[发明专利]用于纯化和结晶目的分子的组合物

说明书

发明领域和背景

本发明涉及组合物，该组合物能用于纯化和结晶目的分子。

蛋白质和其他大分子越来越多地用于研究、诊断和治疗中。蛋白 质一般通过占生产过程主要成本的(最高占总成本的60％)大规模纯 化的重组技术生产。因此，由于与纯化有关的高成本，重组蛋白质产 物的大规模利用受到阻碍。

目前蛋白质的纯化方法依靠使用不同层析技术的组合。这些技术 根据蛋白质的电荷、疏水性或大小及其他特性而分离蛋白质混合物。 一些不同的层析树脂可用于每种这些技术中，允许对纯化方案进行准 确的修正以得到用于分离的特定靶蛋白质。每一种这些分离方法的要 点在于可使蛋白质以不同的速率经过长柱，当其进一步通过该柱时实 现提高了的物理分离，或者选择性地粘附至分离介质，使得能经不同 的溶剂差分洗脱。有时，设计柱使得杂质在那里结合而在“流过的溶 液(flow-through)”中发现所需的蛋白质。

亲和沉淀(AP)是用于蛋白质沉淀最有效和最先进的方法 [Mattiasson 1998)；Hilbrig和Freitag(2003)J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci.790(1-2)：79-90]。目前现有技术的AP应 用配体偶联的“智能聚合物(smart polymers)”。＂智能聚合物＂[或 刺激-响应性＂智能＂聚合物或亲和大配体(AML)]为那些以很大的性 质改变对小的物理或化学刺激，例如pH、温度、放射线等的变化作出 响应的聚合物。这些聚合物可以有很多形态；其可溶于水溶液中，吸 附或接枝在水相-固相的接触面上，或交联以形成水凝胶[Hoffman J Controlled Release(1987)6：297-305；Hoffman Intelligent polymers. In：Park K，ed.Controlled drug delivery.Washington：ACS Publications，(1997)485-98Hoffman Intelligent polymers in medicine and biotechnology.Artif Organs(1995)19：458-467]。通常，当聚合 物的临界响应受刺激时，溶液中的智能聚合物将呈现突然的浑浊如同 各分相一样；表面吸附的或接枝的智能聚合物将塌陷，将接触面从亲 水的转化至疏水的；而该智能聚合物(以水凝胶形式交联的)将表现 出急剧的塌陷并且释放许多溶胀的溶液。当进行逆向刺激时这些现象 也反转，不过在聚合物必须重溶解或凝胶必须重溶胀在水介质中时反 转的速率通常较慢。

＂智能＂聚合物可以物理混合或化学偶联至生物分子以产生聚合物 -生物分子系统的大家族，其可对生物学的以及物理的或化学的刺激作 出响应。生物分子可以是聚合物-偶联的，包括蛋白质和寡肽、糖和多 糖、单-和双-链寡核苷酸和DNA质粒、单纯的脂类和磷脂以及广谱的 识别配体和合成的药物分子。

许多结构参数控制智能聚合物特异性地沉淀目的蛋白的能力；智 能聚合物应当包含配体偶联的活性基团；不与杂质强烈作用；能使配 体与靶蛋白有效作用；在介质性质改变时能产生完全的聚合物的分 相；形成致密的沉淀；排除杂质在凝胶结构中的截留以及沉淀形成后 很容易溶解。

虽然许多不同的天然及合成的聚合物已用于AP中[Mattiasson (1998)J.Mol.Recognit.11：211]，但是理想的智能聚合物仍是难以 确定的，例如用现有智能聚合物进行的亲和沉淀未能满足上述的一种 或一些条件[Hlibrig和Freitag(2003)，上文]。

有效的或简单的蛋白质纯化技术的可利用性在蛋白质结晶中也是 有用的，其中蛋白质的纯度深远地影响晶体的生长。蛋白质的构象结 构是了解其生物学功能以及最终设计新的药物疗法的关键。蛋白质的 构象结构通常通过其晶体的X射线衍射进行测定。不幸的是，在大多 数情况下生成足够高质量的蛋白质晶体是非常困难的，并且该困难是 蛋白质样品的科学测定和结构鉴定的主要限制因素。从过饱和溶液生 成蛋白质晶体的现有方法是冗长和费时的，并且才有超过100,000个 不同蛋白质的小于百分之二已经被生长成适于X射线衍射研究的晶 体。