Aula 1 Origem e desenvolvimento de fírmacos (1)

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Química Farmacêutica 
Medicinal 
Aula 01
AULA 1: CONCEITOS IMPORTANTES EM 
QUÍMICA FARMACÊUTICA E MEDICINAL
Bibliografia básica:
E. J. BARREIRO, C. A. M. FRAGA - Química Medicinal – As Bases Moleculares da 
Ação de Fármacos. 3º Ed., Artmed, Porto Alegre, 2015.
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QUÍMICA MEDICINAL É UMA DISCIPLINA QUE 
TEM COMO BASE A QUÍMICA, ENVOLVENDO 
TAMBÉM ASPECTOS DAS CIÊNCIAS 
BIOLÓGICAS, MÉDICAS E FARMACÊUTICAS.
Comporta a invenção, descoberta, o planejamento, 
identificação e preparação de substâncias biologicamente 
ativas, a interpretação de seu modo de ação a nível 
molecular, estudo de seu metabolismo, e o estabelecimento 
das relações estrutura-atividade
Definição recomendada pela IUPAC (1998)
elaborada por: C. G. Wermuth, C. R. Ganellin, R. Imhof, P. Lindberg e L. Mitscher
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Disciplina de Química Farmacêutica 
Medicinal 
Objetivos
Fornecer conhecimentos teóricos sobre o processo de 
planejamento racional e desenvolvimento de fármacos, assim como a 
ação destes em diversos sistemas terapêuticos. 
Estratégia 
Os fármacos serão estudados sob aspectos de nomenclatura, 
estrutura química, propriedades eletrônicas, estéreas e hidrofóbicas, 
mecanismo de ação molecular, modificações estruturais relacionadas à 
atividade biológica e transformações químicas metabólicas. 
***ESTUDO DAS RELAÇÕES ENTRE ESTRUTURA QUÍMICA E 
ATIVIDADE FARMACOLÓGICA
Descoberta 
de fármacos 
Propriedades físico-químicas Metabolismo Planejamento de 
fármacos
compreende
Estereoquímica 
Forças de interação 
pH e pKa
Classes terapêuticas 
Química Farmacêutica medicinal 
Reações de fase I 
fase II
Eliminação 
Relação estrutura-
atividade
Otimização de 
‘lead compounds’ 
Métodos 
Modelagem 
molecular
Bioisosterismo
Latenciação
Hibridação
Simplificação 
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Compostos
 ativos 
Identificação 
do alvo
Líder (lead)
Candidato 
a fármaco
Protótipo 
(Hit)
3 meses a
2 anos!
3-4 meses
3 meses
2 anos
O processo de descoberta de fármacos
Etapas: 
1. Descoberta
2. Otimização 
3. Desenvolvimento 
HITS e LEADS
Hit (Protótipo): 
I. Apresenta atividade reproduzível em ensaio 
biológico;
II. Estrutura confirmada e alto grau de pureza;
III. Possui especificidade de ação pelo alvo;
IV. Possui caráter inovador;
V. Estrutura quimicamente acessível, com afinidade 
pelo alvo; 
Após a confirmação e validação da atividade pode se tornar 
um lead (composto líder) 
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Lead (líder): 
I. O composto líder precisa ser ativo in vivo;
II. Não deve ser tóxico para o organismo;
III. Não deve conter grupos funcionais reativos;
IV. Possibilidade de pedido de patente. 
Após estudos completos de absorção, distribuição, 
metabolismo, excreção e toxicidade o composto líder pode se 
tornar um candidato a fármaco.
HITS e LEADS
Farmacóforo – grupos relevantes para interação com 
alvo e efeito biológico;
Auxofóro – restante da molécula, pode ser modificado; 
Analgésicos opioides 
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ASPECTOS GERAIS DA 
AÇÃO DE FÁRMACOS 
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Descoberta de um líder em fontes diversas
1. Descoberta ao acaso
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Oportunidade, sorte e uma mente preparada!
1928 
Sir Alexander Fleming 
Anel
β-
Lactâmico
Anel 
Tiazolidínic
o
Antibióticos β-lactâmicos 
Descoberta de um líder em fontes diversas
1. Descoberta ao acaso
Dissulfiram
1937
 
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2. Produtos naturais
Catharanthus roseus:
vinca-de-madagáscar
Taxus brevifolia:
Teixo do Pacífico 
Antineoplásicos 
Taxol
O Taxol foi descoberto pela primeira vez em 1971 por uma equipe de 
pesquisadores do National Cancer Institute (NCI), que estavam 
estudando a casca do teixo do Oregon (Taxus brevifolia). Os 
pesquisadores descobriram que a casca do teixo do Oregon continha 
um composto que era eficaz no tratamento de vários tipos de câncer, 
incluindo câncer de mama, ovário e pulmão. O composto foi nomeado 
paclitaxel, e foi aprovado para uso clínico em 1992.
