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小MALDI大用處｜“減肥明星藥”司美格魯肽的生產(chǎn)合成質(zhì)控
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導(dǎo)讀
2021年6月，諾和諾德公司研發(fā)的司美格魯肽注射液（商品名：Wegovy）作為減肥藥治療肥胖癥在美國正式獲批。由于其出色的減肥效果及良好的安全性[1-2]，司美格魯肽很快風(fēng)靡全球，成為2022年銷售額最高的多肽藥物。據(jù)悉，司美格魯肽在中國的核心專利將于2026年3月到期，國內(nèi)已有多家企業(yè)競相開始司美格魯肽仿制藥的研發(fā)。在司美格魯肽的合成過程中，合成前體、合成中間體、終產(chǎn)物的分子量、純度以及雜質(zhì)組成情況的確認(rèn)是關(guān)鍵的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）因其分析速度快、結(jié)果簡單直觀、分析質(zhì)量范圍寬、操作簡便等特點(diǎn)，非常適合多肽藥物分子量及雜質(zhì)分析。
司美格魯肽合成過程
司美格魯肽（Semaglutide，又叫索馬魯肽）由31個(gè)氨基酸組成，通常按照半重組法進(jìn)行合成，先經(jīng)釀酒酵母重組表達(dá)獲得GLP-1類似物前體分子，再對GLP-1骨架第26位的賴氨酸連進(jìn)行修飾，然后將其與包含非蛋白氨基酸的N端氨基酸突出端進(jìn)行偶聯(lián)，獲得最終產(chǎn)物。
小MALDI大用處 MALDI-8030
MALDI-8030是一款體積緊湊的臺式雙極性MALDI-TOF 質(zhì)譜儀，在線性模式下與傳統(tǒng)大型MALDI-TOF質(zhì)譜儀具有同等性能。通過采用200 Hz固態(tài)激光器以及在保持檢測部位真空度的情況下更換樣品靶板（加載鎖定室），可進(jìn)行快速檢測。除配備全自動離子源清洗裝置外，還采用無油隔膜泵設(shè)計(jì)，維護(hù)少、簡單易用，分子量檢測范圍寬，適合MALDI源下各類樣品的分子量檢測及雜質(zhì)分析。
臺式MALDI-TOF質(zhì)譜儀MALDI-8030
MALDI-TOF MS分析多肽藥物分子量及雜質(zhì)的方案特點(diǎn)：
l 軟電離技術(shù)，質(zhì)譜圖中以單電荷峰為主，圖譜簡單，易于解析
l 分析質(zhì)量范圍寬，從幾十到幾十萬道爾頓均可分析
l 分析速度快，5-10秒可分析一個(gè)樣品，能夠進(jìn)行高通量檢測
l 靈敏度高，所需樣品量較少，樣品量低至amol級
l 前處理簡單，無需液相分離。
藥物測試案例分享
司美格魯肽合成中間體及制劑分子量檢測結(jié)果
u GLP-1類似物前體分子
由酵母重組表達(dá)的GLP-1類似物前體分子應(yīng)用MALDI-8030檢測到m/z 3176.23的離子峰，與[M+H]+理論值m/z 3176.52相符，圖譜上未觀測到明顯雜質(zhì)，樣品純度較好。
酵母重組表達(dá)的GLP-1類似物前體分子的質(zhì)譜圖
u 前體分子衍生物
前體分子衍生物樣品檢測到前體分子（m/z 3176.28）、前體分子衍生物（m/z 3891.99）以及合成副產(chǎn)物（m/z 3275.49、m/z 3354.49等）的質(zhì)譜峰，表明肽段修飾成功，但反應(yīng)不完全。
前體分子衍生物的質(zhì)譜圖
u 偶聯(lián)后終產(chǎn)物
前體分子衍生物與N端氨基酸突出端偶聯(lián)后的產(chǎn)物檢測到m/z 3892.54與m/z 4114.66的離子峰，分別對應(yīng)前體分子衍生物與偶聯(lián)后司美格魯肽目標(biāo)產(chǎn)物，表明肽段偶聯(lián)成功，但含較多副產(chǎn)物。
偶聯(lián)后終產(chǎn)物的質(zhì)譜圖
u 司美格魯肽制劑
司美格魯肽制劑應(yīng)用MLADI-8030檢測到m/z 4114.38、m/z 2057.88、m/z 8228.42的離子峰，分別對應(yīng)化合物的[M+H]+、[M+2H]2+與[2M+H]+形式，藥物純度較好。
市售司美格魯肽注射液的質(zhì)譜圖
結(jié)語
應(yīng)用臺式基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜MALDI-8030對司美格魯肽在研合成中間體、制劑產(chǎn)品進(jìn)行分子量及雜質(zhì)檢測，無需液相分離以及復(fù)雜的解卷積等數(shù)據(jù)分析操作，分析速度快，結(jié)果簡單、直觀，通過質(zhì)譜圖中信號離子的質(zhì)荷比的大小與分布，可快速確認(rèn)多肽的精確分子量、合成效果及雜質(zhì)組成情況，為多肽藥物合成的質(zhì)量控制、生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與調(diào)整提供參考與依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
1、Mark M Smits, Daniël H Van Raalte. Safety of Semaglutide. Front Endocrinol (Lausanne). 2021 Jul 7:12:645563.
2、John W, Rachel B, Salvatore C, et al. Once-Weekly Semaglutide in Adults with Overweight or Obesity. N Engl J Med. 2021 Mar 18;384(11):989-1002.
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