Descubrimiento de Drogas Samefa 2012- Dr. Roberto Diez

5/17/2018 Descubrimiento de Drogas Samefa 2012- Dr. Roberto Diez - slidepdf.com

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El descubrimiento de nuevas drogas:biología molecular, ingeniería genética y

biotecnología en el desarrollo de nuevas drogas

RA Diez03-04-12

Carrera de Médico especialista en medicina farmacéuticaFarmacología Experimental. Módulo: Farmacología molecular y biotecnología



¿De dónde surgen los medicamentos

y nuestro interés por ellos?Probablemente venga desde muy

atrás en la evolución…



Comportamiento alimenticio de lémures

Tomado de http://www.sciencephoto.com/media/384698/enlarge acceso 14-06-2011

Verreaux's sifaka ( Propithecus verreauxi)



¿Por qué cambian la alimentación?• En un interesante estudio (Carrai et al.,

Primates. 2003; 44:61) se presenta el consumode plantas ricas en tanino por sifakas(Propithecus verreauxi verreauxi) enMadagascar.

• Los sifakas suelen comer sólo unas pocasespecies. La ingesta de tanino, en la estaciónde preñez y nacimientos, aumentó en lashembras preñadas o en lactancia, encomparación con las restantes hembras y conlos machos.



¿Por qué cambian la alimentación?• Para hacerlo, se alimentaron de plantas habitualmente

no incluidas en las preferencias de su especie, lo cuales llamativo, porque el tanino es conocido además porligar proteínas (cuya demanda aumenta en preñez ylactancia).

• Consideraron los posibles beneficios “medicinales”del tanino: aumenta el peso, estimula la secreción deleche, tiene efecto anti-hemorrágico y anti-helmíntico.

• Los autores interpretan que la alta selectividad en laelección de plantas y la presencia de hábitosalimenticios inusuales en un grupo particular deindividuos por un tiempo limitado puede ser uncomportamiento de auto-medicación con múltiplesbeneficios adaptativos.



La producción de medicamentos en laactualidad es, en buena medida, un

proceso industrialEse proceso está en la actualidad

fuertemente regulado!!!



Algunos aspectos de historia de la

regulación de medicamentos



¿Por qué se regulan los

medicamentos?• La historia de la regulación de medicamentos

es relativamente breve.

• Se incluye entre las responsabilidades delEstado en todos los países desarrollados, yasí es recomendada por la OMS, debido a losproblemas que representa para la saludpública la presencia de drogas inefectivas,inseguras o de mala calidad en las distintascomunidades.



Contexto de la regulación de

medicamentosFuertemente condicionada por el cambio de

paradigma en el concepto de medicamento ysu calidad, desde la noción de producto casiartesanal (responsabilidad exclusiva de un

profesional, el boticario/farmacéutico) a unproducto tecnológico, fabricado a escalaindustrial



Evolución del concepto

• La historia de la regulación de medicamentosdurante el siglo XX muestra que se construyósobre los errores y accidentes detectados en

el uso de medicamentos.• Estas regulaciones son el resultado del

balance entre el interés público e intereses de

sectores profesionales e industriales. Latendencia en el mundo ha sido privilegiar elinterés público.



Tiempos idos que no volverán...

• Hacia 1900 no había leyes para el control delos medicamentos.

• En 1906 existían alrededor de 50.000medicamentos patentados en EEUU,muchos comercializados para TBC,diabetes, cáncer, etc. !!!!

• Se administraba corrientemente opio paratrastornos menstruales, menopausia,inquietud en los niños, etc.



Propaganda de “calmante” con opio



El inicio en EEUU• A comienzos del siglo XX al menos 12 niños

murieron de tétanos tras recibir suero anti-diftéricocontaminado con Clostridium tetani.

• El Congreso de EEUU sancionó en 1902 la ley decontrol de productos biológicos ( Biologics Control

Act).

• Esta ley requería inspecciones de los fabricantes y

comercializadores de productos biológicos y el testeode estos productos para verificar pureza y potencia.



Elíxir desulfanilamida



Elixir de sulfanilamida• En septiembre y octubre de 1937 murieron 107

personas en 15 estates de EEUU por ingerir ElixirSulfanilamide.• El fabricante era Sam E. Massengill Company, de

Bristol (TN) que fabricó una forma líquida de

sulfanilamida, previamente disponible en polvo y encomprimidos.• El químico jefe (Harold Watkins), un experto

reconocido, probó sin éxito con varios solventes,

incluso alcohol, y descubrió que el dietilenglicol(DEG) podía disolverla.• Agregó colorante rojo, esencia de frambuesa, lo probó

y mandó a producción, sin testeo (ya que no era

obligatorio). Continúa...



Elixir de sulfanilamida (continuación)• Se fabricaron 240 galones (1091 l) divididos en más de

1500 botellas, que se distribuyeron en farmacias,distribuidores (droguerías), médicos y agentes deventas.

• Empezaron los muertos, por insuficiencia renal, lo quecondujo a que la AMA (por denuncia de médicos)hiciera estudios con el elixir en ratas, demostrando queera tóxico..

• Una campaña masiva (forzada) permitió recuperarbuena parte del elíxir. Se calcula que hubieran muertoalrededor de 4000 personas si se hubiera consumido ensu totalidad.

• La compañía fue multada en US$ 26.000 (el máximoposible), Watkins fue echado y murió (aparentesuicidio).



Fenobarbital y GMP

• En 1941 hubo alrededor de 300 personas afectadas(incluyendo muertos) por usar los comprimidos de

sulfatiazol de una compañía, que estabancontaminados con fenobarbital.

• Ese incidente desencadenó que la FDA revisaralos requisitos de fabricación y control de

medicamentos, conduciendo a lo que actualmentellamamos GMP.



Efecto de Talidomida(Tomado de Perri & Hsu, Dermatol Online J. 2003;9:5)

http://dermatology.cdlib.org/93/reviews/thalidomide/2.jpg




Propaganda

detalidomidaen Argentina

Cortesía del Dr MartínSeoane, ANMAT









Otro problema: falsificaciones





Falsificación: en todas partes secuecen habas…

…….

