¿Qué es el diseño racional de medicamentos?

A lo largo de la mayor parte de la historia de la ciencia médica, se han descubierto nuevos medicamentos a través de un proceso de prueba y error o simplemente por pura suerte. A medida que la demanda de medicamentos nuevos y más efectivos ha aumentado, un nuevo método de desarrollo de medicamentos llamado diseño racional de medicamentos ha comenzado a reemplazar los métodos antiguos. En el diseño racional de medicamentos, los compuestos biológicamente activos están específicamente diseñados o elegidos para trabajar con un objetivo de medicamento particular. El diseño racional de medicamentos a menudo implica el uso de software de diseño molecular, que los investigadores usan para crear modelos tridimensionales de medicamentos y sus objetivos biológicos. Por esta razón, el proceso también se conoce como diseño de medicamentos asistido por computadora.

Un objetivo farmacológico, o objetivo biológico, suele ser uno de dos tipos. El primer tipo es una molécula en el cuerpo humano que causa enfermedad cuando es defectuosa de alguna manera. El segundo es una molécula de un microorganismo que causa enfermedades. El desarrollo de fármacos implica descubrir o diseñar nuevos compuestos químicos que interactúen con estos objetivos de manera beneficiosa, como interactuar con el colesterol para eliminarlo del cuerpo o interactuar con un virus para causar su muerte.

Los métodos más antiguos para desarrollar nuevos medicamentos tienen varios defectos que hacen que el descubrimiento de medicamentos sea un negocio costoso. El método más fácil y rápido para desarrollar un nuevo medicamento es simplemente descubrir, por pura suerte, que cierto compuesto es biológicamente activo contra un objetivo farmacológico de interés. Quizás el incidente más famoso fue el descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming en 1928. El microbiólogo descubrió el primer antibiótico cuando algunos cultivos bacterianos con los que estaba trabajando se contaminaron con un hongo bactericida. Por supuesto, este tipo de descubrimiento fortuito no ocurre muy a menudo, y la suerte no es algo en lo que las compañías farmacéuticas confíen para el desarrollo de nuevos medicamentos.

El método más común utilizado para desarrollar nuevos medicamentos es un proceso largo y a gran escala llamado análisis de biblioteca combinatoria. En este proceso, se crea un gran número de compuestos químicos y luego se analiza su actividad biológica. Si un compuesto dado muestra signos de interacción con un objetivo biológico, recibe más atención y podría convertirse en un nuevo fármaco. Sin embargo, este proceso puede llevar muchos años y enormes cantidades de dinero, e incluso al final del período de desarrollo, el medicamento podría no ser lo suficientemente efectivo o seguro para el uso humano.

El diseño racional de medicamentos es un proceso más racionalizado que requiere una cuidadosa consideración del objetivo del medicamento, así como del medicamento en sí. Este método de diseño de fármacos utiliza un equipo especial para examinar la estructura tridimensional de un objetivo farmacológico y luego encontrar un compuesto que pueda interactuar con el objetivo. Por lo tanto, el diseño racional de medicamentos requiere un conocimiento significativo de la química y la biología, porque las interacciones químicas entre los medicamentos y sus objetivos son los que determinan si un medicamento es biológicamente activo.

Los compuestos se pueden ubicar para la prueba de dos maneras. El primero implica el uso de la exploración combinatoria de la biblioteca. En este caso, sin embargo, el proceso se simplifica porque los investigadores que utilizan métodos racionales de diseño de medicamentos examinarán la biblioteca en busca de compuestos de una forma que sea lo suficientemente específica como para interactuar con el objetivo del medicamento de interés. El segundo método implica el diseño real de un compuesto que puede interactuar con el objetivo. Esto requiere la consideración de la composición química del compuesto y el conocimiento de qué grupos químicos podría requerir el compuesto para poder interactuar con el objetivo del fármaco.

El primer medicamento desarrollado mediante un proceso de diseño racional de medicamentos fue un medicamento antiviral llamado Relenza®. Este medicamento fue diseñado para interactuar con una proteína de influenza llamada neuraminidasa. Sin esta proteína, el virus de la influenza no puede infectar nuevas células; por lo tanto, el tratamiento con el medicamento puede acortar la duración de la enfermedad. Otros medicamentos diseñados racionalmente incluyen medicamentos contra el VIH, como ritonavir e indinavir, que interactúan con proteínas virales llamadas proteasas.