Silicagel, hydrophobe Interaktionschromatographie, Kationen- und Anionenaustauschchromato graphie. Als Gelbett der Silicachromatographie erwies sich das vom Typ 953W der Firma Grace gut geeignet, als Elutionsmittel war ein Puffer, der 500-1500 mM Tetramethylam moniumchlorid (TMAC), bevorzugt 800 mM TMAC, vorteilhaft verwendbar. Für die hy drophobe Interaktionschromatographie erwies sich eine Phenylsepharose als gut zu ver wendendes Gelbett. Der Probenauftrag erfolgte vorzugsweise in Anwesenheit von 20% Ammoniumsulfat, die Säule war mit einem Puffer, der 30% Ammoniumsulfat enthielt, equi libriert worden. Das IFNα wurde mit einem linearen Gradienten mit einer Endkonzentration von 30% Ethylenglykol eluiert. Die Kationenaustauschchromatographie konnte sehr gut mit einem Sulfopropyl-Ionenaustauscherharz ausgeführt werden. Der Probenauftrag erfolgte bei einem pH-Wert von 3-5, vorzugsweise pH 3, die Säule war auf pH 5 equilibriert. IFNα konnte erfolgreich mit einem linearen Kochsalzgradienten mit einem Zusatz von 10% Ethylenglykol eluiert werden. Als Gelbett für die Anionenaustauschchromatographie war DEAE-Sepharose sehr vorteilhaft zu verwenden, Auftrag und Elution erfolgten bei pH 5.5- 6.0, vorzugsweise bei pH 5.8. Zur Elution war ein linearer Kochsalzgradient mit einem Zusatz von 0.1% Tween 20 gut geeignet. Es gehört zu den technischen Möglichkeiten des Fachmanns, ohne erfinderische Tätigkeit jeweils eines oder mehrere Gelmaterialien durch gleichwertige zu ersetzen, die auf den gleichen Trennprinzipien basieren, und auf diese Weise das erfindungsgemäße Verfahren äquivalent auszuführen.A starting point for the construction of the vector can be a replicable in E. coli The plasmid pAT153 (Twigg et al, 1980) is very suitable good for this purpose. A nucleotide sequence that co. For the signal peptide of the STII gene is state of the art (Picken et al., 1983; Lee et al., 1983). The expert is in the Position, through mutations (substitution, deletion, insertion, addition) variants of this Se quenz without changing their basic properties, and especially those Produce nucleotide sequences that are due to the degeneration of the genetic code for encode the same amino acid sequence of the signal peptide (Sambrook et al., 1989, esp. Chapter 15). A whole series of sequences that code for members of the IFNα family ren, is known (Mantei et al., 1980; Streuli et al., 1980; Goeddel et al., 1981); the homo The logic of the genes encoding them is more than 70%. Further variants of these sequences can be found in nature or using methods from the prior art, e.g. B. by mutagenesis, from the known sequences (Sambrook et al., 1989, especially chapter 15). The term "IFNα" in the sense of the invention therefore includes ne ben the known sequences also those variants whose genes by high homolo gie to the known sequences and are marked for biologically active IFNα encode. The sequence which codes for IFNα2c (Dworkin Rastl et al., 1983; Bodo et Fogy, 1985). Use is also particularly preferred of the phoA promoter to control expression and, moreover, advantageously the inte the ribosome binding site of the STII gene. The sequence of the phoA promoter (Chang et al., 1986; Shuttleworth et al., 1981) and the STII ribosome binding site (Picken et al., 1983; Lee et al., 1983) are known; from these sequences too Produce equivalent variants without further ado. Construction of the vector, Transformation of suitable E. coli strains, fermentation and extraction can be done according to known methods take place (Sambrook et al., 1989). For the expression is at for example the E. coli strain W3110 (E. coli K12 wild type f⁻, λ⁻, IN (rrnD-rrnE) 1) is good suitable. The pre-culture can be done well in LB medium, the main culture under control of sow supply of nutrients and nutrients up to an OD₅₄₆ of 250 to 280. As well suited An extraction method proved to be used, in which acid-activated biomass was diluted Suspended acetic acid using a homogenizer, with polyethyleneimine, preferably in a concentration of 0.25% (w / v) added, to alkaline pH, preferably pH 10, adjusted, stirred and then the bacteria were separated by centrifugation. The cleaning can be carried out according to methods known per se (Thatcher et Panayotatos, 1986; EP-A 203 382). However, a cleaning method with four is particularly advantageous chromatographic steps, namely adsorption chromatography on silica gel, hydrophobic interaction chromatography, cation and anion exchange chromatography graph. The type 953W from the company turned out to be the gel bed of the silica chromatography Grace was well suited as an eluent was a buffer containing 500-1500 mM tetramethylam monium chloride (TMAC), preferably 800 mM TMAC, can advantageously be used. For the hy drophobic interaction chromatography proved to be good for verifying phenyl sepharosis turning gel bed. The sample application was preferably carried out in the presence of 20% Ammonium sulfate, the column was equi with a buffer containing 30% ammonium sulfate been librated. The IFNα was determined using a linear gradient with a final concentration eluted from 30% ethylene glycol. The cation exchange chromatography was very good at a sulfopropyl ion exchange resin. The sample order was placed with pH 3-5, preferably pH 3, the column was equilibrated to pH 5. IFNα could successfully with a linear saline gradient with an addition of 10% Be eluted with ethylene glycol. As a gel bed for anion exchange chromatography DEAE-Sepharose very advantageous to use, application and elution were carried out at pH 5.5- 6.0, preferably at pH 5.8. A linear saline gradient with one was used for elution Addition of 0.1% Tween 20 works well. It is one of the technical possibilities of Expert, without inventive step one or more gel materials to replace equivalent ones, which are based on the same separation principles, and on these Way to perform the inventive method equivalent.
