本技術(shù)整體涉及從樣品基質(zhì)(例如，原始細(xì)胞培養(yǎng)物或裂解的細(xì)胞培養(yǎng)物)中分離蛋白質(zhì)的細(xì)胞澄清裝置和技術(shù)。具體地講，本技術(shù)涉及一種包括具有內(nèi)表面和外表面的連續(xù)管狀主體的管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置及其使用方法。本技術(shù)的管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置包括附接到管狀裝置的內(nèi)表面的選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合的蛋白質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、生物大分子(諸如蛋白質(zhì))構(gòu)成食品、生物技術(shù)、藥物和化妝品行業(yè)中一類重要的產(chǎn)品。通常，使用哺乳動(dòng)物或細(xì)菌細(xì)胞系通過細(xì)胞培養(yǎng)來產(chǎn)生蛋白質(zhì)，該哺乳動(dòng)物或細(xì)菌細(xì)胞系通過插入含有針對(duì)該蛋白質(zhì)的基因的重組質(zhì)粒而被工程化以產(chǎn)生感興趣的蛋白質(zhì)。由于所用的細(xì)胞系是活的生物體，它們必須用含有糖、維生素、氨基酸和生長(zhǎng)因子的復(fù)合生長(zhǎng)培養(yǎng)基喂養(yǎng)，該復(fù)合生長(zhǎng)培養(yǎng)基通常由動(dòng)物血清制劑提供。因此，從供給細(xì)胞的化合物混合物中以及從細(xì)胞自身的副產(chǎn)物中分離所需蛋白質(zhì)至足夠用于分析表征的純度提出了巨大的挑戰(zhàn)。此外，生物反應(yīng)器效率的最新進(jìn)展已經(jīng)顯著地增加了細(xì)胞密度和細(xì)胞碎片以及過程和產(chǎn)物相關(guān)的雜質(zhì)。這種改進(jìn)的上游效率已經(jīng)導(dǎo)致由高產(chǎn)物和污染物濃度以及復(fù)雜組分引起的新的純化挑戰(zhàn)。

2、機(jī)械過濾是細(xì)胞裂解后除去細(xì)胞以獲得含有感興趣的蛋白質(zhì)的澄清的樣品的最常見策略中的一種策略。然而，導(dǎo)致在傳統(tǒng)深層過濾器的表面處形成濾餅的濾膜的結(jié)垢可限制被澄清的重復(fù)樣品抽取的次數(shù)。膜結(jié)垢是顆粒、膠體顆?；蛉苜|(zhì)大分子通過物理和化學(xué)相互作用或機(jī)械作用沉積或吸附到膜孔或膜表面上的過程，其導(dǎo)致膜孔變小或堵塞。此外，機(jī)械過濾由于蛋白質(zhì)吸附在過濾器上而引起目標(biāo)蛋白質(zhì)損失的風(fēng)險(xiǎn)，并且由于背壓增加和孔徑減小而增加細(xì)胞剪切的風(fēng)險(xiǎn)。

3、對(duì)開發(fā)高效、快速且成本有效的蛋白質(zhì)純化方法的日益增長(zhǎng)的需求正在推動(dòng)該領(lǐng)域的研究和增長(zhǎng)。用于澄清蛋白質(zhì)的新策略和預(yù)處理方法可以改進(jìn)澄清效率。此類方法導(dǎo)致更好的蛋白質(zhì)純度，從而改進(jìn)隨后的下游純化步驟的總效率。

4、切向流過濾對(duì)于生物反應(yīng)器澄清是有利的，因?yàn)闈B透流可被直接引入后續(xù)的產(chǎn)物捕獲步驟。然而，其使用限于較大規(guī)模生產(chǎn)，并且由于樣品抽取所需的小體積而難以在分析規(guī)模上有效地實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的中的一個(gè)目的是改進(jìn)細(xì)胞澄清以分離蛋白質(zhì)的效率和/或能力。

