Atrair investimentos em atividades de pesquisa na área biofarmacêutica e na criação de novos medicamentos à base de prostaglandinas para doenças atualmente incuráveis ​​​​é a principal direção da startup Gurus BioPharm, residente do Centro de Pesquisa Skolkovo. Um dos fundadores do projeto, Igor Teterin, contou à Invest Foresight sobre a história da empresa, surgida em 2011, seus produtos e investimentos em inovações biomédicas.

História de inicialização

Igor Teterin

A startup Gurus BioPharm foi fundada legalmente em 2011 Igor Teterin E Igor Lyubimov. Eles estabeleceram dois objetivos principais que uma startup deveria resolver. Trata-se do estabelecimento de um mecanismo de comercialização de projetos nacionais na área biofarmacêutica e de assistência a pessoas com doenças crónicas e incuráveis ​​através do desenvolvimento de medicamentos de alta eficácia.

A primeira experiência de Igor Teterin administrando seu próprio negócio aconteceu em 2005, após ser demitido do cargo de diretor de marketing da organização Adam (distribuidora de produtos alimentícios ultracongelados), quando surgiu a ideia de criar a empresa Gurus. Inicialmente, sua organização recém-criada estava empenhada em apoiar transações de compra e venda de pequenas empresas e atrair investimentos para indústrias em desenvolvimento e promissoras. Posteriormente, sua área de interesse incluiu projetos empresariais para a indústria farmacêutica para avaliação de moléculas inovadoras, pesquisas na área de marketing desse segmento de mercado e due diligence (avaliação independente do objeto de investimento).

Igor Lyubimov, hoje CEO da Gurus BioPharm, antes de criar a empresa, construiu sua carreira de pesquisa em um instituto estadual de pesquisa e atuou em altos cargos em organizações de investimento no desenvolvimento de soluções tecnológicas biomédicas e farmacêuticas.

No final de 2010 eles se uniram em uma equipe. No entanto, os primeiros investimentos em sua startup foram atraídos apenas em 2014 - US$ 800.000 foram recebidos em bases competitivas do Ministério da Indústria e Comércio da Federação Russa para estudos pré-clínicos do medicamento inovador GUR-801, que corrige deficiências cognitivas. Depois disso, começaram as atividades plenas e o rápido desenvolvimento da empresa. Um ano depois, em 2015, a Gurus BioPharm arrecadou 700 mil dólares do Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa para estudos pré-clínicos do medicamento para asma GUR-501, que é baseado em prostaglandinas. Este projeto é apoiado pelos principais pneumologistas da Rússia.

Agora, o grupo Gurus inclui o fundo de risco biomédico Gurus BioVenche, o laboratório de pesquisa Gurus BioPharm LLC e a divisão de tecnologia da Knoxy Lab LLC. Cerca de 10 projetos estão sendo desenvolvidos.

Princípios operacionais da empresa

As atividades de pesquisa acontecem em espaço alugado no Centro de Pesquisa Skolkovo. Todos os procedimentos são realizados em equipamentos modernos adquiridos de forma independente. A empresa conta com cerca de 10 funcionários permanentes, em sua maioria químicos e biólogos. A Gurus BioPharm atua em duas áreas: desenvolvimento de medicamentos e criação de produtos cosméticos. Para referência: tais atividades de pesquisa não estão sujeitas a licenciamento, mas a produção de medicamentos deve ser licenciada.

O desenvolvimento de produtos farmacológicos é realizado em diversas etapas. Inicialmente, qualquer projeto de medicamento inovador passa por diversos exames e um conjunto de estudos primários (sobre toxicologia, mecanismo de ação, atividade específica e outros parâmetros) no laboratório Gurus BioPharm. Essa fase dura de 6 a 12 meses. Caso as perspectivas do projeto sejam comprovadas, ele passa a integrar a carteira do fundo de investimentos Gurus BioVenche. Nesta fase de desenvolvimento, o Fundo atende apenas projetos do laboratório de pesquisa afiliado. Em seguida começa a busca por investidores privados e a participação em concursos estaduais. Todo o desenvolvimento é patenteado na Rússia e no exterior. O custo total aproximado para obtenção de patentes nos EUA, Japão, Austrália, UE e Brasil é de 1,5 milhão de rublos. Inicialmente, com um pequeno número de projetos, as patentes e o registro de marcas eram administrados pelos funcionários da Skolkovo, mas depois foi necessário um especialista interno, já que o registro de direitos de tecnologia em alguns estados pode levar vários anos.

