手性肼是許多藥物、農(nóng)藥、天然產(chǎn)物的重要結(jié)構(gòu)單元，也是具有生物活性雜環(huán)化合物合成過程的重要中間體。目前主要通過外消旋體拆分、不對稱加氫等方法獲得。然而，傳統(tǒng)方法通常存在收率低、使用貴金屬催化劑或者手性配體、反應(yīng)條件苛刻等問題，而且這些方法大多需要保護和脫保護步驟，使反應(yīng)更加復雜和耗時，工業(yè)化放大生產(chǎn)應(yīng)用價值較低。
近日，凱萊英醫(yī)藥集團（股票代碼：002821.SZ/6821.HK，以下簡稱“凱萊英”）生物合成技術(shù)研發(fā)中心（CSBT）對亞胺還原酶（IRED）進行篩選和設(shè)計改造，獲得高活性突變體，實現(xiàn)了酮與水合肼直接反應(yīng)生成單一手性的肼類化合物。
該研究成果（Biocatalytic Synthesis of Ruxolitinib Intermediate via Engineered Imine Reductase）發(fā)表在The Journal of Organic Chemistry期刊上。這是業(yè)界有關(guān)亞胺還原酶（IRED）催化酮和肼類化合物反應(yīng)的首次報道。
圖：亞胺還原酶突變體催化合成蘆可替尼中間體
蘆可替尼是Incyte和諾華公司合作開發(fā)的選擇性JAK1/JAK2酪氨酸激酶抑制劑，是2011年美國FDA批準的第一個用于治療骨髓纖維化的藥物（商品名Jakafi）。
凱萊英CSBT研究團隊以蘆可替尼的關(guān)鍵中間體(R)-3-環(huán)戊基-3-肼基丙腈作為目標產(chǎn)物，篩選得到具有微弱活性的亞胺還原酶ScIRED。通過AI構(gòu)建類過渡態(tài)并預(yù)測有益突變，對ScIRED進行蛋白質(zhì)工程改造，最終獲得催化活性、化學選擇性優(yōu)異的突變體，實現(xiàn)了蘆可替尼中間體轉(zhuǎn)化率從<0.1%、ee值66%到轉(zhuǎn)化率98%、ee值99%的高效合成。
該研究不僅提供了一種IRED催化酮和肼直接反應(yīng)生成肼類化合物的方法，還為如何對幾乎沒有活性的酶進行蛋白質(zhì)工程改造提高其催化活性提供了新思路。
為更好地服務(wù)全球客戶，凱萊英CSBT現(xiàn)已建立酶工程及細胞工程兩大技術(shù)平臺，具備成熟的從分子生物學（重組表達）開始的一站式合成生物服務(wù)能力。
其中，酶工程技術(shù)平臺歷經(jīng)十幾年技術(shù)沉淀和積累，具備酶路線設(shè)計、新酶發(fā)現(xiàn)、酶高通量篩選、酶進化、酶發(fā)酵和酶催化工藝開發(fā)的全面能力。擁有超過3000種酶的常用酶庫，可以實現(xiàn)酶路線的快速開發(fā)。獨特的CFPS酶進化技術(shù)結(jié)合高通量篩選平臺及AI智能輔助進化技術(shù)，大大縮短進化周期、提高進化效率，可在數(shù)周內(nèi)得到可用于工業(yè)放大應(yīng)用的新酶。
凱萊英還打造了固定化酶連續(xù)催化平臺，具備酶固定化、載體自制生產(chǎn)以及連續(xù)反應(yīng)器定制化開發(fā)等能力。技術(shù)團隊將酶固定化及連續(xù)反應(yīng)兩大先進技術(shù)完美結(jié)合，已成功應(yīng)用于噸級生產(chǎn)項目，酶量節(jié)省80%以上，產(chǎn)能提升數(shù)十甚至數(shù)百倍。
亞胺還原酶催化合成蘆可替尼中間體只是凱萊英全球領(lǐng)先的酶工程和細胞工程技術(shù)應(yīng)用的一個縮影。凱萊英的細胞工程技術(shù)平臺擁有大腸桿菌、酵母、芽孢桿菌底盤的數(shù)十種表達元件庫，覆蓋從路線設(shè)計、靶基因的高通量篩選、菌株改造、代謝途徑優(yōu)化、菌株性能測試、代謝流分析到發(fā)酵優(yōu)化和分離純化及規(guī)模化生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，幫客戶將目標產(chǎn)品在短期內(nèi)從路線設(shè)計快速推進到中試生產(chǎn)，加速推動創(chuàng)新品種上市進程。
在合成生物技術(shù)領(lǐng)域，凱萊英始終致力于做全球制藥、農(nóng)業(yè)、精細化工等領(lǐng)域客戶最值得信賴的合作伙伴，為客戶提供從產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)到生產(chǎn)上市的全生命周期一站式解決方案！
