Diseño racional de fármacos: definición, función y ejemplos

Descubrimiento de medicamento

¿Sabías que muchas de las drogas más importantes del mundo, utilizadas para salvar literalmente millones de vidas, fueron descubiertas gracias a una gran dosis de suerte? Un par de buenos ejemplos son el antibiótico, la penicilina y el anticoagulante warfarina (Coumadin).

Sin embargo, muchos medicamentos que se diseñan hoy en día dependen de todo menos de la suerte. Está a punto de descubrir cómo se desarrollan a medida que exploramos la naturaleza básica del diseño racional de medicamentos y su función en esta lección.

Diseño racional de fármacos

El diseño racional de fármacos se refiere al desarrollo de medicamentos basados ​​en el estudio de las estructuras y funciones de las moléculas diana. Es decir, el papel del diseño racional de fármacos es utilizar un enfoque metodológico para crear un nuevo fármaco, en lugar de esperar ciegamente que un golpe de suerte ayude a diseñar un nuevo fármaco, o en lugar de probar aleatoriamente cientos de moléculas de fármaco en espera que uno de ellos se una a un receptor y ejerza un efecto terapéutico.

Durante el diseño racional de un fármaco, los investigadores toman tres pasos generales para crear un nuevo fármaco:

Paso 1. Identifique un receptor o enzima que sea relevante para la enfermedad para la que van a diseñar un medicamento.

Paso 2. Aclare la estructura y función de este receptor o enzima.

Paso 3. Utilice la información del paso dos para diseñar una molécula de fármaco que interactúe con el receptor o la enzima de una manera terapéuticamente beneficiosa.

Esto parece fácil, pero hay que tener en cuenta muchos factores importantes. Por ejemplo, los investigadores deben tener en cuenta si el fármaco se unirá o no a una molécula específica oa más de una. La unión a otras moléculas podría provocar más efectos adversos. Es necesario aclarar qué tan bien se unirá el fármaco a la molécula diana. Si no se puede unir bien al objetivo, podría ser inútil.

La forma y la carga de la molécula deben examinarse para determinar cómo esto podría afectar la forma en que no solo se une al objetivo, sino que el cuerpo la absorbe, distribuye, metaboliza y excreta.

Ejemplo

Un ejemplo de diseño racional de fármacos (entre muchos otros) es el desarrollo de un fármaco conocido por su nombre comercial de Relenza y por su nombre genérico de zanamivir. Este medicamento se usa para tratar y prevenir la gripe.

El virus de la influenza, el que causa la gripe, tiene una enzima especial llamada neuraminidasa. Esta enzima ayuda al virus de la influenza a escapar de una célula huésped e infectar a otras. Esta es la molécula diana relevante en el paso 1.

El paso 2 se produjo cuando el sitio activo de la neuraminidasa (el lugar donde la enzima hace su magia) se caracterizó en 1983 gracias a la cristalografía de rayos X. Esta última es una técnica que ayuda a determinar la estructura de una molécula.

Así que ahora vamos al paso 3. Los investigadores sabían que la neuraminidasa era importante para la propagación del virus de la gripe y ahora sabían cómo era esta enzima. Utilizaron este conocimiento, así como programas de software como GRID, para diseñar la estructura de un nuevo fármaco que puede unirse eficazmente a la enzima y volverla inútil.

Como tal, nació la droga zanamivir. Incapacita (inhibe) la neuraminidasa viral, haciendo imposible el escape viral y minimizando así la propagación del virus de la gripe a otros.

Resumen de la lección

El diseño racional de medicamentos se refiere al desarrollo de medicamentos basados ​​en el estudio de las estructuras y funciones de las moléculas diana. El papel del diseño racional de fármacos, además de desarrollar fármacos eficaces, es evitar tener que esperar a la pura suerte para diseñar un nuevo fármaco o utilizar un enfoque de escopeta en el diseño de fármacos.

Los tres pasos principales del diseño racional de medicamentos son:

Paso 1. Identifique un receptor o enzima que sea relevante.

Paso 2. Caracterizar la estructura y función de este receptor o enzima.

Paso 3. Diseñar una molécula de fármaco que interactúe con el receptor o la enzima de una manera terapéuticamente beneficiosa.

Un ejemplo de un fármaco que se diseñó de esta manera es el zanamivir. Los investigadores sabían que una enzima, la neuraminidasa, ayudaba a que los virus de la gripe escaparan de una célula y se diseminaran. Entonces conocían la molécula objetivo. No fue hasta 1983 que se aclaró la estructura de esta enzima. Así que el paso 2 estaba ahora fuera del camino. Con la ayuda de un software, diseñaron un fármaco que se ajustaba al sitio activo de la enzima y lo inutilizaba. Este fármaco llegó a conocerse como zanamivir.