手性肼是许多药物、农药、天然产物的重要结构单元，也是具有生物活性杂环化合物合成过程的重要中间体。目前主要通过外消旋体拆分、不对称加氢等方法获得。然而，传统方法通常存在收率低、使用贵金属催化剂或者手性配体、反应条件苛刻等问题，而且这些方法大多需要保护和脱保护步骤，使反应更加复杂和耗时，工业化放大生产应用价值较低。

　　近日，凯莱英（002821）医药集团（股票代码：002821.SZ/6821.HK，以下简称“凯莱英”）生物合成技术研发中心（CSBT）对亚胺还原酶（IRED）进行筛选和设计改造，获得高活性突变体，实现了酮与水合肼直接反应生成单一手性的肼类化合物。

　　该研究成果（Biocatalytic Synthesis of Ruxolitinib Intermediate via Engineered Imine Reductase）发表在The Journal of Organic Chemistry期刊上。这是业界有关亚胺还原酶（IRED）催化酮和肼类化合物反应的首次报道。

　　图：亚胺还原酶突变体催化合成芦可替尼中间体

　　芦可替尼是Incyte和诺华公司合作开发的选择性JAK1/JAK2酪氨酸激酶抑制剂，是2011年美国FDA批准的第一个用于治疗骨髓纤维化的药物（商品名Jakafi）。

　　凯莱英CSBT研究团队以芦可替尼的关键中间体(R)-3-环戊基-3-肼基丙腈作为目标产物，筛选得到具有微弱活性的亚胺还原酶ScIRED。通过AI构建类过渡态并预测有益突变，对ScIRED进行蛋白质工程改造，最终获得催化活性、化学选择性优异的突变体，实现了芦可替尼中间体转化率从<0.1%、ee值66%到转化率98%、ee值99%的高效合成。

　　该研究不仅提供了一种IRED催化酮和肼直接反应生成肼类化合物的方法，还为如何对几乎没有活性的酶进行蛋白质工程改造提高其催化活性提供了新思路。

　　为更好地服务全球客户，凯莱英CSBT现已建立酶工程及细胞工程两大技术平台，具备成熟的从分子生物学（重组表达）开始的一站式合成生物服务能力。

　　其中，酶工程技术平台历经十几年技术沉淀和积累，具备酶路线设计、新酶发现、酶高通量筛选、酶进化、酶发酵和酶催化工艺开发的全面能力。拥有超过3000种酶的常用酶库，可以实现酶路线的快速开发。独特的CFPS酶进化技术结合高通量筛选平台及AI智能辅助进化技术，大大缩短进化周期、提高进化效率，可在数周内得到可用于工业放大应用的新酶。

　　凯莱英还打造了固定化酶连续催化平台，具备酶固定化、载体自制生产以及连续反应器定制化开发等能力。技术团队将酶固定化及连续反应两大先进技术完美结合，已成功应用于吨级生产项目，酶量节省80%以上，产能提升数十甚至数百倍。

　　亚胺还原酶催化合成芦可替尼中间体只是凯莱英全球领先的酶工程和细胞工程技术应用的一个缩影。凯莱英的细胞工程技术平台拥有大肠杆菌、酵母、芽孢杆菌底盘的数十种表达元件库，覆盖从路线设计、靶基因的高通量筛选、菌株改造、代谢途径优化、菌株性能测试、代谢流分析到发酵优化和分离纯化及规模化生产的各个环节，帮客户将目标产品在短期内从路线设计快速推进到中试生产，加速推动创新品种上市进程。

　　在合成生物技术领域，凯莱英始终致力于做全球制药、农业、精细化工等领域客户最值得信赖的合作伙伴，为客户提供从产品创新开发到生产上市的全生命周期一站式解决方案！