Synthèse automatisée de protéines en phase solide par la chimie des fragments SEA – SEA SPPS

Aujourd’hui, les protéines thérapeutiques ou pour la R&D sont produites principalement par les techniques recombinantes. Cependant, la synthèse totale apparaît de plus en plus comme une source de production de protéines complémentaire ou alternative aux techniques biologiques. Surtout, les méthodes chimiques de production de protéines permettent d’introduire une grande variété de modifications naturelles ou non, modifications que les méthodes de production recombinantes ne peuvent pas prendre en charge la plupart des cas. La synthèse totale permet donc de moduler les propriétés des protéines comme par exemple l’activité, la spécificité, l’immunogénicité, le temps de demi-vie, ou d’introduire des marqueurs spécifiques pour des problématiques de détection.
La synthèse peptidique en phase solide est aujourd’hui utilisée massivement pour la production de peptides composés de moins de 40 acides aminés. Comparativement, la synthèse de longs peptides ou de protéines (> 50 Aa) reste un défi industriel.
Le peptides longs sont en général synthétisés par ligation native de fragments peptidiques déprotégés et pré-purifiés. La ligation séquentielle de fragments en solution permet de produire de petites protéines à une échelle du mg. Cependant, la difficulté de synthèse des fragments individuels ainsi que l’absence de technologies d’assemblage séquentiel en phase solide et de méthodes automatisées a limité l’utilisation de ces techniques dans les laboratoires académiques et surtout industriels. Un procédé en phase solide simple et efficace permettant l’assemblage séquentiel de segments peptidiques serait une avancée majeure dans le domaine et aurait une portée significative dans le monde de l’industrie pharmaceutique.
L’IBL a protégé (2 demandes de brevet) et décrit récemment une nouvelle méthode de ligation appelée ligation SEA, SEA pour bis(2-sulfanylethyl)amido (cf page wikipedia SEA Native Peptide Ligation). Cette réaction et les méthodologies dérivées constituent une avancée majeure dans le domaine de la synthèse totale des protéines. En particulier, la ligation SEA, la réactivité des segments SEA et les propriétés d’oxido-réduction du groupement SEA ont été mis à profit pour concevoir une méthode de synthèse performante de protéines (Ollivier, N. et al. Angewandte Chemie Int. Ed. 2012, 51 (1): 209–213). Cette chimie alliée aux méthodologies de chimie en phase solide développées à Orléans par le CBM (1 brevet) ouvre la voie à un nouveau procédé de synthèse totale de protéines en phase solide automatisable. Nous avons acquis de nombreux résultats préliminaires qui démontrent la faisabilité de ce projet (1 brevet co-déposé par l’IBL et CBM en oct 2011).
L’objectif du projet SEA SPPS est de développer, valider et automatiser un ensemble de technologies d’accrochage et d’élongation en phase solide permettant la synthèse fiable et à haut rendement de protéines. Nous visons l’assemblage de six segments, et la synthèse d’une protéine modèle biologiquement active composée de 170 acides aminés.
Grâce à cette preuve de concept de la synthèse d'une protéine de taille conséquente par la technologie SEA SPPS, la technologie sera prête pour la création d'une start-up dédiée à la production de protéines pour la R&D, et la cession de licences pour la production de protéines en environnement GMP.