Médicaments peptidiques cycliques

Importance des peptides cycliques et rôle des impuretés

  Dans un monde où les modes de vie changent et où de nouvelles maladies sont découvertes, les médicaments peptidiques offrent une lueur d’espoir aux gens. Les médicaments peptidiques sont biologiquement actifs et moins toxiques que les autres médicaments. Ils ont une large utilisation thérapeutique, par exemple en oncologie, dans les maladies cardiovasculaires, diabétiques, osseuses, etc. Cependant, en raison de leur poids moléculaire élevé et de leurs caractéristiques physicochimiques, la synthèse des médicaments peptidiques est complexe. Cela conduit à la formation de sous-produits et d’autres impuretés pouvant affecter la sécurité du médicament. Ici, nous discuterons des médicaments peptidiques cycliques et de leur profil d’impuretés. Ce blog est le deuxième de la série Peptide. Discutons d'abord-

Médicaments peptidiques cycliques et leur importance

Les peptides cycliques sont une classe de molécules qui ont suscité une attention particulière dans le développement de médicaments en raison de leurs propriétés uniques, notamment une stabilité élevée, une spécificité de cible, une puissance améliorée et une perméabilité cellulaire. Les peptides cycliques sont des chaînes polypeptidiques ayant une structure cyclique composée de 5 à 14 acides aminés avec un poids moléculaire d'environ 500 à 2000 XNUMX Da. La structure cyclique peut être formée en liant une extrémité du peptide et l'autre avec une liaison amide, ou d'autres liaisons chimiquement stables telles que la lactone, l'éther, le thioéther, le disulfure, etc.

La cyclisation des séquences peptidiques aide à se lier plus efficacement à leurs récepteurs respectifs. La structure cyclique des peptides offre une grande surface d'interaction avec le site ciblé. Les médicaments peptidiques cycliques sont imperméables à l’hydrolyse enzymatique car ils n’ont pas d’extrémités amino et carboxyle libres, améliorant ainsi leur stabilité. Habituellement, les peptides cycliques présentent une meilleure activité biologique par rapport à leurs homologues linéaires en raison de la structure conformationnelle, permettant ainsi une liaison améliorée vers les molécules cibles ou la sélectivité du récepteur.

Certains médicaments peptidiques cycliques comprennent Daptomycine, Telavancin, Dalbavancin, Lanréotide, Octréotide, Linaclotide, Plécanatide, Romidepsine, Vasopressine, L'ocytocineet Calcitonine. De nombreux médicaments peptidiques cycliques proviennent de sources naturelles comme la cyclosporine A, la bactènecine, la lactocycline, etc. Cependant, les médicaments à base de peptides cycliques synthétiques issus de la bio-ingénierie deviennent désormais courants.

Comment synthétiser des peptides cycliques ?

La synthèse des peptides cycliques implique la synthèse peptidique en phase solide (SPPS). Dans cette méthode, la synthèse peptidique se produit de manière linéaire, immobilisée sur une bille de résine avec un lieur disulfure ou d'autres liaisons chimiquement stables telles que la lactone, l'éther et le thioéther. Après la formation du peptide linéaire, les éventuels groupes protecteurs sont clivés et les peptides sont libérés par l'ajout d'une base. De plus, la déprotonation du groupe thiol N-terminal frappe le lieur disulfure entre le peptide et la résine lors d'une cyclisation intramoléculaire, donnant le peptide cyclique souhaité.

Dans l’ensemble, la synthèse de peptides cycliques nécessite un contrôle minutieux des groupes protecteurs, des réactifs de couplage et des conditions de réaction pour garantir des rendements et une pureté élevés.

