翻譯自 Unparalleled Peptide Drug Discovery Solutions—2023, Elizabeth Denton, Biotage
胜肽藥物逐漸成為研發主流
如今的藥物研發環境能為化學家提供多樣的化合物模式（compound modalities）選擇。隨著高通量篩選技術的快速發展，研究人員如今能夠製備並分析數百萬種化合物，以進行初步的生物活性評估，不僅大幅提升「命中率」，也拓展了探索化學空間的深度與廣度。新一代的高通量技術推動了具生物可利用性的口服胜肽藥物，隨著逐步邁入臨床開發階段，胜肽治療不僅具有快速崛起的潛力，更重新定義其在整體藥物研發流程中的戰略地位。
然而，儘管胜肽的治療潛力日益明確，相關的藥物化學開發流程仍面臨諸多挑戰。舉例而言，從篩選中找出潛在候選胜肽後，為進行結構–活性關係（structure-activity relationship; SAR）分析，必須設計、合成並純化大量衍生胜肽，這一過程仍相當耗時費力。當需快速產製數百種胜肽樣品時，傳統合成與純化流程往往難以因應。
純度與效率的取捨
傳統中「高純度的胜肽是生物測試前的必要條件」，因此，高效能液相層析（HPLC）成為純化的主流。然而，HPLC製備在時間成本、有機溶劑消耗以及廢棄物處理等方面均帶來不容忽視的負擔。其實在早期篩選階段，這樣的高純度標準往往並非絕對必要。
為避免HPLC純化成為開發流程的瓶頸，越來越多胜肽研究團隊開始採取以粗產物（crude），直接進行初步篩選的策略。雖可顯著提升流程效率，卻也可能因副產物（Byproduct）或雜質（Impurity）的引入，導致偽陽性（False Positive）或偽陰性（False Negative）的結果，進而誤導後續的研究方向與資源配置。
為在效率與準確性之間取得最佳平衡，研究人員正逐步轉向更靈活的策略：以小量而純度合適的胜肽，進行初步活性篩選以取得足夠資訊，來判斷是否值得進一步投入研究。對此，Biotage 提出創新的高通量（High-throughput）解決方案：於自動化平行式小量合成後，透過高通量固相萃取（Solid Phase Extraction; SPE）技術對粗產物進行快速純化，使其符合早期生物活性評估的純度，大幅縮短研發時程並提升整體效率。
Recommended Peptide Purity, GenScript Biotech Corporation, (accessed August 27, 2024).
高通量胜肽合成(High-Throughput Peptide Library Synthesis)
雖然純化流程仍是胜肽開發中的主要瓶頸，但實際上，合成設備與策略同樣對整體效率及胜肽品質有著關鍵影響。目前市場上的高通量胜肽合成系統多採用盤式（plate-based）和微量吸管尖（tip-based）反應器，但常因混合與加熱效率不佳，導致胜肽產率與純度下降。
此外，在胜肽藥物開發中常用來取代丙胺酸（Alanine; Ala）的非天然胺基酸 — α-胺異丁酸（Aminoisobutyric acid; Aib），雖可提升螺旋結構（Helix）的穩定性與生物活性，卻也會降低偶合（Coupling）效率，進一步影響產物純度，增加合成與純化的技術挑戰。
為克服上述限制，研究人員通常採用雙重偶合（Double Coupling）與胺基酸預活化（Pre-activation）等策略，雖可提升合成成功率，但也導致合成時間延長與試劑使用量增加，降低整體開發效率。
Biotage® 為解決上述問題，開發出能兼具高產率、高純度與高通量的自動化合成解決方案 — Syro 全自動平行式胜肽合成系統。該系統配備機械手臂與數位注射幫浦，能高效且精確地分配合成試劑；結合溫控反應模組與可變速渦流混合功能，能穩定且均勻地控制反應條件。Syro 系統除可同時合成多達 576 條胜肽外，也是合成高複雜度胜肽的理想選擇。
