PT1869066E - Síntese de peptídeo de hélice-alfa sobre resina peg - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "SÍNTESE DE PEPTÍDEO DE HÉLICE-ALFA SOBRE RESINA PEG" A presente invenção refere-se a um método para sintetizar tipos especificos de péptido sobre uma fase sólida, e aos conjugados respectivos de fase sólida do péptido.

Um fármaco de péptido bem-sucedido, que actua como um inibidor de uma doença virai humana amplamente difundida tal como infecção por HIV, é T-20 (também denominada DP-178), que é Ac-Tyr-Thr-Ser-Leu-Ile-His-Ser-Leu-Ile-Glu-Glu-Ser-Gln-Asn-Gln-Gln-Glu-Lys-Asn-Glu-Gln-Glu-Leu-Leu-Glu-Leu-Asp-Lys-Trp-Ala-Ser-Leu-Tip-Asn-Trp-Phe-NH2. A sequência do péptido é derivada de um segmento de sequência de hélices-α fusogénicas, denominada "repetição de átomo heptavalente", que corresponde a aminoácidos 638-673 da proteína receptora de transmembrana gp41 proveniente de HIV-1. A gp41 é crucial para mediar a infecção virai de células.

Consequentemente, a produção eficaz em larga escala é necessária, porém só foi conseguida até o momento por uma combinação de síntese parcial de segmentos de T-20 sobre fase sólida seguida de condensação de segmento tipicamente na fase líquida (ver documento WO 99/48513). A síntese eficaz de comprimento total sobre fase sólida não tem demonstrado até agora, tal abordagem tipicamente não conseguindo produzir mais produto adequado do que subprodutos ineficazes, em que a purificação de impurezas provoca mais problemas e novamente diminui rendimentos finais. 2

Tam, J. et al (Dep. de Microbiologia da Universidade de Vanderbilt; Organic Letters, 2002, Vol. 4: 4167-4170) descreve, entre outros, a preparação de péptidos DP-178 e 30-mer correlatos com a finalidade de preparar feixes de três hélices.

Os autores apenas mencionaram que é aplicado um método de síntese genérico FMOC, dando os reagentes de acoplamento e as condições de clivagem de resina utilizadas. Nada é dito sobre o tipo de resina e/ou resina empregada, bem como o excesso de reagentes utilizados. Não é apresentado qualquer cromatograma e não são fornecidos detalhes de purificação ou pureza final. Não é fornecida qualquer indicação de rendimentos obtidos e estes são deixados inteiramente sujeitos a especulação. Uma vez que o trabalho se refere apenas à experimentação em escala laboratorial, não foi considerada qualquer necessidade aparente para planejar um processo sintético eficiente. É um objectivo da presente invenção planejar um método aperfeiçoado, eficiente para síntese de tais proteínas a-helicoidais e em específico T-20. Este objectivo é solucionado através do método da presente invenção.

De acordo com o método da presente invenção para preparar um péptido, o mesmo compreende a etapa em que o referido péptido que pode possuir cadeias laterais de aminoácidos protegidas e/ou desprotegidas é preparado ligado a uma fase sólida cuja fase sólida é uma resina anfifílica PEG e em que o péptido compreende um segmento formador de hélices, isento de prolina que consiste em uma série de seis resíduos contíguos de aminoácidos que compreende pelo menos quatro resíduos de aminoácidos formadores de hélices 3 protegidos ou desprotegidos. A Fig. 1 mostra o cromatograma de HPLC e níveis baixos de impurezas obtidos a partir de produto sintetizado deste modo, permitidos por síntese de rendimentos elevados.

