Analyse du processus de synthèse du médicament clé d'Eli Lilly : le tirzépatide

Le tirzépatide est un nouvel agoniste à double récepteur ciblant à la fois le GIP (peptide inhibiteur gastrique) et le GLP-1 (peptide-1 de type glucagon), développé par Eli Lilly et commercialisé avec succès pour le traitement ciblé du diabète, de la stéatohépatite non alcoolique (NASH) et de la gestion chronique du poids, avec une demi-vie de 116,7 heures. Après son approbation pour le traitement du diabète en 2022, il a été approuvé pour la perte de poids aux États-Unis en novembre 2023. Un essai clinique à grande échelle a rapporté que les patients traités avec ce médicament ont obtenu une perte de poids maximale allant jusqu'à 21 %. La molécule est constituée d'un squelette peptidique comprenant 39 acides aminés et une chaîne latérale au niveau du résidu Lys20. Parmi ces 39 acides aminés, 37 sont naturels (ou codés), tandis que deux ne sont pas naturels : les résidus d'acide amino-isobutyrique non codants en positions 2 et 13.

Pour obtenir une double activité, le Tirzepatide incorpore non seulement des résidus d'acides aminés dérivés du GLP-1 et du GIP, mais utilise également plusieurs résidus d'acides aminés uniques. Sa structure peptidique est principalement dérivée du GLP-1, du GIP, de l'exénatide et du sémaglutide, avec quelques résidus distinctifs.

Dans la recherche sur le processus de synthèse du Tirzepatide, de nombreuses méthodes ont été utilisées pour produire des peptides synthétiques. La sélection d'une méthode de synthèse appropriée repose généralement sur des caractéristiques moléculaires, telles que la présence d'acides aminés non codants, de chaînes latérales non peptidiques et le nombre d'acides aminés impliqués.

Biosynthèse：Les techniques recombinantes couramment utilisées pour les macromolécules (telles que les anticorps monoclonaux) peuvent également être appliquées à des peptides plus petits. Dans cette approche, l'ADN externe est introduit dans des lignées cellulaires d'Escherichia coli ou de mammifères (ovaire de hamster de Chine, CHO), où les peptides sont synthétisés par les cellules. Bien que le délai de développement soit généralement plus long que celui des méthodes de synthèse conventionnelles, cette approche a été utilisée avec succès pour les peptides semi-synthétiques (par exemple, le sémaglutide, l'insuline dégludec et le liraglutide). Deux inconvénients de cette méthode sont : (1) la difficulté d’introduire des acides aminés non codés par des séquences d’ADN ; et (2) la nécessité de modifications synthétiques post-recombinantes pour incorporer des chaînes latérales non peptidiques.

ChémiqueSsynthèse：

La synthèse peptidique en phase solide (SPPS) s'est avérée efficace pour de nombreux peptides de taille moyenne (par ex.Ll'isinaptide etExénatide), y compris ceux synthétisés à l’aide d’acides aminés non codants. Malheureusement, pour les peptides plus gros (généralement > 30 acides aminés), le SPPS souffre souvent de faibles rendements de traitement et d’une mauvaise pureté. De plus, du fait de la nécessité de réaliser sans erreur de nombreuses opérations unitaires consécutives (avec un taux d'échec estimé à 20 % pour les peptides dépassant 30 acides aminés), elle comporte des risques de production importants.

Synthèse peptidique en phase liquide (LPPS). Cette méthode est similaire au SPPS, à l'exception du fait que les peptides en croissance ne se lient pas à la résine et que leurs extrémités C sont des amides non réactifs ou des esters protégés. Il est bien adapté à la synthèse de peptides plus petits (≤10 acides aminés), mais le rendement et la pureté diminuent rapidement à mesure que la longueur du peptide augmente.