Überraschenderweise konnte mit der Verknüpfung der STII-Signalsequenz mit dem IFNα- Gen ein stabiles Expressions/Sekretionssystem etabliert werden, was mit der vorbeschriebe nen sak42D-Leader/IFNα-Kombination nicht gelungen war. Als besonders erfolgreich er wies sich die Expression dieser Sequenz unter der Kontrolle des phoA-Promotors. Die Inte gration der Ribosomenbindungsstelle des STII-Gens erwies sich in diesem Zusammenhang als zusätzlich vorteilhaft. Die Expression kann über die Kontrolle der Phosphatkonzentra tion im Medium (Phosphatmangel aktiviert den phoA-Promotor) zuverlässig gesteuert wer den; im inaktivierten Zustand gibt es keine nachweisbare Basalexpression. Zusätzliche Chemikalien brauchen zur Aktivierung nicht zugegeben zu werden, die Expressionsrate im aktivierten Zustand ist hoch. Das synthetisierte Protein wird in hohen Anteilen in den peri plasmatischen Raum sezerniert. Das sezernierte Protein ist korrekt gefaltet, enthält den authentischen N-Terminus und die richtigen Disulfidbrücken. Die SDS-Gelanalyse der Ex pression in E. coli W3110 zeigte, daß 30-50% des synthetisierten IFNα korrekt prozessiert waren, dies entspricht praktisch dem kompletten Anteil des sezernierten Proteins.Surprisingly, by linking the STII signal sequence to the IFNα- Gene a stable expression / secretion system to be established, which with the above a sak42D leader / IFNα combination was not successful. He was particularly successful the expression of this sequence was shown to be under the control of the phoA promoter. The inte The ribosome binding site of the STII gene was found to be related in this context as an additional benefit. Expression can be controlled by controlling the phosphate concentration tion in the medium (phosphate deficiency activates the phoA promoter) the; there is no detectable basal expression when inactivated. Additional Chemicals do not need to be added for activation, the expression rate in the activated state is high. The synthesized protein is in high proportions in the peri plasmatic space secreted. The secreted protein is correctly folded and contains the authentic N-terminus and the correct disulfide bridges. The SDS gel analysis of the Ex Pression in E. coli W3110 showed that 30-50% of the synthesized IFNα processes correctly were, this corresponds to practically the entire proportion of the secreted protein.
Mit dem in Beispiel 3 beschriebenen Extraktionsverfahren konnten 29.3 ± 5.9% des insge samt in der Biomasse nachweisbaren IFNα2c extrahiert werden. Dies entsprach dem beob achteten Prozessierungsgrad von 30-50%. Der Extrakt aus der Biomasse enthielt 4.5 ± 1.8% IFNα2c, bezogen auf Gesamtprotein. Die Silica-Adsorptionschromatographie führte zu einem IFNα2c-Pool mit einer durchschnittlichen Reinheit von 16.7 ± 4.4%. Die Phenyl- Sepharose-Chromatographie mit einer Ausbeute von 93.2 ± 7.3% ergab ein IFNα2c mit einer Reinheit von 71.2 ± 15.5%. Die Sulfopropyl-Ionenaustauschchromatographie er brachte eine Ausbeute von 70.9 ± 14.8% und eine Reinheit von 97.6 ± 4.6%. Der letzte Schritt, die DEAE-Ionenaustauschchromatographie, führte bei einer Ausbeute von 86.9 ± 9.2% zu 100% reinem IFNα2c, wie unten charakterisiert. Die Daten aus 6 verschiedenen Reinigungen sind in den Tabellen 1 (Ausbeuten) und 2 (IFNα2c-Gehalt) zusammengefaßt. Fig. 3 zeigt charakteristische Chromatogramme von jedem Reinigungsschritt.Using the extraction method described in Example 3, 29.3 ± 5.9% of the total IFNα2c detectable in the biomass could be extracted. This corresponded to the observed degree of processing of 30-50%. The extract from the biomass contained 4.5 ± 1.8% IFNα2c, based on the total protein. Silica adsorption chromatography resulted in an IFNα2c pool with an average purity of 16.7 ± 4.4%. Phenyl Sepharose chromatography with a yield of 93.2 ± 7.3% gave an IFNα2c with a purity of 71.2 ± 15.5%. The sulfopropyl ion exchange chromatography gave a yield of 70.9 ± 14.8% and a purity of 97.6 ± 4.6%. The final step, DEAE ion exchange chromatography, resulted in 100% pure IFNα2c with a yield of 86.9 ± 9.2% as characterized below. The data from 6 different purifications are summarized in Tables 1 (yields) and 2 (IFNα2c content). Figure 3 shows characteristic chromatograms of each cleaning step.
Aus 1 kg Biomasse wurden 340 ± 100 mg gereinigtes IFNα1c erhalten. Die Ausbeute des Reinigungsprozesses ist 56.1 ± 22.2%. Die Gesamtausbeute, bezogen auf den IFNα2c-Ge halt der Biomasse ist 14.4%. Diese Daten sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Fig. 4 zeigt ei ne typische SDS-PAGE von gereinigtem IFNα2c, eluiert beim letzten chromatographischen Schritt. Die 18-kDa-Bande von IFNα2c ist die einzige sichtbare Bande. Kontaminierende Banden werden nicht beobachtet. Fig. 5A zeigt ein typisches Reversed-Phase-HPLC- Chromatogramm. Das gereinigte IFNα2c eluiert als homogener Peak bei 24.8 Minuten. Wurde dieses Material mit einem flachen Acetonitrilgradienten eluiert (Fig. 5B), wurden 2 Kontaminationspeaks an beiden Seiten des Hauptpeaks beobachtet. Diese Schultern, die et wa 1.8% des Gesamt-IFNα2c-Gehaltes enthalten, repräsentieren Formen, die am Methionin 111 oxidiert (erste Schulter) oder am N-Terminus acetyliert (zweite Schulter) sind. 340 ± 100 mg of purified IFNα1c were obtained from 1 kg of biomass. The yield of the cleaning process is 56.1 ± 22.2%. The overall yield, based on the IFNα2c content of the biomass, is 14.4%. These data are summarized in Table 3. Fig. 4 shows a typical SDS-PAGE of purified IFNα2c, eluted in the last chromatographic step. The 18 kDa band from IFNα2c is the only visible band. Contaminating bands are not observed. Figure 5A shows a typical reversed phase HPLC chromatogram. The purified IFNα2c elutes as a homogeneous peak at 24.8 minutes. When this material was eluted with a flat acetonitrile gradient ( Fig. 5B), 2 contamination peaks were observed on both sides of the main peak. These shoulders, which contain approximately 1.8% of the total IFNα2c content, represent forms that are oxidized at methionine 111 (first shoulder) or acetylated at the N-terminus (second shoulder).
