索马鲁肽的合成采用哪种工艺?半合成和全合成工艺有何优劣势?

合成工艺司美格鲁肽
王波 2024-01-31
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苏贤斌
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现在比较火的有司美格鲁肽,还有诺和诺德的另一款利拉鲁肽,另外一个就是礼来的替尔泊肽。现在司美格鲁肽采取的应该是一种半合成的工艺,就是主链31个氨基酸,主链的一部分可以通过重组发酵的办法表达出来,再对侧链进行修饰。目前它31个氨基酸不能完全表达,是因为在第二位有个非天然的氨基酸Aib,通常来讲非天然的氨基酸用重组发酵是比较困难,虽然现在有公司宣称能够对含有Aib的也能够用合成生物学的办法能做出来,但是可能涉及到一些表达效率等等问题,不见得是最优的。
 
利拉鲁肽的31个氨基酸全是天然的氨基酸,这个用重组发酵表达是没有问题的。原研也是31个氨基酸的肽链全部采取重组发酵表达的方式,再对侧链进行脂肪酸的修饰,这是诺和诺德的技术特点,也就是重组表达再加上化学修饰。礼来的替尔泊肽是个双靶点,主链是39个氨基酸,在39个氨基酸当中是嵌入了三个非天然的氨基酸,分别在N端、C端、终端都有非天然氨基酸,这样多个非天然氨基酸的引入就没有办法用重组表达发酵的方式来做,所以它是用全合成的办法。
 
以上这些都是围绕GLP-1靶点,那是采取化学全合成,还是重组表达再加上化学修饰的半合成,其实是根据肽序的结构来的。
 
从化学合成的角度,我们知道又分成固相合成跟液相合成,固相合成是目前大部分的多肽药物主要生产办法,现在也有越来越多的公司在合成的过程中采取片段偶联的办法,所谓片段偶联就不是一个氨基酸一个氨基酸往上接,可能做3个、5个甚至更长的片段把它给接上去,这样接上去的好处就是缩短了偶联的次数,效率也会有所提高。
 
在我看来,各种合成方案都有它的优势,也有固有的一些劣势,比如生物合成有非天然氨基酸,通常就很难采取生物合成的办法。固相合成的一个优势就是整个过程能够自动化、连续化地做。但是固项合成作为一个非均线的反应,第一个是氨基酸偶联试剂的投量是比较大的,至少要3倍,甚至有时候如果偶联不完全需要5倍当量这样投入。再一个就是中间需要反复大量的溶剂洗涤,每接一个氨基酸洗涤的次数,大概目前在工业上大概都是8到12次之多,这样就会造成非常多溶剂的消耗跟使用。液相合成是一个均相反应,它的投料量基本上都是化学剂量,从成本上,从物料的使用量上,经济性要好很多。
 
我们现在开发的工艺其实是模拟一个树脂,我们叫做输水性的tag,这样就使整个的合成在液相中进行,液相有它的好处,缺点就是常规的液相合成后处理比较麻烦,不管是采取重结晶,还是采取其他的蒸馏或者萃取,这个是比较麻烦的。
 
现在因为有微反应技术,像微通道反应技术也是比较火的一种技术,在小分子药物生产中已经有了比较多的应用。我们就把微反应技术跟多肽还有核酸的合成结合起来,中间采取了连续式的液液分离手段,可以采取离心式的液液分离,或者是中间加一个分离膜,能够使得水相跟有机相能够快速地分离,这样就解决了连续多步的液相反应过程中后处理纯化的问题,这样的好处就是对有机溶剂的使用量大大地减少了,理论上我们可以有 90%- 95%的减少,也就是现在只用5%到10%的常规固项合成溶剂的量,这样我们就可以以比较绿色、经济、快速的方式合成一些肽的片段。这个时候在固相合成的过程中,我可以把它做出三肽、五肽甚至是十肽的片段,从工艺的角度,我们可以实现降本增效的效果。
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