[发明专利]用溶剂萃取法操作的低有机可萃取深层过滤器介质

说明书

相关申请

本专利申请要求于2012年6月6日提交的美国临时专利申请61/656,263以及2012年6月27日提交的美国临时专利申请61/664,999的优先权，其全部内容以其整体援引加入。

技术领域

一般来说，本发明涉及用于细胞培养进料初步澄清的低有机可萃取介质。在某些具体实施方案中，本发明提供细胞培养进料等的初步澄清深层过滤方法，其利用含有多孔介质的初步澄清深层过滤装置，所述介质具有显著较低的冲洗要求，导致冲洗后较低水平的有机萃取物从所述介质中释放，并且具有对预处理进料流增加的通量，无需使用初步澄清离心步骤或初步澄清切向流微量过滤步骤。

背景技术

制备包括蛋白如单克隆抗体(mAb)在内的药物级别的生物分子是一个复杂的制备过程，包括设计用来制备用于患者的高质量产物的多种过滤、离心和色谱技术。细胞培养收获物和高固体原料的澄清可以是艰巨的任务，这是由于来自现代化生产批量生物反应器的大体积收获物(≤25,000L)和高细胞密度通常在随后的色谱操作之前需要初步以及二次澄清。因此，细胞收获物和高固体原料如哺乳动物细胞和mAb的制备过程的收获和澄清方案是过去20年左右进行的许多演变和评价的产物。

现在通常期望哺乳动物细胞培养物和mAb的收获技术以高收率(>95％)和最小细胞破裂的方式操作。随着产物分子滴度增加，较高的细胞团和较大量的产物对下游纯化步骤提出挑战。较高的细胞密度在澄清和无菌过滤期间造成困难。较高的产物浓度一般导致增加的杂质负荷且需要较大的色谱设备。因此，提高效率和通量形式的改良大受欢迎。

进料、进料流、原料、细胞培养液等(包括高固体进料，例如含有mAb和哺乳动物细胞培养原料的高固体进料)的初步澄清去除大量生物质，特别是全细胞和其他较大的细胞碎片，然后二次澄清，去除较小的胶体颗粒以及损害下游过滤器容量的其他颗粒。在mAb和哺乳动物细胞培养液和原料的生产过程中，离心通常是初步澄清步骤。

mAb生产商投入了大量时间和精力增加原料的产物滴度。然而，虽然较高滴度增加细胞培养生产率，但是其还产生具有较大量生物质和细胞碎片含量的原料。含有这样较大量生物质和细胞碎片的进料可以在离心后产生高浊度离心物(centrate)。高浊度离心物常减少离心下游使用的二次澄清深层过滤器和随后的无菌过滤器的通量。减少的通量引起一系列问题，从增加的加工成本到加工过程的偏差，这是由于过滤器的堵塞和长期加工延迟。最后，使用离心初步澄清在运行之间需要广泛的经过验证的清洁程序以试图减少批次和治疗性分子物质之间交叉污染的风险。

在期望于相对短的时间内加工多种产物的试验或临床规模的生物治疗药物生产中，这特别有问题。离心清洁程序减慢试验工厂转换至生产不同生物分子的能力，并且大大增加生产运行之间交叉污染的风险。此外，在初步澄清步骤中，离心无法有效地从这些原料去除所有微粒和细胞碎片，因此在离心步骤之后，随后的色谱步骤之前需要利用深层过滤的二次澄清步骤。

或者，已证实连续过滤运行可用于从原料去除不同大小的细胞和细胞碎片，但是通常体积通量限制应用于较小体积(<1000L)，其中过滤器设备具有合理的大小。过滤的使用大大减少交叉污染的风险，并且在运行之间无需清洁和清洁验证，这是由于过滤装置的一次性性质。不幸的是，低通量要求大量的过滤器单元，这可以减少过滤产量，因为每个连续步骤通过过滤器装置和设备的滞留体积造成部分进料溶液的损失。

为了进一步提高澄清性能、通量和下游过滤操作，已使用细胞培养收获物的絮凝。絮凝剂沉淀细胞、细胞碎片和蛋白，这是因为蛋白上的电荷与聚合物(例如聚电解质)上的电荷的相互作用，产生不溶性复合体，并且随后通过剩余电荷相互作用或通过复合体上的疏水斑块桥接不溶性复合体以形成较大的簇集。为了去除这些大簇集，离心步骤或切向流微滤是澄清的主要模式，然后进行二次澄清步骤，由此深层过滤广泛用于在捕获色谱步骤之前澄清细胞培养液。因为离心不可以递送不含颗粒的离心物，下游需要进一步安装深层过滤器(二次深层过滤)和无菌过滤器。

切向流微量过滤(也称为交叉流微量过滤)与离心竞争从哺乳动物细胞培养物收获和澄清mAb和治疗性产物。这种技术提供的一个优点是产生不含颗粒的收获液，需要极少的额外过滤。但是，用于细胞培养收获物的切向流微量过滤膜常受到膜污染问题(即无法挽回的膜通量(flux)下降)的困扰，并且通常需要严格复杂的操作条件，并伴随每次使用之后对每个膜的完全清洁方案(对离心也是如此)。解决切向流微量过滤膜污染问题的一种方式是使用更亲水的膜，其通常被认为较不容易受到显著污染。