JP2015505670A - 生物学的生成物のための精製および分離処理アセンブリ（ｐａｓｔａ） - Google Patents

Abstract

バイオリアクションサイクル中またはバイオリアクションサイクルの終わりに発現された生物学的生成物を捕獲および精製することができるアセンブリが開示され、そのアセンブリにおいては、結合樹脂がバイオリアクタの内容物から分離された状態で保たれており、これにより、バイオリアクタ内における生物学的生成物の捕獲、採取および精製が可能に成されている；これに加え、本発明は、望ましくない代謝生成物を取り除く手段を提供し、更には、クロマトグラフィーカラムの効率的な装填をも提供する。

Description

発明の背景
バイオリアクタは哺乳類細胞培養物を増殖させるために使用されており、その場合、それらの細胞が抗体または組み換えタンパク質などの細胞外成分を産生する。また、バイオリアクタはウイルスの産生でも使用されている。バイオリアクタから所望の成分を濃縮および精製するために分離プロセスが実施されるが、そのような所望の成分は、例えば治療剤または診断剤として有用であってよい。バイオリアクタは、主に、標的とする生物学的培養物を増殖させるために液体の混合およびガス化を提供する複雑な機械的装置である；このステップに続いて幾つかの付加的な単位プロセスが実施され、そのような単位プロセスは、細胞の分離、栄養培地の体積を減らすための濾過、クロマトグラフィーカラムへの装填および幾つかの精製ステップなどを含む。近年、短いターン・アラウンド・タイムで多くの標的とする生物学的生成物を産生することに関する認識が高まっており、特に、それがテロリズムに関連したニーズに立ち向かうために必要とされる生成物に関係する場合にこれが当てはまる；また、これは、ワクチンおよび抗体を迅速に開発および製造することに対するニーズをも含む。

現在用いられている方法は、これらの生成物を製造するために多額の資本投資および長期にわたる単調で退屈なプロセスを必要とする。製造ステップを削減し、且つ、製薬および創薬の経費を低減して、標的とする生物学的生成物を産生するための製造方法を創出することに対する大きな満たされていないニーズが存在する。

全操作中、閉じられた状態のままの同一容器内で、細胞を増殖させて標的とする生物学的生成物を分泌させるステップから、それらの標的とした生物学的生成物を分離するステップおよびその標的とした生物学的生成物を精製するステップまでの、標的とする生物学的生成物の製造におけるすべてのステップを兼ね備えたシステムは、標的とする生物学的薬物が開発され、製造される仕方を変える。これは、このようなシステムが製造の迅速な展開を可能にするため、対テロ作戦での場合や、更には、伝染病の流行から一般大衆を保護するときなどのように、ある生成物を迅速に製造することが必要となる状況に最も適している。

米国特許第７，３０６，９３４号明細書 米国特許第７，７９９，５４８号明細書 米国特許第７，１４１，１５４号明細書

バイオリアクタ内における薬物の分離および精製を兼ね合わせることに関する態様は新規であり、且つ、破壊的技術である。バイオリアクタは専ら細胞を増殖させることを目的として使用されているが、それらの役割は、そのバイオリアクタ内で完了され得る他のプロセスを含めるべく拡張することができる。

標的とする生物学的生成物を発現させ、栄養培地内に存在する他の成分からその標的とした生物学的生成物を分離するための製造方法であって、その標的とした生物学的生成物をバイオリアクタ内において樹脂と結合させることにより前述のバイオリアクタ内での発現ステップおよび分離ステップを兼ね合わせ、上述の栄養培地を廃棄し、そして、標的とした生物学的生成物を濃縮溶液として溶出する方法を開発することに対する満たされていないニーズが存在する；この製造方法は、標的とする生物学的生成物の分離および精製における少なくとも３つのステップ（細胞培養物を取り出すための濾過または遠心分離、体積減少のための限外濾過の実行、およびバイオリアクタからの選択的溶出による標的とした生物学的生成物の精製）を排除する；この最後の使用はそのバイオリアクタをクロマトグラフィーカラムにする。

生物学的薬物の製造において関心が向けられていない他の問題は、細胞培養物の増殖を増強するためにバイオリアクタから望ましくない代謝産物を除去することに対するニーズに存在する；これらの成分を除去するための方法は産生収率を改善する。

更に、生物学的薬物の製造において関心が向けられていない別の問題が精製ステップに存在し、この精製ステップでは、結合樹脂がクロマトグラフィーカラムに装填され、その結合樹脂はこの装填プロセスにおいてしばしば浪費される。この装填ステップで被る損失を低減させるために、クロマトグラフィーカラムに配置されるシース内において上述の結合樹脂を全体的に包含することとなるアセンブリを考案することに対するニーズが存在する。

発明の簡単な概要
本発明は、１つの態様においては、さまざまな標的とする生物学的生成物を調製するための方法を提供する。その方法は、標的とする生物学的生成物をバイオリアクタ内において伝統的な手法で発現させるステップと、その後、前述の発現フェーズ中かまたはその発現サイクルの終わりかのいずれかで、標的とした生物学的生成物を捕獲するためにそのバイオリアクタに樹脂を加えるステップを含む。前述の樹脂は、バイオリアクタから取り出すことができ、且つ、クロマトグラフィーカラム内に配置することができる可撓性のチューブに含有されている。代替的に、本方法が先ず標的とした生物学的生成物の発現を完了することを含んでいる場合には、前述の可撓性チューブをバイオリアクタ内にとどめておくことも可能であり、その際には、種々の緩衝液を用いてそのバイオリアクタから直接的に純粋な形態の標的とした生物学的生成物を溶出させることができる。

また、本発明は、使用された樹脂を再装填する方法も教示しており、このようにして樹脂を繰り返し使用することにより、標的とする生物学的生成物の製造に関わる総経費を低減することが可能になる。

バイオリアクションプロセス中に形成される標的とした生物学的生成物および恐らくはその代謝産物を捕獲することは、その標的とした生物学的生成物が組み換え細胞にとって有毒である場合に、または、バイリアクタ内における、より高濃度の標的とした生物学的生成物がその発現プロセスの生産性に悪影響を及ぼす場合にしばしば有用である。

また、バイオリアクション（ｂｉｏｒａｃｔｉｏｎ）サイクルにおける望ましくない代謝産物を取り除くための技法および樹脂をクロマトグラフィーカラムに装填するための方法も本発明において提供される。

図１は、特許請求されている発明の側断面図である。

発明の詳細な説明
１つの態様においては、本発明は、バイオリアクタ内におけるバイオリアクションの標的とする生物学的生成物およびその代謝産物を対象とした精製および分離処理用アセンブリ（ＰＡＳＴＡ）を提供し、そこでは、これらの成分を捕獲する樹脂がバイオリアクタの内容物から分離された状態に保たれていて、これにより、バイオリアクタの内容物からその樹脂を分離することができるように成されている。