A próxima etapa é a pesquisa pré-clínica. Consiste em testar o funcionamento de moléculas de medicamentos em nível celular (em tubos de ensaio), testá-los em animais e outras atividades. Esta é uma fase difícil que pode durar mais de 5 anos. Se os estudos pré-clínicos confirmarem a eficácia do medicamento e sua segurança, iniciam-se os ensaios clínicos em humanos (existem 2 fases de tais atividades).

A Gurus BioPharm, após completar a fase 1 ou 2 dos ensaios clínicos, vende o projeto do medicamento para empresas farmacológicas internacionais ou nacionais que já estão envolvidas no registro e produção de medicamentos.

Os estudos pré-clínicos dos dois primeiros medicamentos foram estimados em 88 milhões de rublos. Desse montante, 22 milhões de rublos são fundos próprios do grupo Gurus e investimentos privados de parceiros dos fundadores de negócios anteriores, o restante é financiamento do governo. Segundo Igor Teterin, é precisamente a captação de investimentos nesta fase do desenvolvimento de produtos biofarmacêuticos que é mais difícil, uma vez que os investidores têm relutância em investir num produto cuja eficácia ainda não foi comprovada. O número desses investidores na Rússia pode ser contado nos dedos de uma mão.

A segunda área de atuação é a criação de produtos cosméticos altamente eficazes. Porém, o esquema de trabalho nesta área é diferente - registro do produto acabado, seu lançamento e venda no mercado interno. É esse direcionamento que trará receitas para a organização em um futuro próximo.

Projetos disponíveis

Atualmente, estão sendo desenvolvidos 5 medicamentos inovadores projetados para curar ou corrigir doenças como asma, doença de Parkinson, isquemia crítica de membros, doença pulmonar obstrutiva crônica e disfunção erétil. A evolução das três últimas doenças encontra-se numa fase inicial. O medicamento para asma GUR-501 está pronto para testes clínicos em humanos.

Além disso, a segurança dos cosméticos destinados à restauração e renovação anti-envelhecimento da pele após a cosmetologia cirúrgica está sendo testada atualmente.

Já foram desenvolvidos cosméticos altamente eficazes para estimular o crescimento dos cílios, couro cabeludo e sobrancelhas, que passaram no procedimento de registro do produto, testes clínicos em humanos e estão sendo colocados à venda. O público-alvo é amplo - tanto homens quanto mulheres de diferentes faixas etárias podem utilizar os produtos.

Os produtos serão vendidos na loja online em desenvolvimento. Agora está sendo criado também um departamento de marketing, que cuidará da promoção (marketing na internet, publicações na mídia, participação em seminários e conferências) e vendas de produtos. Após testar os processos de negócios, será realizado um trabalho com médicos para popularizar os cosméticos. Segundo Igor Teterin, os planos da Gurus BioPharm incluem uma possível entrada nos mercados internacionais, uma vez que as vendas experimentais já apresentam dinâmica e procura positivas.

Sobre investimentos em desenvolvimentos biofarmacêuticos

Os projectos para criar medicamentos e equipamentos médicos inovadores são demasiado complexos, exigem muito capital e são incompreensíveis para muitos investidores privados, mas, ao mesmo tempo, tais inovações são líderes em rentabilidade. O índice de rentabilidade das startups biomédicas, segundo o Thomson Reuters - VC Index, apresentou rentabilidade de 540% no período 2010-2015. Segundo Igor Teterin, da entrada em um projeto até a saída bem-sucedida podem ser necessários mais de um milhão de dólares: em média, até 5 anos de espera e nervosismo para sobreviver a possíveis riscos. Nos países ocidentais, os custos são muito mais elevados - dezenas de milhões de dólares, mas os prazos e os riscos são aproximadamente os mesmos. A cada ano aumenta o interesse das empresas de investimento em tais projetos.

O desenvolvimento racional de novos medicamentos pela indústria é, por sua vez, facilitado quando a natureza bioquímica fundamental dos processos normais e patológicos é mais amplamente, embora incompletamente, estudada em laboratórios académicos e torna-se compreendida.

Na maioria dos casos, novos medicamentos são criados em laboratórios industriais e não académicos. Esses dois processos se complementam, pois diferem em abordagens diferentes para resolver o mesmo problema. Funcionários de laboratórios acadêmicos costumam utilizar com grande interesse as descobertas de cientistas de centros industriais como ferramenta para elucidar os mecanismos básicos de ação dos medicamentos. As descobertas na indústria dão uma grande contribuição para pesquisas fundamentais no campo da farmacologia: foram descobertos os mecanismos de ação, por exemplo, de medicamentos como o ácido acetilsalicílico e a cimetidina. O desenvolvimento racional de novos medicamentos pela indústria, por sua vez, é facilitado quando a natureza bioquímica fundamental dos processos normais e patológicos é mais amplamente, embora de forma incompleta, estudada em laboratórios académicos e torna-se compreendida. Por exemplo, o desenvolvimento de bloqueadores dos receptores de histamina dependeu do conhecimento de que a histamina é liberada no corpo e serve como mediadora no desenvolvimento de urticária, febre do feno e também está envolvida na secreção ácida normal no estômago. A eficácia do alopurinol na gota pode ser prevista devido às vias estabelecidas de síntese de ácido úrico no organismo.