Resinas PEG são fornecidas por empresas diferentes, por exemplo, Matrix Innovations Inc. do Quebec, Canadá (marca "ChemMatrix") ou Versamatrix A.S. da Dinamarca. Foram descritos tipos de resinas preferidos no documento WO 02/40559. Para encadeamento de péptido, tal resina PEG pode compreender radicais terminais "nativos" de hidroximetilo ou seus derivados radicais "quase-nativos" de amino-metilo, carboxilo ou bromometilo ou iodometilo, por exemplo, ou podem ser derivados por ligantes ou manipulações integrais ou enxertados para ligação em fase sólida tais como, por exemplo, resinas Wang, ácido 4-hidroximetilbenzoico (o último requerendo ligação do primeiro aminoácido por meio de esterificação catalisada com p-dimetilaminopiridina, vide Atherton e outros, 1981, J. Chem. Soc. Chem. Commun., p.336 ff), 2-cloro-tritil-cloreto (CTC) e resinas halogéneas de tritilo relacionadas, de preferência alcoxiladas, ligante de 4-carboxitritilo da Bayer, resina de 4-metilbenzil-hidrilamina, ou, por exemplo, a amida que gera ligantes de amida PAL ou Rink ou Sieber conforme são utilizados em química Fmoc, ou em que a química Boc deve ser utilizada, por exemplo, na manipulação de Pam ou manipulação de BHA gerador de amida.

De preferência, a resina PEG utilizada na presente invenção compreende um ligante que contém um radical NH reactivo que gera uma amida ácida sob clivagem de péptido proveniente de resina, seja após acoplamento inicial da função de ácido 4

Ca-carboxílico do resíduo de aminoácido de terminal-C do péptido a tal ligante ou seja a partir da função de cadeia lateral de ácido ω-carboxílico de ácido aspártico ou glutâmico, produzindo asparagina ou glutamina sob clivagem após suporte inicial de cadeia lateral e protecção do terminal-C do péptido. No presente contexto, tais ligantes são denominados ligantes geradores de amida. Mais preferivelmente, e em específico para síntese de T-20, tal ligante de geração de amida é PAL (Albericio et al, 1987, Int. J. Pept. Protein Research 30, 206-216), Siebr (Tetrahedron Lett. 1987, 28, 2107-2110) ou ligante similar de resina tipo 9-amino-xantenilo, ou ligante de amida Rink (4-(2',4'-dimetoxifenil-Fmoc-aminometil)fenoxi; Rink et al, 1987, Tetrahedron Lett. 28, 3787 ff).

De preferência, a resina PEG é uma resina PEG substancialmente pura que é desprovida ainda de porções de poliestireno eventualmente substituído como um elemento estrutural definidor e, mais preferivelmente, não compreende quaisquer grupos funcionais de éster ou amida internos, porém apenas grupos funcionais de poliéteres. Notadamente, na última definição ligações terminais de éster ou amida que unem a resina directamente ou através de uma manipulação ao péptido não são levadas em conta, uma vez que as mesmas não são características de encadeamento estrutural interno e consequentemente não afectam a definição de "PEG pura" neste sentido.

As resinas PEG oferecem estabilidade química melhorada além de boa compatibilidade e facilidade de manipulação com solventes padrão durante síntese de Fmoc normal. De acordo com a presente invenção, as mesmas permitem sintetizar, por exemplo, T-20 com rendimento e pureza excepcionais. 5

