Name: synthesis and bioconjugation of thiol-reactive reagents for the creation of site-selectively modified immunoconjugates
Uploaded: 2019-03-06T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Bioconjugation of Thiol-Reactive Reagents for the Creation of Site-Selectively Modified Immunoconjugates at JoVE.com

Les auteurs remercient Dr Sai Kiran Sharma pour les conversations utiles.

1. la synthèse de 4-[5-(methylthio)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-aniline (1)
Remarque : En raison de la lumière-sensibilité du composé, garder toutes les réactions dans les vaisseaux recouverts de papier.
<ol><li>Dans une 10 mL rond ballon, dissoudre 100 mg (0,517 mmol, 1 équivalent) de 5-(4-aminophenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiol dans 3 mL de méthanol.</li>
	<li>Ajouter à cette solution, 360 μL de diisopropyléthylamine (DIPEA ; 2,07 mmol ; 4 équivalents ; anhydre) et d’un bar de pet...

<ol>
	<li>Wu, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibodies+and+antimatter:+The+resurgence+of+immuno-PET.">Antibodies and antimatter: The resurgence of immuno-PET.</a> Journal of Nuclear Medicine. 50 (1), 2-5 (2009).</li><li>Zeglis, B. M., Lewis, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+guide+to+the+construction+of+radiometallated+bioconjugates+for+positron+emission+tomography.">A practical guide to the construction of radiometallated bioconjugates for positron emission tomography.</a> Dalton Transactions. 40 (23), 6168-6195 (2011).</li><li>Agarwal, P., Bertozzi, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+antibody-drug+conjugates:+the+nexus+of+bioorthogonal+chemistry,+protein+engineering,+and+drug+development.">Site-specific antibody-drug conjugates: the nexus of bioorthogonal chemistry, protein engineering, and drug development.</a> Bioconjugate Chemistry. 26 (2), 176-192 (2015).</li><li>Adumeau, P., Sharma, S. K., Brent, C., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specifically+labeled+immunoconjugates+for+molecular+imaging-part+1:+Cysteine+residues+and+glycans.">Site-specifically labeled immunoconjugates for molecular imaging-part 1: Cysteine residues and glycans.</a> Molecular Imaging and Biology. 18 (1), 1-17 (2016).</li><li>Adumeau, P., Sharma, S. K., Brent, C., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specifically+labeled+immunoconjugates+for+molecular+imaging-part+2:+Peptide+tags+and+unnatural+amino+acids.">Site-specifically labeled immunoconjugates for molecular imaging-part 2: Peptide tags and unnatural amino acids.</a> Molecular Imaging and Biology. 18 (1), 153-165 (2016).</li><li>Alley, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+linker+stability+to+the+activities+of+anticancer+immunoconjugates.">Contribution of linker stability to the activities of anticancer immunoconjugates.</a> Bioconjugate Chemistry. 19 (3), 759-765 (2008).</li><li>Baldwin, A. D., Kiick, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+degradation+of+maleimide-thiol+adducts+in+reducing+environments.">Tunable degradation of maleimide-thiol adducts in reducing environments.</a> Bioconjugate Chemistry. 22 (10), 1946-1953 (2011).</li><li>Shen, B. -. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugation+site+modulates+the+in+vivo+stability+and+therapeutic+activity+of+antibody-drug+conjugates.">Conjugation site modulates the in vivo stability and therapeutic activity of antibody-drug conjugates.</a> Nature Biotechnology. 30 (2), 184-189 (2012).</li><li>Jackson, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+evaluation+of+cysteine+and+site+specific+conjugated+herceptin+antibody-drug+conjugates.">In vitro and in vivo evaluation of cysteine and site specific conjugated herceptin antibody-drug conjugates.</a> Plos One. 9 (1), (2014).</li><li>Ponte, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+how+the+stability+of+the+thiol-maleimide+linkage+impacts+the+pharmacokinetics+of+lysine-linked+antibody-maytansinoid+conjugates.">Understanding how the stability of the thiol-maleimide linkage impacts the pharmacokinetics of lysine-linked antibody-maytansinoid conjugates.</a> Bioconjugate Chemistry. 27 (7), 1588-1598 (2016).</li><li>Stimmel, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+conjugation+on+serine+-&gt;+cysteine+variant+monoclonal+antibodies.">Site-specific conjugation on serine -&gt; cysteine variant monoclonal antibodies.</a> Journal of Biological Chemistry. 275 (39), 30445-30450 (2000).</li><li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+kidney+uptake+in+radiometal+labeled+peptide+linkers+conjugated+to+recombinant+antibody+fragments.+site-specific+conjugation+of+DOTA-peptides+to+a+cys-diabody.">Reduction of kidney uptake in radiometal labeled peptide linkers conjugated to recombinant antibody fragments. site-specific conjugation of DOTA-peptides to a cys-diabody.</a> Bioconjugate Chemistry. 13 (5), 985-995 (2002).</li><li>Li, J., Wang, X. H., Wang, X. M., Chen, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+conjugation+of+bifunctional+chelator+BAT+to+mouse+IgG(1)+Fab'+fragment.">Site-specific conjugation of bifunctional chelator BAT to mouse IgG(1) Fab' fragment.</a> Acta Pharmacologica Sinica. 27 (2), 237-241 (2006).</li><li>Tinianow, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specifically+Zr-89-labeled+monoclonal+antibodies+for+ImmunoPET.">Site-specifically Zr-89-labeled monoclonal antibodies for ImmunoPET.</a> Nuclear Medicine and Biology. 37 (3), 289-297 (2010).</li><li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+conjugation+of+monodispersed+DOTA-PEGn+to+a+thiolated+diabody+reveals+the+effect+of+increasing+PEG+size+on+kidney+clearance+and+tumor+uptake+with+improved+64-copper+PET+imaging.">Site-specific conjugation of monodispersed DOTA-PEGn to a thiolated diabody reveals the effect of increasing PEG size on kidney clearance and tumor uptake with improved 64-copper PET imaging.</a> Bioconjugate Chemistry. 22 (4), 709-716 (2011).</li><li>Khalili, H., Godwin, A., Choi, J. -. w., Lever, R., Brocchini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+binding+of+disulfide-bridged+PEG-Fabs.">Comparative binding of disulfide-bridged PEG-Fabs.