开发新的RNA疗法需要多年的不懈努力。然而，将一个项目从临床前模型的希望转化为临床开发的现实，面临着规模化的根本挑战。创新者必须找到一种方法来生产他们的药物，从克级扩展到千克甚至吨级，同时保持质量、一致性和成本效益。
在这个关键时刻，许多创新者面临潜在的瓶颈，因为让他们走到这一步的制造方法开始阻碍他们。传统的固相寡核苷酸合成（SPOS）虽然在发现和开发阶段可靠，但并非为大批量市场所需的大规模生产而设计。这种脱节重新激发了人们对酶促替代方案的兴趣，例如化学酶促连接，它能够克服这些局限性，并确保这些救命药物的供应满足激增的需求。
传统寡核苷酸合成的局限性
几十年来，寡核苷酸的制备标准一直是SPOS，这是一种逐个核苷酸的强化方法。虽然对于短寡核苷酸链来说精确，但对于复杂分子采用逐步添加核苷酸亚基的方法存在缺点，尤其是在扩大临床和商业需求时。
逐步添加带来的累积风险意味着，每添加一个核苷酸，就有一小部分错误或副反应的机会。对于sgRNA等长分子，错误会累积，杂质在合成过程中难以控制，在纯化过程中难以去除，从而增加了杂质水平和批次间差异。
此外，随着杂质的增加，产量会下降。虽然错误确实会累积，但如果早期发生错误，整条链都会受到影响。链越长，出错的可能性越大，产量下降得越多，从而增加了成本和开发时间。
除了产品质量，该工艺还面临结构和环境限制。高溶剂使用量和原子经济性对于行业和投资者来说都是可持续性问题，如果仅使用SPOS来满足对RNA疗法不断增长的需求。
最后，还有复制基础设施以扩大规模的挑战。当前的SPOS工艺使用流通式合成仪，其批次大小限制在大约10公斤。为了满足对大批量疗法预计的多吨需求，制造需要一种“规模化外扩”的方法，将来自多个合成活动的批次结合起来，从而增加了生产复杂性和成本。
虽然模拟自然过程的全酶合成是一个长期目标，但第二代寡核苷酸制造技术今天提供了一个解决方案。它有助于克服有前景的RNA项目与最终产品到达患者之间存在的生产瓶颈。
合成新科学：一种化学酶促替代方案
化学酶促连接代表了一种结合化学和酶促过程的混合方法。寡核苷酸片段（也称为块状聚合物）首先使用SPOS合成，然后一种称为连接酶的酶将这些片段连接在一起以产生全长寡核苷酸。这些更小、更易于管理的片段可以以更高的纯度和产量生产，为复杂的新一代模式（如sgRNA）提供所需的高质量构建块。这种优雅的模块化方法提供了几个关键优势。
提高纯度和一致性：最终产品纯度可以提高，原因有两个。首先，在合成较短片段时，杂质形成和积累的机会较少。其次，连接酶具有高度选择性，有助于减少缺失杂质的数量。它只接受具有正确位置的5'-磷酸和3'-羟基作为底物的片段，这意味着许多常见杂质在下游处理过程中被拒绝并清除。
卓越的产量和成本效益：片段的生产效率更高，产量也高于全长寡核苷酸的合成。由于连接反应本身效率很高，通常能达到接近定量的产率，因此整个过程更具成本效益。
可扩展的解决方案：连接反应是一种基于溶液的工艺，非常适合大型不锈钢批次反应器。这种方法无缝地融入了有效的GMP CDMO基础设施，并能够支持未来高需求药物预计的多吨体积。
更可持续的足迹：更高的产率和更低的试剂消耗自然会导致更少的化学废物，使化学酶促连接成为一种更环保的替代方案，符合现代环境、社会和治理（ESG）原则。
上海兆维科技应用针对不同寡核苷酸形式定制的独特连接工作流程。对于双链siRNA，粘性末端连接已成功转化至GMP设施，以支持临床试验。对于更长的单链sgRNA分子，则采用夹板连接工艺，这证明了化学酶促连接在基因编辑应用中的多功能性。
有关粘性末端连接和夹板连接的更多详细信息，请在此处下载化学酶促白皮书。
应对监管考量和未来展望
随着化学酶促连接等第二代合成平台进入临床开发阶段，需要从CMC（化学、制造和控制）和监管角度进行仔细考量。上海兆维科技通过为现有关键质量属性（CQAs）开发特定的控制策略，并实施方法来控制连接过程独有的参数，积极解决了关键监管问题。这包括：
- 起始物料指定：与合作伙伴和监管机构密切合作，确保明确的片段分类途径。
- 硫代磷酸酯立体化学：开发先进的分析方法，以确保与SPOS衍生材料的一致性和等效性。
- 残留酶检测：实施强大的残留酶检测方法，并进行研究以评估免疫影响，从而减轻潜在的新风险因素。
严谨的开发已使化学酶促连接成为一个经过临床验证且商业上可行的平台，可随着未来的RNA模式进行扩展。
推动RNA药物的进步和可持续未来
随着对RNA疗法需求的增长，以高效、可持续和规模化方式生产它们的能力也必须随之增长。全酶第三代制造技术可能是未来，但第二代化学酶促连接技术仍在不断改进，通过免层析纯化以进一步降低成本和废物，以及通过酶工程程序来提高多功能性，从而实现更高效的高温连接。如今，上海兆维科技提供了一种以科学为基础、面向世界的RNA制造方法。
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