¿Cómo funciona el proceso de descubrimiento racional de medicamentos?

No soy químico farmacéutico, así que puedo ser un poco general en mi respuesta.

Según tengo entendido, el diseño racional de medicamentos (DRD) surgió como un sucesor revolucionario de la química combinatoria. El diseño del fármaco racional comienza con el conocimiento de los mecanismos biológicos que se utilizan para tratar una enfermedad e, idealmente, la estructura de las moléculas con las que debe interactuar un fármaco. Para una gran lectura, echa un vistazo a la molécula de mil millones de dólares (Amazon), que cuenta la historia de Vertex Pharmaceuticals, que fue un pionero en RDD.

Antes del DDR, la química combinatoria se usaba en gran medida para encontrar fármacos similares a los que funcionaban y ya se conocían (p. Ej., Si las secreciones de los hongos penicillium mataban bacterias, luego también probaban secreciones de otros hongos). La búsqueda consistió en encontrar variantes más efectivas, variantes menos tóxicas, etc. Con el advenimiento del modelado de moléculas avanzadas, se pensó que el DDR podía permitir el diseño de novo de fármacos basados ​​en las estructuras de los objetivos farmacológicos.

Desearía tener la fuente para esto, pero recuerdo haber leído un papel elogiando el RDD, explicando que la lógica era defectuosa. Resulta que para que un medicamento interactúe eficazmente con un objetivo de enfermedad, no debe acoplarse con el objetivo tal como aparece en un cristal de rayos X normal, sino con un estado transitorio y temporal. Tal vez el modelado por computadora ha mejorado hasta el punto en que podemos postular estos estados de transición, pero la primera ronda de RDD se consideró un fracaso: las drogas no funcionarán

Respuesta solicitada

Existe cierto desacuerdo con respecto a lo que, específicamente, constituye el descubrimiento racional de fármacos. Esta publicación de Derek Lowe, Ph.D., y los siguientes comentarios de su popular blog de química “In the Pipeline” da una buena idea de la discusión: Rational Drug Design. Hmm …

Desde mi punto de vista, el descubrimiento racional de fármacos se clasifica por el diseño “racional” de inhibidores de moléculas pequeñas de un objetivo biológico, sobre la base de la estructura tridimensional de ese objetivo. Esto exige que el objetivo se caracterice estructuralmente por una resolución atómica, generalmente mediante cristalografía de rayos X. (Además, la determinación de la estructura a menudo se realiza en conjunto con la caracterización bioquímica, mecánica y / o biofísica).

El descubrimiento racional de fármacos se ha propuesto como un enfoque basado en la estructura [1]. Huggins, et al ., Identifica cinco propiedades fisicoquímicas y estructurales de los objetivos y de las interacciones ligando-receptor (forma, electrostática, flexibilidad, hidratación y alotrasferencia) que informan diversas estrategias de diseño [1] ( Figura 1 ).

[1] Huggins, DJ, Sherman, W. y B. Tidor. “Enfoques racionales para mejorar la selectividad en el diseño de fármacos”. Journal of Medicinal Chemistry . 55 : 1424 – 44. 2012 12 de enero.

Lo que hace posible el descubrimiento racional de fármacos es el modelado matemático. Lo que eso significa es que podemos predecir la estructura de un nuevo medicamento usando algoritmos complejos que describen las ocurrencias que ocurren a nivel molecular. Por lo general, comenzamos con la proteína objetivo sobre la que queremos influir. Después de que nuestra estructura de proteínas se conoce átomo por átomo, podemos saber aproximadamente cómo debe verse nuestro medicamento. Luego sintetizamos muchos de ellos basados ​​en ese conocimiento. Una vez hecho esto, utilizando sofisticados programas, podemos seleccionar solo los mejores medicamentos de muchos. Eso reduce significativamente el costo y el tiempo necesarios para desarrollar un medicamento. Cuando tenemos nuestro ganador, podemos incluso predecir cómo se comportará la droga en un cuerpo humano usando simulaciones ADME (A = absorción, D = distribución, M = metabolismo, E = eliminación). Con ese tipo de simulaciones podemos incluso predecir si el medicamento será prácticamente útil, si habrá efectos secundarios, etc.

Gracias por leer, espero que mi respuesta haya sido satisfactoria.