Peptide sind in der Natur und in lebenden Organismen weit verbreitet. Sie sind eine Art natürlicher Substanz, die aus zwei oder mehr Aminosäuren besteht, die durch Peptidbindungen verbunden sind. Sie sind auch das Produkt einer unvollständigen Hydrolyse von Proteinen. Bisher wurde eine Vielzahl von Peptiden in Organismen gefunden, und sie spielen eine wichtige Rolle bei der Teilnahme an und Regulierung der Lebensaktivitäten im Körper. Nach der Anzahl der Aminosäuren können sie in Oligopeptide (2–10 Aminosäuren) und Polypeptide (10–100 Aminosäuren) unterteilt werden.
Seit der erfolgreichen Synthese des ersten Peptids, Oxytocin, haben Wissenschaftler nach jahrzehntelanger unermüdlicher Anstrengung eine Vielzahl von Peptidsynthesemethoden entwickelt. Diese Synthesemethoden werden hauptsächlich in Biosynthese und chemische Synthese unterteilt.
1. Biosynthese
Zu den Biosynthesemethoden zählen Extraktion, enzymatische Hydrolyse, genetische Rekombination, Fermentation usw. Die
natürliche Extraktion ist eine Methode zur Extraktion von Polypeptidsubstanzen aus Tieren und Pflanzen. Organismen enthalten jedoch nur wenige Polypeptidsubstanzen, die mit dieser Methode gewonnenen Polypeptide sind nur reinheitsarm und während des Extraktionsprozesses können leicht Krankheitserreger eindringen. Daher wurde die Extraktionsmethode nach und nach durch andere Methoden ersetzt. Bei
der enzymatischen Hydrolyse werden Proteine durch biologische Enzyme in Polypeptide zerlegt. Diese Methode hat den Vorteil milder Reaktionsbedingungen, aber die meisten durch enzymatische Hydrolyse gewonnenen Polypeptide sind Gemische, und eine anschließende Trennung und Reinigung ist schwierig. Im Vergleich dazu wird die enzymatische Hydrolyse in der Lebensmittel-, Kosmetik- und anderen Industrien häufiger verwendet. Bei
der genetischen Rekombination werden Polypeptide bestimmter Sequenzen durch genetische Technologie und Expression auf rekombinante DNA in prokaryotischen oder eukaryotischen Zellen übertragen. Diese Methode hat die Vorteile einer starken gerichteten Expression und erfordert keine Polypeptidträger und Schutzgruppen usw. Sie ist derzeit die am weitesten verbreitete Biosynthesemethode, aber die genetische Rekombination bringt Probleme wie Reinigungsschwierigkeiten mit sich.
Die Fermentationsmethode ist eine Methode zur Herstellung aktiver Peptide durch den Stoffwechsel von Mikroorganismen. Diese Methode ist relativ kostengünstig, aber da sie auf dem mikrobiellen Stoffwechsel beruht, kann sie nur zur Herstellung bekannter nützlicher aktiver Peptide verwendet werden. Sie hat einen begrenzten Anwendungsbereich und ist keine gängige Methode zur Peptidherstellung.
2. Chemische Synthese
Die chemische Synthese umfasst die Flüssigphasensynthese und die Festphasensynthese. Derzeit ist die chemische Synthese noch immer die Hauptmethode zur Synthese von Polypeptiden. Bei der Polypeptidsynthese ist die Bildung von Peptidbindungen (d. h. Amidbindungen) ein wichtiger Schritt. Peptidsynthesereagenzien sind spezielle Reagenzien zum Aufbau von Amidbindungen, die eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Bindungseffizienz von Amidbindungen, der Produktreinheit und der Ausbeute spielen.
