近日,天津经开区企业凯莱英医药集团(以下简称凯莱英)合成生物技术研发中心(CSBT)成功设计酶催化烯烃环氧化反应路线,并通过酶进化实现酶催化手性环氧化合物药物中间体从无活性到高效催化的转变,完成手性中间体的高效合成。
手性环氧化合物是一类含有三元氧环结构的光学活性分子,可作为关键中间体用于制备β-受体阻滞剂(如普萘洛尔)、抗艾滋病药物(如依法韦仑)、抗真菌药物(如艾氟康唑)以及多种天然产物衍生物。酶催化烯烃环氧化反应能够高效、高选择性地合成手性环氧化合物,这类反应在有机合成和药物化学中具有重要应用价值。
以三唑类抗真菌药物艾氟康唑为例,作为2014年FDA批准的新型三唑类外用抗真菌药物,其采用涂敷给药方式,显著降低副作用风险,自上市以来在临床实践中得到广泛应用。目前,艾氟康唑的合成路线主要依赖于复杂的化学过程,通常存在收率低、使用贵金属催化剂、反应条件苛刻等问题,工业化放大生产应用价值较低。
凯莱英CSBT酶工程技术研发团队以艾氟康唑的关键中间体手性环氧化合物1b为目标产物,通过整合CSBT人工智能辅助设计、高通量分析、自动化技术等平台优势,并采用RRIPE酶进化策略对苯乙烯单加氧酶进行蛋白质工程改造,最终获得催化活性、化学选择性优异的突变体M13,实现艾氟康唑中间体从“0”到转化率和de值均>99%的高效合成,催化效率较突变体M1提高1680倍,并完成克级demo的反应验证,展现出酶催化制备艾氟康唑中间体在工业应用方面的巨大潜力。
酶进化提高艾氟康唑中间体的合成活性及对映体选择性
该研究提供了一种SMO催化合成艾氟康唑中间体的新路线,为艾氟康唑及其他三唑类抗真菌药物的高效、环保合成提供了新策略,为酶活性从无到有的酶进化策略提供了新思路。同时,该酶催化技术可扩展应用于酶催化合成其他手性环氧化合物药物中间体。
凯莱英CSBT酶工程技术平台历经十几年技术沉淀和积累,具备酶路线设计、新酶发现、酶高通量筛选、酶进化、酶发酵和酶催化工艺开发的全面能力,拥有超3000种酶的常用酶库,可以实现酶路线的快速开发。其独特的CFPS酶进化技术结合高通量筛选平台及AI智能辅助进化技术,可显著缩短研发周期、提升进化效率,并在数周内得到可用于工业放大应用的新酶。
凯莱英酶工程技术平台、固定化酶连续催化平台、细胞工程技术平台三大技术平台具备成熟的从分子生物学开始的一站式合成生物服务能力,所拥有的百余项技术专利覆盖酶进化、酶固定化、酶催化合成路线、微生物细胞工厂等,应用范围涵盖化学小分子、小核酸、多肽、生物基小分子等多个领域。凯莱英正凭借其自主知识产权的合成生物技术,通过技术溢出效应,赋能制药、农业等精细化工领域,为全球合作伙伴提供从创新开发到规模化生产的全生命周期解决方案。
凯莱英医药集团
凯莱英医药集团(股票代码:002821.SZ/6821.HK)1998年在天津经开区注册成立,是一家全球领先、技术驱动型的医药外包一站式综合服务商。公司通过为国内外制药公司、生物技术公司提供药品全生命周期的一站式服务,加快创新药的临床研究与商业化应用,并降低创新药的研发和生产成本,是创新药物全球产业链中不可或缺的一部分。依托在小分子CDMO领域积累的服务经验与技术积淀,凯莱英正积极探索与布局化学大分子药、临床CRO、生物药、制剂、技术输出及合成生物技术等新业务领域。