別の態様においては、本発明は、樹脂を含有するアセンブリを提供し、そこでは、そのアセンブリの長さが長いこと（このアセンブリの直径がより小さいため）が本ＰＡＳＴＡの内部の樹脂とバイオリアクタ内において発現された生成物との効率的な接触を可能に成している。本ＰＡＳＴＡはサイズが可変であってよく、そして、単に適切な長さを切り取ることによりサイズ調整されてもよいし、更には、単にヒートシーリングを行うことによってさまざまな長さを再接続することによりサイズ調整することもできる。尚、その樹脂をメッシュハウジング内に確保することにより、取り扱い中の樹脂の損失をも低減することができる。多孔質チューブを含む本ＰＡＳＴＡは、ハウジングの内部に樹脂を保持することができるように設計された開口を有している；前述のメッシュの最適な開口は、使用される樹脂のほとんどが５０μよりも大きな平均直径サイズを有しているため、約５０μである；しかしながら、もっと微細な樹脂が使用される場合には、そのハウジングのメッシュのサイズはそれ相応に小さくされる。特筆すべきことは、樹脂の素早い平衡化を可能にするためには、栄養培地への最大の暴露が要求され、それ故、樹脂を保持する最大サイズのメッシュを選ぶことが望ましいということである。ほとんどの場合、上述の可撓性のチューブハウジングは、直径が５ｍｍ未満のナイロン製のメッシュチューブである。本ＰＡＳＴＡは数センチメートルから何百メートルもにわたる範囲のさまざまな長さに組み立てられ、そして、上述のメッシュハウジングは約５０ｍｍから１００ｍｍまでの一定の間隔でシーリングされる；この一定間隔でのシーリングは、ハウジング内で樹脂が分かれてしまい、これによりバイオリアクタ内での栄養培地との接触が低減してしまうのを避けるために必要である。このシーリングは、熱で作用するシーリングバーを使用することにより、または誘導法を用いることにより容易に達成され、後者が好適な方法である。

また、本ＰＡＳＴＡの使用に先立って、ＰＡＳＴＡの組み立てで生じている可能性のあるあらゆるもっと小さな樹脂の粒子および他の砕片を取り除くため、水中で本ＰＡＳＴＡを洗うことも推奨される。以下で示唆されているようにＰＡＳＴＡがバイオリアクションプロセス中に使用される場合には、本ＰＡＳＴＡは、好適にはガンマ線照射により滅菌される；別な具合には、本ＰＡＳＴＡは、標的とする生成物が汚染されてしまうのを避けるため、製剤学的にクリーンな状態で使用される。ＰＡＳＴＡがプロセス中に取り出される場合には、バイオリアクタから引き抜くことによってＰＡＳＴＡを取り出すことができるようにするため、ＰＡＳＴＡの１つの端部をバイリアクタの外側に出しておくことが勧められる。代替的に、ＰＡＳＴＡにひもを取り付けることもできる；しかしながら、本ＰＡＳＴＡは細いチューブであるため、ＰＡＳＴＡの１つの端部がバイオリアクタの外側に出たままに成されているときの暴露されない樹脂は最小限であり、この方式が一層良好な実践となる。もっと長い長さまたはもっと短い長さのＰＡＳＴＡが所望の場合には、ハウジングが周期的にシーリングされるので、それらの端部をシーリングする必要性を伴うことなく、単にその可撓性チューブを切り取ることにより容易に製作することができる；切断されるコンパートメントに含有されていた樹脂の損失を被るだけで済む；この樹脂は、損失を最小限度にとどめるべく収集されて、後に使用することができる。同様に、もっと長い長さが所望のときには、種々のより短い長さのハウジングを、それらを一緒にヒートシーリングすることによってつなぐことにより、組み立てることができる。商業生産環境においては、本ＰＡＳＴＡは巻き上げられてリールの形態で保持され、必要な場合に引き出されて、所望の長さに切断されるものと想定されている。本ＰＡＳＴＡリールは、樹脂の汚染を防ぐ液体中で保持されてよく、また、バイオリアクタ内への導入に先立って洗うこともできる。

尚も別の態様においては、本発明は、発現サイクルの終わりに本ＰＡＳＴＡを使用することにより、あるいは発現された標的とする生物学的生成物をバイリアクタから周期的に取り出して、その後に、その生物学的生成物をバイオリアクタの外部で精製処理に掛けることにより、バイオリアクタにおいて精製された標的とする生物学的生成物を製造するための方法を提供する。

最初に図１を参照しながら説明すると、図１は、本ＰＡＳＴＡの１つの好適な実施形態の側断面図であり、そのＰＡＳＴＡは、樹脂５を保持した可撓性で多孔質のチューブ１を含んでいて、前述のチューブ１は、シーリングされた端部２および３、更には、そのチューブの長さに沿って予め定められた間隔４で設けられたシーリングを伴っている。