Um segmento formador de hélices compreende resíduos de aminoácido formadores de hélices conforme definido acima; resíduos formadores de hélices em seu significado no presente contexto são aqueles que correspondem a formadores de hélices fortes, em particular os denominados como aminoácidos tipo-Ηα ou ha na determinação de propensão de hélices e esquema de previsão de acordo com Chou e Fasman, Ann. Rev. Biochem. 47, 258 (1978). Tais formadores de hélices fortes apenas possuem uma propensão helicoidal determinada empiricamente de >1 que indica que tal hélice forte que forma resíduo de aminoácido ocorre com maior frequência do que a frequência média em uma Hélice α em estruturas de raio-x de proteína. Para cada um dos 20 aminoácidos naturais, pode ser encontrado tabulado um valor de propensão empírica numérica em Chou, acima. Consequentemente, são formadores de hélices fortes Ala, Gin, Glu, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Trp e Vai. Ao contrário, His, Arg e Asp ocorreram com frequência satisfatória, significando uma propensão de aproximadamente 1, em hélices-α, enquanto Asn foi considerado como possuindo um impacto verdadeiramente negativo sobre a formação de hélices, isto é, uma propensão de 0,67 apenas. Para a previsão de segmentos de péptido formadores de hélices ou helicoidais, um algoritmo de previsão comparativamente simples, porém confiável, foi definido por Chou e outros, 1978.: Um agrupamento de 4 resíduos de aminoácidos formadores de hélices fortes, com a regra excepcional de que dois His e/ou Asp compensam um resíduo de formação de hélices forte, dentro de seis resíduos contíguos de aminoácidos irão nuclear uma hélice. Ao calcular a propensão média de hélice para cada sobreposição de segmento de tetrapéptido de tal segmento helicoidal, tal 6 hélice pode em seguida ser prevista para estender-se até ambas as direcções até a propensão média para o segmento de tetrapéptido terminal cair abaixo de 1,00. As prolinas são interruptores de hélice e podem apenas ocorrer nas terminações de uma hélice. De preferência, um segmento de formação de hélice consequentemente previsto possui uma propensão a hélice média que é maior do que um valor de propensão beta-folha média similarmente previsível de acordo com Chou, acima.

Enquanto foi frequentemente contemplado no campo de síntese péptica que estruturas beta-folha, que conduzem à agregação de cadeias de péptidos adjacentes por aglutinação inter-cadeia, possam afectar negativamente reacções de acoplamento durante a síntese e reacções de desprotecção após a mesma, a formação de hélice de intra-cadeia não foi percebida como um obstáculo provável para a síntese de fase sólida linear.

As reacções de acoplamento, reagentes de acoplamento utilizados e clivagem proveniente de desprotecção de cadeia de resina/ cadeia lateral devem ser conduzidos com protocolos de síntese de fase sólida padrão, utilizando, por exemplo, química Boc ou, de preferência, Fmoc. Notadamente, a eficiência de acoplamento após cada etapa de acoplamento deveria ser controlada durante a síntese por meio de, por exemplo, teste de Ninidrina, e acoplamentos individuais que mostram eficiência de acoplamento baixa inesperada deveriam ser repetidos antes de continuar com ciclo posterior de desprotecção e acoplamento. Especificamente, após etapas de acoplamento crítico, igualação preemptiva de funções Na ainda não reagidas poderia ser favoravelmente realizada antes do ciclo 7 sintético seguinte.

Após sintese sobre-resina, especificamente no caso de T-20; poderia ser realizada acetilação N-terminal que comummente utiliza anidrido acético ou modificação similar. Após clivagem global usualmente em uma etapa proveniente de resina PEG e desprotecção onde não utiliza grupos de protecção ortogonal especial para cadeias laterais, o péptido é colectado e isolado ou ainda processado por métodos convencionais.

De preferência, o péptido a ser sintetizado é T-20. Contudo, outros péptidos que compreendem segmentos formadores de hélices são também acessíveis pelo presente método. Além do T-20, exemplos adicionais de péptidos similares que possuem tais segmentos formadores de hélices são sobrepostos ou relacionados, porém não são péptidos idênticos provenientes dos dominios repetidos do referido átomo heptavalente gp41 que possui 15-40 resíduos de aminoácidos e sobreposição com T-20 por pelo menos 10 resíduos de aminoácidos.

De preferência, além da exigência de compreender um segmento de péptido helicoidal, o comprimento total do péptido a ser sintetizado e cujos péptidos compreendem segmento de péptido helicoidal antes mencionado como especificado é de pelo menos 15 aminoácidos, mais preferivelmente é de pelo menos 24 aminoácidos, e ainda mais preferivelmente é de pelo menos 30 aminoácidos de comprimento.