</a> Bioconjugate Chemistry. 23 (11), 2262-2277 (2012).</li><li>Koniev, O., Wagner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developments+and+recent+advancements+in+the+field+of+endogenous+amino+acid+selective+bond+forming+reactions+for+bioconjugation.">Developments and recent advancements in the field of endogenous amino acid selective bond forming reactions for bioconjugation.</a> Chemical Society Reviews. 44 (15), 5495-5551 (2015).</li><li>Patterson, J. T., Asano, S., Li, X., Rader, C., Barbas, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+serum+stability+of+site-specific+antibody+conjugates+with+sulfone+linkers.">Improving the serum stability of site-specific antibody conjugates with sulfone linkers.</a> Bioconjugate Chemistry. 25 (8), 1402-1407 (2014).</li><li>Toda, N., Asano, S., Barbas, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+stable,+chemoselective+labeling+of+thiols+with+Julia-Kocienski-like+reagents:+A+serum-stable+alternative+to+maleimide-based+protein+conjugation.">Rapid, stable, chemoselective labeling of thiols with Julia-Kocienski-like reagents: A serum-stable alternative to maleimide-based protein conjugation.</a> Angewandte Chemie-International Edition. 52 (48), 12592-12596 (2013).</li><li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Last-step+enzymatic+F-18-fluorination+of+cysteine-tethered+RGD+peptides+using+modified+Barbas+linkers.">Last-step enzymatic F-18-fluorination of cysteine-tethered RGD peptides using modified Barbas linkers.</a> Chemistry-a European Journal. 22 (31), 10998-11004 (2016).</li><li>Chiotellis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+chemoselective+F-18-radiolabeling+of+thiol-containing+biomolecules+under+mild+aqueous+conditions.">Novel chemoselective F-18-radiolabeling of thiol-containing biomolecules under mild aqueous conditions.</a> Chemical Communications. 52 (36), 6083-6086 (2016).</li><li>Adumeau, P., Davydova, M., Zeglis, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thiol-reactive+bifunctional+chelators+for+the+creation+of+site-selectively+modified+radioimmunoconjugates+with+improved+stability.">Thiol-reactive bifunctional chelators for the creation of site-selectively modified radioimmunoconjugates with improved stability.</a> Bioconjugate Chemistry. 29, 1364-1372 (2018).</li><li>Sakamoto, J., Kojima, H., Kato, J., Hamashima, H., Suzuki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ-specific+expression+of+the+intestinal+epithelium-related+antigen+A33,+a+cell+surface+target+for+antibody-based+imaging+and+treatment+in+gastrointestinal+cancer.">Organ-specific expression of the intestinal epithelium-related antigen A33, a cell surface target for antibody-based imaging and treatment in gastrointestinal cancer.</a> Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 46, S27-S32 (2000).</li><li>Sakamoto, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+phase+I+radioimmunolocalization+trial+of+humanized+monoclonal+antibody+huA33+in+patients+with+gastric+carcinoma.">A phase I radioimmunolocalization trial of humanized monoclonal antibody huA33 in patients with gastric carcinoma.</a> Cancer Science. 97 (11), 1248-1254 (2006).</li><li>Junutula, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+conjugation+of+a+cytotoxic+drug+to+an+antibody+improves+the+therapeutic+index.">Site-specific conjugation of a cytotoxic drug to an antibody improves the therapeutic index.</a> Nature Biotechnology. 26 (8), 925-932 (2008).</li><li>Pillow, T. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+trastuzumab+maytansinoid+antibody-drug+conjugates+with+improved+therapeutic+activity+through+linker+and+antibody+engineering.">Site-specific trastuzumab maytansinoid antibody-drug conjugates with improved therapeutic activity through linker and antibody engineering.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 57 (19), 7890-7899 (2014).</li><li>Boswell, C. 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L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specifically+modified+111In+labelled+antibodies+give+low+liver+backgrounds+and+improved+radioimmunoscintigraphy.">Site-specifically modified 111In labelled antibodies give low liver backgrounds and improved radioimmunoscintigraphy.</a> Nuclear Medicine and Biology. 13 (4), 347-352 (1986).</li><li>Strop, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Location+matters:+SIte+of+conjugation+modulates+stability+and+pharmacokinetics+of+antibody+drug+conjugates.">Location matters: SIte of conjugation modulates stability and pharmacokinetics of antibody drug conjugates.</a> Chemistry, Biology. 20 (2), 161-167 (2013).</li><li>Hallam, T. J., Wold, E., Wahl, A., Smider, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibody+conjugates+with+unnatural+amino+acids.">Antibody conjugates with unnatural amino acids.</a> Molecular Pharmaceutics. 12 (6), 1848-1862 (2015).</li><li>Axup, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+site-specific+antibody-drug+conjugates+using+unnatural+amino+acids.">Synthesis of site-specific antibody-drug conjugates using unnatural amino acids.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (40), 16101-16106 (2012).</li><li>Lang, K., Chin, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+incorporation+of+unnatural+amino+acids+and+bioorthogonal+labeling+of+proteins.">Cellular incorporation of unnatural amino acids and bioorthogonal labeling of proteins.</a> Chemical Reviews. 114 (9), 4764-4806 (2014).</li><li>Yamasaki, R. B., Osuga, D. T., Feeney, R. 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D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Site-specific+conjugation+of+HIV-1+tat+peptides+to+IgG:+a+potential+route+to+construct+radioimmunoconjugates+for+targeting+intracellular+and+nuclear+epitopes+in+cancer.">Site-specific conjugation of HIV-1 tat peptides to IgG: a potential route to construct radioimmunoconjugates for targeting intracellular and nuclear epitopes in cancer.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 33 (3), 301-310 (2006).</li></ol>