本発明において特許請求されているＰＡＳＴＡを用いる、２つの相異なるタイプの製造方法が想定されている。最初に、標的とする生物学的生成物を発現させるステップの完了時に、本ＰＡＳＴＡがバイオリアクタの内部に配置される。この時点で、標的とした生物学的生成物は、充分に発現されていて、且つ、そのバイオリアクタ内におけるその標的とした生物学的生成物の発現のために使用された栄養培地中における溶液として存在している。本発明のＰＡＳＴＡは適切な量の樹脂を含有したチューブを含んでいて、その樹脂は、上述のバイオリアクタ内において溶液の状態で存在している標的とした生物学的生成物を結合する能力を有している。使用される樹脂の量は、先ずはバイオリアクタ内における標的とする生物学的生成物の濃度を決定することにより、次にはその樹脂の理論的な結合能力により決定される。例えば、モノクローナル抗体および融合タンパク質は約３０〜５０ｍｇ／ｍＬのプロテインＡ樹脂に結合される；発現レベルが約１Ｇ／Ｌである１０００Ｌのバッチの場合についてもそうである（例えば、融合タンパク質エタネルセプト（ｅｔａｎｅｒｃｐｔ）またはモノクローナル抗体リツキシマブに対して）。したがって、１０００Ｇのそのタンパク質を結合させるために必要となる樹脂の量は約２０リットルから３３リットルまでである。この量の樹脂の経費は約＄３００，０００から＄５００，０００までである。これは多額であるが、このプロテインＡ樹脂が何百回も繰り返して使用することができることを考えれば、このプロセスの総経費は高くはない。使用される本ＰＡＳＴＡの長さは、そのＰＡＳＴＡ内の樹脂の直径および密度に依存する。例えば、２０Ｌの樹脂は、直径が約５ｍｍで長さが約２５０メートルのＰＡＳＴＡおよび直径が１０ｍｍで長さが約６５メートルのＰＡＳＴＡ内に収容される。１０００Ｌのバッチでは、バイオリアクタのサイズは約２，０００Ｌであり、したがって、そこに２０〜３３Ｌの体積を加えることは、そのバイオリアクタの内部の総体積に影響を及ぼさないことが理解される。本ＰＡＳＴＡを加えた後、そのバイオリアクタは、ガス化を止めることによってタンパク質の劣化が引き起こされることがしばしば見られるため、持続的なガス化を伴った混合モードで運転される。その栄養培地は、一般的には予備的研究から予め定められた時間に基づいて、頻繁に試験される。バイオリアクタ内におけるエタネルセプトまたはリツキシマブの濃度が１ｍｇ／Ｌ未満もしくは別のそのような終点未満にまで下がったときに、その標的とする生物学的生成物を捕獲するプロセスが完了したものと見なされる。この時点で、これらのタンパク質を精製するための幾つかの選択肢が製造業者に与えられる。この理想的な溶液は、そのバイオリアクタを精製クロマトグラフィーカラムとして使用するためのものである。これは、先ず、懸濁細胞（最も可能性が高いのはチャイニーズハムスター卵巣細胞である）と共に栄養培地（上述の例の場合には約１０００Ｌ）を排出することにより容易に達成される。バイオリアクタは、恐らく、ドレインポートを備えているが、もし備えていない場合には、バイオリアクタのこの特殊な用途での使用に適合するためにドレインポートを創出することができる。このステップは、タンパク質の精製において最も費用の掛かるステップのうちの１つ（細胞の除去および栄養培地の体積減少）をたちどころにして不要にしており、上で与えられている特定の例では処理時間を約４８時間節約している。この段階で、機器費用の節約だけでも何百万ドルにもなる。この時点で、目的のタンパク質は、使用されたプロテインＡ樹脂と結合した形態で存在しており、且つ、本装置の内部に含有されている。この時点で、バイオリアクタのドレインを閉じることができ、且つ、そのバイオリアクタをバイオリアクタの底部に沈んでいるものと考えられる本ＰＡＳＴＡを覆うのに充分な液体で満たすことができる。この液体（最も可能性が高いのは水である）は、プロテインＡからのエタネルセプトまたはリツキシマブの結合の破断を許さないｐＨおよび電気伝導率を有する液体である。この段階で液体を加える目的は、本ＰＡＳＴＡ内に留まっている可能性のあるあらゆる付着細胞または他の粒子状の破片を取り除くことである。混ざり合うのに充分な時間を掛けた後、もっと早期のステップで栄養培地を取り除いたのと同様な仕方で、その液体が排出される。この時点で、選んだタンパク質以外のプロテインＡに結合されている物質の結合の破断を引き起こす緩衝液をバイオリアクタに充填し、本ＰＡＳＴＡを浸漬することができる［一層良好な選択は、標的タンパク質の結合をまさしく破断し始めることが想定されるが、そのレベルが些細なレベルにすぎないような緩衝液を選ぶことである］。この緩衝液は、予め定められた時間の間行われる混合の後、排出される。この段階で、精製の最終ステップを開始することができ、そこでは、上述の結合を完全に［理想的には１００％未満］破断するｐＨおよび電解質濃度を有している緩衝液が使用され、そして、混合後、この緩衝液は、エタネルセプトまたはリツキシマブなどの精製された標的タンパク質の濃縮溶液として収集される。記載されているこれら３つのステップは、先行する予備的研究に基づいて、２つのステップを生じるように組み合わせることができる。上記で説明されているエタネルセプトおよびリツキシマブのような標的タンパク質を製造する方法は、すべてのタイプの標的とする生物学的薬物の非常に多額な製造費用を節約する効率的なプロセスである。伝統的な機器での下流のプロセッシングの経費を排除するだけで、製造業者は、機器費用、機器の検証、長時間に及ぶプロセッシング、ならびにあらゆる下流のプロセスで普通に生じる不可避的な劣化および収率損失に関わる費用で、何百万ドルも節約する。本発明は、今や、標的とする生物学的薬物を製造することに関するゲームチェンジングな解決策を提供しており、その解決策は、会社や施設がこれらの標的とする生物学的生成物を製造するためにより少ない予算で容易に受け入れることができるものであり、また、より迅速な薬物の開発も可能にする。

以上で説明されている標的とする生物学的生成物を製造するための方法は本発明の１つの好適な実施形態を提示したものである。しかしながら、以上で説明されている運転に関わる総事業費は、本発明の修正により大いに削減することができる。上述の練習的課題で用いられた樹脂プロテインＡの費用の１０分の１の費用しか製造業者は負担することができないものと仮定する；この場合、その方法は、本ＰＡＳＴＡ内において必要とされた樹脂のうちの５％が一度に加えられ、そして、その樹脂が標的タンパク質のうちの５％を結合している栄養培地と平衡になったときに、そのＰＡＳＴＡが取り出されて、その樹脂のうちの５％に相当する未使用のＰＡＳＴＡ（標的タンパク質の結合を取り外すための緩衝液に供されているＰＡＳＴＡ）で直ちに置き換えられるというように修正される。この後、その取り出されたＰＡＳＴＡは別の容器に移され、そこで、上記で説明されているように、洗浄および精製を行うための緩衝溶液中に浸漬される。この時点で、そのＰＡＳＴＡはバイオリアクタ内において再使用される準備が整っている；それぞれが５％の樹脂を伴っている２セット分のＰＡＳＴＡを保持しておくことにより連続的な精製プロセスが可能になり、そして、そのためにはより長い時間が掛かるが、その一方で、この方法は確実に初期的な運転の総事業費を低減することになる。特筆すべきことは、多くの場合、樹脂の費用はプロテインＡで指摘されている程には高くなく、場合によっては、単回の使用後、それらの樹脂を廃棄することさえできる。しかしながら、本発明は、そのプロセスのアフォーダビリティーに基づいて方法を選べるようにする自由度を製造業者に提供する。

標的とする生物学的生成物の製造の改善に関わる数多くの他の領域が存在し、そのうちの２つは本発明により容易に処理することができる。ある事例では、望ましくない代謝産物を取り除いて標的タンパク質の発現を改善するために本発明が使用され、また、別の事例では、使用されて樹脂が失われたカラム（ｌｏｓｅ ｒｅｓｉｎ）を装填する際に一般的に生じる損失を低減させるように、下流のクロマトグラフィーカラムに装填するために、ここで開示されている本発明が使用される。

