Purification of antibodies using aqueous two-phase systems

Abstract

Com o aparecimento de microrganismos resistentes a antibióticos, de doenças que não respondem a terapias comuns recorrendo a fármacos e de indivíduos que são incapazes de responder ao método de vacinação tradicional, hoje em dia, é de grande preocupação para a sociedade humana, o desenvolvimento de anticorpos específicos com aplicação em imunoterapia passiva. Apesar de os anticorpos de mamíferos serem mais específicos, os anticorpos obtidos a partir de gema de ovo de galinhas imunizadas, imunoglobulina Y (IgY), são uma alternativa possível onde a quantidade de anticorpos obtida é maior e recorrendo ainda a métodos não invasivos. Esta grande quantidade disponível de anticorpos permite explorar um novo tipo de biofármacos menos dispendiosos que os convencionais. No entanto, o custo da produção de IgY com elevado grau de pureza continua a ser mais elevado do que o de outras terapias convencionais devido à falta de uma técnica de purificação eficiente. Assim, neste trabalho, estudaram-se três tipos de sistemas aquosos bifásicos (SAB) constituídos, nomeadamente, por polímeros e Na2SO4, por polímeros, Na2SO4 e líquidos iónicos (LIs) como adjuvantes, e por Na2SO4 e LIs, como uma técnica de extração e purificação alternativa para o IgY a partir da gema de ovo. De acordo com os resultados obtidos pode-se constatar que a purificação do IgY não foi conseguida num único passo de extração (sendo a β-livetina o maior contaminante encontrado). No entanto, e dos resultados conseguidos, mostrou-se que os SAB utilizando LIs como adjuvantes permitem uma extração seletiva da β-livetina para uma das fases e será possível purificar a imunoglobulina ao aplicar extrações sucessivas. De entre os vários SAB avaliados, os que permitiram melhores resultados em termos de extração seletiva e posterior purificação do IgY são constituídos por polietilenoglicol (PEG) com uma baixa massa molecular e por LIs com o anião dicianamida.

With the emergence of antibiotic-resistant microorganisms, diseases that are unresponsive to drug therapy, and the appearance of individuals that are unable to respond to conventional vaccines, the development of antigenspecific antibodies for use in passive immunotherapy is, nowadays, a major concern in human society. Despite the most focused mammal antibodies, antibodies obtained from egg yolk of immunized hens, immunoglobulin Y (IgY), are an alternative option that can be obtained in higher titres by non-stressful and non-invasive methods. This large amount of available antibodies opens the door for a new kind of cheaper biopharmaceuticals. Nevertheless, the production cost of high-quality and/or high-purity IgY still remains higher than other drug therapies due to the lack of an efficient purification method. Therefore, in this work, three types of aqueous two-phase systems (ATPS) were studied constituted by polymers and Na2SO4, polymers, Na2SO4 and ionic liquids (ILs) as adjuvants and by Na2SO4 and ILs, as an alternative technique for the selective extraction, and thus purification, of IgY from egg yolk. According to the obtained results, the complete purification of IgY was not achieved in a single step procedure (with β-livetin being the major contaminant found). However, the results obtained reveal that ATPS using ILs as adjuvants allow the selective extraction of β-livetin for one phase and it is possible to purify the immunoglobulin if successive extractions are applied. Amongst the various ATPS evaluated, the improved results on the selective extraction and subsequent purification of IgY were obtained with ATPS consisting of polyethylene glycol (PEG) of low molecular mass and ILs with the anion dicyanamide.