Special Report | 專題報導 2020年  Vol.73

2026全球市場看上10.2億美元

合成胜肽技術增溫引生醫保健競逐

責任編輯、撰文/巫芝岳

採訪整理/巫芝岳、吳培安____________________________________________________________

引言：

從藥物、疫苗到保健食品，全球胜肽合成市場，預估至2026年將以13%的年複合成長率急速增長。

這項擁有百年歷史、如同樂高積木變化多端的合成胜肽技術，

如何被開發而來？除了化學合成法大幅進步，

透過基因工程技術開發的生物合成法……

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據美國市場研究公司Grand View Research 2019年報告，2018年全球胜肽合成(Peptide Synthesis)市場規模為3.78億美元，到了2026年，預期成長至近10.2億美元，年複合成長率(CAGR)可達到13.0%。

事實上，早在十多年前，食品與保養品界曾捲起一股「胜肽炫風」，這次新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情下，我國國家衛生研究院也率先提出「胜肽疫苗」是發展COVID-19疫苗相當有利基的平台。

這些透過化學或酵素水解、基因轉殖等方式「合成而來」的胜肽，究竟具有什麼樣的魔力？

百年歷史技術醫藥開發、學術應用廣

合成胜肽的概念，可簡單透過許多人童年回憶的「樂高積木」來比喻：若把組成蛋白質的最小單位--「胺基酸」當作一顆顆積木的小單元，那麼經過巧思堆疊組裝，便能形成各種具功能性的胜肽結構。

最早的合成胜肽歷史可追溯到1882年，德國化學家Theodor Curtius在萊比錫大學(Universität Leipzig)攻讀博士期間，和他的老師Hermann Kolbe合作製備了首個具N端(N-terminus)保護的二肽苯甲酰甘氨酰甘氨酸(N-protected dipeptide, benzoylglycylglycine)。

Curtius的研究，開創了人類史上第一個實際可行的胜肽合成方法――「疊氮合成法」(Azide-Coupling Method)。

經過百餘年發展，合成胜肽技術已相當成熟，在醫藥領域中，包括：對於病原體的抗原表位特異性抗體(Epitope-Specific Antibody)的開發、蛋白質功能研究、以及蛋白質鑑定等，都是合成胜肽的應用範圍。

另外，合成胜肽更經常被用來研究酵素與受質(Substrate)的交互作用，這些都是細胞訊息傳遞中，關鍵的生化作用。除此之外，合成胜肽片段也是使用質譜儀(Mass Spectrometry)時，常見的定量標準品(Standard)。

持諾貝爾光環化學合成胜肽法促合成化學大躍進

化學方法合成是發展最悠久的胜肽合成技術，且隨著技術發展，能打造出許多非自然存在的特殊修飾或結構。其中，「液相合成」(Liquid Phase Peptide Synthesis, LPPS)是最早被應用的經典方法，常用於合成短鏈胜肽。

其好處在於合成反應過程中需不斷純化，因此，較容易檢測到副反應(Side Reaction)的發生，此外，也能進行複雜分子的收斂性合成(Convergent Synthesis)，也就是先合成目標胜肽的不同部分，再進行組合，來得到較佳的總產率。

由於成本低，液相合成現仍廣泛用於大規模的合成中，不過這項方法也由於每個步驟都必須手動從反應溶液中純化出產物，因此速度緩慢且費工。

直到1963年，美國化學家Robert Bruce Merrifield首次發表了「固相合成」(Solid Phase Peptide Synthesis, SPPS)，此一技術可謂真正讓胜肽合成具備了商業生產的價值。

當時，Merrifield只花了8天就合成出過去得花1年才能完成的緩激肽(Bradykinin)，他也因此獲得1984年諾貝爾化學獎殊榮。

固相合成中，以固體樹脂(Resin，常使用聚苯乙烯或聚丙烯酰胺等材料)代替液相中以化學基作為C端(C-terminus)保護基，因此能大幅加快合成過程中，分離產物與不同反應混合物的步驟。

除了多肽合成外，固相合成的技術甚至進而被用於寡醣、寡核苷酸合成，是合成化學大幅躍進的一大功臣。

發展至今，固相合成不但是最常使用的胜肽合成方式，且因應開發出許多自動化、高通量的胜肽合成儀。

推動合成胜肽市場關鍵--生醫製藥業

驅動全球合成胜肽市場成長的關鍵，主要在於製藥業和生技公司在開發新療法和診斷方式上的應用。

近年，市場上不乏多項大型併購案，像是德國藥廠默克(Merck KGaA)在2017年5月，收購了剛成立4年的美國材料模擬新創公司Grzybowski Scientific Inventions (GSI)。

該公司研發的軟體「Chematica」，是一套利用人工智慧演算法與大數據來預測分子最佳合成途徑的軟體，藉由此軟體，默克期望大幅減少包括合成胜肽等，各種合成分子的設計時間。

2018年1月，輝瑞(Pfizer)也宣布與比利時生技公司Imcyse SA合作，開發治療類風濕性關節炎(RA)的特定修飾胜肽(Specific Modified Peptide)「Imotope」。

在該合作案中，輝瑞除了將提供資金、Imcyse SA可使用輝瑞的部分技術平台研發外，也將針對另一款治療多發性硬化症(MS)的修飾胜肽進行臨床前評估。

>>本文節錄自《環球生技月刊》Vol. 73