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GLP-1 純化工藝破局：從實驗室案例到工藝路徑解析


引言

GLP-1（胰高血糖素樣肽-1）作為糖尿病和肥胖癥治療的重要靶點，近年來在醫(yī)藥領(lǐng)域備受關(guān)注。隨著技術(shù)的不斷進步，GLP-1下游應(yīng)用逐漸成為行業(yè)焦點。


GLP-1的來源與結(jié)構(gòu)

GLP-1來源于胰高糖素原，通過酶切作用生成多種活性片段，包括GLP-1、GLP-2、IP1和IP2等。這些片段在調(diào)節(jié)血糖和能量代謝中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。GLP-1主要由腸道分泌，其獨特的生理功能使其成為治療代謝性疾病的重要靶點。

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圖1：GLP-1的來源[1]


GLP-1類似物包括艾塞那肽(exenatide)、利西那肽(lixisenatide)、利拉魯肽(liraglutide)、杜拉魯肽(dulaglutide)、索瑪魯肽(sermaglutide)及阿比魯肽(albiglutide)等[2]，已上市GLP-1類藥物主要包括貝那魯肽、艾塞那肽、利拉魯肽、利西那肽、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)包載的長效艾塞那肽、阿比魯肽、杜拉魯肽、索馬魯肽、聚乙二醇洛賽那肽注射液和口服索馬魯肽[3]。

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圖2：GLP-1類似物序列示意圖[4]



市場井噴：

中國GLP-1進入黃金增長期


2025年，中國GLP-1類藥物市場

正以驚人的速度擴張。最新數(shù)據(jù)顯示：


  • 全球格局：司美格魯肽登頂全球“藥王”，2025年Q1銷售額達 78.64億美元（約557.76億丹麥克朗），首次超越默沙東K藥；

  • 中國市場：2024年規(guī)模突破35億美元，2025年預(yù)計飆升至45億美元（約326億人民幣），年增速高達28.6%；

  • 減肥賽道：GLP-1類減肥藥表現(xiàn)尤為亮眼，2025年市場規(guī)模預(yù)計突破150億元，滲透率從2023年不足5%躍升至18%-20%。

  • 核心驅(qū)動力：中國肥胖人群基數(shù)已達2.4億（BMI≥25），且仍在持續(xù)增長。GLP-1類藥物憑借“降糖+減重”雙重功效，正從高端消費向普惠醫(yī)療加速滲透。



國產(chǎn)GLP-1進入爆發(fā)期

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表1：我國國產(chǎn)臨床II期及以上GLP-1減重創(chuàng)新藥


表2.jpg表2：中國司美格魯肽生物類似藥

和二類新藥臨床情況

（數(shù)據(jù)來源各公司財報等公開數(shù)據(jù)）


未來競爭焦點將集中于療效優(yōu)化（如肝臟代謝改善）、給藥便捷性（口服/長效制劑）及適應(yīng)癥拓展（如NASH、OSAHS）。中國企業(yè)在原料藥、仿制藥及雙靶點創(chuàng)新藥領(lǐng)域的突破，或重塑全球GLP-1市場格局。



GLP-1藥物工藝流程梳理

GLP-1由于序列比較短，既可以化學(xué)合成法，也可以大腸桿菌或者酵母表達，同時可以FC融合進行細胞表達?；瘜W(xué)合成法特點是粗產(chǎn)品純度高，開發(fā)難度低，但是成本高，且規(guī)模受限制。微生物表達特點是成本低，但是開發(fā)難度大。FC融合后的細胞表達特點是開發(fā)流程可以參考抗體平臺工藝，難度低，且能增加產(chǎn)品穩(wěn)定性，但成本比微生物高，且需要除病毒驗證。


