一种纯化GLP-1的强大工具

2023年12月14日，《科学》杂志公布了年度十大科学突破，其中位列年度突破之首的是胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂的开发，以及近年发现的可缓解肥胖相关健康问题的药物。

2024年1月31日，诺和诺德公布2023年度财报，其原研降糖+减重适应症产品累计销售超200亿美元，大有赶超“药王”修美乐的趋势。

2024年3月7日，诺和诺德举办了“资本市场日（CMD）”活动，诺和诺德透露，预计Wegovy（司美格鲁肽减肥适应症的商品名，是一种长效GLP-1 RA）今年将在中国获批上市，自费为主，数量限制。

据弗若斯特沙利文统计，预计2025年GLP-1药物市场将达到283亿美元，2020-2025年复合年增长率达16.6%，2030年将超过400亿美元。值得注意的是，诺和诺德在中国的司美格鲁肽专利正常情况下将于2026年到期，作为当下最热门的靶点之一，国内众多制药企业纷纷布局。

一、生产工艺

当前，全球市场上已经问世的多肽药物超过100种，且有200种多肽药物正在进行临床试验，这些药物在免疫学、肿瘤学、心血管疾病等多个医疗领域得到了广泛应用。在这些多肽药物中，GLP-1类药物（用于治疗肥胖和2型糖尿病）以及生长激素成为了市场上的显著代表，它们不仅证明了多肽药物领域的巨大潜力，也预示了其未来的发展趋势。

谈到GLP-1类药物的生产，生物发酵和化学合成是当前GLP-1受体激动剂产品的主要生产方式。

生物发酵：生物发酵是一种利用微生物（如细菌、酵母或哺乳动物细胞）生产药物的方法。在制备GLP-1受体激动剂时，可以通过基因工程技术将编码GLP-1类似物的基因插入到宿主细胞中，然后通过培养这些细胞使其表达目标肽。这些肽随后从细胞中提取并通过纯化过程得到最终产品。生物发酵的优点包括：

01 可以生产与人体内GLP-1结构相似的肽；

02 通过选择性表达特定基因，可以生产出具有改进特性（如更长的半衰期或增强的生物活性）的GLP-1类似物；

03 生物系统可以进行后翻译修饰，这对于肽类药物的稳定性和生物活性至关重要。

化学合成：化学合成法上游主要采用多肽固相或液相合成，即通过树脂载体或在液体溶液体系下进行氨基酸偶联合成多肽。这包括使用固相肽合成（SPPS）技术，其中氨基酸逐个添加到生长中的肽链上。化学合成的优点包括：

01 精确控制肽的序列和修饰，可以实现高度定制化的药物设计；

02 可以快速合成大量肽，适合大规模生产；

03 合成过程中可以引入非天然的氨基酸或化学修饰，以改善药物的稳定性、溶解性或生物利用度。

传统多肽药物的研发主要采取生物发酵法，存在着生产成本高、纯度低、稳定性差等问题。随着多肽合成技术的不断进步，现代多肽药物的研发主要依赖于人工合成。目前已上市的多肽药物多数是通过化学合成法制备，并且固相合成工艺占主导，固相合成法具有粗品收率和纯度高，研发周期短等优点，而且固相合成可以切成多个片段，分包给不同的生产服务商，从而有效地规避风险。

二、工艺难点

司美格鲁肽（Semaglutide）是一种长效GLP-1 RA，其结构与天然GLP-1具有94%的同源性。自从诺和诺德公司研发了司美格鲁肽以来，人们探索了利用不同的工艺路线来合成司美格鲁肽，但是大多采用固相合成（SPPS）的方法，相较于发酵路线的方法上在成本上不占优势。因此，研究人员更加关注对现有合成路线的反应条件进行工艺优化，进而提高司美格鲁肽的产率或纯度，从而降低生产成本。

原研司美格鲁肽原料在生产时会先经过发酵工艺，再进行化学修饰，且发酵工艺有专利保护，所以对应的仿制药在生产时需要避开专利，探索新工艺。在进行发酵路线时，对微生物表达体系要求较高，也是不同药企的核心技术壁垒，发酵产量的高低直接决定后续生产成本问题。

其次，若生产工艺与原研药有差异，生产过程工艺控制也会随之改变，那么原料药的杂质就存在跟原研药的杂质不同的可能，对于研发过程会有比较大的挑战。比如在下游分离纯化环节，杂质成分的差异对于纯化工艺的选择也会不同。

最后在注册申报环节，中美药监局对于药物的要求存在差异性，由于司美格鲁肽在生产时有通过化学合成的步骤，按照美国FDA的要求需要按照化学药物注册申报，但是在国内司美格鲁肽在生产时有生物发酵步骤，国家药监局会要求按照生物制品来申报。生物制品和化学药物在生产场地，过程管控等方面的要求差异较大，部分企业在综合核算成本的情况下可能需要委外加工生产。

三、下游纯化案例

通过发酵方式生产的GLP-1类似物原料药在下游分离纯化环节需要经历中低压纯化和高压纯化等步骤，中低压纯化后，进行偶联及特异性修饰等过程，最后进行高压色谱纯化。

中低压纯化是将前端酶切后的937片段，起始样品纯度10%-20%，经过一步中低压色谱纯化，纯度达到90%以上，再对收集的组分进行后处理。在一系列的摸索过程中，对填料类型、流动相种类进行多方位考察。

填料	粗品纯度	产品纯度	收率
疏水/离子	10-20%	＞95%	90%

高压色谱纯化环节，一般会进行两步反相纯化，得到高纯含量的终产物，然后经过冻干环节得到原料药。汉邦科技深耕制备液相色谱领域二十余年，有着丰富的多肽纯化经验，有成熟的GLP-1高压色谱纯化工艺。公司应用技术团队在针对GLP-1类似物进行分离纯化时，通过两步高压纯化的方式将样品纯度控制在99.5%以上，此外该团队成员结合原先双柱纯化的技术基础，创造性地提出使用双柱对GLP-1类似物样品进行分离纯化工作，结果同样令人满意，双柱纯化在同等满足纯度，收率的前提下，在纯化成本，产能提升，溶剂节约等方面表现优越，该工艺条件在实验室条件下已经得到多次验证，工艺条件成熟稳定。实验结果显示，双柱纯化溶剂节约40%左右，纯化成本降低70%左右，双柱纯化是一种连续纯化GLP-1类似物的强力工具，为GLP-1类似物的分离纯化工作提供了一种新思路，新方案。