Պեպտիդների ուլտրաձայնային սինթեզ՝ TAGGING տեխնիկայի կիրառմամբ

Պեպտիդների սինթեզը դեղագործական հետազոտությունների և մշակումների հիմնաքարերից է, սակայն ավանդական մեթոդները՝ պինդ ֆազում պեպտիդների սինթեզը (SPPS) և լուծույթում դասական զուգակցումը, շարունակում են մեծ աշխատատարությամբ և ռեագենտների վատնող օգտագործմամբ բնութագրվել, իսկ դրանց արտադրական ծավալների մեծացումը դժվար է։ Ավելի արդյունավետ այլընտրանք է առաջացել երկու փոխադարձաբար անկախ ռազմավարությունների համակցմամբ՝ լուծույթում պեպտիդների հավաքման TAGGING (ժամանակավոր խարսխող խումբ) տեխնիկայի և զուգակցման, պաշտպանիչ խմբերի հեռացման ու ռեակցիոն խառնուրդի մշակման փուլերն արագացնող ուլտրաձայնային (սոնոքիմիական) մշակման։ Դրանք միասին հնարավորություն են տալիս արտադրել թերապևտիկ պեպտիդներ՝ օրինակ՝ հակաբիոտիկային/հակաքաղցկեղային lipobactin լիպոպեպտիդը, գրամայինից մինչև մեծածավալ մասշտաբով՝ բարձր մաքրությամբ, մաքրման նվազեցված բեռով և ձեռքով կատարվող գործողությունների կտրուկ նվազեցված քանակով։

Ի՞նչ առավելություններ ունի պեպտիդների ուլտրաձայնային սինթեզը։

• Լուծույթում սինթեզի տնտեսական առավելությունները. Ռեակցիաներն ընթանում են լուծույթում՝ ամինաթթուների զգալիորեն ավելի ցածր սպառմամբ, քան պինդ ֆազում պեպտիդների սինթեզի դեպքում
• Զտման վրա հիմնված մաքրում. TAG խմբին կապված պեպտիդը բևեռային լուծիչներում նստվածք է առաջացնում, ուստի միջանկյալ միացություններն առանձնացվում են պարզ զտմամբ՝ առանց սյունակային քրոմատագրության կամ յուրաքանչյուր փուլի բնութագրման անհրաժեշտության։
• Աշխատանքի հսկայական խնայողություն. Միջանկյալ մաքրման և սպեկտրային ստուգումների բացառումը սինթեզի ամբողջ աշխատանքային ծրագրի ընթացքում զգալի մարդաժամեր է խնայում։
• Սոնոքիմիական արագացում. Ուլտրաձայնային մշակումը կրճատում է յուրաքանչյուր վճռորոշ փուլի տևողությունը՝ Fmoc պաշտպանիչ խմբի հեռացման, կողմնային շղթաների զուգակցման, ցիկլացման և բոլոր պաշտպանիչ խմբերի հեռացման՝ առանց ընտրողականությունը խաթարելու։
• Բարձր ելքեր, բարձր մաքրություն. Բեկորների յուրաքանչյուր զուգակցում և lipobactin լիպոպեպտիդի վերջնական հավաքումն ընթանում են բարձր ելքով, իսկ բոլոր պաշտպանիչ խմբերի հեռացումը տալիս է նպատակային միացությունը՝ ~83 % ելքով։
• Մեծածավալ արտադրության պատրաստվածություն. TAGGING տեխնիկան հստակ նկարագրվում է որպես առավելագույն մաքրությամբ պեպտիդների մեծածավալ ստացում ապահովող մեթոդ, ինչը այն դարձնում է թերապևտիկ կարևորություն ունեցող լիպոպեպտիդների գրամային և կիլոգրամային քանակների ստացման գործնական ուղի։
• Մեթոդների լիարժեք համատեղելիություն. Այս մոտեցումը լիովին համատեղելի է ավանդական SPPS մեթոդի և լուծույթում իրականացվող քիմիական գործընթացների հետ, ուստի պաշտպանիչ խմբերի կիրառման առկա ռազմավարությունները (Fmoc, Alloc, Pbf, tBu) և զուգակցող ռեագենտները (T3P, HATU, COMU, DIC/DMAP) կիրառվում են անփոփոխ։

Ի՞նչ է TAGGING տեխնիկան։

TAG մոտեցման դեպքում պեպտիդային բեկորը կովալենտորեն ամրացվում է հեռացվող, խեժանման խարսխող խմբին (TAG), որը մնում է լուծույթում։ Սա թույլ է տալիս աճող շղթայի հետ աշխատել այնպես, ինչպես պինդ ֆազում գտնվող պեպտիդի հետ, սակայն՝ հեղուկ ֆազում.