Comunicado de prensa de la Comisión Europea del 31-05-07









El abc para un médico en la industria

• Existen diversos tipos de regulaciones, quecondicionan todo el proceso de desarrollo ycomercialización de medicamentos.

• En muchos de esos pasos existeparticipación médica.

• Las regulaciones pueden ser nacionales,

locales, regionales o internacionales.• De lejos, hoy, el principal conjunto sonlas normas ICH

















ICH

• La International Conference on Harmonisationof Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use (ICH) es un

foro institucional único, ya que:contiene, juntas, tanto a las autoridades

regulatorias como a la industria farmacéuticade EEUU, Europa y Japón, para

discutir los aspectos científicos y técnicos delregistro de drogas.


















Guías/productos ICH…

• Calidad (Q)

• Seguridad (S)

• Eficacia (E)• Guías multidisciplinarias (M):

Documentos técnicos comunes (CTD)

MedDRAOtras (terapia génica, etc.)



















¿Cuál es el marco en el que se desarrollala investigación preclínica?

• La misma se desarrolla en gran medida en la industriafarmacéutica.

• En ese contexto, se aplican normas desarrolladas a lo

largo del s. XX y lo que va del XXI, esencialmentecomo consecuencia de accidentes producidos en eldesarrollo o utilización de medicamentos.

• A nivel internacional, las normas de aplicación soncrecientemente armonizadas en ICH.

• En Argentina (y en la mayor parte del mundo extra-ICH), es creciente la internalización de ICH.




















Guías ICH de eficacia

• Seguridad clínica:

E1. The Extent of Population Exposure to Assess ClinicalSafety for Drugs Intended for Long-Term Treatment of Non-Life Threatening Conditions.

E2A. Clinical Safety Data Management: Definitions andStandards for Expedited Reporting.

E2B (R3). Clinical Safety Data Management: Data Elementsfor Transmission of Individual Case Safety Reports.

E2C (R1). Clinical Safety Data Management: Periodic SafetyUpdate Reports for Marketed Drugs E2C. Addendum to E2C:

Periodic Safety Update Reports for Marketed Drugs. E2D. Post-Approval Safety Data Management: Definitions

and Standards for Expedited Reporting. E2E. Pharmacovigilance Planning

E2F. Development Safety Update Report































Guías ICH

• Informes de estudios clínicos:E3. Structure and Content of Clinical Study Reports.

• Estudios dosis-respuesta:E4. Dose-Response Information to Support Drug

Registration.• Factores étnicos: E5 (R1). Ethnic Factors in the Acceptability of

Foreign Clinical Data.• Buena práctica clínica:E6 (R1). Good Clinical Practice.

G í ICH
























Guías ICH

• Ensayos clínicos:E7. Studies in Support of Special Populations:

Geriatrics.

E8. General Consideration of Clinical Trials.

E9. Statistical Principles for Clinical Trials.

E10. Choice of Control Group and Related

Issues in Clinical Trials.E11. Clinical Investigation of Medicinal

Products in the Pediatric Population.




















Guías ICH

• Guías para la evaluación clínica por categoría

terapéutica: E12. Principles for Clinical Evaluation of New

Antihypertensive Drugs.

• Evaluación clínica: E14. The Clinical Evaluation of QT/QTc Interval Prolongation

and Proarrhythmic Potential for Non-Antiarrhythmic Drugs.

• Farmacogenómica:

E15. Terminology in Pharmacogenomics. E16. Biomarkers related to drug or biotechnology

development: context, structure and format of qualificationsubmissions.
























Estudios preclínicos

Durante el desarrollo se realizan numerosos

estudios, incluyendo los orientados a descubrircandidatos a drogas, como los de screening. Losestudios preclínicos de seguridad en animales sediseñan para justificar los ensayos clínicos.

Ambos deben ser científica y éticamenteapropiados al producto en desarrollo.













Descubrimiento de nuevas drogas

• Una de las bases económicas y conceptuales de laindustria farmacéutica es la detección de nuevasmoléculas para comercializar.

• Esa detección es uno de los criterios de

clasificación/división de las compañías.• La mayoría de las corporaciones de mayor tamaño

tienen una importante actividad de investigaciónorientada a descubrir nuevas moléculas con aplicaciónterapéutica e interés comercial.

• Este proceso en inglés es frecuentemente referido como Drug Discovery.




















Descubrimiento de nuevas drogas• Para este descubrimiento se requieren conocimientos

previos (muchos generados por otras áreas de lasociedad) y actividades nuevas.

• No toda innovación es igualmente relevante niinteresante. La relevancia en parte se relaciona con lamagnitud del cambio conceptual que implica (porejemplo se asigna un trato diferencial, privilegiado, alas nuevas entidades químicas, totalmente diferentes delo ya conocido)

• El interés, desde una compañía, fundamentalmente serelaciona con su potencial de entrar exitosamente almercado, durar en él y generar en consecuenciaganancias.




















Descubrimiento de nuevas drogas• En EEUU se calculó en US$ 33.000 millones el gasto

en investigación y desarrollo (R&D) en 2003, unaumento de 3 veces con respecto a 1990 y de 30 vecescon respecto a 1977.

• Sin embargo, la cantidad de nuevas drogasdesarrolladas y aprobadas por FDA ha caído desde1996. En parte, esto ha conducido a la incorporación deherramientas más rápidas y a la concentración en lasclases de drogas en que cada compañía tiene mejoresconocimientos.

• También ha concentrado el esfuerzo en blockbusters (drogas con expectativa de ventas >1000 millones deUS$), aunque con escaso éxito en la actualidad.























Algunas consecuencias

• La concentración en pocas drogas implica riesgostambién concentrados (por ej. por la caída de suspatentes).

• Fusiones con retrasos en programas de R&D.

• Algunas categorías completas se transforman en pocoatractivas (por ej. los anti-infecciosos, conexcepciones).

