[go: up one dir, main page]

RU2346983C1 - Method of production of plasminogen activator - Google Patents

Method of production of plasminogen activator Download PDF

Info

Publication number
RU2346983C1
RU2346983C1 RU2007119191/13A RU2007119191A RU2346983C1 RU 2346983 C1 RU2346983 C1 RU 2346983C1 RU 2007119191/13 A RU2007119191/13 A RU 2007119191/13A RU 2007119191 A RU2007119191 A RU 2007119191A RU 2346983 C1 RU2346983 C1 RU 2346983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasminogen activator
plasminogen
enzyme
kda
concentration
Prior art date
Application number
RU2007119191/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Арташесович Исаев (RU)
Вячеслав Арташесович Исаев
Светлана Александровна Семенова (RU)
Светлана Александровна Семенова
Людмила Васильевна Лютова (RU)
Людмила Васильевна Лютова
Галина Николаевна Руденска (RU)
Галина Николаевна Руденская
Елена Александровна Медведева (RU)
Елена Александровна Медведева
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тринита"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тринита" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Тринита"
Priority to RU2007119191/13A priority Critical patent/RU2346983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2346983C1 publication Critical patent/RU2346983C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to production of highly-purified highly-active plasminogen-activating enzyme preparations, which may be used in biochemistry and medical science. Method implies the following: Morikrasa enzyme preparation is dissolved in tris-chloride buffer with pH 7.2-7.5 to obtain concentration of at least 2.5%. Resulting solution is fractionated by means of ion-exchange chromatography on DEAE-Toyoperl sorbent. Proteinase is eluted with NaCl concentration gradient of 0.1-1.5 M. Then, resulting solution of plasminogen activator is concentrated and demineralised by ultrafiltration using a membrane permeable for peptides with molecular weight up to 10 kDa. Plasminogen activator is purified by gel chromatography on Sephadex G 50 in 0.1 M ammonium-acetate buffer with pH 6.3-6.5, which contains 1.0-1.2 M of sodium chloride.
EFFECT: simplified method of production and shorter process time.
3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению высокоочищенных высокоактивных ферментных препаратов, которые могут быть использованы в биохимии, медицине, для терапии тромбоэмболических заболеваний, а также для исследовательских целей.The invention relates to biotechnology, in particular to the production of highly purified highly active enzyme preparations that can be used in biochemistry, medicine, for the treatment of thromboembolic diseases, as well as for research purposes.

В плазме крови присутствуют многочисленные протеиназы, которые участвуют в процессе свертывания крови. Главный действующий фермент при свертывании крови - тромбин, субстратом которого является фибриноген. При повреждении стенок кровеносных сосудов протромбин быстро превращается с помощью протеиназ-активаторов в тромбин, который, в свою очередь, превращает фибриноген в фибрин (тромбин отщепляет от молекулы фибриногена небольшие фрагменты; при этом образуются молекулы фибрин-мономера, которые полимеризуются, образуя фибрин). Фибрин имеет сетчатую структуру типа бинта, который закрывает повреждение, образуя сгусток. Плазмин - протеиназа, по действию противоположная тромбину. В плазме крови также находится в неактивном состоянии в виде плазминогена. Когда стенка кровеносного сосуда восстановилась, плазминоген превращается в активный плазмин и гидролизует остатки фибрина, т.е. растворяет ненужный сгусток с образованием небольших пептидов, безвредных для организма. Когда процесс заживления прошел, активные тромбин и плазмин ингибируются ингибиторами плазмы крови и разрушаются другими протеиназами. В здоровом организме эти процессы сбалансированы, у больных же наблюдается дисбаланс. При избытке протромбина и тромбина может быть склонность к тромбозам, при избытке плазминогена и плазмина - склонность к кровотечениям.In the blood plasma there are numerous proteinases that are involved in the process of blood coagulation. The main active enzyme in blood coagulation is thrombin, the substrate of which is fibrinogen. In case of damage to the walls of blood vessels, prothrombin is quickly converted with the help of activator proteinases to thrombin, which, in turn, converts fibrinogen into fibrin (thrombin splits small fragments from the fibrinogen molecule; in this case, fibrin monomer molecules are formed, which polymerize to form fibrin). Fibrin has a mesh structure such as a bandage, which closes the damage, forming a clot. Plasmin is a proteinase, opposite in action to thrombin. In blood plasma, it is also in an inactive state in the form of plasminogen. When the blood vessel wall has recovered, plasminogen is converted into active plasmin and hydrolyzes the remnants of fibrin, i.e. dissolves an unnecessary clot with the formation of small peptides that are harmless to the body. When the healing process has passed, active thrombin and plasmin are inhibited by blood plasma inhibitors and destroyed by other proteinases. In a healthy body, these processes are balanced, while patients have an imbalance. With an excess of prothrombin and thrombin, there may be a tendency to thrombosis, with an excess of plasminogen and plasmin, a tendency to bleeding.

Плазминоген - профермент, широко распространенный в организме. Его концентрация в плазме крови достигает 0,2 г/л. Основная функция активаторов плазминогена - регуляция жидкого состояния крови (фибринолиза).Plasminogen is a proenzyme widely distributed in the body. Its concentration in blood plasma reaches 0.2 g / l. The main function of plasminogen activators is the regulation of the liquid state of the blood (fibrinolysis).

Широкое распространение заболеваний, связанных с тромбообразованием, отложениями фибриновых масс в суставах, гематомами и др. требует расширения арсенала средств, способных растворять образовавшиеся в организме тромбы.The wide spread of diseases associated with thrombosis, deposits of fibrin masses in joints, hematomas, etc. requires an expansion of the arsenal of drugs that can dissolve blood clots formed in the body.

