콘 공정

에드윈 J. 콘이 개발한 콘 공정은 혈장에서 알부민을 추출할 목적으로 하는 일련의 정화 단계다.이 과정은 pH, 에탄올 농도, 온도, 이온 강도, 단백질 농도에 기반한 알부민 및 기타 플라즈마 단백질의 차등 용해도를 기반으로 한다.^[1][2]알부민은 모든 주요 혈장 단백질 중에서 용해도가 가장 높고 등전점이 가장 낮다.이를 통해 침전되거나 견고한 형태로 용액과 분리될 최종 제품이 된다.알부민은 제2차 세계 대전에서 인간 혈장을 훌륭하게 대체했다.부상당한 군인이나 다른 출혈 환자에게 투여할 때, 혈액의 양을 늘리는 데 도움을 주었고, 회복 속도가 더 빨라졌다.쿤의 방법은 고립된 알부민 단백질이 생물학적 활동을 유지할 정도로 온화했다.^[3]

공정내역

작업 중 에탄올 농도는 초기 0에서 40%로 변화한다.pH는 분율이 진행되는 동안 7에서 4.8에서 더 산성으로 감소한다.상온에서 시작해 영하 5도까지 내려간다.처음에는 피가 얼어붙는다.크게 5가지 분수가 있다.각각의 분수는 특정한 침전물로 끝난다.이 침전물은 분리된 분수들이다.^[4]

분수 I, II, III는 초기 단계에서 침전된다.초기 단계의 조건은 에탄올 8%, pH 7.2, -3°C, 분율 I의 단백질 5.1%, 에탄올 25%, pH 6.9, -5°C, 단백질 3%이다.알부민은 이러한 조건 하에서 고체/액체 분리가 진행되는 동안 상등분수 내에 남아 있다.Fraction IV에는 제거해야 하는 몇 가지 원치 않는 단백질이 있다.이를 위해 단백질을 침전시키기 위해 조건이 다양하다.이러한 단백질을 침전시키는 조건은 에탄올 농도를 18에서 40%로 높이고 pH는 5.2에서 5.8로 올리고 있다.마지막으로 알부민은 분수 V에 위치한다.알부민 침전은 pH를 단백질의 pI에 가까운 4.8로 줄이고 에탄올 농도를 40%로 유지시켜 단백질 농도를 1%로 하는 것이다.따라서 원래 혈장의 1%만이 5분수에 남아 있다.^[4]

그러나 알부민은 각 공정 단계에서 손실되며, 알부민의 약 20%가 V분수 이전에 강수 단계를 통해 손실된다.알부민을 정화하기 위해 물로 추출하고, -3°C에서 4.5 pH의 에탄올 10%로 조절한다.여기서 형성된 어떤 침전물은 여과로 인해 그렇게 되고 불순물이다.이 침전물은 버려진다.순수성을 향상시키기 위해 강우 단계를 반복적으로 반복하는 것은 에탄올 농도를 추출 단계로부터 40%로 다시 끌어올리는 것이다.pH는 5.2이며 -5 °C에서 수행한다.더 낮은 비용과 더 높은 수율을 설명하기 위해 몇 가지 다양한 Cohn 분율이 만들어졌다.일반적으로 수율이 높으면 순도가 약 85~90%^[4]로 낮아진다.

분수 #:	1분수	분수 II	분수 III	4분수	5분수
에탄올 %:	8	25	18	40	40
pH:	7.2	6.9	5.2	5.8	4.8
온도(°C)	−3	−5	−5	−5	−5
단백질 분율(%):	5.1	3	3	3	1

알부민 이외의 제품

쿤은 정부 기관과 민간 제약 회사들로부터 막대한 자금 지원을 받은 후 플라즈마 분리기 연구소를 설립할 수 있었다.이것은 인간 혈장의 분열을 초래했다.인간 혈장은 알부민 외에 여러 가지 유용한 성분이 있다는 것이 증명되었다.인간 혈장 분율은 인간 혈청 알부민, 혈청 감마 글로불린, 피브리노겐, 트롬빈, 혈액 그룹 글로불린을 생산했다.^[5]피브리노겐 분율과 트롬빈 분율은 전쟁 중에 액화 피브리노 ^[6]실란트, 고체 피브린 폼, 피브린 필름을 포함한 추가 제품으로 추가되었다.^[7]감마 글로불린은 프레이츠 2세, III에서 발견되며, 군인들의 홍역 치료에 필수적인 것으로 판명되었다.감마 글로불린은 소아마비 치료에도 유용했지만, 유행성 이하선염이나 성홍열 치료에는 큰 효과가 없었다.가장 중요한 것은 감마 글로불린이 2차 세계대전 당시 전염성 간염을 수정하고 예방하는데 유용했다는 점이다.그것은 결국 이런 종류의 간염에 노출된 어린이들을 위한 치료법이 되었다.^[5]

