Synthèse peptidique par ultrasons à l’aide de la technique TAGGING

La synthèse peptidique est une pierre angulaire de la R+D pharmaceutique, pourtant les méthodes conventionnelles – la synthèse peptidique en phase solide (SPPS) et le couplage classique en phase solution – demeurent laborieuses, gaspilleuses en réactifs et difficiles à mettre à l’échelle. Une alternative plus efficace a émergé dans la combinaison de deux stratégies orthogonales : la technique TAGGING (groupe d’ancrage temporaire) pour l’assemblage peptidique en phase solution et le traitement par ultrasons (sonochimique) pour accélérer les étapes de couplage, de déprotection et de traitement final. Ensemble, elles permettent une production du gramme à la grande échelle de peptides thérapeutiques – tels que le lipopeptide antibiotique/anticancéreux lipobactin – avec une pureté élevée, une charge de purification réduite et considérablement moins d’opérations manuelles.

Quels avantages offre la synthèse peptidique par ultrasons ?

• Économie en phase solution : Les réactions se déroulent en solution avec une consommation d’acides aminés nettement inférieure à celle de la synthèse peptidique en phase solide
• Purification par filtration : Le peptide lié au TAG précipite dans les solvants polaires, de sorte que les intermédiaires sont isolés par simple filtration – sans chromatographie sur colonne ni caractérisation à chaque étape.
• Économies de main-d’œuvre considérables : L’élimination de la purification intermédiaire et des contrôles spectraux permet d’économiser un nombre substantiel d’heures de travail sur une campagne de synthèse complète.
• Accélération sonochimique : La sonication raccourcit chaque étape critique – déprotection Fmoc, couplage des chaînes latérales, cyclisation et déprotection globale – sans compromettre la sélectivité.
• Rendements élevés, pureté élevée : Chaque couplage de fragments et l’assemblage final de la lipobactin se déroulent avec un rendement élevé ; la déprotection globale donne la cible avec un rendement d’environ 83 %.
• Prêt pour la grande échelle : La technique TAGGING est explicitement décrite comme permettant la préparation à grande échelle de peptides d’une pureté extrême, ce qui en fait une voie pratique vers des quantités de l’ordre du gramme et du kilogramme de lipopeptides d’importance thérapeutique.
• Compatibilité méthodologique totale : L’approche est entièrement compatible avec la SPPS conventionnelle et la chimie en phase solution, de sorte que les stratégies de groupes protecteurs existantes (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) et les agents de couplage (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) sont transposables sans modification.

Qu’est-ce que la technique TAGGING ?

Dans l’approche TAG, un fragment peptidique est ancré de façon covalente à un groupe d’ancrage (TAG) amovible, de type résine, qui reste en solution. Cela permet de manipuler la chaîne en croissance comme un peptide en phase solide, mais en phase liquide :

• Après chaque couplage ou déprotection, le peptide lié au TAG est récupéré sous forme solide par simple filtration ou précipitation dans des milieux polaires/anti-solvants, tandis que les impuretés et sous-produits solubles sont éliminés par lavage.
• Comme le peptide reste attaché au lieur, la chromatographie sur colonne et la caractérisation complète de chaque intermédiaire sont largement supprimées, ce qui économise un temps et un effort humain considérables.
• Les réactions peuvent être menées en phase solution, en utilisant beaucoup moins d’acides aminés que la SPPS, et le produit final est libéré par clivage du groupe TAG vers la fin de la synthèse.

Pour la lipobactin, la rétro-synthèse a utilisé trois fragments – Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH et le fragment lipidique C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH – couplés par une stratégie de condensation de fragments pour obtenir le long peptide avec de très hauts rendements. (cf. Ramya et al., 2025)

La synthèse complète assistée par TAG du peptide lipobactin est accélérée par la sonication.
(Étude : Ramya et al., 2025)

Comment la sonication améliore la synthèse des peptides en phase solution

La sonication est utilisée pour intensifier et raccourcir les étapes clés en phase solution. Dans la synthèse de la lipobactin telle que décrite par Ramya et al. (2025), la sonication est appliquée à :

Comme la chimie TAG fournit déjà les intermédiaires sous forme de solides filtrables, la sonication et le TAGGING sont complémentaires : les ultrasons accélèrent le transfert de masse, le mélange et la cinétique réactionnelle, tandis que l’ancrage maintient le peptide sous forme de solide récupérable pour un flux de travail propre et peu dépendant de la chromatographie.

Montée en échelle facile de peptides de haute pureté avec la sonication

Un défi fréquent lors du passage des procédés de peptides et de médicaments peptidiques de la paillasse à la production est de préserver l’effet sonochimique à des volumes plus importants et en flux continu. Hielscher y répond avec une gamme continue de processeurs à ultrasons du laboratoire à la pleine échelle industrielle, offrant une puissance validée et reproductible ainsi qu’un contrôle de procédé documenté.

Sonicateur industriel UIP4000hdT (4000W, 20kHz) pour une synthèse peptidique améliorée par ultrasons

Bibliographie / Références

• 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.