部位特異的なジスルフィド結合タンパク質およびペプチドペイロードコンジュゲートを生成するための効率的な化学の開発：チオマブ抗体薬物類似物への応用

ジスルフィド結合を介したタンパク質上のシステイン残基への小分子ペイロードの結合は、潜在的な診断試薬または治療薬として価値を持つ酸化還元感受性生物凝縮物を生成するための魅力的な戦略を表しています。このような「直接ジスルフィド」バイオコンジュゲートの診療所への進歩は、副産物なしでジスルフィド接続を効率的に形成するための化学的方法を必要とします。また、ジスルフィド接続は、標的組織に到着する前に、チオールによる早期切断に耐性がなければなりません。ここでは、これらの課題に対処するには、直接ジスルフィド結合生物凝縮剤を生成するために一般的に採用されている方法が不十分であることを示しています。細胞毒性ペイロードとシステイン設計抗体（すなわち、チオマブ抗体薬物類似物、またはTDC）との間の共役の生成に焦点を当てて、直接ジスルフィドコンジュゲーション化学を最適化する努力について説明します。この研究は、チオマブ抗体のいくつかのCYS変異部位のいずれかまたは他の生体分子のCYS部位（例：ヒト血清アルブミンおよび細胞浸透ペプチド）に直接ペイロードジスルフィド接続を作成するための新規で高収量の共役化学の開発に至ります。我々は、生体凝ジュゲートでこれまで説明されていなかったジスルフィドに隣接する2つのメチル基を持つ直接ジスルフィドTDCを妨害したことを実証することで、マウス腫瘍異種の研究では、潜在的でない類似体よりも安定しており、より効果的であることを実証します。

Conjugation of small molecule payloads to cysteine residues on proteins via a disulfide bond represents an attractive strategy to generate redox-sensitive bioconjugates, which have value as potential diagnostic reagents or therapeutics. Advancement of such "direct-disulfide" bioconjugates to the clinic necessitates chemical methods to form disulfide connections efficiently, without byproducts. The disulfide connection must also be resistant to premature cleavage by thiols prior to arrival at the targeted tissue. We show here that commonly employed methods to generate direct disulfide-linked bioconjugates are inadequate for addressing these challenges. We describe our efforts to optimize direct-disulfide conjugation chemistry, focusing on the generation of conjugates between cytotoxic payloads and cysteine-engineered antibodies (i.e., THIOMAB antibody-drug conjugates, or TDCs). This work culminates in the development of novel, high-yielding conjugation chemistry for creating direct payload disulfide connections to any of several Cys mutation sites in THIOMAB antibodies or to Cys sites in other biomolecules (e.g., human serum albumin and cell-penetrating peptides). We conclude by demonstrating that hindered direct disulfide TDCs with two methyl groups adjacent to the disulfide, which have heretofore not been described for any bioconjugate, are more stable and more efficacious in mouse tumor xenograft studies than less hindered analogs.