Développement de nouvelles méthodes de conjugaison chimiques pour la modification site-sélective de protéines natives

Development of new chemical strategies for the site selective conjugation of native proteins

• Auteur / Autrice : Valentine Vaur
• Direction : Guilhem Chaubet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie biologique et thérapeutique
• Date : Soutenance le 24/10/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chémo-biologie synthétique et thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Claude Viaud-Massuard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Oscar Hernandez Alba, Antoine Maruani, Alain Wagner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Claude Viaud-Massuard, Hendrik Bauke Albada

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie pharmaceutique

Anticorps bispécifiques

Anticorps

Mots clés libres

Anticorps

Bioconjugaison

Réactions multicomposantes

Anticorps bispécifiques

Antibodies

Bioconjugation

Multicomponent reactions

Bispecific antibodie

Résumé

La modification chimique de protéines a été largement étudié lors des dernières décennies, en particulier dans le domaine thérapeutique. Les protéines étant des poly- nucléophiles, leur modification homogène demeure un défi majeur du domaine. Les travaux présentés ici proposent de cibler en même temps deux résidus d’une protéine via la réaction de Ugi. Ainsi la protéine est utilisée à la fois comme source d’amine primaire et d’acide carboxylique. Après introduction de diverses combinaisons d’isocyanides et d’aldéhydes dans le milieu, la formation de l’adduit attendu a pu être observé mais sa formation s’est avéré être en compétition avec un adduit intra-résidu au niveau des aspartates et glutamates N-terminaux des anticorps monoclonaux utilisés. Une étude mécaniste approfondie nous a permis de développer des conditions permettant la modification exclusive des résidus E1 et D1. Ensuite, nous avons illustré l’intérêt d’un tel niveau de sélectivité en produisant de manière rapide et homogène des complexes de haut poids moléculaire tels que des anticorps bispécifiques.

The development of chemical methods for the site-selective modification of proteins have been widely investigated for the past decades, especially in the therapeutic field. Because of their poly-nucleophilic nature, site-selective modification of proteins can be highly challenging and careful choice of the targeted amino acid(s) must be made. We recently developed an Ugi based dual residue targeting strategy for the labeling of human and humanized mAbs. In our case the mAb is used as source for both primary amine and carboxylic acid and the introduction of various isocyanides and aldehydes in the media led to the formation of the expected inter residue adduct in competition with an intra residue adduct on the highly conserved N-terminal aspartates and glutamates residues. In depth mechanistic study of the reaction allowed to develop N-ter selective conditions. Then, we showed that such selectively labeled mAb allowed the rapid and efficient formation of high molecular weight complexes such as bispecific antibodies. More precisely we managed to form a bispecific T cell engager which showed great occupancy of both target receptors and good cytotoxic activity.