Dans ce rapport, nous avons choisi de ne pas faire figurer tous les protocoles d’expérimentation radiolabeling ou in vivo. Nos motifs sont simples. En ce qui concerne le premier cas, le radiomarquage d’un immunoconjugué axée sur les GOUSSES ne diffère pas du tout celle d’une immunoconjugué synthétisé à l’aide d’autres stratégies de bioconjugaison, et ces procédures ont été largement examinés ailleurs2 . Dans ce dernier domaine, les spécificités de précliniques expérience...

Radiopharmaceutiques chimistes ont longtemps exploité la sélectivité et la spécificité des anticorps pour les biomarqueurs de la maladie pour les deux imagerie nucléaire et ciblé de radiothérapie1. Approche et de loin la plus courante pour le radiomarquage d’anticorps se fonde sur l’attachement aveugle de radiomarquées groupes prosthétiques ou radiometal chélateurs aux acides aminés — le plus souvent les lysines — au sein de la structure de l’immunoglobuline ( Figure 1 a)2. Si cette stratégie est certainement efficace, son caractère aléatoire et non spécifique au site peut créer des problèmes. Plus précisément, des approches traditionnelles bioconjugaison produisent mal défini et immunoconjugués hétérogène composé de mélanges de milliers de régioisomères différents, chacun avec son propre ensemble de propriétés biologiques et pharmacologiques3. En outre, bioconjugaison aléatoire peut entraver l’immunoréactivité d’anticorps si la cargaison est annexée aux domaines d’antigène-liant de l’immunoglobuline.
Au cours des années, une variété de stratégies spécifiques au site et site sélectif bioconjugaison ont été développés afin de répondre à ces problèmes4,5. Le plus commun de ces approches s’appuie sur la ligature des sondes maléimide portant aux groupes sulfhydryles des cystéines (Figure 1 b). Les anticorps IgG1 contiennent naturellement des 4 ponts disulfure de chaîne inter, liens qui peuvent être réduites de manière sélective pour produire des thiols libres capables de subir des réactions d’addition de Michael avec maléimides forment des liaisons thioéther succinimidyl. L’utilisation des thiols et maléimides est certainement une amélioration par rapport aux méthodes traditionnelles et une grande variété de synthons maléimide-roulement et bifonctionnels chélateurs sont actuellement disponibles. Cependant, il est important de noter que cette méthode a des limites sérieuses aussi bien. Axée sur le Maléimide immunoconjugués présentent une stabilité limitée in vivo car le lien thioéther peut subir une réaction de rétro-Michael (Figure 2)6,7,8,9, 10. cela, bien sûr, peut conduire à la libération de la charge radioactive ou son échange avec des biomolécules thiol porteur en circulation (p. ex., glutathion ou albumine sérique). Ces deux processus peuvent augmenter les concentrations d’activité dans les organes sains ainsi que diminuer les concentrations d’activité dans les tissus cibles, ce qui réduit d’imagerie de contraste et rapports thérapeutiques plus faibles. Plusieurs réactifs thiol réactif alternatives ont été développées dans le but de contourner ces problèmes, y compris les tosylates, bromo - et iodo-acétyles et vinyle sulfones11,12,13, 14 , 15 , 16 , 17. Cependant, toutes ces approches ont des limites qui ont nui à leur application généralisée.
Environ cinq ans, le laboratoire du feu Carlos Barbas III au Scripps Research Institute pionnier dans l’utilisation des sulfones méthyl phenyloxadiazolyl comme réactifs pour la formation sélective des liens extrêmement stables avec les thiols (Figure 1 et Figure 3) 18 , 19. les auteurs salariés une variante de sulfone-roulement de méthyle phenyloxadiazolyl de fluorescéine pour modifier plusieurs anticorps conçus pour contenir des résidus de cystéine libre, produisant finalement immunoconjugués ont une stabilité supérieure qu’analogue constructions créées à l’aide de sondes maléimide. En voyant ces travaux prometteur, nous étions un peu surpris que cette technologie n’avait été utilisée guère en radiochimie et qu’il n'avait pas encore été utilisée du tout dans la synthèse des chélateurs bifonctionnels ou radioimmunoconjugates20,21 . Ce manque d’applications, cependant, ne tarda pas à être plus judicieux : plusieurs tentatives de se procurer le réactif de Sigma-Aldrich a donné lieu à la réception des mélanges complexes de produits de dégradation avec < 15 % du composé désiré. En outre, synthétisant le réactif déclaré nous-mêmes n’était pas une option réaliste non plus, comme la voie de synthèse publiée est un peu encombrante et nécessite du matériel sophistiqué de chimie organique qui la plupart radiochimie et imagerie moléculaire laboratoires, y compris la nôtre — ne possèdent tout simplement pas.
