ADC et bioconjugaison
La bioconjugaison consiste à ligaturer ensemble plusieurs molécules, dont l'une au moins est une biomolécule, souvent un anticorps, une protéine ou un oligonucléotide. Les bioconjugués servent à détecter, analyser, ou cibler et tracer des biomolécules dans les domaines des biotechnologies, de la médecine et des nanotechnologies. Les applications couvrent notamment la fixation de sondes fluorescentes à des anticorps pour la cytométrie en flux et l'imagerie par microscopie, la fixation d'anticorps à des billes pour l'immunoprécipitation, la fixation d'anticorps à des médicaments pour le développement de composés thérapeutiques, et la réticulation de protéines pour détecter leurs interactions biologiques.
La technologie de la conjugaison anticorps-médicament (CAM, ou ADC pour " antibody-drug conjugation "), utilise des anticorps monoclonaux pour délivrer, à des cellules ciblées, des principes hautement actifs (HPAPI, " highly potent active pharmaceutical ingredient"). Sous leur forme conjuguée, les HPAPI possèdent une activité thérapeutique plus sélective, épargnant ainsi les cellules non ciblées. La technique de la bioconjugaison permet d'administrer des médicaments de façon ciblée et plus sûre. Les propriétés chimiques et physiques, la longueur, la taille moléculaire, la miscibilité à l'eau, la clivabilité du réactif, les caractéristiques de l'application et les groupements fonctionnels ciblés pour le couplage déterminent le choix des réactifs de réticulation et de la méthode réactionnelle pour une bioconjugaison optimale.
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Types d'agents de réticulation pour la bioconjugaison
L'un des aspects les plus fondamentaux de la conception d'un agent de réticulation est de savoir si le réactif est homobifonctionnel ou hétérobifonctionnel. La vaste majorité des réactifs de bioconjugaison sont bifonctionnels, avec deux groupements réactifs généralement situés au niveau des extrémités externes d'un segment d'espacement organique. Dans un composé homobifonctionnel, les deux groupements réactifs sont identiques, tandis qu'ils sont différents dans un composé hétérobifonctionnel. Les réactifs hétérobifonctionnels présentent de réels avantages par rapport aux réactifs homofonctionnels lors de la formation de bioconjugués, car un groupement terminal réactif ne peut être couplé qu'avec un seul groupement fonctionnel spécifique, alors que l'autre groupement terminal réactif réagit avec un groupement fonctionnel différent.
Longueur des agents de réticulation pour la bioconjugaison
Les dimensions ou la longueur linéaire globale de la molécule cible avant et après conjugaison doivent être prises en compte lors du choix d'un agent de réticulation ou d'un réactif de modification pour la réaction de conjugaison. La longueur moléculaire du composé résultant est principalement déterminée par le bras d'espacement ou le pont réticulant du réactif. Des agents de réticulation de différentes tailles peuvent donc devenir des règles moléculaires permettant de mesurer la distance séparant les groupements fonctionnels des biomolécules.
Agents de réticulation de bioconjugaison clivables / non clivables
Il est important que l'agent de réticulation soit clivable si les biomolécules qui interagissent doivent être isolées et analysées, par exemple dans le cas d'un agent de réticulation servant à détecter des interactions protéine-protéine. Sinon, il est possible d'utiliser un agent de réticulation non clivable lorsque la stabilité est recherchée, par exemple dans le cas d'un anticorps fixé à une résine pour la capture de protéines.
Agents de réticulation de bioconjugaison hydrophobes / hydrophiles
Dans certaines applications, l'hydrophobicité des réactifs peut constituer un avantage, notamment lorsqu'il s'agit de pénétrer les membranes cellulaires. Les réactifs hydrophobes sans groupements fortement polaires traversent rapidement les membranes cellulaires pour réticuler les protéines cellulaires internes ou les marquer. À l'inverse, les agents de réticulation hydrophiles ne provoquent pas d'agrégation ou de précipitation de la molécule en interaction, et peuvent rendre les anticorps et les protéines hydrosolubles. Le recours à des réactifs de bioconjugaison hydrophiles confère également une plus grande biocompatibilité.
Groupements fonctionnels ciblés dans la bioconjugaison
Les groupements fonctionnels les plus réactifs des biomolécules sont associés aux hétéroatomes N, O et S, qui sont nucléophiles à cause d'une paire d'électrons non partagés pouvant réagir spontanément avec les groupements actifs électrophiles compatibles situés sur les agents de réticulation et les réactifs de modification. Dans de nombreux cas, les groupements fonctionnels nucléophiles des biomolécules sont libres et accessibles. Toutefois, dans certains cas, ils sont créés pour conférer une réactivité et provoquer un couplage. Il existe plusieurs réactifs spécialisés qui facilitent la création d'un groupement fonctionnel approprié en vue d'une bioconjugaison, si le groupement recherché n'est pas disponible. Les groupements fonctionnels naturellement présents dans les biomolécules sont les amines, les thiols, les hydroxyles, les carboxylates, les aldéhydes, les phosphates organiques et les hydrogènes réactifs sur certains atomes de carbone activés.
Développement et fabrication d'ADC
La mise au point d'un conjugué anticorps-médicament (ADC) nécessite une expertise dans le développement, la fabrication, la formulation et l'analyse des petites et grosses molécules. Choisir un partenaire expérimenté, possédant ces compétences ainsi que les installations de confinement nécessaires, peut faciliter la progression de votre ADC jusqu'à la mise sur le marché. Les ADC sont des molécules complexes qui nécessitent des structures de fabrication de pointe, ainsi que du matériel dédié pour caractériser la molécule et démontrer sa pureté, son homogénéité et sa stabilité.
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