上記で記載されている好適な実施形態は１つの例に関係したものであって、そこでは、標的とした生物学的発現プロセスが先ず終わらせられる；しかしながら、発現エンジンを含む細胞に対してその生成物が毒性を有しているためか、またはその生成物が不安定である場合、更には、その生成物の濃度がより高くなるとその標的とした生物学的生成物を発現する細胞の生産性を低下させてしまう場合などのいずれかの理由で、その発現された標的とする生物学的物質を連続的に取り出すことが極めて重要な意味を持つ多くの他のプロセスが残っている。現在のところ、当技術分野において利用可能な唯一の選択肢は、（その産生細胞をバイオリアクタ内に残したままで）栄養培地を濾過して取り除き、それを未使用の培地で置き換えることである；これは、バイオリアクタから標的とした生物学的生成物を取り出すこととなる。栄養培地の除去は広範囲にわたる濾過プロセスを必要とするが、そのような濾過プロセスは、標的とした生物学的生成物を汚染に晒し、且つ、そのプロセスに対する細心の注意と巧妙な取り扱いが必要となって、その処理を極めて高価な労作にする。本発明は、オンゴーイングベースでバイオリアクタから標的とした生物学的生成物を取り出すための理想的な解決策を提供する。これは、そのプロセスの初めからか、または標的とする生物学的薬物の発現に関わる特定の段階で開始するかのいずれかで；周期的な仕方または連続的な仕方のいずれかで所望の樹脂を含有する本ＰＡＳＴＡを配置することにより達成される。そのＰＡＳＴＡは、バイオリアクタ内において平衡化することができるようにされ、その後、バイオリアクタから取り出されて、未使用のＰＡＳＴＡで置き換えられる。この後、その取り出されたＰＡＳＴＡは洗浄および精製に関する第１の実施形態で説明されているのと同様な処理に掛けられてよく、そのＰＡＳＴＡは再使用することができ、これにより、そのプロセスで使用される樹脂の経費を最小化することができる。標的タンパク質が取り出された時点で、その栄養培地に栄養要素が補充されてよい。１つの理想的な実施形態においては、製造業者は、何らかの代謝産物の蓄積が発現効率にとって悪影響をもたらす場合に、栄養培地からそのような代謝産物をも除去する樹脂の組成を考案することができる。本ＰＡＳＴＡは、標的とする生物学的生成物を捕獲することが意図されているＰＡＳＴＡとは別にそれらの代謝産物を特異的に結合する樹脂を用いて製作することができ、そのような場合には、複数のＰＡＳＴＡを使用することができる。

以上で開示されている好適な実施形態は、本発明の限られた数の適用例を記載しているにすぎない。標的とする生物学的生成物を製造する技術に精通した者であれば、本発明の多くの他の用途を見出すであろうが、そのような用途はすべて参照によりここに含められる。

（一般的な実施形態）
第１番目の実施形態においては、本発明は、標的とする生物学的生成物を結合することができる樹脂を保持したＰＡＳＴＡ内においてその発現された標的とする生物学的生成物を捕獲することにより、バイオリアクタ内で精製された形態の標的とする生物学的薬物を製造するための方法を提案している。

第２番目の実施形態においては、本発明は、バイオリアクタをそこから標的とする生物学的生成物が種々の緩衝液を用いて溶出される伝統的なクロマトグラフィーカラムとして使用して、その標的とする生物学的生成物を精製するための製造方法を提案している。

第３番目の実施形態においては、本発明は、標的とする生物学的生成物が発現されているにつれてその標的とした生物学的生成物が周期的に取り出されるようにすることにより、バイオリアクタ内において発現される標的とした生物学的生成物の収率を高めるための方法を提案している。

第４番目の実施形態においては、本発明は、バイオリアクタ内における栄養培地および標的とする生物学的培養物からその標的とした生物学的生成物を分離するための方法を提案しており、この方法により、標的とした生物学的培養物を取り除くための栄養培地の遠心分離の必要性および栄養培地の体積を減らすためのその栄養培地の濾過の必要性を排除することができる。

第５番目の実施形態においては、本発明は、バイオリアクタ内において標的とする生物学的生成物を精製する方法を提案しており、そのバイオリアクタ内では、その標的とした生物学的生成物が樹脂に選択的に結合されていて、そして、その結合された標的とする生物学的生成物を徐々に溶出することにより、通常はクロマトグラフィーカラムで行われるのと同じ機能がそのバイオリアクタで果たされる。したがって、そのような場合には、本バイオリアクタはクロマトグラフィーカラムと同様に作用する。

第６番目の実施形態においては、本発明は、最も経費の嵩むステップおよび時間の掛かるステップのうちの幾つかを排除することにより、組み換え薬物を製造する経費を実質的に削減する手段を提供している。

第７番目の実施形態においては、本発明は、生物学的物質を産生する細胞培養物に悪影響を及ぼし得る有毒な標的とする生物学的物質を製造する手段を提供している。

第８番目の実施形態においては、本発明は、発現された標的とする生物学的生成物をバイオリアクタから連続的に取り出すことにより、その産生収率を高める手段を提供している。

第９番目の実施形態においては、本発明は、樹脂を含有した本ＰＡＳＴＡを再生利用することによって少量の捕獲用樹脂を使用する手段を提供しており、これにより、生物学的生成物の精製に関わる経費を実質的に削減することができる。

第１０番目の実施形態においては、本発明は、生物学的生成物を産生する潅流法に対する１つの代替案を提供している；栄養培地を置き換える代わりに、望ましくない代謝産物を取り除くための手段として本発明を使用することができ、そして、この目的で本ＰＡＳＴＡを使用するときには、ＰＡＳＴＡに失われている未使用の栄養および栄養成分を栄養培地に補充することができる。この適用は、バイオリアクタが汚染されてしまうリスクを低減し、その経費を削減し、そして、その産生収率を高める。

第１０番目の実施形態においては、本発明は、使用される細胞培養物の生産性を改善するために、バイオリアクションにおける望ましくない代謝産物を取り除くための方法を提供しており、これは、バイオリアクションサイクル中にＰＡＳＴＡを導入することにより果たされ、ここで、それらの望ましくない代謝産物が取り除かれた時点で、そのＰＡＳＴＡが回収され、そして、その回収されたＰＡＳＴＡは再使用される。

第１１番目の実施形態においては、本発明は、本ＰＡＳＴＡをクロマトグラフィーカラムの直径に等しい高さにまでリールに巻き込むことにより、精製用にクロマトグラフィーカラムを装填する効率的な方法を提供している。そのリールの高さはカラムの高さに等しく保たれているので、とまり嵌めが達成されている。リールの側板に設けられた穿孔は溶出溶媒の自由な動きを可能にしている。これにより、精製プロセス中における樹脂の有意な損失が防止されている。

（先行技術）
本発明では、バイオリアクタを分離バイオリアクタのタイプに変換することが意図されている。これまでに、バイオリアクタ内で生成物を分離する能力を備えた膜バイオリアクタ（ＭＢＲ）で実質的な進展が成されている。そのＭＢＲプロセスは、商業的な規模での限外濾過（ＵＦ）膜および精密濾過（ＭＦ）膜が入手可能になって直ぐの１９６０年代後半までに導入された。その当初のプロセスはＤｏｒｒ−Ｏｌｉｖｉｅｒ Ｉｎｃ．により導入されたもので、活性スラッジ型バイオリアクタの使用をクロスフロー膜濾過ループと組み合わせたものであった。このプロセスで使用された平らなシート状の膜はポリマー性で、０．００３μｍから０．０１μｍまでの範囲の細孔サイズを特徴としていた。従来の活性スラッジプロセスの沈降タンクを置き換えるというこのアイデアは魅力的ではあったが、膜が高価であったことや、生成物（三次処理水）の経済的価値が低かったこと、および膜汚染による性能の急速な消失の潜在的可能性のため、そのようなプロセスの使用を正当化するのが難しかった。結果として、焦点が高流量を達成することに在ったため、汚染を低減させることを目的として、（１０ｋＷｈ／ｍ３・生成物のオーダーの）かなりのエネルギー損失における高いクロスフロー速度において混合液浮遊物質（ＭＬＳＳ）をポンプで汲み上げることが必要であった。第一世代ＭＢＲｓの非経済性により、それらは、例えば隔絶されたトレーラパークやスキー場などの特殊なニーズを伴った隙間分野での用途を見出したに過ぎなかった。