En réponse à ces obstacles, nous présentons à créer facilement accessible et très stable phenyloxadiazolyl methyl sulfone réactif qui peut être obtenu via une voie de synthèse robuste et assez facile. Plus tôt cette année, nous avons signalé la création d’un modulaire, stable et réactif de phenyloxadiazolyl facilement accessible methyl sulfone — surnommé « PODS » — comme une plate-forme pour bioconjugations axée sur les thiols (Figure 1 et Figure 3)22. La différence essentielle entre les GOUSSES et le réactif rapporté par Barbas, Al est que le premier emploie un anneau aniline attaché à la portion de sulfone de méthyle phenyloxadiazolyl, alors que ce dernier dispose d’un phénol dans la même position (Figure 4). Ce changement facilite une voie de synthèse plus simple et plus accessible que — si notre expérience avec le composé disponible dans le commerce est emblématique — un réactif final plus stable. Dans ce travail, nous aussi synthétisé une paire de GOUSSES renfermant des chélateurs bifonctionnels — dosettes-MPO et GOUSSES-CHX-A''-DTPA — pour faciliter la création de 89Zr - et 177marqué Lu radioimmunoconjugates, respectivement. Comme nous allons le voir, nous avons démontré que bioconjugations site-sélective axée sur les GOUSSES de façon reproductible et robuste créer radioimmunoconjugates homogène, bien définis, hautement immunoréactive et très stable. En outre, les expériences précliniques dans des modèles murins de cancer colorectal ont montré que ces site sélectivement marqués radioimmunoconjugates pièce performance in vivo supérieure par rapport aux anticorps radiomarqués synthétisés par axée sur le maléimide conjugaisons.
L’objectif primordial de ce travail est de faciliter la création des immunoconjugués bien définis, homogène, très stable et hautement immunoréactives pour applications in vitro et in vivo. L’approche synthétique est assez simple à effectuer dans n’importe quel laboratoire, et le réactif de GOUSSES parent peut être modifié avec une pléthore de différents chélateurs, fluorophores ou des cargaisons. Dans ce protocole et la vidéo qui l’accompagne, nous allons décrire la synthèse simple, quatre étapes des GOUSSES (Figure 5) ; la création d’une variante de GOUSSES porteuses de DOTA, un chélateur largement utilisé pour la coordination des 64Cu, 68Ga, 111, 177Lu et 225Ac (Figure 6) ; et la bioconjugaison de GOUSSES-DOTA d’un anticorps de modèle, le trastuzumab IgG1 ciblant HER2 (Figure 7).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>5-(4-aminophenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>675024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL LoBind Microcentrifugal Tube</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>925000090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL Microcentrifugal Tube</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>05-408-129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A998-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon Ultra-2 Centrifugal Filter Unit</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>EN300000141G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyclohexane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>C556-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC383780010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diisopropylethylamine</td>
			<td>MP Biomedicals, LLC</td>
			<td>150915</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylsulfoxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>31-727-5100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Acetate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E145 4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A144-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodomethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>289566-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Sulfate</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>413485000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>m-chloroperbenzoic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>273031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A412 1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NBoc-N&#8242;-succinyl-4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>671401</td>
			<td>Store at -80 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-ethyl-N&#8242;- [3- (dimethylamino)propyl] carbodiimide hydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>3450</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5493</td>
			<td>10&#215; Concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-SCN-Bn-DOTA</td>
			<td>Macrocyclics</td>
			<td>B-205</td>
			<td>Store at -80 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sephadex G-25 in PD-10 Desalting Columns</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>17085101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S318-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TCEP</td>
			<td>ThermoFischer Scientific</td>
			<td>20490</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylamine</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC157911000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic Acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A116-50</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and bioconjugation of thiol-reactive reagents for the creation of site-selectively modified immunoconjugates

