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一文解答GLP-1新貴減肥藥的必備工藝——超濾應(yīng)用
GLP-1(胰高血糖素樣肽-1)是一種在腸道產(chǎn)生的腸促激素，能夠刺激胰島素分泌降低血糖水平。GLP-1 受體激動(dòng)劑(GLP-1 RA)由于其特殊的藥理作用和良好的安全性，目前已成為II型糖尿病治療領(lǐng)域的重要藥物。同時(shí)近年來其也在肥胖癥、心血管病等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的治療效果，應(yīng)用前景十分廣闊。
目前包括諾和諾德、禮來、阿斯利康、賽諾菲等國(guó)際制藥企業(yè)在GLP-1領(lǐng)域均有布局，其中諾和諾德的利拉魯肽和司美格魯肽已經(jīng)成為減肥和降糖的明星級(jí)產(chǎn)品。此外，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)和生物技術(shù)公司包括華東醫(yī)藥、恒瑞醫(yī)藥、信立泰、甘李藥業(yè)、聯(lián)邦制藥、雙鷺?biāo)帢I(yè)、仁會(huì)生物、鴻運(yùn)華寧等10余家企業(yè)均有產(chǎn)品布局GLP-1市場(chǎng)。2020年全球GLP-1藥物市場(chǎng)規(guī)模約131億美元，預(yù)計(jì)2025年全球GLP-1藥物市場(chǎng)規(guī)模將增至282億美元，2030年增至407 億美元，增長(zhǎng)勢(shì)頭猛烈。
GLP-1 的生產(chǎn)制備
GLP-1 屬于多肽類藥物，由多個(gè)氨基酸通過肽鏈鏈接而成。其生產(chǎn)制備工藝有生物發(fā)酵合成和化學(xué)合成兩大類。生物發(fā)酵合成主要通過原核表達(dá)體系制備，上游通過大腸桿菌或酵母發(fā)酵表達(dá)包涵體，然后進(jìn)行收菌、破菌、包涵體收集、變復(fù)性、澄清后進(jìn)入下游環(huán)節(jié)，下游包括多步層析(偶聯(lián)/酶切)、超濾換液、除菌過濾等工藝，我們熟知的利拉魯肽就是采用了生物發(fā)酵合成法。
化學(xué)合成法上游主要采用多肽固相或液相合成，即通過樹脂載體或在液體溶液體系下進(jìn)行氨基酸偶聯(lián)合成多肽，下游包括層析(離子交換、疏水、反相層析等)、超濾(濃縮換液)、除菌過濾等， 這也是多肽藥物常見的制備工藝，如禮來的替爾泊肽就是采用了化學(xué)固液合成法。除上述兩種方法外，還有些采用半生物合成方法，即在生物發(fā)酵合成后，對(duì)特定位點(diǎn)氨基酸進(jìn)行化學(xué)修飾，然后進(jìn)行下游層析、超濾純化，如明星產(chǎn)品司美格魯肽就采用了這種方法。
GLP-1的必備工藝-超濾如何實(shí)現(xiàn)？
從上述制備工藝流程來看，無(wú)論何種方法，超濾在GLP-1中都是必*一步，其起到濃縮、調(diào)節(jié)原液濃度，同時(shí)可以將緩沖體系置換成原液或制劑緩沖體積，以滿足最終制劑濃度和緩沖體系的要求。那我們接下來具體了解一下GLP-1超濾工藝。
膜孔徑選擇
2KD孔徑下高流速和高收率的結(jié)合
一般超濾選擇截留分子量的標(biāo)準(zhǔn)是按照目標(biāo)分子的1/3~1/5進(jìn)行選擇，例如GLP-1分子量約3.4KD，我們可以選擇1-2KD截留分子量的膜包進(jìn)行濃縮和換液，避免目標(biāo)蛋白泄露到下游，降低回收率。Hydrosart®膜包的孔徑分布均勻，截留分辨率比較高，考慮到此特點(diǎn)，針對(duì)GLP-1的超濾和濃縮，我們選擇2KD的膜包進(jìn)行測(cè)試，考察回收率和換液效果。測(cè)試結(jié)果如下圖。
**由于該案例中的產(chǎn)品較為穩(wěn)定，并且Hydrosart膜包的非特異性吸附極低，不易出現(xiàn)堵塞的情況，因此本次測(cè)試采用較高的跨膜壓力(TMP)進(jìn)行。
在濃縮和換液階段濾出速度比較穩(wěn)定，表明測(cè)試中選用的工藝參數(shù)非常合理；Hydrosart膜包在該產(chǎn)品的處理過程中，表現(xiàn)出較高的濾速和回收率，并且膜包不易堵塞，易清洗。
膜材選擇
Hdrosart 的化學(xué)兼容性和低吸附性
在GLP-1的化學(xué)合成工藝以及后續(xù)的化學(xué)修飾中，通常會(huì)需要使用有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑在合成過程中起到溶解反應(yīng)物和產(chǎn)物的作用，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的分離純化。常用的有機(jī)溶劑類型包括甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亞砜等，這些有機(jī)溶劑對(duì)于聚醚砜材質(zhì)(PES)的膜包會(huì)出現(xiàn)兼容性問題，這個(gè)時(shí)候就需要找到一種更穩(wěn)定的材料替代，以提高工藝的穩(wěn)定性和使用壽命。
Hydrosart®高性能膜是專為生物制藥工藝應(yīng)用而優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種穩(wěn)定化再生纖維素膜，具有廣泛的pH耐受，性能穩(wěn)定，還具有很強(qiáng)的親水性，不與蛋白質(zhì)結(jié)合，無(wú)污染，可以在高溫條件下使用高濃度NaOH完成膜的清潔、儲(chǔ)存和除熱源操作。Hydrosart具有特殊的膜分子結(jié)構(gòu)，可以耐受多種高濃度有機(jī)溶劑，這些特性使得Hydrosart成為生物工藝應(yīng)用的理想選擇。對(duì)于需要用到多種有機(jī)溶劑的化學(xué)合成工藝，Hydrosart是一個(gè)理想的選擇。
針對(duì)不同面積和形式的膜包，Sartorius也提供了多種適配的夾具和系統(tǒng)，從實(shí)驗(yàn)室小試到大規(guī)模生產(chǎn)，具備線性放大特性。
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