Estrategias en el diseño de nuevos fármacos

Con la llegada de la pandemia de la Covid-19, enfermedad por coronavirus descubierta en 2019, provocada por el virus Sars-Cov-2, la atención pública se ha centrado en buena medida en cómo se está trabajando a nivel mundial para el descubrimiento de una vacuna que sea efectiva contra este coronavirus así como de nuevos fármacos. Este artículo va a hablar de fármacos, no de vacunas, que dejaré para otro artículo.

Conceptos básicos

Existe en primer ugar que definir unos conceptos básicos:

• Fármaco. Es el principio activo de un medicamento. Un compuesto químico de estructura definida que posee una aplicación terapeútica o de diagnóstico.
• Medicamento. Es la asociación de un principio activo o fármaco con todo lo necesario para que se pueda dosificar y llegar al paciente.
• Química farmaceútica/médica/terapeútica. Trata de elucidar la relación existente entre su estructura, sus propiedades químicas y su respuesta biológica, con el fin de proporcionar los conocimientos necesarios para la creación de nuevos fármacos.

Clasificación de los fármacos según su acción terapeútica

Los fármacos se pueden clasificar según su acción terapeútica en:

• Acción terapeútica sobre organos específicos, como puede ser el sistema nervioso central, la glándula tiroidea, etc..
• Acción sobre síndromes patológicos, como pueden ser anticonvulsivos, antilipidémicos, etc..
• Acción sobre una diana específica o receptor, como anestésicos locales, antihipertensores, etc.

También se puede clasificar de acuerdo a su acción terapeútica y estructura en: antibióticos β-lactámicos y antibióticos tetraciclinas.

Nomenclatura no comercial / comercial

Para la denominación de los fármacos se pueden utilizar varias formas:

• Reglas de la IUPAC y la IUB. Se empieza por poner un nombre según la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) y la IUB. El problema con esta denominación es que los nombres son extremadamente largos.
• Denominación común internacional o nombre genérico. Se intenta que haya un nombre único y no antiguo para cada fármaco, más sencillo que el químico e independientemente del fabricante. Indica el parentesco entre sustancias que pertenezcan al mismo grupo farmacológico. Aplicable a clases de compuestos que poseen una acción terapeútica semejante como pueden ser las penicilinas.
• Nomenclatura comercial.

Partículas indicativas del grupo farmacológico

La mayor parte de los fármacos tienen un nombre que con una partícula que tiene un significado. También pueden tener nombres comerciales.

Partícula	Grupo farmacológico
-actida	Polipéptidos sintéticos de acción semejante a la corticotrofina
-acetamol	Analgésicos relacionados con el paracetamol
andr	Esteroides andrógenos
-arol	Anticoagulantes del grupo del dicumarol
-azepam	Fármacos del grupo del diazepam
barb	Derivados del ácido barbitúrico, con actividad hipnótica
bol	Esteroides anabolizantes
-buzona	Analgésicos antiinflamatorios del grupo de la fenilbutazona
-caína	Anestésicos locales
cef-	Antibióticos derivados del ácido cefalosporánico
-cilina	Antibióticos derivados del ácido penicilánico
-dipina	Bloqueadores de los canales del calcio derivados de la nifedipina
estr	Fármacos estrogénicos
-fibrato	Fármacos del grupo del cl fib t ofibrato
-formina	Hipoglucemiantes del grupo de la fenformina
gest	Esteroides progestánicos
gli-	Sulfonamidas hipoglucemiantes
-io	Compuestos de amonio cuaternario
-metacina	Antiinflamatorios del grupo de la indometacina
-micina	Antibióticos producidos por Streptomyces
mito-	Anti neoplásicos nucletóxicos
-nidazol	Antiprotozoarios del grupo del metronidazol
-olol	Bloqueadores adrenérgicos beta, del propranolol
-ónido	Esteroires para uso tópico con grupo acetónido
-orex	Anoréxicos derivados de la feniletilamina
-oxacino	Antibacterianos del grupo del ácido nalidíxico
-pramina	Fármacos del grupo de la imipramina
-pril( ato)	Inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina
-profeno	Antiinflamatorios del grupo del ibuprofeno
prost	Prostaglandinas
-relina	Péptidos estimulantes de la liberación de hormonas hipofisarias
sal	Derivados del ácido salicílico
sulfa-	Sulfonamidas antibacterianas
-terol	Broncodilatadores derivados de la feniletilamina
-tiazida	Diuréticos del grupo de la clorotiazida
-tidina	Antihistamínicos H2 del grupo de la cimetidina
-trexato	Antagonistas del ácido fólico
-verina	Espasmolíticos relacionados con la papaverina
vir	Sustancias antivirales