2、本技術(shù)允許從原始細(xì)胞培養(yǎng)物以及裂解的細(xì)胞培養(yǎng)物中選擇性捕獲蛋白質(zhì)。從原始細(xì)胞培養(yǎng)物中捕獲蛋白質(zhì)可導(dǎo)致蛋白質(zhì)純化過程中步驟數(shù)量的減少，從而提供效率的增加并降低總體成本。

3、在一個(gè)方面，本公開涉及一種管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置，該管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置包括：(i)具有內(nèi)表面和外表面的連續(xù)環(huán)形管狀主體，其中該內(nèi)表面限定流體流動(dòng)路徑并且包括附接到該內(nèi)表面的至少一部分的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合；和(ii)用于使樣品基質(zhì)流動(dòng)的入口和出口，該入口和出口與該流體流動(dòng)路徑流體連通，其中該連續(xù)管狀主體具有從該連續(xù)環(huán)形管狀主體的該入口連續(xù)地延伸到該出口的螺旋形狀。

4、另一方面，本技術(shù)涉及一種管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置，該管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置包括：(i)具有內(nèi)表面和外表面的連續(xù)管狀主體，其中該內(nèi)表面限定流體流動(dòng)路徑并且包括附接到該內(nèi)表面的至少一部分的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合；和(ii)用于使樣品基質(zhì)流動(dòng)的入口和出口，該入口和出口與該流體流動(dòng)路徑流體連通。

5、在一些實(shí)施方案中，連續(xù)管狀主體具有從連續(xù)管狀主體的入口連續(xù)地延伸到出口的螺旋形狀。在一些實(shí)施方案中，連續(xù)管狀主體具有環(huán)形幾何結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，連續(xù)管狀主體具有開口管狀幾何結(jié)構(gòu)。

6、在一些實(shí)施方案中，附接到管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置的內(nèi)表面的蛋白質(zhì)選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合。在一些實(shí)施方案中，附接到管狀蛋白質(zhì)捕獲裝置的內(nèi)表面的蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì)a。在一些實(shí)施方案中，蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì)a的功能性衍生物、片段或變體。

7、上述方面可以包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)包含至少一種類型的蛋白質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)包含細(xì)胞培養(yǎng)物、細(xì)胞材料、細(xì)胞提取物或它們的組合。

8、在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)是澄清的樣品。即，澄清的樣品在例如離心之前已經(jīng)經(jīng)受澄清步驟。在一些實(shí)施方案中，裂解樣品基質(zhì)。

9、在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)為溶液的形式。在一些實(shí)施方案中，溶液是異質(zhì)的。在一些實(shí)施方案中，溶液是均一化的。

10、在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)基本上不含細(xì)胞。在其他實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)是原始細(xì)胞培養(yǎng)物。

11、在其他實(shí)施方案中，連續(xù)管狀主體包括在中空殼體內(nèi)對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)管，其中用于使樣品(例如，溶液)流動(dòng)的入口和出口與該多個(gè)管流體連通。

12、在一些實(shí)施方案中，連續(xù)管狀主體的內(nèi)表面(例如，與樣品流體連通的內(nèi)表面的至少一部分)被涂覆有聚合物，并且選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合的蛋白質(zhì)(即，捕獲蛋白質(zhì))附接到聚合物。在一些實(shí)施方案中，蛋白質(zhì)選自蛋白質(zhì)a的功能性衍生物、片段或變體。在一些實(shí)施方案中，聚合物包含聚乙二醇、氟化乙烯丙烯或乙烯四氟乙烯。在一些實(shí)施方案中，聚合物包含官能羥基。在一些實(shí)施方案中，蛋白質(zhì)通過共價(jià)鍵附接到聚合物。在一些實(shí)施方案中，蛋白質(zhì)通過非共價(jià)相互作用附接到聚合物。

13、在一些實(shí)施方案中，選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合的蛋白質(zhì)能夠結(jié)合到樣品基質(zhì)內(nèi)的至少一種類型的蛋白質(zhì)。