В настоящее время выявлены основные критерии, которым должны отвечать тромболитические препараты:Currently, the main criteria that thrombolytic drugs must meet are identified:

- высокое активаторное действие на плазминоген - неактивный профермент из крови, превращающийся после введения активирующего фермента в плазмин, разрушающий тромбы;- high activating effect on plasminogen - an inactive proenzyme from the blood, which turns after the introduction of the activating enzyme into plasmin, destroying blood clots;

- низкая протеолитическая активность по отношению к белкам плазмы крови;- low proteolytic activity in relation to plasma proteins;

- устойчивость фермента к действию ингибиторов плазмы крови. Терапия тромбозов развивается несколькими путями:- resistance of the enzyme to the action of blood plasma inhibitors. Therapy of thrombosis develops in several ways:

1. поиск активаторов плазминогена;1. search for plasminogen activators;

2. поиск фибринолитических препаратов, содержащих протеиназы, отличные от плазминогена, и способных гидролизовать фибриновые сгустки.2. the search for fibrinolytic drugs containing proteinases other than plasminogen, and capable of hydrolyzing fibrin clots.

Первый путь более естественный и безопасный для организма. Второй путь иногда более эффективный, но чреват побочными явлениями.The first way is more natural and safe for the body. The second way is sometimes more effective, but fraught with side effects.

Известные очищенные тромболитические препараты, применяемые в настоящее время в медицине, обладают рядом недостатков. Например, стрептокиназы («стрептаза», «кабикиназа», «авелизин») вызывают аллергические реакции, а при введении высоких доз приводят к гипотонии. Урокиназа из мочи человека («аббокиназа», «урокидан») не вызывает аллергических реакций, но быстро разрушается и выводится из организма. Стафилокиназа секретируется штаммом патогенного микроорганизма - золотистого стафилококка, поэтому фермент для использования в медицине получают в виде рекомбинантного белка. Все вышеуказанные препараты отличаются высокой стоимостью, поэтому поиск новых средств, регулирующих состояние крови, является актуальным.Known purified thrombolytic drugs currently used in medicine have several disadvantages. For example, streptokinases ("streptase", "cabicinase", "avelizin") cause allergic reactions, and with the introduction of high doses lead to hypotension. Urokinase from human urine ("abbokinase", "urocidan") does not cause allergic reactions, but is rapidly destroyed and excreted from the body. Staphylokinase is secreted by a strain of a pathogenic microorganism - Staphylococcus aureus, so the enzyme for use in medicine is obtained in the form of a recombinant protein. All of the above drugs are of high cost, so the search for new drugs that regulate the state of the blood is relevant.

Известно, что многие кровососущие организмы, например пиявки, некоторые летучие мыши и змеи после укуса вводят в кровь ингибиторы тромбина (гирудин пиявки) или активаторы плазминогена. Попадание больших количеств таких веществ в организм может привести к геморрагическому эффекту - кровь перестает свертываться, и жертва может погибнуть от кровотечения. У некоторых змей, наоборот, в состав яда входят как активаторы протромбина, так и активаторы плазминогена. Так, например, известен способ получения фибринолитического фермента из яда южной мокасиновой змеи, который подвергают ионообменной хроматографии на СМ-целюлозе, гель-фильтрации на Сефадексе G-100, аффинной хроматографии на п-аминобензамидин-сефарозе. Фермент относится к классу металлопротеиназ, способен гидролизовать сгустки крови in vitro в концентрации от 100 мкг/мл и выше.It is known that many blood-sucking organisms, such as leeches, some bats and snakes after a bite, inject thrombin inhibitors (leech hirudin) or plasminogen activators into the bloodstream. The ingress of large quantities of such substances into the body can lead to a hemorrhagic effect - the blood stops clotting, and the victim may die from bleeding. In some snakes, on the contrary, both prothrombin activators and plasminogen activators are part of the poison. For example, there is a known method for producing a fibrinolytic enzyme from a southern moccasin snake venom, which is subjected to ion exchange chromatography on CM-cellulose, gel filtration on Sephadex G-100, affinity chromatography on p-aminobenzamidine-sepharose. The enzyme belongs to the class of metalloproteinases, is able to hydrolyze blood clots in vitro at a concentration of 100 μg / ml and above.

К недостаткам способа относится труднодоступное сырье, дорогостоящий способ очистки. Более того, металлопротеиназа змеи не способна активировать плазминоген с образованием плазмина. При этом возможно вредное воздействие на систему гемостаза за счет образования токсичных продуктов гидролиза тромба или разрушения гемоглобина и других белков крови.The disadvantages of the method include inaccessible raw materials, an expensive cleaning method. Moreover, snake metalloproteinase is not able to activate plasminogen with the formation of plasmin. In this case, a harmful effect on the hemostatic system is possible due to the formation of toxic products of thrombus hydrolysis or destruction of hemoglobin and other blood proteins.

Guan A.L., Retzios A.D., Henderson G.N., Markland F.S., Jr., «Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme from venom of the southern copperhead snake (Agkistrodon contortrix contortrix)». Arch.Biochem.Biophys., 1991, 289, (2), 197-207.Guan A.L., Retzios A.D., Henderson G.N., Markland F.S., Jr., "Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme from venom of the southern copperhead snake (Agkistrodon contortrix contortrix)." Arch. Biochem. Biophys., 1991, 289, (2), 197-207.

Известен способ получения вещества, обладающего антикоагулянтной активностью, из растений, произрастающих в Южной Африке (из Aspilia afrikana), а также произрастающих в средней полосе европейской части России - таволги вязолистой или коры корней пиона. Сырье измельчают и экстрагируют дистиллированной водой при соотношении сырье : экстракт 1:5, прогревают на кипящей водяной бане, после чего осадок удаляют центрифугированием при 1800-2000 об/мин, супернатант замораживают при (-10)-(-20)°С и лиофильно высушивают.There is a method of producing a substance with anticoagulant activity from plants growing in South Africa (from Aspilia afrikana), as well as those growing in the middle zone of the European part of Russia - meadowsweet or bark of peony roots. The raw materials are crushed and extracted with distilled water at a ratio of raw materials: extract 1: 5, heated in a boiling water bath, after which the precipitate is removed by centrifugation at 1800-2000 rpm, the supernatant is frozen at (-10) - (- 20) ° C and lyophilized are dried.