Curando uma pessoa do câncer, é muito provável que seja possível se os detalhes dos processos bioquímicos em células malignas e intactas se tornarem conhecidos, e não devido a testes empíricos de dezenas de milhares de produtos químicos escolhidos aleatoriamente ou porque estão relacionados com processos existentes relativamente não seletivos e ineficazes. medicamentos anticâncer. Os medicamentos são testados em animais nos quais o câncer é induzido artificialmente, ou em linhagens de animais que foram criados especificamente para produzir a doença em altas taxas, e em culturas de tecidos (embora nessas condições as células adquiram novas propriedades). Na maioria das vezes, o objetivo da pesquisa na indústria farmacêutica pode ser declarado de forma simples: criando medicamentos lucrativos. Para que um medicamento seja rentável, deve ser útil e seguro, qualidades que são avaliadas em última análise pelo médico. A tarefa do farmacologista é prever essas propriedades a partir de dados experimentais em animais, levando em consideração as limitações, capacidades dos docentes e de seus funcionários. Esta tarefa deve ser realizada de forma que a possibilidade de falta de substâncias medicamentosas úteis seja minimizada; por outras palavras, os programas de rastreio devem ser eficazes. Observou-se que os criadores de medicamentos estão tentando limitar-se às “falsificações” para “enganar” o corpo do paciente; e há alguma verdade nisso. Os maiores desafios da farmacologia experimental residem na concepção de experiências com animais de modo que a quantidade máxima de informação possa ser recolhida utilizando relativamente poucos animais e que esta informação seja relevante para a fisiologia e patologia humana. Por exemplo, é particularmente difícil conceber experiências em animais para testar medicamentos se a sua eficácia potencial visa a correção de perturbações mentais em humanos, mas é relativamente fácil quando se estudam efeitos anticoagulantes, uma vez que as plaquetas em animais e humanos têm mecanismos semelhantes e a capacidade do sangue coagular não é difícil de determinar.

Desenvolvimento de drogas

Substâncias medicinais podem ser planejadas; esse objetivo pode ser alcançado com bastante frequência. Existem quatro abordagens principais para o desenvolvimento de medicamentos.

1. A síntese de análogos ou antagonistas de hormônios naturais, autacóides ou substâncias mediadoras, ou moléculas que alteram os processos bioquímicos estudados, permite criar agentes fundamentalmente novos com efeito terapêutico, por exemplo, bloqueadores dos receptores de histamina H2, agonistas da dopamina e antagonistas, bloqueadores dos canais de cálcio e prostaglandinas. A produtividade desta abordagem para resolver o problema da criação de novos medicamentos eficazes serve como um forte argumento a favor da necessidade de investigação científica fundamental e do seu total apoio por parte da sociedade. Somente uma compreensão da essência dos processos que ocorrem em um corpo saudável e sua interrupção durante a doença torna possível resolver a questão das formas de influenciar o corpo para alcançar a saúde e a felicidade da humanidade (o fato de que tentativas bastante sérias de estudo podem conduzir a nada apenas justifica a necessidade de investigação adicional e mais avançada, em vez de a abandonar ou interromper).
2. A mudança na estrutura dos medicamentos conhecidos provavelmente tornará possível criar uma massa de medicamentos que possuem propriedades semelhantes, mas não são fundamentalmente diferentes uns dos outros. Porém, a modificação da molécula, realizada propositalmente, pode levar a mudanças na estrutura tão importantes que permite eliminar algumas propriedades do medicamento e dar-lhe uma atividade completamente nova, o que leva à criação de medicamentos fundamentalmente novos, por exemplo, sulfonamidas (antibacterianos), derivados de sulfourea (hipoglicêmicos), compostos tiazídicos (diuréticos), diacarb (inibidor da anidrase carbônica), acetazolamida, usados ​​para glaucoma. Todos eles provêm das primeiras sulfonamidas sintetizadas na década de 30.
3. Triagem randomizada. Produtos químicos fundamentalmente novos, sintetizados ou obtidos de fontes naturais, são submetidos a estudos de triagem em animais por meio de uma bateria de testes destinada a produzir os efeitos de interesse do pesquisador. Essa triagem é atualmente um estudo muito complexo.
4. Identificação de novas propriedades em medicamentos já utilizados na clínica como resultado de um exame minucioso e observação de seus efeitos nos diversos sistemas do corpo. Por exemplo, desta forma foram estabelecidas a propriedade hipotensora dos betabloqueadores e a atividade antitrombótica do ácido acetilsalicílico.