Fig. 1A) Genkarte von pCF2. Das EcoRI-BamHI-Fragment von pAT153 wurde durch
die Expressionskassette für IFN-ω1 ersetzt.
B) Sequenz des EcoRI(zerstört)-BamHI-Teils, der den phoA-Promotor, STII-Lea
der + IFNω1-Gen enthält. Figure 1A) Gene map of pCF2. The EcoRI-BamHI fragment from pAT153 was replaced by the expression cassette for IFN-ω1.
B) Sequence of the EcoRI (destroyed) BamHI part which contains the phoA promoter, STII-Lea of the + IFNω1 gene.
Fig. 2A) Genkarte des Plasmids pDH13. Das SspI-PstI-Fragment von pAT153 wurde
durch die IFNα2c-Expressionskassette (EcoRI-PstI-Fragment von 2B)) ersetzt.
Das β-Lactamase-Gen ist zerstört.
B) Nukleotidsequenz des EcoRI-HindIII-Inserts von pDH13. Fig. 2A) Gene map of the plasmid pDH13. The SspI-PstI fragment from pAT153 was replaced by the IFNα2c expression cassette (EcoRI-PstI fragment from 2B)). The β-lactamase gene has been destroyed.
B) Nucleotide sequence of the EcoRI-HindIII insert from pDH13.
Fig. 3 Chromatographische Reinigung von IFN-α2c, extrahiert aus Biomasse.
A) Adsorptionschromatographie auf Silicagel. Der Pfeil zeigt die Elution mit
800 mM Tetramethylammoniumchlorid an.
B) Hydrophobe Interaktionschromatographie auf Phenylsepharose. Die Elution
wurde mit einem linearen Gradienten von 0 bis 100% Lösungsmittel B wie ange
zeigt (----) durchgeführt.
C) Sulfopropyl-Kationenaustauschchromatographie. Die Elution wurde mit einem
Gradienten von 0 bis 100% Lösungsmittel B wie angezeigt (----) ausgeführt.
D) Anionenaustauschchromatographie auf DEAE-Sepharose. Die Elution wurde
mit einem Gradienten von 0 bis 100% Lösungsmittel B wie angezeigt (----) durch
geführt.
Die Balken unter den Hauptpeaks in jedem Chromatogramm zeigen die IFNα2-
haltigen Pools an, die gesammelt und für die folgenden Schritte verwendet wurden. Fig. 3 Chromatographic purification of IFN-α2c, extracted from biomass.
A) Adsorption chromatography on silica gel. The arrow shows elution with 800 mM tetramethylammonium chloride.
B) Hydrophobic interaction chromatography on phenyl sepharose. Elution was carried out with a linear gradient from 0 to 100% solvent B as indicated (----).
C) Sulfopropyl cation exchange chromatography. Elution was carried out with a gradient from 0 to 100% solvent B as indicated (----).
D) Anion exchange chromatography on DEAE-Sepharose. Elution was carried out with a gradient from 0 to 100% solvent B as indicated (----).
The bars under the main peaks in each chromatogram indicate the IFNα2-containing pools that were collected and used for the following steps.
Fig. 4 SDS-PAGE von gereinigtem IFNα2c, gefärbt mit Coomassie Blue. Die Zahlen am
linken Rand zeigen die Molekulargewichte der Standardproteine an.
Spur 1: IFNα2c-Standard
Spur 2 : 3 µg IFNα2c
Spur 3 : 6 µg IFNα2c
Spur M: Molekulargewichtsstandard. Fig. 4 SDS-PAGE of purified IFNα2c, stained with Coomassie Blue. The numbers on the left indicate the molecular weights of the standard proteins.
Lane 1: IFNα2c standard
Lane 2: 3 µg IFNα2c
Lane 3: 6 µg IFNα2c
Lane M: molecular weight standard.
Fig. 5 Charakterisierung von gereingtem IFNα2c durch Reversed Phase HPLC.
A) Elution von IFNα2c mit einem linearen Gradienten von 20-68% Lösungsmittel
B in 24 Minuten.
B) Elution von IFNα2c mit einem linearen Gradienten von 45-53% Lösungsmittel
B in 30 Minuten. Fig. 5 Characterization of purified IFNα2c by reversed phase HPLC.
A) Elution of IFNα2c with a linear gradient of 20-68% solvent B in 24 minutes.
B) Elution of IFNα2c with a linear gradient of 45-53% solvent B in 30 minutes.