액상 피브린 실란트는 진주만 공격의 일부를 포함한 화상 환자를 치료하는 데 사용되어 성공률이 높아진 피부 이식물을 부착하였다.^[6]그것은 또한 절단된 신경을 다시 연결하거나 마비시키는 데 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.^[6]피브린 거품과 트롬빈은 특히 간 손상과 종양 근처에서 흘러나오는 혈관을 조절하는데 사용되었다.그것은 또한 뇌 내의 혈관 기형을 다루는 것뿐만 아니라 큰 정맥에서의 출혈을 최소화했다.피브린 필름은 신경외과를 포함한 다양한 외과적 용도에서 출혈을 멈추기 위해 사용되었다.^[6]그러나 동맥출혈을 억제하는 데는 유용하지 않았다.^[5]동맥출혈을 막을 수 있는 최초의 피브리노겐/피브린 기반 제품은 1990년대 초 미국 적십자사에서 마틴 맥피가 발명해 미 육군과 공동으로 테스트한 '피브린 실란트 붕대' 또는 '지혈성 드레싱(HD)'이었다.^[8][9]

공정변동

1955년에 개발된 게로 방법은 에탄올의 소비를 줄임으로써 공정경제학을 향상시켰다.Gerlough는 특정 단계에서 40% 대신 20% 에탄올을 강수량에 사용했다.이것은 특히 프레이츠 II와 III에 사용된다.또한 게를로는 두 분수를 IV와 결합시켜 필요한 분율의 수를 줄였다.이 방법은 비용이 덜 드는 것으로 판명되었지만, 혼합과 높은 불순물을 우려하여, 이 분율 II, III, IV의 조합 때문에 산업계에 채택되지 않았다.^[10]

힝크 방식은 1957년에 개발되었다.이 방법은 IV 분수에서 폐기된 일부 혈장 단백질의 회수를 통해 더 높은 수율을 제공했다.그러나 개선된 수익률은 85% 범위 내에서 획득한 낮은 순도에 의해 균형을 이루었다.^[10]

힝크족과 유사한 멀포드법은 분수 II와 III 상등액을 마지막 단계로 사용한 후 열처리를 마쳤다.이 방법은 분수 IV와 V를 합친 것이지만, 이 경우 알부민(Albmin)은 수율이 더 높을 수 있지만 순수하지는 않을 것이다.^[10]

또 다른 변형은 키슬러와 니치만에 의해 개발되었는데, 낮은 수율에 의해 상쇄되었음에도 불구하고 보다 순수한 형태의 알부민을 제공하기 위해 개발되었다.게를루와 마찬가지로 콘의 분수 II, III에 해당하는 침전물 A도 19%의 낮은 에탄올 농도로 진행됐지만 이 경우 pH도 5.85로 낮았다.또한 게로프, 멀포드와 유사하게, 분수 IV는 40% 에탄올, 5.85의 pH, -8°C의 조건에서 결합되어 침전되었다.분율 V로 회복되는 알부민은 4.8로 pH를 조절할 때 침전물 C에서 회수된다.알부민은 콘 공정과 유사하게 물로 추출한 후 10% 에탄올, pH 4.6, -3°C에서 불순물을 침전시켜 정제된다.Cohn Process와 유사하게, 여기서 형성된 침전물은 여과되어 버려진다.그 후 침전물 C(프랙션 V)는 pH 5.2에서 다시 회수되어 -40°C에서 페이스트로서 저장된다.^[10]이 과정은 분수를 분리하고 각 단계를 서로 독립시키기 때문에 더 널리 받아들여졌다.