ＭＢＲのブレイクスルーは、バイオリアクタ内に膜を浸漬するというＹａｍａｍｏｔｏとその共同研究者らによるアイデアで、１９８９年に出現した。そのときまで、ＭＢＲは、リアクタ（サイドストリームＭＢＲ）の外部に配置された分離装置を伴って設計されており、濾過作用を維持するために、高い膜間圧（ＴＭＰ）を頼りとしていた。バイオリアクタ内に直接的に沈められる膜を用いる場合、浸漬型ＭＢＲシステムは、通常、サイドストリーム型の配置構成であることが好ましく、特に生活排水処理用の場合にそれが当てはまる。この浸漬される配置構成は、混合をもたらし、且つ、汚染を制限するために、粗大気泡エアレーションを頼りとしている。この浸漬型システムのエネルギー需要はサイドストリーム型システムの場合よりも２桁に及ぶほど規模が低く、そして、浸漬型システムは、これまで以上の膜面積を要するが、これまでよりも低い流量で稼働する。浸漬される配置構成の場合、エアレーションは、水理学的なものと生物学的なものとのどちらの場合にも、プロセス性能に関する主要パラメータのうちの１つと考えられている。エアレーションは、固形物を懸濁した状態に維持し、膜表面の汚れを落とし、そして、バイオマスに酸素を供給して、一層良好な生物分解性および細胞合成をもたらす。

近年のＭＢＲの発展における他の重要なステップは、控えめな流量（第一世代での流量の２５％以下）の受け入れと、汚染を抑制するために二相気泡流を使用するというアイデアであった。膜の価格の着実な低下とともに、浸漬型の配置構成を用いることにより得られた、より低い運転経費が、１９９０年代中頃からのＭＢＲプラント設置の指数関数的増加を後押しした。それ以来、ＭＢＲの設計および運転における更なる改善がより大きなプラントに導入されており、且つ、組み入れられている。初期のＭＢＲは３０ｇ／Ｌまでの混合液浮遊物質を用いて１００日間もの長い固形物滞留時間（ＳＲＴ）で運転されたが、最近の傾向はより短い固形物滞留時間（約１０〜２０日間）を適用することであり、これにより、一層扱いやすい混合液浮遊物質（ＭＬＳＳ）レベル（１０〜１５ｇ／Ｌ）がもたらされている。これらの新たな運転条件のおかげで、ＭＢＲにおける酸素移動およびポンピングの経費は減少する傾向になってきており、そして、全体的なメンテナンスは簡素化されてきている。現在では、商業的に入手可能なさまざまなＭＢＲシステムがあり、幾つかの外部モジュールが利用可能であるが［これらの外部システムも、汚染を制御するために二相流を用いている］、それらのＭＢＲシステムのうちのほとんどが浸漬型の膜を使用している。典型的な水理学的滞留時間（ＨＲＴ）は３時間から１０時間までの範囲に及ぶ。膜の構成配置に関して言えば、ＭＢＲの用途では主に中空繊維および平坦なシート状の膜が適用されている。

浸漬型の膜のそれまでよりも好ましいエネルギー利用が達成されているにもかかわらず、引き続きサイドストリーム型の配置構成を求める市場が存在し、特に工業的応用でこれが当てはまる。メンテナンスを簡略化するために、サイドストリーム型の配置構成はプラントビルディングの低いレベルに据え付けることができる。膜の交換は専門の機器を用いることなく行うことができ、そして、個々のバンクの集中的なクリーニングは、他のバンクの通常運転中に、その設備から膜モジュールを取り外すことなく、行うことができる。

結果として、サイドストリーム型の配置構成に関する研究が続けられ、その研究期間中に、実規模プラントはもっと高い流量で運転することができるという見識が見出された。これは、近年、周期的な逆洗と相まって運転パラメータの一層高度な制御を組み入れている低エネルギーシステムの発達という結果をもたらしており、それらの低エネルギーシステムによれば、０．３ｋＷｈ／ｍ３・生成物といった低いエネルギー利用で持続可能な運転ができる。

Ａｒｇｏｎｎｅの科学者たち（ｗｗｗ．ａｎｌ．ｇｏｖ）は、最近、酸を処理するための通常の代謝プロセスと非常に似た仕方で、電気力を使用して、生体触媒から有機酸を切り離し、イオン交換膜を横断させ、濃縮チャンバに輸送した。費用効率の高い仕方で電力を供給するため、研究者らは電気式脱イオン化法（ＥＤＩ）を頼りとした。ＥＤＩは、高純度水を製造するための確立された商業用技術である。以前には、Ａｒｇｏｎｎｅの科学者らは、ＥＤＩを化学製品および農産物の脱塩に使用できるようにすべく、ＥＤＩに修正を加えた。これを果たすため、研究者らは、ルーズなイオン交換樹脂ビーズを成形して多孔性樹脂ウェーハの形態に成し、これにより、従来のプロセッシングに比べて高いエネルギー効率および有意に低減された廃水流の希釈レベルにおける荷電した塩および酸の捕獲を可能にした。これがＡｒｇｏｎｎｅの分離バイオリアクタの基礎となった。また、研究者らは、膜上への直接的な酵素固定は優れた生成物分離をもたらすが、不充分な酵素密度は全体的な性能を制限する、ということにも気が付いた。その密度を高めるため、それらの科学者は、酵素固定化技術を多孔性樹脂ウェーハに統合し、有機酸を効率的に産生し且つ取り除くことができる材料を創り上げた。Ａｒｇｏｎｎｅがその分離バイオリアクタを設計したので、研究者らは酵素捕獲樹脂ビーズを樹脂ウェーハに組み込んだ。糖類がその固定化された生体触媒により標的とする酸に変換され、そして、その生成物が濃縮チャンネルに電気的に輸送された。これは、緩衝化も中和も伴わずに起こる反応をもたらした。また、Ａｒｇｏｎｎｅの固定化技術は、そのシステムを分解することなく、劣化した酵素をその場でストリッピングし、交換することも可能にする。

しかしながら、開示されているあらゆるタイプの膜分離バイオリアクタは、標的とする生物学的生成物を強制して膜を横断させるという類似の原理を利用したものであった。本発明は、標的とする生物学的生成物を結合することができる樹脂を包含することが可能なＰＡＳＴＡを提供することにより大いに異なっており、前述の樹脂を保持する膜は、その樹脂をバイオリアクタ内のバルク液体から分離された状態に保つことと、更にはより大きなスケールの有機体または細胞がその樹脂と接触するのを防ぐことを除き、特定の機能を有していない。本発明における分離機能は、非電気的に駆動される非特異反応によりもたらされる。

