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小核酸藥物遞送載體N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)的應(yīng)用與純化方法淺談

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2025-06-19 14:41

GalNac(N-乙?;陌肴樘前?/a>)簡(jiǎn)介

GalNac(N-乙酰化的半乳糖胺)偶聯(lián)修飾是核酸藥物遞送系統(tǒng)中最常用的遞送載體,其中GalNAc遞送系統(tǒng)通常是由三觸GalNAc靶頭(如圖1)或著單觸GalNAc靶頭、和連接臂或連接子(Linker)還有就是siRNA分子所構(gòu)成的綴合物。這種結(jié)構(gòu)的分子依賴肝細(xì)胞表面的唾液酸糖蛋白受體和GalNAc靶頭配體定向結(jié)合提升了siRNA的遞送效率,安全性明顯提升,使得GalNAc-siRNA偶聯(lián)修飾技術(shù)在治療肝臟相關(guān)疾病小核酸藥物中廣泛應(yīng)用

 

小核酸藥物遞送載體N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)的應(yīng)用與純化方法淺談

圖1-三觸GalNAc載體

 

GalNac(N-乙?;陌肴樘前?的應(yīng)用以及發(fā)展前景

GalNAc修飾的藥物在當(dāng)前主要有GalNAc-反義核酸(ASO) 與GalNAc-小干擾核酸(siRNA),由于治療上有效的反義核酸(ASO)已經(jīng)是核苷單體分子經(jīng)過(guò)大量結(jié)構(gòu)修飾的在人體內(nèi)不易被核酸內(nèi)切酶等物質(zhì)降解失效,因此遞送載體對(duì)于反義核酸(ASO)并不是必須的。臨床上對(duì)于小干擾核酸(siRNA)遞送存在若干障礙,構(gòu)成其序列的核苷單體普遍屬于2'-甲氧基修飾2'-氟修飾,包括血管內(nèi)降解、組織外顯性和特異性、細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸和細(xì)胞外基質(zhì)等因素導(dǎo)致體內(nèi)穩(wěn)定性較差,未修飾的核酸在循環(huán)中的半衰期較短,因?yàn)槿菀籽軆?nèi)降解和被腎臟快速清除,載體遞送技術(shù)可以完美解決這些問(wèn)題,表1是近年來(lái)利用GalNac遞送技術(shù)上市的小核酸藥物。

 

表1. GalNac技術(shù)上市的藥物

 

 

GalNAc修飾藥物名稱 所屬公司 項(xiàng)目上市或臨床研究 治療病癥
Givlaari Alnylam 于2019年11月在美國(guó)獲批,用于治療AHP成人患者 治療12歲及以上青少年和成人的急性肝卟啉癥(AHP)
Inclisiran (Leqvio®) 諾華/Alnylam 全球首個(gè)降膽固醇小核酸藥物,2020年12月11日獲歐盟批準(zhǔn) 用于治療成人原發(fā)性高膽固醇血癥(包括家族性和非家族性)或混合型血脂異常
Oxlumo (Lumasiran) Alnylam 首款兒科用藥siRNA藥物,2020年11月23日獲FDA批準(zhǔn) 治療原發(fā)性高草酸尿癥1型(PH1),通過(guò)siRNA抑制草酸生成
Fitusiran (Oftilia) 賽諾菲/Alnylam siRNA療法,2025年3月29日獲美國(guó)FDA批準(zhǔn) 通過(guò)抑制肝臟抗凝血酶生產(chǎn),用于血友病預(yù)防治療

 

GalNAc(N-乙酰半乳糖胺修飾偶聯(lián)技術(shù)合成綴合物)在肝臟靶向領(lǐng)域帶來(lái)重大突破作為小核酸藥物發(fā)展過(guò)程中的理想遞送載體,能夠解決小核酸藥在進(jìn)入人體后的三個(gè)主要問(wèn)題:靶向性差、脫靶效應(yīng)嚴(yán)重、穩(wěn)定性差。GalNAc(N-乙酰半乳糖胺)作為小核酸藥物的載體,其純度高低對(duì)于藥物的有效性和安全性有重要影響,以下表2是GalNac純度以及影響:

 

表2. GalNac純度以及影響因素

GalNAc純度 遞送效率或載量 藥物穩(wěn)定性與生產(chǎn)工藝控制 毒性 藥代動(dòng)力學(xué)研究 臨床有效性研究
高純度
HPLC≥98%
• 精準(zhǔn)遞送至肝細(xì)胞,結(jié)合ASGPR受體
• 顯著提升肝靶向性
• 載量高,吸收分布增強(qiáng)
• 療效顯著提升
1) 降低降解風(fēng)險(xiǎn)
2) 維持穩(wěn)定性
3) 延長(zhǎng)半衰期
• 提高安全性
• 降低免疫反應(yīng)
• 減少分子毒性
• 優(yōu)化ADME特性
• 顯著提高生物利用度
• 增強(qiáng)靶組織藥物濃度
• 顯著提升治療效果
低純度
HPLC≤90%
• 雜質(zhì)干擾ASGPR結(jié)合
• 靶向效率降低
• 肝細(xì)胞富集減少
• 吸收和療效下降
1) 雜質(zhì)加速降解
2) 穩(wěn)定性受影響
3) 工藝控制難度增加
• 可能引發(fā)免疫反應(yīng)
• 增加炎癥/過(guò)敏風(fēng)險(xiǎn)
• 安全性降低
• 雜質(zhì)干擾ADME過(guò)程
• 體內(nèi)行為不可預(yù)測(cè)
• 靶向性下降
• 治療效果減弱

 

小核酸載體GalNAc的純度是其研發(fā)和生產(chǎn)中的核心指標(biāo)之一。通過(guò)嚴(yán)格的合成工藝、先進(jìn)的純化技術(shù)以及全面的質(zhì)量控制,可以確保其純度達(dá)到臨床應(yīng)用的要求,GalNAc的純度直接影響小核酸藥物的靶向性、穩(wěn)定性、免疫原性和藥代動(dòng)力學(xué),進(jìn)而影響療效和安全性。因此筆者描述了一些實(shí)驗(yàn)室工藝研究以及中試放大過(guò)程中常用的純化GalNAc (N-乙酰半乳糖胺載體)的方法,此法均為實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與筆者個(gè)人見(jiàn)解的歸納

 

GalNac(N-乙?;陌肴樘前?的純化

1.兩相洗滌萃取

兩相洗滌,產(chǎn)物的粗品使用二氯甲烷,或乙酸乙酯全部溶清,加入碳酸氫鈉水溶液,或純水,或者水和DMF混合溶劑,以及食鹽水等進(jìn)行洗滌后再次分液,分出有機(jī)相合并后旋干即可獲得產(chǎn)品,此方法一般可以將極性較大的雜質(zhì)留在水相。

2.硅膠柱層析

柱層析是將產(chǎn)物的粗品樣用乙酸乙酯溶清,濕法或者干法上樣,硅膠裝柱子,其中硅膠填料可以選擇多種市售硅膠填料,比如普通100目-200目硅膠,球形硅膠填料等等,洗脫劑既可以選擇乙酸乙酯和正己烷混合溶劑沖柱子,梯度洗脫出產(chǎn)品,將雜質(zhì)梯度分離后收集純品,也可以選用二氯甲烷甲醇等常用溶劑梯度洗脫,最后旋干產(chǎn)品獲得目標(biāo)產(chǎn)物。此法是有機(jī)合成最常用的方法可快速獲得純度較好的目標(biāo)產(chǎn)物(注意洗脫劑和點(diǎn)板檢測(cè)產(chǎn)物的展開(kāi)劑會(huì)根據(jù)產(chǎn)品不同適當(dāng)而改變)。

3.制備型色譜以及色譜柱

制備液相色譜法,可以選用色譜柱Flash C18-M column ,或者其他型號(hào)色譜柱,此法為反相色譜柱,制備液相純化成本較高,洗脫劑一般選用乙腈和水,甲醇或乙醇與水,或者乙腈和碳酸氫銨等鹽的水溶液體系洗脫,先梯度洗脫分離出分子結(jié)構(gòu)極性較大的雜質(zhì),再收集純品,然后旋蒸除去溶劑,進(jìn)行凍干或者再進(jìn)行萃取后才能獲得目標(biāo)產(chǎn)物。

