本技術整體涉及從樣品基質(例如，原始細胞培養(yǎng)物或裂解的細胞培養(yǎng)物)中分離蛋白質的細胞澄清裝置和技術。具體地講，本技術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捕獲裝置及其使用方法。本技術的管狀蛋白質捕獲裝置包括附接到管狀裝置的內(nèi)表面的選自蛋白質a、蛋白質g、蛋白質l或它們的組合的蛋白質。

背景技術：

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

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

3、對開發(fā)高效、快速且成本有效的蛋白質純化方法的日益增長的需求正在推動該領域的研究和增長。用于澄清蛋白質的新策略和預處理方法可以改進澄清效率。此類方法導致更好的蛋白質純度，從而改進隨后的下游純化步驟的總效率。

4、切向流過濾對于生物反應器澄清是有利的，因為滲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)模上有效地實現(xiàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的中的一個目的是改進細胞澄清以分離蛋白質的效率和/或能力。

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

3、在一個方面，本公開涉及一種管狀蛋白質捕獲裝置，該管狀蛋白質捕獲裝置包括：(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)表面限定流體流動路徑并且包括附接到該內(nèi)表面的至少一部分的蛋白質，該蛋白質選自蛋白質a、蛋白質g、蛋白質l或它們的組合；和(ii)用于使樣品基質流動的入口和出口，該入口和出口與該流體流動路徑流體連通，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，本技術涉及一種管狀蛋白質捕獲裝置，該管狀蛋白質捕獲裝置包括：(i)具有內(nèi)表面和外表面的連續(xù)管狀主體，其中該內(nèi)表面限定流體流動路徑并且包括附接到該內(nèi)表面的至少一部分的蛋白質，該蛋白質選自蛋白質a、蛋白質g、蛋白質l或它們的組合；和(ii)用于使樣品基質流動的入口和出口，該入口和出口與該流體流動路徑流體連通。

5、在一些實施方案中，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。在一些實施方案中，連續(xù)管狀主體具有環(huán)形幾何結構。在一些實施方案中，連續(xù)管狀主體具有開口管狀幾何結構。

6、在一些實施方案中，附接到管狀蛋白質捕獲裝置的內(nèi)表面的蛋白質選自蛋白質a、蛋白質g、蛋白質l或它們的組合。在一些實施方案中，附接到管狀蛋白質捕獲裝置的內(nèi)表面的蛋白質是蛋白質a。在一些實施方案中，蛋白質是蛋白質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或多個特征。在一些實施方案中，樣品基質包含至少一種類型的蛋白質。在一些實施方案中，樣品基質包含細胞培養(yǎng)物、細胞材料、細胞提取物或它們的組合。

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

9、在一些實施方案中，樣品基質為溶液的形式。在一些實施方案中，溶液是異質的。在一些實施方案中，溶液是均一化的。

10、在一些實施方案中，樣品基質基本上不含細胞。在其他實施方案中，樣品基質是原始細胞培養(yǎng)物。

11、在其他實施方案中，連續(xù)管狀主體包括在中空殼體內(nèi)對準的多個管，其中用于使樣品(例如，溶液)流動的入口和出口與該多個管流體連通。

12、在一些實施方案中，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a、蛋白質g、蛋白質l或它們的組合的蛋白質(即，捕獲蛋白質)附接到聚合物。在一些實施方案中，蛋白質選自蛋白質a的功能性衍生物、片段或變體。在一些實施方案中，聚合物包含聚乙二醇、氟化乙烯丙烯或乙烯四氟乙烯。在一些實施方案中，聚合物包含官能羥基。在一些實施方案中，蛋白質通過共價鍵附接到聚合物。在一些實施方案中，蛋白質通過非共價相互作用附接到聚合物。

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

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

15、在一些實施方案中，螺旋形連續(xù)管狀主體包括多于一個線匝，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。在一個方面，本公開涉及用于從樣品基質(例如，裂解的細胞培養(yǎng)物或原始細胞培養(yǎng)物)中離析和/或純化蛋白質的方法。

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

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

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

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

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

22、本技術的裝置的設計(例如，螺旋設計)利用迪恩渦流來改進徑向混合。在一些實施方案中，改進的徑向混合增加了蛋白質捕獲效率。與常規(guī)裝置(例如，使用死端過濾技術的裝置或具有開口管狀設計的裝置)相比，本技術的裝置的設計(例如，環(huán)形設計)進一步提供了較高的表面積長徑比，從而導致較高的蛋白質捕獲效率。

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