[发明专利]一种重组人粒细胞集落刺激因子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物制药领域技术领域，特别涉及一种重组人粒细胞集落刺激因子（recombinant human granulocyte colony stimulating factor，rhG-CSF）的制备方法。

背景技术

人粒细胞集落刺激因子（human granulocyte colony stimulating factor，hG-CSF）属于造血生长因子家族。内毒素、TNF-a和IFN-γ可活化单核细胞和巨噬细胞产生G-CSF。此外，成纤维细胞、内皮细胞、星状细胞和骨髓基质细胞等在LPS、IL-1或TNF-α刺激活化后也可分泌G-CSF。某些白血病细胞以及CHu-2人口腔癌细胞、5637人膀胱癌细胞、MIAPa Ca-2胰腺癌细胞可组成性地表达G-CSF。

1986年G-CSF cDNA克隆成功，C-CSF基因全长2.5kb，包括5个外显子和4个内含子。人类有两种不同的G-CSF cDNA，分别编码含207和204氨基酸的前体蛋白，均有30个氨基酸的先导序列，成熟蛋白分子分别为177和174个氨基酸，前者除了在成熟分子N端35位处插入了3个氨基酸外，其余的序列与174氨基酸分子相同，人G-CSF分子量为19.6kDa，PI6.1，0—糖基化，对酸碱(pH2～10)、热以及变性剂等相对较稳定。G-CSF有5个半胱氨酸，Cys36与Cys42，Cys74与Cys64之间形成两对二硫健，Cysl7为不配对半胱氨酸，二硫键对于维持G-CSF生物学功能是必须的因素。

人粒细胞集落刺激因子（hG-CSF）是一种在哺乳动物中调节粒细胞（尤其是中性粒细胞）成熟与生长的造血生长因子。它通过刺激粒细胞巨噬细胞集落形成单位（CFU-GM）向粒细胞集落形成单位（CFU-G）的分化和成熟，动员成熟中性粒细胞向外周血的释放，从而促进中性粒细胞的生长。在临床上用来治疗各种原因引起的中性粒细胞减少症，有很大的经济意义和社会意义。

hG-CSF的天然来源有限，产量甚微，还不能满足临床应用的需要。利用基因工程技术生产是获取大量hG-CSF的一条途径。天然hG-CSF虽是一种糖蛋白，但文献报导，未经糖基化和利用大肠杆菌表达的重组hG-CSF具有与天然hG-CSF同样的生物活性。

利用基因工程手段构建的表达外源目的基因的菌株常采用大肠杆菌表达系统，目的蛋白多以包涵体形式表达于菌体内。在某些生长条件下，大肠杆菌能积累某种特殊的生物大分子，它们致密地集聚在细胞内，或被膜包裹或形成无膜裸露结构，这种水不溶性的结构称为包涵体。包涵体一般含有50%以上的重组蛋白，其余为核糖体元件、RNA聚合酶、外膜蛋白、环状或缺口的质粒DNA，以及脂体、脂多糖等，大小为0.5-1um，难溶于水，只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等。包涵体的形成主要因为在重组蛋白的表达过程中缺乏某些蛋白质折叠的辅助因子或环境不适，无法形成正确的次级键等原因形成的。

包涵体是以表达产物为主，聚集形成的蛋白性质颗粒，目的蛋白具有正确的一级结构顺序，但缺乏正确的构象，因而不具备其生物活性。表达蛋白必须经过变性和复性的过程，使包涵体折叠成为正确的高级结构，才能具有生物活性。包涵体在蛋白变性剂的作用下，成为可溶性的伸展状态，通过缓慢去除变性剂使目标蛋白从变性的完全伸展状态恢复到正常的折叠结构，形成具有天然生物活性的天然结构。在去除变性剂的同时，分子内部的二硫键、疏水键等往往来不及形成，从而导致分子间存在大量错误的折叠和聚合，以至蛋白沉淀。复性是一个非常复杂的过程，除与蛋白质复性的过程控制相关外，很大程度上与蛋白质本身的性质有关。一般说来，蛋白质的复性效率在20%左右。影响复性效率的因素有蛋白质的复性浓度，变性剂的起始浓度和去除速度、温度、pH、氧化还原电势、离子强度、共溶剂和其他添加剂的存在与否等。

目前，蛋白质的复性方法主要有稀释复性、透析复性、超滤复性等方法。但这些方法存在设备要求高、收率低、操作繁琐、易产生蛋白沉淀等诸多问题。因此，把rhG-CSF包涵体复性为有生物活性的蛋白质，并尽可能提高复性收率，是一个很大的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种重组人粒细胞集落刺激因子的制备方法，采用柱层析复性的方法，简化了操作方式，使重组人粒细胞集落刺激因子的复性收率高于70%；复性液经过阳离子交换和分子筛层析后制备成rhG-CSF的原液。原液电泳纯度达到99%以上，RP-HPLC的纯度达到98%以上，比活性6.6×10⁷IU/mg。