De preferência, o péptido a ser sintetizado é Thymosin ai que possui a sequência 1-Ser-Asp-Ala-Ala-Val-Asp-Thr-Ser-Ser-Glu-Ile-Thr-Thr-Lys-

Asp-Leu-Lys-Glu-Lys-Lys-Glu-Val-Val-Glu-Glu-Ala-Glu-Asn-28 em que as cadeias de aminoácidos individuais são desprotegidas e são adequadamente protegidas, conforme a necessidade, por um resíduo de aminoácido individual determinado como é de conhecimento comum na técnica (vide Bodansky, abaixo, por exemplo). Mais preferivelmente, tal péptido é N-terminalmente acetilado em uma etapa subsequente à síntese linear, porém antes de clivagem proveniente de resina. A timalfasina natural como é também, utilizada como um farmacêutico é N-terminalmente acetilada.

Notadamente, os presentes inventores verificaram que é principalmente a metade de terminal-C do péptido de timalfasina, próximo aos resíduos 19-28, que incorre a maior parte das impurezas por anulação de cadeia e consequentemente perdas na produção de produto final gerada durante síntese de fase linear. Esta parte do péptido foi descoberta como sendo extremamente difícil de sintetizar.

Vice-versa, durante a síntese linear, também é possível utilizar tais dipéptidos de oxazolidina de acordo com Wõhr e outros, (Wõhr e outros, J. Am. Chem. Soc. 118, 9218) .

EXEMPLOS Síntese de T-20 de fase sólida

Procedimentos gerais. Resina ChemMatrix de Matrix Innovation (Quebec, Canadá) , HCTU de Luxembourg Industries Ltd. (Tel Aviv, Israel), derivados de aminoácido-Fmoc protegido e manipulações Rink de IRIS Biotech (Marktredwitz, Alemanha). 9

Foram realizadas sínteses de fase sólida manuais em seringas de polipropileno (10 mL) preenchidas com um disco poroso de polietileno. Foram removidos solventes e reagentes solúveis através de sucção. A remoção do grupo Fmoc foi realizada com piperidina-DMF (2:8, v/v) (1x2 min, 2 x 10 min). As lavagens entre as etapas de desprotecção, acoplamento, e, novamente, desprotecção foram realizadas com DMF (5 x 0,5 min) e CH2CI2 (5 x 0,5 min) utilizando a cada vez 10 mL de solvente/g de resina. As transformações de síntese de péptido e lavagens foram realizadas a 25°C.

Foram realizadas sínteses de fase sólida automáticas num sintetizador de péptido ABI 4 33A que utiliza um programa FastMoc que utiliza 0,10 mmol de resina. A Remoção do Fmoc foi realizada com 22% de piperidina em DMF por 2 + 7,6 min. A resina foi lavada com DCM (6 vezes por 0,5 min) e DMF (4 vezes).

Acoplamento. Numa cápsula, foi dissolvido aminoácido-Fmoc (0,9 mmol, 10 equivalentes) em DMF e adicionou-se 0,9 mmol de 0,45 M HCTU em DMF ao cartucho. Em seguida, foi adicionado 1 mL de 2 M DIEA em NMP e a solução foi transferida para o recipiente de reacção. O acoplamento tomou lugar por 30 min, em que a resina foi lavada (6 vezes) com DMF.

Colunas de fase reversa de HPLC Symmetry™ Ci8 de 4,6 x 150 mm, 5 pm (coluna A) e foram de Waters (Irlanda) . HPLC analítico foi realizado num instrumento Waters compreendendo duas bombas de distribuição de solvente 10 (Waters 1525), injector automático (Waters 717 auto-amostrador) , detector duplo de comprimento de onda (Waters 2487), e controlador de sistema (Breeze V3.20). A detecção UV foi a 220 nm, e gradientes lineares de CH3CN (+0,036% TFA) em H2O (+0,045% TFA), de 30% a 70% em 15 min. A análise MALDI-TOF e ES-MS de amostras de péptido foram realizadas em um PerSeptive Biosystems Voyager DE RP, que utiliza matriz ACH. A Fig. 1 mostra a pureza e rendimento de produto em a) cromatograma HPLC e b,c) espectros MS. O resultado de produto puro (RT 7,078) foi de 50% relativo a impurezas na análise HPLC.