Bei der Synthese bestimmt die Leistung des Reagenzes die Wirksamkeit der Synthesestrategie. Peptidsynthesereagenzien können je nach Leistung in Kondensationsmittel, Schutzmittel und chirale Racemisierungsinhibitoren unterteilt werden. Kondensationsmittel werden hauptsächlich verwendet, um die Bildung von Amidbindungen zwischen Carbonsäuren und Aminen zu fördern, wodurch die Reaktionsenergiebarriere wirksam verringert und die Bindungseffizienz verbessert werden kann. Diese Reagenzien werden häufig bei der Synthese von Peptidarzneimitteln und chemischen Arzneimitteln mit kleinen Molekülen verwendet. Sie umfassen Reagenzien vom Carbodiimid-Typ (z. B. DCC, DIC usw.) und vom Oniumsalz-Typ, wobei letztere in Harnstoff-Kationen-Typen (z. B. HBTU, HATU usw.) und Phosphonium-Kationen-Typen (z. B. PyBOP) unterteilt werden können. Schutzmittel sind Reagenzien, die aktive Gruppen schützen und vorübergehend inaktivieren, wodurch das Auftreten von Nichtzielreaktionen wirksam vermieden werden kann, was bei der organischen Synthese und Arzneimittelsynthese sehr häufig vorkommt. Bei der Peptidsynthese werden sie häufig zum Schutz von Aminogruppen verwendet. Am häufigsten werden Schutzmittel der Fmoc-Reihe und der Boc-Reihe verwendet. Chirale Racemisierungsinhibitoren sind Reagenzien, die die Produktracemisierung wirksam hemmen und die optische Reinheit der Produkte während der Synthese verbessern können. Zu den häufig verwendeten Racemisierungsinhibitoren gehören HOBt und HOPO.
Die Anwendung von Kondensationsreagenzien hat den Prozess der Peptidsynthese erheblich gefördert. Der grundlegende Prozess der chemischen Synthese umfasst: Schützen aktiver Gruppen, die nicht an der Reaktion teilnehmen; Aktivieren von Carboxylgruppen, um aktive Zwischenprodukte zur Bildung von Peptidbindungen herzustellen; und Entschützen von Schutzgruppen.
Die Flüssigphasensynthese ist eine Methode zur Bildung von Peptidbindungen durch chemische Reaktionen in Lösung. Die bei dieser Methode üblicherweise verwendeten Schutzgruppen sind Boc und Cbz (Z), und es werden zwei Hauptstrategien verfolgt: Bei der schrittweisen Synthesemethode werden die Aminosäuren schrittweise durch Peptidbindungen in der Reihenfolge der Aminosäuren verbunden; bei der Fragmentsynthesemethode werden zwei oder mehr synthetisierte Polypeptidfragmente zu dem Zielpolypeptid verbunden. Verglichen mit der Festphasensynthesemethode ist die Flüssigphasensynthesemethode besser für die Synthese kurzer Peptide geeignet. Die Menge der verwendeten Reagenzien und Lösungsmittel ist gering, die Kosten sind niedriger und sie entspricht dem Prinzip der grünen Chemie. Gleichzeitig sind die Schutzgruppen selektiver, was einer anschließenden Reinigung und Produktion im großen Maßstab förderlich ist.
