Che cosa è il disegno razionale della droga?

Durante la maggior parte della storia della scienza medica, nuove droghe sono state scoperte attraverso un processo di prova-e-errore o semplicemente attraverso pura fortuna. Poiché la domanda di nuovi e più efficaci farmaci è aumentata, un nuovo metodo di sviluppo farmacologico chiamato design razionale della droga ha iniziato a sostituire i vecchi metodi. Nel disegno razionale della droga, i composti biologicamente attivi sono specificatamente progettati o scelti per funzionare con un particolare obiettivo di droga. Questo metodo comporta spesso l’uso di software di progettazione molecolare, che i ricercatori usano per creare modelli tridimensionali di farmaci e dei loro obiettivi biologici. Per questo motivo, il processo è anche conosciuto come computer-aided design di droga.

Un bersaglio di droga, o obiettivo biologico, è di solito uno dei due tipi. Il primo tipo è una molecola nel corpo umano che causa malattie quando è in qualche modo difettosa. Il secondo è una molecola proveniente da un microrganismo che causa la malattia. Lo sviluppo di farmaci prevede la scoperta o la progettazione di nuovi composti chimici che interagiscono con questi obiettivi in ​​modo benefico, come ad esempio interagendo con il colesterolo per rimuoverlo dal corpo o interagendo con un virus per causarne la morte.

I metodi più vecchi di sviluppo di nuovi farmaci hanno diversi difetti che rendono la scoperta di droga un’attività costosa. Il modo più semplice e veloce per sviluppare un nuovo farmaco è semplicemente scoprire, per fortuna, che un determinato composto è biologicamente attivo contro un target di interesse farmaceutico. Forse l’incidente più famoso era la scoperta della penicillina da parte di Alexander Fleming nel 1928. Il microbiologo ha scoperto il primo antibiotico quando alcune colture batteriche con cui stava lavorando sono diventate contaminate da un fungo battericida. Naturalmente, questo tipo di scoperta casuale non accade molto spesso, e la fortuna non è qualcosa che le aziende farmaceutiche si affidano per lo sviluppo di nuovi farmaci.

Il metodo più comune utilizzato per sviluppare nuovi farmaci è un lungo processo su larga scala chiamato screening combinatorio della biblioteca. In questo processo vengono creati un gran numero di composti chimici e quindi proiettati per l’attività biologica. Se un dato composto mostra segni di interagire con un bersaglio biologico, riceve un’attenzione maggiore e potrebbe essere sviluppata in un nuovo farmaco. Questo processo può richiedere molti anni e enormi quantità di denaro, anche se e anche alla fine del periodo di sviluppo, il farmaco potrebbe non essere abbastanza efficace o abbastanza sicuro per l’uso umano.

Il disegno razionale della droga è un processo più snello che richiede un’attenta considerazione dell’obiettivo del farmaco e del farmaco stesso. Questo metodo di progettazione di farmaci utilizza attrezzature speciali per esaminare la struttura tridimensionale di un bersaglio di droga e quindi trovare un composto che può interagire con il bersaglio. Questo processo richiede pertanto una notevole conoscenza della chimica e della biologia, in quanto le interazioni chimiche tra i farmaci ei loro obiettivi sono ciò che determina se un farmaco è biologicamente attivo.

I composti possono essere posizionati per testare in due modi. La prima riguarda l’utilizzo di screening combinatorio della biblioteca. In questo caso, però, il processo è semplificato perché i ricercatori che utilizzano metodi razionali di elaborazione dei farmaci esamineranno la biblioteca di composti di una forma sufficientemente specifica da interagire con l’obiettivo di droga interessato. Il secondo metodo prevede la progettazione effettiva di un composto che può interagire con il bersaglio. Ciò richiede la considerazione del composto chimico del composto e della conoscenza di quali gruppi chimici il composto potrebbe richiedere per essere in grado di interagire con il bersaglio di droga.

Il primo farmaco sviluppato utilizzando un processo di razionalizzazione della droga è stato un farmaco antivirale chiamato Relenza®. Questo farmaco è stato progettato per interagire con una proteina influenzale chiamata neuraminidasi. Senza questa proteina, il virus dell’influenza non può infettare nuove cellule, quindi il trattamento con il farmaco può ridurre la durata della malattia. Altre droghe progettate con razionalità includono farmaci HIV quali ritonavir e indinavir, entrambi interagiscono con proteine ​​virali denominate proteasi.