Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Dibenzocyclooctyne“

Cyclooctyne molecules have found wide applications in the strain-promoted azide–alkyne cycloaddition (SPAAC) reactions, which avoid the biotoxicity caused by the use of Cu(I) catalysts. Among the various cyclooctyne systems, dibenzocyclooctyne (DBCO) series have displayed the highest reaction activity. However, the synthesis processes of such structures are time-consuming, which to some extent limit their large-scale development and application. This review has summarized current synthesis routes of two DBCO molecules, aza-dibenzocyclooctyne (DIBAC) and biarylazacyclooctynone (BARAC).

A poly[(phenylene vinylene)-co-dibenzocyclooctyne] polymer prepared by Wittig polymerization chemistry between dibenzocyclooctyne bisaldehyde [DIBO-(CHO)2] and bis(triethyleneglycol)phenylbis(tributylphosphonium) dibromide is reported. The resulting polymer exhibits moderate molecular weight (Mn: 10.5 kDa, Mw: 21.3 kDa, Ð: 2.02) and is fluorescent. It could be readily functionalized by strain-promoted alkyne-azide cycloadditon with different azides, and fluorescence of the polymer was preserved after functionalization. Grafting azide-terminated 5 kDa poly(ethylene glycol) monomethyl ether chains drastically affected the solubility of the polymer. Cross-linking the polymer with poly(ethylene glycol) that was terminated at both ends with azide groups gave access to a fluorescent organogel that could be dried and reswollen with water to form a hydrogel.

Strain-promoted cycloadditions of diazo compounds with dibenzocyclooctyne proceed with second-order rate constants of >10 L mol–1 s–1 at 25 °C. These reactions display rate constants that are comparable or greater than those of the analogous reactions of nitrones or azides with cyclooctynes.

The new prosthetic group ¹⁸F-TEG-DBCO (dibenzocyclooctyne) can be prepared within a total reaction time of 60 min including purification with an overall yield (n.d.c.) of 34 ± 5%. Copper-free click cycloadditions with various biomolecule-azides resulted in very high RCYs under mild conditions.