分離バイオリアクタの設計および運転に関する先行技術は、本発明の概念については何ら触れていない。対象の生物科学に役立つ分離バイオリアクタに関する主な参考文献は、２００４年１１月１９に出願された米国特許出願第１０／９３９３，６４２号として現れ、そこに分離バイオリアクタが開示されている。というわけで、それは、分離バイオリアクタであって、この分離バイオリアクタは、アノードおよびカソードと、複数の反応チャンバであって、それぞれがインレットおよびアウトレットを有していて、且つ、それぞれがイオン交換樹脂を有する多孔性固体イオン交換ウェーハを含んでいる複数の反応チャンバ［それぞれの反応チャンバは、カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に挟まれているか、またはカチオン交換膜もしくはアニオン交換膜のいずれかと両極性交換膜との間に挟まれている］と、複数の生成物チャンバであって、それぞれがインレットおよびアウトレットを有していて、且つ、カチオン交換膜またはアニオン交換膜のいずれかにより上述の複数の反応チャンバのうちの１つの反応チャンバから分離されている複数の生成物チャンバと、反応チャンバのインレットとアウトレットとの間で材料を輸送するため、および、生成物チャンバのインレットとアウトレットとの間で生成物を輸送するための再循環機構と、更にはチャンバ間でイオンの輸送をもたらすためにアノードとカソードとの間に電位を供給するための機構とを含み、これにより、生成物イオンを含めたイオン化可能な有機生成物の産生中に、それぞれの反応チャンバ内において保持または産生された対イオンが、逆符号に荷電したイオンと結合して分子を形成し、その分子の一部またはすべては、生成物イオンが隣接した生成物チャンバ内へ輸送されて、逆符号に荷電したイオンと結合し、その生成物流中における生成物の濃度を高めるために生成物チャンバのインレットへ連続的に再循環する生成物チャンバのアウトレットを出た生成物流中において生成物を形成する間に、反応チャンバのインレットへ輸送される。この出願に記載されている特徴はどれも本発明にとっては重要ではなく、また、本発明の本質的な特徴は何らこの出願では開示されていない。

２００７年４月５日に出願された米国特許出願第１１／７３２，９９２号は多孔性固体イオン交換ウェーハを開示しており、その多孔性固体イオン交換ウェーハは、生体分子：捕獲樹脂と前述のウェーハ内に＋２価の遷移金属アニオンを含有する荷電捕獲樹脂を形成するイオン交換樹脂との組み合わせを含んでいる。これに加え、この出願は分離バイオリアクタを特許請求しており、その分離バイオリアクタは、アノードおよびカソードと、複数の反応チャンバ［そのうちの少なくとも幾つかは、生体分子捕獲−樹脂と前述のウェーハ内に荷電捕獲樹脂を形成するイオン交換樹脂との組み合わせを有する多孔性固体イオン交換ウェーハから形成されていて、その多孔性固体イオン交換ウェーハは前述の荷電捕獲樹脂に固定化された遺伝的にタギングされた生体分子を有しており、更に、前述のそれぞれの多孔性固体イオン交換ウェーハは、その内部に、カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に挟まれた荷電捕獲樹脂を有している］と、更に、前述のアノードとカソードとの間に電位を提供するための機構とを含んでいる。これらの開示のどれも本発明に共通するものではなく、また、本発明の本質的な特徴はこの出願では何ら言及されていない。

２００７年１２月１１日に発行された米国特許第７，３０６，９３４号は生体分子を固定するための多孔性固体イオン交換ウェーハを開示しており、そのウェーハは、＋２価の遷移金属カチオンを含有する生体分子捕獲−樹脂とイオン交換樹脂との組み合わせを含んでいる。この特許は、更に、分離バイオリアクタを開示しており、その分離バイオリアクタは、アノードおよびカソードと、複数の反応チャンバ［そのうちの少なくとも幾つかは、技術の生体分子捕獲樹脂とイオン交換樹脂との組み合わせを有する多孔性固体イオン交換ウェーハから形成されていて、その多孔性固体イオン交換ウェーハは前述の生体分子捕獲樹脂に固定化されている遺伝子操作によりタギングされた生体分子を有しており、更に、前述のそれぞれの多孔性固体イオン交換ウェーハはカチオン交換膜とアニオン交換膜との間に挟まれている］と、更に、前述のアノードとカソードとの間に電位を提供するための機構とを含んでいる。本発明はこの特許に開示されているどの特徴にも頼っておらず、そしてまた本発明のどの特徴もこの特許で言及されていない。

２０１１年９月２１日に発行された米国特許第７，７９９，５４８号は、バイオリアクタ内における多孔性固体イオン交換ウェーハから遺伝的にタギングされた生体分子をその場でストリッピングする方法に関するものであって、前述のウェーハは、生体分子捕獲樹脂とそのウェーハ内に荷電捕獲樹脂を形成するイオン交換樹脂との組み合わせを有していて、且つ、前述の生体分子捕獲樹脂に固定化された遺伝的にタギングされた生体分子を有しており、前述の方法は、バイオリアクタ内における多孔性固体イオン交換ウェーハを、そこから遺伝的にタギングされた生体分子のうちの少なくとも幾分かを剥ぎ取るのに充分な温度で且つ充分な時間を掛けてストリッピング用流体と接触させるステップを含んでいる。この特許は、更に、バイオリアクタ内における多孔性固体イオン交換ウェーハから遺伝的にタギングされた生体分子をその場でストリッピングし、その後、その多孔性固体イオン交換ウェーハ上に遺伝的にタギングされた生体分子を再度設ける方法も特許請求していて、前述のウェーハは、生体分子捕獲樹脂とそのウェーハ内に荷電捕獲樹脂を形成するイオン交換樹脂との組み合わせを有していて、且つ、前述の生体分子捕獲樹脂上に固定化された遺伝的にタギングされた生体分子を有しており、この方法は、バイオリアクタ内における多孔性固体イオン交換ウェーハを、そこから遺伝的にタギングされた生体分子のうちの少なくとも一部を剥ぎ取るのに充分な温度で且つ充分な時間を掛けてストリッピング用流体と接触させるステップと、その後、バイオリアクタ内におけるそのストリッピング処理された多孔性固体イオン交換ウェーハを、遺伝的にタギングされた生体分子を荷電捕獲樹脂に固定化するのに充分な温度で且つ充分な時間を掛けて有効量の遺伝的にタギングされた生体分子と接触させるステップを含んでいる。本発明はこの特許で成されているどのような開示にも頼っておらず、そしてまた本発明の本質的な特徴はどれも何らこの特許では開示されていない。

