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[Bio-Process] UF/DF for chromatography – 溶液組成の置換と目的物の濃縮/膜の選定に関する考慮点 – [2021/01/05]

[Bio-Process] UF/DF for chromatography – 溶液組成の置換と目的物の濃縮/膜の選定に関する考慮点 – [2021/01/05]
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UF/DF工程

UF/DF工程は、Ultrafilterを用いたUltrafiltration/Diafiltration工程です。具体的には、目的物質の濃縮と緩衝液組成の置換です。UltrafilterすなわちUF膜は、分子量の差を利用して分子集団を分画することを目的としており、そのためには、目的のタンパク質の分子量に応じたサイズを選択できる。しかし、厳密には、分子量のみでUF膜を選択できることは稀れです。UF膜の素材の物理的特性と目的タンパク質や不純物などのタンパク質の物理特性に影響をうけるためです。その物理特性に影響できるのが緩衝液のpH, 伝導度などです。

UF/DF工程の組込み目的は、次工程の目的によって異なります。例えば、次の工程がクロマトグラフィーである場合は、ロードに適する組成に置換することが、UF/DF工程の処理目的となる。最終的なサンプル組成を目的としている場合は、組成の置換と目的タンパク質の濃度調整も処理目的となる。

UF/DF実施の考慮点

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  • 抗体では、30kDa~50kDaの分子量カットのものを使用する
  • AAV Vectorの場合は、理論分子量が1,000kDaであるため、それより小さい500kDaで濃縮できるはずだが、メーカーや製品によるバラつきもあり、漏れる量に違いが生じる。できるだけ漏れを少なくするには、100kDaの膜サイズを使用する。また、バッファ組成によっては、「漏れ率」が変化するため、予備検討が必要である。以下に示したTMPやCross Flow Rateによっても、漏れ率は異なるため、条件設定には、十分に理解して検討を進める。
  • TMPの設定
    • 膜システムの出と入の圧力差の設定
    • システムの配管口径に依存する
      • 高濃度のタンパク質では、極端に配管口径が小さい場合、TMPを標準に設定できたとしても、Cross Flow Rateが適切に設定できない場合がある
  • Cross Flow Rateの設定
    • 膜付近で濃縮されたタンパク質を洗い流す効果を効率的に設定する必要がある
    • システムの配管口径に依存する
      • 高濃度のタンパク質では、システム口径は、出来る限り最大化を目指す
    • 膜面積当たりのポンプ流速 (L/m2)
  • メーカーの違い
    • Pall
    • Merck Millipore
    • Cytiva
    • Nova
    • etc.
  • 処理する目的物の組成の違い
    • pH
    • 伝導度 (塩濃度、塩の種類、etc)
  • UF膜の材質の違い
    • PES
    • 再生セルロース
  • 処理温度
    • 室温(18-24℃)
    • 15℃
    • 4℃
  • 構造
    • 平膜
    • ホローファイバー

編集履歴

2020/02/02 Mr.Harikiri
2021/01/05 文言整備、追記(漏れ率、条件設定における考慮するポイントなど)

Pallの製品

日本ポール

https://www.pall.jp

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