Sondes bifonctionnels Maléimide-roulement ont été utilisés pendant des décennies pour la modification site sélectif des thiols dans des biomolécules, en particulier les anticorps. Axée sur le maléimide conjugués affichent in vivo de stabilité limitée parce que le lien de thioéther succinimidyl peut subir une réaction de rétro-Michael. Cela, bien sûr, peut conduire à la libération de la charge radioactive ou son échange avec des biomolécules thiol porteur en circulation. Ces deux processus peuvent produire des concentrations élevées d’activité dans les organes sains ainsi qu’une diminution des concentrations d’activité dans les tissus cibles, ce qui réduit d’imagerie de contraste et rapports thérapeutiques plus faibles. En 2018, nous avons signalé la création d’un modulaire, stable et réactif de phenyloxadiazolyl facilement accessible methyl sulfone — surnommé « PODS » — comme une plate-forme pour bioconjugations thiol-basé. Nous avons clairement démontré que bioconjugations site-sélective axée sur les GOUSSES de façon reproductible et robuste créer radioimmunoconjugates homogène, bien définis, hautement immunoréactive et très stable. En outre, les expériences précliniques dans des modèles murins de cancer colorectal ont montré que ces site sélectivement marqués radioimmunoconjugates pièce bien supérieure performance in vivo par rapport aux anticorps radiomarqués synthétisés par axée sur le maléimide conjugaisons. Dans ce protocole, nous allons décrire la synthèse de quatre étapes de GOUSSES, la création d’une variante de GOUSSES porteuses bifonctionnelle de l’omniprésent chélateur DOTA (GOUSSES-DOTA) et la conjugaison de PODS-DOTA pour le trastuzumab anticorps ciblant HER2.

