酶作為大自然饋贈(zèng)的天然催化劑，在化工及制藥行業(yè)中具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。然而由于大多數(shù)自然界的酶對(duì)非天然底物的活性與選擇性有限，因此限制了實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用。為滿(mǎn)足實(shí)際需要，人們開(kāi)發(fā)出經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室改造的新酶，以提高生物酶催化的效率，這套升級(jí)改造酶特性的技術(shù)被稱(chēng)為“酶的定向進(jìn)化技術(shù)” 。
酶的定向進(jìn)化包含兩大重要步驟，一是酶突變體庫(kù)的建立，二是從龐大的突變體酶庫(kù)中篩選出最適突變體。目前，基因突變庫(kù)的建立方法包括易錯(cuò)PCR（error-prone PCR）、DNA重排（DNA shuffling）、序列飽和突變（Sequence Saturation Mutagenesis，SeSaM）、StEP等。在定向進(jìn)化中，盡管突變具有隨機(jī)性，但通過(guò)選擇特定方向的突變限定了進(jìn)化趨勢(shì)，同時(shí)控制實(shí)驗(yàn)條件來(lái)限定突變種類(lèi)，加快酶朝特定方向的進(jìn)化速度。
雖然構(gòu)建海量突變體庫(kù)的技術(shù)已較為成熟，但如何從浩如煙海的酶庫(kù)中篩選出“最佳種子選手”已成為決定酶定向進(jìn)化成功的關(guān)鍵因素。近年來(lái)，隨著高通量篩選（High throughput screening，HTS）技術(shù)的發(fā)展，一系列HTS的建立革命性地改變了傳統(tǒng)篩選方法，能從基于隨機(jī)誘變創(chuàng)建的龐大突變體庫(kù)中（?104–6），快速找到所需的有益突變，使得酶的篩選更加靈敏、高效、快捷，讓適用于制藥領(lǐng)域的工程酶的篩選變得更為容易。高通量篩選是酶進(jìn)化的重要部分，決定了酶進(jìn)化的效率和能力，能為合成反應(yīng)快速找到開(kāi)鎖的“金鑰匙”，助推項(xiàng)目高效推進(jìn)。
凱萊英醫(yī)藥集團(tuán)（股票代碼：002821.SZ，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“凱萊英”）的生物工程團(tuán)隊(duì)，利用定點(diǎn)突變、多點(diǎn)突變和飽和突變等理性設(shè)計(jì)方法或易錯(cuò)PCR、DNA shuffling、交錯(cuò)延伸PCR等非理性設(shè)計(jì)等方法建立了龐大的基因突變庫(kù)，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和優(yōu)化，目前生物工程團(tuán)隊(duì)利用QPix高通量克隆篩選系統(tǒng)，結(jié)合智能成像分析和精準(zhǔn)自動(dòng)化等功能，能保證每天準(zhǔn)確挑取數(shù)以萬(wàn)計(jì)的克隆，整個(gè)篩選過(guò)程極為高效敏捷。除此之外，凱萊英還具備多種樣品制備和孔板處理的能力，加上各種數(shù)據(jù)追蹤和檢測(cè)工具，簡(jiǎn)化了對(duì)復(fù)雜和重復(fù)過(guò)程的控制和管理。凱萊英對(duì)酶庫(kù)中的所有酶都具有“自由實(shí)施（FTO）”，并對(duì)這些酶保持著常規(guī)的庫(kù)存。
在此基礎(chǔ)上凱萊英搭建了綜合的分子建模和計(jì)算模擬平臺(tái)，讓研究人員能夠利用計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬，預(yù)測(cè)出影響酶多種特性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)生物酶的定向進(jìn)化改造。所以凱萊英的酶進(jìn)化技術(shù)平臺(tái)集合了智能化、高通量和多手段等特征，能在最短時(shí)間內(nèi)獲得化學(xué)反應(yīng)最適合的酶，為客戶(hù)提供綜合技術(shù)解決方案。
作為全球醫(yī)藥行業(yè)領(lǐng)先的CDMO解決方案提供商，凱萊英在生物酶催化技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)投入與深耕多年，不斷研發(fā)更高效的生物酶催化劑，并已將高活性、多品種的工程酶成功運(yùn)用于他汀類(lèi)藥物、格列酮類(lèi)藥物、培南類(lèi)藥物等多種重磅藥物的商業(yè)化生產(chǎn)之中。
酶的定向進(jìn)化技術(shù)使制藥工藝更綠色、更安全、更有效，極大提升藥物合成效率，而高通量以及人工智能輔助篩選的實(shí)現(xiàn)更令此項(xiàng)技術(shù)“如虎添翼”，有效解決了化學(xué)合成與放大生產(chǎn)中的諸多問(wèn)題，引領(lǐng)行業(yè)的綠色變革與進(jìn)步。
未來(lái)，凱萊英將持續(xù)打造酶進(jìn)化的研發(fā)技術(shù)平臺(tái)，通過(guò)技術(shù)縮短客戶(hù)臨床新藥研發(fā)周期，降低商業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，為全球客戶(hù)創(chuàng)造更大價(jià)值！
