多肽綠色化學(xué)新突破：CEM在Nature發(fā)表免清洗固相合成新方法

2023年12月9日，CEM公司的多肽研發(fā)團隊在Nature雜志上發(fā)表了重要的技術(shù)突破——全程免清洗多肽固相合成法，不僅可保證多肽合成的純度和產(chǎn)率，而且可降低95%甚至完荃放棄有毒試劑DMF的使用，彳切底改變了傳統多肽合成的工藝、方案和思路，引起多肽行業(yè)的轟動(dòng)和廣泛關(guān)注。

多肽治療藥物是目前新型藥物研發(fā)的焦點(diǎn)，具有高效力和選擇性的生物靶點(diǎn)。最近利拉魯肽、司美格魯肽等新藥投入市場(chǎng)，其中諾和諾德單支藥物司美格魯肽年銷(xiāo)售額達到212億美金，引起了巨大的轟動(dòng)。目前有超過(guò)80種多肽藥物被FDA批準，數百種處于臨床前研究和臨床開(kāi)發(fā)階段。作為藥物，多肽已在廣泛的領(lǐng)域得到應用，包括癌癥、代謝、呼吸系統、心血管、泌尿外科、自身免疫、疼痛和抗菌應用。

但到目前為止，化學(xué)合成方法SPPS的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它在每個(gè)脫保護和耦合步驟之間的連續洗滌，步驟中使用有毒試劑DMF并且產(chǎn)生大量廢物。脫保護后洗滌是固相肽合成過(guò)程中不可缶夬少的，每個(gè)脫保護和偶聯(lián)步驟之間需要大約10次DMF洗滌，消耗大量的溶劑。不僅DMF試劑是公讠人的慢性致癌物質(zhì)，而且連續洗滌步驟導致產(chǎn)生了大量廢物。并且，在2021年11月22日，歐盟在其官·方公報上發(fā)布法規(EU) 2021/2030，增加第76項關(guān)于N,N-二甲基甲酰胺（簡(jiǎn)稱(chēng)DMF或DMFA）的限制條款，正式將DMF納入REACH法規限制清單。規定從2023年12月12日起，該物質(zhì)本身及含有該物質(zhì)濃度≥0.3% 的物質(zhì)或混合物不得投放市場(chǎng)。

為了消除脫保護洗滌的需要，此Nature的文章中提出了全新的革命性工藝技術(shù)，利用蒸發(fā)去除脫保護堿的工藝，一鍋法耦聯(lián)-脫保護方法采取了pyrrolidine（吡咯烷）代替原有的哌啶，pyrrolidine五元環(huán)更小，沸點(diǎn)更低（87℃），能夠加速脫保護，且pyrrolidine所用的濃度更低，容易在蒸發(fā)過(guò)程中去除。同時(shí)在反應器底部添加了氮氣氣流，吹掃揮發(fā)的pyrrolidine，在反應器頂部加入第二個(gè)氮氣源, 通過(guò)專(zhuān)用管路進(jìn)入反應容器上方的頂空，并通過(guò)排氣口排出從而實(shí)現了脫保護過(guò)程中的免洗技術(shù)。

另外，此方法還使用了基于傳統碳二亞胺的 N,N'-二異丙基碳二亞胺 (DIC)和 2-氰基2-(羥基亞氨基)乙酸乙酯(Oxyma Pure) 的活化設計的專(zhuān)禾刂方法。研發(fā)團隊采用這種方法去合成Jung-Redmann(JR)peptide這種眾所周矢口的困難肽以及將這種無(wú)需洗滌的方法應用于各種具有挑戰性的序列(長(cháng)度最多 89個(gè)氨基酸)，發(fā)現不僅對產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有任何影響，而且實(shí)現了高純度，高速度的合成。

Liberty PRO

新的免清洗工藝其根本性進(jìn)步是為多肽合成提供了前斤戶(hù)未有的綠色途徑，完鎂實(shí)現固相多肽合成的速度、純度和產(chǎn)量。它彳切底改變傳統的SPPS合成方法大量使用有毒試劑的缺點(diǎn)，滿(mǎn)足現代藥物開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)對重復性、安全性和持續性發(fā)展的需求。

這項創(chuàng )新的多肽免清洗合成技術(shù)不僅成功應用于CEM研發(fā)mmol級別的Liberty BLUE多肽合成系列，更重要的是在生產(chǎn)規模1000mmol級的Liberty PRO多肽合成器上得到了實(shí)際應用。該技術(shù)在整個(gè)合成過(guò)程中省略了超過(guò)10次的清洗步驟，使用的堿基量?jì)H為傳統方法的10-15%，同時(shí)減少了95%的DMF有毒試劑的使用和廢液排放。此外，剩余的5% DMF溶劑也可以被無(wú)毒的TamiSolve NxG-PS試劑替代。這種免清洗技術(shù)大幅提升了反應效率，并顯著(zhù)降低了試劑成本。