小MALDI大用处|“减肥明星药”司美格鲁肽的生产合成质控

2023-12-08

导读

  2021年6月,诺和诺德公司研发的司美格鲁肽注射液(商品名:Wegovy)作为减肥药治疗肥胖症在美国正式获批。由于其出色的减肥效果及良好的安全性[1-2],司美格鲁肽很快风靡全球,成为2022年销售额最高的多肽药物。据悉,司美格鲁肽在中国的核心专利将于2026年3月到期,国内已有多家企业竞相开始司美格鲁肽仿制药的研发。在司美格鲁肽的合成过程中,合成前体、合成中间体、终产物的分子量、纯度以及杂质组成情况的确认是关键的质量控制环节,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)因其分析速度快、结果简单直观、分析质量范围宽、操作简便等特点,非常适合多肽药物分子量及杂质分析。

  

司美格鲁肽合成过程

  司美格鲁肽(Semaglutide,又叫索马鲁肽)由31个氨基酸组成,通常按照半重组法进行合成,先经酿酒酵母重组表达获得GLP-1类似物前体分子,再对GLP-1骨架第26位的赖氨酸连进行修饰,然后将其与包含非蛋白氨基酸的N端氨基酸突出端进行偶联,获得最终产物。

小MALDI大用处 MALDI-8030

  MALDI-8030是一款体积紧凑的台式双极性MALDI-TOF 质谱仪,在线性模式下与传统大型MALDI-TOF质谱仪具有同等性能。通过采用200 Hz固态激光器以及在保持检测部位真空度的情况下更换样品靶板(加载锁定室),可进行快速检测。除配备全自动离子源清洗装置外,还采用无油隔膜泵设计,维护少、简单易用,分子量检测范围宽,适合MALDI源下各类样品的分子量检测及杂质分析。

台式MALDI-TOF质谱仪MALDI-8030

  MALDI-TOF MS分析多肽药物分子量及杂质的方案特点:

  软电离技术,质谱图中以单电荷峰为主,图谱简单,易于解析

  分析质量范围宽,从几十到几十万道尔顿均可分析

  分析速度快,5-10秒可分析一个样品,能够进行高通量检测

  灵敏度高,所需样品量较少,样品量低至amol级

  前处理简单,无需液相分离。

药物测试案例分享

司美格鲁肽合成中间体及制剂分子量检测结果

  GLP-1类似物前体分子

  由酵母重组表达的GLP-1类似物前体分子应用MALDI-8030检测到m/z 3176.23的离子峰,与[M+H]+理论值m/z 3176.52相符,图谱上未观测到明显杂质,样品纯度较好。

酵母重组表达的GLP-1类似物前体分子的质谱图

  前体分子衍生物

  前体分子衍生物样品检测到前体分子(m/z 3176.28)、前体分子衍生物(m/z 3891.99)以及合成副产物(m/z 3275.49、m/z 3354.49等)的质谱峰,表明肽段修饰成功,但反应不完全。

前体分子衍生物的质谱图

  偶联后终产物

  前体分子衍生物与N端氨基酸突出端偶联后的产物检测到m/z 3892.54与m/z 4114.66的离子峰,分别对应前体分子衍生物与偶联后司美格鲁肽目标产物,表明肽段偶联成功,但含较多副产物。

偶联后终产物的质谱图

  司美格鲁肽制剂

  司美格鲁肽制剂应用MLADI-8030检测到m/z 4114.38、m/z 2057.88、m/z 8228.42的离子峰,分别对应化合物的[M+H]+、[M+2H]2+与[2M+H]+形式,药物纯度较好。

市售司美格鲁肽注射液的质谱图

结语 

  应用台式基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱MALDI-8030对司美格鲁肽在研合成中间体、制剂产品进行分子量及杂质检测,无需液相分离以及复杂的解卷积等数据分析操作,分析速度快,结果简单、直观,通过质谱图中信号离子的质荷比的大小与分布,可快速确认多肽的精确分子量、合成效果及杂质组成情况,为多肽药物合成的质量控制、生产工艺的优化与调整提供参考与依据。

  参考文献

  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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