Por ejemplo la IUPAC denomina a un fármaco ácido 2-acetoxibenzoico. La denominación común es ácido acetilsalicílico y la denominación comercial es Aspirina (R).

Mecanismo de actuación de los fármacos

Tras la prescripción de un medicamento se producen una serie de fases que serían:

• Fase farmaceútica, que consta de la administración y la liberación en el torrente sanguíneo.
• Fase farmacocinética. Esta fase responde a la pregunta de ¿qué hace el organismo con el fármalo?. En este caso se distingue Absorción, Distribución, Metabolismo y Eliminación, ADME.
• Fase farmacodinámica. Responde a la pregunta de ¿qué hace el fármaco en el organismo?

Farmacodinámica

Consiste en la interacción entre los fármacos y sus dianas biológicas. El fármaco interacciona con lípidos, carbohidratos, proteínas (ya sean enzimas o receptores de membrana) y ácidos nucleicos.

1. Lípidos. El número de fármacos es relativamente pequeño. Alteran la estrucutra lipídica variando las propiedades fisicoquíicas de la membrana celular.
2. Carbohidratos. La función es el reconocimiento molecular (bacterias y virus reconocen a las células que infectan a través de las cadenas polisacáridas) y la regulación y crecimiento a nivel celular. El mecanismo de acción del fármaco es enlazarse al carbohidrato para que no lo reconozca la bacteria o el virus.
3. Proteínas. Son las dianas biológicas de la gran mayoría de los fármacos. Los fármacos interactúan con enzimas y receptores de membranas.
4. Ácidos nucleicos. Actúan directamente sobre los ácidos nucleicos por alteración de los procesos de replicación, transcripción o traducción, conduciendo en muchos casos a la muerte celular. Son por ejemplo, los fármacos anticancerosos.

Farmacocinética

Se trata de procesos ADME. La eficacia terapeútica óptima de un fármaco va a depender de:

• Su interacción con la diana biológica y su respuesta farmacológica.
• Del ciclo intra-orgánico del medicamento.

Lo que hace el organismo al fármaco es lo que llamamos farmacocinética y tenemos que hablar de los procesos ADME:

• Absorción, disponibilidad sistémica.
• Distribución, liposolubilidad y unión a proteínas plasmáticas.
• Metabolismo, se realizan biotransformaciones.
• Excreción, se elimina por orina, sudor, respiración, etc.

Etapas en el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos

Se pueden distinguir dos etapas:

• Etapas previas. En las que se elige una enfermedad. Se elige la diana biológica y se realiza un bioensayo.
• Etapas clave. Serían la etapa de descubrimiento, etapa de optimización y etapa de desarrollo.
  • Etapa de descubrimiento. Identificación de nuevos principios activos, generalmente llamados cabeza de serie.
  • Etapa de optimización. Modificación química del compuesto cabeza de serie con objeto de aumentar su potencia o su selectividad, o bien disminuir su toxicidad.
  • Etapa de desarrollo. Ensayos clínicos, manufactura y comercialización del fármaco.

Proceso de aprobación de fármacos

El desarrollo de un fármaco es un lento proceso que puede llegar a 11 años desde la identificación de un elegible fármaco obtetivo hasta su introducción en la medina.

Se trata de fases clínicas:

• Ensayos preclínicos: estudios in vitro y in vivo (animales)
• Fase I: ensayos en voluntarios sanos para estudiar la tolerancia y rango de seguridad. Estudios ADME.
• Fase II: ensayos en enfermos voluntarios para determinar la eficacia en la curación, efectos secundarios y dosificación.
• Fase III: ensayos en un gran nº de enfermos para obtener mayor información de la eficacia en la curación, efectos secundarios y dosificación.
• Fase IV: comparación con otros fármacos comercializados.