O processo de criação de um novo medicamento

O processo de criação de um novo medicamento pode ser representado da seguinte forma. A. Ideia ou hipótese. B. Síntese de substâncias. B. Estudos em animais [vários (ratos, ratos, porquinhos-da-índia, coelhos, gatos, cães, macacos) para diferentes substâncias]. I. Farmacologia. 1. A propriedade subjacente ao efeito terapêutico pretendido. 2. Outros tipos de ação: classificação segundo os principais sistemas fisiológicos. 3. Interação com outros medicamentos com os quais o uso combinado seja possível no futuro (esses estudos podem ser realizados nas últimas etapas do estudo). 4. Farmacocinética: Os estudos toxicológicos não podem ser realizados de forma satisfatória sem dados sobre a farmacocinética da substância na espécie animal em que o estudo de toxicidade está a ser realizado. II. Métodos de pesquisa toxicológica. 1. Administração de dose única (toxicidade aguda). 2. Administração repetida da substância (toxicidade subaguda, intermediária e crônica). 3. Estudos de toxicidade convencionais: a) utilizar pelo menos duas espécies de mamíferos (dos quais apenas um é roedor); b) pelo menos duas vias de administração diferentes, uma das quais se destina ao tratamento humano; c) registro de indícios de toxicidade com estudo do mecanismo de morte; determinar a natureza do dano (órgãos-alvo), ou seja, não basta indicar que uma dose 10 vezes maior que a proposta para o tratamento do paciente não causou danos no organismo do animal. 4. Duração dos estudos com administração repetida do medicamento: 5. O estudo da toxicidade em animais com administração repetida do medicamento é geralmente dividido em dois períodos: curto prazo (2-4 semanas), durante o qual são obtidas informações indicativas para planejamento novos experimentos, e de longo prazo: a) aplicação em três doses: pequena, próxima à dose terapêutica pretendida em humanos, máxima para identificar suspeita de toxicidade, e intermediária; b) se a substância medicamentosa for um precursor (pró-fármaco), ou seja, em sua forma original é inerte e é necessário que sofra transformações metabólicas no corpo para se transformar em forma ativa, então é necessário que em cada espécie de animais de experimentação também se estabeleça sua transformação em forma ativa; c) o medicamento deve ser administrado aos animais durante 7 dias. No passado, porém, isso aconteceu de forma diferente. Aparentemente, algumas empresas acharam conveniente tomar como exemplo a semana de trabalho humano de 5 dias, como sendo bastante adequado para a realização de experiências com animais com a mesma duração; d) estudos controlados (monitoramento) em animais devem incluir o seguinte: determinação da quantidade de ração consumida, peso corporal, mudanças nas reações e condições comportamentais, exames de sangue, parâmetros bioquímicos e análise de urina (para determinar a função dos órgãos), como bem como outras monitorizações, nomeadamente visuais, das características relevantes deste medicamento ou da sua administração por animais; e) todos os animais que morreram durante o estudo devem ser submetidos a uma autópsia (deve-se lembrar a necessidade de prevenir o canibalismo de animais), pois isso acarreta perda de dados potencialmente valiosos; f) ao final do período de estudo, todos os animais são mortos e seus órgãos submetidos a exame histológico; a lista de tecidos necessários para o estudo (no Reino Unido) é de 30 itens; g) há exceções à maioria ou a todos os itens acima; por exemplo, é quase impossível estudar um efeito terapêutico como o desenvolvimento de hipoglicemia, uma vez que pode ser causada pelo uso de uma dose muito elevada do medicamento; Nem sempre é possível estudar alterações tóxicas em órgãos-alvo. III. Métodos especiais de pesquisa toxicológica. 1. Mutagenicidade. Os testes bacteriológicos de mutagenicidade permitem determinar o local da mutação (pareado em genes reguladores e danos às macromoléculas celulares). Eles devem ser sempre realizados. Não basta expor microrganismos a medicamentos apenas in vitro, uma vez que metabólitos de medicamentos com propriedades mutagênicas podem ser formados no organismo de animais ou humanos. São necessários testes desenvolvidos em animais, como a administração intraperitoneal de microrganismos.2. Não são necessários estudos de carcinogenicidade antes do início da fase inicial de testes em humanos, a menos que haja uma forte razão para suspeitar que o medicamento é provavelmente cancerígeno: por exemplo, um teste de mutagenicidade é positivo, sugere a estrutura do medicamento e dos seus metabolitos em humanos. carcinogenicidade ou alterações histopatológicas em órgãos obtidos durante o estudo de toxicidade crônica fazem suspeitar da possibilidade de mutações. Se se espera que uma pessoa receba o medicamento por mais de um ano, então o estudo experimental de carcinogenicidade deve ser realizado integralmente (ao longo de quase toda a vida do animal). O estudo de carcinogenicidade (oncogenicidade) inclui: a) estudos em duas espécies animais com baixa incidência estabelecida de tumores espontâneos; b) obtenção dos dados necessários sobre o metabolismo do medicamento; c) utilização de três doses: altas, mas levando em consideração efeitos tóxicos mínimos; baixo, ultrapassando a dose terapêutica (dose farmacologicamente eficaz) em 2-3 doses; intermediário (média geométrica entre doses altas e baixas); d) duração do estudo em ratos - 24 meses (e mais 6 meses para avaliar os resultados), em ratos e hamsters - 18 meses, ou seja, durante um período maior de suas vidas. À medida que a investigação avança, o valor dos animais aumenta, uma vez que a sua morte durante epidemias ou por outros motivos não relacionados com a investigação em curso exige estudos repetidos; isto poderia atrasar o programa de testes de segurança de medicamentos por muitos anos; e) após a conclusão dos testes, de acordo com as instruções existentes (no Reino Unido), deverá ser realizado um exame histológico de 30 tipos de tecidos corporais; no entanto, esta lista é inesgotável e devem ser tidas em conta circunstâncias especiais que surjam durante o estudo; f) definição: considera-se neoplasia (tumor) uma população de células patológicas com aumento da atividade proliferativa geralmente descontrolada e outras alterações morfológicas e funcionais menos evidentes; desenvolvem-se independentemente do fator que induziu sua ocorrência (com exceção dos tumores induzidos por vírus); um tumor maligno penetra nos tecidos circundantes e/ou metastatiza; g) interpretação dos resultados obtidos; o método mais confiável para provar o perigo de estudar a carcinogenicidade de uma substância para humanos é um estudo epidemiológico; Apesar de a maioria das substâncias que são cancerígenas para os seres humanos também terem sido consideradas cancerígenas para os animais, ainda não se sabe até que ponto as substâncias que são cancerígenas para os animais também o são para os seres humanos. “A extrapolação para humanos de dados obtidos em um experimento é um procedimento difícil e às vezes arbitrário...”