• Յուրաքանչյուր զուգակցումից կամ պաշտպանիչ խմբի հեռացումից հետո TAG խմբին կապված պեպտիդը վերականգնվում է պինդ նյութի տեսքով՝ պարզ զտմամբ կամ բևեռային լուծիչների/հակալուծիչների միջավայրերում նստեցմամբ, իսկ լուծելի խառնուրդներն ու կողմնակի արգասիքները հեռացվում են լվացմամբ։
• Քանի որ պեպտիդը մնում է կապակցող օղակին միացած, սյունակային քրոմատագրությունը և յուրաքանչյուր միջանկյալ միացության ամբողջական բնութագրումը մեծ մասամբ բացառվում են՝ զգալիորեն խնայելով ժամանակն ու մարդկային ջանքերը։
• Ռեակցիաները կարող են իրականացվել լուծույթում՝ օգտագործելով շատ ավելի քիչ ամինաթթու, քան SPPS մեթոդի դեպքում, իսկ վերջնական արգասիքն ազատվում է սինթեզի ավարտին մոտ՝ TAG խմբի պոկման միջոցով։

 
lipobactin լիպոպեպտիդի ռետրոսինթեզում օգտագործվել են երեք բեկոր՝ Fmoc-Ala-Arg-TAG, Alloc-Thr(Ile-Fmoc)-OH և լիպիդային բեկորը՝ C₁₁H₂₃CONH-Ile-Ser(OᵗBu)-OH, որոնք զուգակցվել են բեկորների կոնդենսացման ռազմավարությամբ՝ երկար պեպտիդը շատ բարձր ելքերով ստանալու համար։ (Տե՛ս Ramya et al., 2025)

TAG խմբի օժանդակությամբ lipobactin պեպտիդի ամբողջական սինթեզն արագացվում է ուլտրաձայնային մշակմամբ։
(Հետազոտություն՝ Ramya et al., 2025)

Ինչպես է ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում պեպտիդների լուծույթային ֆազային սինթեզը

Ուլտրաձայնային մշակումն օգտագործվում է լուծույթային ֆազային հիմնական փուլերն ինտենսիվացնելու և կրճատելու համար։ Ըստ Ramya և համահեղինակների (2025) նկարագրած լիպոբակտինի սինթեզի՝ ուլտրաձայնային մշակումը կիրառվում է հետևյալ փուլերում.

Քանի որ TAG քիմիան միջանկյալ նյութերն արդեն ապահովում է ֆիլտրվող պինդ նյութերի տեսքով, ուլտրաձայնային մշակումը և TAGGING տեխնիկան փոխլրացնում են միմյանց. ուլտրաձայնն արագացնում է զանգվածափոխանակությունը, խառնումը և ռեակցիաների կինետիկան, մինչդեռ խարսխային խումբը պեպտիդը պահում է վերականգնելի պինդ նյութի տեսքով՝ ապահովելով մաքուր աշխատանքային ընթացք՝ քրոմատագրության սահմանափակ կիրառմամբ։

Բարձր մաքրության պեպտիդների արտադրության հեշտ մասշտաբավորում դեպի ավելի մեծ ծավալներ՝ ուլտրաձայնային մշակմամբ

Պեպտիդների և պեպտիդային դեղամիջոցների ստացման գործընթացները լաբորատոր սեղանից արտադրություն տեղափոխելիս հաճախ հանդիպող խնդիր է ավելի մեծ ծավալներում և շարունակական հոսքի պայմաններում սոնոքիմիական ազդեցության պահպանումը։ Hielscher ընկերությունն այս խնդիրը լուծում է ուլտրաձայնային պրոցեսորների անընդհատ շարքով՝ լաբորատորից մինչև լիարժեք արդյունաբերական մասշտաբ, ապահովելով վավերացված, վերարտադրելի հզորություն և գործընթացի փաստաթղթավորված վերահսկում։
 

Արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարք UIP4000hdT (4000W, 20kHz) ՝ ուլտրաձայնով բարելավված պեպտիդային սինթեզի համար

Գրականություն / Հղումներ

• 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.