Contexte : L’association de la thérapie cellulaire et des nanomédecines a progressé ces dernières années afin d’améliorer la prise en charge de nombreuses pathologies. Les lymphocytes T (LT) γδ, population cellulaire à l’interface entre l’immunité innée et adaptative, sont impliqués dans les réponses aux agents infectieux et aux cancers. Ils se divisent en deux sous-populations principales : les LT Vγ9Vδ2 et les LT non-Vγ9Vδ2, composés essentiellement de LT Vδ1. Les LT Vδ1 possèdent de multiples mécanismes d’activation, indépendants de la présentation antigénique par le HLA, et diverses fonctions effectrices, ce qui les rend particulièrement intéressant pour contourner les limitations rencontrées avec les thérapies utilisant les populations plus conventionnelles comme les LTαβ. De plus, ces cellules possèdent des propriétés de ciblage tissulaire qui en font des vecteurs prometteurs lors du développement de thérapie utilisant des nanoparticules. Parmi les nanoparticules développées ces dernières années, les nanoparticules polymériques, ou polymersomes, se distinguent par leurs nombreuses caractéristiques très utiles pour la thérapie : une membrane ayant une taille et une composition modulables, une capacité d’encapsulation importante de composés hydrophiles ou hydrophobes et une formulation relativement simple. De plus, les avancées en ingénierie métabolique et en chimie click utilisant les cyclooctynes comme le Dibenzocyclooctyne (DBCO) ont facilité son utilisation lors du développement de nouvelles thérapies ciblées.Objectif : Ce travail de thèse avait pour objectif de mettre au point un protocole de chimie click afin de créer un biohybride composé de polymersomes fonctionnalisés avec du DBCO et des LT Vδ1 (DOT) amplifiés et modifiés par ingénierie métabolique.Résultats : Dans un premier temps, les protocoles d’ingénierie métabolique et de chimie click ont été mis au point à l’aide de DBCO fluorescents. Ces protocoles ont été optimisés successivement sur une lignée cellulaire, des cellules mononuclées du sang périphérique (PBMC) puis sur les cellules d’intérêt, les DOT. Des tests de toxicité et de fonctionnalité cellulaire ont été réalisés afin de vérifier la faisabilité de ce biohybride. Par la suite, ce même protocole a été expérimenté et optimisé sur des DOT et des polymersomes vides fonctionnalisés avec du DBCO.Perspectives : Cette thèse apporte une première preuve de concept pour la combinaison de polymersomes avec les DOT. Toutefois, des tests de validation sont nécessaire pour évaluer pleinement la faisabilité de ce biohybride. Ces tests devront notamment vérifier l’activité des biohybrides envers les cellules cibles d’intérêt, la toxicité liée à la chimie click ainsi que les avantages potentiels que cette nouvelle approche thérapeutique pourrait offrir dans le traitement de pathologies telles que le cancer et l'infection au CMV
Background: The combination of cell therapy and nanomedicine has advanced in recent years to improve the management of various pathologies. γδ T lymphocytes (γδ T cells), a cell population at the interface between innate and adaptive immunity, are involved in immune response to infectious agents and to cancers. They are divided into two main subpopulations: Vγ9Vδ2 T cells and non-Vγ9Vδ2 T cells, mainly composed of Vδ1 T cells. Vδ1 T cells have multiple activation mechanisms independent of antigen presentation by HLA and various effector functions, making them particularly attractive for overcoming the limitations associated with therapies that use more conventional populations such as αβ T cells. Additionally, these cells have tissue-targeting properties that make them promising vectors for developing nanoparticle-based therapies. Among the nanoparticles developed in recent years, polymeric nanoparticles, or polymersomes, stand out due to their many attractive features: a membrane with tunable size and composition, significant encapsulation capacity, and relatively simple formulation. Moreover, advances in metabolic engineering and click chemistry using cyclooctynes such as Dibenzocyclooctyne (DBCO) have facilitated their use in the development of new targeted therapies.Objective: This thesis aimed to develop a click chemistry protocol to create a biohybrid composed of DBCO-functionalized polymersomes and Vδ1 T cells (DOT) amplified and modified through metabolic engineering.Results: Initially, metabolic engineering and click chemistry protocols were developed using fluorescent DBCO. These protocols were sequentially optimized on a cell line, peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), and then on the cells of interest, the DOT cells. Toxicity and functionality tests were conducted to assess the feasibility of this biohybrid. Subsequently, the same protocol was tested and optimized on DOT cells and empty polymersomes functionalized with DBCO.Perspectives: This thesis provides a first proof of concept for combining polymersomes with DOT cells. However, further validation tests are necessary to fully evaluate the feasibility of this biohybrid. These tests should particularly verify the activity of DOT cells against the target cells, the toxicity associated with click chemistry, and the potential benefits that this new therapeutic approach could offer in treating pathologies such as cancer and CMV infection

