Analyse af synteseprocessen for Eli Lillys nøglelægemiddel: Tirzepatid

Tirzepatid er en ny dobbeltreceptoragonist rettet mod både GIP (gastrisk hæmmende peptid) og GLP-1 (glukagonlignende peptid-1), udviklet af Eli Lilly og med succes markedsført til målrettet behandling af diabetes, ikke-alkoholisk steatohepatitis (NASH) og kronisk vægtstyring med en halveringstid på 1116,7 timer. Efter dets godkendelse til diabetesbehandling i 2022, blev det yderligere godkendt til vægttab i USA i november 2023. Et storstilet klinisk forsøg rapporterede, at patienter behandlet med dette lægemiddel opnåede en maksimal vægtreduktion på op til 21 %. Molekylet består af en peptidrygrad, der omfatter 39 aminosyrer og en sidekæde ved rest Lys20. Af disse 39 aminosyrer er 37 naturligt forekommende (eller kodet), mens to er ikke-naturligt forekommende: de ikke-kodende amino-isosmørsyrerester i position 2 og 13.

For at opnå dobbelt aktivitet inkorporerer Tirzepatide ikke kun aminosyrerester afledt af GLP-1 og GIP, men anvender også flere unikke aminosyrerester. Dens peptidstruktur er primært afledt af GLP-1, GIP, exenatid og semaglutid, med nogle få rester, der er karakteristiske.

I forskningen i synteseprocessen af ​​Tirzepatide er der blevet anvendt adskillige metoder til fremstilling af syntetiske peptider. Valget af en passende syntesemetode er typisk baseret på molekylære karakteristika, såsom tilstedeværelsen af ​​ikke-kodende aminosyrer, ikke-peptidsidekæder og antallet af involverede aminosyrer.

Biosyntese：De rekombinante teknikker, der almindeligvis anvendes til makromolekyler (såsom monoklonale antistoffer) kan også anvendes på mindre peptider. I denne tilgang indføres eksternt DNA i Escherichia coli eller pattedyr (Kina hamster ovarie, CHO) cellelinjer, hvor peptiderne syntetiseres af cellerne. Selvom udviklingstidslinjen typisk er længere end den for konventionelle syntesemetoder, er denne tilgang med succes blevet anvendt til semisyntetiske peptider (f.eks. semaglutid, insulin degludec og liraglutid). To ulemper ved denne fremgangsmåde er: (1) vanskeligheder med at indføre aminosyrer, der ikke kodes af DNA-sekvenser; og (2) behovet for post-rekombinante syntetiske modifikationer for at inkorporere ikke-peptidsidekæder.

ChemiskSyntese：

Fast-fase peptidsyntese (SPPS) har vist sig effektiv for mange mellemstore peptider (f.Lisinaptide ogExenatid), herunder dem, der er syntetiseret ved hjælp af ikke-kodende aminosyrer. For større peptider (typisk >30 aminosyrer) lider SPPS desværre ofte af lave procesudbytter og dårlig renhed. På grund af kravet om, at adskillige på hinanden følgende enhedsoperationer skal udføres uden fejl (med en estimeret fejlrate på 20 % for peptider over 30 aminosyrer), indebærer det desuden betydelige produktionsrisici.

Flydende fase peptidsyntese (LPPS). Denne metode ligner SPPS, med den undtagelse, at de voksende peptider ikke binder til harpiksen, og deres C-termini er ikke-reaktive amider eller beskyttede estere. Det er velegnet til at syntetisere mindre peptider (≤10 aminosyrer), men udbytte og renhed falder hurtigt, når peptidlængden øges.

SPPS/LPPS hybridmetoden. Denne tilgang anvender SPPS til at producere korte peptidfragmenter med høj renhed og velkarakteriserede udfældningsmellemprodukter, hvorved man undgår mange fremstillingsrisici og renhedsproblemer, der er forbundet med længere SPPS-konstruktioner. Efterfølgende kobles de beskyttede fragmenter i væskefase.