Способ имеет следующие недостатки:The method has the following disadvantages:

- редкий ареал распространения вида растения,- a rare distribution area of a plant species,

- недостаточные антитромбоцитарные свойства продукта,- insufficient antiplatelet properties of the product,

- имеются побочные эффекты от использования фракций продукта.- There are side effects from the use of product fractions.

Более того, получаемые по данному способу препараты являются скорее БАД, а не лечебными средствами. Они вводятся перорально, активности компонентов системы фибринолиза повышаются всего в 1,4-2 раза, механизм действия неизвестен.Moreover, the preparations obtained by this method are more likely to be dietary supplements, rather than therapeutic agents. They are administered orally, the activities of the components of the fibrinolysis system increase by only 1.4-2 times, the mechanism of action is unknown.

Патент RU, №2143270, А61К 35/78, 1999.12.27.Patent RU, No. 2143270, А61К 35/78, 1999.12.27.

Известен способ получения активатора плазминогена из среды культивирования ряда линий монослойных культур клеток, в том числе из культуры клеток почки эмбриона свиньи в присутствии пептона. Способ заключается в выращивании культуры в течение длительного времени при температуре 36,6-37,0°С с последующим добавлением в среду культивирования дистиллированной воды и последующим центрифугированием при 7000-8000 об/мин в течение 15-20 мин и отделением супернатанта. Данный способ получения активатора плазминогена из культуры клеток приводит к получению неферментного активатора, структура которого не установлена.A known method of obtaining plasminogen activator from the culture medium of a number of lines of monolayer cell cultures, including from a cell culture of a kidney of a pig embryo in the presence of peptone. The method consists in growing the culture for a long time at a temperature of 36.6-37.0 ° C, followed by the addition of distilled water to the culture medium and subsequent centrifugation at 7000-8000 rpm for 15-20 minutes and separating the supernatant. This method of obtaining plasminogen activator from cell culture leads to the production of a non-enzymatic activator, the structure of which has not been established.

Недостатком способа является также его длительность и получение целевого продукта лишь с узкой специфичностью активатора плазминогена. Авт свид. СССР №1732516, А61К 38/48, C12N 9/68, 1995.08.20.The disadvantage of this method is its duration and obtaining the target product only with a narrow specificity of plasminogen activator. Auth test. USSR No. 1732516, A61K 38/48, C12N 9/68, 1995.08.20.

Процессы получения активатора плазминогена в виде рекомбинантного белка обладают следующими недостатками: при получении рекомбинантных белков экспрессией генов в клетках E.coli белок может образовать нерастворимые тела включения. Экспрессия в клетках E.coli также непригодна для получения гликозилированных белков. Основной недостаток E.coli в качестве системы для экспрессии физиологически активных белков - наличие примесей эндотоксинов кишечной палочки в белковых препаратах. Удаление эндотоксинов - сложный процесс, требующий больших материальных затрат.The processes for producing plasminogen activator in the form of a recombinant protein have the following disadvantages: upon receipt of recombinant proteins by gene expression in E. coli cells, the protein can form insoluble inclusion bodies. Expression in E. coli cells is also unsuitable for the production of glycosylated proteins. The main disadvantage of E. coli as a system for the expression of physiologically active proteins is the presence of E. coli endotoxin impurities in protein preparations. Removal of endotoxins is a complex process requiring large material costs.

Клетки тканей животных растут значительно медленнее, чем бактериальные, и хуже поддаются генно-инженерным манипуляциям, направленным на улучшение технологических характеристик штаммов.Animal tissue cells grow much slower than bacterial, and are less susceptible to genetic engineering manipulations aimed at improving the technological characteristics of strains.

Известен способ получения активатора плазминогена из кровеносных сосудов человека. Способ представляет собой пятистадийный процесс и включает осаждение белка из экстракта сульфатом аммония, аффинную хроматографию на аргинин-сефарозе, гидрофобную хроматографию на фенил-сефарозе, гель-фильтрацию на Сефакриле G-200 и аффинную хроматографию на фибрин-сефарозе. Способ очень трудоемкий, осуществляется на дорогостоящих сорбентах, позволяет получить очищенный препарат активатора плазминогена с выходом 38%. Учитывая малодоступный источник фермента и сложность очистки, этот метод может быть использован только в лабораторных условиях.A known method of obtaining a plasminogen activator from human blood vessels. The method is a five-step process and includes precipitation of the protein from the extract with ammonium sulfate, affinity chromatography on arginine-sepharose, hydrophobic chromatography on phenyl-sepharose, gel filtration on Sephacryl G-200 and affinity chromatography on fibrin-sepharose. The method is very time-consuming, carried out on expensive sorbents, allows you to get a purified preparation of plasminogen activator with a yield of 38%. Given the inaccessible source of the enzyme and the complexity of purification, this method can only be used in laboratory conditions.

ЕР №0 124 613 (JP), C12N 9/72, А61К 38/00, опубл. 1984.11.14.EP No. 0 124 613 (JP), C12N 9/72, A61K 38/00, publ. 1984.11.14.

Известен способ получения активатора плазминогена из тканей толстой кишки человека. Как и вышеуказанный способ, он представляет собой пятистадийный процесс, включающий лигандообменную хроматографию на Zn-сефарозе, аффинную хроматографию на конканавалин А-сефарозе с последующим диализом и лиофилизацией и рехроматографию на конканавалин А-сефарозе. В других примерах вместо рехроматографии на конканавалин-сефарозе используют аффинную хроматографию на фибрин-сефарозе или бензамидин-сефарозе. Этот способ также не является препаративным из-за использования труднодоступного в настоящее время исходного материала, трудоемкого и дорогостоящего процесса очистки.A known method of obtaining a plasminogen activator from human colon tissue. Like the above method, it is a five-step process, including ligand exchange chromatography on Zn-Sepharose, affinity chromatography on concanavalin A-sepharose followed by dialysis and lyophilization and rechromatography on concanavalin A-sepharose. In other examples, affinity chromatography on fibrin-sepharose or benzamidine-sepharose is used instead of rechromatography on concanavalin-sepharose. This method is also not preparative due to the use of currently inaccessible starting material, a laborious and expensive cleaning process.