Exemplo 1

Ac-Tyr-Thr-Ser-Leu-Ile-Hís-Ser-Leu-Ile-Glu-Glu-Ser-Gln-Asn-Gln-Gln-GIu-Lys-Asn- GIu-GlE-GIu-Leu-Leu-Glu-Leu-Àsp-Lys-Trp-AJa-Ser-Leu-Trp-Asn-Trp-Phe-NH2(T-20)

Etapa 1

Resina Fmoc-Rink-ChemMatrix A resina ChemMatrix (0,1, 0,45 mmol/g) foi colocada na seringa de polipropileno. A resina foi submetida às seguintes lavagens/tratamentos com CH2CI2 (3 x 0,5 min), DMF (3 x 0,5 min), e DMF (5 x 0,5 min). Em seguida, foi adicionada manipulação Fmoc-Rink (3 equivalentes) e DIEA (6 equivalentes) em DMF (1 mL), seguidos por PyBOP (3 equivalentes) e HOAt (3 equivalentes) em DMF (5 mL). A mistura foi deixada para agitar mecanicamente por 2 horas e a resina foi lavada com DMF (3 x 0,5 min e o teste de ninidrina foi negativo.

Etapa 2 ttsuaff"Tyr{tBu)^Thr{Ú{it}^ei‘{iÈu}-LtU-ne-Mis(Trt}-$er(tÈú)-Leu-Bç-Glu(QtBu)-(iÍlii(QtBMh

Ser(iBu)>~Gtn(Trt^Asn{Jri^(jl})(Tri)-Gin(TrtyGlM{útBu}-l.ys(Bí}c)~Am{T}%}-Glu(OtBu^ Oítt(TFt}-Gta(í)iSup-Lesi.’‘Lea^(^u(OfBn)^Leu-Ásp{ÚtSit)-Lys(BacJl-Trp{Boc/>Âta’Ser(tBa}- 11 0 grupo Fmoc foi removido e Fmoc-aa-OH foi sequencialmente adicionado à resina peptidilo mencionada em cima (etapa 1) no sintetizador automático ABI 433A conforme descrito acima.

Etapa 3 resina Ac~Tyr{iBubThrftBu)^er(íBit)^l4Íii-JÍe-His(Trt)-S£f{tSíi)-Leu^Ile-(jíst(ÚtBa)-Gtu{OiBti)-

SefftBu)^Gl!t(Trí}-Am(J'n)~Gln(7'rl)~Gln(Trí)-Úía{0tBu}-Lys(fo>c)-Am(7>{)~ClH{Omu)·· <xírt{Trt}-Glu{Ot£u)'Lett'Lm-Glu{(UBti)-{,eM-Asj?(O{JÍu}~L)is{£0c)+Trp(B0c)~A!a~Ser{iBii)~

Lm~ Ttp(Bdc)~4 rí)-Tty(BúC}-l*lte~J'?íf~Mink~ClifwMe(rb~resin A acetilação final foi realizada com uma solução Ac20-DIEA-DMF (10:5:85) em DMF (5 mL) por 15 min com agitação manual esporádica, em que ninidrina foi negativa.

Etapa 4

Ac-Tyr-Thr-Sei-Leit-Ile-His-Sei-Leu-Ile-Glii-Glu-Ser-Gln-Asn-Gln-Glii-Glu-Lys-Asn-Glu-

Gln-Gln-Leu-Leu-Glu-Leu-Asp-Lys-Trp-Ala~Ser-Leu-Tip-Asn~Trp-Phe-NH2(T-20) A resina de péptido foi suspensa em TFA-iPr3SiH-H20 (95:2,5:2,5) e permitiu-se que a mistura fosse agitada por 2 horas. Em seguida, foi adicionado éter/hexano, o péptido foi precipitado, o solvente foi removido após a centrifugação, e foi adicionado éter/hexano extra e removido após a centrifugação. Esta operação foi repetida diversas vezes. Finalmente, foi adicionado H20 (5 mL) e foi liofilizado. EI-MS, calculado 4489. Encontrado: m/z [M+2H] 2+/22248

