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司美格鲁肽的背后:发酵合成与HCD/HCP 质控的关键解析!
来源:瀚海生物市场中心
日期:2025-08-27
浏览次数:42

背 景


在全民聚焦健康管理的当下,肥胖与糖尿病已成为威胁公众健康的 “隐形杀手”。

世界卫生组织数据显示:全球超 20 亿人受超重或肥胖困扰,我国成人肥胖率近 10%。而糖尿病患者规模同样惊人,国内糖尿病患病人数超 1.4 亿 ,肥胖引发的代谢紊乱, “健康减重 + 血糖管理” 成为全民刚需。



司美格鲁肽(Semaglutide)

在此背景下,司美格鲁肽(Semaglutide,又称索马鲁肽,一种长效胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)激动剂)因其具有减重和降糖的功效,市场需求持续飙升。2024年其全球销售额已展现强劲势头,2025 年 Q1 更是超越 K 药(帕博利珠单抗)成为 全球销量最高的药品。



传统化学合成因工艺步骤多和回收率低导致生产成本高和生产周期长,新型生物合成运用原核或真核表达系统发酵合成主肽链,提取和纯化发酵液中的前体多肽,酶切去除促溶标签后将其与包含非蛋白氨基酸的N端氨基酸进行偶联,获得司美格鲁肽。



新型生物合成VS传统化学合成


同时,在生物医药领域,多肽类药物因其高活性、低毒性和强特异性等特点,逐渐成为治疗糖尿病、抗肿瘤、自身免疫疾病等的新选择。多肽生物合成的发酵体系构建和宿主细胞DNA残留(HCD)及宿主细胞蛋白残留(HCP)的工艺杂质控制,直接影响多肽产品的安全性和有效性。
生物合成:E. coli发酵体系流程

在大肠杆菌系统中生产多肽,依赖于基因重组技术与微生物发酵技术的精密结合,其核心流程包括:


基因设计与载体构建

基于目标多肽的氨基酸序列,通过密码子优化提高表达效率,合成好的基因片段插入表达载体(如质粒pET系统),包含强启动子(如T7 lac)、抗生素抗性基因及复制起始位点。

工程菌培养与诱导表达

将重组质粒转入大肠杆菌细胞(如BL21(DE3)菌株),在高密度发酵罐中进行培养,发酵过程中借助温度监控系统与pH调节系统,并结合发酵动力学模型进行优化,以实现对温度与pH的精准调控,确保代谢活动处于最佳状态,提高目标产物的生产效率。当菌体密度达到临界值时,加入IPTG或温度转换诱导目标多肽表达。

收获与裂解澄清

诱导后的菌体离心收获后,采用机械破碎(高压均质)或化学裂解(碱裂解)释放内含物。发酵液经连续流离心,在4~10°C下快速分离菌体获得湿菌泥;菌泥用含蛋白酶抑制剂的冷缓冲液重悬,经高压均质机破碎细胞,控温释放目标蛋白;裂解液通过连续离心去除大碎片,再经深层过滤除去细小颗粒,得到澄清粗提液供下游纯化。

提取与纯化

超滤技术利用半透膜的选择性透过性,去除发酵液中的大分子杂质,同时保留目标蛋白。亲和层析通过特定的配体与多肽分子的特异性结合,实现高选择性的分离。纯化过程通常包括离心、过滤、层析等阶段,来去除发酵液中的杂质和副产物。



HCD/HCP 残留风险与检测必要性


发酵裂解液中的目标多肽常与大量杂质共存,包括宿主蛋白、宿主核酸、内毒素等,三步层析工艺(亲和-离子交换-分子筛)为主流纯化方案:



HCD是来源于E.coli细胞的DNA片段,主要的生物安全风险有:致癌性、感染性、免疫原性反应。HCP的复杂性在于其种类繁多(一个大肠杆菌裂解液含>2000种蛋白),主要的生物安全风险有:蛋白酶介导的蛋白降解、免疫原性反应。

为确保多肽制品的安全性,监管机构对E.coli HCD和E.coli HCP的残留量都定了严格的限量:



瀚海新酶 多肽全系列产品

( 点击获取《多肽全系列产品手册》 )


01、生物合成GLP-1 29肽

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瀚海新酶自研自产GLP-1 29肽,利用基因工程技术通过大肠杆菌重组表达,经酶切、层析纯化、冷冻干燥得到的冻干粉。相比于化学合成法,能够实现大规模连续生产,得到纯度高、杂质少、含量高、成本低的GLP-1 主链。





02、重组肠激酶(高特异性)

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重组肠激酶(Recombinant Enterokinase, rEK)是通过基因工程技术获得的高纯度、高活性、高特异性的肠激酶,能够特异性识别并切割含有Asp-Asp-Asp-Asp-Lys(DDDDK)序列。


应用场景:

基因工程中的融合蛋白切割:可用于去除蛋白N端的融合标签,确保融合蛋白的正确折叠和功能。


多肽药物:可用于生产如胰岛素及其类似物和GLP-1等,去除N端的融合标签以保证其生物活性。

瀚海新酶重组肠激酶的高特异性酶切


03、E.coli HCD检测

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瀚海新酶E.coli残留DNA检测试剂盒,采用qPCR荧光探针法技术,同时配备自动化核酸提取设备以满足高通量的检测需求,提供更加准确、更加高效的HCD检测解决方案,可适用于多肽产品不同阶段的质量质控。


04、E.coli HCP检测

酶联免疫吸附法(ELISA)是目前HCP检测最常用的方法,在《中国药典》通则中建议宿主蛋白残留检测方法为ELISA法,美国药典USP<1132>章节中推荐ELISA法为HCP检测的首选方法。

瀚海新酶E.coli HCP试剂盒采用双抗体夹心法一步法检测,检测时间缩短至2h,能够快速定量检测样本中HCP的含量。



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内容丨市场部

编辑排版丨市场部-品牌

审核丨市场部

图片丨来源于瀚海新酶

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