Purificação de IgM do plasma humano empregando cromatografia líquida

Translated title
Purification of IgM from human plasma using liquid chromatography

Abstract
Immunoglobulin M (IgM) is a pentameter of approximately 950 kDa and Each subunit is composed of two heavy chains of about 65 kDa, two light chains of 25 kDa and one J or junction chain, with a molecular weight of about 15 kDa. IgM is a promising therapeutic candidate. In the world the first human IgM-enriched immunoglobulin is Pentaglobin ® , it is superior to normal IgG preparations in eliminating infectious pathogens and neutralizing their endoexotoxins. In this work we purified IgM from human plasma with a Sepharose 4FF size exclusion column and modified the cut defined in previous experiments of fraction 2 (IgM enriched fraction), aiming at higher purity and elimination of contaminating proteins, we applied the fraction in the anionic exchange column ANX Sepharose FF and in the affinity column IMAC Co2+. Objectives: To verify the IgM purification strategy using the filtration gel columns, followed by ion exchange and metal affinity chromatography after modifying the location of the cut of the filtration gel column fraction and analyze IgM yield after this modification. Materials and Methods: Plasma was applied directly to the Sepharose 4FF filtration gel column. The IgM rich fraction was subsequently applied to the ANX Sepharose FF anion exchange column, the fraction with the highest IgM recovery was applied to an IMAC Co2+ metal affinity column at pH 5.0 and pH 6.0 O collected from all fractions were analyzed by the Bradford test, polyacrylamide gel and turbidimetry. Results and discussion: The new cut of fraction 2 of Sepharose 4 FF was not higher than the IgM yield, but twice as much total immunoglobulins were recovered, in the ANX column Sepharose 4 FF was recovered 77% of IgM in the fraction 350mM-1, but in this fraction it contains only 60% of immunoglobulins (IgM and IgA), requiring a new purification step, and IgG and Albumin do not bind strongly to the column, eluted in the flowthrough, allowing a good separation of these proteins. The 350mM fraction was applied to the IMAC Co2+ affinity column to increase igM purity at pH 5.0 and 6.0, the IgM recovery in the flowthroug is similar, but in the polyacrylamide gel of pH 6.0 it is possible to analyze that the high mass proteins bind more strongly to the column than at pH 5.0, and in quantitative tests the purification factor of pH 6.0 is higher than pH 5.0.Conclusion: The new cut of fraction 2 of the Sepharose 4FF column was not efficient in reducing contaminant proteins and IgM yield, the ANX Sepharose FF column is efficient in separating IgG and albumin from IgM even with higher protein load, the metal affinity column IMAC Co2+ was not effective in separating total IgM from contaminant proteins even at different pH's employed, and new strategies and studies for increasing immunoglobulin purity need to be developed.
metadata.dc.description.abstractpt
A imunoglobulina M (IgM) é um pentâmero de aproximadamente 950 kDa e cada subunidade é composta por duas cadeias pesadas de cerca de 65 kDa, duas cadeias leves de 25 kDa e uma cadeia J ou de junção, com um peso molecular de cerca de 15 kDa. IgM é como candidato terapêutico promissor. No mundo a primeira imunoglobulina humana enriquecida com IgM é Pentaglobin ® , ele é superior às preparações normais de IgG na eliminação de patógenos infecciosos e neutralização de suas endo-exotoxinas. Neste trabalho purificamos IgM do plasma humano com uma coluna de exclusão por tamanho Sepharose 4FF e modificamos o corte definido em experimentos anteriores da fração 2 (fração enriquecida com IgM), visando de maior pureza e eliminação de proteínas contaminantes, aplicamos a fração na coluna de troca aniônica ANX Sepharose FF e na coluna de afinidade IMAC Co2+. Objetivos: Verificar a estratégia de purificação de IgM empregando as colunas de gel filtração, seguida de troca iônica e cromatografia de afinidade a metal após a modificação da localização do corte da fração da coluna de gel filtração e analisar rendimento de IgM após esta modificação. Materiais e Métodos: O plasma foi aplicado diretamente na coluna de gel filtração Sepharose 4FF. A fração rica em IgM e foi posteriormente aplicado na coluna de troca aniônica ANX Sepharose FF, a fração com maior recuperação de IgM foi aplicada em uma coluna de afinidade a metal IMAC Co2+ em pH 5,0 e pH 6,0 O recolhido de todas as frações foram analisadas pelo ensaio de Bradford, gel de poliacrilamida e turbidimetria. Resultados e discussão: O novo corte da fração 2 da Sepharose 4 FF não se apresentou superior em relação ao rendimento de IgM, porem o dobro de imunoglobulinas totais foram recuperadas, na coluna ANX Sepharose 4 FF foi recuperada 77% da IgM na fração 350mM-1, porém nesta fração contém apenas 60% de imunoglobulinas (IgM e IgA), necessitando de uma nova etapa de purificação, e IgG e a Albumina não se ligam fortemente a coluna, eluiram no flowthrough, permitindo uma boa separação dessas proteínas. A fração 350mM foi aplicada na coluna de afinidade IMAC Co2+ para aumento da pureza de igM em pH 5,0 e 6,0, a recuperação de IgM no flowthroug são parecidos, porém no gel de poliacrilamida do pH 6,0 é possível analisar que as proteínas de alta massa se ligam mais fortemente a coluna que no pH 5,0, e em ensaios quantitativos o fator de purificação do pH 6,0 é superior ao pH 5,0.Conclusão: O novo corte da fração 2 da coluna Sepharose 4FF não foi eficiente para a diminuição de proteínas contaminantes e rendimento de IgM, a coluna ANX Sepharose FF é eficiente na separação de IgG e albumina da IgM mesmo com maior carga de proteínas, a coluna de afinidade a metal IMAC Co2+ não se mostrou efetiva na separação total de IgM de proteínas contaminantes mesmo em diferentes pH’s empregados, sendo necessário desenvolvimento de novas estratégias e estudos para o aumento de pureza das imunoglobulinas.
Reference
CUNHA, Aleixo Lívia. Purificação de IgM do plasma humano empregado cromatografia líquida.2020.54p. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Vacinas e Biofármacos de Interesse em Saúde) - Centro de Formação de Recursos Humanos para o SUS/SP; Instituto Butantan, São Paulo, 2020
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/3745
Issue Date
2020

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