多肽固相合成，什么是固相合成？

合成多肽是一類特殊的藥物，可視為界于有機小分子和蛋白質(zhì)大分子之間的一類藥物，液相合成和固相合成是多肽藥物合成的主要方法。與經(jīng)典的液相合成多肽方法相比，固相法合成多肽更以其省時、省力、省料、便于計算機控制、便于普及推廣的突出優(yōu)勢而成為肽合成的常規(guī)方法并擴展到核苷酸合成等其它有機物領(lǐng)域。
多肽藥泛指2-100個氨基酸經(jīng)肽鍵連接形成的化合物藥物，有生物活性高，特異性強，副作用小等特點，多肽藥物的制備主要有化學合成、基因重組及天然提取三種方法。美迪西多肽合成研究團隊緊密地圍繞多肽藥物研究的主題，致力于解決限制多肽藥物發(fā)展和應用的核心問題，目前已建立了從上游非天然氨基酸結(jié)構(gòu)單元的合成、多肽藥物修飾和大規(guī)模合成，到下游多肽藥物信號轉(zhuǎn)導通路和作用機制研究的完善體系。通過化學、生物學、醫(yī)學、藥學等多學科合作與交叉，在基礎(chǔ)和應用研究中取得了突出成績。
1、多肽藥物固相合成的方法
多肽藥物固相合成的方法主要有Boc合成法和Fmoc合成法。多肽藥物合成是一個重復添加氨基酸的過程，合成一般從C端（羧基端）向N端（氨基端）合成。首先將目的肽第一個氨基酸的羧基以共價鍵的形式與固相載體相連，再以這一氨基酸的氨基為合成起點，經(jīng)過脫去氨基保護基并同過量的活化的第二個氨基酸反應，接長肽鏈。重復（縮合→洗滌→去保護→中和及洗滌→下一輪縮合）操作，達到所要合成的肽鏈長度，最后將肽鏈從樹脂上裂解下來，經(jīng)過純化等處理，即得所要的多肽。其中α-氨基用Boc（叔丁氧羰基）保護的稱為Boc固相合成法，α-氨基用Fmoc（9-甲氧羥基合成）保護的稱為Fmoc固相合成法。
Boc合成法
采用三氟乙酸（ TFA）可脫除的Boc為α-氨基保護基，側(cè)鏈保護采用芐醇類。合成時將一個Boc保護的α-氨基酸共價交聯(lián)到樹脂上，用TFA脫除Boc，三乙胺中和游離的氨基末端，然后通過DCC活化、偶聯(lián)下一個氨基酸，最終采用強酸HF 法或三氟甲磺酸（TFMSA） 將合成的目標多肽從樹脂上解離。在Boc合成法中，由于要反復地用酸來脫保護以便進行下一步的偶聯(lián)，這就引入了一些副反應，如多肽容易從樹脂上切除下來，氨基酸側(cè)鏈在酸性條件不穩(wěn)定并發(fā)生副反應。
Fmoc 合成法
1978 年，Meienlofer和Atherton 等人發(fā)展了以Fmoc（9-芴甲氧羰基）基團作為α-氨基保護基的多肽合成方法―Fmoc法。在Fmoc法中，采用了可被堿脫除的Fmoc作為α-氨基酸的保護基，側(cè)鏈采用酸脫除的Boc保護方法。Fmoc作為氨基保護基的優(yōu)點在于它對酸穩(wěn)定，用TFA 等試劑處理不受影響，僅需用溫和的堿處理，側(cè)鏈用對堿穩(wěn)的Boc進行保護等。肽段最后用TFA/二氧甲烷（DCM）定量地從樹脂上切除，避免了采用強酸。
Fmoc法與Boc法相比，由于Fmoc法反應條件溫和、副反應少、產(chǎn)率高，而被廣泛應用于多肽合成中。
2、固相合成的聚合物載體的選擇
將固相合成與其他多肽合成技術(shù)分開來的最主要的特征是固相載體，而能被用作多肽固相載體的聚合物必須滿足以下條件：
（1）必須包含合適的連接分子（或反應基團），使肽鏈能連接在載體上面，并在以后除去；（2）必須在合成過程中保持穩(wěn)定并且不與氨基酸分子反應；
（3）必須提供足夠的連接點，以滿足肽鏈不斷增長的需要。
目前用于固相合成的聚合物載體主要有3類：聚苯乙烯-苯二乙烯交聯(lián)樹脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯―乙二醇類樹脂及衍生物。這些聚合物載體只有引入相應的連接分子，才能與氨基酸進行連接。根據(jù)連接分子的不同，樹脂又被分為幾種類型：氯甲基樹脂、羧基樹脂、氨基樹脂或酰肼型樹脂。
3、連接分子
一個理想的連接分子必須在整個合成過程中十分穩(wěn)定，并在合成后可以定量的切割下來而又不破壞合成的目標分子，同時連接分子還需要根據(jù)與樹脂相連的肽的C 端的結(jié)構(gòu)類型，裂解后生成的羧酸、酰胺或氨基醇等衍生物來選擇。固相多肽合成使用過的連接分子為含有氯甲基、巰甲基、酰氯基、對苯甲�；�、芳磺酰氯基、烯丙醇基、丁二�；�、鄰硝基芐醇基及二苯氯硅烷等的雙官能團化合物。
4、肽鍵的形成
固相中肽鍵的形成原理與液相中的基本一致，應用的方法主要有縮合劑法、混合酸酐法、酰氯法、活化酯法和原位法等，其中選用DCC、HOBT或HOBT /DCC 的對稱酸酐法、活化酯法由于在肽鍵的形成過程中可以減少副反應并抑制消旋的發(fā)生，最終得到的多肽收率高等優(yōu)點而應用最廣。
5、多肽的切割，沉淀與純化
按既定的順序合成完多肽后，就要把目標多肽從樹脂上切割下來，并進行進一步的純化。由于多肽的合成有Boc法和Fmoc法兩種，因此它們的切割方法也不完全一樣。在Boc法中，主要用TFA +HF 裂解和脫側(cè)鏈保護，在Fmoc法中直接用TFA進行切割。合成肽鏈進一步的精制、分離與純化通常采用高效液相色譜、親和層析、毛細管電泳等。目前應用最多的是高效液相色譜法。
多肽是一種重要的生物高分子，在醫(yī)藥、材料以及催化方面具有廣泛的用途。自上世紀初以來，幾乎所有關(guān)于多肽藥物合成的研究都是以氨基酸為原料來進行的，但因其成本較高，使應用受到很大的限制。近年來，化學家們開始研究一種非常簡單方法―不是以氨基酸為原料，而是用方便易得的亞胺和一氧化碳為單體，在催化劑作用下發(fā)生交替共聚直接生成多肽，多肽合成的研究任重而道遠。