Die Festphasensynthesemethode wurde erstmals 1963 vorgeschlagen und hat sich zu einer gängigen Methode für die Polypeptidsynthese entwickelt. Bei dieser Methode wird ein unlösliches Harz als Träger verwendet, das C-Terminus der ersten Aminosäure wird auf dem Harz fixiert, das vorab entschützte N-Terminus wird durch eine Kondensationsreaktion mit der aktivierten zweiten Aminosäure verbunden, dann wird gewaschen und die obigen Schritte werden wiederholt, bis die Synthese des Zielpolypeptids abgeschlossen ist. Die Auswahl der Schutzgruppen ist einer der Kerne der Festphasensynthese und spielt eine Schlüsselrolle. Die derzeit gängigsten Methoden der Festphasensynthese sind die Boc-Festphasensynthese und die Fmoc-Festphasensynthese: Bei der Boc-Festphasensynthese wird α-Amino durch die Boc-Gruppe geschützt und zum Entschützen wird die starke Säure Trifluoressigsäure verwendet, während zum Durchtrennen der Peptidkette schädliche Flusssäure erforderlich ist. Einerseits ist Trifluoressigsäure zu sauer und kann während des Synthesevorgangs zum Brechen der Peptidkette führen. Andererseits ist Flusssäure gefährlich und ihre Schädlichkeit für den Körper ist offensichtlich. Im Gegensatz dazu ist die Fmoc-Schutzgruppe bei der Fmoc-Festphasensynthese säurebeständiger und kann unter alkalischen Bedingungen ohne den Einsatz gefährlicher Reagenzien wie Flusssäure entfernt werden. Darüber hinaus kann die Fmoc-Schutzgruppe zur Überwachung des Reaktionsprozesses verwendet werden, um den Produktionsprozess genauer zu steuern. Dies ist derzeit die beliebteste Methode zur Festphasenpeptidsynthese. Im
Vergleich zur Flüssigphasensynthese hat die Festphasensynthese bei der Synthese langer Peptide klare Vorteile gezeigt. Sie ist einfach zu handhaben, Zwischenprodukte müssen nicht gereinigt werden und ermöglicht eine automatisierte und durchsatzstarke Synthese von Peptiden. Dies ist derzeit die gängigste Methode zur Peptidsynthese.
Vor dem Hintergrund der rasanten Entwicklung von Peptidtherapeutika muss die Peptidsynthese aus wirtschaftlicher und nachhaltiger Perspektive betrachtet werden. Die grüne Peptidsynthese ist eine große Herausforderung für Wissenschaftler auf der ganzen Welt. Unabhängig davon, ob die Festphasensynthese (SPPS) oder die Flüssigphasensynthese (LPPS) verwendet wird, besteht das ultimative Ziel darin, Verunreinigungen zu minimieren, um die Anzahl der Reinigungsschritte zu reduzieren, was wiederum wirtschaftliche und nachhaltige Nachteile mit sich bringt. Gleichzeitig bedeutet der heiße Markt für Peptidmedikamente, dass die Peptidpharmaindustrie zunehmend unter Druck steht, die Markteinführungszeit für neue Medikamente zu verkürzen. Ich glaube, dass es in Kürze geeignetere Peptidsynthesemethoden geben wird.
Angesichts der rasanten Entwicklung von Peptidtherapeutika muss die Peptidsynthesetechnologie sowohl wirtschaftliche Vorteile als auch Nachhaltigkeit berücksichtigen. Unabhängig davon, ob es sich um Festphasensynthese (SPPS) oder Flüssigphasensynthese (LPPS) handelt, besteht das Ziel darin, den Verunreinigungsgehalt zu minimieren, um umständliche Reinigungsschritte zu reduzieren, die Syntheseeffizienz zu verbessern und so die Belastung für Wirtschaft und Umwelt zu verringern. Gleichzeitig steht die Pharmaindustrie angesichts des anhaltenden Wachstums der Marktnachfrage nach Peptidmedikamenten zunehmend unter Druck, den Entwicklungszyklus für neue Medikamente zu verkürzen. Ich glaube, dass es in Kürze effizientere und umweltfreundlichere Methoden zur Peptidsynthese geben wird.
Suzhou Haofan hat sich der Forschung, Entwicklung und Produktion von Reagenzien für die Peptidsynthese und Schutzreagenzien verschrieben. Nach 20 Jahren der Entwicklung und Akkumulation ist das Unternehmen zum weltweit größten und umfassendsten Anbieter von Reagenzien für die Peptidsynthese geworden und kann ein umfassendes und vielfältiges Produktsortiment anbieten, das verschiedene Kondensationsreagenzien der ersten bis vierten Generation sowie Fmoc, Boc, Cbz und Troc und andere Serien von Schutzgruppen abdeckt, um die Bedürfnisse unterschiedlicher Kunden zu erfüllen. Interessierte Freunde können sich gerne für Einzelheiten an uns wenden und wir freuen uns darauf, Ihnen professionelle Beratungsdienste anbieten zu können.
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