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【技术·酶工程】进化不止 | 凯莱英酶工程平台助力制药合成进入新阶段

2026-01-31 09:17

当制药创新和可持续发展成为全球性行业命题,酶工程正以高效、环保、可持续等颠覆性优势,成为制药生产领域的关键变革力量。在酶工程创新发展的黄金十年中,凯莱英以前瞻洞见提前布局这一赛道,并已实现从酶设计到产品的全自动化流程,成为这一领域发展的领先者。

从凯莱英酶工程技术深度探索到跨疗法的药物研发生产赋能,再到公司现代化AI手段精准支持,跟随海外知名媒体Informa connect,从公司合成生物技术研发中心副总经理焦学成博士视角出发,探索凯莱英酶工程技术的过去和未来。

过去十年,制药生产领域经历了深刻变革,这主要得益于酶工程的快速发展与成熟。酶工程最初只是一种小众实验室技术,如今已发展成为CDMO公司的核心战略能力。这一被称为 “酶创新黄金十年” 的时期,从根本上影响了药物研发的几乎各个方面,在选择性、可持续性、成本控制和运营效率方面带来了显著优势。

凯莱英不仅紧跟这一趋势,更主动引领着变革。自 2016年以来,我有幸见证并参与了凯莱英从酶技术早期探索者向酶促制药生产公认领导者的演进。在此期间,我们的发展是多维度的:从小分子应用拓展至寡核苷酸与多肽(TIDES)及生物药领域;从单一生物催化剂升级为复杂多酶级联反应与代谢工程;从非 GMP 微生物发酵发展至药用酶、纳米抗体和重组蛋白的GMP生产。这些进步从根本上优化了凯莱英全球合作伙伴的管线推进效率与生产方式。

战略转型:

早期进展与关键里程碑


2016 年我加入凯莱英时,生物催化技术正迅速获得制药行业的关注。行业亟需更环保、更经济且高效的传统化学合成替代方案,而以可持续性和选择性著称的酶催化,成为了极具潜力的解决方案。

凯莱英敏锐洞察到这一行业转型趋势。我们生物技术中心(2021年更名为合成生物学技术中心,CSBT)当时已在酶的识别、工程改造与应用方面构建了基础能力。初期,相关工作主要为内部项目提供支持,而到2017年,我们开始与多家跨国制药企业开展短期酶筛选与开发合作。这些积淀促成我们在2018年达成了一项重要里程碑——凯莱英正式与一家全球制药巨头建立长期酶工程技术服务合作关系。这一成就不仅验证了我们的技术方向,也标志着CDMO行业已具备大规模应用先进酶技术解决方案的能力。



拓展边界:

从小分子迈向更多新型疗法


随着凯莱英在化学小分子领域的酶工程技术日益成熟,我们快速抓住了新的战略机遇,并将这些技术储备应用于快速发展的治疗性寡核苷酸与多肽(TIDES)领域。这类药物领域具有合成复杂、序列保真度要求严格、放大生产难度大等特点,非常适合通过酶促技术进行创新优化。

为满足这些需求,凯莱英打造了覆盖TIDES领域的综合酶工具箱,包括定制化构建模块合成、酶促连接与序列延伸、关键组件的重组表达、合成后修饰,以及整合型分析与质量评估等。

该工具箱已取得显著成效。例如,凯莱英多肽连接酶可在液相条件下实现无外消旋化偶联,无需使用保护基,大幅简化了合成流程并提高了产品纯度。同样,公司寡核苷酸连接酶可以直接使用粗品短片段,省去了传统纯化步骤,加速了临床级siRNA的生产。



集成智能:

AI驱动的无细胞蛋白质合成(CFPS

自动化技术


凯莱英基于人工智能与自动化技术的深厚积累,已成功推出完全融合AI驱动酶设计、无细胞蛋白质合成(CFPS)与自动化高通量筛选三大核心技术的全自动无细胞进化平台。尽管这些技术的单一应用较为普遍,但三者的结合构建了一个能大幅加速酶开发的核心引擎——CFPS提供快速、高质量的数据;人工智能将这些数据转化为预测性的新酶设计洞察;而自动化则确保了实验的稳定性、可重复性和不间断通量。

这一集成平台催生了多项突破性成果,例如在一个月内实现酶活性提升超过1000倍,确保其可立即投入规模化生产。同时,该平台还成功开发出具备全新催化功能的酶,实现了此前难以达成的转化反应(包括α-氨基酸的合成,手性肼类化合物的合成等)。目前,我们已构建了近乎无缝衔接的数字化研发流程,即设计实验方案后,自动化系统可在最少人工干预的情况下执行、分析并优化实验。



搭建桥梁:

从酶工程到生物药领域的跨越


凯莱英在生物信息学、计算生物学、基因工程、蛋白质工程、发酵技术和质量控制等领域建立的坚实技术储备,为我们生物药研发领域奠定了独特的核心优势。这一领域的业务拓展使我们能够承接更多复杂项目,包括治疗性酶、纳米抗体和重组蛋白的生产等

例如,凯莱英在某纳米抗体开发项目中,面临着超过70%的质粒丢失率、低表达量和高内毒素污染等挑战,公司通过宿主与质粒工程改造进行干预,将质粒丢失率降至10%以下,并将表达量提升了400%。此外,我们还开发了一套纯化工艺,使内毒素水平低于0.1EU/mg,满足临床应用标准。在另一个重组蛋白项目中,我们成功将效价从1.5克/升提升至5克/升,并将优化后的工艺放大至5000升GMP生产规模,成功助力某III期临床客户项目。



突破创新:

连续生物制造与下一代解决方案


凯莱英始终致力于从根本上变革生产模式,这一转型过程的探索与实践已经取得关键性成果。如公司开发了寡核苷酸连接酶专有固定化技术,使酶的生产效率提升了100倍。这一重大突破直接促成了连续流siRNA合成平台的建立,该平台能够以前所未有的效率生产临床级物料,标志着生物制造向未来迈出了重要一步——连续化、高强度和高度自动化的生产流程将成为行业标准。



展望未来:

酶驱动工程的持续演进


过去十年,凯莱英的酶技术平台已成功从一项新兴能力发展为全面集成、跨疗法的服务引擎。我们最初聚焦于化学小分子领域,如今服务范围已全面覆盖多肽、寡核苷酸、生物药、抗体偶联药物及下一代治疗分子类型。

如今,我们凭借庞大的技术储备为合作伙伴提供支持,包含超过30万个突变体的酶库、20套可溶性酶试剂盒、3套固定化酶试剂盒,以及从酶发现到商业化生产的无缝衔接服务模式。

展望未来,凯莱英将持续拓展酶催化与合成生物学的边界,深化人工智能与自动化的融合,加速全球变革性疗法的研发进程。对于致力于以速度、效率和可持续性药品开发,助力人类生命健康事业的制药企业而言,凯莱英将始终是值得信赖且坚定的合作伙伴。

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