La recherche de nouvelles molécules à activité antiparasitaire pour lutter contre les parasites responsables de maladies telles que le paludisme ou la trypanosomiase humaine africaine est un enjeu primordial car il n’existe pas de vaccin pour ces maladies qui peuvent être mortelles et qui touchent près de 1/6 de la population mondiale. Dans ce contexte, il a été observé au laboratoire que l’amélioration de l’activité des molécules sur une cible isolée ne se retrouvait pas toujours sur les parasites. Une faible entrée de la molécule dans la cellule pourrait être une des causes de ce manque de corrélation, comme cela est souvent le cas dans la recherche de molécules actives.Pour valider ou non cette cause, ces travaux de thèse ont eu pour but de concevoir, synthétiser et évaluer de nouvelles sondes fluorescentes qui permettraient de visualiser la pénétration de molécules actives dans des cellules, en nous intéressant en particulier aux parasites responsables de la maladie du sommeil et du paludisme.Notre concept se base sur le principe de la chimie « click », sans catalyseur, impliquant une fonction alcyne et un groupement azoture. Ceci est possible lorsque la fonctionalcyne est insérée dans un cycle tendu comme celui d’un cyclooctyne qui lui confère une plus grande réactivité (Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition).Nous avons synthétisé des dérivés de la dibenzocyclooctynone, une molécule fluorescente décrite pour réagir sans catalyseur avec des azotures, de manière à obtenir des sondes à détection « on-on’ ». Ainsi, sept nouvelles sondes fluorescentes ont été obtenues, dont trois réagissent avec des azotures avec une cinétique adéquate. Les propriétés photophysiques de ces molécules ont été caractérisées et nous avons vérifié qu’elles traversent bien la membrane des protozoaires parasites que nous étudions. La fluorescence n’est observée qu’à l’intérieur du parasite.La détection d’un azoture in cellulo a été vérifiée par HPLC- MS/MS avec une des sondes.Parmi les sept cyclooctynones obtenues, une sonde forme un adduit triazole fluorescent avec une cinétique acceptable, ce qui constitue le premier exemple de sonde « on-on’ » de cette série et une véritable avancée dans la chimie bio-orthogonale
The discovery of new molecules with antiparasitic activity is crucial today to fight against infectious diseases such as malaria and HAT since no vaccine is available to cure these diseases. In our search for new antiparasitic compounds, we observed that activity improvement on an isolated target was not seen on parasite. We suspected an ineffective entry of the molecule into the cell to be one of the reasons for these uncorrelated results.To explore this possibility, this PhD work aimed to design, synthetize and evaluate new fluorescent probes that would allow the visualization of drug entry into parasites responsible for HAT and malaria.Our concept is based on “click” chemistry that can be achieved without catalyst, between an azide and a strained alkyne like cyclooctyne (Strain-Promoted Alkyne-Azide Cycloaddition).We synthetized derivatives of dibenzocyclooctynone, a fluorescent molecule described to undergo SPAAC reaction with azides, in order to obtain “on-on’” detection probes. Seven new fluorescent probes were therefore synthetized, among which three of them displayed adequate SPAAC kinetics. Photophysical properties of these molecules were characterized and their penetration into protozoan cells was demonstrated. Fluorescence was only observed in the parasitic cytosol.In cellulo azide detection was achieved and verified by LC- MS/MS with one of our probes.One out of the seven probes formed a fluorescent triazole adduct, which constitutes the first example of an « on-on’ » probe for this series and a real progress in bioorthogonal chemistry

AbstractThe study of protein production and degradation in a quantitative and time-dependent manner is a major challenge to better understand cellular physiological response. Among available technologies bioorthogonal noncanonical amino acid tagging (BONCAT) is an efficient approach allowing for time-dependent labeling of proteins through the incorporation of chemically reactive noncanonical amino acids like l-azidohomoalanine (L-AHA). The azide-containing amino-acid derivative enables a highly efficient and specific reaction termed click chemistry, whereby the azide group of the L-AHA reacts with a reactive alkyne derivate, like dibenzocyclooctyne (DBCO) derivatives, using strain-promoted alkyne–azide cycloaddition (SPAAC). Moreover, available DBCO containing reagents are versatile and can be coupled to fluorophore (e.g., Cy7) or affinity tag (e.g., biotin) derivatives, for easy visualization and affinity purification, respectively.Here, we describe a step-by-step BONCAT protocol optimized for the model archaeon Haloferax volcanii, but which is also suitable to harness other biological systems. Finally, we also describe examples of downstream visualization, affinity purification of L-AHA-labeled proteins and differential expression analysis.In conclusion, the following BONCAT protocol expands the available toolkit to explore proteostasis using time-resolved semiquantitative proteomic analysis in archaea.