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Mejora de la eficacia de los fármacos mediante la corrección de la orientación 3D de las moléculas: un paso adelante hacia una nueva medicina

CIENCIASQUÍMICAMejora de la eficacia de los fármacos mediante la corrección de la orientación 3D de las moléculas: un paso adelante hacia una nueva medicina

Los investigadores han descubierto una forma de poder diseñar medicamentos eficientes dando al compuesto una orientación 3D correcta que es importante para su actividad biológica.

El avance en la atención médica depende de la comprensión de la biología de un enfermedades, desarrollando técnicas y medicamentos para el correcto diagnóstico y finalmente, el tratamiento de la enfermedad. Después de muchas décadas de investigación, los científicos han logrado comprender los mecanismos complejos que están involucrados en una enfermedad en particular, lo que ha dado lugar a muchos descubrimientos novedosos. Pero aún existen varios desafíos a los que nos enfrentamos cuando se trata de encontrar y desarrollar un nuevo fármaco que ofrezca una forma novedosa de tratamiento. Todavía no tenemos medicamentos ni métodos para combatir muchas enfermedades. El viaje desde el descubrimiento de un fármaco potencial y su desarrollo no solo es complejo, lento y costoso, sino que a veces, incluso después de años de estudio, se obtienen malos resultados y todo el trabajo duro es en vano.

Basado en estructura diseño de drogas es ahora un área potencial en la que se ha logrado el éxito de nuevos medicamentos. Esto ha sido posible gracias a la información genómica, proteómica y estructural masiva y creciente disponible para los seres humanos. Esta información ha hecho posible identificar nuevos objetivos e investigar las interacciones entre los fármacos y sus objetivos para el descubrimiento de fármacos. La cristalografía de rayos X y la bioinformática han permitido una gran cantidad de información estructural sobre droga objetivos. A pesar de este progreso, un desafío significativo en el descubrimiento de fármacos es la capacidad de controlar la estructura tridimensional (3D) de las moléculas, los fármacos potenciales, con precisión mínima. Tales restricciones son una limitación severa para descubrir nuevos medicamentos.

En un estudio publicado en Ciencia, un equipo dirigido por investigadores del Graduate Center de la City University of New York ha ideado una forma que hace posible alterar la estructura 3D de moléculas químicas de forma más rápida y fiable durante el proceso de descubrimiento de fármacos. El equipo se ha basado en el trabajo del premio Nobel Akira Suzuki, un químico que desarrolló reacciones de acoplamiento cruzado que demostraron que dos átomos de carbono se pueden unir usando catalizadores de paladio y ganó el Premio Nobel por este trabajo en particular. Su descubrimiento original permitió a los investigadores construir y sintetizar nuevos candidatos a fármacos más rápido, pero se limitó a producir moléculas 2D planas. Estas nuevas moléculas se han utilizado con éxito para aplicaciones en la medicina o la industria, pero el método de Suzuki no se pudo utilizar para manipular la estructura 3D de una molécula durante el proceso de diseño y desarrollo de un nuevo fármaco.

La mayoría de los compuestos biológicos utilizados en el campo de la medicina son moléculas quirales, lo que significa que dos moléculas son imágenes especulares entre sí, aunque pueden tener la misma estructura 2D, como la mano derecha y la izquierda. Tales moléculas espejo tendrán diferentes efectos biológicos y respuestas en el cuerpo. Una imagen especular podría ser beneficiosa desde el punto de vista médico, mientras que la otra podría tener un efecto adverso. Un buen ejemplo de esto es la tragedia de la talidomida en las décadas de 1950 y 1960, cuando se prescribió el fármaco talidomida a mujeres embarazadas como sedante en forma de sus dos imágenes en el espejo, una imagen en el espejo fue útil pero la otra causó devastadores defectos de nacimiento en los bebés nacidos. a aquellas mujeres que consumieron la droga equivocada. Este escenario confiere importancia al control de la alineación de los átomos individuales que constituyen la estructura tridimensional de una molécula. Aunque las reacciones de acoplamiento cruzado de Suzuki se utilizan de forma rutinaria en el descubrimiento de fármacos, la brecha aún no se ha llenado en la manipulación de la estructura 3D de las moléculas.

Este estudio tenía como objetivo lograr un control que ayudaría a formar selectivamente las imágenes especulares de una molécula. Los investigadores diseñaron un método para orientar cuidadosamente las moléculas dentro de sus estructuras 3D. Primero desarrollaron métodos estadísticos que predicen el resultado de un proceso químico. Luego se aplicaron estos modelos para desarrollar las condiciones adecuadas en las que moléculas 3D la estructura podría ser controlada. Durante la reacción de acoplamiento cruzado catalizada por paladio, se añaden diferentes aditivos de fosfina que influyen en la geometría 3D final del producto de acoplamiento cruzado y comprender este proceso fue crucial. El objetivo final era preservar la Orientación 3D de la molécula inicial o invertirla para producir su imagen especular. La metodología debería 'selectivamente' retener o invertir la geometría de la molécula.

Esta técnica puede ayudar a los investigadores a crear bibliotecas de compuestos novedosos estructuralmente diversos y, al mismo tiempo, poder controlar la estructura o arquitectura 3D de estos compuestos. Esto permitirá el descubrimiento y el diseño más rápidos y eficientes de nuevos fármacos y medicinas. El descubrimiento y el diseño de fármacos basados ​​en la estructura tiene un potencial sin explotar que puede utilizarse para descubrir nuevos fármacos. Una vez que se descubre un medicamento, todavía queda un largo camino por recorrer desde el laboratorio hasta los ensayos con animales y, finalmente, los ensayos clínicos en humanos solo después de los cuales el medicamento está disponible en el mercado. El estudio actual proporciona una base sólida y un punto de partida adecuado para el proceso de descubrimiento de fármacos.

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{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Zhao S y col. 2018. Formación de enlaces C – C catalizados por Pd enantiodivergente mediante la parametrización de ligandos. Sciencehttps://doi.org/10.1126/science.aat2299

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Equipo SCIEU
Equipo SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
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