LISTA DE SEQUÊNCIAS

<110> Lonza AG <120> Método para a síntese de péptidos <130> LP2045 12 <160> 2 <170> Patentln version 3.3 <210> 1 <211> 36 <212> PRT <213> Artificial <220> <223> Construção sintética <4 00> 1

Tyr Thr ser Leu ile His Ser Leu lie Glu Glu Ser Gin Asn Gin Gin 15 10 15

Glu Lys Asn Glu Gin Glu Leu Leu Glu Leu Asp Lys Trp Ala ser Leu 20 25 30

Trp Asn Trp Phe 35 <210> 2 <211> 28 <212> PRT <213> Artificial <220> <223> Construção sintética <4 00> 2

Ser Asp Ala Ala vai Asp Thr ser ser Glu ile Thr Thr Lys Asp Leu 15 10 15

Lys Glu Lys Lys Glu vai vai Glu Glu Ala Glu Asn 20 25

Lisboa, 26 de Janeiro de 2010

Claims (11)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método de preparação de um péptido sobre uma fase sólida em que o péptido tem pelo menos 24 resíduos de aminoácidos de comprimento e pode possuir cadeias laterais de aminoácidos individualmente protegidas e/ou desprotegidas, caracterizado por o referido péptido ser preparado em ligação a uma fase sólida cuja fase sólida é uma resina PEG anfifílica que compreende apenas grupos funcionais de poliéter como um elemento de reticulação interna, estrutural, e em que o péptido compreende um segmento de formação de hélice, isento de prolina que possui pelo menos 12 resíduos de comprimento.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a capacidade de carregamento da resina PEG ser de pelo menos 0,5 mmol/g.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o comprimento total do péptido a ser sintetizado e cujo péptido que compreende segmentos anteriores do referido péptido helicoidal, ter pelo menos 30 aminoácidos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o péptido ser T-20, T-20 N- terminalmente acetilado, Timosina-αΐ ou ser um péptido de repetição de átomo heptavalente de resíduos de aminoácido 15-40 que possuem um elemento de sequência fusogénica, α-helicoidal que é sobreposto com T-20 por pelo menos 10 resíduos. 2

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o péptido ser encadeado à fase sólida através de um ligante ou manipulação funcional.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o ligante ser um ligante gerador de amida, de preferência um ligante de amida Sieber ou Rink.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a resina PEG ser uma resina PEG amino-alquil-funcionalizada a cuja função de amino o péptido é ligado, formando um Ca-terminal peptidil-carboxamida.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a resina ser uma resina PEG em que a resina não é um poliestireno-PEG misturado ou copolimero ou copolímero bloqueado, de preferência por a resina ser substancialmente uma resina PEG pura.

9. Conjugado de um péptido de pelo menos 24 resíduos de aminoácidos e de uma fase sólida de resina PEG a qual é uma resina PEG anfifílica compreendendo apenas grupos funcionais de poliéter como um elemento estrutural, ligante interno e em que o péptido compreende um segmento formador de hélices, isento de prolina que tem pelo menos 12 resíduos de comprimento. 3

10. Conjugado de péptido-resina PEG, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a porção do péptido possuir a sequência de aminoácido Rl-Tyr-Thr-Ser-Leu-Ile-His-Ser-Leu-Ile-Glu-Glu-Ser-Gln-Asn-Oln-Gln-Glu-Lys-Asn-Gln-Glu-Glu-Leu-Leu-Glu-Leu-Asp-Lys-Trp-Ala=Ser-Leu-Tip=Asn-Trp-Phe e em que RI é H, um grupo acetilo ou grupo de protecção amovível, mais preferivelmente Rl é acetilo, e em que os resíduos de aminoácido individuais podem compreender ainda um grupo de protecção de cadeia lateral.

11. Conjugado de péptido-resina PEG, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a porção do péptido ser Timosina-al. Lisboa, 26 de Janeiro de 2010