Restriktionsverdau von DNA mit Restriktionsendonukleasen, Auffüllreaktionen, Phenolex traktion und Fällung von DNA, Agarose-Gelelektrophorese und Elution von DNA aus Agarosegelen, Ligation von DNA-Molekülen, Transformation von Bakterien und Plasmi disolierung aus Bakterien sind Standardverfahren und wurden durchgeführt wie von Sam brook et al. (1989) beschrieben.Restriction digestion of DNA with restriction endonucleases, replenishment reactions, Phenolex Traction and precipitation of DNA, agarose gel electrophoresis and elution from DNA Agarose gels, ligation of DNA molecules, transformation of bacteria and plasmi Disolation from bacteria are standard procedures and were carried out as by Sam brook et al. (1989).
pCF2 pCF2 wurde aus dem Plasmid pAT153 (Twigg et al, 1980) hergestellt. Es enthält den Promotor der alkalischen Phosphatase aus E. coli (phoA, Chang et al. , 1986; Schuttleworth et al., 1986), die kodierende Region des STII-Leaderpeptids (Picken et al., 1983; Lee et al., 1983) sowie das Gen für menschliches IFNα1 (Hauptmann et al., 1985). Fig. 1 zeigt die Genkarte von pCF2 sowie die Sequenz des relevanten Abschnitts.pCF2 pCF2 was made from plasmid pAT153 (Twigg et al, 1980). It contains the E. coli alkaline phosphatase promoter (phoA, Chang et al., 1986; Schuttleworth et al., 1986), the coding region of the STII leader peptide (Picken et al., 1983; Lee et al., 1983 ) and the gene for human IFNα1 (Hauptmann et al., 1985). Fig. 1 shows the gene map of pCF2 and the sequence of the relevant section.
pER21/1 pER 21/1 ist ein bakterieller Expressionsvektor für IFNα2c (Dworkin-
Rastl et al., 1983)
Oligonukleotide (5′ → 3′):pER21 / 1 pER 21/1 is a bacterial expression vector for IFNα2c (Dworkin-Rastl et al., 1983)
Oligonucleotides (5 ′ → 3 ′):
pER21/1-DNA wurde mit HindIII linearisiert, pCF2-DNA mit PvuI. Die im folgenden ver wendete Methode ist als SOE-PCR beschrieben ("splicing by overlap extension", Ho et al., 1989).pER21 / 1 DNA was linearized with HindIII, pCF2 DNA with PvuI. The following ver The method used is described as SOE-PCR ("splicing by overlap extension", Ho et al., 1989).
PCR 1a (Amplifikation des IFN-α2c-Gens): 100 ng linearisierter pER21/1-DNA, 25 pmol EBI-2797 und 25 pmol EBI-2798 wurden in 50 µl Puffer, der 50 mM KCl, 10 mM Tris- HCl, pH 8.3, 1.5 mM MgCl₂, 0.01% Gelatine, 0.2 mM ATP, 0.2 mM dGTP, 0.2 mM dCTP, 0.2 mM dTTP und 1.25 Einheiten Taq-Polyinerase enthielt, in einem Perkin Elmer Cetus Thermocycler TC-1 Thermozyklen unterworfen. Nach 3 min Inkubation bei 94°C wurden 10 Stufenzyklen (Stufe 1 : 40 sec bei 94°C, Stufe 2 : 30 sec bei 55°C, Stufe 3 : 90 sec bei 72°C) ausgerührt.PCR 1a (amplification of the IFN-α2c gene): 100 ng linearized pER21 / 1 DNA, 25 pmol EBI-2797 and 25 pmol EBI-2798 were in 50 ul buffer, the 50 mM KCl, 10 mM Tris HCl, pH 8.3, 1.5 mM MgCl₂, 0.01% gelatin, 0.2 mM ATP, 0.2 mM dGTP, 0.2 mM dCTP, 0.2 mM dTTP and 1.25 units Taq polyinerase contained in a Perkin Elmer Cetus Thermocycler TC-1 subjected to thermal cycles. After 3 min incubation at 94 ° C 10 step cycles (step 1: 40 sec at 94 ° C, step 2: 30 sec at 55 ° C, step 3: 90 sec at 72 ° C).
PCR 1b (Amplifikation von phoA-Promotor plus STII-Leadersequenz): 100 ng linearisierter pCF2-DNA, 25 pmol EBI-2787 und 25 pmol EBI 2799 wurden im gleichen Puffer und un ter gleichen Bedingungen wie unter PCR 1a beschrieben Thermozyklen unterworfen.PCR 1b (amplification of phoA promoter plus STII leader sequence): 100 ng linearized pCF2-DNA, 25 pmol EBI-2787 and 25 pmol EBI 2799 were in the same buffer and un Subject to the same conditions as described under PCR 1a thermal cycles.
Die resultierenden DNA-Fragmente von PCR 1a (540bp) und PCR 1b (374 bp) wurden gel gereinigt (1.2% low gelling type Agarose in TBE-Puffer, 1×TBE: 10.8 g Tris/l, 5.5 g Bor säure/l, 0.93 g EDTA/l). Das Agarosestückchen, das das jeweilige DNA-Fragment enthielt, wurde ausgeschnitten und die Agarose geschmolzen, indem 100 µl H₂O zugegeben und auf 70°C erhitzt wurde.The resulting DNA fragments from PCR 1a (540bp) and PCR 1b (374 bp) were gel purified (1.2% low gelling type agarose in TBE buffer, 1 × TBE: 10.8 g Tris / l, 5.5 g boron acid / l, 0.93 g EDTA / l). The piece of agarose, which contained the respective DNA fragment, was cut out and the agarose melted by adding 100 .mu.l H₂O and on 70 ° C was heated.