• Blancos más complejos (por ej. en enfermedadescrónicas) implican mayores gastos de investigación yestudios más prolongados.


















¿De qué hablamos al decir droga?

El concepto de drug discovery y sus

consecuencias (IND y NDA) usan“droga” con un sentido bastante

restrictivo.










¿Qué es una Nueva Droga?

• El término droga o fármaco alude a unaentidad químicamente definida quemodifica algún sistema biológico.

• El concepto de “Nueva Droga”, que apareceen la reforma de FDA de 1962, requiere nosólo el dato cronológico (es nuevo lo quepreviamente no existía, o no se conocía)

sino un acto positivo de reconocimiento porla autoridad regulatoria, basado en laevidencia de eficacia y seguridad aportadapor el solicitante.
















¿Qué es una Nueva Droga? (cont.)

• Según la Corte Suprema de EEUU, la FDAtiene la autoridad de determinar qué es unaNueva Droga de acuerdo a la ley federal.

• En los años ´70 y comienzos de los ´80existieron casos desafiando la autoridad deFDA de determinar que es una NuevaDroga para “me-too” o versiones genéricas

de productos con drogas ( Drug Product ).• Después de la ley de genéricos (1984)

cambió.






















¿De dónde salen estas “drogas”?

• Extracción de fuentes naturales (vegetales oanimales, a veces minerales)

• Síntesis química

• Biotecnología

• Un problema central es diferenciar lassustancias que son buenos candidatos a “droga”

de quienes no lo son. Esa diferenciacióninvolucra un proceso de tamizado (screening)




















Aspectos más relevantes de las drogaspara un médico en la industria

• Sacando los económicos, los datos másrelevantes son:

Su farmacodinamia, y

Su farmacocinética.

• Ambos van a determinar su actividadterapéutica y perfil de efectos adversos, así como la modalidad de administración.
















¿Todo el efecto obtenido en un

tratamiento es por la actividadfarmacodinámica de las drogas?

Rta: NO








¿Qué determina el efecto de un

medicamento en un paciente?Hay por lo menos dos componentes:

• La actividad “objetiva” de la droga, comoresultado de haber alcanzado una ciertaconcentración en el órgano blanco.

• El efecto “placebo” y otros efectos novinculados a sus propiedades farmacodinámicassino a las expectativas del paciente.












Esos “otros” componentes son

• Evolución espontánea de la condición entratamiento.

• Influencias simultáneas no registradas.

• El efecto del placebo en el paciente.(¿Existe?

• Otros....















¿Existe el efecto placebo?

• Aunque la mayoría acepta su existencia, haydatos (aislados) en contra.

• En un estudio sobre 114 ensayos clínicosque incluían una rama placebo y una ramasin tratamiento, NO hubo diferencia entreambas, salvo en evaluación subjetiva del

dolor (NEJM 344:1594, 2001).• Actualmente, el consenso es que existe...















Efecto Placebo

• Existe siempre, incluso en enfermedadesclaramente orgánicas, como el Parkinson.

• El efecto placebo es MAYOR cuanto mayor es

el componente subjetivo de la dolencia enevaluación y cuanto mejor es el centroasistencial donde se efectúa un estudio.

• Problema implícito: no siempre es fácildetectar falta de eficacia asociada a defectos enla medicación, especialmente a corto plazo.


















Efecto Placebo(en ensayos clínicos de antidepresivos)

Efecto placebo ES 75% DE LA RESPUESTA

Tomado de Enserink, Science 284:238, 1999

Pl b P ki








Placebo en Parkinson

Liberación de dopamina en estriado por placebo (PET con [11C]racloprida en unpaciente con Parkinson). La menor imagen obtenida con placebo (soluciónfisiológica) es por ocupación de sitios de unión de racloprida por la dopaminaliberada. De la Fuente Fernández et al., Lancet Neurol 1:85, 2002.

Incertidumbre













Incertidumbreen la

comprensiónde efectosEl experimento en

a sugiereerróneamente quela droga es superioral placebo, pero al

administrarse sinconocimiento (b)carece de efecto!!!

Colloca & Benedetti, Nat

Rev Neurosci. 2005; 6:545

Al ú id ?


















¿Algún parecido?El misterio del efecto placebo

La autosugestión, a veces, puede curar más que lamedicina

Determinan en qué afecciones brinda alivio

Noticias de Ciencia/Salud: anterior | siguiente Sábado 28 defebrero de 2009 | Publicado en edición impresa

Patricia Luna Diario El País

MADRID.?- Quizá le resulte familiar la escena. Siente un terrible dolor de cabeza,se toma un analgésico y, apenas un par de minutos después, el dolor parecehaberse esfumado. El alivio no puede ser atribuido al fármaco porque no hatenido tiempo de llegar a la sangre y producir efecto.

Lo ocurrido hay que atribuirlo al famoso efecto placebo, por el cual una sustanciainerte parece tener propiedades curativas al administrarla como medicina. Pero,¿es realmente este efecto tan simple como la pura autosugestión? ¿Por qué algo

que no tiene principio activo puede tener efecto?








http://www.lanacion.com.ar/cienciasalud/index.asp

http://www.lanacion.com.ar/cienciasalud/index.asp



Parece claro que hay muchos tipos de placebo. Así lo confirmaFabrizio Benedetti, de la Universidad de Turín: "No hay un soloefecto placebo, sino muchos, que funcionan con diferentes

mecanismos y en distintas condiciones médicas. En determinadoscasos, la anticipación de los beneficios clínicos y las expectativasconscientes son lo importante; en otros, tienen un papelfundamental los condicionamientos clásicos inconscientes. A vecesintervienen procesos relacionados con la reducción de la ansiedad omecanismos mentales vinculados a la recompensa, mientras que enotras ocasiones la genética puede ser la clave".

........

3. Liberación de endorfinas y otras sustancias en el cerebro. En2004, el profesor Benedetti demostró que el placebo desataba laliberación de dopamina en enfermos con Parkinson. Los pacientesdel estudio respondían igual a una solución salina que al fármaco

con el que eran tratados contra la enfermedad.



