多肽工藝解析與生產整體解決方案

GLP-1（胰高血糖素樣肽-1）是一種37個氨基酸的肽，可調節胰島素的產生和分泌，但在體內半衰期非常短。人們經過努力來修改其序列，以增強這種激素的穩定性，同時保持其效力和藥理作用，從而開發了司美格魯肽（Semaglutide），它是新型長效GLP-１受體激動劑（GLP-1RA），它的結構與天然GLP-1同源94%，不僅具有GLP-1的生理作用，還能通過抑制DPP-4酶來延長GLP-1的半衰期，增強在體內的濃度和作用時間。

多肽類藥物市場占據了一個介于小分子藥物和生物制劑之間的獨特藥理學領域。在多肽類藥物的銷售收入中，胰島素及其類似物占據了大約一半的份額，顯示出其在該領域的主導地位。緊隨其后的是一系列重要的多肽類藥物產品，如GLP-１受體激動劑司美格魯肽，根據諾和諾德公布的2024年第一季度業績，總營收94.36億美元，同比增長24%。2024年司美格魯肽肽市場規模估計為210億美元，預計2029年將達到330億美元。

多肽生產包括生物合成法（天然原料提取法、酶解法、發酵法、基因重組法）和化學合成方法（液相合成法和固相合成法），而司美格魯肽的生產制造主要有純化學合成法和合成生物學發酵法（又稱半重組法）兩種。合成生物學發酵法主要是運用酵母或大腸桿菌進行發酵合成藥物的主肽鏈（或稱為 GLP-1 類似物前體多肽），提取和純化發酵液中的前體多肽，通過酶切或其他方法對 GLP-1骨架第26位賴氨酸進行修飾，然后將其與包含非蛋白氨基酸的N端氨基酸突出端進行偶聯，獲得具有活性的司美格魯肽分子。

相較于傳統的化學合成方法，合成生物學發酵工藝突破了產能瓶頸，更適合大規模連續生產，能夠有效地克服化學合成中由于復雜性和規模擴大而導致的產量限制問題。其次，這種方法在成本控制方面展現了顯著優勢，通過優化生物發酵過程和利用微生物高效的生物合成能力，能夠進一步降低生產成本，從而在經濟效益上帶來更加明顯的提升。

司美格魯肽的生產可利用大腸桿菌發酵得到司美格魯肽主肽鏈。大腸桿菌發酵法制備活性司美格魯肽的影響因素主要包括培養基的配制、菌種的篩選、發酵溫度、發酵時間、溶氧、補料策略等。

由于微生物發酵過程中控制條件較為苛刻，在發酵代謝過程中的中間代謝產物和終產物會使分離純化目標活性肽比較困難，所以有效的生物工藝過程控制非常必要。楚天科技發酵系統傳感器與工藝過程控制軟件結合，可以做到對生物工藝過程參數的直接和實時監測，完成對工藝過程的高效控制。

此外，充足的氧氣可以抑制某些無氧代謝途徑，使代謝流更傾向于目標產物的形成，從而提高目標多肽的合成效率。因此，在大規模發酵系統中，供氧效率的提升或優化對多肽產物產率的提升具有很大意義，楚天科技發酵系統配備高效靈活的通氣系統和自主開發的磁力攪拌有效解決這一難題。

在大規模生產中，發酵完成后，可以通過連續離心、中空纖維切向流過濾系統等設備收集菌體，均具有速度快、效率高等優點，適用于菌體回收。

收菌后需要通過菌體裂解等方式釋放出表達的前體GLP-1多肽，此步驟既要保證細胞壁和膜結構的有效破裂，又要盡量減少對目標蛋白的破壞和變性。

控制好菌體裂解破碎與澄清的條件，如溫度、pH值、時間和壓力等，避免條件過分劇烈導致蛋白失活或降解。裂解完成后可使用離心設備結合切向流微濾系統對料液進行固液分離澄清，以達到收集上清液澄清度好和生產效率高的優點，再通過超濾系統對料液進行一定的濃縮便可進行后續純化。

楚天科技的切向流微濾系統、超濾系統除了配置傳感器監測實時溫度、pH等，還配置了自動比例調節閥，可自動控制調節TMP。

待料液預處理后，可通過多步層析搭配多步超濾對前體多肽進行分離和初步純化。常用的層析方法有親和層析、離子交換層析、尺寸排阻色譜等。

楚天科技可在層析上提供定制化的整套設備解決方案，包括全自動層析系統、自動/手動層析柱、裝柱工作站、勻漿罐以及填料等。

多肽的使用通常因滲透性差、口服生物利用度差和體內穩定性差而受到阻礙。然而，肽修飾的廣泛研究可以克服這些限制。肽的修飾是一種重要的藥物化學技術，旨在提高肽的生物活性、穩定性和溶解度，以及實現肽藥物的選擇性。

得到的前體多肽經過化學反應修飾，如氨基酸化學修飾、偶聯反應等，形成司美格魯肽的最終結構，以確保產品的生物活性和穩定性。最后通過高壓反相層析去除雜質，即得到純化的司美格魯肽。

楚天科技高壓制備柱及高壓制備系統采用自有專利的無液壓缸、無高壓彈簧密封及勻漿液下輸入法等技術，極大提升生產安全性和裝柱的高效性。

科學研究和臨床實踐不斷深入，生產技術日益成熟，未來多肽藥物的應用領域將不斷拓展，推出更多種類的多肽藥物，其中創新藥物占比將會大大增加，其產業鏈市場發展潛力巨大，楚天科技持續關注多肽產業發展趨勢與需求，構建了完整的工藝研究和生產設備體系，也將持續為多肽和各種其他生物藥產業提供優質的定制化工藝及設備整體解決方案。