(Phys.org) —Utilizando una interfaz de computadora simple de "arrastrar y soltar" y técnicas de autoensamblaje de ADN, Los investigadores han desarrollado un nuevo enfoque para el desarrollo de medicamentos que podría reducir drásticamente el tiempo necesario para crear y probar medicamentos.

En un trabajo apoyado por una subvención de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas de la National Science Foundation (NSF), investigadores de Parabon NanoLabs de Reston, Virginia., Recientemente desarrolló y comenzó a evaluar un fármaco para combatir el glioblastoma multiforme letal del cáncer de cerebro.

Ahora, con el apoyo de una subvención de NSF Technology Enhancement for Commercial Partnerships (TECP), Parabon se ha asociado con Janssen Research &Development, LLC, parte de Janssen Pharmaceutical Companies de Johnson &Johnson, utilizar la tecnología para crear y probar la eficacia de un nuevo fármaco contra el cáncer de próstata.

"Ahora podemos 'imprimir, 'molécula por molécula, exactamente el compuesto que queremos, "dice Steven Armentrout, el investigador principal de las subvenciones NSF y co-desarrollador de la tecnología de Parabon. "Lo que diferencia a nuestra nanotecnología de otras es nuestra capacidad para y precisamente, especificar la ubicación de cada átomo en un compuesto que diseñamos ".

La nueva tecnología se denomina Plataforma de desarrollo de fármacos Parabon Essemblix, y combina su software de diseño asistido por computadora (CAD) llamado inSçquio con tecnología de fabricación a nanoescala.

Los científicos trabajan dentro de inSçquio para diseñar piezas moleculares con componentes funcionales. Luego, el software optimiza el diseño utilizando la cuadrícula de cómputo Parabon, una plataforma de supercomputación en la nube que utiliza algoritmos patentados para buscar conjuntos de secuencias de ADN que puedan autoensamblar esos componentes.

"Al diseñar un compuesto terapéutico, Combinamos el conocimiento de los receptores celulares a los que nos dirigimos o de las vías biológicas que estamos tratando de afectar con una comprensión de la química de enlace que define lo que es posible ensamblar. "dice Hong Zhong, científico investigador senior en Parabon y colaborador de las subvenciones. "Es un proceso de ingeniería deliberado y metódico, que es bastante diferente de la mayoría de los otros enfoques de desarrollo de fármacos que se utilizan en la actualidad ".

Con las secuencias resultantes, los científicos sintetizan químicamente billones de copias idénticas de las moléculas diseñadas. El proceso, desde la concepción hasta la producción, se puede realizar en semanas, o incluso días, mucho más rápido que las técnicas tradicionales de descubrimiento de fármacos que se basan en ensayo y error para detectar compuestos potencialmente útiles.

Experimentos in vivo, financiado por el premio NSF SBIR, validó el enfoque, y Parabon presentaron una patente provisional para sus métodos y compuestos el 4 de mayo, 2011. La aplicación final se publicó en 2012.

El proceso es característico del diseño racional de medicamentos, un esfuerzo por fabricar productos farmacéuticos basado en el conocimiento de cómo ciertas piezas moleculares trabajarán juntas en un sistema biológico. Por ejemplo, algunas moléculas son buenas para encontrar células cancerosas, mientras que otros son buenos para adherirse a las células cancerosas, mientras que otros son capaces de matar células. Trabajando juntos como parte de una molécula más grande, estas piezas podrían resultar eficaces como tratamiento contra el cáncer.

Si bien existen otros métodos para crear compuestos multicomponente, generalmente toman más tiempo, y, lo más importante, la mayoría de ellos carecen de un control preciso sobre el tamaño, carga y la ubicación relativa de los componentes habilitados por la nueva tecnología. La reciente subvención de TECP proporcionó un complemento a Parabon para respaldar más investigaciones que ayudarán a las nuevas tecnologías a satisfacer las demandas del mercado.

Las subvenciones TECP son un mecanismo disponible para los beneficiarios de NSF Phase II SBIR / STTR, ayudándoles a mejorar su éxito comercial permitiéndoles crear asociaciones con empresas e inversores más grandes. Estos socios generalmente requieren nuevos productos para cumplir con las especificaciones y estándares establecidos, y los premios suplementarios de TECP proporcionan fondos para la investigación requerida para cumplir con esos parámetros. Al igual que con Parabon y Janssen, las empresas que se asocian con los beneficiarios de TECP brindan información que ayuda a guiar aún más el desarrollo tecnológico.

"Las asociaciones son reconocidas como un factor crítico de éxito para las pequeñas empresas que comercializan tecnología, "dice Ruth Shuman, el director del programa NSF que supervisa el esfuerzo NSF TECP. "Sin embargo, los socios potenciales exigen con frecuencia especificaciones técnicas y requieren datos de prueba de concepto como requisito previo para la asociación, requisitos que están más allá del alcance de los objetivos iniciales de las pequeñas empresas. Este financiamiento complementario permite a las pequeñas empresas realizar investigaciones adicionales para cumplir con los requisitos de un socio corporativo, potencialmente conduciendo a productos y servicios comerciales, y una asociación exitosa ".

Los investigadores de Parabon y Janssen tienen la intención de que su nuevo medicamento contra el cáncer de próstata supere varios obstáculos existentes en el tratamiento del cáncer. El diseño del fármaco combina una toxina con una sustancia química que hace que las células cancerosas sean susceptibles a esa toxina. Adicionalmente, el fármaco incorpora componentes que mejoran el suministro a las células cancerosas evitando el tejido sano, y marcadores químicos que permiten a los investigadores controlar la llegada del fármaco a los tumores. Para el nuevo compuesto, El tiempo total de diseño más el tiempo de síntesis será cuestión de semanas.

"En la actualidad, la mayoría de los medicamentos se desarrollan utilizando una técnica de detección en la que se prueban muchos compuestos candidatos contra objetivos para 'ver qué se pega', "dice Armentrout". En cambio, estamos diseñando medicamentos muy específicos basados ​​en su estructura molecular, con moléculas diana que se unen a receptores en tipos específicos de células cancerosas. En modo plug-and-play, podemos cambiar o cambiar cualquiera de los componentes funcionales, según sea necesario, para una variedad de enfoques de tratamiento ".

Al mismo tiempo, Parabon está desarrollando otras aplicaciones para la tecnología, incluidas las vacunas sintéticas para la biodefensa y las terapias génicas que pueden atacar la enfermedad, basado en información del genoma de un individuo. La tecnología también tiene aplicaciones fuera de la medicina, y los cofundadores de Parabon, Chris Dwyer y Michael Norton, se basan en el trabajo inicial respaldado por NSF para desarrollar procesos para crear puertas lógicas a nanoescala, dispositivos críticos para la informática, y nanosensores moleculares.