¿Qué tipos de interacciones explican

la acción de las drogas?• Específicas, con macromoléculas que tienen

función. La interacción modifica la función (la

aumenta o la disminuye). Esas macromoléculasse denominan Receptores y las drogas queactúan así son Drogas de Acción Especíifica.

• No específicas, con otras moléculas. Lasdrogas que actúan así son Drogas de AcciónNo Específica.



DROGAS DE ACCIÓN

NO ESPECÍFICA• Son las que NO utilizan receptores.

• Constituyen un grupo heterogéneo.

• Ejemplos relevantes: antiácidos,detergentes, drogas que son radicales,drogas que se transforman en radicales, etc.

• El subgrupo más abundante es el de lasdrogas que son o se transforman enradicales.

Ej l d d t t



Ejemplo de detergente:Benzalconio

• Los detergentes son moléculas que seemplean para solubilizar lípidos.

• Pueden dañar las células actuando sobre losfosfolípidos de la membrana.

• El benzalconio se emplea como antiséptico(para eliminar microorganismos) y como

espermicida (para matar espermatozoides).• NO puede diferenciar las células de los

agentes infecciosos y las del paciente.



RECEPTORES

• En Farmacología, el concepto de receptor sedesarrolló a comienzos del siglo XX, a partir delestudio de sustancias microbicidas por P. Ehrlich.

• Descubrió que algunas sustancias podían matar lasbacterias que producían una infección sin matar elhuésped infectado por ellas.

• Las denomino QUIMIOTERÁPICOS y postulóque las bacterias tenían RECEPTORES para losquimioterápicos y el huésped no.

l f l i i d l



¿Cuál fue la importancia deldescubrimiento de Ehrlich?

• Además de abrir la época de la quimioterapia (quecambió el tratamiento de las infecciones y elcáncer), demostró que algunas drogas teníanESPECIFICIDAD (existían requerimientosestructurales complementarios entre la droga y sureceptor).

• Estos requerimientos dan una explicación a laexistencia de ligandos de un mismo receptor condiferente acción y a la competencia entre ellos.

R d A i i



Receptor de Aspirina

La aspirina, sea poracetilación irreversible(en general, salvo en

plaquetas, pocorelevante) o por unióndel salicilato, inhibe laciclooxigenasa (tanto

la 1 como la 2 o la 3).

TIPOS DE DROGAS DE



TIPOS DE DROGAS DEACCIÓN ESPECÍFICA

• Agonistas (se unen al receptor y estimulan sufunción)

• Antagonistas (impiden la acción del

agonista)• Inhibidores enzimáticos (inhiben enzimas,

independientemente de si existen o no

agonistas)• Probablemente, otros. En este curso

aparecerán varias…



¿Dónde hay receptores?

• En cualquier compartimiento biológicodonde existan macromoléculas con función.

• Pueden ser celulares o extracelulares.

• Usualmente, entre los celulares se analizanseparadamente los de membrana y losintracelulares.

http://content.nejm.org/content/vol348/issue6/images/large/11f1.jpeg



Determinantes

poligénicos deRespuesta adrogas

Tomado de Evans & McLeod, NEJM 348:538,2003




Raza yrespuesta acorticoides

Tanto asmáticoscomo no asmáticos,los negros (AA) eranmenos sensibles adexametasona (mayorIC50 y menor Imax)en cultivo de PMNC.

Federico et al. Chest 127:571, 2005

Métodos de estudio farmacodinámico

http://www.chestjournal.org/content/vol127/issue2/images/large/zcb0120469070001.jpeg



Métodos de estudio farmacodinámicodominantes hasta el presente

• Órgano aislado y curva dosis-respuesta(representación gráfica de la respuesta enfunción de la dosis, en escala lineal o

semilogarítmica).• Unión de radioligandos (ligandos del receptor

marcados con isótopos radioactivos) y

cuantificación de receptores y su afinidadmediante análisis gráfico (método deScatchard u otros)

Continúa

Métodos de estudio farmacodinámico



Métodos de estudio farmacodinámicodominantes hasta el presente (cont.)

• Clonado y secuenciación de los genes quecodifican los diferentes receptores, conpredicción de la estructura y análisis de

similitudes (definición de superfamilias, diseñode ligandos por computación, etc.).

• Ajuste de datos experimentales por computadora

(con algoritmos iterativos), en reemplazo de losprocedimientos gráficos manuales.

• OTROS!!!!



Receptor de Glucocorticoides



Receptor de Glucocorticoides

Existen 3 sitios alternativos de iniciación (exones 1A, 1B o1C), y splicing alternativo del pre – mRNA en exón 9.Además, sitios alternativos de iniciación de traducción enexón 2 y cambios post-traduccionales, como fosforilación

(P), ubiquitinación (Ub) y sumoilación (Sumo).

Rhen & Cidlowski.N Engl J Med. 2005;

353:1711




ACCIÓN DEL RECEPTOR DEGLUCOCORTICOIDES SOBRE NF-B

Tomado de De Bosscher et al., PNAS 97:3919, 2000

Perfil de genes regulados por receptor de



Perfil de genes regulados por receptor deGC tras 6 h con dexametasona

Widespread and selective gene regulation byGR isoforms. (A) Clustering analysis of the6,501 genes regulated by at least one GRisoform after 6 h of DEX treatment. The genetargets of each GR isoform are diverse anddistinct. (B) Each of the GR isoformsregulated a unique set of genes. The numbersof genes induced (red) or repressed (blue) byeach isoform are shown. Dotted lines mark thenumber of genes regulated by all isoforms. (C)Clustering analysis of 301 genes involved in

cell death indicated that the majority of thesegenes were selectively regulated by GRisoforms. As highlighted by the brackets, GR-D isoforms did not regulate a series of genesas robustly as the other GR isoforms

Lu et al., Mol Cell Biol 27:7143, 2007

Receptor de Andrógenos

http://mcb.asm.org/content/vol27/issue20/images/large/zmb0200770400005.jpeg



Receptor de Andrógenos

Wang et al.,Prostate63:117, 2005



PPAR

Otros miembrosrelevantes de la familiason los PPAR (alfa,beta/delta y gama).