SPPS/LPPS hybridmetoden, som kombinerer fordelene ved begge teknikker, repræsenterer en fremragende tilgang. For at implementere denne hybridstrategi skal passende fragmenter syntetiseret via LPPS først udvælges. Nøgleovervejelser ved fragmentudvælgelse omfatter peptidlængde, totalt antal fragmenter, aminosyreidentitet ved spaltningssteder og sidekædekarakteristika. Fragmentstørrelse og -mængde er kritiske; mens mindre fragmenter kan opnå høj renhed, nødvendiggør de mere komplekse fremstillingsprocesser, der involverer yderligere LPPS-trin. Omvendt giver færre store fragmenter større produktionsudfordringer og udgør en højere risiko for at opnå høj renhed. Efter at have evalueret disse faktorer, udvalgte Eli Lilly-forskere fire fragmenter til tilitropinsyntese. Med hensyn til spaltningssteder var en central overvejelse diastereomerismen af ​​de C-terminale aminosyrer i hvert fragment, da amidrygraden letter diastereomeriseringen afα-stereocenter lettere sammenlignet med Fmoc-beskyttede aminosyrer, der anvendes i SPPS-konstruktioner. Efter omfattende evaluering af forskellige fragmenter blev fire specifikke fragmenter til sidst valgt (figur 2)–5). Alle fire fragmenter blev syntetiseret via SPPS, udviser let adskillelighed som faste produkter og opnår exceptionelt høje renhedsniveauer (97,5–99,5 %).

Dernæst fragment 2–5 er koblet sammen gennem en fire-trins LPPS-proces.

Trin 1: Forbind de første to fragmenter, 2 og 3, der repræsenterer aminosyre 30–39 og 22–29, henholdsvis. Forbered separate opløsninger af fragmenter 2 og 3 i dimethylsulfoxid (DMSO) og acetonitril (ACN), samt PyOxim og ren diisopropylethylamin i ACN, og flyd dem sammen, før de går ind i plug flow-reaktoren (PFR) 27 til onlineblanding for at sikre ensartethed；

Trin 2: De opnåede aminosyrer 22–39 (forbindelse 6) blev derefter koblet med fragment 4 for at give aminosyrer 15–39 (forbindelse 7)；

Trin 3: Den opnåede aminosyresekvens 15–39 (forbindelse 7) blev koblet med fragment 5 for at give det Boc-beskyttede tildropptide；

Trin 4: Fjern den beskyttende belægning for at opnå Tirzepatid.

Nanofiltrering er en membranbaseret teknologi, der adskiller opløste stoffer i opløsninger baseret på molekylvægt og hydrofobicitet. Den rå reaktionsopløsning passerer gennem membranen og fjerner lavmolekylære urenheder såsom dibenzofuren (DBF), diethylamin (DEA) og PyOxim-relaterede biprodukter (PyO), mens målpeptiderne bibeholdes. Valg af passende porestørrelser er kritisk, hvilket kræver en balance mellem lav flux (for alt for små porer) og peptidtab (for alt for store porer). Denne teknologi muliggør produktion i stor skala med væsentligt forenklede operationelle procedurer.

Da Tirzepatide er rent kemisk syntetiseret, er der adskillige producenter, der producerer dets aktive farmaceutiske ingrediens (API), hvilket resulterer i intens konkurrence. I øjeblikket er API af Tirzepatid fremstilles indenlandsk af Hequan Pharmaceutical og eksporteres til udlandet til formuleringsforberedelse.

Referencer：Org. Process Res. Dev. 2021, 25, 1628−1636

Kontakt os:

BehovTirzepatidtil peptid-API-udvikling, referencestandardkvalifikation eller biosimilar-programmer? Cosperpharm leverer højt‑renhed syntetisk eller rekombinantTirzepatid med fuld HPLC, MS og aminosyreanalyse, plus stabilitet og regulatorisk dokumentation. Fra R&D-milligram til kommercielle kilogram tilbyder vi fleksibel levering, gennemsigtige priser og teknisk support til syntese og urenhedskontrol. Kontakt os via vores hjemmeside eller e-mail– vi svarer inden for 24 timer med skræddersyede tilbud og realistiske leveringstider. Lad Cosperpharm støtte dit Teriparatide-projekt fra laboratorium til marked.

Telefon: +86-18986204913

Tlf.: +86-027-83338163

E-mail: info@cosperpharma.com