[发明专利]在连续流动体系中保持窄停留时间分布的方法

说明书

在连续流动体系中维持窄停留时间分布的方法，其特别适用于病毒灭活，如在蛋白纯化过程期间。将流体样品引入轴向流动通道，并使其以离散包或区域在其中流动以使停留时间分布和轴向分散最小化。本文所述的实施方案避免或最小化了在蛋白纯化过程期间使用大罐或储器进行病毒灭活的需要；减少了病毒灭活所需的总时间，和/或减少了在蛋白纯化过程期间进行病毒灭活操作所需的总物理空间，这继而减少了纯化过程的总占地面积。

本申请要求2017年5月11日提交的美国临时申请序列号62/504,631的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

背景技术

治疗性蛋白、尤其是单克隆抗体的大规模生产和围绕纯化的经济性是生物制药工业日益重要的问题。治疗性蛋白通常在已经工程化以产生目标蛋白的哺乳动物细胞或细菌细胞中产生。然而，一旦产生，需要将目标蛋白与各种杂质如宿主细胞蛋白(HCP)、内毒素、病毒、DNA等分离。

在典型的纯化过程中，细胞培养收获物经历澄清步骤以除去细胞碎片。然后使包含目标蛋白的澄清的细胞培养收获物经历一个或多个层析步骤，该步骤可包括亲和层析步骤或阳离子交换层析步骤。为了确保治疗性候选物的病毒安全性并符合法规要求，在纯化过程中实施病毒清除单元操作。这样的步骤包括蛋白A和离子交换层析、过滤和低pH/化学灭活。病毒灭活通常在层析步骤后(例如在亲和层析后或在阳离子交换层析后)进行。在典型的大规模纯化过程中，将包含目标蛋白的层析洗脱合并物收集在大罐或储器中，并在混合下经历病毒灭活步骤/过程持续延长的时间段，这可能花费数小时至一天或更长时间，以实现洗脱合并物中可能存在的任何病毒的完全灭活。

在单克隆抗体(mAb)处理中，例如，以分批模式进行一系列独立的单元操作，其中使用存储罐在单元操作之间储存材料并有利于步骤之间的任何必要的溶液调节。通常，将材料收集到一个罐中，在此调节材料以实现目标灭活条件。这可以通过添加酸以达到低pH目标水平或者可以通过在基于去污剂的灭活过程中添加去污剂来实现。接着，将材料转移到第二罐中，在此将其保持在灭活条件下历时规定的温育时间。转移的目的是消除第一罐的壁上的液滴的风险，所述液滴可能尚未达到目标灭活条件并且可能包含病毒颗粒。通过将材料转移到不同的罐，降低了这种风险。

本领域已知几种病毒灭活技术，包括将蛋白溶液暴露于某些温度、pH或辐射，以及暴露于某些化学试剂如去污剂和/或盐。一种病毒灭活方法包括大的存储罐，在此材料保持在灭活条件如低pH和/或暴露于去污剂下，持续60分钟。这种静态保持步骤是向连续处理发展的瓶颈。

然而，病毒杀死动力学表明，灭活时间可以显著短于60分钟，这表明处理时间可以显著减少，可以消除用于病毒灭活的静态存储罐，并且该方法可以更适合于连续处理。

最近，期望有一种连续方法，其中将单元操作连接在一起并且手动溶液调节被最小化。为了促进这一点，正在努力开发在线处理方法以使得能够进行在线病毒灭活以及其它在线溶液调节。连续处理中的挑战是流体从点A到点B的有效移动。一个实例是流体通过一段管的活塞流移动。mAb处理中涉及的流动通常落入层流状态(雷诺数小于2100)。在这种状态下，分子由于径向扩散而分散，结果是，溶质脉冲沿着流动方向轴向地扩展。这被称为泰勒分散，并在图1中示意性地示出。层流的Poiseuille流导致抛物线型速度分布。脉冲的前端和尾端以尖锐的界面开始，但由于流体的层流而变成抛物线形状。轴向扩展随着时间继续，并且分子变得更加在管长度上分散。在管出口处对标记物物类的脉冲(pule)注入所获得的所得浓度分布中观察到轴向分散的影响，如图2所示。该浓度分布反映了标记物物类的停留时间的宽分布。这种变化的停留时间可能导致不确定是否所有流体在病毒灭活环境中具有足够的停留时间，或者导致体系尺寸过大以确保没有分子比预期更快地离开。因确保病毒灭活的足够长停留时间所致，蛋白(产物)暴露于灭活条件过长的停留时间，这具有不期望的后果，如潜在的降解和聚集。

在连续或半连续流动体系中，期望提供一种在连续流动体系中维持窄停留时间分布的方法。

提供用于生物分子纯化、特别是蛋白纯化的连续或半连续流动体系将是期望的。

概述