Los alfa son activadospor fibratos(hipolipemiantes, F2)y los gama por

tiazolidinadionas(hipoglucemiantes).Fisiológicamente, porvarios ácidos grasos y

eicosanoides.

Moraes et al., Pharmacol Ther

110:371, 2006

M d l d l



Modelo delreceptor deestrógenos

SERM: “moduladores

selectivos del receptorde estrógenos”, como

tamoxifeno oraloxifeno.

CoReg: coreguladores(co-activadores o co-represores

Deroo & Korach J Clin

Invest 2006; 116:561.



SERM• Los SERMs, como el tamoxifeno y el raloxifeno

son compuestos que exhiben actividad estrogénicatejido-específica.

• El tamoxifeno funciona como agonista estrogénicoen hueso y útero y como antagonista en mama.

• El raloxifeno tiene un perfil parecido pero conmayor actividad agonista en hueso y menor en elútero.

• La diferencia parece depender del tipo decoactivadores y co-represores reclutados por cadauno, de acuerdo al cambio conformacional queproducen y al ambiente en que se encuentran.

Según el ligando se forman



Según el ligando se formandiferentes complejos

Deroo & Korach J Clin Invest 2006; 116:561.



CONSECUENCIAS DEL

MECANISMO DE ACCIÓN• Período de latencia para el comienzo de acción,diferente para distintas acciones y la misma

acción en distintas células.• Diferente duración para diferentes acciones, con

cinética distinta en varios tejidos.

• Disociación entre concentración plasmática yefecto.

• Diferencias entre distintos ligandos del receptor.

Receptor de vitamina D



Receptor de vitamina D

Haussler et al., Nutr Rev. 2008; 66(10 Suppl 2):S98

Los genes regulados por VDR son muchos



Los genes regulados por VDR son muchos


Modelo de regulación por VDR



g p




Veamos un caso exitoso

(relevante e interesante)La historia de las estatinas (inhibidores de

HMGCoA reductasa, el paso limitante de lasíntesis de colesterol) ilustra muy bienambos aspectos...

Síntesis de



Síntesis decolesterol ylovastatinaEstudios desde los años ’50

condujeron a la hipótesis del

riesgo cardiovascularasociado a los niveles altos delípidos, y su consecuencia:que la disminución de lípidosdebía ser beneficiosa.Lasíntesis de colesterol es un

proceso complicado, queinvolucra más de 30 enzimas.

Tobert JA. Nat Rev Drug

Discov 2:517, 2003



¿Cómo se llegó a las estatinas?

• La 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA (HMG-CoA)reductasa, es la enzima limitante de la vía debiosíntesis de colesterol y fue considerada un blancoatractivo en la búsqueda de drogas que redujeran la

concentración de colesterol en el plasma.• La compactina y la lovastatina son productos

naturales con un potente efecto inhibitorio sobre laHMG-CoA reductasa.

• Fueron descubiertos en los años ’70 y tomados parasu desarrollo clínico, como potenciales drogas parareducir el colesterol LDL.


Discov 2:517, 2003



Compactina (mevastatina)

Endo A. J Lipid Res 33:1569, 1992



¿Cómo se avanzó con las estatinas?

• En 1980, los ensayos con la compactina fueronsuspendidos, por razones no reveladas. Los rumoressugerían que fue por toxicidad animal seria.

• Debido a la gran similitud estructural con la lovastatina,

los ensayos con ésta también fueron suspendidos y seiniciaron estudios adicionales de seguridad en animales.• En 1982 se emprendieron ensayos en pequeña escala

con lovastatina en pacientes de alto riesgo, con

dramática reducción de colesterol LDL sin toxicidadsignificativa. Tras verificar en esos estudios animalesque no existía toxicidad seria con lovastatina, sereiniciaron los estudios clínicos.


Discov 2:517, 2003

Efecto de lovastatina en fase IIb



Efecto de lovastatina en fase IIb

bid es dos veces por día; qpm es una vez por día a la noche.

Tobert JA. Nat Rev Drug Discov 2:517, 2003




¿Có o se ava ó co as estat as?• En 1987, tras confirmación de eficacia y seguridad, la

FDA aprobó la lovastatina.• La lovastatina, a la dosis máxima recomendada (80mg/d) reducía 40% el colesterol LDL, superior a otrasdrogas de ese momento, con escasos efectos adversos,

por lo que fue rápidamente adoptada por losprescriptores y pacientes.• El único efecto adverso importante era (y es) la

miopatía, con eventual rabdomiólisis, que es raro y es

un efecto de clase (común a todas las estatinas).• En los años siguientes se desarrollaron otros miembrosde la familia, incluyendo simvastatina, pravastatina,fluvastatina, atorvastatina, cerivastatina y rosuvastatina


Estructura



Estructurade

lovastatinay estatinas

Lovastatina y compactinason compuestos naturales.La pravastatina deriva de lacompactina porbiotransformación y lasimvastatina es un derivadosemisintético de lalovastatina. El resto sontotalmente sintéticas.


Discov 2:517, 2003




¿• Actualmente es claro que su mecanismo no es

simplemente la menor síntesis de colesterol, sino enbuena medida la inducción de receptores de LDL.

• Para fines de los ’80, la hipótesis lipídica ya estabaaceptada, pero persistía el cuestionamiento de su uso porfalta de evidencia sobre mortalidad (como surgía de losestudios pre-estatinas).

• En los ’90 e inicios del sXXI, varios ensayos a granescala y a largo plazo (como el ScandinavianSimvastatin Survival Study, 4S, 1994; el Long-Term

Intervention With Pravastatin in Ischaemic Disease,LIPID, 1998, y el Heart Protection Study, HPS, consimvastatina de 2002) demostraron que reducían lamortalidad.




