近日，浙江大学发布科技成果转化公示，学校通过挂牌交易方式，拟将“一种短链脱氢酶的突变体、编码基因及编码基因获得方法、突变体的应用”相关专利权转让，该专利由浙江大学和杭州馨海酶源生物科技有限公司共同所有，本次转让浙江大学对应50%份额，转让费用为人民币20万元。该专利技术发明人为于洪巍教授及其团队。
本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种短链脱氢酶的突变体，所述突变体为突变体L104A、突变体A150Y、突变体Y155A、突变体I158A、突变体I202A或者突变体T205A；所述短链脱氢酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明的短链脱氢酶突变体相对野生型短链脱氢酶有更高的酶活性，可以泼尼松或者配合水解酶以醋酸泼尼松为底物制备泼尼松龙，底物的转化率高，产物的收率高，无副产物产生，而且反应可在更高的底物浓度水平下进行，适宜规模化生产。
泼尼松龙作为临床关键的肾上腺皮质激素类药物，广泛应用于急性严重细菌感染、过敏性疾病、风湿免疫性疾病等治疗，同时是地索奈德、布地奈德等奈德类药物的核心前体，市场需求持续旺盛。其制备技术的核心诉求是提升底物转化率、降低生产成本，同时满足规模化生产的高效性与环保性要求，尤其对于医药企业而言，绿色合成工艺与产品收率的双重提升是增强市场竞争力的关键。
目前，泼尼松龙的制备主要依赖化学合成法与传统生物发酵法，两类技术均存在显著行业痛点：化学合成法以甾体母核或氢化可的松为原料，需经过多步复杂合成反应，不仅工艺路线冗长、生产周期长，总收率偏低，且反应过程中易产生大量污染物，对环境不友好，导致生产成本居高不下，难以适配绿色医药产业发展趋势。
传统生物发酵法虽相对环保，但技术短板同样突出：其一，底物浓度受限，现有工艺仅能在低浓度底物条件下进行反应，无法满足规模化生产的效率需求；其二，转化效率低下，反应周期普遍超过60小时，且底物转化率与产物收率均处于较低水平，增加了后续分离纯化的难度与成本；其三，原料成本高企，部分生物酶法采用氢化可的松为原料，进一步推高了生产成本，限制了技术的产业化应用。
此外，现有制备技术还存在产物纯度把控难度大、副产物生成等问题，不仅影响药物临床应用的安全性，还需额外投入成本进行杂质去除。同时，工艺标准化程度低，不同生产批次的产品质量稳定性不足，难以满足医药行业严格的质量管控要求。
因此，现有泼尼松龙制备技术在效率、成本、环保性与质量稳定性等方面存在多重缺陷，迫切需要一种高活性、高选择性、适配规模化生产的绿色合成技术，以突破行业发展瓶颈，满足医药产业对高效环保制备工艺的升级需求。
该专利技术的核心优势与先进性在于从酶分子改造与工艺优化双维度发力，通过短链脱氢酶突变体的定向设计与配套制备体系的创新构建，彻底解决了传统泼尼松龙制备中转化率低、底物浓度受限、成本高企的行业痛点，树立了甾体药物生物合成的技术新标杆。
突变体酶活性跨越式提升
该技术突破了野生型短链脱氢酶的催化局限，通过精准位点突变实现酶学性能的质的飞跃。研发团队针对短链脱氢酶（SEQIDNO.1）的关键功能区域，设计了L104A、A150Y、Y155A、I158A、I202A、T205A六大突变体，其中优选突变体I158A对醋酸泼尼松的转化率高达98.54%，是野生型酶的1.57倍，产物收率达98.07%，ee值超99%。突变体通过单一氨基酸残基的定向替换，优化了酶与底物的结合构象，大幅提升催化效率的同时，实现了无副产物生成的高选择性反应，从源头保障了产品纯度。
底物浓度与工艺适配性突破
