Synthèse de peptides par ultrasons à l'aide de la technique TAGGING

La synthèse des peptides est un pilier de la R&D pharmaceutique, mais les méthodes conventionnelles – synthèse de peptides en phase solide (SPPS) et couplage classique en phase liquide – restent des procédés à forte intensité de main-d'œuvre, qui entraînent un gaspillage de réactifs et sont difficiles à transposer à plus grande échelle. Une alternative plus efficace a vu le jour grâce à la combinaison de deux stratégies orthogonales : la technique TAGGING (temporary anchoring group) pour l’assemblage de peptides en phase liquide et le traitement par ultrasons (sonochimique) pour accélérer les étapes de couplage, de déprotection et de purification. Ensemble, elles permettent une production de peptides thérapeutiques à l’échelle du gramme jusqu’à l’échelle industrielle. – tels que la lipobactine, un lipopeptide à action antibiotique et anticancéreuse – offrant une grande pureté, une charge de purification réduite et une diminution considérable des opérations manuelles.

Quels sont les avantages de la synthèse de peptides par ultrasons ?

• Aspects économiques liés à la phase de solution : Les réactions en solution se déroulent avec une consommation d'acides aminés nettement inférieure à celle observée lors de la synthèse de peptides en phase solide.
• Purification par filtration : Le peptide lié au TAG précipite dans les solvants polaires ; les intermédiaires sont donc isolés par simple filtration. – aucune chromatographie sur colonne ni caractérisation à chaque étape n'est nécessaire.
• Économies considérables en main-d'œuvre : Le fait de supprimer les purifications intermédiaires et les contrôles spectroscopiques permet de gagner un nombre considérable d'heures de travail sur l'ensemble d'une campagne de synthèse.
• Accélération sonochimique : La sonication permet de raccourcir chaque étape cruciale – Déprotection du Fmoc, couplage des chaînes latérales, cyclisation et déprotection globale – sans compromettre la sélectivité.
• Rendements élevés, grande pureté : Chaque couplage de fragments et l'assemblage final de la lipobactine s'effectuent avec un rendement élevé ; la déprotection globale permet d'obtenir la molécule cible avec un rendement d'environ 83 %.
• Préparation à grande échelle : La technique TAGGING est explicitement décrite comme permettant la préparation à grande échelle de peptides d’une pureté optimale, ce qui en fait une voie pratique pour obtenir des quantités de l’ordre du gramme et du kilogramme de lipopeptides importants sur le plan thérapeutique.
• Compatibilité totale des méthodes : Cette approche est entièrement compatible avec la SPPS classique et la chimie en phase diluée ; ainsi, les stratégies existantes en matière de groupes protecteurs (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) et d'agents de couplage (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) restent inchangées.

Qu'est-ce que la technique du « TAGGING » ?

Dans l'approche TAG, un fragment peptidique est ancré de manière covalente à un groupe d'ancrage (TAG) amovible, de type résine, qui reste en solution. Cela permet de manipuler la chaîne en cours de synthèse comme s'il s'agissait d'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 un milieu polaire ou un antisolvant, tandis que les impuretés et les sous-produits solubles sont éliminés par lavage.
• Le peptide restant lié au linker, la chromatographie sur colonne et la caractérisation complète de chaque intermédiaire sont en grande partie supprimées, ce qui permet de gagner un temps considérable et de réduire considérablement la charge de travail.
• Les réactions peuvent être menées en phase liquide, en utilisant bien moins d'acides aminés que dans le cas de la SPPS, et le produit final est libéré par clivage du groupe TAG vers la fin de la synthèse.

 
Pour la lipobactine, la rétro-synthèse a fait appel à trois fragments – Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH et le fragment lipidique C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH – associée à une stratégie de condensation de fragments permettant d'obtenir le peptide long avec des rendements très élevés. (cf. Ramya et al., 2025)

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

Comment la sonication améliore la synthèse de peptides en phase liquide

L'ultrasonication est utilisée pour intensifier et raccourcir les étapes clés de la synthèse en phase liquide. Dans la synthèse de la lipobactine telle que décrite par Ramya et al. (2025), la sonication est utilisée pour :

La chimie TAG produisant déjà des intermédiaires sous forme de solides filtrables, l'ultrasonisation et le TAGGING sont complémentaires : les ultrasons accélèrent le transfert de masse, le mélange et la cinétique de réaction, tandis que l'ancrage permet de conserver le peptide sous forme de solide récupérable, ce qui garantit un flux de travail propre et nécessitant peu de chromatographie.

Mise à l'échelle aisée de peptides de haute pureté par sonication

L'un des défis récurrents lors du passage des procédés impliquant des peptides et des médicaments à base de peptides du laboratoire à la production consiste à préserver l'effet sonochimique à des volumes plus importants et en flux continu. Hielscher répond à ce défi grâce à une gamme complète de processeurs à ultrasons, allant de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle, offrant une puissance validée et reproductible ainsi qu'un contrôle documenté des procédés.
 

Sonicateur industriel UIP4000hdT (4 000 W, 20 kHz) pour la synthèse de peptides assistée par ultrasons

Littérature / Références