Un factor importante que determina la eficacia de un fármaco es la estructura que forman sus moléculas en estado sólido. Las estructuras modificadas pueden implicar que las píldoras dejen de funcionar correctamente y, por lo tanto, se vuelvan inútiles.
Una cooperación internacional
Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Luxemburgo en colaboración con la Universidad de Princeton, Universidad de Cornell, y Avant-garde Materials Simulation GmbH, ha desarrollado un nuevo método para calcular y predecir cómo se organizan las moléculas de fármacos en cristales moleculares en condiciones energéticas cambiantes. Para las empresas farmacéuticas, este enfoque podría utilizarse para evitar costosos fallos de desarrollo, errores de producción, y litigios potenciales.
Los cambios menores en las condiciones de producción pueden afectar la efectividad del fármaco
Como la mayoría de los medicamentos se comercializan en estado sólido, por ejemplo como pastillas, los fabricantes deben asegurarse de que funcionan correctamente y de que liberan los agentes farmacéuticos en la dosis requerida. "En el pasado, ha habido varios escándalos en la industria farmacéutica, cuando las empresas identificaron una molécula que funciona, lo comercializó, y luego, a veces años después, debido a cambios menores en las condiciones de producción, la formulación del fármaco dejó de ser eficaz, "explica el profesor Alexandre Tkatchenko de la Unidad de Investigación en Física y Ciencia de los Materiales de la Universidad de Luxemburgo, el autor principal del artículo resultante que se publicó en Avances de la ciencia . Como consecuencia, algunos medicamentos debían reformularse y retirarse del mercado durante un largo período de tiempo.
En la mayoría de los casos, la razón de estas propiedades modificadas radica en las interacciones entre las moléculas. En un estado sólido, las moléculas se organizan en estructuras cristalinas estabilizadas por una variedad de interacciones intermoleculares. Como las moléculas son muy flexibles, pueden formar muchos arreglos diferentes con diferentes propiedades físicas y químicas. "Para predecir esto, Las empresas farmacéuticas suelen confiar en el "ensayo y error" en los experimentos de cristalización. Sin embargo, de manera realista, no se pueden estudiar todas las formas posibles de manera experimental, porque nunca se sabe qué cambiará en condiciones experimentales. Las posibilidades son exponenciales, "explica el profesor Robert DiStasio, coautor del estudio de la Universidad de Cornell.
Cálculos predictivos para reemplazar estudios empíricos
Para poder reemplazar estos experimentos con cálculos predictivos, los investigadores se asociaron con la empresa Avantgarde Materials Simulation, que ofrece servicios a las empresas farmacéuticas para predecir estructuras cristalinas de sólidos orgánicos. Juntos, desarrollaron un método que les permite calcular cómo cambia la energía de diferentes sólidos en función de su estructura. "El nuevo enfoque mejora la precisión de la clasificación de energía a un costo computacional aceptable. Cambiará la forma en que se utiliza la predicción de la estructura cristalina en toda la industria farmacéutica". "comenta el Dr. Marcus Neumann, fundador y director ejecutivo de Avant-garde Materials Simulation GmbH.
Para el futuro, los autores planean desarrollar aún más el método y combinarlo con el aprendizaje automático para aumentar la eficiencia computacional.
