血液処理におけるクロマトグラフィー

クロマトグラフィーは、分離したい成分を 2 つの相に分配する物理的な分離方法です。一方の相は静止しており (固定相)、もう一方の相は一定方向に移動しています (移動相)。1946 年に Cohn が開発した冷エタノール沈殿法では、pH、イオン強度、エタノール濃度、温度を操作して、血漿からさまざまなタンパク質分画を沈殿させます。クロマトグラフィー技術では、イオン交換、ゲルろ過、親和性樹脂を利用してタンパク質を分離します。1980 年代以降、治療目的で血液成分を精製する効果的な方法として注目されています。

血漿は血液の液体成分であり、溶解したタンパク質、栄養素、イオン、その他の可溶性成分が含まれています。全血では、赤血球、白血球、血小板が血漿内に浮遊しています。血漿の精製と処理の目的は、血液中に存在する特定の物質を抽出し、修復と修復に使用することです。血漿を構成する成分はいくつかありますが、そのうちの 1 つがタンパク質のアルブミンです。アルブミンは、構造的にかなり安定した、水溶性の高いタンパク質です。ホルモン、酵素、脂肪酸、金属イオン、医薬品などの物質の輸送装置として機能します。また、重度の外傷や手術などの緊急の状況で循環血液量を回復および維持するために不可欠な治療目的にも使用されます。誤差がほとんど許容されないため、不純物のない極めて純粋なサンプルを十分な量用意しておく必要があります。人間の血漿は、栄養素などを貯蔵できるため、体にとって重要です。

従来、アルブミンの精製には、冷エタノール分画法を取り入れたコーン法が使用されてきました。しかし、分離のためのクロマトグラフィー法は、1980 年代初頭に採用され始めました。コーン分画法が使用され始めた 1946 年からクロマトグラフィー法が使用され始めた 1983 年までの間、開発が進められていました。1962 年には、コーン法から派生したキスラー & ニストマン法が考案されました。クロマトグラフィー法は 1983 年に形になり始めました。1990 年代には、クロマトグラフィー法をいくつかのバリエーションで取り入れた Zenalb 法と CSL Albumex 法が考案されました。

アルブミンの血漿分画にクロマトグラフィーを使用する一般的なアプローチは、上清 I の回収、脱脂、陰イオン交換クロマトグラフィー、陽イオン交換クロマトグラフィー、およびゲル濾過クロマトグラフィーです。

回収された精製物質は、オクタン酸ナトリウムとN-アセチルトリプトファン酸ナトリウムの組み合わせで配合され、その後、60℃での低温殺菌を含むウイルス不活化手順にかけられます。

これは、主に次の 4 つの理由から、コーン法よりも効率的な代替手段です。1) スムーズな自動化と比較的安価な工場が必要であったこと、2) 機器の滅菌と良好な製造環境の維持が容易であったこと、3) クロマトグラフィー法によるアルブミン タンパク質へのダメージが少ないこと、4) より優れたアルブミン最終結果が得られること。

コーン法と比較すると、クロマトグラフィーを使用するとアルブミンの純度が約 95% から 98% に上がり、収率は約 65% から 85% に増加しました。純度のような敏感な測定に関しては、わずかなパーセンテージの増加でも違いが出てきます。クロマトグラフィーの使用には、プロセスの経済性に関する大きな欠点が 1 つあります。この方法は処理面では効率的でしたが、必要な機器の入手は大変な作業です。大型の機械が必要であり、長い間、機器の入手が困難だったため、広く使用されることはありませんでした。現在ではコンポーネントはより容易に入手できますが、まだ開発中であり、将来的には世界に役立つ準備が整う可能性があります。

伝統的な方法と現代的な方法を統合することは、アルブミンを処理するための有用な方法です。

コーン分画法とクロマトグラフィーを組み合わせる主な手順は 3 つあります。1) 冷エタノール分画法で因子 I、II、III を除去し、2)セファロース高速フローイオン交換とセファロース高速フロークロマトグラフィーの手順を実行し、3) ゲルろ過を実行します。その結果、アルミニウム含有量が 9% 低いアルブミンが得られ、処理時間はほぼ 2 倍に短縮されます。

クロマトグラフィー処理法を広く採用するのは困難でしたが、世界展開は現在進行中です。世界中のさまざまな医療センターで、さまざまな血液成分がすぐに利用できる必要があります。北マケドニアのスコピエにある輸血医学研究所は、バルカン半島の血漿分画センターです。同研究所の近代化されたアルブミン精製プロセスは、次の 5 つのステップで構成されています。

1. 出発物質は遠心分離によって前処理された血漿であり、
2. ゲル濾過を1回行い、
3. DEAEセファロース上でイオン交換を行い、アルブミンをカラムに結合させる。
4. アルブミンは酢酸ナトリウム緩衝液で溶出され、
5. ゲル濾過による最終研磨。

最終結果は、100% 非発熱性、無菌、活性HIV ウイルスを含まない、非常に純粋で安全なアルブミンです。製品の純度は 98% 以上、タンパク質含有量は約 50 g/L です。

血漿処理方法は他にもあるが、一般的にクロマトグラフィー法ほどの分解能や純度は得られない。 二相液体抽出は、 PEGを多く含む上層とリン酸を多く含む下層を持つポリエチレングリコール（PEG）リン酸水性二相システムを使用して実行できる。この方法はタンパク質の回収には多少役立つが、他の血液成分の回収にはそれほど効果的ではない。膜分画法は、タンパク質の損失が最小限で病的な血漿成分を多く除去できるという利点がある。この方法には、熱濾過や脈動流の適用などのプロセスが組み込まれている。最新の二段膜システムでは、LDLコレステロールの除去に効果的な高流量再循環回路が利用されている。これは、動脈が詰まった患者やコレステロールが関係するその他の心血管疾患の患者に有効である可能性がある。イオン交換媒体上へのバッチ吸着などは、通常200 mL以下の少量の血漿サンプルを扱う場合にのみ有効である。バッチ吸着では、カラムクロマトグラフィーやフロンタルクロマトグラフィーよりも大量の溶出バッファーで生成物が回収されます。また、結果として得られるより希薄な生成物は、通常は膜システム上で濃縮する必要があり、膜への不可逆的な吸着によって生成物が失われる可能性があります。