Surveillance en temps réel de la synthèse peptidique en phase solide

La production de peptides est aujourd’hui un élément indispensable de la recherche et de la production pharmaceutiques modernes. Les peptides sont des composés organiques constitués d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques. Ils font partie des classes importantes de principes actifs pharmaceutiques (Active Pharmaceutical Ingredients, API) et constituent la base de nombreux médicaments. Ils sont notamment utilisés dans les traitements contre le cancer, le diabète ou les maladies auto-immunes. Cependant, leur production est complexe, longue et nécessite une consommation importante de solvants. La synthèse peptidique en phase solide (SPPS) est une méthode couramment utilisée pour la production de peptides.

Déroulement d’une synthèse peptidique en phase solide

La synthèse peptidique en phase solide a été développée en 1963 par Bruce Merrifield et a révolutionné la chimie peptidique. Son principe repose sur le fait que la chaîne peptidique en croissance est liée à une résine insoluble qui est mise en suspension dans un solvant.

Le processus de synthèse consiste en cycles récurrents de :

1. 1. 1. Couplage : un acide aminé protégé est ajouté à l’extrémité libre de la chaîne peptidique à l’aide de réactifs de couplage.
      2. Lavage : les acides aminés non transformés et les réactifs en excès sont éliminés par rinçage.
      3. Suppression du groupe protecteur : le groupe protecteur du nouvel acide aminé ajouté est supprimé afin de libérer la prochaine extrémité de liaison.
      4. Nouveau lavage : les résidus des groupes protecteurs et les sous-produits sont éliminés.
    

Ce cycle est répété jusqu’à ce que la séquence souhaitée soit entièrement constituée. Pour finir, la chaîne peptidique entière est séparée de la résine et purifiée..



Illustration 1 : exemple de déroulement d’un SPPS (source : https://www.researchgate.net/figure/General-scheme-of-solid-phase-peptide-synthesis-SPPS-steps_fig4_366806988)

Défis liés à la synthèse des peptides

La surveillance continue du processus est donc un facteur décisif pour la qualité et la rentabilité de la synthèse peptidique en phase solide. Les méthodes utilisées jusqu’à présent, telles que l’analyse HPLC, les tests à la ninhydrine ou au chloranile et l’absorption UV, peuvent certes fournir des informations précieuses, mais elles présentent de sérieux inconvénients : elles sont longues, destructrices, nécessitent des prélèvements d’échantillons et entraînent souvent des interruptions de l’ensemble du processus de production. La SPPS s’apparente à une boîte noire, car aucun produit intermédiaire ne peut être isolé pendant le processus en cours et le résultat final reste incertain jusqu’à la fin de la synthèse. C’est là qu’intervient la mesure en ligne ou en continu à l’aide d’un réfractomètre. L’indice de réfraction (RI) d’une solution dépend directement de sa composition. Chaque réaction – qu’il s’agisse de la liaison d’un acide aminé à la résine, de l’élimination d’un groupe protecteur ou d’une étape de lavage – modifie la concentration des substances dissoutes dans le système et donc l’indice de réfraction. Ces changements peuvent être mesurés avec précision et en temps réel à l’aide de réfractomètres modernes. La synthèse peptidique en phase solide devient ainsi transparente et contrôlable.



Illustration 2 : structure schématique d’un SPPS avec réfractomètres (source :https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.oprd.1c00051

Un réfractomètre offre le grand avantage d’être une méthode de mesure non destructive et continue qui ne nécessite aucun prélèvement d’échantillon. Les données sont immédiatement disponibles et fournissent des informations précieuses sur l’avancement de chaque étape de synthèse. Il est ainsi possible, par exemple, de suivre en direct le chargement de la résine. De même, les étapes de coiffage ou l’élimination des groupes protecteurs peuvent être identifiées grâce à des courbes de signal caractéristiques. Les cycles de lavage avec des solvants tels que le DMF apparaissent également clairement dans les mesures et peuvent ainsi être optimisés en termes d’efficacité et de durée.



Illustration 3 : Évolution du RI pendant le processus de couplage (A) et l’élimination du groupe protecteur (B) (Source : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.oprd.1c00051)

Cela permet non seulement d’augmenter la sécurité des processus, mais aussi leur efficacité : les temps de production sont réduits de plusieurs heures à quelques minutes dans certains cas, les réactifs peuvent être utilisés de manière plus économique et la consommation de solvants diminue. De cette manière, un réfractomètre contribue de manière significative à une production de peptides plus durable et plus économique, conformément aux principes modernes de la « chimie verte ». De plus, la surveillance en temps réel permet une automatisation poussée du SPPS et jette les bases d’une mise à l’échelle fiable, des essais en laboratoire à la production industrielle.

Afin de tirer le meilleur parti de ces avantages, SCHMIDT + HAENSCH propose des solutions pour différents domaines d’application : le réfractomètre de laboratoire VariRef, par exemple, convient aux petites installations de laboratoire. Associé à la porte de chambre d’échantillonnage à flux continu et à une pompe à membrane, il permet de surveiller sans difficulté des volumes allant de quelques millilitres à plusieurs litres. À l’échelle industrielle, il est possible d’utiliser par exemple le réfractomètre de processus en ligne iPR B4. Ce réfractomètre en ligne peut être installé aussi bien dans un système de dérivation que directement en ligne dans des réacteurs ou des conduites. Il est conçu pour un fonctionnement continu et permet un contrôle constant du processus, même dans des conditions de production difficiles.

Vos avantages en un coup d’œil

• • Gain de temps considérable à toutes les étapes
  • Des données en temps réel au lieu d’analyses hors ligne différées
  • Mesure continue et non destructive sans prélèvement d’échantillons
  • Détection précise du point final lors du raccordement et du retrait du groupe de protection
  • Étapes de lavage optimisées et consommation de solvants réduite
  • Sécurité des processus, reproductibilité et automatisation accrues
  • Réduction des coûts grâce à une consommation moindre de réactifs
  • Synthèse plus durable grâce à moins de déchets et une consommation d’énergie réduite

Les réfractomètres de SCHMIDT + HAENSCH constituent ainsi un outil complet pour le contrôle des processus dans la synthèse des peptides. Ils allient une précision maximale à une grande facilité d’utilisation et permettent une amélioration significative de la qualité tout en réduisant les coûts et les délais. Grâce à ces technologies, la synthèse des peptides gagne non seulement en efficacité, mais aussi en durabilité, de la recherche fondamentale à la production à grande échelle.