침전물:	A	B	C
에탄올 %:	19	40	40
pH:	5.85	5.85	4.8
온도(디그 C)	−3	−8	−8

또 다른 변화는 열 에탄올 분리를 포함한다.그것은 원래 간염 바이러스를 불활성화하기 위해 개발되었다.이 과정에서 다른 플라즈마 단백질은 방치되는 반면, 높은 수율, 고순도 알부민 회복은 가장 중요한 목표다.알부민이 더위 속에서 변성되지 않도록 옥탄산나트륨과 같은 안정제가 있어 알부민이 더 높은 온도를 장기간 견딜 수 있다.열 에탄올의 경우 혈장은 68°C에서 열처리되며, pH 6.5에서 9% 에탄올과 함께 옥탄산나트륨이 처리된다.이를 통해 수율 90%, 순도 100%로 알부민 회복이 개선된다.그것은 콘 프로세스와 같은 차가운 에탄올 절차만큼 비싸지 않다.한가지 단점은 알부민의 열 변성 가능성으로 인한 새로운 항원의 존재다.게다가, 다른 혈장 단백질들은 실용적인 용도를 가지고 있고 그것들을 소홀히 하는 것은 가치가 없을 것이다.마지막으로, 값비싼 열처리 용기는 그것이 필요하지 않은 차가운 에탄올 형식에 비해 낮은 비용을 상쇄한다.이런 이유로 여러 기업이 이 방식을 채택하지 않고 있는데 가장 인상적인 결과가 나왔다.그러나 그것을 이용하는 한 개의 저명한 기관은 독일 적십자사다.^[10]

가장 최근의 변형은 1979년에 하오에 의해 개발되었다.이 방법은 콘 프로세스에 비해 상당히 단순화되었다.알부민이 유일한 제품인 이상 높은 알부민 수율을 창출하는 것이 목표다.2단계 공정을 통해 에탄올 42%, pH 5.8, 온도 -5℃, 단백질 1.2%, 이온강도 0.09로 분수 II와 III에서 직접 불순물을 침전시킨다.분수 V는 pH 4.8에서 침전된다. 분수 I, II, III, IV는 40% 에탄올에서 흡수되며, pH는 5.4~7.0, 온도는 -3~7°C이다.분율 V는 pH 4.8과 -10°C에서 침전된다.수확량이 높은 것은 단순화된 공정이 복합적으로 작용해 공동소모에 의한 손실이 적고 여과 사용으로 인한 손실이 적기 때문이다.에탄올 수치가 높아지면서 98%로 높은 순도를 달성했지만 순도가 높아 수확량이 낮아졌다.^[10]

보다 최근의 방법에는 크로마토그래피 사용이 포함된다.^[11]

콘 공정의 영향

Cohn 과정은 혈액분열 분야에서 중요한 발전이었다.그것은 간염과 소아마비 같은 질병을 치료하는데 몇 가지 실용적인 용도를 가지고 있다.알부민으로 수혈이 이뤄져 병사들이 빠른 속도로 회복하는 2차 세계대전 당시 가장 유용했다.Cohn 과정은 위에서 본 바와 같이 수년에 걸쳐 수정되었다.게다가, 그것은 혈액분할 산업의 다른 과정에도 영향을 주었다.이로 인해 이온 교환 및 알부민 마감 공정에서 크로마토그래피 플라즈마 분율과 같은 새로운 형태의 분리가 이루어졌다.일반적으로, Cohn Process와 그 변주곡들은 오늘날까지 분업 산업에 큰 활력을 불어넣고 토대가 되었다.^[12]

그러나 그 과정은 고풍스럽기 때문에 잘 연구되지 않았다.가장 중요한 것은 제조업체가 현대화한 적이 없다는 점이다.차가운 에탄올 형식은 열을 비활성화해야 하는 특정 바이러스를 제거하기에는 너무 온화할 수 있다.이 과정은 그렇게 오랫동안 변하지 않기 때문에, 몇 가지 내재된 비효율성과 불일치는 제약 및 제조 회사의 공정 경제성에 영향을 미친다.^[12]이에 대한 한 가지 예외는 스코틀랜드에서 일괄 처리 대신 연속 흐름 처리의 적용이었다.이 과정은 스코틀랜드 국립수혈원(SNBTS)의 혈장분할시설인 단백질분할센터(PFC)에서 고안됐다.이 프로세스에는 정밀 기어 펌프를 사용한 플라즈마 및 에탄올 스트림의 유량 제어와 함께 pH 및 온도의 인라인 모니터링 및 제어가 포함되었으며, 그 결과 Cohn Fraints I+가 전산 처리되었다.II+III, IV, V는 며칠이 아니라 몇 시간 만에 생산되었다.크라이오프리피테이트의 연속 흐름 준비는 이후 Cohn Fraction의 업스트림 프로세스에 통합되었다.^[13]

그럼에도 불구하고, 이 과정은 여전히 일반적인 혈액 산업의 주요한 토대 역할을 하고 있으며, 그 영향은 새로운 방법의 개발에서 언급된 바와 같이 볼 수 있다.변화에 따라 단점이 있지만, 약리학 및 의료 산업 내에서의 실용성과 효용성이 Cohn Process의 가장 큰 장점이다.^{[citation needed]}

참조