Les quatre premières étapes du présent protocole, la synthèse des GOUSSES — ont été conçus pour être robustes et fiables. La déprotonation et la substitution de 5-(4-aminophenyl)-1,3,4-oxadiazole-2-thiol pour former le produit désiré thioéther offre les thioéthers dans > 99 % de rendement après seulement 45 minutes. Ensuite, la ligature entre 1 et N-Boc-N'-succinyl-4,7,10-trioxa-1,13-tridecanediamine a été atteint par un peptide standard procédure de co...

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Synthesis and Bioconjugation of Thiol-Reactive Reagents for the Creation of Site-Selectively Modified Immunoconjugates

Synthèse et bioconjugaison de Thiol-réactifs pour la création de Site-sélectivement modifiés immunoconjugués

Dans ce protocole, nous allons décrire la synthèse des GOUSSES, un réactif à base de sulfone phenyoxadiazolyl méthyl pour la fixation site sélectif de cargaisons sur les thiols de biomolécules, en particulier les anticorps. En outre, nous allons décrire la synthèse et la caractérisation d’un chélateur bifonctionnel portant des GOUSSES et sa conjugaison à un anticorps de modèle.

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. ...

Ce protocole décrit la synthèse et l’application du PODS, un nouveau reagent pour la bioconjugation spécifique au site des protéines et des peptides. Cette technologie représente une nette amélioration par rapport aux bioconjugations traditionnelles à base de maleimide-thiol. Le plus grand avantage de cette procédure est la simplicité avec laquelle le reagent est fait.La méthode permet de synthétiser le reagent dans pratiquement n’importe quel laboratoire. Dans un flacon à fond rond de 10 millilitres, dissoudre 100 milligrammes du thiol oxadiazole aminophényle en trois millilitres de méthanol. À la solution, ajouter 360 microlitres de diisopropyléthylamine et une barre magnétique.Sceller le flacon à l’aide d’un bouchon en caoutchouc et remuer la solution pendant 10 minutes à température ambiante. À l’aide d’une seringue en verre d’un millilitre, percer un trou dans le bouchon en caoutchouc et ajouter rapidement 32 microlitres d’iodométhane au mélange. Laisser le mélange réagir pendant 45 minutes à température ambiante.Dans un flacon rond-fond de 25 millilitres, dissoudre 387 milligrammes de l’acide carboxylique protégé par boc dans 10 millilitres de dichloromethane. À la solution, ajouter 480 microlitres de diisopropyléthylamine, 264 milligrammes d’EDCI, 200 milligrammes d’aniline et une barre magnétique. Sceller le flacon à l’aide d’un bouchon de verre et laisser la réaction remuer pendant cinq jours à température ambiante.Une fois la réaction terminée, transférer le mélange de réaction dans un entonnoir séparateur et laver trois fois avec cinq millilitres d’acide chlorhydrique d’une molaire. Recueillir la phase organique et la transférer dans l’entonnoir séparateur. Lavez ensuite la phase organique avec du carbonate de sodium uni molaire suivi de l’eau.Ensuite, recueillir la phase organique et ajouter du sulfate de magnésium pour éliminer toute trace d’eau. Filtrer ensuite le mélange à l’aide d’une frite en verre moyen. À l’aide d’un évaporateur rotatif, retirer les solvants volatils sous une pression réduite pour se permettre un solide blanc éteint.Par la suite, redissolvez le solide isolé en 10 millilitres d’acétate d’éthyle. Ensuite, précipitez le produit par l’ajout progressif de 30 millilitres de cyclohexane. Filtrer la solution à l’aide d’une frit en verre moyen pour obtenir le produit carbamate comme poudre blanche.Dans un flacon rond-fond de 10 millilitres, dissoudre 30 milligrammes du carbamate en quatre millilitres de dichloromethane. Ajouter lentement 49 milligrammes d’acide chloroperbenzoïque à 70 % et une barre magnétique au mélange, et sceller le flacon à l’aide d’un bouchon en verre. Remuer la solution toute la nuit à température ambiante, en fin de compte en donnant un mélange jaune.Le lendemain, transférer le mélange dans un entonnoir séparateur. Lavez ensuite le mélange avec de l’hydroxyde de