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圖3、4、5：GLP-1工藝流程



百林科GLP-1純化工藝案例


1、大腸桿菌表達

案例1：大腸桿菌破碎澄清后用MaXtar? Butyl捕獲，酶切后再用MaXtar? Butyl HR精純，得到純度大于95%的料液，總回收率約88%。


A）MaXtar? Butyl捕獲

  • 上樣樣品：破碎離心后樣品

  • Buffer A：50mM Tris 0.5M NaCl pH 8.5

  • Buffer B：H2O

  • 層析柱：40.9 mL

表3更新.jpg

表3：案例1——Butyl捕獲的工藝及結(jié)果

圖片4.png 圖6：案例1——Butyl捕獲的層析圖譜


B）MaXtar? Butyl HR精純

  • 上樣樣品：MaXtar? Butyl捕獲樣品，酶切后上樣

  • Buffer A：50mM Tris 0.5M NaCl pH 8.5

  • Buffer B：50mM Tris 0.5M NaCl pH 8.0

  • Buffer C：H2O

  • 層析柱：4.7mL預(yù)裝柱


表4.jpg

表4：案例1——Butyl HR精純的工藝及結(jié)果


圖片5.png


圖7：案例1——Butyl HR精純的層析圖譜


案例2：鎳柱純化帶His標(biāo)簽的GLP-1。GLP-1分子在分子設(shè)計之處加入His標(biāo)簽的話，可以在純化階段使用鎳柱親和純化，減輕工藝開發(fā)難度。具體下游工藝如下所示：


圖片6更新.jpg


  • 填料：4.7 mL Ni Chromstar? HR預(yù)裝柱

  • 實驗樣品：破碎澄清后樣品

  • Buffer A：20mMTris 0.5MNaCl pH8.0

  • Buffer B：20mMTris 0.5M咪唑pH8.0

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表5：案例2——Ni Chromstar? HR的工藝及結(jié)果

圖片7png.png

圖8：案例2——Ni Chromstar? HR的層析圖


圖片8.png

圖9：案例2——Ni Chromstar? HR的電泳圖



得益于優(yōu)異的偶聯(lián)工藝和優(yōu)秀的填料基架特性，Ni Chromstar? HR相比于普通的Ni FF有更高的載量和更高洗脫純度。經(jīng)過Ni填料捕獲后，得到純度比較高的GLP-1分子，經(jīng)過酶切和沉淀/復(fù)溶后，即可得到高純度的中間體，用于后續(xù)的偶聯(lián)修飾及中高壓層析。


在微生物表達體系里，除了以上兩個案例的MaXtar? Butyl捕獲和Ni Chromstar? HR捕獲之外，也有用陰離子或者陽離子作為捕獲步驟的填料，具體步驟如下所示：


圖片11.png


2、FC融合表達

對于FC融合表達的分子，可以參考抗體純化工藝，第一步用抗體親和填料，第二步陰離子流穿模式，第三步根據(jù)雜質(zhì)特點選用陽離子或者陽離子復(fù)合模式，同時可以嘗試羥基磷灰石填料來去除雜質(zhì)。


案例3：FC融合表達GLP-1分子，經(jīng)過抗體親和層析捕獲，陰離子層析流穿模式去除病毒、HCP、HCD等雜質(zhì)，SEC單體純度還不達標(biāo)。客戶選用百林科MaXtar? MMC HR，45g/L的上樣載量，去除聚體等剩余的雜質(zhì)。

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圖10：案例3——MMC HR的層析圖

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表6 ：案例3——MMC HR的結(jié)果


參考文獻

[1]The Possible Involvement of Glucagon-like Peptide-2 in the Regulation of Food Intake through the Gut–Brain Axis

[2]Drucker DJ. GLP-1 physiology informs the pharmacotherapy of obesity. Mol Metab, 2022(57):101351.

[3]LOVSHIN J A. Glucagon-like peptide-1 receptor agonists:a class update for treating type 2 diabetes[J]. Canadian Journal of Diabetes, 2017, 41(5): 524-535.

[4]Glucagon-like peptide-1 receptor agonists for the treatment of type 2 diabetes:Differences and similarities


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