PCR 2: 5 µl von jeder Agarose/DNA-Lösung wurden vereinigt und in 100 µl Lösung, die jeweils 50 pmol von EBI-2787 und EBI-2797 enthielt, Thermozyklen unterworfen. Der Puffer war der gleiche wie unter PCR 1a beschrieben. Das Thermozyklusgerät wurde so programmiert, daß an eine Verzögerungszeit von 5 min bei 94°C 20 Stufenzyklen (Stufe 1: 40 sec bei 94°C, Stufe 2 : 30 sec bei 55°C, Stufe 3: 5 min bei 72°C; Stufe 3 wurde bei jedem neuen Zyklus um 5 Sekunden verlängert) angeschlossen wurden. Nach der Amplifikation wurde die DNA durch Phenol/Chloroform-Extraktion und Ethanol-Präzipitation gereinigt. Das PCR-Produkt wurde aufgelöst und mit HindIII und EcoRI in den entsprechenden Puf fern geschnitten.PCR 2: 5 ul of each agarose / DNA solution were combined and in 100 ul solution each containing 50 pmol of EBI-2787 and EBI-2797, subjected to thermal cycling. Of the Buffer was the same as described under PCR 1a. The thermal cycle device was like this programmed that 20 step cycles at a delay time of 5 min at 94 ° C (step 1: 40 sec at 94 ° C, stage 2: 30 sec at 55 ° C, stage 3: 5 min at 72 ° C; Level 3 was awarded to everyone new cycle extended by 5 seconds). After amplification the DNA was purified by phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation. The PCR product was dissolved and with HindIII and EcoRI in the corresponding puf cut away.
Bluescribe M13⁺ (Stratagene, San Diego, CA, USA) wurde mit HindIII und EcoRI doppelt geschnitten und das große Fragment wurde mit einem 1.2%igen Agarosegel gelgereinigt. 10 ng Bluescribe M13⁺ DNA und 50 ng mit EcoRI/HindIII geschnittenes PCR-Produkt wurden in 10 µl Lösung, die 50 mM Tris-HCl, pH 7.6, 10 mM MgCl₂, 20 mM Dithio threitol, 1 mM ATP, 50 µg/ml Rinderserumalbumin (BSA) und 2 Einheiten T4-DNA-Ligase (NEN) enthielt, 1 Stunde bei 0°C und 3 Stunden bei Raumtemperatur ligiert. 8 µl dieser Lösung wurden für die Transformation kompetenter E. coli-Zellen vom Stamm JM 101 (E. coli K12, SupE, thi, Δ(lac·proAB), [F′,traD36, proAB, lacIZΔM15]) verwendet.Bluescribe M13⁺ (Stratagene, San Diego, CA, USA) was doubled with HindIII and EcoRI cut and the large fragment was gel cleaned with a 1.2% agarose gel. 10th ng Bluescribe M13⁺ DNA and 50 ng PCR product cut with EcoRI / HindIII were in 10 ul solution containing 50 mM Tris-HCl, pH 7.6, 10 mM MgCl₂, 20 mM dithio threitol, 1 mM ATP, 50 µg / ml bovine serum albumin (BSA) and 2 units of T4 DNA ligase (NEN), ligated for 1 hour at 0 ° C and 3 hours at room temperature. 8 µl of this Solution for the transformation of competent E. coli cells from strain JM 101 (E. coli K12, SupE, thi, Δ (lac · proAB), [F ′, traD36, proAB, lacIZΔM15]) was used.
Ein Klon wurde ausgewählt, die DNA isoliert und die Expressionskassette sequenziert. Die Sequenz entsprach genau der theoretisch erwarteten Sequenz (Fig. 2). Das Plasmid wurde als pDH9 bezeichnet.A clone was selected, the DNA isolated and the expression cassette sequenced. The sequence corresponded exactly to the theoretically expected sequence ( FIG. 2). The plasmid was named pDH9.
pAT153 wurde mit SspI und PstI doppelt geschnitten und das große Fragment wurde iso liert. pDH9 wurde mit Eco RI geschnitten und die Enden aufgefüllt unter Verwendung des Klenowfragments der DNA-Polymerase I und der 4 dNTPs. Nach Phenolextraktion und Fällung der linearen pDH9-DNA wurde diese DNA mit Pst I geschnitten und das Fragment, das den phoA-Promotor, die STII- Leadersequenz und das IFNα2c-Gen enthielt, aus einem 1%igen Agarosegel isoliert.pAT153 was double cut with SspI and PstI and the large fragment became iso liert. pDH9 was cut with Eco RI and the ends filled in using the Klenow fragments of DNA polymerase I and the 4 dNTPs. After phenol extraction and Precipitation of the linear pDH9 DNA, this DNA was cut with Pst I and the fragment, which contained the phoA promoter, the STII leader sequence and the IFNα2c gene from one 1% agarose gel isolated.
10 ng pAT153×SsoI×PstI und 30 ng des Fragments, das die Expressionskassette enthielt, wurden in 10 µl Lösung für 5 Stunden bei Raumtemperatur ligiert. 5 µl von diesem Ansatz wurden verwendet, um kompetente E. coli-Bakterien des Stammes HB101 zu trans formieren. Die Selektion der transformierten Bakterien wurde auf LB-Agarplatten (10 g Trypton/l, 5 g Hefeextrakt/l, 5 g NaCl/l, 15 g Bacto-Agar/l) durchgeführt:, die 10 µg/ml Tet racyclin enthielten. Eine Genkarte von pDH13 und die Sequenz der relevanten Region ist in Fig. 2 dargestellt.10 ng pAT153 × SsoI × PstI and 30 ng of the fragment containing the expression cassette were ligated in 10 μl solution for 5 hours at room temperature. 5 µl of this approach was used to transform competent HB101 E. coli bacteria. The selection of the transformed bacteria was carried out on LB agar plates (10 g tryptone / l, 5 g yeast extract / l, 5 g NaCl / l, 15 g Bacto agar / l): which contained 10 μg / ml tet racycline. A gene map of pDH13 and the sequence of the relevant region is shown in Fig. 2.
Plasmid-DNA verschiedener so erhaltener Kolonien wurde isoliert und durch Restriktions analyse auf korrekte Zusammensetzung überprüft. Ein Plasmid wurde ausgewählt und als pDH13 bezeichnet. Das Plasmid pDH13 wurde zur Transformation von E. coli W3110 (E. coli K12 Wildtyp, f⁻, λ⁻, IN (rrnD-rnnE)1) verwendet.Plasmid DNA from various colonies thus obtained was isolated and by restriction analysis checked for correct composition. A plasmid was selected and as designated pDH13. The plasmid pDH13 was used to transform E. coli W3110 (E. coli K12 wild type, f⁻, λ⁻, IN (rrnD-rnnE) 1) was used.