O paclitaxel é um agente antimicrotúbulo que funciona interferindo na 
divisão celular. Os microtúbulos são estruturas essenciais para a divisão 
celular, e o paclitaxel os estabiliza, o que impede que as células se 
dividam. O paclitaxel é eficaz no tratamento de vários tipos de câncer, 
mas também pode causar alguns efeitos colaterais, como náusea, 
vômito, perda de cabelo e danos ao sistema nervoso.
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Vincristina e vinblastina
A vincristina e a vinblastina foram descobertas em 1958 por uma equipe de 
pesquisadores franceses do Instituto Pasteur, que estavam estudando a planta 
Catharanthus roseus. A planta Catharanthus roseus é uma planta nativa de 
Madagascar e tem sido usada na medicina tradicional por séculos. Os 
pesquisadores descobriram que a planta Catharanthus roseus continha dois 
compostos ativos, vincristina e vinblastina, que eram eficazes no tratamento do 
câncer.
A vincristina e a vinblastina são alcalóides da vinca e funcionam interferindo na 
divisão celular. Os alcalóides da vinca se ligam à tubulina, uma proteína que 
forma microtúbulos. Os microtúbulos são essenciais para a divisão celular e, ao 
se ligar à tubulina, os alcalóides da vinca impedem que os microtúbulos se 
formem. Isso impede que as células se dividam e mata as células cancerígenas.
A vincristina e a vinblastina são eficazes no tratamento de vários tipos de 
câncer, incluindo câncer de ovário, câncer de mama, câncer de pulmão e 
linfoma de Hodgkin. 
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Plantas
Vincristina
Camptotecina
Paclitaxel
Podofilotoxina
Micro-organismos
Doxorrubicina
Daunorrubicina
Bleomicina
Mitomicina
Alvos moleculares
Topoisomerase I e II Intercalante de DNA
Tubulina
Radicais livres
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Camptotecina 
camptotecina é um alcalóide citotóxico encontrado na casca da Camptotheca 
acuminata, uma árvore nativa da China. É um agente quimioterápico aprovado 
para o tratamento de vários tipos de câncer, incluindo o câncer de cólon, reto, 
pulmão e ovário.
O mecanismo de ação da camptotecina é a inibição da topoisomerase I, uma 
enzima que é essencial para a replicação do DNA. A camptotecina liga-se à 
topoisomerase I e forma um complexo com o DNA. Este complexo impede a 
topoisomerase I de desligar o DNA, o que leva a danos no DNA e à morte da 
célula.
A camptotecina foi descoberta pela primeira vez em 1966 por uma equipe de 
cientistas chineses. A equipe estava pesquisando plantas medicinais chinesas 
para possíveis agentes quimioterápicos. A camptotecina foi identificada como 
um agente citotóxico potente e foi rapidamente testada em estudos clínicos.
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Podofilotoxina
A podofilotoxina é um alcalóide encontrado na planta Podophyllum 
peltatum, também conhecida como raiz de podofilo. É um agente citotóxico 
que tem sido usado para tratar verrugas genitais e condilomas acuminados.
O mecanismo de ação da podofilotoxina é a inibição da divisão celular. Ela 
faz isso ao se ligar à tubulina, uma proteína que é essencial para a divisão 
celular. Ao se ligar à tubulina, a podofilotoxina impede que ela se forme em 
microtúbulos, que são estruturas que são usadas para transportar material 
genético durante a divisão celular. Isso leva à morte da célula.
A podofilotoxina foi descoberta pela primeira vez em 1840. Ela foi 
originalmente usada para tratar a disenteria e outras doenças 
gastrointestinais. Mais tarde, foi descoberta que ela também era eficaz no 
tratamento de verrugas genitais e condilomas acuminados.
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Mitomicina 
A mitomicina C foi descoberta em 1957 por uma equipe de 
cientistas da Universidade de Estrasburgo, na França. A equipe 
estava pesquisando o efeito de fungos em células tumorais e 
descobriu que um fungo específico, o Streptomyces caespitosus, 
produzia um composto que era citotóxico para células tumorais. O 
composto foi chamado de mitomicina C.
A mitomicina C foi testada pela primeira vez em pacientescom 
câncer em 1961 e foi encontrada para ser eficaz no tratamento de 
vários tipos de câncer, incluindo câncer de pulmão, câncer de mama 
e câncer de estômago. A mitomicina C também é usada para tratar 
câncer de pele, câncer de rim e câncer de ovário.
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Dactinomicina 
A dactinomicina é um fármaco antineoplásico que é usado para tratar 
vários tipos de câncer, incluindo câncer de ovário, câncer de pulmão e 
câncer de mama. É um antibiótico isolado de Streptomyces parvullus.
O mecanismo de ação da dactinomicina é a interseção com a síntese do 
RNA, inibindo a topoisomerase I, uma enzima que é essencial para o 
desdobramento do DNA durante a replicação e transcrição.
A dactinomicina foi descoberta em 1957 por uma equipe de cientistas 
japoneses que estavam pesquisando o efeito de antibióticos em células 
tumorais. O fármaco foi testado pela primeira vez em pacientes com 
câncer em 1962 e foi encontrado para ser eficaz no tratamento de vários 
tipos de câncer.