¿Cómo se llega al descubrimientode nuevas drogas?

Es la parte más variable, ya que es la que requieremayor capacidad de innovación para lograr ungran éxito o una gran capacidad operativa para

generar un análogo diferente de algo ya exitoso.

M d l l



Modelos usuales

• Años atrás, era usual el screening repitiendo elperfil de drogas exitosas ya en el mercado.• El desarrollo de blancos bioquímicos bien

caracterizados fue reemplazando muchos de

esos modelos.• Más recientemente, la incorporación de

modelos basados en sistemas de expresión de

blancos humanos o modelos de enfermedadhumana en animales transgénicos ha ganadocreciente participación, junto con el uso decomputación y modelos de simulación.

¿Cómo era hace unas décadas?



¿Cómo era hace unas décadas?

• En un texto clásico, KG Kohlstaedt (entoncesvicepresidente de Eli Lilly) definía eficaz como1:

...having the power to produce the effect (or result)

intended .

• Prueba de eficacia en su perspectiva era la prueba deque ...a drug is capable of producing the intendedresult. Y agregaba: Please focus your attention on thewords capable and intended.

• Tenía (y aún tiene) varias implicancias.

Kohlstaedt KG. Proof of efficacy. Industry’s point of view. En: Animal and clinical

pharmacologic techniques in drug evaluation. Compilado por PE Siegler y JH Moyer,

III.Year Book Medical Publishers, Inc.Chicago, 1967, pp 17/22.

Cómo era (Kohlstaedt ibidem)



Cómo era... (Kohlstaedt, ibidem)

• Antes de que se pueda probar eficacia, se debedelinear claramente el efecto al que se tiende.

• Es decir, se deben cumplir algunos objetivos antesincluso de lanzar un programa de investigación.

• Algunos componentes: ¿es necesario ese efecto?¿Hay otros agentes terapéuticos capaces deproducirlo? Si así fuera, ¿cuáles son sus limitacionesy qué ventajas debería ofrecer una nueva droga? ¿Lospotenciales prescriptores están o no satisfechos con loque tienen al presente?

• Otros múltiples incluyen costos, expectativas, etc.

Métodos usuales en esa época.



p1. Órgano aislado para SNV1

• Medición de antagonismo (competitivo o no) en tirasde aorta de conejo).

• Potenciación de agonistas adrenérgicos alfa en tiras

de aorta.• Medición de antagonistas competitivos reversibles de

receptores ß-adrenérgicos en aurícula izquierdaaislada de cobayo.

• Potenciación de agonistas ß en la misma• Vistas desde el presente, algunas inferencias parecen

incorrectas.Furchgott RF. Ibidem, capítulo 22.

Métodos usuales en esa época.



p2. El resto...

• Desde el capítulo 22 hasta el 83 describen, cada uno,un grupo de modelos orientados a alguna actividadconsiderada atractiva.

• La mayoría se basaban en alguna función relevante enun animal entero o en alguna derivación del mismo(típicamente, órgano aislado).

• El bioterio era el núcleo de esta parte de lainvestigación, con resultados a veces difícilmenteextrapolables, en lo cualitativo (a veces) y en locuantitativo (casi siempre).

Al l t h l



Algunos elementos ahora usuales

• High-throughput screening (tamizaje de altorendimiento), que incorpora múltiples formasdiferentes de identificar sustancias con una

propiedad particular, previamenteseleccionada. Ej.: receptor recombinante oenzima en microplaca (la clásica de 96pocillos, o superiores).

• Firma (signature) molecular en un sistemabiológico particular.

• Otros



Algunos

ejemplos

Gleeson et al., Nat Rev Drug Discov.2011; 10:197-208

Veamos sólo uno: maraviroc



(Selzentry/Celsentri; Pfizer, en a)

• UK-107,543 fue el hit más prometedor identificado enel high-throughput screening en la colección de Pfizeren Sandwich, Kent, UK.

• El esfuerzo subsecuente de optimización de uncompuesto líder mejoró varios parámetros: unión alreceptor (CCR5), actividad antiviral, farmacocinética yselectividad contra blancos humanos seleccionados,

incluyendo canales de potasio (KCNH2; HERG).• El programa sintetizó y perfiló ( profiled ) unos 1.000análogos, entre los que el maraviroc (UK-427,857) fueseleccionado para entrar en ensayos clínicos.

T ñ d l l i



Tamaño de las colecciones

Gleeson et al., Nat Rev Drug Discov.2011; 10:197-208

Las barras representan lascolecciones para screening de4 compañías farmacéuticas(GlaxoSmithKline, Novartis,Sanofi-Aventis y Wyeth,

ahora parte de Pfizer). Esnotorio el aumento de tamañoentre 2001 y 2009.

Ejemplos recientes



Ejemplos recientesDroga Indicación Blanco HTS Aprobación

Gefitinib Cáncer Tirosina kinasa c.1993 2003Erlotinib Cáncer Tirosina kinasa c.1993 2004

Sorafenib Cáncer Tirosina kinasa 1994 2005

Tipranavir HIV Proteasa c.1993 2005

Sitagliptina Diabetes Proteasa 2000 2006

Dasatinib Cáncer Tirosina kinasa 1997 2006

Maraviroc HIV GPCR 1997 2007

Lapatinib Cáncer Tirosina kinasa c.1993 2007

Ambrisentan Hipertensiónpulmonar

GPCR c.1995 2007

Etravirina HIV Transcriptasareversa

c.1992 2008

Telvaptán Hiponatremia GPCR c.1990 2009

Eltrombopag Trombocitopenia Receptor citokina 1997 2008

GPCR y



GPCR y

cáncer

Lappano & Maggiolini,Nat Rev Drug Discov.2011; 10:47-60

GPCR y EGF R



GPCR y EGF-R

Lappano & Maggiolini, Nat RevDrug Discov. 2011; 10:47-60

Algunos GPCR activados por su ligandoinducen la transactivación del EGFR(epidermal growth factor receptor) pormediadores como SRC kinasas, Ca2+,protein kinasa C (PKC) y PKA. La

generación de EGF unido a heparán (HB-EGF), que se produce por acción de lasmetaloproteasas de matriz (MMP) sobresu precursor (proHB-EGF) es necesariapara la activación de la vía seseñalización EGFR – mitogen-activated

protein kinase (MAPK) . Esta víaparticipa en expresión de genes yproliferación celular.

