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在抗体治疗领域，无岩藻糖基抗体（afucosylated antibodies）因具有更强的抗体依赖细胞介导的细胞毒性（ADCC）备受关注。为解决获取此类抗体的难题，研究人员开展 β-L - 碳代岩藻糖（β-L-carbafucose）合成研究。他们开发新合成路线，实现克级制备，并成功在 10L 生物反应器中生产无岩藻糖基赫赛汀。这为抗体研发提供了有力支持。
在过去几十年间，抗体疗法发展迅猛，成为癌症等多种疾病治疗的重要手段。抗体发挥作用的关键在于其 Fc 区域与宿主效应细胞 Fc 受体的结合，而抗体 Fc 区域 CH
2结构域上保守 N - 聚糖的组成和结构，会显著影响这种结合亲和力。其中，核心岩藻糖残基的有无对结合效率影响巨大，去除岩藻糖可使抗体亲和力提升近百倍。
为了获得无岩藻糖基抗体，科研人员尝试了多种方法。比如对细胞系进行基因工程改造，以破坏岩藻糖的生物合成途径，但这种方法可能会降低抗体产生细胞的活力，导致抗体产量下降；开发化学酶法来修饰抗体糖基，不过该方法往往需要投入更多的时间和成本来筛选和开发专用细胞系。此外，探索使用小分子代谢抑制剂，虽然已有成功案例，但部分抑制剂会掺入最终的聚糖中，影响抗体的均一性，还可能带来未知的生物学影响。
在此背景下，加拿大西蒙弗雷泽大学（Simon Fraser University）的研究人员展开了一项关键研究。他们致力于开发一种高效的 β-L - 碳代岩藻糖合成方法，这种物质是一种抗体岩藻糖基化的代谢抑制剂，且不会掺入抗体聚糖中。
研究人员在本次研究中运用了多种关键技术方法。在化学合成方面，通过设计不同的合成路线来制备 β-L - 碳代岩藻糖；在生物实验方面，利用 10L 生物反应器进行抗体的表达和生产，并借助 LC-MS、毛细管电泳等技术对抗体进行分析。
研究结果
- 合成路线探索：研究人员尝试了三条合成 β-L - 碳代岩藻糖的路线。第一条基于脯氨酸有机催化的路线，虽能在小规模制备中获得产物，但反应产率低，需要多次色谱纯化，且最终步骤中难以分离非对映异构体，不适合大规模生产。第二条以 L-quebrachitol 为起始原料的路线，虽有改进，但仍存在色谱纯化步骤多、反应步骤冗长、产率一般和原料昂贵等问题。第三条路线是基于甲苯双加氧酶介导的双羟基化反应的化学酶法，该方法经优化后，成功实现了 β-L - 碳代岩藻糖的多克级制备，且无需色谱纯化和低温反应，整体反应步骤简化，产率得到提高123。
- 无岩藻糖基抗体的生产：研究人员利用制备的 β-L - 碳代岩藻糖，在 10L 生物反应器中进行了无岩藻糖基赫赛汀（Herceptin，Trastuzumab?）的生产研究。通过监测细胞生长、活力、培养 pH 值和代谢物水平等指标，发现 β-L - 碳代岩藻糖的添加对细胞生长、活力和抗体产量均无显著影响。对纯化后的抗体进行分析，结果显示，添加 β-L - 碳代岩藻糖后生产的抗体中，岩藻糖基化物种几乎完全消失，且这种效果呈现剂量依赖性，即可以通过调节 β-L - 碳代岩藻糖的添加量来调控抗体的岩藻糖基化程度456。
研究结论和讨论
本研究成功开发了两条合成 β-L - 碳代岩藻糖的新路线，经过优化后得到的化学酶法路线成本低、可扩展，能够从已知的溴乙酸酯出发，以简便快捷的方式实现 β-L - 碳代岩藻糖的多克级合成。该优化路线避免了低温反应条件、亲脂性保护基团和非结晶中间体的使用。同时，研究人员利用 β-L - 碳代岩藻糖在 10L 生物反应器规模上成功生产了无岩藻糖基的赫赛汀，且不影响细胞生长、活力和抗体产量。这一研究成果为无岩藻糖基抗体的生产提供了一种便捷且强大的方法，有望在多种生物学应用中发挥重要作用，推动抗体疗法的进一步发展。