ЕР №0 241 448, (US) C12N 9/64, C12N 9/72, опубл. 1987.10.14.EP No. 0 241 448, (US) C12N 9/64, C12N 9/72, publ. 1987.10.14.

Интересен способ получения пролонгированных тромболитических средств, полученных химической модификацией фибринолитического фермента ацилированием по активному центру избытком 4-нитрофенилового эфира цис- или транс-изомеров 4-(N,N,N-триметиламино-)-коричной кислоты. Ацилирование проводят при температуре 0-25°С и рН 7,0-8,5 в течение 10-70 мин в отсутствие органического растворителя. Отделяют полученный ацилфермент гель-фильтрацией или ультрафильтрацией, белковые фракции лиофилизуют.An interesting method for producing prolonged thrombolytic agents obtained by chemical modification of the fibrinolytic enzyme by acylation of the active center with an excess of 4-nitrophenyl ester of cis or trans isomers of 4- (N, N, N-trimethylamino -) - cinnamic acid. Acylation is carried out at a temperature of 0-25 ° C and a pH of 7.0-8.5 for 10-70 minutes in the absence of an organic solvent. The obtained acyl enzyme is separated by gel filtration or ultrafiltration, protein fractions are lyophilized.

Полученные комплексы протеиназ-активаторов с обратимыми ингибиторами при введении в кровь начинают активироваться только при попадании на плазминоген, поскольку имеют к нему большее, чем модифицирующие ингибиторы, сродство. В результате химические реагенты освобождают активный центр активаторов в пользу природного субстрата плазминогена и происходит образование плазмина.The resulting complexes of proteinase activators with reversible inhibitors, when introduced into the blood, begin to be activated only when they enter plasminogen, since they have more affinity for them than modifying inhibitors. As a result, the chemical reagents release the active center of activators in favor of the natural plasminogen substrate and plasmin formation occurs.

Тромболитические ферменты, которые в этом способе подвергают модификации, довольно дороги, а после обработки их стоимость увеличивается.Thrombolytic enzymes, which are modified in this method, are quite expensive, and after processing their cost increases.

Патент RU №2121362, А61К 38/02,1998.11.10.Patent RU No. 2121362, А61К 38 / 02,1998.11.10.

Наиболее близким к заявленному является способ получения активатора плазминогена из культуральной жидкости клеток меланомы человека, включающий отделение клеточного материала от культуральной жидкости центрифугированием при 7000 g, лигандообменную хроматографию культуральной жидкости на колонке с Zn-IDA-агарозой, аффинную хроматографию на конканавалин-А-агарозе и гель-фильтрацию на Сефадексе G150 Superfine. В результате получают с 46% выходом активатор плазминогена, очищенный в 263 раза. Чистоту полученного препарата подтверждают наличием одной полосы на электрофореграмме после SDS-ПААГ-электрофореза. К недостаткам способа следует отнести дорогостоящее сырье, потенциально содержащее онкогенные белки. Таким образом, возрастает возможность вредного действия препарата при попадании в кровь пациента. Необходимость поддержания культуры клеток, многостадийный метод очистки, включающий хроматографию на дорогостоящих аффинных сорбентах, использование буфера, содержащего тиоцианат калия (отнесен к категории ядов) в высокой концентрации (1,6 М -129 г/л), длительный процесс выделения также препятствуют получению активатора плазминогена в количествах, достаточных для применения в качестве тромболитического препарата в медицине.Closest to the claimed is a method of obtaining a plasminogen activator from a culture fluid of human melanoma cells, comprising separating the cellular material from the culture fluid by centrifugation at 7000 g, ligand exchange chromatography of the culture fluid on a column with Zn-IDA agarose, affinity chromatography on concanavalin A agarose and gel filtration on Sephadex G150 Superfine. The result is a plasminogen activator purified in 263 times with a 46% yield. The purity of the obtained preparation is confirmed by the presence of one strip on the electrophoregram after SDS-PAGE electrophoresis. The disadvantages of the method include expensive raw materials that potentially contain oncogenic proteins. Thus, the possibility of the harmful effect of the drug when it enters the patient’s blood increases. The need to maintain cell culture, a multi-stage purification method, including chromatography on expensive affinity sorbents, the use of a buffer containing potassium thiocyanate (assigned to the category of poisons) in a high concentration (1.6 M -129 g / l), a long isolation process also inhibit the preparation of an activator plasminogen in amounts sufficient for use as a thrombolytic drug in medicine.

Патент US №4752603, C12N 9/64, А61К 38/00, опубл.1988.06.21.US patent No. 4752603, C12N 9/64, A61K 38/00, publ. 19888.06.21.

Задачей изобретения является повышение выхода активатора плазминогена, упрощение и удешевление способа его получения, расширение ассортимента активаторов плазминогена.The objective of the invention is to increase the yield of plasminogen activator, simplifying and cheapening the method of its production, expanding the range of plasminogen activators.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения активатора плазминогена из ферментсодержащего сырья, включающем фракционирование его с помощью ионообменной хроматографии, в качестве ферментсодержащего сырья используют коллагенолитический ферментный препарат «Морикраза», растворяют последний в трис-хлоридном буфере с рН 7,2-7,5 до концентрации его в растворе не менее 2,5%, с последующим фракционированием раствора на сорбенте ДЭАЭ-Тойоперл, элюцией протеиназы в градиенте концентрации NaCl 0,1 -1,5 М, концентрированием и обессоливанием полученного раствора активатора ультрафильтрацией на мембране, пропускающей пептиды с молекулярной массой менее 10 кДа, и очисткой активатора плазминогена гель-хроматографией на Сефадексе G50 в 0,1М аммоний-ацетатном буфере с рН 6,3-6,5, содержащем 1,0-1,2 М хлорида натрия.The problem is achieved in that in the method for producing a plasminogen activator from an enzyme-containing raw material, including fractionating it using ion exchange chromatography, the Moricrase collagenolytic enzyme preparation is used as the enzyme-containing raw material, the latter is dissolved in Tris-chloride buffer with a pH of 7.2-7, 5 to a concentration of not less than 2.5% in the solution, followed by fractionation of the solution on a DEAE-Toyoperl sorbent, elution of the proteinase in a 0.1-1.5 M NaCl concentration gradient, concentration and desalting by ultrafiltration of the obtained activator solution on a membrane passing peptides with a molecular weight of less than 10 kDa, and purification of the plasminogen activator by gel chromatography on Sephadex G50 in 0.1 M ammonium acetate buffer with a pH of 6.3–6.5 containing 1.0– 1.2 M sodium chloride.