Tipos de desarrollos



pEj: inhibidores de proteasas

Kodalek Nature 453:861, 2008

Blancos de inhibidores enzimáticos



• Las proteasas clivan otras proteínas (sus sustratos) en fragmentos. Laproteasa del esquema previo tiene dos sustratos que comparten un sitiocomún de clivaje (en azul) pero tienen diferentes regionesflanqueándolo (en verde o en rosa).

En a), en ausencia de un inhibidor, ambos sitios son cortados por laproteasa;

En b), un inhibidor que toma la proteasa como blanco inhibe el clivajede ambos sustratos;

En c), los inhibidores que apuntan al sustrato pueden ser diseñadospara reconocer la combinación particular que flanquea el sitio de corteen sólo uno de los sustratos ( va a ser el único sustrato protegido).

• Recientemente se han identificado inhibidores orientados a sustratoque evitan selectivamente el procesamiento proteolítico de la proteínaprecursora de amiloide (amyloid precursor protein, APP) por la -secretasa, sin proteger otros sustratos que comparten el sitio de clivaje(por ejemplo, Notch).

Descubrimiento virtual de drogas



g

Gershell & Atkins, Nat Rev Drug Discov 2:321, 2003

Los datos generados/analizados por computadora dirigen el proceso de optimización deselección de compuestos para blancos particulares. Los algoritmos ADMET (absorption,distribution, metabolism, excretion and toxicology) eliminan tempranamente los candidatosproblemáticos. El screening de compuestos virtuales es más rápido y barato que los métodosconvencionales.

Tecnologías emergentes



Tecnologías emergentes

• Diversas técnicas se aplican para optimizar elrendimiento de candidatos a drogas en los ensayosclínicos y más allá. Incluyen:

Programas de simulación,Micromatrices (microarrays),

Explotación y procesamiento de datosbioinformáticos (mining and processing)

• Algunas de esas técnicas se presentan en la figura quesigue...

Tecnologías



emergentes

Gershell & Atkins, Nat Rev Drug Discov 2:321, 2003

c. Evolución dirigida, por mutagénesis dirigida o síntesis químicade genes. d. Aptámeros (ácidos nucleicos funcionales que se unena regiones específicas de proteínas, modulando su función) se usanen validación de blancos (terapéuticos o diagnósticos) e. Plataformas predictivas (e in silico) de cinética y toxicidad.

a. Electroforesisbidimensionalautomatizada parapurificación de altorendimiento de mezclascomplejas de proteínas

en baja concentración..b. Las micromatrices(microarrays) tisularesson microchips portandiversos tipos de tejidos(ADN u otro material)

normal y patológicopara validación masivade blancos y/o eficacia,distribución otoxicidad.).

Farmacogenómica para riesgo



Gershell & Atkins,Nat Rev Drug

Discov 2:321, 2003

Modelo transgénico murino de



mielodisplasiaCurva de sobrevida de ratones NHD13 transgénicos. Fueronobservados 14 meses (doscontroles murieron sin leucemia).

Lin et al. Blood 106:287, 2005

La MDS tiene hemopoyesis inefectiva,que puede persistir por tiempo

prolongado, matar al paciente por la(s)citopenia(s) o matarlo por progresión aleucemia. NUP98 (ubicado en elcromosoma 11p15.5) codifica unanucleoporina que media el transporte deRNA y proteínas por la membrana

nuclear. Frecuentemente se transloca enneoplasias hematológicas, codificandouna proteína de fusión, por ej. con HOXD11 o 13, que normalmente no seexpresa en tejido hematopoyético. Aquí usaron NUP98 y HOXD13

Modelo transgénico murino de

http://bloodjournal.hematologylibrary.org/content/vol106/issue1/images/large/zh80130580640005.jpeg



mielodisplasia

Progresión de MDS a leucemiaaguda. (A) Evolución delrecuento de blancos en uno delos ratones (empezó normal, bajó

y luego, hiperleucocitosis). (B)Eritroblastos (puntas de flecha) yRBC nucleadas (flechas). (C) Lamédula (teñida con MGG)reemplazada por eritroblastos.

Lin et al. Blood 106:287, 2005

Otro ejemplo: inhibidores de proteasa

http://bloodjournal.hematologylibrary.org/content/vol106/issue1/images/large/zh80130580640004.jpeg



Otro ejemplo: inhibidores de proteasa• Los inhibidores de proteasa del HIV fueron la

primera familia de drogas diseñadas “a medida”,apuntando al sitio activo de la enzima.

• La mayoría están fuertemente relacionados desde elpunto de vista estructural, de modo que la resistencia

a uno frecuentemente afecta otros miembros de lamisma clase terapéutica.• Se han encontrado mutaciones en 49 de los 99 AA de

la secuencia codificante; de ellos, 18 producen

resistencia.• Se requieren otros blancos en la proteasa (por ej., ladimerización o el plegamiento necesarios para suactivación efectiva).

Otro ejemplo: inhibidores de proteasa de HIV



Otro ejemplo: inhibidores de proteasa de HIV

• Varios de los modelos desarrollados se basan en laexpresión en Escherichia coli, midiendo actividad osu regulación.

• Uno de los más promisorios (Cheng et al., Antimicrob AgentsChemother 48:2437, 2004) se basa en un sistema de alto

rendimiento, con un gen detector fácilmente medible.• Tiene la ß-galactosidasa y el precursor de la proteasa

(poliproteína Gag-Pol, que se autocliva). Una vezliberada la proteasa, corta la ß-galactosidasa, lo que

hace que se pierda su actividad.• La pérdida de función de ß-galactosidasa (fácilmentemedible) se correlaciona directamente con la funciónde la proteasa.