700 ml autoklaviertes LB-Medium (10 g Bacto-Trypton/l, 5 g Bacto-Hefeextrakt/l, 10 g NaCl/l, pH 7.0), das 5 mg/l Tetracyclin enthielt, wurden in einem 2l-Glasgefäß aus einer Stockkultur so beimpft, daß eine OD₅₄₆ von 0.01 erhalten wurde. Die Kultur wurde 10 Stunden bei 37°C unter starkem Rühren (800 U/min) und Belüftung (5 Fermentervolumina pro Minute [vvm]) inkubiert. 700 ml autoclaved LB medium (10 g bacto-trypton / l, 5 g bacto-yeast extract / l, 10 g NaCl / l, pH 7.0), which contained 5 mg / l tetracycline, were prepared in a 2 l glass vessel Inoculated stock culture so that an OD₅₄₆ of 0.01 was obtained. The culture turned 10 Hours at 37 ° C with vigorous stirring (800 rpm) and aeration (5 fermenter volumes per minute [vvm]) incubated.
im Fermenter:in the fermenter:
1.21 g/l (NH₄)₂HPO₄
3.96 g/l (NH₄)₂SO₄
6.53 g/l K₂HPO₄
1.23 g/l MgSO₄×7H₂O
0.32 g/l NaCl
0.25 g/l NH₄Cl
1.0 g/l Na₃-Citrat×2H₂O
1.0 ml/l Spurenelementekonzentrat
12.5 g/l Glucose
20 mg/l Thiamin-HCl
50 mg/l L-Tryptophan
100 mg/l L-Leucin
50 mg/l L-Methionin
5 mg/l Tetracyclin1.21 g / l (NH₄) ₂HPO₄
3.96 g / l (NH₄) ₂SO₄
6.53 g / l K₂HPO₄
1.23 g / l MgSO₄ × 7H₂O
0.32 g / l NaCl
0.25 g / l NH₄Cl
1.0 g / l Na₃ citrate × 2H₂O
1.0 ml / l trace element concentrate
12.5 g / l glucose
20 mg / l thiamine HCl
50 mg / l L-tryptophan
100 mg / l L-leucine
50 mg / l L-methionine
5 mg / l tetracycline
Spurenelementekonzentrat:
(Mengenangaben pro 100 ml)Trace element concentrate:
(Quantities per 100 ml)
3.35 g FeCl₃×6H₂O
1.09 g ZnSO₄×7H₂O
0.267 g CoCl₂×6H₂O
0.267 g Na₂MoO₄×2H₂O
0.221 g CuSO₄×5H₂O
0.333 g H₃BO₃
1.37 g MnSO₄×H₂O
10 ml HCl conc.
H₂O ad 100 ml3.35 g FeCl₃ × 6H₂O
1.09 g ZnSO₄ × 7H₂O
0.267 g CoCl₂ × 6H₂O
0.267 g Na₂MoO₄ × 2H₂O
0.221 g CuSO₄ × 5H₂O
0.333 g H₃BO₃
1.37 g MnSO₄ × H₂O
10 ml HCl conc.
H₂O ad 100 ml
Fütterung während der Fermentation:
(Mengen bezogen auf Fermentervolumen)Feeding during fermentation:
(Quantities based on fermenter volume)
350 g/l Glucose
3.70 g/l MgSO₄×7H₂O
175 mg/l Thiamin-HCl
0.50 g/l L-Tryptophan
4.0 g/l L-Leucin
2.0 g/l L-Methionin
Zudosierung von Antischaummittel während der Fermentation:
(bezogen auf Fermentervolumen)350 g / l glucose
3.70 g / l MgSO₄ × 7H₂O
175 mg / l thiamine HCl
0.50 g / l L-tryptophan
4.0 g / l L-leucine
2.0 g / l L-methionine
Antifoam dosage during fermentation:
(based on fermenter volume)
1.0 ml/l UCON LB6251.0 ml / l UCON LB625
Salze ((NH₄)₂PO₄, (NH₄)₂SO₄, K₂HPO₄, NaCl, NH₄Cl und Na-Citrat) wurden in einem Fermenter sterilisiert. Spurenelemente, MgSO₄, Glucose, Thiamin, L-Tretophan, L-Leucin, L-Methionin und Tetracyclin wurden nach Abkühlung aseptisch so zugegeben, daß ein Startvolumen von 7 Litern erhalten wurde. 600 ml der Vorkultur wurden automatisch in den Fermenter überimpft. Die Fermentationsbedingungen waren: Rühren bei 1000 U/min, Belüftung von 1 vvm, 0.3 bar Überdruck, eine Temperatur von 37.0 ± 0.1°C, der pH wurde auf 6.7 ± 0.1 mit NH₃ und H₂SO₄ gehalten. Die Konzentration an gelöstem Sauerstoff wurde durch Belüftung mit sauerstoffangereicherter Luft nach Bedarf oberhalb von 15% Luftsättigung (bei 0.3 bar Gegendruck Überdruck gehalten. Nach Verbrauch der anfanglich vorhandenen Glucose wurde eine Fütterungsprozedur gestartet, die durch die Sau erstoffkonzentration automatisch ausgelöst wurde und Glucose, Thiamin, MgSO₄, L- Tryptophan, L-Leucin und L-Methionin enthielt. Die Fütterungsgeschwindigkeit begann mit 2.5 g/l*h Glucose und wurde innerhalb von 24 Stunden kontinuierlich auf 5.0 g/l*h gestei gert und anschließend bis zum Ende des Fermentationsprozesses konstant gehalten.Salts ((NH₄) ₂PO₄, (NH₄) ₂SO₄, K₂HPO₄, NaCl, NH₄Cl and Na citrate) were combined in one Sterilized fermenter. Trace elements, MgSO₄, glucose, thiamine, L-tretophan, L-leucine, L-methionine and tetracycline were added aseptically after cooling so that a Initial volume of 7 liters was obtained. 600 ml of the pre-culture were automatically in inoculated the fermenter. The fermentation conditions were: stirring at 1000 rpm, Aeration of 1 vvm, 0.3 bar overpressure, a temperature of 37.0 ± 0.1 ° C, the pH was kept at 6.7 ± 0.1 with NH₃ and H₂SO₄. The concentration of dissolved oxygen was increased by ventilation with oxygen-enriched air as required above 15% Air saturation (at 0.3 bar back pressure overpressure. After consumption the initially existing glucose, a feeding procedure was started by the sow concentration was triggered automatically and glucose, thiamine, MgSO₄, L- Contained tryptophan, L-leucine and L-methionine. The feeding speed started with 2.5 g / l * h glucose and was continuously increased to 5.0 g / l * h within 24 hours and then kept constant until the end of the fermentation process.