“A probabilidade de risco de carcinogenicidade em humanos aumenta se forem encontrados grandes tumores malignos que se espalham para tecidos específicos, o animal recebeu a substância de teste da mesma forma que uma pessoa a recebe e a dose da substância é igual ou inferior do que aquela que causa toxicidade mínima. Noutras circunstâncias, a substância em estudo é considerada um agente cancerígeno fraco e o risco da sua utilização é ponderado em relação ao seu valor como agente terapêutico.” h) existe uma necessidade urgente de desenvolver testes de curto prazo para determinar a carcinogenicidade da substância em estudo. Isto é importante não só porque reduzirá o custo da investigação, mas também irá acelerar a sua conclusão antes de o medicamento ser administrado aos seres humanos. Contudo, os métodos de ensaio de mutagenicidade a curto prazo actualmente disponíveis não podem substituir os estudos de carcinogenicidade em animais oficialmente exigidos, na medida em que permitam estabelecer a potencial carcinogenicidade de um medicamento. Os resultados positivos obtidos em um estudo de curto prazo sempre exigem que o estudo seja realizado na íntegra, no volume oficialmente exigido. Se os resultados das observações de curto prazo foram negativos e o medicamento não apresentou propriedades mutagênicas, isso não exclui a necessidade de identificar completamente sua carcinogenicidade. Pode surgir a questão de saber por que um novo composto poderia ser prescrito a uma pessoa antes de os estudos completos de carcinogenicidade exigidos terem sido concluídos. As respostas são as seguintes: os testes em animais têm um valor preditivo incerto; a conclusão obrigatória de estudos completos de carcinogenicidade tornaria extremamente caro o desenvolvimento de um medicamento socialmente desejável e correria mesmo o risco de abandonar o seu desenvolvimento. Isto poderia atrasar o desenvolvimento de um medicamento útil, ao mesmo tempo que seria realizado um número crescente de testes em substâncias que acabariam por ser proibidas por outras razões. Tudo isto pode parecer certo ou errado para alguns, mas este é o problema que existe na realidade.