２００６年１１月２８日に発行された米国特許第７，１４１，１５４号は低級アルコールおよび有機酸から有機エステルを連続的に製造する方法を開示しており、その方法は、アノードおよびカソードと複数の反応チャンバ［それぞれの反応チャンバは、アニオン交換膜の間、またはアニオン交換膜とカチオン交換膜との間もしくはアニオン交換膜と両極性交換膜との間に挟まれた多孔性固体イオン交換樹脂ウェーハから形成されている］とを有する電気式脱イオン化（ＥＤＩ）スタック内へ有機酸もしくは有機塩を導入するステップおよび／またはそのようなＥＤＩスタック内において有機酸もしくは有機塩を生成するステップと、前述のＥＤＩのアノードとカソードとの間に電位を確立させるための機構を提供するステップとを含んでいて、ここで、少なくとも幾つかの反応チャンバはエステル化チャンバおよび／またはバイオリアクタチャンバおよび／または有機酸もしくは有機塩を含有しているチャンバであり、これにより、そのＥＤＩスタック内に存在している有機酸もしくは有機塩がカチオンとアニオンに解離し、そのアニオンはもし必要な場合にはアニオン交換膜を通じて関連するエステル化チャンバ内へ移動し、そして、前述の方法は、更に、そのエステル化チャンバ内において低級アルコールと反応させて有機エステルおよび水を形成するステップを含んでいて、その水のうちの少なくとも一部はプロトンとヒドロキシルアニオンとに分かれ、そのヒドロキシルアニオンのうちの少なくとも一部は、隣接したチャンバへと移動し、前述のそれらのイオンの移動がＥＤＩのアノードおよびカソードを横断する電位を確立することによって促進される。この特許は、更に、有機エステルを製造するための装置を開示しており、その装置は、アノードおよびカソードと複数の反応チャンバ［それぞれの反応チャンバは、アニオン交換膜の間、またはアニオン交換膜とカチオン交換膜もしくは両極性膜のうちのどちらかとの間に挟まれた多孔性固体イオン交換樹脂ウェーハから形成されている］とを有する電気式脱イオン化（ＥＤＩ）スタックと、前述のＥＤＩアノードと前述のカソードとの間に電位を確立させるための機構とを含んでいて、前述の反応チャンバのうちの少なくとも一部はエステル化チャンバであるか、またはアニオン交換膜および／または酸／塩基捕獲チャンバによって隣接するバイオリアクタチャンバから分離されているエステル化チャンバであり、前述のバイオリアクタチャンバはそれぞれがその内部を流れているイオン化可能な流体から有機酸または塩を形成することができるイオン交換樹脂ウェーハを包含していて、また、前述のエステル化チャンバはそれぞれが低級アルコールと有機酸または塩のアニオンから有機エステルおよび水を形成することができるイオン交換樹脂ウェーハを包含しており、そして、前述の装置は、更に、前述のエステル化チャンバへ直接的に供給されるアニオンのソースまたは隣接したチャンバから供給されるアニオンのソースと、前述のエステル化チャンバへの低級アルコールの供給手段とを含んでいて、これにより、前述のＥＤＩのアノードおよびカソードを横断して電位が確立されたときに、水の分離から生じた前述のエステル化チャンバ内の少なくとも一部のヒドロキシルアニオンが前述のアニオン交換膜を横断して隣接するチャンバへ移動し、有機エステルを連続的に産生させるべくその反応を推進することとなる。この特許で開示されているどの特徴も本発明にとっては重要ではなく、そしてまた本発明の本質的な特徴はどれも何らこの特許では開示または教示されていない。

要約すると、以上で開示されている先行技術は、生体分子を固定化するための多孔性固体イオン交換ウェーハの使用を教示していて、前述のウェーハは、＋２価の遷移金属カチオンを含有する生体分子捕獲樹脂の組み合わせを含んでいる；また、先行技術は、分離バイオリアクタも教示していて、その分離バイオリアクタは、アノードおよびカソードと、複数の反応チャンバ［そのうちの少なくとも一部は、技術の生体分子捕獲樹脂とイオン交換樹脂との組み合わせを有する多孔性固体イオン交換ウェーハ（上記）から形成されていて、その多孔性固体イオン交換ウェーハは前述の生体分子捕獲樹脂に固定化されている遺伝子操作によりタギングされた生体分子を有しており、更に、前述のそれぞれの多孔性固体イオン交換ウェーハはカチオン交換膜とアニオン交換膜との間に挟まれている］と、更に、前述のアノードとカソードとの間に電位を供給するための機構とを含んでいる。本発明は、上で教示されている分離バイオリアクタとは大いに異なっている。先ず第１に、本発明は、電極の使用も＋２価の遷移カチオンを伴った樹脂の使用も固定化金属イオンアフィニティークロマトグラフィーの使用も必要としない。ＥＤＩ（電気式脱イオン化法）の使用、ならびにタグの特異的な使用および捕獲された標的とする生物学的生成物、主には酵素を取り除くための溶媒の限られた性状は、この特許の教示を本発明とは明確に異なったものに成している。これに加え、そして最も意義深いことに、先行技術は、可撓性のバイオリアクタが教示されている本発明の好適な実施形態と共に使用することができない。

その上、先行技術は、標的とする生物学的生成物を製造するプロセッシングに実質的な経費を上乗せすることとなる付加的なハードウェアを必要とするが、一方、本発明は、新たな原価要素を何ら加えることなく、幾つかのプロセスを１つに取りまとめている。また、先行技術は特定のタイプの分子に特化しているが、一方、本発明は、あらゆるタイプの標的とする生物学的生成物に対して汎用性である。

Claims (21)