Die Fermentation wurde beendet, nachdem eine Gesamtmenge von 350 g/l Glucose zuge geben worden war. Zu diesem Zeitpunkt war eine typische optische Dichte von 250 bis 280 bei 546 nm erreicht.The fermentation was stopped after a total of 350 g / l of glucose had been added had been given. At that time, a typical optical density was 250 to 280 reached at 546 nm.
Zur Inaktivierung der Biomasse wurde der Ansatz auf etwa 10°C gekühlt und gleichzeitig der pH-Wert mit H₂SO₄ auf 2.0 eingestellt. Die Biomasse wurde durch Zentrifugation ab getrennt und bei -70°C gefroren aufbewahrt.To inactivate the biomass, the batch was cooled to about 10 ° C. and simultaneously set the pH to 2.0 with H₂SO₄. The biomass was removed by centrifugation separated and stored frozen at -70 ° C.
Säureinaktivierte Biomasse (etwa 0.5 kg) wurde in 500 ml 1%iger Essigsäure mit Hilfe ei nes Polytron-Homogenisators suspendiert und 1 Stunde bei 0°C gerührt. Polyethylenimin (50%ige Stammlösung, Serva, Heidelberg) wurde bis zu einer Endkonzentration von 0.25% (w/v) zugegeben. Die Suspension wurde mit 5 N NaOH auf einen pH von 10.0 eingestellt und weitere 2 Stunden bei 0°C gerührt. Nach Einstellung des pH-Wertes auf 7.5 mit 5 N HCl wurden die Bakterien durch Zentrifugation bei 17000×g (Beckmann J2-21 Zentrifuge) abgetrennt. Die durchschnittliche Extraktionsausbeute betrug 29.3 ± 5.9% des Gesamtge haltes an IFNα2c. Acid-activated biomass (about 0.5 kg) was egg in 500 ml of 1% acetic acid nes Polytron homogenizer suspended and stirred at 0 ° C for 1 hour. Polyethyleneimine (50% stock solution, Serva, Heidelberg) was up to a final concentration of 0.25% (w / v) added. The suspension was adjusted to a pH of 10.0 with 5 N NaOH and stirred for a further 2 hours at 0 ° C. After adjusting the pH to 7.5 with 5 N HCl the bacteria by centrifugation at 17000 × g (Beckmann J2-21 centrifuge) severed. The average extraction yield was 29.3 ± 5.9% of the total stop at IFNα2c.
Der IFNα-haltige Überstand nach der Abtrennung des Bakterienpellets in Beispiel 3 wurde auf eine Silicagel-Säule geladen (Grace, Silica Typ 953W; 35 mg Protein/ml Säulenmaterial, Flußgeschwindigkeit 25 ml/mm), die mit 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, equilibriert worden war. Die Säule wurde mit 30 Säulenvolumina Startpuffer gewaschen, dann folgte ein Waschschritt mit 20 mM Tris-HCl, 100 mM Tetramethylammoniumchlorid (TMAC), pH 7.5. IFNα2c konnte durch Steigerung der TMAC-Konzentration auf 800 mM TMAC eluiert werden (Fig. 3A).The IFNα-containing supernatant after separation of the bacterial pellet in Example 3 was loaded onto a silica gel column (Grace, silica type 953W; 35 mg protein / ml column material, flow rate 25 ml / mm), which was treated with 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, had been equilibrated. The column was washed with 30 column volumes of start buffer, followed by a washing step with 20 mM Tris-HCl, 100 mM tetramethylammonium chloride (TMAC), pH 7.5. IFNα2c could be eluted by increasing the TMAC concentration to 800 mM TMAC ( Fig. 3A).
Das Material, das von der Silicalgelsäule eluiert wurde, wurde durch Zugabe von festem (NH₄)₂SO₄ auf eine Ammoniumsulfatkonzentration von 20% (w/u) eingestellt und auf eine Phenylsepharosesäule (Phenyl Toyopearl, 650S, Tosohaas) geladen, die mit 20 mM Tris- HCl, 30% Ammoniumsulfat equilibriert worden war. IFNα2c wurde mit einem linearen Gradienten von 100% Ladebedingungen bis 100% 20mM Tris-HCl, 30% Ethylenglykol, pH 7.5, bei einer Flußgeschindigkeit von 15 ml/min eluiert. Die Reinheit des IFNα-Pools betrug 71 ± 15%.The material that eluted from the silica gel column was removed by adding solid (NH₄) ₂SO₄ adjusted to an ammonium sulfate concentration of 20% (w / u) and to one Phenyl Sepharose column (Phenyl Toyopearl, 650S, Tosohaas) loaded with 20 mM Tris HCl, 30% ammonium sulfate had been equilibrated. IFNα2c was linear Gradients from 100% loading conditions to 100% 20mM Tris-HCl, 30% ethylene glycol, pH 7.5, eluted at a flow rate of 15 ml / min. The purity of the IFNα pool was 71 ± 15%.