4.重結(jié)晶

單一溶劑重結(jié)晶獲得目標(biāo)產(chǎn)物,即將粗品通過(guò)溶劑如乙酸乙酯,甲醇,乙腈,四氫呋喃等加熱全部溶清,再進(jìn)行降溫,或著濃縮揮發(fā)溶劑等方式讓產(chǎn)物從飽和溶液體系中析出,一般情況析出的固體可以過(guò)濾,或者高速離心獲得固體,如果單一溶劑對(duì)大分子量的產(chǎn)物溶解性不好,也可選用混合溶劑進(jìn)行重結(jié)晶,比如加入DMF和乙酸乙酯混合溶劑等,再進(jìn)行濃縮或降溫即可析出部分純度較高的固體產(chǎn)物。

5.混合溶劑析晶法或低溫冷凍析晶法

混合溶劑反向滴加析晶獲得固體產(chǎn)物,將粗品溶于乙酸乙酯,四氫呋喃,二氯甲烷中,溶清后加入正己烷,甲基叔丁基醚,正庚烷,或者石油醚等溶劑,析出渾濁固體即可繼續(xù)攪拌過(guò)濾獲得理想的產(chǎn)物,如果析出油狀物質(zhì)即可靜置一段時(shí)間再倒出上層澄清液保留底部油狀物質(zhì)即可獲得產(chǎn)物,此種油析過(guò)程需要多重復(fù)幾次才有純化效果。

6.打漿

如果樣品溶解性不好,可以考慮選用單一溶劑如乙酸乙酯,二氯甲烷,四氫呋喃等實(shí)驗(yàn)室常用溶劑進(jìn)行打漿純化,但需要注意固體漿料分散的狀態(tài)和溶劑的用量多少,如果固體漿料有大塊或者分散狀態(tài)較差,需要改變攪拌方法或者可以考慮混合溶劑打漿,或者先粉碎物料后再進(jìn)行打漿操作,會(huì)獲得比較理想的效果。

未來(lái)伴隨技術(shù)持續(xù)進(jìn)步,會(huì)有更多儀器和實(shí)驗(yàn)方法伴隨時(shí)代發(fā)展而出現(xiàn),如近年來(lái)越發(fā)成熟的流體化學(xué)技術(shù),相信這些小核酸藥物的載體合成方法也會(huì)越發(fā)成熟多樣,未來(lái)有更多的方式進(jìn)行GalNAc(N-乙酰半乳糖胺)的合成以及純化這也必將會(huì)造福社會(huì),為患者帶來(lái)更多治愈疾病的選擇和機(jī)會(huì),為飽受疾病掙扎的患者帶來(lái)希望和美好的生活。

 

參考文獻(xiàn)

1)Jayaprakash K. Nair,† Jennifer L. S. Willoughby,† Amy Chan,† Klaus Charisse,† Kallanthottathil G. Rajeev,*and Muthiah Manoharan* et al. dx.doi.org/10.1021/ja505986a | J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16958−16961.

2)Jayesh A. Kulkarni , Dominik Witzigmann , Sarah B. Thomson , Sam Chen,Blair R. Leavitt,Pieter R. Cullis and Roy van der Meel  Nature Nanotechnology, 2021,16(841):630-643.

3)撰文:幻目,藥度數(shù)據(jù)2024-11-05《淺析:核酸藥物非病毒載體研究進(jìn)展》

4)納拉亞南奈爾• K •賈亞普拉卡什,亞歷山大• V •克林,帕查穆圖•坎德薩米,拉杰夫• G •卡蘭托塔緹爾,莫提亞•馬諾哈蘭《碳水化合物共軛物及其制備改進(jìn)工藝》專利公布號(hào) CN 104717982 A

5)李沖古威李倩尹科馬海萍胡天楠《LPA抑制劑及其用途》專利授權(quán)號(hào)CN 116801886 B

 

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來(lái)源:藥事縱橫

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