1. 結合樹脂が充填されていて、且つ、該結合樹脂のサイズよりもサイズが小さい複数の細孔を有する可撓性の多孔質チューブであって、両端とメッシュチューブの長さに沿って規則正しい間隔でシーリングされている可撓性の多孔質チューブを含む、バイオリアクタ内において発現された生物学的生成物のための精製および分離処理用アセンブリ（ＰＡＳＴＡ）。
2. 前記可撓性の多孔質チューブがプラスチック、ナイロンおよび複合材料でできている、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
3. 前記可撓性多孔質チューブの直径が１０ｍｍ未満である、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
4. 複数の細孔のサイズが１μから５０μまでの範囲である、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
5. 前記可撓性多孔質チューブをシーリングする規則正しい間隔が１０ｍｍから１００ｍｍまでの範囲である、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
6. 前記樹脂がイオン交換樹脂、疎水性樹脂、親和性樹脂またはそれらの組み合わせを含む、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
7. 前記樹脂がリガンドとしてタンパク質またはペプチドを含む、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
8. 前記樹脂が、標的とする生物学的生成物に対して特異的親和性を有する樹脂を含む、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
9. 前記樹脂が複数の樹脂を含む、請求項１記載のＰＡＳＴＡ。
10. 産生サイクルの終わりに標的とする生物学的生成物を採取および精製するための方法であって、該方法が：
    ａ．バイオリアクタ内において該標的とする生物学的生成物を発現させるステップ；
    ｂ．該バイオリアクションサイクルの終わりに、適切な長さの請求項１記載のＰＡＳＴＡを該バイオリアクタ内に配置して予め定められた量の樹脂を提供するステップ；
    ｃ．該ＰＡＳＴＡ内における該標的とする生物学的生成物の該樹脂への実質的に完全な結合を可能にするべく、該バイオリアクタの内容物を混合することにより、該標的とする生物学的生成物を捕獲するステップ；
    ｄ．該バイオリアクタから、該ＰＡＳＴＡを除いて、該バイオリアクタの内容物を取り除くステップ；
    ｅ．該バイオリアクタに該ＰＡＳＴＡ内における該樹脂から該標的とする生物学的生成物の結合を取り外すことができる緩衝液を加えることにより、該バイオリアクタ内に保持されている該ＰＡＳＴＡから該標的とする生物学的生成物を溶出させるステップ；
    を含む、標的とする生物学的生成物を採取および精製するための方法。
11. 前記ステップ（ｅ）が異なる緩衝液を用いて繰り返される、請求項１０記載の標的とする生物学的生成物を採取および精製するための方法。
12. ステップ（ｄ）の後、前記ＰＡＳＴＡが該バイオリアクタから取り出されて、精製のためにクロマトグラフィーカラムに詰め込まれる、請求項１０記載の標的とする生物学的生成物を採取および精製するための方法。
13. 標的とする生物学的生成物の産生中に該標的とする生物学的生成物を採取するための方法であって、該方法が：
    ａ．バイオリアクタ内において該標的とする生物学的生成物の発現サイクルを開始させるステップ；
    ｂ．適切な長さの請求項１記載のＰＡＳＴＡを該バイオリアクタ内に配置して該発現サイクルにおける予め定められた段階で予め定められた量の樹脂を提供し、且つ、該バイオリアクタの外側から該ＰＡＳＴＡの１つの端部にアクセス可能な状態にしておくステップ；
    ｃ．該ＰＡＳＴＡ内における前記樹脂が予め定められた量の該標的とする生物学的生成物に結合することを可能にするステップ；
    ｄ．該バイオリアクタの外側からアクセス可能なＰＡＳＴＡの端部を引っ張ることにより、該バイオリアクタから該ＰＡＳＴＡを取り出し、且つ、該ＰＡＳＴＡを未使用のＰＡＳＴＡで置き換えるステップ；
    ｅ．該取り出されたＰＡＳＴＡを、該標的とする生物学的生成物と該樹脂との結合を破断することができる緩衝液を保持した別の容器に浸漬し、該容器から該ＰＡＳＴＡを取り出して、精製された標的タンパク質の濃縮溶液を得るステップ；および
    ｆ．ステップ（ｅ）からの該ＰＡＳＴＡをステップ（ｂ）で再使用するステップ；
    を含む、標的とする生物学的生成物を採取するための方法。
14. 前記標的とする生物学的生成物とは別にバイオリアクションの何らかの望ましくない代謝生成物を取り除くために複数のＰＡＳＴＡが使用される、請求項１３記載の標的とする生物学的生成物を採取するための方法。
15. 前記バイオリアクタに前記ＰＡＳＴＡにより取り除かれる栄養要素が補充される、請求項１３記載の標的とする生物学的生成物を採取するための方法。
16. 前記標的とする生物学的生成物がバクテリア、酵母、ハイブリドーマ、バキュロウイルス、哺乳類細胞または植物細胞を用いて産生される、請求項１０および請求項１３記載の標的とする生物学的生成物を採取および精製するための方法。
17. 前記標的とする生物学的生成物が、可溶化封入体、小タンパク質、エナメル基質タンパク質、融合タンパク質、タグタンパク質、ホルモン、副甲状腺ホルモン、成長ホルモン、ゴナドトロピン、インスリン、ＡＣＴＨ、プロラクチン、胎盤性ラクトゲン、メラニン細胞刺激ホルモン、チロトロピン、カルシトニン、エンケファリン、アンジオテンシン、サイトカインヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、オボアルブミン、グルコースイソメラーゼ、α−アミラーゼ、エンド−β−グルカナーゼ、成長ホルモン（ＧＨ）、ＩＧＦ−１、ＩＧＦ−２、ＰＴＨ、ＰＧＥ_２、ＴＧＦ−β、ＴＧＦ−α、ｂＥＧＦ、ＥＧＦ、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、オステオプロテゲリン（ＯＰＧ）、オステオポンチン（ＯＰ）、ＦＧＦ−１、ＦＧＦ−２、甲状腺ホルモン、ＢＭＰ−２、ＢＭＰ−３、ＢＭＰ−４、ＢＭＰ−６、ＢＭＰ−７、ＶＥＧＦ、Ｌ２５（ＯＨ）_２、ビタミンＤ_３、カクリトニン（ｃａｃｌｉｔｏｎｉｎ）、ＩＦＮ−アルファ、ＩＦＮ−ベータ、ＩＦＮ−ガンマ、ＯＣＮ（オステオカルシン）、ＯＮ（オステオネクチン）、ＯＰ−１（骨形成タンパク質−１）、ＮＧＦ、コラーゲン、フィブロネクチン、フィブリノゲン、トロンビン、第ＸＩＩＩ因子、組み換えタンパク質、組み換え抗体および組み換えペプチドから成るグループから選択される、請求項１０および請求項１３記載の標的とする生物学的生成物を採取および精製するための方法。
18. バイオリアクションサイクルでの望ましくない代謝産物を除去するための方法であって、該方法が：
    ａ．バイオリアクタ内において該望ましくない代謝生成物を結合することができる樹脂または樹脂の混合物を含有した請求項１記載の充分な量のＰＡＳＴＡを該バイオリアクタに加えるステップ；
    ｂ．該バイオリアクタ内において望ましい低レベルの望ましくない代謝成分を達成した後、該バイオリアクタから該ＰＡＳＴＡを取り出すステップ；
    ｃ．該取り出されたＰＡＳＴＡを、望ましくない代謝産物を取り除くことができる緩衝液と反応させ、該ＰＡＳＴＡをステップ（ａ）で再使用するステップ；
    を含む、バイオリアクションサイクルでの望ましくない代謝産物を除去するための方法。
19. クロマトグラフィーカラムに樹脂を装填するための方法であって、該方法が：
    ａ．高さおよび側板の幅がクロマトグラフィーカラムに適合するようにされているリールに巻き込んで充分な量の請求項１記載のＰＡＳＴＡを充填するステップ；
    ｂ．該リールをクロマトグラフィーカラムに挿入するステップ；
    を含む、クロマトグラフィーカラムへの樹脂の装填方法。
20. 前記リールの高さおよび該リールの前記側板の幅が該クロマトグラフィーにぴったりと適合するような高さおよび幅である、請求項１９記載のクロマトグラフィーカラムを装填するための方法。
21. 前記側板に穴が開けられている、請求項１９記載のクロマトグラフィーカラムを装填するための方法。

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