4. Influência nos processos reprodutivos. É realizado para determinar os efeitos tóxicos em: gametas masculinos e femininos; homeostase intrauterina; embriogênese; feto; metabolismo no corpo da mãe, o que leva a danos ao feto; crescimento e desenvolvimento do útero; parto; desenvolvimento pós-natal, reflexo de sucção do recém-nascido e lactação; efeitos a longo prazo na descendência, por exemplo, no comportamento, na função geradora; próxima geração. Ao estudar alguns efeitos, é necessário realizar um experimento em pelo menos duas espécies de animais (por exemplo, ao estudar a embriotoxicidade); em outros casos, uma espécie é suficiente (por exemplo, ao determinar o efeito no desenvolvimento perinatal, fertilidade) . Via de regra, três doses são utilizadas durante o experimento. Estudos farmacocinéticos devem ser realizados em animais prenhes e as concentrações do medicamento devem ser determinadas tanto na fêmea quanto no feto. Os resultados da autópsia e do exame histológico, fornecidos no estudo do efeito na função reprodutiva, servem como documento principal para pesquisas laboratoriais.

Questões éticas no uso de animais na descoberta de medicamentos

Muitos estudos são realizados em animais anestesiados mortos por métodos “humanitários”, ou em órgãos isolados de animais. Porém, atualmente não existe outro modelo que combine a interdependência do sistema de funcionamento dos diversos órgãos e do metabolismo com a formação de produtos de transformação biologicamente ativos. Podem surgir sérias dúvidas em relação a experimentos toxicológicos que causam muito sofrimento ao animal. Todos eles serão completamente injustificados se o resultado não produzir dados úteis ao ser humano. Em muitos aspectos, as funções dos animais são semelhantes às dos humanos, mas também existem diferenças notáveis.

Significado estatístico

Se for assumido que um método de tratamento é mais eficaz que outro, então, para descobrir a verdade (isto é apenas uma aparente estranheza), deve-se começar por testar a hipótese de que os métodos são igualmente eficazes ou ineficazes. Nesse caso, podemos falar da hipótese de não diferença (hipótese nula). Assim, se o tratamento foi realizado em dois grupos diferentes de pacientes (comparação entre pacientes) ou se cada paciente foi tratado com cada um dos medicamentos (comparação nos mesmos pacientes) e se constatou que um dos métodos de tratamento foi mais eficaz do que o outro, então é necessário estabelecer se a diferença obtida se deve realmente à vantagem de um método sobre outro. Um teste estatístico de significância mostra quantas vezes as diferenças nos valores podem ser devidas ao acaso (efeitos aleatórios) se na realidade não há diferença entre os tratamentos. Se os resultados dos testes forem tais que a diferença estatística resultante ainda seja improvável, uma vez que na realidade está ausente, então o médico pode decidir de forma independente em qual confiar, ou pelo menos agir como se uma vantagem real tivesse sido estabelecida para um dos testes. métodos e reconheça isso na prática. As diferenças podem ser estatisticamente significativas, mas clinicamente de pouca importância.

