Uso di Reattivi di Togni per la Produzione di Antibody-Drug Conjugates

Mass spectrometry has become a fundamental instrument in the last 30 years in different fields of life sciences, from pharmacology to metabolomics. A niche but important application of this technique is its use in the study of protein structures and interaction. This is done mainly through labelling, in which a traceable modification is added to the protein and consequently analysed. Petr Novak’s group developed a labelling technique in which CF3 radicals can be covalently attached to a protein. The method, called Fast-Fluoroalkylation of Proteins (FFAP) was initially tested on apomyoglobin but was later used to successfully study the interactions between the monoclonal antibody Trastuzumab and its receptor HER2. The reagent used to produce the radical was previously developed and is known as Togni reagent. It belongs to a wide array of molecules called Hypervalent Iodine compounds, which can be modified to generate different radicals and thus different labels. In this thesis, we propose a method for the functionalization of monoclonal antibodies (mAbs) through a type of Azide-Togni reagent, which can add N3 groups to the protein. This groups are then used to carry out a Strain-Promoted Alkyne-Azide (SPAAC) reaction, thus creating a linker between the protein and another molecule, potentially of pharmacological interest. This shifts and ampliate the application of FFAP from structural biology to Antibody-Drug Conjugates production.

La Spettrometria di massa è divenuta, negli ultimi 30 anni, uno strumento fondamentale in svariati campi della biologia e biotecnologia, dalla farmacologia alla metabolomica. Una applicazione di nicchia ma importante è quella nello studio della struttura delle proteine e delle interazioni tra queste. Questa tecnica si basa principalmente sull’etichettatura delle proteine tramite modifiche rintracciabili e analizzabili. Il gruppo di Petr Novak è autore di una di queste tecniche, in cui dei gruppi radicali CF3 vengono attaccati covalentemente alle proteine. Questo metodo, denominato Fast-Fluoroalkylation of Protein (FFAP) venne inizialmente testato sull’apomioglobina, ma venne poi usato con successo per studiare le interazioni tra l’anticorpo monoclonale Trastuzumab e il suo recettore target HER2. Il reagente usato per la produzione dei gruppi radicali era stato sviluppato in precedenza ed è chiamato Reattivo di Togni. Appartiene a un gruppo di molecole chiamate Composti a Iodio Ipervalente, i quali possono essere modificati per generare diversi gruppi radicali e di conseguenza diverse etichettature. In questa tesi, viene proposto un metodo per la funzionalizzazione di anticorpi monoclonali attraverso un tipo di reattivo di Togni-azide, che può attaccare covalentemente dei gruppi N3. Questi vengono poi usati per una reazione di chimica a scatto, Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition (SPAAC), creando una connession tra la proteina e un altra molecola, potenzialmente di interesse farmacologico. Questo sposta e amplia le applicaioni della FFAP dalla biologia strutturale alla produzione di Anticorpi coniugati a farmaci.