Techniques de synthèse de peptides cycliques

La préparation de composés peptidiques cycliques fait appel à diverses techniques : • chimie combinatoire • synthèse de novo. • cyclisation chimiosélective médiée par ligature

En fonction de la cyclisation, les méthodes de synthèse des peptides cycliques sont tête-à-queue, chaîne latérale à chaîne latérale, chaîne tête à chaîne latérale et chaîne latérale à queue. La cyclisation des acides aminés de la chaîne latérale se produit avec la formation de ponts disulfure entre la cystéine. En outre, la cyclisation de squelette à squelette s'effectue par formation de liaisons amide entre les résidus d'acides aminés N-terminaux et C-terminaux.

De plus, il existe d'autres peptides cycliques comme les peptides bicycliques/tricycliques et les peptides cycliques agrafés. Les peptides bicycliques sont des inhibiteurs d'enzymes efficaces et les peptides agrafés facilitent la pénétration des cellules peptidiques et utilisent des agents de réticulation pour améliorer les propriétés physicochimiques.

Impuretés dans les médicaments peptidiques cycliques

Des impuretés peuvent provenir de la synthèse de peptides cycliques. Les impuretés liées à l'API sont les troncatures, les modifications de groupes fonctionnels, l'insertion ou la suppression d'acides aminés, les oxydations ou la réduction de groupes fonctionnels, les agrégats et la déprotection incomplète. Les milieux chromatographiques utilisés dans la purification et les solvants peuvent également contribuer à la génération d'impuretés dans les médicaments peptidiques cycliques. Les produits de dégradation se produisent en raison de modifications du produit médicamenteux stocké pendant une longue période ou d'une exposition à la lumière, à la température, à l'eau ou d'une réaction aux excipients. Pour garantir la sécurité et l’efficacité des médicaments peptidiques cycliques, il est important de contrôler et de minimiser les impuretés pendant les processus de synthèse et de purification.

Les impuretés peptidiques générales telles que l'impureté N-Ac, la désamidation au niveau de Gln, les résidus Asn, la désamidation à l'extrémité C-terminale, l'impureté trisulfure, le résidu Cyanoalanice @ Asn, les-Gly et endo-Gly des acides aminés terminaux sont courantes dans les peptides cycliques. aussi. La dégradation et autres peptides tronqués constituent également une classe majeure d'impuretés dans ces peptides cycliques.

Outre les types d'impuretés décrits ci-dessus, d'autres impuretés telles que les dimères parallèles et antiparallèles sont souvent formées dans les peptides cycliques.

A) Dans le cas de peptides cycliques contenant un seul pont disulfure, la formation de dimères parallèles et antiparallèles est la suivante en prenant la vasopressine comme exemple :
  • Seq : Cys(1)-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys(6)-Pro-Arg-Gly-CONH2 (liaison soufre entre cystéines)
  • Dimères parallèles : 1,1', 6,6'
  • Dimères anti-parallèles : 1,6',1',6
B) Dans le cas de peptides cycliques contenant deux ponts disulfure, il existe 4 acides aminés soufrés (cystéines) et la formation possible de dimères parallèles et anti-parallèles est la suivante en considérant le Plécanatide comme exemple :
  • Seq: H-Asn-Asp-Glu-Cys(4)-Glu-Leu-Cys(7)-Val-Asn-Val-Ala-Cys(12)-Thr-Gly-Cys(15)-Leu-OH(4-12), (7-15)-bis(disulfide)
  • Dimères parallèles : 4,4', 7,7', 12,12', 15,15' ;
  • Dimères anti-parallèles : 4,7',4',7, 12,15', 12',15 ; ou 4,12',4',12,7,15',7',15 ou 4,15',4',15, 7,12',7',12
C) Dans le cas de peptides cycliques contenant trois ponts disulfure, il y a 6 acides aminés soufrés (cystéines) et la formation de dimère en parallèle en est un, mais pour les dimères antiparallèles, il peut y avoir des chances de permutations et de combinaisons de les positions de la cystéine les unes par rapport aux autres sont très complexes et l'isolement est également un défi. Le linaclotide en est un exemple :
  • Séq : H-Cys(1)-Cys(2)-Glu-Tyr-Cys(5)-Cys(6)-Asn-Pro-Ala-Cys(10)-Thr-Gly-Cys(13)-Tyr- OH (3 ponts disulfure entre 1-6, 2-10 et 5-13 de cystéines)

