JP4402588B2 - 2価の塩を使用する凝集法 - Google Patents
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Description
ヒアルロン酸は、高分子量で、粘性であり、そしてゼリー状態を維持し、潤滑剤として作用し、細菌の侵襲を防止し、そして水を保持することができる。
ヒアルロン酸は、また、高度に親水特質を有するので、化粧品、例えば、ローションおよびクリームにおいて使用することができる。
ヒアルロン酸は、例えば、臍帯から、雄鶏冠からまたはAおよびBグループのストレプトコッキ (Streptococci) から抽出し、精製することができる。
ヒアルロン酸を微生物の発酵により製造するとき、細胞塊は高度の希釈における濾過または遠心により好都合に除去される。凝集はいっそう効率よい細胞の除去を可能とし、またより広い範囲の細胞除去技術 (例えば、ドラム濾過、デッド・エンド (dead end) 濾過、遠心およびその他) の使用を可能とする。しかしながら、凝集用化学物質は生成物に悪影響を及ぼすか、あるいは下流の処理方法を妨害することがある。
注目のグルコサミノグリカンを産生する微生物を、非常に効率よい方法で凝集させることができることを我々は発見した。2価の塩を添加すると、小さい綿状沈降物が生成し、これらは細胞ブロスから容易に分離できると同時に、生成物の収率を減少しないか、あるいは引き続く下流の操作を妨害しないことが示された。
本発明は、注目のグルコサミノグリカンを含んでなる発酵液に2価の塩を添加し、その後微生物および/または高分子量汚染物質を除去することを含んでなり、ここで前記微生物は注目のグルコサミノグリカンを産生する、発酵液から微生物を凝集しおよび/または高分子量汚染物質を除去する方法を提供する。
本発明は、発酵液に2価の塩を添加し、その後微生物を除去することを含んでなる、注目のグルコサミノグリカンを産生する微生物を発酵液から凝集する方法を提供する。
本発明によれば、グルコサミノグリカンは少なくとも10,000ダルトンの分子量、好ましくは少なくとも20,000ダルトンの分子量、より好ましくは少なくとも30,000ダルトンの分子量を有する任意の炭水化物ポリマーであることができる。
好ましいグルコサミノグリカンはヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ヘパリン、ヘパリン硫酸、デルマタン硫酸、およびケラチン硫酸である。ヒアルロン酸はD‐グルクロン酸およびN‐アセチル‐D‐グルコサミンの交互および反復単位により構成されており、15,000,000ダルトンまでの分子量を有する線状連鎖を形成している。
この出願および特許請求の範囲における「ヒアルロン酸」という用語は、その酸形態または塩形態のヒアルロン酸、例えば、ヒアルロン酸ナトリウム、ヒアルロン酸カリウム、ヒアルロン酸マグネシウム、ヒアルロン酸カルシウム、またはその他を普通に意味することに注目すべきである。
グルコサミノグリカンは任意の発酵液から得ることができる。さらに、グルコサミノグリカンは、宿主細胞を培養することを含んでなる方法により製造可能なものであることができる。
注目のグルコサミノグリカンそれ自体と同一であるか、あるいはそれより高い分子量範囲の非グルコサミノグリカン物質は、下記のものを包含するが、これらに限定されない:レバン、グルタミン酸、核酸、細胞の破片および成分およびその他。
本発明の方法を使用することによって、高分子量の汚染物質/不純物を除去することができる;また、注目のグルコサミノグリカンの無細胞調製物から、-これらの不純物を除去することができる。
本発明の方法は、未処理発酵液に適用するか、あるいは処理した発酵液に適用することができ、このような処理はpH調節、温度調節、および/または水希釈を包含するが、これらに限定されない。
本発明によれば、発酵液に2価の塩を添加すると、細胞ブロスから容易に分離することができる小さい綿状沈降物を含む凝集物が生ずることが発見された。
2価の塩の添加の前に、それと同時に、またはその後に発酵液を希釈することはしばしば好都合であろう。グルコサミノグリカンの収率および必要な粘度に依存して、発酵液の100〜500 %(w/w) の水を使用する希釈、好ましくは発酵液の100〜400 %(w/w) の水を使用する希釈は適当であろう。
2価の塩の添加および/または希釈の前に、それと同時にまたはその後に、発酵液のpHを調節することはしばしば好都合であろう。発酵液をpH 6.5〜14、特にpH 7.5〜8.5に調節することは好ましい。
本発明によれば、驚くべきほどにすぐれた凝集剤は2価の塩、特にカルシウム塩および/またはマグネシウム塩である。好ましい2価の塩はリン酸塩、硫酸塩または塩化物、例えば、塩化カルシウムである。好ましい態様はカルシウム塩である。
2価の塩に加えて、1種または2種以上の凝集剤、例えば、アルミン酸塩、例えば、NaAlO2、またはカチオンまたはアニオンポリマーを添加することが好都合であることがある。
