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    案例|流動化學技術應用于多肽偶聯藥物payload/linker早期工藝研發

    更新時間:2023-11-07  |  點擊率:291
      1901年,諾貝爾化學獎得主Emil Fischer教授首次發現肽物質, 并于次年正式使用peptide (肽)這一專屬名詞以來, 多肽分子百年以來一直活躍在生命科學領域。1913年化療之父、諾貝爾獎得主Paul Ehrlich首次提出“魔力子彈
    (magic bullet)”概念,讓抗體偶聯藥物(Antibody Drug Conjugate, ADC)有了理論依據。“偶聯”有了最初的開始。隨著科學技術的發展,“偶聯藥物家族”正不斷擴大。當多肽遇到“偶聯”,靶向治療有了更多可能性。多肽偶聯藥物(PDC)的誕生,則讓二十世紀初看似毫無關系的兩個節點產生了時空聯結。
     
     
      相較于ADC,PDC分子量更小,更易于穿透腫瘤基質進入到細胞中從而發揮抗腫瘤作用,因此其細胞毒性藥物選擇也更廣;且多數肽的序列與人同源、免疫原性低,不容易引起免疫反應;再者,多肽相較于單抗,在設計與生產成本也具有得天獨厚的優勢;此外,PDC還能夠快速被腎臟消除,安全性也更高。綜合來說,PDC藥物的開發需具備研發和生產多肽、連接子(Linker)、有效載荷(Payload)或具有細胞毒性的有效載荷的綜合能力,這更離不開與小分子領域緊密協作配合。
     
     
      項目背景及關鍵信息
     
     
      本期合全案例,將聚焦小分子與多肽在制藥場景中的結合,通過流動化學技術針對某PDC藥物payload/linker開發時的高效應用,向您分享合全藥業針對此類藥物分子快速從臨床前推進到臨床一期的經驗,以及CMC平臺的實力。某生物制藥企業的PDC分子正處于啟動臨床供應的關鍵節點,需要快速交付臨床批PDC API,以支持臨床。
     
     
     
     
      系統評估, 工藝放大遇雜質和收率挑戰
     
     
      在實驗室克級規模下,PDC的合成之路未遇阻礙,研究人員選擇TBTU作為PDC偶聯反應試劑,在藥物合成階段,應用這一試劑效果較好,收率約70%??梢坏┓糯笾凉锛壱幠?,該步驟反應收率卻有明顯下降,API中開始出現雜質。通過研究團隊細致的評估與研究,他們發現上述問題是由毒素-連接子-TBTU復合物的活性酯不穩定所引起。TBTU與連接子之間的酯鍵不穩定,易受親核進攻。在本項目中,毒素-連接子中有三個羥基,其親核性質導可使分子內縮合(圖1)。

    圖1-TBTU作為PDC偶聯反應試劑(上);

    在高濃度或長時間反應下,分子內親核進攻導致活性酯降解
    (圖片來源:合全藥業)
     

     

     
      通常,在實驗室克級規模少量合成中,反應時間較短,毒素-連接子-TBTU復合物濃度保持在較低水平不會引起雜質問題。然而,在公斤級規模放大生產中,隨著反應時間和局部濃度的增加,化合物本身的副反應產生的可能性也將隨之提升,將會對雜質研究和工藝收率帶來挑戰。
     
     
      流動化學與高活原料藥研發能力高效助力,提升反應效率,獲純度>97%的PDC API
     
     
      然而,在大規模批次生產中,TBTU活性酯降解較為常見。為了綜合克服這些挑戰,項目團隊基于高活性原料藥能力平臺,引入了流動化學技術,期望避免TBTU活性酯降解的可能性。在高活密閉隔離條件下,項目團隊通過連續流將原料輸送至反應器,以精準控制反應時間和工藝溫度,極大減少TBTU活性酯的降解,提升了產品質量。在調整至理想的反應溫度后,便可通過連續流獲得毒素-連接子-TBTU(圖2,反應1)。
     
      緊接著,項目團隊開始肽和毒素-連接子-TBTU在連續流中的反應(圖2,反應2)。在控制溫度及停留時間的前提下,他們將產生的PDC粗品溶液經過0.1% TFA三氟乙酸溶液的連續淬滅,從而避免副反應的產生。與傳統間歇模式相比,流動化學技術的引入有效控制了反應溫度及停留時間,并將反應速度提升了2倍。最終,項目團隊通過這種“組合拳”技術的應用,PDC API粗品能以7克/每小時的速度獲得,反應收率達76%。經后處理,有效避免了雜質的產生,所獲公斤級規模的產品純度超97%。

     

    圖2-多肽、毒素、連接子、TBTU在
    連續流模式下的反應過程(圖片來源:合全藥業)
     
     
      總結
     
      在本項目中,流動化學技術的應用成功解決了PDC藥物的放大挑戰,成功地賦能客戶將其項目高效推進至臨床一期。連續流自動化的反應模式和高活密閉能力的結合,最大限度地避免了研究人員接觸毒性化合物可能。此外,連續流的模式高效降低了毒素-連接子-TBTU的局部濃度,并精準控制了反應溫度進而縮短反應時間,避免了副反應的產生。該案例充分展示了各種能力一體化的絕對優勢,而隨著PDC等各類偶聯藥物領域的不斷發展,可以預見的是,未來流動化學技術也將在這些新型分子領域將發揮更重要的作用。
     

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