sodium 0,1 molaire suivi de l’eau. Recueillir la phase organique et ajouter le sulfate de magnésium pour éliminer toute trace d’eau.Filtrer ensuite le mélange à l’aide d’une frite en verre moyen. Dans un flacon rond-fond de 25 millilitres, dissoudre 30 milligrammes du carbamate en deux millilitres de dichloromethane. Ajouter une barre magnétique au mélange.Et 400 microlitres d’acide trifluoroacétique et sceller le flacon avec un bouchon de verre. Puis remuer le mélange de réaction à température ambiante pendant trois heures. Une fois la réaction terminée, retirez les substances volatiles sous pression réduite à température ambiante à l’aide d’un évaporateur rotatif pour obtenir un résidu huileux.Dissoudre les résidus huileux dans sept millilitres d’eau. Et transférer dans un entonnoir séparateur. Lavez la solution aqueuse trois fois avec quatre millilitres d’acétate d’éthyle.Dans un tube de microcentrifugeuse de 1,5 millilitre, dissoudre 10 milligrammes de PODS et 300 microlitres de sulfoxyde de diméthyle. Ajouter ensuite 26 microlitres de N, N-diisopropyléthylamine à la solution. Dissoudre 15,2 milligrammes de DOTA NCS dans 100 microlitres de sulfure de diméthyle, et combiner la solution avec la solution PODS.Sceller le tube de microcentrifugeuse et laisser la réaction couver toute la nuit à température ambiante. Ensuite, diluer 61 microlitres d’une solution de stock de trastuzumab avec 859 microlitres de PBS dans un tube de microcentrifugeuse à faible teneur en protéines de 1,5 millilitre. À ce mélange, ajouter 6,7 microlitres d’une solution fraîchement faite de 10 milli molaires de TCEP dans l’eau.Ajouter 73 microlitres d’une solution PODS-DOTA d’un milligramme par millilitre au mélange de réaction. Enfin, sceller le tube de microcentrifugeuse et incuber la solution pendant deux heures à température ambiante. La synthèse PODS est robuste et fiable.La déprotéination et la substitution du thiol d’oxadiazole d’aminophenyl ont offert thioether un dans le rendement quantitatif. Ligation de thioether un et l’acide carboxylique boc-protégé a produit le composé deux dans le rendement de 55%. L’oxydation a offert le composé trois dans le rendement de 90%.Et l’élimination du groupe de protection des bocs a donné pods dans le rendement de 98%. L’identité de chaque produit a été confirmée par proton NMR, carbon NMR, et MS à haute résolution. Une variante isothiocyanate-portante du chelator DOTA a été couplée à l’amine pendentif de PODS pour obtenir le chelator bifonctionnel dans le rendement de 75%. L’identité du produit a été confirmée par proton NMR, NMR de carbone, et MS à haute résolution. La bioconjugation sélective du PODS-DOTA au trastuzumab d’anticorps her2-ciblage est montrée ici.Les liens de disulfide de la région de charnière de l’anticorps ont été sélectivement réduits, et l’anticorps a ensuite été incubé avec PODS-DOTA pour permettre à l’immunoconjugate dota-portant un rendement de 80%. L’analyse MALDI-TOF a révélé un degré d’étiquetage de 1,8 DOTA par anticorps. Ce qui reste cohérent dans une gamme d’anticorps IgG1 humains, humanisés et chimériques.Cependant, les mêmes conditions produisent des immunoconjugués avec un degré d’étiquetage de 1,5 pour les anticorps murine IgG1. En raison de la sensibilité à la lumière de ce composé, il est important de garder toutes les réactions dans les navires recouverts de papier d’aluminium. Cela augmentera le rendement global du produit.Bien que ce protocole décrit la synthèse de PODS-DOTA, une procédure similaire peut être appliquée à un large éventail de cargaisons potentielles, y compris les fluorophores, les toxines et d’autres chélateurs. Cette méthode facilitera la construction d’immunoconjugués bien définis, homogènes et hautement stables qui peuvent être utilisés dans une grande variété de domaines. Il est important de se rappeler que l’iodométhane ajouté à la première étape de cette expérience peut avoir des effets nocifs, et doit donc être utilisé dans une hotte de fumée.

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