La búsqueda de nuevas moléculas medicinales con propiedades predeterminadas es un complejo, proceso costoso y lento, especialmente en oncología. La ciencia moderna nos permite acelerar esta búsqueda mediante el uso de tecnología informática y la introducción de procesos automatizados. En el desarrollo de moléculas biológicamente activas, Hay dos conceptos básicos:una molécula medicinal y un objetivo terapéutico.

La molécula se une al objetivo, la mayoría de las veces una proteína, afectando así ciertas funciones celulares. Si se conoce el objetivo terapéutico, luego, el primer paso en el diseño de un nuevo fármaco es buscar moléculas pequeñas que puedan interactuar con el objetivo. Las moléculas se seleccionan de enormes bibliotecas químicas virtuales, que incluyen millones de compuestos.

Durante la última década, el proceso de selección de moléculas medicinales potenciales se ha simplificado en gran medida con la introducción del cribado robótico de alto rendimiento, lo que permite probar miles de compuestos en poco tiempo.

Prototipos compuestos que se han analizado durante el análisis de alto rendimiento, aunque es capaz de interactuar con la proteína de interés, todavía están lejos del fármaco definitivo y no pueden utilizarse inmediatamente en ensayos clínicos y preclínicos.

Para comenzar estudios preclínicos, Las moléculas biológicamente activas deben cumplir una serie de criterios, como alta actividad con respecto a la proteína diana, la ausencia de efecto sobre otros objetivos, y buena farmacocinética, es decir, la capacidad de la molécula para ingresar al cuerpo, para ser distribuido allí, ser eliminado del cuerpo y no tener ningún efecto tóxico sobre él. En busca de una molécula que cumpla con todos los criterios necesarios, los compuestos prototipo pasan por una fase de optimización, que también es bastante costoso y requiere mucho tiempo.

Según Alexei Fedorov, Jefe del Departamento de Química Orgánica de la Universidad Lobachevsky, el grupo de investigación internacional ha desarrollado una estrategia para acelerar y automatizar significativamente el proceso de optimización de prototipos de moléculas. Estas moléculas luego se convierten en candidatas para ensayos preclínicos posteriores.

"En este enfoque, hemos combinado el diseño de una biblioteca química enfocada al objetivo terapéutico de interés, proyección virtual (informática) de la biblioteca obtenida, así como la síntesis automatizada y el estudio de la actividad biológica de las moléculas resultantes in vitro, "señala Alexei Fedorov

En la primera etapa de este enfoque, el modelo de interacción de la molécula prototipo elegida con la diana se determina mediante análisis de difracción de rayos X. Luego, en base a los datos obtenidos, Se diseña una nueva biblioteca química virtual. En este caso, la molécula prototipo es el bloque de construcción principal, a los que se añaden nuevos componentes que corresponden a la estructura de la proteína diana.

Para integrar bloques de construcción en nuevas moléculas, Se utilizan reacciones químicas cuidadosamente seleccionadas que cumplen con los requisitos de la química médica. La selección de reacciones químicas asegura que los compuestos de una nueva biblioteca química puedan obtenerse fácilmente mediante métodos de química orgánica en una o dos etapas con altos rendimientos y sin subproductos.

La siguiente etapa consiste en el cribado informático de la biblioteca virtual obtenida para seleccionar las moléculas capaces de una interacción óptima con el objetivo y que posean las propiedades necesarias. como la solubilidad, biodisponibilidad, toxicidad, etc. Todo esto aumenta significativamente las posibilidades de encontrar un candidato potencial para el papel de una molécula medicinal.

Finalmente, se sintetizan los compuestos seleccionados en el curso del cribado informático, y sus propiedades biológicas se prueban in vitro. Ambos procesos ahora se pueden automatizar completamente y pueden ser realizados por robots, lo que reduce significativamente el tiempo de desarrollo de nuevos compuestos farmacológicos.

La eficacia de la estrategia propuesta se demostró mediante la optimización de sustancias antitumorales, inhibidores de proteínas que contienen bromodominio. Esta clase de proteínas está involucrada en la regulación de varios genes que juegan un papel clave en el desarrollo del cáncer.

"Más temprano, nuestro grupo identificó un prototipo de molécula que puede interactuar eficazmente con esta diana terapéutica. La optimización del prototipo mediante la técnica descrita permitió obtener varias moléculas candidatas que se unen al objetivo 60 veces mejor. También mostraron una selectividad mejorada, Solubilidad del agua, y eficiencia en las pruebas celulares. En la actualidad, las moléculas se están preparando para ensayos preclínicos para tratar varios tipos de tumores, "concluye el profesor Fedorov.

En el presente, el diseño específico de nuevas moléculas medicinales se ha convertido en una parte importante de la farmacología. La transición de un método de prueba y error a un diseño de medicamentos verdaderamente racional, logrado mediante la introducción de enfoques informáticos y robóticos en la química médica, abre el camino a una producción más eficiente y rápida de nuevas moléculas medicinales con las propiedades físico-químicas y la acción biológica deseadas.