Teste de significância estatística em um ensaio clínico

Da mesma forma, identificar uma diferença pode mostrar que não há diferença na eficácia de dois tratamentos, embora ainda exista uma possibilidade de que realmente exista. Em um ensaio clínico adequadamente desenhado, é possível calcular a probabilidade de não notar uma diferença real para uma determinada magnitude após a conclusão de uma determinada quantidade de pesquisas. Na prática clínica, deve-se ter em mente que se os resultados dos testes forem Significado estatístico Se a “hipótese nula” estiver correta, não há diferença entre os tratamentos em apenas cinco casos quando o experimento foi realizado 100 vezes, então tal diferença pode ser tomada como evidência suficiente de que a “hipótese nula” é, com toda a probabilidade , inválido (mas não impossível), quando na verdade existe uma diferença real entre os métodos de tratamento. Este nível de probabilidade em ensaios terapêuticos é expresso como uma diferença estatisticamente significativa ou significativa ao nível de 5%, ou a p=0,05 (p significa percentagem dividida por 100, ou seja, proporção aleatória). Significado estatístico significa simplesmente que há uma pequena chance de não haver diferença na eficácia dos dois tratamentos. Se, durante uma análise matemática, for descoberto que a hipótese de não haver diferença é verdadeira para os desvios observados ou ainda mais pronunciada apenas uma vez quando o experimento é repetido 100 vezes, os resultados são geralmente considerados estatisticamente altamente significativos a 1%. nível, ou em p = 0,01. Os testes estatísticos não fornecem evidências da superioridade de um método específico porque apenas indicam probabilidade. O médico tem o direito de aceitar os resultados do teste como corretos se forem Significado estatístico(p=0,05), se tiver justificativa teórica suficientemente comprovada para esperar resultado semelhante. Ao mesmo tempo, o médico pode recusar-se a aceitar a conclusão obtida com base na análise se esta for teoricamente impossível ou contradizer a sua experiência clínica, apesar de a diferença ser estatisticamente altamente significativa (p = 0,001). E será prudente. É importante não se deixar dominar pelos indicadores estatísticos, mas é igualmente importante evitar ignorar dados óbvios. As estatísticas podem ser definidas como um conjunto de técnicas para tomar decisões sábias diante da incerteza. Usado corretamente análise estatística– uma ferramenta muito valiosa para melhorar os métodos de tratamento. Muitos pesquisadores acreditam que resultados de estudo estatisticamente significativosé tudo o que precisa ser obtido (os editores tentam publicar resultados de testes com diferenças estatisticamente significativas e rejeitam aqueles com diferenças estatisticamente insignificantes, pois estudos sem diferenças lhes parecem desinteressantes). Isso não é verdade. Dois tipos de erros em experimentos terapêuticos devem ser avaliados. Tipo I – identificação de diferenças na eficácia dos métodos de tratamento, embora na realidade estejam ausentes; Tipo II - a diferença não é identificada, mas na realidade existe, e é tão pronunciada que os médicos ficam com a dúvida: o que a causa? O médico também deve decidir se e em que nível de probabilidade ele aceita um erro tipo II se quiser usar dados de pesquisa para tratar pacientes. Assim, apenas indicação de significância estatística as diferenças na eficácia de dois métodos de tratamento não podem responder à questão de escolher o mais eficaz. Por exemplo, os resultados da investigação indicam que Significado estatístico não há diferenças. Isso significa que os valores comparados entre si não apresentam diferenças sob determinadas condições, mas sob outras condições, por exemplo, com o aumento do número de observações, a significância estatística poderia se tornar mais significativa, ou seja, a probabilidade de se tornar estatisticamente significativo, que atende aos interesses dos médicos, pois permite comprovar a superioridade do método que parece mais valioso. A falta de significância estatística das diferenças é interpretada de forma diferente dependendo do número de pacientes examinados, por exemplo, 50 ou 500. À medida que o número de observações aumenta, a probabilidade de significância aumenta. Com números pequenos, esta possibilidade é muito menor, embora possa ser clinicamente importante, mesmo que a alteração na taxa de resposta relatada ao tratamento seja pequena. Um resultado estatisticamente não significativo pode ser interpretado como não tendo significado clínico se o intervalo de confiança relatado entre as diferenças de tratamento relatadas for estreito. Os ensaios clínicos envolvem a medição de indicadores como dor, inchaço, pressão arterial e frequência de ataques de dor cardíaca. Especificar um intervalo de confiança de 95% para a diferença média entre dois tratamentos significa: a) a concordância entre o menor e o maior valor verdadeiro de um determinado dado (por exemplo, a eficácia de um tratamento) no nível de confiança de 5%; b) a faixa dentro da qual os valores verdadeiros ou verdadeiramente importantes, por exemplo, a diferença na eficácia de um método de tratamento, estão localizados com certeza (95%). Intervalos de confiança indicam a precisão do estudo, e sua grande variedade indica conteúdo de informação insuficiente, independentemente da confiabilidade ou não da diferença registrada. Ele adverte contra colocar muito peso ou confiança nos resultados de estudos de pequena escala. Os intervalos de confiança são particularmente úteis na interpretação de dados de tais estudos porque indicam o grau de incerteza nos resultados, por exemplo, ao determinar a diferença entre duas médias (se existe ou não uma diferença estatística). Usar dados médios em combinação com um intervalo de confiança permite obter uma estimativa correta. Assim, por exemplo, se a diferença na eficácia de dois tratamentos não for estatisticamente significativa e o intervalo de confiança para as médias for amplo, então tal diferença é compatível com a validade da “hipótese nula”, ou seja, não há diferença real entre os tratamentos ou a incidência de um efeito adverso significativo ou positivo importante, o que parece muito importante. Esta situação surge apenas com um pequeno número de observações; pode ser evitada se for calculado apenas o número mínimo de observações necessárias para estabelecer com alta probabilidade o efeito benéfico previamente determinado pelo médico, ou a sua ausência. Os resultados de um estudo que não permitem chegar a uma conclusão definitiva são inúteis e antiéticos, pois criam riscos para os pacientes, ocupam tempo dos especialistas e exigem custos financeiros injustificados. O estudo desenhado deve ser informativo (ter “poder” adequado), por exemplo, fornecer pelo menos 80% de chance de detectar o efeito desejado com um intervalo de confiança estreito e 5% de significância estatística (p = 0,05). De nada adianta iniciar um estudo com menos de 50% de chance de atingir o objetivo dos pesquisadores, ou seja, se o seu “poder” preditivo for muito pequeno. Contudo, esses estudos de pequena escala são frequentemente realizados e seus resultados são publicados sem indicação de intervalos de confiança, variando médias, o que revelaria sua inconsistência. Ao realizar pesquisas, o relatório deve conter determinadas informações.