Conclusion

Daicel propose une large gamme d'impuretés de divers médicaments peptidiques cycliques contenant un seul pont disulfure tels que la vasopressine, l'ocytocine, la desmopressine, la calcitonine, le lanréotide, l'octréotide, Somatostatine; contenant deux ponts disulfure comme le Plécanatide et trois ponts disulfure comme le Linaclotide et d'autres lipopeptides comme la Daptomycine, et plus encore.
Veuillez lire nos autres blogs de la série Peptide Synthesis pour en savoir plus sur impuretés peptidiques.
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Synthèse peptidique : importance du profilage des impuretés dans les peptides thérapeutiques

Synthèse peptidique : importance du profilage des impuretés dans les peptides thérapeutiques

Les peptides thérapeutiques constituent une classe unique de médicaments pharmaceutiques situés entre les médicaments classiques à petites molécules et les médicaments à grosses molécules. Le marché des médicaments peptidiques connaît une croissance plus rapide en raison de plusieurs avantages inhérents concernant la spécificité, l’efficacité, la sécurité et la possibilité de synthèse par des méthodes chimiques et/ou biologiques. Il est essentiel d'étudier le profil d'impuretés d'un peptide thérapeutique, car les impuretés apparaissent à n'importe quelle étape de la synthèse peptidique, soit à partir des matières premières, du processus de fabrication ou pendant le stockage.

Ce blog est le premier de sa série et vous présente l'importance du profilage des impuretés lors de la synthèse chimique des peptides.

Synthèse peptidique

Les peptides sont constitués de 2 à 50 acides aminés liés par des groupes amide. La synthèse chimique permet la préparation de peptides en dehors d'une cellule vivante. Les exemples de médicaments peptidiques synthétiques comprennent des hormones telles que L'ocytocine, Calcitonine, Liraglutide, Octréotide, et ainsi de suite

La synthèse chimique des peptides se fait par deux méthodes

  • Synthèse peptidique en phase solide
  • Synthèse peptidique en phase liquide

Synthèse peptidique en phase solide

C’est la méthode de synthèse de peptides la plus fréquemment utilisée, la plus efficace et la plus rapide. La synthèse peptidique en phase solide (SPPS) implique une réaction de couplage d'acides aminés constitués de résidus d'acides aminés à chaîne latérale protégés attachés à un support polymère insoluble (résine).

Le C-terminal de l'acide aminé initial est lié de manière covalente à un support polymère insoluble. Après élimination du groupe protecteur N(α) du dernier résidu d'acide aminé, des acides aminés N(α)-amino protégés sont introduits dans l'acide aminé ancré. Par la suite, il s’agit d’un processus de purification pour éliminer les sous-produits solubles. Les groupes utilisés pour la protection des acides aminés N(α) sont le 9-fluorénylméthoxycarbonyle (Fmoc) ou le tert-butoxycarbonyle (boc). La répétition du cycle de déprotection et de couplage donne le peptide souhaité. Le produit ancré est clivé du support polymère et le peptide est libéré dans la solution.

SPPS prépare la plupart des peptides de 50 chaînes d'acides aminés. Des machines entièrement automatisées peuvent préparer rapidement de petites quantités de peptides. De plus, le SPPS assisté par micro-ondes offre des peptides de haute qualité.

Synthèse peptidique en phase liquide

La synthèse peptidique se produisant en solution est la synthèse peptidique en phase liquide. Il utilise généralement des groupes protecteurs Boc ou Z-amino. L’étape de purification finale dans la synthèse peptidique en phase liquide est plus simple que celle du SPPS. La synthèse à grande échelle de peptides pour des chaînes plus courtes donne un bon rendement par cette méthode.