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Daunorrubicina 
A daunorrubicina é um agente alquilante que atua interferindo na síntese do 
DNA. É um antibiótico antraciclínico isolado da bactéria Streptomyces 
peuceticus. A daunorrubicina é um agente quimioterápico eficaz no tratamento 
de vários tipos de câncer, incluindo leucemias agudas, linfomas e tumores 
sólidos.
O mecanismo de ação da daunorrubicina é a intercalação entre as fitas duplas 
do DNA, resultando em dano ao DNA. A daunorrubicina também pode causar 
danos ao DNA por alquilação direta. Isso leva à morte das células cancerígenas.
A daunorrubicina foi descoberta em 1963 por uma equipe de cientistas 
italianos. Foi a primeira antraciclínica a ser usada em ensaios clínicos para o 
tratamento do câncer. A daunorrubicina foi aprovada para uso em pacientes 
com câncer pela Food and Drug Administration (FDA) dos Estados Unidos em 
1969.
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3. Observação Clínica
▪ Inicialmente indicado para o tratamento de hipertensão arterial pulmonar e 
angina de peito.
▪ Efeito secundário observado na fase de ensaios clínicos in vivo: indução de 
ereção 
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A sildenafila é um inibidor da fosfodiesterase-5 (PDE-5), uma 
enzima que degrada o óxido nítrico (NO). O NO é um 
vasodilatador que ajuda a aumentar o fluxo sanguíneo para o 
pênis. Ao inibir a PDE-5, a sildenafila aumenta os níveis de 
NO no pênis, o que leva ao relaxamento dos vasos 
sanguíneos e ao aumento do fluxo sanguíneo. Isso facilita a 
ereção.
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Levitra
Bayer
4. Fármacos existentes
Também conhecidos como “Me-Too” ou “Me-Better”
Problemas: curta duração
Efeitos colaterais múltiplos e 
incompatibilidade com outros 
fármacos
Viagra
Pfizer
Menos efeitos colaterais
CUIDADO: Patenteamento!!
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5. Ligantes naturais
Bioisóstero 
Catecol 
(toxicidade)
Maior tamanho 
(seletividade e 
duração)
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Maior tamanho 
(seletividade e 
duração)
Broncodilatadores 
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O formoterol é um agonista beta2-adrenérgico de longa ação. É um 
broncodilatador que é usado para tratar a asma e a doença pulmonar 
obstrutiva crônica (DPOC). O formoterol foi descoberto na década de 
1970 pela empresa farmacêutica alemã Boehringer Ingelheim.
O mecanismo de ação do formoterol é ligar-se aos receptores beta2-
adrenérgicos nos músculos lisos dos brônquios. Isso leva à liberação de 
cálcio, o que relaxa os músculos e aumenta o diâmetro dos brônquios. 
Isso facilita a respiração e reduz os sintomas da asma e da DPOC.
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O salbutamol é um agonista beta-2 adrenérgico que relaxa os músculos 
dos brônquios. Ele é usado para tratar a asma e outras doenças 
respiratórias. O salbutamol foi descoberto em 1966 pela empresa 
farmacêutica britânica Allen & Hanburys.
absorbed by Glaxo Laboratories in 1958
O mecanismo de ação do salbutamol é ligar-se aos receptores beta-2 
adrenérgicos nos músculos dos brônquios. Isso leva à liberação de 
cálcio, o que relaxa os músculos e aumenta o diâmetro dos brônquios. 
Isso facilita a respiração e reduz os sintomas da asma.
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6. SCREENING SISTEMÁTICO DE MOLÉCULAS DE 
ORIGEM SINTÉTICA OU NATURAL
Emprega diversos modelos biológicos experimentais em animais ou
testes in vitro capazes de mimetizar um evento patológico, como
 órgãos isolados, cultura de células, microrganismos, etc.
Screening extensivo Screening randômico
Pequeno número de moléculas
em testes farmacológicas 
exaustivos
Grande número de moléculas
em determinado ensaio 
biológico
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	Slide 1: Aula 01
	Slide 2: AULA 1: CONCEITOS IMPORTANTES EM QUÍMICA FARMACÊUTICA E MEDICINAL
	Slide 3: QUÍMICA MEDICINAL É UMA DISCIPLINA QUE TEM COMO BASE A QUÍMICA, ENVOLVENDO TAMBÉM ASPECTOS DAS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS, MÉDICAS E FARMACÊUTICAS. 
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8: HITS e LEADS 
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	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18: Taxol
	Slide 19: Vincristina e vinblastina
	Slide 20
	Slide 21: Camptotecina 
	Slide 22: Podofilotoxina
	Slide 23
	Slide 24: Mitomicina 
	Slide 25: Dactinomicina 
	Slide 26: Daunorrubicina 
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33: 6. SCREENING SISTEMÁTICO DE MOLÉCULAS DE ORIGEM SINTÉTICA OU NATURAL