Nicolas Gaudin, Géraldine Ferracci, Jean-Daniel Malcor, Pascaline Lécorché, Mathieu Laurencin, Cedric Malicet, Guillaume Jacquot, Salvatore Cisternino, Vincent Dive, Marion David, Karine Varini, Fanny Gassiot, Maxime Masse, Michel Khrestchatisky, Aude Faucon, Maria Smirnova, Karima Abouzid, Institut Cochin (UMR_S567 / UMR 8104), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Optimisation Thérapeutique en Neuropsychopharmacologie (VariaPsy - U1144), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de recherche en neurobiologie - neurophysiologie de Marseille (CRN2M), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stress Cellulaire, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire (CGPhiMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Département génie civil et batiment (DGCB), ENTP, centre Lyonnais d'Acoustique (CeLyA), Université de Lyon, Observatoire astronomique de Strasbourg, Observatoire astronomique de Strasbourg (ObAS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service d'Ingénierie Moléculaire pour la Santé (ex SIMOPRO) (SIMoS), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Neurobiologie des interactions cellulaires et neurophysiopathologie - NICN (NICN), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agence Nationale de la Recherche, Fonds Unique Interministériel, Association Nationale de la Recherche et de la Technologie, Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Variabilité de réponse aux Psychotropes (VariaPsy - U1144), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut Cochin ( UMR_S567 / UMR 8104 ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ), Institut des Sciences Chimiques de Rennes ( ISCR ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Variabilité de réponse aux psychotropes ( VariaPsy - U1144 ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ), Centre de recherche en neurobiologie - neurophysiologie de Marseille ( CRN2M ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Centre de génétique et de physiologie moléculaire et cellulaire ( CGPhiMC ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département génie civil et batiment ( DGCB ), centre Lyonnais d'Acoustique ( CeLyA ), Observatoire astronomique de Strasbourg ( ObAS ), Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Service d'Ingénierie Moléculaire des Protéines ( SIMOPRO ), Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Neurobiologie des interactions cellulaires et neurophysiopathologie - NICN ( NICN ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
International audience; Active targeting and delivery to pathophysiological organs of interest is of paramount importance to increase specific accumulation of therapeutic drugs or imaging agents while avoiding systemic side effects. We recently developed a family of new peptide ligands of the human and rodent LDL receptor (LDLR), an attractive cell-surface receptor with high uptake activity and local enrichment in several normal or pathological tissues (Malcor et al., J. Med. Chem. 2012, 55 (5), 2227). Initial chemical optimization of the 15-mer, all natural amino acid compound 1/VH411 (DSGL[CMPRLRGC]cDPR) and structure-activity relationship (SAR) investigation led to the cyclic 8 amino acid analogue compound 22/VH445 ([cMPRLRGC]c) which specifically binds hLDLR with a KD of 76 nM and has an in vitro blood half-life of ∼3 h. Further introduction of non-natural amino acids led to the identification of compound 60/VH4106 ([(d)-"Pen"M"Thz"RLRGC]c), which showed the highest KD value of 9 nM. However, this latter analogue displayed the lowest in vitro blood half-life (∼1.9 h). In the present study, we designed a new set of peptide analogues, namely, VH4127 to VH4131, with further improved biological properties. Detailed analysis of the hLDLR-binding kinetics of previous and new analogues showed that the latter all displayed very high on-rates, in the 10(6) s(-1.)M(-1) range, and off-rates varying from the low 10(-2) s(-1) to the 10(-1) s(-1) range. Furthermore, all these new analogues showed increased blood half-lives in vitro, reaching ∼7 and 10 h for VH4129 and VH4131, respectively. Interestingly, we demonstrate in cell-based assays using both VH445 and the most balanced optimized analogue VH4127 ([cM"Thz"RLRG"Pen"]c), showing a KD of 18 nM and a blood half-life of ∼4.3 h, that its higher on-rate correlated with a significant increase in both the extent of cell-surface binding to hLDLR and the endocytosis potential. Finally, intravenous injection of tritium-radiolabeled (3)H-VH4127 in wild-type or ldlr -/- mice confirmed their active LDLR targeting in vivo. Overall, this study extends our previous work toward a diversified portfolio of LDLR-targeted peptide vectors with validated LDLR-targeting potential in vivo.