ウイルス様粒子の捕捉と精製のための統合的なプロセス。クロスフローろ過によるプロセス性能の向上

Integrated Process for Capture and Purification of Virus-Like Particles: Enhancing Process Performance by Cross-Flow Filtration.

• Nils Hillebrandt
• Philipp Vormittag
• Nicolai Bluthardt
• Annabelle Dietrich
• Jürgen Hubbuch

抄録

ウイルス様粒子（VLP）は、予防ワクチンとして、また治療用ワクチンやカーゴデリバリーシステムとして開発中のナノスケールのタンパク質集合体です。VLPの下流処理（DSP）は、構造の複雑さとサイズに応じて、課題と機会の両方を伴います。ろ過、沈殿/再溶解、サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）は、生成物と不純物の大きさの違いを利用した有効な技術である。そこで本研究では、これらの技術を単一のユニット運転で統合することを検討した結果、3つの異なるプロセスのうち、1つは3つの技術を統合したプロセスであることがわかった。からの清澄化ライセートに含まれる VLP を硫酸アンモニウムで沈殿させ、洗浄した後、市販のクロスフローろ過（CFF）ユニットで再溶解した。プロセスを収率、純度、生産性について分析したところ、基準となる遠心分離プロセスよりも大きく優れていることが判明した。洗浄・再溶解プロセスをCFFユニットに移すことで、生産性は2.6倍に向上した。透過液ラインにマルチモーダルSECカラムを設置することで、86%の高生産性と高収率を維持しながら純度を96%まで向上させた。これらの利点に加えて、CFFベースのキャプチャーと精製は、スケーラブルで使い捨てのDSPを可能にします。要約すると、開発されたセットアップは、高収率と高純度をもたらし、-アセンブルVLPおよび他のタンパク質ナノ粒子のキャプチャと精製のための統合的なプロセスステップとして適用される可能性を背負っている。

Virus-like particles (VLPs) are emerging nanoscale protein assemblies applied as prophylactic vaccines and in development as therapeutic vaccines or cargo delivery systems. Downstream processing (DSP) of VLPs comes both with challenges and opportunities, depending on the complexity and size of the structures. Filtration, precipitation/re-dissolution and size-exclusion chromatography (SEC) are potent technologies exploiting the size difference between product and impurities. In this study, we therefore investigated the integration of these technologies within a single unit operation, resulting in three different processes, one of which integrates all three technologies. VLPs, contained in clarified lysate from , were precipitated by ammonium sulfate, washed, and re-dissolved in a commercial cross-flow filtration (CFF) unit. Processes were analyzed for yield, purity, as well as productivity and were found to be largely superior to a reference centrifugation process. Productivity was increased 2.6-fold by transfer of the wash and re-dissolution process to the CFF unit. Installation of a multimodal SEC column in the permeate line increased purity to 96% while maintaining a high productivity and high yield of 86%. In addition to these advantages, CFF-based capture and purification allows for scalable and disposable DSP. In summary, the developed set-up resulted in high yields and purities, bearing the potential to be applied as an integrated process step for capture and purification of -assembled VLPs and other protein nanoparticles.

Copyright © 2020 Hillebrandt, Vormittag, Bluthardt, Dietrich and Hubbuch.