Uproszczenie syntezy koniugatów przeciwciał i leków przy użyciu ładunku pośredniego

Dzięki zdolności do celowania w określone komórki i minimalizowania toksyczności poza celem, koniugaty przeciwciał i leków (ADC) są wykorzystywane w leczeniu poważnych chorób, w tym raka. Do tej pory zatwierdzono jedenaście ADC, a setki są w fazie rozwoju. Te złożone leki biologiczne składają się z przeciwciała celującego, ładunku cytotoksycznego i łącznika. Łącznik łączy ładunek użyteczny z przeciwciałem i jest zaprojektowany tak, aby był stabilny w obiegu i często uwalnia ładunek użyteczny, gdy ADC znajdzie się w komórkach docelowych.

Ładunki użyte w rozwoju ADC

Podczas gdy ponad czterdzieści klas produktów naturalnych zostało wykorzystanych jako ładunki użyteczne, większość ADC, które weszły do kliniki, zawiera pochodne dwóch produktów naturalnych: dolastatyny 10 i maytansyny (rysunek 1). Wraz z dimerami pirolobenzodiazepiny (PBD), te ładunki użyteczne stanowią 75% ładunków użytecznych ADC.

Dolastatyny

Dolastatyna 10 (rysunek 1) jest inhibitorem tubuliny wyizolowanym z zająca indyjskiego (Dolabella auriculari), a silne pochodne MMAE i MMAF są zawarte w pięciu komercyjnie dostępnych ADC.

Rysunek 1. Struktury chemiczne dolastatyny 10

Majtanzyny

Majtanzyna (rysunek 2), pochodząca ze wschodnioafrykańskiego krzewu (Maytenus ovatus), jest również inhibitorem tubuliny, a pochodne majtanzyny są stosowane w dwóch komercyjnych ADC.

Rysunek 2. Struktura chemiczna majtanzyn.

Dimery pirolobenzodiazepiny (PBD)

Dimery PBD (rysunek 3) są szczególnie silne, wykazując większą siłę działania niż majtasyny i dolastatyny. Tworzą one szybkie cytotoksyczne wiązania krzyżowe DNA w mniejszym rowku DNA i wykazano, że mają działanie przeciwnowotworowe zarówno w guzach litych, jak i nowotworach hematologicznych. Dimery PBD indukują toksyczność w różnych typach komórek nowotworowych, w tym tych o niskiej ekspresji antygenów lub wielolekoopornych. Pierwszy ADC oparty na PBD został zatwierdzony do leczenia nawrotowego/opornego chłoniaka z dużych komórek B w kwietniu 2021 r.

Rysunek 3. Struktury chemiczne dimerów PBD.

Historyczna ścieżka rozwoju ładunków ADC

Dla twórców ADC uzyskanie dostępu do pożądanego ładunku może stanowić wyzwanie, ponieważ ich synteza jest bardziej złożona w porównaniu z większością innych małych cząsteczek i wymaga wieloetapowego, pracochłonnego procesu. Do celów badawczych niektóre powszechnie stosowane ładunki można nabyć od wielu różnych dostawców. Rozwój kliniczny wymaga jednak bezpiecznych dostaw cGMP; w tym przypadku istnieje możliwość licencjonowania związku. Może to wymagać sporo czasu na negocjacje i koszty oraz zazwyczaj obejmuje kamienie milowe i opłaty licencyjne. Kolejnym wyzwaniem jest to, że konkretna struktura może nie być dostępna, ponieważ licencjonowanie ostatecznie zależy od woli twórcy.

Nowe związki są zazwyczaj syntetyzowane od podstaw we własnym zakresie lub we współpracy z organizacją zajmującą się opracowywaniem i wytwarzaniem kontraktów (CDMO). Należy ustalić drogę syntezy, wraz z niezawodnym i solidnym procesem produkcji oraz metodami testowania w celu identyfikacji ewentualnych zanieczyszczeń. Profil zanieczyszczeń musi być następnie zarządzany przez cały okres rozwoju i produkcji.

Uproszczenie syntezy ADC przy użyciu półproduktów ładunku użytecznego ADC

Użycie półproduktu ładunku użytecznego o jakości cGMP jako punktu wyjścia do syntezy ładunku użytecznego umożliwia bardziej wydajny proces dla chemików zajmujących się badaniami i rozwojem procesów oraz zespołów ds. chemii i kontroli produkcji (CMC). Te związki pośrednie stanowią rdzeń aktywnych składników pochodnych dolastatyny, majtanzyn i dimerów PBD. Wykorzystując te rdzenie jako punkt wyjścia, to co mogło wymagać 15-20 etapów syntezy chemicznej, stanie się trzema do czterech kroków.