Препарат коллагенолитических ферментов «Морикраза», разработанный НПО «Тринита» совместно с химическим факультетом МГУ им. М.В.Ломоносова, охарактеризован и выделен из гепатопанкреаса дальневосточного краба Paralithodes camtshatica (PC) по разработанной оригинальной методике.The preparation of collagenolytic enzymes "Morikraz", developed by the NGO "Trinita" in conjunction with the chemical faculty of Moscow State University M.V. Lomonosov, characterized and isolated from hepatopancreas of the Far Eastern crab Paralithodes camtshatica (PC) according to the developed original method.

Rudenskaya G.N., Isaev V.A., Shmoilov A.M., Karabasova M.A., Shvets S.V., Miroshnikov A.I., Brusov A.B. "Preparation of proteolytic enzymes from kamchatka crab Paralithodes camchatica hepatopancreas." Appl.Biochem. Biotechnol., 88, 175-83, 2000.Rudenskaya G.N., Isaev V.A., Shmoilov A.M., Karabasova M.A., Shvets S.V., Miroshnikov A.I., Brusov A.B. "Preparation of proteolytic enzymes from kamchatka crab Paralithodes camchatica hepatopancreas." Appl. Biochem. Biotechnol., 88, 175-83, 2000.

«Морикраза» - это суммарный препарат протеиназ камчатского краба, содержащий коллагенолитическую сериновую протеиназу, трипсин, эластазу, металлопротеиназу, карбоксипептидазу и аминопептидазу. Благодаря совместному действию этих ферментов препарат легко гидролизует коллаген, фибрин, азоказеин и другие белки.Moricrase is the total preparation of king crab proteinases, containing collagenolytic serine proteinase, trypsin, elastase, metalloproteinase, carboxypeptidase and aminopeptidase. Due to the combined action of these enzymes, the drug easily hydrolyzes collagen, fibrin, azokasein and other proteins.

Интерес к этому источнику связан с утилизацией отходов краболовства. Немаловажным преимуществом является безвредность препаратов коллагеназ краба для человека. Морикраза нарабатывается в значительных количествах, относительно недорога, используется в мазевых композициях для лечения ожогов, язв, послеоперационных рубцов.Interest in this source is associated with the disposal of waste from crab fisheries. An important advantage is the harmlessness of crab collagenase preparations for humans. Moricrase is produced in significant quantities, relatively inexpensive, is used in ointment compositions for the treatment of burns, ulcers, postoperative scars.

Как показали экспериментальные данные, Морикраза обладает тромболитической активностью, способна активировать плазминоген, однако непосредственное введение раствора Морикразы в кровяное русло опасно из-за его высокой коллагенолитической и протеолитической активности.As shown by experimental data, Moricrase has thrombolytic activity, is able to activate plasminogen, however, the direct injection of Moricrase solution into the bloodstream is dangerous due to its high collagenolytic and proteolytic activity.

Выделенная согласно предлагаемому способу из Морикразы металлопротеиназа - фермент, который является эффективным активатором плазминогена, обладает незначительной общей протеолитической активностью и практически не способен гидролизовать коллаген. Тромболитическое действие такого фермента обусловлено активностью эндогенного плазмина, образующегося после активации плазминогена ферментом.Isolated according to the proposed method from Moricrase metalloproteinase - an enzyme that is an effective plasminogen activator, has a slight total proteolytic activity and is practically not able to hydrolyze collagen. The thrombolytic effect of such an enzyme is due to the activity of endogenous plasmin, which is formed after plasminogen activation by the enzyme.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

В качестве источника ферментов используют раствор препарата Морикраза (концентрация его в растворе не менее 2,5% или 2,5 г/л), который фракционируют с помощью ионообменной хроматографии. Фракционирование проводят при комнатной температуре на сорбенте ДЭАЭ-тойоперл в трис-хлоридном буфере с рН 7,2-7,5. Протеиназы элюируют в градиенте концентрации хлорида натрия от 0,1 до 1-1,5 М.As a source of enzymes use a solution of the drug Morikraz (its concentration in the solution is not less than 2.5% or 2.5 g / l), which is fractionated by ion exchange chromatography. Fractionation is carried out at room temperature on a DEAE-Toyoperl sorbent in Tris-chloride buffer with a pH of 7.2-7.5. Proteinases elute in a concentration gradient of sodium chloride from 0.1 to 1-1.5 M.

Замену буфера, обессоливание и концентрирование препарата осуществляют ультрафильтрацией на мембране, задерживающей белки с молекулярной массой не менее 10 кДа.Buffer replacement, desalination and drug concentration are carried out by ultrafiltration on a membrane that retains proteins with a molecular weight of at least 10 kDa.

Для полного удаления примеси трипсина дальнейшую очистку препарата металлопротеиназы от примеси сериновых протеиназ проводят гель-хроматографией на Сефадексе G50 в 0,1 М аммоний-ацетатном буфере с рН 6.3 - 6,5, содержащем 1,0 - 1,2 М хлорид натрия.To completely remove trypsin impurities, further purification of the metalloproteinase preparation from impurities of serine proteinases is carried out by gel chromatography on Sephadex G50 in 0.1 M ammonium acetate buffer with a pH of 6.3 - 6.5, containing 1.0 - 1.2 M sodium chloride.

Пример.Example.

