Síntesis ultrasónica de péptidos mediante la técnica TAGGING

La síntesis de péptidos es un pilar de la I+D farmacéutica, pero los métodos convencionales –la síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS) y el acoplamiento clásico en fase de solución– siguen requiriendo mucho trabajo, desperdician reactivos y son difíciles de escalar. Ha surgido una alternativa más eficiente que combina dos estrategias ortogonales: la técnica TAGGING (grupo de anclaje temporal) para el ensamblaje de péptidos en fase de solución y el procesamiento ultrasónico (sonoquímico) para acelerar las etapas de acoplamiento, desprotección y tratamiento posterior a la reacción. Juntas, permiten producir péptidos terapéuticos desde cantidades de gramos hasta gran escala –como el lipopéptido antibiótico y anticancerígeno lipobactin– con una elevada pureza, menores necesidades de purificación y un número drásticamente menor de operaciones manuales.

¿Qué ventajas ofrece la síntesis ultrasónica de péptidos?

• Ventajas económicas de la fase de solución: Las reacciones se llevan a cabo en solución con un consumo de aminoácidos significativamente menor que en la síntesis de péptidos en fase sólida
• Purificación mediante filtración: El péptido unido al TAG precipita en disolventes polares, por lo que los intermedios se aíslan mediante una simple filtración –sin necesidad de cromatografía en columna ni de caracterización en cada etapa.
• Gran ahorro de trabajo: Eliminar la purificación de intermedios y las comprobaciones espectrales ahorra una cantidad considerable de horas de trabajo a lo largo de una campaña completa de síntesis.
• Aceleración sonoquímica: La sonicación acorta todas las etapas críticas –desprotección de Fmoc, acoplamiento de cadenas laterales, ciclación y desprotección global– sin comprometer la selectividad.
• Altos rendimientos y elevada pureza: Cada acoplamiento de fragmentos y el ensamblaje final de lipobactin se realizan con un alto rendimiento; la desprotección global proporciona el producto objetivo con un rendimiento de ~83 %.
• Preparada para la producción a gran escala: La técnica TAGGING se describe explícitamente como un método que permite preparar péptidos a gran escala con la máxima pureza, lo que la convierte en una vía práctica para obtener cantidades de gramos y kilogramos de lipopéptidos de importancia terapéutica.
• Compatibilidad total con los métodos existentes: El enfoque es plenamente compatible con la SPPS convencional y la química en fase de solución, por lo que las estrategias existentes de grupos protectores (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) y los agentes de acoplamiento (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) se pueden utilizar sin modificaciones.

¿Qué es la técnica TAGGING?

En el enfoque TAG, un fragmento peptídico se ancla covalentemente a un grupo de anclaje (TAG) eliminable, similar a una resina, que permanece en solución. Esto permite manipular la cadena en crecimiento como un péptido en fase sólida, pero en fase líquida:

• Después de cada acoplamiento o desprotección, el péptido unido al TAG se recupera como sólido mediante una simple filtración o precipitación en medios polares o antidisolventes, mientras que las impurezas y los subproductos solubles se eliminan mediante lavado.
• Como el péptido permanece unido al enlazador, se eliminan en gran medida la cromatografía en columna y la caracterización completa de cada intermedio, lo que ahorra una cantidad significativa de tiempo y trabajo.
• Las reacciones pueden realizarse en fase de solución, utilizando muchos menos aminoácidos que en la SPPS, y el producto final se libera mediante la escisión del grupo TAG cerca del final de la síntesis.

 
Para lipobactin, la retrosíntesis utilizó tres fragmentos –Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH y el fragmento lipídico C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH– acoplados mediante una estrategia de condensación de fragmentos para obtener el péptido largo con rendimientos muy elevados. (cf. Ramya et al., 2025)

La síntesis completa del péptido lipobactin asistida por TAG se acelera mediante sonicación.
(Estudio: Ramya et al., 2025)

Cómo mejora la sonicación la síntesis de péptidos en fase de solución

La ultrasonicación se utiliza para intensificar y acortar las etapas clave en fase de solución. En la síntesis de lipobactin descrita por Ramya et al. (2025), la sonicación se aplica a:

Como la química del TAG ya proporciona intermedios en forma de sólidos filtrables, la ultrasonicación y TAGGING son complementarias: los ultrasonidos aceleran la transferencia de masa, la mezcla y la cinética de reacción, mientras que el anclaje mantiene el péptido como un sólido recuperable para un flujo de trabajo limpio con poca necesidad de cromatografía.

Escalado sencillo de la producción de péptidos de elevada pureza mediante sonicación

Un reto frecuente al trasladar los procesos de péptidos y fármacos peptídicos del laboratorio a la producción es conservar el efecto sonoquímico en volúmenes mayores y en flujo continuo. Hielscher aborda este reto con una gama continua de procesadores ultrasónicos, desde la escala de laboratorio hasta la escala plenamente industrial, que ofrecen una potencia validada y reproducible y un control del proceso documentado.
 

Sonicador industrial UIP4000hdT (4000 W, 20 kHz) para la síntesis de péptidos mejorada mediante ultrasonidos

Bibliografía / Referencias

• M. Ramya, Veeranjaneyulu Avula, S. Nandeesh, B. Kirankumar, G. Nagendra (2025): TAG assisted and ultrasonication mediated total synthesis of lipobactin. Results in Chemistry, Volume 18, 2025, 102842.
• Andrew M. Bray; Liana M. Lagniton; Robert M. Valerio; N.Joe Maeji (1994): Sonication-assisted cleavage of hydrophobic peptides. Application in multipin peptide synthesis. Tetrahedron Letters 35(48), 1994. 9079–9082.
• Raheem, Shvan J; Schmidt, Benjamin W; Solomon, Viswas Raja; Salih, Akam K; Price, Eric W (2020): Ultrasonic-Assisted Solid-Phase Peptide Synthesis of DOTA-TATE and DOTA-linker-TATE Derivatives as a Simple and Low-Cost Method for the Facile Synthesis of Chelator-Peptide Conjugates. ACS Bioconjugate Chemistry, 2020.
• M.V. Anuradha, B. Ravindranath (1995): Ultrasound in peptide synthesis. 4: Rapid cleavage of polymer-bound protected peptides by alkali and alkanolamines. Tetrahedron Volume 51, Issue 19, 1995. 5675-5680.