14、在一些實(shí)施方案中，本公開的連續(xù)管狀主體被構(gòu)造成維持表觀雷諾數(shù)在3和60之間的層流。

15、在一些實(shí)施方案中，螺旋形連續(xù)管狀主體包括多于一個(gè)線匝，其中連續(xù)盤管之間的距離(例如，節(jié)距)小于10mm。

16、在一些實(shí)施方案中，本文所公開的連續(xù)管狀主體的外表面由選自金屬、玻璃和聚合物的材料制成。在一些實(shí)施方案中，聚合物選自包含聚乙二醇、氟化乙烯丙烯或乙烯四氟乙烯的材料。在一個(gè)方面，本公開涉及用于從樣品基質(zhì)(例如，裂解的細(xì)胞培養(yǎng)物或原始細(xì)胞培養(yǎng)物)中離析和/或純化蛋白質(zhì)的方法。

17、另一方面，本技術(shù)涉及一種從樣品基質(zhì)中捕獲至少一種類型的蛋白質(zhì)的方法。該方法包括：a)提供根據(jù)本文所公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的管狀裝置；b)使樣品基質(zhì)流動(dòng)通過連續(xù)管狀主體，其中選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合的蛋白質(zhì)能夠結(jié)合到樣品基質(zhì)內(nèi)的至少一種類型的蛋白質(zhì)；c)使樣品基質(zhì)內(nèi)的至少一種類型的蛋白質(zhì)結(jié)合到選自蛋白質(zhì)a、蛋白質(zhì)g、蛋白質(zhì)l或它們的組合的蛋白質(zhì)，從而從樣品基質(zhì)中捕獲至少一種類型的蛋白質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)包含細(xì)胞培養(yǎng)物、細(xì)胞材料、細(xì)胞提取物(例如，裂解的細(xì)胞培養(yǎng)物)或它們的組合。

18、另一方面，本技術(shù)涉及一種從包含細(xì)胞培養(yǎng)物、細(xì)胞材料、細(xì)胞提取物或它們的組合的樣品基質(zhì)中提取至少一種類型的蛋白質(zhì)的方法，該方法包括：(i)執(zhí)行根據(jù)本公開的多個(gè)實(shí)施方案的從樣品基質(zhì)中捕獲至少一種類型的蛋白質(zhì)的方法；以及(ii)用具有小于6的ph的移動(dòng)相洗脫管狀裝置。

19、上述方面可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)包含少于100μg的總蛋白。

20、在一些實(shí)施方案中，樣品基質(zhì)以3和60之間的表觀雷諾數(shù)流動(dòng)通過連續(xù)管狀主體。

21、本技術(shù)的裝置和方法提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，該裝置和方法提供了樣品基質(zhì)與澄清介質(zhì)/材料之間改進(jìn)的相互作用。特別地，許多實(shí)施方案利用流動(dòng)路徑的幾何結(jié)構(gòu)來改進(jìn)對(duì)特定蛋白質(zhì)的捕獲。在一些實(shí)施方案中，本技術(shù)允許定制流體流的迪恩數(shù)以改進(jìn)樣品基質(zhì)與涂覆在管狀裝置的內(nèi)表面上的蛋白質(zhì)的徑向混合?？梢酝ㄟ^改變流量來定制迪恩數(shù)。

22、本技術(shù)的裝置的設(shè)計(jì)(例如，螺旋設(shè)計(jì))利用迪恩渦流來改進(jìn)徑向混合。在一些實(shí)施方案中，改進(jìn)的徑向混合增加了蛋白質(zhì)捕獲效率。與常規(guī)裝置(例如，使用死端過濾技術(shù)的裝置或具有開口管狀設(shè)計(jì)的裝置)相比，本技術(shù)的裝置的設(shè)計(jì)(例如，環(huán)形設(shè)計(jì))進(jìn)一步提供了較高的表面積長(zhǎng)徑比，從而導(dǎo)致較高的蛋白質(zhì)捕獲效率。

23、本文提供的使用開口管狀幾何結(jié)構(gòu)和環(huán)形幾何結(jié)構(gòu)的裝置和方法有助于使細(xì)胞膜上的剪切力最小化，從而導(dǎo)致細(xì)胞破裂的減少。