На колонку 20×2 см с ДЭАЭ-Тойоперл, уравновешенную Tris-HCl буфером с рН 7,5, наносят 10 мл раствора Морикразы с концентрацией 25 мг/мл. После промывки колонки стартовым буфером проводят элюцию в градиенте концентрации NaCl 0,1 - 1,0 М.On a 20 × 2 cm column with DEAE-Toyoperl equilibrated with Tris-HCl buffer at pH 7.5, 10 ml of Moricrase solution with a concentration of 25 mg / ml is applied. After washing the column with start buffer, elution is carried out in a NaCl concentration gradient of 0.1 - 1.0 M.

Фракции, содержащие металлопротеиназу, объединяют, концентрируют ультрафильтрацией на ячейке с мембраной, пропускающей пептиды с молекулярной массой менее 10 кДа.Fractions containing metalloproteinase are combined, concentrated by ultrafiltration on a cell with a membrane passing peptides with a molecular weight of less than 10 kDa.

В результате получают очищенный препарат металлопротеиназы с содержанием активатора около 84% (активность препарата по азоказеину подавляется ингибитором металлопротеиназ ЭДТА на 84%), содержащий следовую примесь трипсиноподобной сериновой протеиназы (Фиг.1) Выход 50%, очистка 2.5 раза.The result is a purified metalloproteinase preparation with an activator content of about 84% (the activity of the drug for azocasein is 84% inhibited by an EDTA metalloproteinase inhibitor) containing a trace admixture of trypsin-like serine proteinase (Figure 1) Yield 50%, purification 2.5 times.

На фиг.1 представлены:Figure 1 presents:

а) СДС-ПААГ электрофореграмма препарата «Морикраза». Справа - набор белков-маркеров (БСА 66,2 кДа, овальбумин 45 кДа, карбангидраза 31 кДа, соевый ингибитор трипсина 21,5 кДа, лизоцим 14,4 кДа);a) SDS-PAGE electrophoregram of the drug "Morikraz". On the right is a set of protein markers (BSA 66.2 kDa, ovalbumin 45 kDa, carbanhydrase 31 kDa, soybean trypsin inhibitor 21.5 kDa, lysozyme 14.4 kDa);

б) Препарат металлопротеиназы камчатского краба после ионообменной хроматографии. Слева - набор белков-маркеров (целлюлаза 94 кДа, БСА 66,2 кДа, овальбумин 45 кДа, карбангидраза 31 кДа, соевый ингибитор трипсина 21,5 кДа, лизоцим 14,4 кДа).b) Kamchatka crab metalloproteinase preparation after ion exchange chromatography. On the left is a set of marker proteins (cellulase 94 kDa, BSA 66.2 kDa, ovalbumin 45 kDa, carbanhydrase 31 kDa, soybean trypsin inhibitor 21.5 kDa, lysozyme 14.4 kDa).

Для дальнейшей очистки полученный препарат наносят на колонку с Сефадексом G50, уравновешенную 0,1 М аммоний-ацетатным буфером с рН 6,4, содержащим 1 М NaCl.For further purification, the resulting preparation was applied to a Sephadex G50 column, equilibrated with 0.1 M ammonium acetate buffer with a pH of 6.4, containing 1 M NaCl.

В результате получают препарат металлопротеиназы с содержанием активатора, близким к 100%, гомогенный по данным электрофореза в ПААГ (фиг.2), с выходом по активности 39% и степенью очистки 5,5 раза.The result is a metalloproteinase preparation with an activator content close to 100%, homogeneous according to the SDS page electrophoresis (FIG. 2), with a yield of 39% and a purification degree of 5.5 times.

На фиг.2 представлен препарат металлопротеиназы камчатского краба после ионообменной хроматографии и гель-хроматографии. Слева - набор белков-маркеров (целлюлаза 94 кДа, БСА 66,2 кДа, овальбумин 45 кДа, карбангидраза 31 кДа, соевый ингибитор трипсина 21,5 кДа, лизоцим 14,4 кДа).Figure 2 presents the preparation of king crab metalloproteinases after ion exchange chromatography and gel chromatography. On the left is a set of marker proteins (cellulase 94 kDa, BSA 66.2 kDa, ovalbumin 45 kDa, carbanhydrase 31 kDa, soybean trypsin inhibitor 21.5 kDa, lysozyme 14.4 kDa).

Фибринолитическую активность препарата и его способность активировать плазминоген определяют с использованием стандартных фибриновых пластин, приготовленных по следующей методике: «Методы исследования фибринолитической системы крови». Под ред. Г.В. Андреенко. М.:МГУ, 1981. С.43.The fibrinolytic activity of the drug and its ability to activate plasminogen is determined using standard fibrin plates prepared according to the following method: "Methods for the study of the blood fibrinolytic system." Ed. G.V. Andreenko. M.: Moscow State University, 1981. P. 43.

На поверхность фибриновой пластины наносят 30 мкл плазмы крови человека или физиологического раствора, а затем сверху наслаивают раствор препарата. Фибриновые пластины инкубируют при температуре 37°С. Площадь зоны лизиса определяют как произведение двух перпендикулярных диаметров.30 μl of human blood plasma or saline is applied to the surface of the fibrin plate, and then the drug solution is layered on top. Fibrin plates are incubated at a temperature of 37 ° C. The area of the lysis zone is defined as the product of two perpendicular diameters.

Активацию плазминогена металлопротеиназой также исследуют in vitro путем инкубации раствора, содержащего плазминоген и металлопротеиназу, при температуре 37°С и рН 7,5 в течение 2 часов и более. Белки из раствора осаждают ТХУ в конечной концентрации 7 -10% (вес./об.), промывают осадок ацетоном и растворяют в буфере для нанесения образцов. Затем проводят электрофорез по Лэммли [Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970 Aug 15;227, (5259):680-685] и окрашивают гель «Кумасси бриллиантовым голубым» для визуализации белковых полос.The activation of plasminogen by metalloproteinase is also investigated in vitro by incubating a solution containing plasminogen and metalloproteinase at a temperature of 37 ° C and a pH of 7.5 for 2 hours or more. Proteins from the solution precipitate TCA at a final concentration of 7-10% (w / v), wash the precipitate with acetone and dissolve in the sample buffer. Then carry out electrophoresis according to Laemmli [Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970 Aug 15; 227, (5259): 680-685] and stained with Coomassie Brilliant Blue gel to visualize protein bands.

