切向流超滤技术解锁GLP-1药物制备新境界

2023年年底,Science期刊将GLP-1类药物评为年度十大科学突破(Science’s 2023 Breakthrough of the Year)之首,同时,Nature也将GLP-1研究先驱 Svetlana Mojsov 评为年度十大人物之一。在商业层面,GLP-1类药物也无愧年度明星,2023年,诺和诺德旗下王牌产品司美格鲁肽大卖211.57亿美元,排名全球第二,距离全球药王席位仅一步之遥。
在治疗2型糖尿病中,GLP-1类药物因其卓越的降糖效果,成为了糖尿病治疗的新宠。然而,GLP-1的快速降解特性在一定程度上限制了其作为药物的广泛使用。为了克服这一挑战,在GLP-1药物的下游工艺中,切向流过滤技术(TFF)扮演了至关重要的角色,它通过精密的过滤过程,有效延长了GLP-1类药物的稳定性和半衰期,从而为患者提供了更为安全和有效的治疗方案。
 

一、关于GLP-1

GLP-1全名胰高血糖素样肽-1,是一种由肠道细胞分泌的激素,它在餐后迅速释放,刺激胰岛β细胞分泌胰岛素,从而降低血糖。GLP-1的作用不仅限于此,它还能减缓胃排空速度,增加饱腹感,减少食物摄入,从而帮助控制体重。然而天然的GLP-1进入体内后并不稳定,很容易被快速分解,因此人们一直在研发改进,想要生产一种长效的GLP-1药物。
 利拉鲁肽结构示意图

二、关于GLP-1药物

GLP-1药物是由多个氨基酸通过肽链链接成的多肽类药物,其生产制备是一个复杂的过程。分为生物发酵合成和化学合成两类。
生物发酵合成通过大肠杆菌或酵母发酵表达包涵体,然后经过一系列收菌、破菌、变复性、澄清等步骤。
化学合成法则通过固相或液相合成技术,将氨基酸逐个添加到生长中的肽链上。
无论哪种方法,最终都需要通过层析、超滤等工艺步骤来纯化和调整药物的浓度。
*科普小贴士:GLP-1受体激动剂是一类能够模拟GLP-1作用的药物,它们与GLP-1受体结合,发挥降糖作用。与天然GLP-1相比,这些激动剂具有更长的半衰期,能够更持久地控制血糖水平。
 

三、切向流过滤在GLP-1药物制备中的应用

  • 膜材质的选择
       在GLP-1的化学合成工艺以及后续的化学修饰中,通常会需要使用有机溶剂溶解反应物和产物,加速反应进程并促进产物的分离与纯化。常见的有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮和二甲基亚砜等。在这些溶剂中,纤维素材质展现出比聚醚砜更佳的兼容性,同时,纤维素对蛋白质的吸附性较低,这使得再生纤维素(RC)成为GLP-1超滤/透析(UF/DF)工艺中的首选过滤材质。
  • 膜孔径的选择
  GLP-1目标多肽的分子量为3.4KD,在超滤过程中,选择截留分子量的标准通常是目标分子量的1/3至1/5。基于这一原则,我们推荐选用1-2KD截留分子量的膜来进行浓缩和缓冲液的置换,以确保多肽的完整性和活性。
  • 下游工艺运用
生物发酵下游工艺
从工艺流程可看出,UF/DF参与了GLP-1下游工艺的很多流程,不仅起着浓缩、缓冲液置换等功能,还有效减轻了后续层析工艺的压力,提高了整体生产效率和产品质量。
 
GLP-1药物和切向流过滤技术的结合,不仅提高了糖尿病治疗的效率,也为患者带来了更安全、更便捷的治疗选择。随着科技的不断进步,我们有理由相信,这一领域将不断涌现新的突破,为糖尿病患者带来更多的希望和光明。

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