Impuretés formées lors de la synthèse peptidique

Les impuretés possibles lors du processus de synthèse d'un peptide thérapeutique comprennent

  • Séquences d'acides aminés tronquées
  • Séquences de suppression
  • Séquences de déprotection incomplètes
  • Séquence modifiée en raison du clivage peptidique
  • Racémisation des acides aminés

Les impuretés telles que les contre-ions peptidiques et le trifluoroacétate proviennent des méthodes de purification ou SPPS. Les réactions en chaîne latérale des acides aminés provenant des réactions de désamidation, d’oxydation et d’hydrolyse entraînent la formation d’impuretés. De plus, les impuretés peptidiques peuvent entraîner un stockage en raison de mécanismes de dégradation tels que la β-élimination et la formation de succinimide. Les interactions substance médicamenteuse-excipient génèrent également des impuretés liées aux peptides.

Purification des Peptides

La purification des peptides synthétiques est essentielle car les impuretés peuvent affecter l'efficacité thérapeutique d'un médicament. La purification de peptides synthétiques par HPLC en phase inversée (RP-HPLC) et chromatographie par échange d'ions sont des méthodologies courantes. De plus, la chromatographie par perméation de gel (GPC) et la chromatographie en fluide supercritique (SFC) sont utilisées comme techniques complémentaires.

Contrôle des impuretés peptidiques

Il existe de nombreuses techniques impliquées dans le contrôle des impuretés peptidiques. La chromatographie liquide haute performance (HPLC) sépare et quantifie les impuretés. La spectroscopie de masse à haute résolution par chromatographie liquide (LC-HRMS) aide à identifier et à élucider les impuretés peptidiques structurellement liées. Les agences de réglementation recommandent une approche orthogonale utilisant des techniques analytiques sensibles telles que l'UHPLC-HRMS avec les méthodes HPLC/UHPLC standard pour établir le profil d'impuretés d'un médicament peptidique. Les impuretés liées aux peptides sont essentielles, non seulement pour les ingrédients pharmaceutiques actifs (API), mais également pour les produits pharmaceutiques finis. Selon les directives de l'US-FDA, lors de la soumission à l'ANDA pour les peptides synthétiques génériques proposés, le niveau d'une impureté liée au peptide dans les peptides synthétiques génériques ne doit pas être supérieur au niveau trouvé dans le RLD (médicament répertorié de référence). Le contrôle des impuretés peptidiques est essentiel pour établir la sécurité et l’efficacité d’un médicament peptidique synthétique.

Daicel propose différents types d'étalons d'impuretés de haute qualité pour les peptides synthétiques et s'associe à des fabricants de médicaments peptidiques du monde entier. Notre équipe de synthèse de peptides personnalisés fournit des solutions fiables aux impuretés peptidiques complexes et aux peptides marqués par des isotopes stables.

Daicel utilise un SPPS automatisé de pointe, une purification avancée et des techniques analytiques pendant la synthèse peptidique, suivi de la génération d'un certificat d'analyse provenant d'une installation de contrôle qualité conforme aux BPF.

Par ailleurs, Daicel propose la caractérisation physicochimique, le développement d'essais biologiques cellulaires, le développement de procédés et le transfert technologique de peptides thérapeutiques.

Conclusion

La contamination des médicaments peptidiques par des impuretés aura un impact sur la qualité et l’efficacité des peptides et les études sur le profil des impuretés sont donc très importantes. Les impuretés peptidiques peuvent introduire des épitopes immunogènes dans une séquence d'acides aminés d'un peptide et peuvent entraîner des réponses immunitaires indésirables contre le médicament peptidique. Par conséquent, des normes d’impuretés bien caractérisées sont nécessaires pour juger de la qualité des médicaments peptidiques. Daicel fournit des services fiables et personnalisés de synthèse de peptides aux développeurs et fabricants de médicaments peptidiques thérapeutiques.

Veuillez lire nos autres blogs de la série Peptide Synthesis pour en savoir plus sur les impuretés peptidiques.

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