Способность препарата лизировать предобразованные сгустки плазмы крови человека определяют по следующей методике.The ability of the drug to lyse preformed human blood plasma clots is determined by the following method.

К 250 мкл плазмы крови человека добавляют 50 мкл раствора тромбина (2000 ед.акт. на 0,2 г сухого веса) с концентрацией 2 мг/мл и выдерживают в течение 5 минут на водяной бане при температуре 37°С.To 250 μl of human blood plasma add 50 μl of thrombin solution (2000 units per 0.2 g dry weight) with a concentration of 2 mg / ml and incubated for 5 minutes in a water bath at a temperature of 37 ° C.

К полученному сгустку добавляют 500 мкл раствора препарата фермента и выдерживают на водяной бане при температуре 37°С до полного лизиса сгустка. В контрольные пробирки добавляют физиологический раствор. Лизис сгустка регистрируют визуально.To the resulting clot, add 500 μl of a solution of the enzyme preparation and incubated in a water bath at a temperature of 37 ° C until the clot is completely lysed. Saline is added to control tubes. Clot lysis is recorded visually.

На фиг.3 представлена электрофореграмма продуктов взаимодействия плазминогена с металлопротеиназой (время инкубации - 2 часа). 1 - плазминоген без металлопротеиназы, 2 - набор белков - маркеров (сбоку указаны их молекулярные массы в кДа), 3 - реакционная смесь (МП - металлопротеиназа).Figure 3 presents the electrophoregram of the products of the interaction of plasminogen with metalloproteinase (incubation time - 2 hours). 1 - plasminogen without metalloproteinase, 2 - a set of protein markers (their molecular weights in kDa are indicated on the side), 3 - reaction mixture (MP - metalloproteinase).

В таблице приведены данные, характеризующие активаторную активность полученного продукта.The table shows the data characterizing the activator activity of the obtained product.

Figure 00000001
Figure 00000001

В случае использования активатора плазминогена, полученного по предлагаемому способу, полный лизис сгустков плазмы (который эквивалентен полному восстановлению проходимости кровеносного сосуда) происходит за 4 ч 20 мин под действием 500 мкг фермента. В случае использования активатора плазминогена, полученного по способу прототипа, добавление 20 мкг и более активатора плазминогена к сгустку плазмы приводит к неполному лизису тромба за 12 час, причем невозможно определить, произойдет ли при неполном лизисе тромба востановление проходимости сосуда (так как в прототипе степень лизиса оценивали с помощью радиометрического метода, который не позволяет установить, нарушена ли механическая целостность тромба - то есть, восстановилась ли проходимость сосудов).In the case of using the plasminogen activator obtained by the proposed method, complete lysis of plasma clots (which is equivalent to the complete restoration of the patency of a blood vessel) occurs within 4 hours 20 minutes under the influence of 500 μg of the enzyme. In the case of using the plasminogen activator obtained by the prototype method, the addition of 20 μg or more plasminogen activator to the plasma clot leads to incomplete lysis of the thrombus in 12 hours, and it is impossible to determine whether restoration of vascular patency occurs during incomplete lysis of the thrombus (since the prototype has a degree of lysis evaluated using the radiometric method, which does not allow us to establish whether the mechanical integrity of the thrombus is violated - that is, whether the patency of the vessels is restored).

Таким образом, при сопоставимой активаторной активности полученного нами фермента с активностью фермента, выделенного в прототипе, предложный способ позволяет:Thus, with comparable activator activity of the obtained enzyme with the activity of the enzyme isolated in the prototype, the proposed method allows you to:

1) использовать более доступное сырье (гепатопанкреас краба - побочный продукт пищевой промышленности, таким образом, наша методика позволяет более полно утилизировать природное сырье), при этом нет необходимости в культивировании клетки (тем более опухолевых),1) use more affordable raw materials (crab hepatopancreas is a by-product of the food industry, so our technique allows us to more fully utilize natural raw materials), and there is no need to cultivate cells (especially tumor cells),

2) уменьшить затраты на очистку препарата (менее дорогие сорбенты, меньшее число стадий),2) reduce the cost of cleaning the drug (less expensive sorbents, fewer stages),

3) использовать безопасные для организма препараты.3) use drugs that are safe for the body.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить новый активатор плазминогена из доступного, дешевого и не содержащего онкогенных белков сырья, сократить время процесса и удешевить процесс получения препарата.Thus, the proposed method allows to obtain a new plasminogen activator from affordable, cheap and not containing oncogenic protein raw materials, to reduce the process time and reduce the cost of the preparation process.

Claims (1)

Способ получения активатора плазминогена из ферментсодержащего сырья, включающий фракционирование его с помощью ионообменной хроматографии, отличающийся тем, что в качестве ферментсодержащего сырья используют коллагенолитический ферментный препарат «Морикраза», растворяют последний в трис-хлоридном буфере с рН 7,2-7,5 до концентрации его в растворе не менее 2,5% с последующим фракционированием раствора на сорбенте ДЭАЭ-Тойоперл, элюцией протеиназы в градиенте концентрации NaCl 0,l-1,5 М, концентрированием и обессоливанием полученного раствора активатора плазминогена ультрафильтрацией на мембране, пропускающей пептиды с молекулярной массой менее 10 кДа, и очисткой активатора плазминогена гель-хроматографией на Сефадексе G50 в 0,1 М аммоний-ацетатном буфере с рН 6,3-6,5, содержащем 1,0-1,2 М хлорида натрия. A method of obtaining a plasminogen activator from an enzyme-containing raw material, comprising fractionating it using ion exchange chromatography, characterized in that the Moricrase collagenolytic enzyme preparation is used as the enzyme-containing raw material, the latter is dissolved in Tris-chloride buffer with a pH of 7.2-7.5 to a concentration it in a solution of at least 2.5%, followed by fractionation of the solution on a DEAE-Toyoperl sorbent, elution of a proteinase in a concentration gradient of NaCl 0, l-1.5 M, concentration and desalination of the resulting solution of plasminogen activator by ultrafiltration on a membrane passing peptides with a molecular weight of less than 10 kDa and purification of plasminogen activator by gel chromatography on Sephadex G50 in 0.1 M ammonium acetate buffer with a pH of 6.3-6.5 containing 1.0- 1.2 M sodium chloride.
RU2007119191/13A 2007-05-24 2007-05-24 Method of production of plasminogen activator RU2346983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119191/13A RU2346983C1 (en) 2007-05-24 2007-05-24 Method of production of plasminogen activator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119191/13A RU2346983C1 (en) 2007-05-24 2007-05-24 Method of production of plasminogen activator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2346983C1 true RU2346983C1 (en) 2009-02-20