MAYCore™ Intermediate

Półprodukt MAYCore™ (rysunek 4) może być wykorzystany do wygenerowania dowolnego z obecnie badanych ładunków opartych na majtasynie. Synteza ładunków na bazie majtanzyny jest podatna na zanieczyszczenia, takie jak D-ala-MERI, więc skupiliśmy się na kontrolowaniu poziomów zanieczyszczeń podczas syntezy. 

Półprodukt MAYCore™ ma zarówno obniżony poziom zanieczyszczeń podczas procesu syntezy, który jest dalej usuwany poniżej granicy oznaczalności (Rysunek 5).

Rysunek 4. Struktura chemiczna MAYCore™ Intermediate.

Rysunek 5. Chromatogram HPLC półproduktu MAYCore™.

Półprodukt DOLCore™

Półprodukt DOLCore™ skraca syntezę ładunków dolastatyny do czterech lub mniej etapów. Jego struktura obejmuje dwa uchwyty do sprzęgania z ADC; jeden uchwyt jest zwykle poddawany reakcji w standardowych warunkach sprzęgania peptydowego, po czym zabezpieczenie Boc można usunąć kwasem, a następnie poddać reakcji w standardowych warunkach sprzęgania peptydowego (rysunek 6). Dzięki DOLCore™, końcowe modyfikacje można zakończyć w czterech lub mniej krokach, aby uzyskać ostateczny ładunek.

Z tego podstawowego związku można wyprodukować każdą pochodną dolastatyny, która kiedykolwiek została wprowadzona do kliniki. Ponadto, diastereomery związku pośredniego DOLCore są kontrolowane w syntezie, drastycznie minimalizując zanieczyszczenia i upraszczając dalszą syntezę.

Rysunek 6. Struktura chemiczna DOLCore™ Intermediate.

Przeprowadzono ocenę wszystkich centrów stereogenicznych, które mogą być w górę lub w dół oraz wszystkiego, co ma rozsądną szansę na utworzenie, i potwierdzono czystość diastereomeryczną związków. Potencjalne zanieczyszczenia generowane przez teoretycznie labilne stereocentra zostały niezależnie zsyntetyzowane; chromatogram pokazany na Rysunku 7 przedstawia metodę testowania produktu końcowego dla typowej partii półproduktu DOLCore™. Znaczniki czasu retencji powszechnie obserwowanych produktów ubocznych lub zanieczyszczeń są dość niskie i są pokazane na niebiesko z ich problematycznymi grupami zakreślonymi na czerwono. Typowa obserwowana czystość wynosi 99,5% A% z obecnymi zanieczyszczeniami D-Val-DOL i des-Me-DOL, co wskazuje na wysokiej jakości produkt o bardzo wysokiej diastereoselektywności. Dzięki zastosowaniu głównego związku jako materiału wyjściowego, centra stereogeniczne muszą być zarządzane tylko podczas kilku ostatnich etapów, co zmniejsza ryzyko i zwiększa prostotę.

Rysunek 7. Zanieczyszczenia związku DOLCore™ są dobrze kontrolowane.

Półprodukt PBDCore™

Półprodukt PBDCore™ (Rysunek 8) pozwala na wszechstronne modyfikacje na późnym etapie w grupach chemicznych TBDPSO, NHBcc, OTBS i ketonowych. Grupy ochronne, które mogą być selektywnie rozszczepiane w łagodnych warunkach oraz grupa ketonowa, która służy jako funkcjonalny uchwyt dla metodologii sprzęgania krzyżowego. PBDCore™ można przekształcić w powszechnie stosowane klinicznie dimery PBD.

Rysunek 8. Struktura chemiczna PBDCore™ Intermediate.

Użycie półproduktów ADC Payload Intermediates oszczędza czas i koszty

Dla naukowców badających szereg związków, rozpoczęcie drogi syntezy od głównego związku przyspiesza proces syntezy, umożliwiając wytworzenie i ocenę znacznie większej liczby związków. Z punktu widzenia CMC, krótsza ścieżka syntezy przyspiesza proces kliniczny, ponieważ należy wykonać i zarządzać tylko kilkoma etapami.

Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o naszych półproduktach ADC i przyspieszyć opracowywanie leków.