2価の塩、および必要に応じて他の凝集剤を添加した後、微生物をこの分野において知られている方法により除去する。ここで、このような方法は濾過、例えば、ドラム濾過、膜濾過、フィルタープレス、デッド・エンド濾過、クロス・フロー濾過、または遠心であるが、これらに限定されない。
生ずるグルコサミノグリカンはこの分野において知られている方法によりさらに単離することができる。例えば、グルコサミノグリカンは、下記のものを包含するが、これらに限定されない慣用法により回収することができる:濾過、抽出、噴霧乾燥、蒸発、沈降または結晶化。次いで、単離されたグルコサミノグリカンは、この分野において知られている種々の方法によりさらに精製および/または変性することができる。ここで、このような方法は、以下の方法を包含するが、これらに限定されない:クロマトグラフィー (例えば、イオン交換、アフィニティー、疎水性、クロマトフォーカシング、およびサイズ排除クロマトグラフィー)、電気泳動手法 (例えば、調製用等電点電気泳動)、分別溶解 (例えば、硫酸アンモニウム沈降)、または抽出。
源:GMM バシラス・サチリス (B. subtilis)、同時係属米国特許出願: US 60/342644に記載されているようにして調製されたヒアルロン酸カセットを含有する。
1500リットルの規模を使用した;唯一の天然源として無機窒素および炭素源としてスクロース投与を用いる規定された培地を使用した。
発酵液中の最終乾燥細胞質量は、乾燥細胞重量基準でほぼ15〜20 g/lであった。(ブロス粘度が高いために、正確に評価することは困難であった)。
発酵液中のヒアルロン酸はほぼ10 g/lであり、平均分子量はほぼ1,400,000ダルトンであった。(それぞれ、ELISAおよびGPC‐MALLSにより測定した)。
希釈:水を使用する200% (3中の1) の希釈
温度:10℃
pH 7.0
凝集:培養ブロスに関して2重量%の塩化カルシウム、または乾燥細胞1 g当たりほぼ1.0〜1.3 gの塩化カルシウム。
凝集した細胞は、ヒアルロン酸を含有するブロスから通常の装置操作条件およびフラックス下に、下記の方法の1または2以上により、収率をほとんど低下させないで、容易に除去された:
a. デッド・エンド「ナッチ (nutch)」濾過。通常の操作条件。
b. 50 mlの遠心管中のベンチスケール遠心。通常の操作条件。
c. ドラム濾過 (2.5 m2の面積)。通常の操作条件。
d. パイロットスケールの遠心。通常の操作条件。
分離の平易さは、細胞分離が他の細胞分離装置 (例えば、フィルタープレス、精密濾過、およびその他) でまた改良されるであろうことを示唆する。
源:GMM バシラス・サチリス (B. subtilis)、同時係属米国特許出願: US 60/342644に記載されているようにして調製されたヒアルロン酸カセットを含有する。
1500リットルの規模を使用した;唯一の天然源として無機窒素および炭素源としてスクロース投与を用いる規定された培地を使用した。
発酵液中の最終乾燥細胞質量は、乾燥細胞重量基準でほぼ10〜15 g/lであった。(ブロス粘度が高いために、正確に評価することは困難であった)。
発酵液中のヒアルロン酸はほぼ12 g/lであり、平均分子量はほぼ1,000,000ダルトンであった。(それぞれ、ELISAおよびGPC‐MALLSにより測定した)。
希釈:水を使用する300% (4中の1) の希釈
温度:35℃
凝集:培養ブロスに関して2重量%の塩化カルシウム、または乾燥細胞1 g当たりほぼ1.3〜2.0 gの塩化カルシウム。
pH 6.5
凝集した細胞は、ヒアルロン酸を含有するブロスから通常の装置操作条件およびフラックス下に、下記の方法の1または2以上により、収率をほとんど低下させないで、容易に除去された:
a. デッド・エンド「ナッチ」濾過。通常の操作条件。
c. 50 mlの遠心管中のベンチスケール遠心。通常 の操作条件。
d. ドラム濾過 (2.5 m2の面積)。通常の操作条件。
e. パイロットスケールの遠心。通常の操作条件。
分離の平易さは、細胞分離が他の細胞分離装置 (例えば、フィルタープレス、精密濾過、およびその他) でまた改良されるであろうことを示唆する。
源:GMM バシラス・サチリス (B. subtilis)、同時係属米国特許出願: US 60/342644に記載されているようにして調製されたヒアルロン酸カセットを含有する。
20,000リットルの規模を使用した;唯一の天然源として無機窒素および炭素源としてスクロース投与を用いる規定された培地を使用した。
発酵液中の最終乾燥細胞質量は、乾燥細胞重量基準でほぼ8〜10 g/lであった。
発酵液中のヒアルロン酸はほぼ10 g/lであり、平均分子量はほぼ1,000,000ダルトンであった。(それぞれ、ELISAおよびGPC‐MALLSにより測定した)。