Das Eluat der hydrophoben Interaktionschromatographie wurde durch extensive Dialyse auf 20 mM Na-Succinat, pH 5.0, eingestellt. Der endgültige pH wurde mit HCl auf 3.0 einge stellt, bevor die Probe auf ein Sulfopropyl-Ionenaustauscherharz (Toyopearl TSK SP 5PW, Tosohaas), equilibriert mit 20 mM Na-Succinat, pH 5.0, geladen wurde. IFNα2c wurde mit einem linearen Gradienten von 100% Ladebedingungen bis 100% 20 mM Na-Succinat, 500 mM NaCl, 10% Ethylenglykol, pH 5.5 (Lösungsmittel B) mit einer Flußgeschindigkeit von 6 ml/min von der Säule eluiert. Das von dieser Säule eluierte IFNα2c hatte routinemäßig eine größere Reinheit als 95%.The eluate of the hydrophobic interaction chromatography was revealed by extensive dialysis 20 mM Na succinate, pH 5.0. The final pH was adjusted to 3.0 with HCl before placing the sample on a sulfopropyl ion exchange resin (Toyopearl TSK SP 5PW, Tosohaas), equilibrated with 20 mM Na succinate, pH 5.0. IFNα2c was with a linear gradient from 100% loading conditions to 100% 20 mM Na succinate, 500 mM NaCl, 10% ethylene glycol, pH 5.5 (solvent B) with a flow rate of 6 ml / min eluted from the column. The IFNα2c eluted from this column was routine a purity greater than 95%.
Der IFNα-Pool wurde gegen 10 mM bisTris, pH 5.8, dialysiert und auf eine DEAE-Se pharose (DEAE-Sepharose FastFlow, Pharmacia) geladen, die mit dem gleichen Puffer equilibriert war. Die Elution von IFNα2c erfolgte mit einem linearen Gradienten auf 10 mM bisTris, 500 mM NaCl, 0.1% Tween 20, pH 5.8 (Lösungsmittel B), Fließgeschindigkeit 5 ml/min.The IFNα pool was dialyzed against 10 mM bisTris, pH 5.8 and tested for a DEAE-Se pharose (DEAE-Sepharose FastFlow, Pharmacia) loaded with the same buffer was equilibrated. IFNα2c was eluted with a linear gradient to 10 mM bisTris, 500 mM NaCl, 0.1% Tween 20, pH 5.8 (solvent B), flow rate 5 ml / min.
Intaktes IFNα2c wurde mit einer BakerBond -WP- C18-Säule [250×4.5 mm, Partikel größe 5 µm] bei 30°C analysiert. Für die Trennung von tryptischen Peptiden wurde eine Merck Supersphere 120-4 C-18-Säule [125×4.5 mm, Partikelgröße 4 µm] bei 37°C ver wendet. Die Proben wurden unter Verwendung der Lösungsmittel A, 0.1% Trifluores sigsäure in Wasser, und B, 0.1% Trifluoressigsäure in Acetonitril und mit den Gradienten wie in der jeweiligen Abbildungslegende beschrieben chromatographiert.IFNα2c was intact with a BakerBond -WP- C18 column [250 × 4.5 mm, particles size 5 µm] analyzed at 30 ° C. One was used for the separation of tryptic peptides Merck Supersphere 120-4 C-18 column [125 × 4.5 mm, particle size 4 µm] at 37 ° C ver turns. The samples were made using solvent A, 0.1% trifluores acetic acid in water, and B, 0.1% trifluoroacetic acid in acetonitrile and with the gradients chromatographed as described in the relevant figure legend.
IFNα2c-Proben wurden auf 16%-SDS-Polyacrylamid-Gelen unter Standardbedingungen analysiert. Proben wurden vor der Elektrophorese mit Dithiotreitol reduziert. Proteinbanden wurden mit Coomassie-Blue-Färbung visualisiert.IFNα2c samples were on 16% SDS polyacrylamide gels under standard conditions analyzed. Samples were reduced with dithiotreitol before electrophoresis. Protein bands were visualized with Coomassie Blue staining.
Der IFNα2c-Gehalt verschiedener Proben, die während der Reinigung anfielen, wurde mit einem Sandwich-ELISA mit den monoklonalen Antikörpern OMG-2 und MG-7 (Adolf et al, 1990) bestimmt.The IFNα2c content of various samples that were obtained during the cleaning was determined with a sandwich ELISA with the monoclonal antibodies OMG-2 and MG-7 (Adolf et al, 1990).
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Claims (25)
- a) Interferon-α exprimiert wird in Zellen, die einen Vektor enthalten, in dem die Signalsequenz des Gens für das hitzestabile Enterotoxin II (STII) aus E. coli verknüpft ist mit einer Sequenz, die für reifes menschliches Interferon-α kodiert
- b) das exprimierte Interferon-α isoliert wird.
- a) Interferon-α is expressed in cells which contain a vector in which the signal sequence of the gene for the heat-stable enterotoxin II (STII) from E. coli is linked to a sequence which codes for mature human interferon-α
- b) the expressed interferon-α is isolated.
- a) Adsorptionschromatographie auf Silicagel
- b) Hydrophobe Interaktions-Chromatographie
- c) Kationenaustauschchromatographie
- d) Anionenaustauschchromatographie
- a) Adsorption chromatography on silica gel
- b) Hydrophobic interaction chromatography
- c) Cation exchange chromatography
- d) anion exchange chromatography
- a) Adsorptionschromatographie auf Silicagel
- b) Hydrophobe Interaktions-Chromatographie
- c) Kationenaustauschchromatographie
- d) Anionenaustauschchromatographie
- a) Adsorption chromatography on silica gel
- b) Hydrophobic interaction chromatography
- c) Cation exchange chromatography
- d) anion exchange chromatography
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