技术驱动|博腾与上海电力大学联合发表OPRD论文,生物催化能力新突破
转自：博腾股份Porton
近期，博腾股份与上海电力大学联合在美国化学学会（AmericanChemicalSociety,ACS）权威刊物《有机工艺研发》（OrganicProcessResearch&Development，OPRD）发表了论文《运用共固定化的亚胺还原酶和葡萄糖脱氢酶通过批式及连续反应体系高效合成（S）-降烟碱》。OPRD是工艺化学行业的权威刊物，这是博腾股份与上海电力大学校企合作项目产出的第一篇学术论文。
将亚胺还原酶（iminereductase，IRED）应用于（S）-降烟碱的制备，可以代替传统化学合成方法中引入的金属催化剂，避免了高温和高压反应，为合成尼古丁这一重要化学中间体提供了更高效、更经济和更绿色的合成方案（图1）。反应过程中需要偶联葡萄糖脱氢酶（glucosedehydrogenase，GDH）构建辅酶原位循环再生体系以降低成本。采用游离酶工艺时，存在酶稳定性低、难以重复使用，以及后处理复杂等问题。在本论文的报道中，研究团队开发了IRED和GDH的共固定化技术，通过多批次重复反应大幅提高了酶在（S）-降烟碱制备中的使用效率；在此基础上，研究团队还利用共固定化酶开发了连续流反应模式，大大提高了时空产率。而这些技术的运用，不仅解决了游离酶工艺中的难题，还大幅的降低了生产成本，具备扩大生产的前景。
根据论文，研究人员先对固定化载体进行了筛选，并针对最终选择的载体进行了共固定化工艺的优化。最终，获得的共固定化酶较游离酶表现出了更佳的热稳定性和pH稳定性（图2）。
接下来，研究人员将共固定化酶应用于批式反应，经过重复投料和反应验证，该共固定化酶可重复使用40个批次（图3），且催化底物的转化率均>99.00%，产物手性纯度均>99.90%。与游离酶相比，底物与酶的比值提高至62.50（游离酶为3.38），酶单耗减少了81%（表1）。
表1.在40个批次反应中底物和酶的总用量及其比例。
*[S]/[C]:底物与酶的质量比。
为进一步拓展共固定化酶的应用场景，研究人员开发了连续反应模式（图4）。将共固定化酶装载于填充床中，连续反应114h后，底物转化率仍保持在99.00%以上，时空产率为211.47g·L-1·h-1，是批式反应的289.7倍（表2）。通过将酶固定化技术与连续反应技术连用，利用固定化酶的不溶性、高稳定性和连续反应的传质、效率优势，可以大幅度提高反应器的生产能力。
表2.批式反应与连续反应模式下的催化效率对比。
本篇论文向我们展示了生物催化技术在化学品生产中的多种应用形式，从游离酶批式反应，到固定化酶工艺的开发应用，再到生物催化和连续反应技术的融合，体现了博腾研发团队持续钻研、不断创新的精神。博腾的生物催化团队致力于为客户提供生物催化、生物合成一站式解决方案，涵盖新酶发现、筛选、工艺优化、酶的发酵制备、酶固定化和生产应用等服务内容。目前，我们已经拥有庞大的、并持续更新的、可自由使用的（Free-to-Operate）货架式的菌种库和酶库，高通量的筛选方法，成熟的工艺操作流程，强大的分析支持，可以为项目快速推进提供强有利的支撑。
未来，博腾也将持续地在生物催化、连续化学、结晶粒子工程等技术领域深耕，在小分子及各类新型药物领域不断探索，提供从研发到生产，从临床前到商业化的优质服务，与全球新药企业并肩前行，携手让好药更早惠及大众。
参考资料：
[1]EfficientSynthesisof(S)‑Nornicotineusing
Co-ImmobilizedIREDandGDHinBatch
and Continuous FlowReactionSystems.
Senling Guan, WenfengZhou, YongtangYue,
SongheWang,BoChen, andHaishenYang.
Org.ProcessRes.Dev.
DOI:10.1021/acs.oprd.4c00130.
博腾股份为全球药企、生物科技公司、科研机构等提供从临床前研究到药品上市全生命周期所需的小分子药物、多肽与寡核苷酸、生物大分子（mAb,ADC等）以及基因与细胞治疗药物等一站式服务解决方案，研发、生产、运营场地覆盖中国（重庆、上海、四川、江苏、江西、湖北）、美国、斯洛文尼亚、比利时、瑞士和丹麦等地。我们致力于以客户为中心，为客户提供卓越的全球化、端到端CDMO服务，让好药更早惠及大众。