传统生物法受限于酶活性不足，底物浓度难以提升，而该技术将反应底物浓度上限拓展至20~80g/L（优选60g/L），远超传统工艺水平，为规模化生产奠定了核心基础。制备体系支持双底物灵活适配，既可直接以泼尼松为原料催化转化，也可在水解酶配合下以低成本的醋酸泼尼松为底物合成，大幅降低了原料成本。同时，工艺兼容异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺等常用有机溶剂，在8~12%体积分数下仍能保持高效催化，增强了工业应用的灵活性。
低成本规模化生产体系构建
技术采用工程菌发酵表达的规模化制备路径，突变体通过质粒pET-28a构建重组表达载体，转化大肠杆菌BL21后经诱导培养即可高效表达，湿菌体制备工艺成熟、成本低廉。反应体系无需复杂设备，以磷酸钾缓冲液为反应介质，在30~48℃（优选37℃）、150~300rpm振荡条件下反应16~30h即可完成转化，操作流程简化且能耗较低。与化学合成法相比，该工艺彻底摒弃了多步复杂合成与污染性试剂使用，与传统生物发酵法相比，反应周期缩短50%以上，分离纯化难度显著降低，综合生产成本大幅下降。
编码基因与制备方法精准配套
该技术构建了“突变体-编码基因-特异性引物”的完整技术体系，每个突变体均对应明确的核苷酸序列（SEQ ID NO.9~14），并设计了高特异性引物对（如L104A-F/R、I158A-F/R等），通过PCR扩增与DpnⅠ消化即可高效获得目标基因，构建过程标准化、可重复性强。重组表达载体与工程菌的构建流程成熟，配套的发酵、诱导表达工艺参数明确，湿菌体或粗酶液的使用形式灵活，可根据生产规模灵活调整，适配从实验室研发到工业量产的全场景需求。
这些技术优势并非孤立存在，而是形成了“酶活性提升-工艺适配优化-生产成本降低”的协同创新效应，从核心催化机制到产业化应用全链条突破传统技术局限，为泼尼松龙绿色规模化生产提供了全方位的技术支撑。
在泼尼松龙制备领域，随着医药产业对绿色化、高效化、低成本生产的需求升级，国内外甾体药物龙头企业与生物科技公司纷纷围绕酶法转化、生物发酵等核心技术路线展开研发攻坚与产能布局，形成“化学合成迭代+生物法突破”的双轨竞争格局，以下为行业内代表性企业及技术进展：
台州仙琚药业聚焦甾体药物酶法合成创新，2025年6月获授权发明专利“一种KstD酶突变体、工程菌及在制备甾体药物中的应用”，通过丙氨酸扫描与组合突变获得高活性KstD酶突变体Kstd/H141T/Y326G，在底物终浓度≤30g/L条件下，96h转化效率较野生型显著提升，同时开发自组装双酶复合物技术，实现11ɑ‑羟化酶与1,2‑脱氢酶的高效融合催化，适配泼尼松龙中间体绿色合成，目前该技术处于实验室小试优化阶段，计划推进中试放大。
湖北共同药业通过全资子公司共同生物布局生物酶法生产项目，投资3亿元建设生物酶生产及转化生产线，新增泼尼松、泼尼松龙等产品产能，核心技术涵盖高端菌种基因改造、酶促结构修饰、高效植物甾醇转化，丹江口生产基地甾体中间体年产能已达3000吨。公司依托湖北省甾体药物及中间体工程研究中心，开展KstD等关键脱氢酶的定向进化研究，目标将底物浓度提升至40g/L以上，缩短转化周期至48h内，目前项目处于厂房建设与工艺调试阶段，预计2026年下半年逐步投产。
综上所述，该技术方案通过定向突变获得高活性短链脱氢酶突变体，搭配优化的酶法合成工艺，从核心催化元件到规模化生产体系实现全链条创新，为解决泼尼松龙制备中转化率低、底物浓度受限、成本高、环保性不足的行业核心矛盾，提供了兼具高效性、经济性与绿色化的全新解决方案。
渝公网安备 50011202502165号
