QS-21皂苷纯化制备案例分享

背景

在天然产物研究与创新药物开发的广阔舞台上，皂苷类化合物始终占据着重要地位。其中，QS-21 作为一种从南美树种 Quillaja saponaria 树皮中提取的高效免疫佐剂皂苷，自其生物活性被发现以来，便成为疫苗佐剂研究领域一颗耀眼的“明星分子”。 QS-21最初由Kensil团队通过反相（RP）色谱从皂皮树树皮提取物中分离获得，因其在分离过程中为第21个色谱组分且具有适宜丰度和可接受毒性，故被命名为“QS-21”。

QS-21结构复杂，属于三萜皂苷，具有独特的双糖链结构。其卓越的免疫增强活性，主要体现在能够强烈刺激机体产生高滴度的抗体反应和强大的细胞免疫应答（特别是Th1型免疫和细胞毒性T淋巴细胞反应）。这使得它从众多佐剂候选物中脱颖而出，已成为人用疫苗佐剂（如已上市的带状疱疹疫苗Shingrix）和多种临床在研治疗性疫苗（如癌症疫苗、HIV疫苗等）的关键组分之一，展现出巨大的临床应用价值与市场潜力。

然而，QS-21的产业化之路并非坦途。其天然来源有限，主要依赖于从智利皂树的树皮中提取，在植物中含量极低，且结构类似物众多，高效、高纯度、规模化的分离纯化是制约其研究与应用的巨大瓶颈。传统的纯化方法，如大孔树脂吸附、硅胶柱层析等，往往存在分辨率低、流程冗长、有机溶剂消耗大、产物纯度与收率难以兼顾等问题，难以满足现代药物研发对于活性成分在纯度、均一性及重现性上的严苛要求。

目前，众多高校、科研院所以及生物技术公司，都在积极探索QS-21的合成生物学（如微生物异源合成）、结构修饰以及更高效的分离制备工艺。尽管其全化学合成已取得突破，但步骤极其繁琐，成本高昂；生物合成路径正在优化，但距离大规模生产尚需时日。因此，从天然原料中高效纯化获取QS-21，仍然是当前满足早期研究、临床前及部分临床阶段需求的重要乃至主要手段，其纯化工艺的先进性直接关系到研发进度与成本。

在这一背景下，现代制备液相色谱技术 以其分离效率、分辨能力、自动化程度以及规模化拓展性的优势，成为攻克QS-21纯化难题的利器。相较于传统方法，采用经过精心优化的制备液相色谱（尤其是反相制备色谱）方案，能够实现对复杂皂苷提取物中QS-21及其类似物的精准“抓取”，在短时间内获得高化学纯度与高光学纯度的目标产物，且工艺稳定、重现性好，为QS-21的活性研究、结构确证、标准品制备乃至小批量临床用药生产提供了可靠、高效的技术平台。

本文将深入探讨QS-21的制备纯化挑战，并重点阐述如何利用先进的制备液相色谱技术，构建从分析方法开发到规模化纯化的完整解决方案，以助力科研与产业同仁加速这一关键佐剂分子的开发与应用进程。

实验案例

客户提供的皂树树皮提取物，易溶于水。分析结果显示，其中QS-21的纯度低于6%。要求纯化后纯度＞95%，收率＞50%。

图1.标准品对照分析结果

考虑到提取物中目标物的含量低，且提取物中含有较多杂质，故设计通过多步纯化实现目标要求。第一步初纯，目标是富集目标组分，除去主要杂质

表1.初纯方法

仪器设备	NS4201二元液相色谱系统
色谱柱	Nucifera C18H（10×250 mm，10 μm）
检测波长	210 nm
单针时长	50 min
进样量	400 mg

按照如上初纯方法进行第一步制备，结果如下。

图2.初纯制备谱图

收集馏分，合并浓缩后进行分析。

图3.初纯产品检测结果

如分析结果可见，经过第一步初纯，目标峰的收集纯度为23.66%，计算收率为80%。所得馏分作为样品继续进行第二步纯化。

表2.二纯方法

仪器设备	NS4201二元液相色谱系统
色谱柱	Nucifera C18H（10×250 mm，10 μm）
检测波长	210nm
单针时长	60 min
进样量	初纯所有收集产物

二纯制备结果如图4所示。

图4.二纯制备谱图

收集框中馏分，合并浓缩后检测

图5.二纯产品检测结果

如分析结果可见，经过第二步纯化，目标峰的收集纯度为43.89%，计算收率为90%。所得馏分作为样品继续进行第三步精纯。

表3.精纯方法

仪器设备	NS4201二元液相色谱系统
色谱柱	Nucifera C18H（10×250 mm，7 μm）
检测波长	210nm
单针时长	35 min
进样量	二纯收集液的1/3

精纯制备结果如图6所示。

图6. 精纯制备谱图

收集框中馏分，合并浓缩后检测

图7. 精纯产品检测结果

如分析结果可见，经过第三步精纯，目标峰的收集纯度＞98%，计算收率为80%。综合三步纯化，整体收率为57.6%，结果满足目标要求。后续在DAC系统上顺利完成工艺放大：使用DAC450完成初纯，DAC300完成二纯，DAC150完成精纯，三步纯化可一次处理20g粗品。

本案例展示了汉凰科技NS4000系列高压制备液相色谱系统在QS-21皂苷纯化中的典型应用，搭配汉德的反相色谱柱实现了较好的分离效果，体现了公司制备工艺开发能力，为用户提供纯化工艺的优质解决方案。针对相关需求用户，我们有如下配置推荐，为您的分离纯化工作保驾护航！

表4实验室推荐配置

设备主机	NS4201二元液相色谱系统
色谱柱	Nucifera C18H（10×250 mm，10 μm）
自动进样器	AS8001自动进样器
馏分收集器	NC6010矩阵式馏分收集器

• 可实现无人值守的全自动化制备液相配置
• 适用于天然产物或合成产物，及杂质分离的色谱柱及填料
• 系统具备优秀的线性放大效果
• 方便快捷的色谱工作站，安全可靠的参数监控和安全防护功能