Ejemplo de suuso: enzima

normal (wild-type)



Ejemplo de suuso: enzima

resistente.



La historia de la psicofarmacología está sembradade errores de tipo II (rechazar compuestosefectivos porque no fueron capaces de superar alplacebo en un ensayo controlado). Volver a

analizar algunas de estas drogas para establecer elperfil de receptores que utilizan) podríarepresentar una estrategía útil para identificarnuevos candidatos a droga, en base a que nuevoscompuestos patentables compartieran ese perfil.

Shorter E. Nat Rev Drug Discov 1:1003, 2002

Drogas



para

neurosis1966-1968 en FDA. Las drogas eranevaluadas por un panel especializadoen psiquiatría de NAS/NRC. Si uncompuesto no recibía una evaluación

de efectivo, era eliminado. Laevaluación era por indicación, no pordroga. *Buclizine sólo para náuseaa.‡Diferentes compañías (Lake yLederle) ofrecieron mephenoxalonepara diferentes indicaciones pero nopasó. NAS, National Academy of

Sciences; NRC, National ResearchCouncil.

Shorter E. Nat Rev DrugDiscov 1:1003, 2002

Una proteína recombinante



OBTENCIÓN DE CELULAS

PRODUCTORAS DEINTERFERON BETA 1a

(células CHO transfectadas)

ß IFN

CONSTRUCCIÓN GENÉTICA

PLÁSMIDO

IFNß

+

+++++

_

++ +

+

++ + +

+

++++ +++

+

+

+

++++

__ _

__ _

_ __

_

CULTIVO CELULAR

Linea celular TRANSFECTADA

•Aislamiento del gen humano•Construcción del vector plasmídico•Transfección de la línea celular•Selección de células productoras

•Cultivo Celular (escala piloto)•Reservorio ( Master Cell Bank)

•Caracterización del MCB

IFN, virus y antígenos (“ l i ”)



(“el sistema IFN”)

Samuel CE. Clin Microbiol Rev 14:778, 2001

Señalización por IFN ( d l i l)



(modelo convencional)

Samuel CE. Clin MicrobiolRev 14:778, 2001

Señalización por IFN-ß



Otrosgenes

Familia de IFNs



Petska S, J Biol Chem 282:20047, 2007

Familia de IFNs



Petska S, J Biol Chem 282:20047, 2007

Funciones de los IFNs /



Funciones de los IFNs /

• Durante mucho tiempo la atención estuvocentrada en la protección antiviral (conextensa información de los mecanismos) y

secundariamente, en la regulación inmune.• Actualmente, la regulación de diversas

funciones inmunes está en el centro de

atención, con diversos blancos.• Casos privilegiados: la inmunidad innata y

las células dendríticas.

TLRs e IFN-ß



ß

Activación de TLR-2, TLR-3, TLR-4 y TLR-9 induce IFN-ßBaetz et al., JBC 279:54708, 2004

Algunas proteínas inducidas por IFN



Algunas proteínas inducidas por IFN

Éstas están esencialmente asociadas al efecto antiviral....

Efectos adversos



Petska, S. J Biol Chem. 2007;282:20047-51.

Cinética de los IFN humanos



Cinética de los IFN humanosDiez RA, Perdereau B, Peter M, Dorval T, Gongora R, Falcoff ET. Scintigraphic study of

radiolabelled interferon-alpha in osteosarcoma patients. Clin Pharmacokinet. 1990Jan;18(1):82-9.

Abstract Interferon-alpha is currently under evaluation as an antineoplastic agent inseveral types of tumour. Despite its clear in vitro effects, the effectiveness of interferon invivo is limited. To assess whether this discrepancy reflects pharmacokinetic limitations,

the authors analysed interferon distribution in 2 osteosarcoma patients by scintigraphyusing 123I-interferon-alpha-2a. Numerical analysis of the scintigraphic recordsdemonstrated that the main organs of elimination were the kidneys, when thecalculation was made on the basis of surface area. On the other hand, the apparenttotal uptake by liver (whose projection surface--i.e. the area exposed to the lens--isgreater) was higher, reaching about 25 to 30% of the injected dose. The projection

surface of the tumour was able to take up radiolabelled interferon in both cases, resultingin a 4-fold increase in the external radiation count compared with the equivalent region of the contralateral limb (although it is not possible to determine whether the label is presenton the tumour itself or on the surrounding inflammatory cells). Thus, interferon-alphaseems able to reach at least the immediate neighbourhood of osteosarcoma mass.

Cinética de los IFN humanos:il ió ( 2 )



pegilación (α2a)

García-García et al., BMC Pharmacology 2010, 10:15doi:10.1186/1471-2210-10-15

http://www.biomedcentral.com/1471-2210/10/15/figure/F1?highres=y



¿Cómo y por qué llegamos al in

silico?

Es creciente el uso de simulaciones oanálisis por computación para predecir

propiedades, que luego son verificadasexperimentalmente, tanto en términos deeficacia como de seguridad.

Problemas



en eldesarrollo

van de Waterbeemd & Gifford NatRev Drug Discov 2:192, 2003

Son múltiples.

Cuanto más tardíasu detección, mayorel dinero que ya selleva invertido en eldesarrollo!!!

Problemas en el desarrollo



• En un análisis de 1998, la mitad de los fracasos durante eldesarrollo de nuevas drogas se debió a problemasfarmacocinéticos (39%) y toxicidad en animales (11%).

• Estas dos áreas son actualmente el centro de atención muytemprana en el proceso de desarrollo.

• Un problema adicional es que muchas veces las drogastienen más de un problema pero el desarrollo se suspendecuando aparece el primero, antes de descubrir losrestantes.

• Una de las soluciones ha sido (y es creciente su empleo)la utilización de herramientas predictivas en la fase dediseño de la síntesis de compuestos y de bibliotecas

Descubrimiento de Drogas Samefa 2012- Dr. Roberto Diez

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