La méthode hybride SPPS/LPPS. Cette approche utilise le SPPS pour produire des fragments peptidiques courts de haute pureté et des intermédiaires de précipitation bien caractérisés, évitant ainsi de nombreux risques de fabrication et problèmes de pureté inhérents aux constructions SPPS plus longues. Ensuite, les fragments protégés sont couplés en phase liquide.

La méthode hybride SPPS/LPPS, qui combine les avantages des deux techniques, représente une excellente approche. Pour mettre en œuvre cette stratégie hybride, les fragments appropriés synthétisés via LPPS doivent d'abord être sélectionnés. Les considérations clés dans la sélection des fragments comprennent la longueur du peptide, le nombre total de fragments, l'identité des acides aminés aux sites de clivage et les caractéristiques des chaînes latérales. La taille et la quantité des fragments sont critiques ; bien que des fragments plus petits puissent atteindre une pureté élevée, ils nécessitent des processus de fabrication plus complexes impliquant des étapes LPPS supplémentaires. À l’inverse, moins de gros fragments imposent de plus grands défis de production et présentent des risques plus élevés pour atteindre une pureté élevée. Après avoir évalué ces facteurs, les chercheurs d'Eli Lilly ont sélectionné quatre fragments pour la synthèse de la tilitropine. En ce qui concerne les sites de clivage, une considération cruciale était la diastéréomérisation des acides aminés C-terminaux dans chaque fragment, car le squelette amide facilite la diastéréomérisation des acides aminés C-terminaux.α-stéréocentre plus facilement que les acides aminés protégés par Fmoc utilisés dans les constructions SPPS. Après une évaluation approfondie de divers fragments, quatre fragments spécifiques ont finalement été choisis (Figures 2–5). Les quatre fragments ont été synthétisés via SPPS, présentent une séparabilité facile sous forme de produits solides et atteignent des niveaux de pureté exceptionnellement élevés (97,5–99,5 %).

Ensuite, fragment 2–5 sont couplés ensemble via un processus LPPS en quatre étapes.

Étape 1 : Reliez les deux premiers fragments, 2 et 3, représentant les acides aminés 30–39 et 22–29, respectivement. Préparer des solutions séparées des fragments 2 et 3 dans du diméthylsulfoxyde (DMSO) et de l'acétonitrile (ACN), ainsi que du PyOxim et de la diisopropyléthylamine pure dans de l'ACN, et les faire couler ensemble avant d'entrer dans le réacteur à écoulement piston (PFR) 27 pour un mélange en ligne afin d'assurer l'uniformité.；

Étape 2 : Les acides aminés obtenus 22–39 (composé 6) ont ensuite été couplés au fragment 4 pour donner les acides aminés 15.–39 (Composé 7)；

Étape 3 : La séquence d'acides aminés obtenue 15–39 (composé 7) a été couplé au fragment 5 pour donner le tildropptide protégé par Boc.；

Étape 4 : Retirez le revêtement protecteur pour obtenir le Tirzépatide.

La nanofiltration est une technologie basée sur une membrane qui sépare les substances dissoutes dans des solutions en fonction de leur poids moléculaire et de leur hydrophobie. La solution réactionnelle brute traverse la membrane, éliminant les impuretés de faible poids moléculaire telles que le dibenzofurène (DBF), la diéthylamine (DEA) et les sous-produits liés au PyOxim (PyO), tout en conservant les peptides cibles. La sélection de tailles de pores appropriées est essentielle, car elle nécessite un équilibre entre un faible flux (pour des pores excessivement petits) et une perte de peptide (pour des pores trop grands). Cette technologie permet une production à grande échelle avec des procédures opérationnelles considérablement simplifiées.

Le tirzépatide étant purement synthétisé chimiquement, de nombreux fabricants produisent son ingrédient pharmaceutique actif (API), ce qui entraîne une concurrence intense. Actuellement, l'API de Le tirzépatide est fabriqué dans le pays par Hequan Pharmaceutical et exporté à l'étranger pour la préparation de formulations.

Références：Org. Processus Rés. Dév. 25, 2021 1628−1636

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