Blanc SIMI 7 - Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique

Conception et synthèse de mimes d'anticorps – Mimobody

Conception, synthèse et évaluation biologique de composés mimant l’activité des anticorps thérapeutiques

(1) sélection de fragments CDR, (2) assemblage des CDRs sélectionnés sur châssis moléculaire, (3) in vitro screening et caractérisation des bons candidats, (4) greffage de sondes IR et d'éléments cytotoxiques pour des expériences in vivo.

Une alternative pour pallier aux problématiques liées aux anticorps monoclonaux utilisés en thérapie anticancéreuse : les mimes d’anticorps.

Les anticorps monoclonaux (mAb) constituent une alternative thérapeutique pour traiter certains types de tumeurs. Des obstacles restent à surmonter pour leur exploitation optimale notamment leur faible capacité à atteindre les tumeurs solides due à leur taille (150 kDa), leur caractère immunogène, leur mode de préparation biologique, et leur fonctionnalisation chimique difficile. Par une approche d’ingénierie chimique, il est tout à fait possible de concevoir des mimes synthétiques de mAb présentant une haute spécificité pour leur cible. Dans ce contexte, des fragments peptidiques représentant les séquences consensus du paratope du mAb étudié peuvent être sélectionnés et assemblés pour donner différents types de composés mimes du mAb. Ces mimes synthétiques de mAb (4-5 kDa) peuvent être modifiés à façon pour des applications diagnostiques et/ou thérapeutiques. Pour valider la preuve de concept, nous avons choisi de mimer deux anticorps, le Rituximab et Cetuximab,qui sont utilisés pour traiter respectivement les lymphomes non-Hodgkiniens via la reconnaissance de l’épitope CD20 et le cancer colorectal métastatique via la reconnaissance d’un récepteur au facteur de croissance.

Dans un premier temps, nous avons déterminé les séquences peptidiques minimales permettant la reconnaissance de l’anticorps avec sa cible (épitope). Pour ce faire, des centaines de fragments peptidiques (représentant la séquence consensus de l’anticorps) ont été synthétisés sur des membranes de cellulose. Les membranes ont été alors incubées avec l’épitope rendu fluorescent pour sélectionner les fragments affins. Les fragments peptidiques sélectionnés (mimes d’anticorps) ont ensuite été synthétisés pour réaliser des études physicochimiques et biologiques permettant d’évaluer leur affinité et leur sélectivité. L’affinité des mimes d’anticorps pour les différents épitopes (CD20, EGFR) greffés sur des surfaces solides a été caractérisée par résonance plasmonique de surface et par microbalance à quartz. La sélectivité des mimes a quant à elle été étudiée directement sur des lymphomes exprimant CD20 et sur modèle animal.

Nous avons identifié les résidus clés impliqués dans la reconnaissance de l’anticorps Rituximab pour l’épitope CD20.
Concernant le Cetuximab, nous avons pu identifier les séquences potentielles impliquées dans la reconnaissance avec l'EGFR.
Nous avons développé une nouvelle méthode d’assemblage macromoléculaire qui permet de préparer des composés polyfonctionnels.
Nous avons identifié un composé qui cible les lymphomes non-Hodgkiniens avec une affinité insuffisante. Des dérivés de ce composé sont actuellement synthétisés pour améliorer son affinité et sa spécificité.

Si le projet est réalisé, les laboratoires pharmaceutiques pourraient être sans aucun doute intéressés par nos modèles pour le diagnostic ou la thérapie anti-cancéreuse. Notre expérience avec des systèmes de délivrance de composés pour des applications anti-cancéreuses en terme de propriété intellectuelle et d'exploitation de résultats facilitera le développement de projet de MIMOBODY.

Ce projet a donné lieu à 3 publications scientifiques (Chem. Eur. J. 2015, 21, 6022 ; ChemBioChem 2016, 17, 515 ; J. Mat. Chem. B 2017. DOI: 10.1039/C7TB00630F), 1 conférence (10/2016, CEA, Saclay) et plusieurs communications par affiche lors de congrès nationaux et internationaux (20ème congrès du GFPP à Arcachon, Journée de printemps de la Société Chimique de France section Rhône-Alpes à Chambéry, 2ème journée plénière du GDR bio-ingénierie des interfaces à Bordeaux, 12èmes Journées du Cancéropôle Grand Sud-Ouest à La Grande Motte, 2nd European conference on physical chemistry à Borgo).

Depuis les années 90, les anticorps monoclonaux (mAb) sont apparus comme une classe prometteuse de produits pharmaceutiques pour le traitement de beaucoup de pathologies humaines incluant le cancer. Les mAbs tels que les IgG (l'immunoglobuline G) sont des protéines qui comprennent deux domaines essentiels : une partie de reconnaissance, l’épitope qui est composé des régions CDRs, et la région Fc qui active le système immunitaire. Ces mAbs peuvent bloquer la croissance tumorale, éradiquer la tumeur par immunoactivation ou lors de conjugaison à des toxines. Cependant, peu de mAbs sontutilisée en thérapie depuis un quart de siècle après leur découverte. Ils sont largement utilisés comme diagnostique et comme outils de recherche mais leur introduction pour la thérapie a été beaucoup plus laborieuse : aujourd'hui, seulement 11 bAbs ont été commercialisés et utilisés en oncologie. La production des mAbs exige un traitement spécial et une procédure biotechnologique coûteuse. Le coût d’une thérapie par un mAb est un facteur limitant avec un coût annuel de $ 100,000 par patient ce qui laisse méditer sur sa pertinence économique. À côté de ce problème, comme la plupart de protéines, beaucoup de facteurs, tels que les problèmes d’agrégation, leur grande taille et leur immunogénicité, limitent leur utilisation pour la thérapie. Par conséquent, il y a un besoin urgent de nouveaux systèmes moléculaires qui intègrent les propriétés des mAbs. Ce défi peut être réalisé en concevant des mimes d’anticorps en utilisant une approche entièrement synthétique. Précédemment, notre laboratoire a conçu et a synthétisé des systèmes biomolécularaires basés sur des échafaudages cyclopeptide dotés de fonctions ciblant les tumeurs et qui permettent la vectorisation spécifique de molécules toxiques, ou de sondes pour l’imagerie, ou une combinaison des deux, à des tissus cancéreux. Pour accéder à de tels composés biomoléculaires sophistiqués, nous avons développé de nouvelles stratégies de synthèse d’assemblages biomoléculaires bien définies en utilisant des ligations chimiosélectives orthogonales. Dans le projet Mimobody, nous proposons d'exploiter nos études précédentes pour préparer des mimes d’anticorps synthétiques (nommé Mimobody), pour deux exemples d’IgG : le Rituximab (Rituxan ®) indiqué pour le traitement de patients atteints de lymphomes non-Hodgkinien et le Cetuximab (Erbitux ®) indiqué pour traitement de carcinome. Il est concevable de préparer des mimes d’anticorps en se basant sur l'analyse de la structure cristalline du mAb en complexe avec son épitope. En transférant le domaine de reconnaissance (fragments CDR) d’un mAb à un châssis moléculaire, il est ainsi possible de produire une nouvelle classe de produits pharmaceutiques.

Coordinateur du projet

Monsieur Didier Boturyn (Département de Chimie Moléculaire)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UMR 5250 CNRS/UJF Département de Chimie Moléculaire
UMR 3145 CNRS/BioRad SysDiag
INSERM U1037 / UPS / ERL CNRS 5294 Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse
INSERM U823/UJF Institut Albert Bonniot

Aide de l'ANR 530 782 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2013 - 42 Mois

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