[发明专利]用于浓缩生物分子溶液的切向流过滤方法

说明书

提供一种浓缩包含生物分子的液体的方法。所述方法包括使液体在压力下通过切向流过滤装置，其中施加的压力在至少较高压力和较低压力之间变化。优选地，压力变化通过使用可变流量控制器比如阀门来传递。

本发明涉及一种用于浓缩生物分子(尤其重组多肽和核酸)的溶液的方法，以及用于实施这种方法的仪器。

许多生物分子，尤其是重组多肽和核酸，比如质粒DNA (pDNA)，特别是在治疗应用方面备受关注。这种生物分子通常通过培养经过工程改造以表达期望的生物分子的重组宿主细胞来生产。然后通过一般地包括离心、过滤和色谱纯化的方法从培养基回收生物分子。生物分子的回收通常包括调节溶解或悬浮有生物分子的液体培养基的性质和性能。所涉及的处理一般地产生相对稀释的生物分子溶液，并且因此在从培养基回收期间增加生物分子在培养基中的浓度，并且可能期望纯化，因为例如浓度可能低，以致该形式的生物分子不实用，或者需要储存大量液体。

常规浓缩方法涉及使包含生物分子的初始培养基在恒定压力下通过过滤仪器比如微滤或超滤膜。选择这种仪器使得生物分子保留在滞留物中，但是一部分培养基通过过滤介质而浪费。使滞留物再循环至储存罐，并继续再循环过程直至达到期望的生物分子浓度。这种方法的缺点是浓缩步骤相对慢，并且因此减慢生物分子的处理。另外，由于生物分子反复通过泵头并且随着缓冲液交换的进行在宽范围的溶质和缓冲液浓度范围内经历物理剪切力，因此可能发生蛋白质不稳定性或不溶性(比如聚集或变性)。进一步地，常规浓缩方法涉及大的滞留体积。如果浓缩步骤可作为生物分子处理的部分在线实现，而不是需要分批的基于再循环的浓缩，那么这是期望的。

US7682511描述一种浓缩方法和仪器，其中多个切向流过滤装置以“圣诞树”配置连接，如图1所示，通过装置的流动通过两个泵的组合进行调节，一个位于过滤装置3的上游1和一个位于下游2，以控制进料4和滞留物5的流速。过量的液体被移除到渗透物6中。采用恒定压力。

本发明的第一方面提供一种浓缩包含生物分子的液体的方法，包括使液体在压力下通过切向流过滤装置，其中施加的压力在至少较高压力和较低压力之间循环。

在本发明的一个实施方案中，方法在线实施，其中滞留物不被再循环。滞留物或被使用，或接受进一步处理。在其他实施方案中，方法以分批或部分分批模式实施，其中一些或全部滞留物被再循环至进料。

可在仪器中采用的切向流过滤(“TFF”)装置为本领域熟知的(参见例如Filtration in the Biopharmaceutical Industry, ed. T.H. Meltzer and M.W.Jornitz, 1998)，并且包括平板、中空纤维和环形缠绕装置。优选地，TFF装置为中空纤维过滤装置。

选择TFF装置以具有适合于生物分子性质的截留值(cut-off)，使得生物分子不通过屏障，而液体的较小组分可通过屏障至渗透物。

应该认识到，较高压力和较低压力之间的差异程度取决于所采用的条件。例如，所有其他条件相同的情况下，在较高进料流速下操作将导致比在较低进料流速下操作更大的差异。类似地，对于中空纤维，较高剪切速率将导致比较低剪切速率更大的压力差。

本申请中采用的压力上限为所采用的仪器的操作极限。在某些情况下，可选择上限为制造商规定的装置操作极限。应该认识到，较高压力的实际上限可能显著高于制造商规定的上限，并且可通过常规实验易于确定。在许多实施方案中，较高压力为操作极限的至少25%，例如至少30%，比如至少40%，通常至少50%，一般地至少60%，经常至少70%，优选地至少80%，并且可为至少90%。

在一些实施方案中，较低压力为不超过操作极限的40%，通常不超过30%，一般地不超过20%，并且优选地不超过10%。

在一些实施方案中，选择较低和较高压力之间的差值大于较高压力的5%。在某些实施方案中，选择较低和较高压力之间的差值在较高压力的大于5-50%，例如10-40%范围内。在其他实施方案中，选择较低和较高压力之间的差值在较高压力的大于50-95%，例如70-90%范围内。