Conjugués d'anticorps : approche intégrative pour une bioconjugaison plus sélective, stable et contrôlable

Antibody conjugates : integrated approach towards selective, stable and controllable bioconjugation

• Auteur / Autrice : Igor Dovgan
• Direction : Alain Wagner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 21/09/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chémo-biologie synthétique et thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Sarah Cianférani-Sanglier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vijay Chudasama, Christophe Biot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioconjugués

Acides aminés

Conjugués anticorps-médicament

Mots clés libres

Bioconjugation

Conjugués d'anticorps

Arginine

Lysine

Bioconjugation

Antibody-drug conjugates

Antibody-oligonucleotide conjugates

Mono-functionalisation of proteins

Arginine conjugation

Lysine conjugation

Résumé

Au cours de la dernière décennie, les anticorps conjugués à des médicaments cytotoxiques ou des oligonucléotides ont acquis une grande attention dans la communauté scientifique en raison des propriétés uniques des anticorps, tels que leur long temps de circulation dans le sérum et leur sélectivité élevée par rapport à leur cible. Par exemple, les conjugués d'anticorps (ACs) sont de plus en plus appliqués en thérapie ciblée contre le cancer ou en bioimagerie. Par conséquent, le développement de méthodologies fiables pour la préparation des AC est actuellement en pleine expansion. Cependant, la conjugaison et la préparation contrôlables des ACs avec une structure définie rencontrent encore de nombreux obstacles en raison de l'excès élevé et de la variété des groupes réactifs dans la structure des anticorps, qui sont accessibles pour la conjugaison. En outre, les technologies de liaison actuelles sont basées sur la réaction de maléimide-thiol, produisant des adduits, qui sont instables dans le sang. Ce travail se concentre sur les approches chimiques pour la fonctionnalisation fiable des anticorps, qui permettent la préparation d'ACs stables présentant un ratio anticorps/principe actif bien défini. La première partie est consacrée à la conception et au développement du réactif maléimide-dioxane, solution auto-hydrolysable et stable dans le sérum, comme alternative à la chimie classique du maléimide. La deuxième partie est consacrée à l'évaluation de la réactivité sélective des différents acides aminés portés par les anticorps par spectrométrie de masse native à haute résolution. Finalement, une nouvelle technologie permettant d’obtenir des ACs stables avec un ratio anticorps/principe actif contrôlé est présentée au lecteur dans une 3ème partie.

Within the last decade, antibodies conjugated to cytotoxic drugs or oligonucleotides have gained a great attention in scientific community owing to the unique properties of the antibodies, such as their long circulation time in serum and high selectivity against their target. For instance, antibody conjugates (ACs) are increasingly applied for targeted cancer therapy or bioimaging. Consequently, the development of reliable methodologies for ACs preparation is currently of high demand. However, the controllable conjugation and preparation of ACs with defined structure are still challenging due to high excess and variety of reactive groups in antibody structure, which are accessible for conjugation. Moreover, current linker technologies are based on the maleimide-thiol reaction, yielding adducts, which are unstable during circulation in blood.This work is focused on chemical approaches for the reliable antibody functionalisation, which enable the preparation of stable ACs with well-defined payload to antibody ratios. The first part is devoted to design and development of maleimide-dioxane reagents as self-hydrolysable and serum-stable alternative to classical maleimide chemistry. The second part is dedicated to a screening approach for evaluation of residue-selective functionalities in reactions with an antibody using high resolution native mass spectrometry. Finally, in the third part the reader is introduced with a novel technology, which enables efficient preparation of stable ACs with a defined degree of conjugation and particularly mono-functionalisation of antibodies.