高通量胜肽純化(High-Throughput Parallel Peptide Purification)
逆相高效液相層析（RP-HPLC）具備高分離精度與再現性，為常見的胜肽純化工具。而藥物研發早期的探索結構-活性關係（SAR）階段，往往以高通量胜肽資料庫為基礎，當RP-HPLC在面對高通量需求下，會面臨以下兩個困難：
- 時間消耗：純化每條胜肽平均需30–40分鐘，若有96個樣品，將耗費超過56小時。
- 溶劑消耗：純化96條胜肽約需消耗50公升以上的乙腈（Acetonitrile; ACN），不利環保與成本控制。
固相萃取（Solid Phase Extraction; SPE）技術在臨床與分析實驗中，被廣泛應用於樣品前處理的淨化與萃取。其原理和操作與高效液相層析（HPLC）極為類似，具有可預測的滯留（Retention）與洗脫（Elution）特性；又具有操作便捷、溶劑消耗低、回收率高、高通量（96孔盤式管柱）和易於自動化…等特點，非常適合應用在高通量的平行式胜肽純化。
Biotage® 開發的 Extrahera™ 全自動萃取工作站，搭配兩種Biotage® PeptiRen-96 和Biotage® PeptiPEC-96 萃取盤，提供了自動化的平行式胜肽純化解決方案，以滿足不同純度的實驗要求，並帶來簡單（Simpler）、快速（Faste）、環保（Greener）和高效（Cost-effective）等優點。
- Biotage® PeptiRen-96 的填料為逆相的 C18 矽膠，其 30 μm 粒徑（Particle size）與 100 Å 孔徑（Pore size）特別適合進行胜肽的固相萃取（SPE）。搭配全自動萃取工作站，可在 2 小時內完成 96 條胜肽的萃取純化，僅消耗約 1 L 的 ACN，並得到純度接近 60% 的胜肽產物，效果相當於傳統胜肽純化的乙醚沉澱法（Ether Precipitation）。非常適合用於粗樣品的快速篩選及其他純度要求不高的應用。
- Biotage® PeptiPEC-96 則採用了 PurePep®EasyClean（PEC™）的捕捉與釋放技術。搭配全自動萃取工作站，在 14 小時內完成 96 條胜肽的萃取純化，消耗約1 L 的試劑，並得到純度大於 80% 的胜肽。可大幅提高測試和結構-活性關係（SAR）研究的可靠性。
蒸發濃縮(Evaporation)
Biotage® 解決方案，實現高效率的胜肽資料庫建立
在早期藥物研發的設計 — 合成 — 分析的工作流程中，盤式上樣的高效策略已廣泛應用於小分子化合物的處理、評估與紀錄，大幅提升實驗效率。理想情況下，這類工作流程也能應用於胜肽類藥物的研發。本文所述的工作流程，透過整合多項 Biotage® 技術，打造出一套高效率的胜肽化合物處理平台，能快速產生大量且多樣化的胜肽樣品，並以可直接應用於後續分析。當這些工具結合使用時，它們構成了一個真正高效的胜肽資料庫開發核心。
對於從事藥物開發的公司而言，一套高效且實用的開發流程至關重要。理想的平台應能降低合成與純化過程中的試劑消耗，並確保即時且快速地提供足夠的樣品以供後期分析。本文所介紹的並行式工作流程，專為胜肽資料庫開發而設計，其特色包括：
- Syro 全自動平行式胜肽合成系統 提供良好的加熱與混合功能，可合成高純度的胜肽粗產物。
- Syro 專用配件 也簡化了合成前後的胜肽處理流程，並支援 96 孔盤式規格，大幅降低人工作業需求。
- Extrahera™ 全自動萃取工作站 可直接以96孔盤上樣，進行全自動化純化流程，搭配 PeptiRen-96 C18 和 Biotage® PeptiPEC-96 萃取盤，可有效提升胜肽純度。
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