希釈:水を使用する400% (5中の1) の希釈
温度:45℃
pH 8.0
凝集:培養ブロスに関して2重量%の塩化カルシウム、または乾燥細胞1 g当たりほぼ2.0〜2.5 gの塩化カルシウム。
凝集した細胞は、ヒアルロン酸を含有するブロスから通常の装置操作条件およびフラックス下に、下記の方法の1または2以上により、収率をほとんど低下させないで、容易に除去された:
a. デッド・エンド「ナッチ」濾過。通常の操作条件。
b. 50 mlの遠心管中のベンチスケール遠心。通常 の操作条件。
c. ドラム濾過 (プロセススケール)。通常の操作条件。
d. フィルタープレス (パイロットスケール)。通常の操作条件。
(a)〜 (d) を試験し、そして各場合において、もとの発酵液中のヒアルロン酸の大部分を含有する、顕著に透明な、わら色の液体が得られた。高分子量の汚染物質 (処理の前後においてGPCによりならびに酵素的消化により評価して) は包括的に除去された。
源:GMM バシラス・サチリス (B. subtilis)、同時係属米国特許出願: US 60/342644に記載されているようにして調製されたヒアルロン酸カセットを含有する。
1500リットルの規模を使用した;唯一の天然源として無機窒素および炭素源としてスクロース投与を用いる規定された培地を使用した。
発酵液中の最終乾燥細胞質量は、乾燥細胞重量基準でほぼ8〜10 g/lであった。
発酵液中のヒアルロン酸はほぼ10 g/lであり、平均分子量はほぼ1,000,000ダルトンであった。(それぞれ、ELISAおよびGPC‐MALLSにより測定した)。
希釈:水を使用する300% (4中の1) の希釈
温度:15〜60℃
pH 5.0〜10.0
凝集:培養ブロスに関して2重量%の塩化カルシウム、または乾燥細胞1 g当たりほぼ2.0〜2.5 gの塩化カルシウム。
凝集した細胞は、ヒアルロン酸を含有するブロスから通常の装置操作条件およびフラックス下に、デッド・エンド「ナッチ」濾過、通常の操作条件により、収率をほとんど低下させないで、容易に除去された。塩化カルシウムを使用しない対照は、処理した培養ブロスを濾過することまたは清浄化することができなかった。
収集した濾液をGPC‐MALLS、酵素的消化および他の分析により研究すると、高分子量汚染物質の除去の程度をpHによりコントロールすることができ、最高度の除去はpH 5.5以下かつ>pH 7.5であり、pH 8はプロセス操作に好ましい値であることが明らかにされた。高分子量汚染物質の除去の程度は、温度または希釈に対して独立であることが発見された。
Claims (12)
- ヒアルロン酸を含んでなる発酵液にカルシウム塩を添加し、その後バシラス (Bacillus) 細胞を凝集させることおよび高分子量汚染物質を除去することを含んでなり、ここで前記バシラス (Bacillus) 細胞はヒアルロン酸を産生するものである、発酵液からバシラス (Bacillus) 細胞を凝集させ且つ高分子量汚染物質を除去する方法。
- 前記ヒアルロン酸が10,000ダルトン〜15,000,0000ダルトンの分子量を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記カルシウム塩をバシラス(Bacillus)細胞の乾燥質量1g当たり0.1〜25 gの濃度で添加する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記バシラス (Bacillus) 細胞を濾過により除去する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記カルシウム塩の添加の前に、それと同時に、またはその後に、発酵液を水で希釈する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記発酵液を100〜500 %(w/w) の水で希釈する、請求項5に記載の方法。
- 前記発酵液を100〜400 %(w/w) の水で希釈する、請求項6に記載の方法。
- 前記発酵液をpH 6.5〜14に調節する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記発酵液をpH 7.5〜8.5に調節する、請求項8に記載の方法。
- 前記発酵液をpH 5.5以下に調節した後、高分子量汚染物質を除去する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記発酵液を30℃〜60℃に加熱する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- さらに1種または2種以上の他の凝集剤を発酵液に添加する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
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