Family

ID=40531787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007119191/13A RU2346983C1 (en) 2007-05-24 2007-05-24 Method of production of plasminogen activator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2346983C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116103270A (en) * 2023-02-14 2023-05-12 华侨大学 Plasmin affinity purification method based on agarose gel and plasmin and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4245051A (en) * 1978-03-30 1981-01-13 Rockefeller University Human serum plasminogen activator
US4317882A (en) * 1979-04-26 1982-03-02 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Production of plasminogen activator
US4752603A (en) * 1980-06-11 1988-06-21 Leuven Research And Development Vzw Plasminogen activator and pharmaceutical composition having thrombolytic activity
SU1732516A1 (en) * 1990-04-24 1995-08-20 МГУ им.М.В.Ломоносова Method for producing plasminogen promoter
RU2121362C1 (en) * 1995-09-08 1998-11-10 Роза Бакировна Айсина The prolonged thrombolytic agent and a method of its preparing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4245051A (en) * 1978-03-30 1981-01-13 Rockefeller University Human serum plasminogen activator
US4317882A (en) * 1979-04-26 1982-03-02 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Production of plasminogen activator
US4752603A (en) * 1980-06-11 1988-06-21 Leuven Research And Development Vzw Plasminogen activator and pharmaceutical composition having thrombolytic activity
SU1732516A1 (en) * 1990-04-24 1995-08-20 МГУ им.М.В.Ломоносова Method for producing plasminogen promoter
RU2121362C1 (en) * 1995-09-08 1998-11-10 Роза Бакировна Айсина The prolonged thrombolytic agent and a method of its preparing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUAN A.L., RETZIOS A.D., HENDERSON G.N., MARKLAND F.S. Jr. "Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme from venom of the southern copperhead snake (Agkisrodon contortrix contortrix)", Arch. Biochem. Biophys, 1991, 289, (2), 197-207. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116103270A (en) * 2023-02-14 2023-05-12 华侨大学 Plasmin affinity purification method based on agarose gel and plasmin and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matsubara et al. Purification and characterization of a fibrinolytic enzyme and identification of fibrinogen clotting enzyme in a marine green alga, Codium divaricatum
Raskovic et al. Identification, purification and characterization of a novel collagenolytic serine protease from fig (Ficus carica var. Brown Turkey) latex
Bernardes et al. Isolation and structural characterization of a new fibrin (ogen) olytic metalloproteinase from Bothrops moojeni snake venom
Pérez et al. Natural protease inhibitors to hemorrhagins in snake venoms and their potential use in medicine
Majumdar et al. Characterization, mechanism of anticoagulant action, and assessment of therapeutic potential of a fibrinolytic serine protease (Brevithrombolase) purified from Brevibacillus brevis strain FF02B
Batomunkueva et al. Isolation, Purification, and Resolution of the Extracellular Proteinase Complex of Aspergillus ochraceus513 with Fibrinolytic and Anticoagulant Activities
US6638503B2 (en) Streptomyces megasporus sd5, process for the isolation thereof, novel fibrinolytic enzyme prepared therefrom, process for the production of said enzyme and method of treatment of thrombolytic disorders using said enzyme
Fonseca et al. Purification and biochemical characterization of Eumiliin from Euphorbia milii var. hislopii latex
Girón et al. Functional characterization of fibrinolytic metalloproteinases (colombienases) isolated from Bothrops colombiensis venom
RU2346983C1 (en) Method of production of plasminogen activator
Yeon et al. Purification of serine protease from polychaeta, Lumbrineris nipponica, and assessment of its fibrinolytic activity
Said et al. Characterization of fibrinolytic enzymes produced by the halophilic Streptomyces flaveolus and Streptomyces galtieri isolated from Wady El-Natron area in North Egypt
Markland Fibrin (ogen) olytic enzymes from snake venoms
RU2236460C1 (en) Method for preparing collagenase
Sahoo et al. Exploitation of fibrinolytic enzymes in combating blood clotting disorders–recent advances and strategies: A comprehensive Review
KR20150004009A (en) A fibrinolytic α chymotrypsin like serine metalloprotease originated from the edible mushroom Lyophyllumcinerascens and the purification method thereof
KR101106507B1 (en) Thrombolytic enzyme derived from longevity mushroom mycelium
KR100320948B1 (en) Thrombolytic serine protease separated and purified from a herbaceous plant and method for producing the same
RU2403284C1 (en) Method of producing anticoagulative collagenase inhibitor from king crab hepatopancreas
Khow et al. A hemorrhagin as a metalloprotease in the venom of Trimeresurus purpureomaculatus: purification and characterization
Zaman et al. Thrombolytic activity of alkaline protease purified from a mutant strain Bacillus licheniformis MZK05M9
KR100324254B1 (en) Mushroom extract with thrombolytic activity
KR100419451B1 (en) Protein with thrombolytic activities extracted from natural product
KR100453574B1 (en) Serine protease derived from insects, method for extracting said serin protease and composition for drug and food using the same
KR100284758B1 (en) Thrombolytic enzyme protein isolated from slugs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090525

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20101210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160525