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Validação de Alvos Moleculares e Estágios do Desenvolvimento de Fármacos Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Escola de Ciências da Saúde Curso de Farmácia Desenvolvimento de Fármacos Prof. Dr. Pablo Machado Professor Adjunto Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul pablo.machado@pucrs.br 1. Introdução Notas • Biologia molecular é um ciência nova que data de ≈ 1975; • Por isso os biofármacos demoraram para aparecer no cenário; 1. Introdução 1. Introdução 2. Aumento da resolução dos alvos • Microorganismos ➢ Primeiros antimicrobianos e vacinas • Caracterização da atividade de certas proteínas ➢ Antipisicóticos, antiipertensivos e farmácos que atuam sobre o músculos cardíaco • Era genômica permite visualizar as proteínas que pretendemos modular ➢ Anticorpos monoclonais para tratamento de Cânceres, Inibirores da acetilcolinesterase para o tratamento do Alzheimer… 3. Validação • Validar “Tornar(-se) ou declarar(-se) válido, conforme aos preceitos vigentes; legitimar(-se).” • Como saber se a proteína em questão está relacionada com o fenótipo patológico ou com o crescimento e desenvolvimento do agente etiológico? Abordagem genética in vitro Abordagem genética in vivo Validação da atividade Validação da essencialidade Vulnerabilidade do alvo em análise Validação in vivo Exemplo de um fluxograma de validação de alvos moleculares para o desenvolvimento de fármacos 3. Validação • A mutagênese dirigida permite realizar a indução de mutações específicas. O estudo das características de uma proteína pode ser realizada por mutagênese dirigida. Um nucleotídeo específico em um gene pode ser substituído por outro nucleotídeo. Isto pode levar à alteração de um aminoácido da proteína codificada por esse gene. 3. Validação Validação da Atividade 3. Validação Validação da Atividade Estrutura Proteica Modelo computacional Mutagênese sítio direcionada Transformação e expressão Caracterização 3. Validação Validação da Essencialidade • O nocaute ou inativação de um gene é uma técnica genética que consiste em bloquear a expressão de um gene específico num organismo (um rato, uma planta, uma bactéria), substituindo o gene original em seu locus por uma versão modificada do mesmo para gerar uma versão não funcional, incapaz de produzir a proteína que codificava o gene original. 3. Validação Validação in vivo • Os ratos knockout são modelos animais importantes no estudo do papel dos genes que tenham sido sequenciados. Ao fazer com que um gene em específico seja inativado, e observando as diferenças relativamente ao comportamento ou fisiologia regulares, os pesquisadores podem assumir a sua relação com a patologia avaliada. Nude Mice – Deleção gênica causa deterioração ou ausência do timo com redução significative da produção de células T. 4. Estágios Notas • Há um número infindável de moléculas • Oriundas de rocessos sintéticos ou provenientes de fontes naturais • O número de possíveis alvos moleculares tem aumentado Caso: 1 Triagem Computacional 2 Ensaios Bioquímicos 3 Ensaios celulares Aumento de Complexidade ➢ Compostos que excedem um certo valor de potência em ensaios de ligação ao alvo ou modulação de alguma atividade são chamados Hits Moleculares ou Hits 4. Estágios • Se o identidade e pureza do composto for confirmada • Juntamente com a confirmação de sua atividade ➢ O composto passará a ser chamado Seguindo: ➢ Compostos passa a ser chamado Hit Validado • Se o hit provar sua atividade e seletividade em comparação com uma série de moléculas análogas – Liderar a Série • Apresentar originalidade, patenteabilidade e acessibilidade • Possuir propriedades físico-químicas compatíveis com ADME Composto Líder 4. Estágios • Otimização da Eficácia in vivo • Otimização das propriedades de ADME • Ausência de toxicidade ➢ O composto será passará a ser chamado ➢ Compostos passa a ser chamado de Líder otimizado ou Candidato clínico • Se a molécula passar pelos testes de segurança e eficácia em humanos Nova Entidade Molecular Biblioteca de partida (N° limitado) Solubilidade Atividade In vitro sobre o alvo Citotoxicidade Transporte (Ex.: Modelo CaCo) Estabilidade 24 h (≠ condições) Determinação Log P/log D Solubilidade Extensiva (diferentes meios) Ligação CYP Estabilidade Metab. Ligação - Plasma Biodisponibilidade (animal) Eficácia em modelo animal 4. Estágios Exemplo de um fluxograma de otimização de moléculas candidatas a fármacos 5. Propriedade ideais de um fármaco • Patenteabilidade e Registro • Quatro etapas sintéticas sem metais pesados como catalisadores • Ausência de problemas ambientais no processo de obtenção • Sem necessidade de purificação cromatográfica e pureza elevada • Estável acima de 70°Celsius na presença de humidade e luz • Sólido, cristalino, sem polimorfos e não higroscópico • Solubilidade em água suficiente para a produção de soluções reais • Biodiponibilidade oral >90% sem variação individual significante •Elevada atividade e perfil farmacocinético compatível com a administração de uma dose diária de 5-10 mg A atividade é necessária, mas não suficiente para determinar a qualidade de um fármaco 6. Papel da Química medicinal • Consiste na escolha do alvo terapêutico (ensaio bioquímico, celular ou modelo in vivo) • Identificação ou descoberta de novas substâncias que interajam com o alvo Descoberta Otimização • Relacionada com melhora da atividade da molécula • Incremento de potência, seletividade e decrécimo da toxicidade • SAR baseado no entendimento da ação em nível molecular Desenvolvimento • Continuação da otimização ADME – Ajuste fino • Objetivo é obter uma substância para ensaios clínicos • Compostos com absorção melhorada 6. Papel da Química medicinal • Formação de sais • Trabalho farmacotécnico •Eliminação de problemas que possam resultar na baixa adesão do paciente como: ➢ Irritação ➢ Sabor ➢ Odor ➢ Dor na administração Desenvolvimento 7. Fases da atividade dos fármacos • Liberação da forma farmacêutica de administração • Farmacotécnica e tecnologia farmacêutica • Para comprimidos a substância deve idealmente ser cristalina e não possuir baixo ponto de fusão •Para injetáveis deve ser altamente solúvel em água - Sal Fase farmacêutica Dissolução 7. Fases da atividade dos fármacos • Equilíbrio entre hidro e lipossolubilidade • Pró-fármacos • Ação nem tão rápida e não tão longa • Ajuste de posologia Fase Farmacocinética Processo de Absorção 7. Fases da atividade dos fármacos • “O que fármaco faz com o corpo” • Elucidação do mecanismo molecular da ação do fármaco Fase Farmacodinâmica