1. A diferença observada na eficácia do tratamento nos dois grupos é estatisticamente insignificante (p>0,05), mas este resultado é compatível (intervalo de confiança de 95%) com a diferença real existente numa ampla faixa: de +30 a –20% ( ou seja, com quase a mesma magnitude dos valores do sinal oposto); a ampla faixa de dispersão indica que os resultados dos estudos foram inúteis, uma vez que não apenas a faixa de flutuações na diferença de efeito é ampla, mas também os valores resultantes na diferença de efeito são indistinguíveis de zero (“spin” em torno de zero ).
2. A diferença observada entre os grupos que receberam diferentes tratamentos é estatisticamente significativa (p<0,05), но результат совместим с существующими различиями от 2 до 35% (в одном и том же направлении); при таком широком диапазоне различий можно не получить объективной оценки, так как клинически полезные различия в эффекте могут устанавливаться только в пределах 20%.

Se a faixa de variação for estreita, por exemplo 30-38% e os valores estiverem acima do valor mínimo clinicamente exigido (20%), que é considerado clinicamente importante e estatisticamente significativo, então pode-se considerar que informações confiáveis ​​foram obtidos que devem ser considerados valiosos (se forem apoiados por dados de outros estudos) para justificar recomendações para o tratamento de pacientes. Se todos os relatórios de periódicos fossem acompanhados de informações semelhantes sobre significância estatística e intervalos de confiança, haveria menos informações inúteis e até enganosas sobre ensaios terapêuticos na literatura, uma vez que os editores se recusariam a publicar materiais que não contenham informações valiosas na opinião dos próprios autores.

Escopo do estudo terapêutico, número de participantes

Antes de iniciar um ensaio terapêutico, é necessário decidir o momento do seu término. O número necessário de pacientes envolvidos depende das diferenças consideradas clinicamente importantes, que devem ser buscadas previamente. Se o investigador puder pré-especificar a diferença desejada na eficácia do tratamento (como se já tivesse concluído o ensaio e estivesse discutindo a importância dos resultados), então o número de pacientes necessários para obter uma diferença clinicamente significativa, se de fato ela pudesse realmente existir , pode ser calculado. Isto é chamado de conceito de poder de um ensaio clínico (a capacidade de detectar uma diferença estatisticamente significativa em favor de um tratamento mais apropriado quando as diferenças são iguais ou maiores do que aquelas clinicamente úteis nas quais os médicos estão interessados). Obviamente, tal cálculo deve ser feito antes do início do teste, e não após sua conclusão, quando se constata que sua resolução é muito baixa e que o teste não foi útil. O excesso de confiança na detecção de diferenças muito pequenas pode levar à necessidade de estudos incrivelmente grandes. Muitas vezes é necessário chegar a um compromisso, tendo em conta o número de pacientes à disposição do investigador (que normalmente é sobrestimado), a viabilidade das tarefas e a avaliação realista da diferença que é verdadeiramente clinicamente significativa. Um médico que pretende utilizar um grupo fixo de pacientes num ensaio terapêutico geralmente consulta um estatístico para decidir sobre o número necessário de participantes. Tal avaliação pode revelar-se correta se o médico informar ao estatístico sobre a magnitude da diferença que lhe interessa determinar e sobre o risco aceitável associado aos erros dos tipos I e II, ou seja, erros na análise dos resultados expressos. no reconhecimento de uma diferença quando esta está ausente (tipo I), e na sua não detecção quando existe (tipo II). O resultado de tal cálculo geralmente é um choque para o clínico, uma vez que ele tem apenas uma vaga ideia sobre o assunto e geralmente está cheio de entusiasmo quanto ao efeito terapêutico esperado. Nesses casos, ele começa a falar sobre seu desejo de realmente determinar “qualquer” diferença, mesmo que pequena, que seja “totalmente comprovada” para aceitá-la como realmente existente. No entanto, o que pode parecer um requisito razoável para um médico, na verdade resulta na necessidade de inscrever um número incrivelmente grande de pacientes no ensaio. Dois pontos serão suficientes. Se a taxa de mortalidade for de 20% (por exemplo, com o tétano em algumas partes do mundo), então o ensaio deverá incluir cerca de 1000 pacientes (estudos semelhantes foram realizados). Um estudo em que a superioridade de um dos métodos de tratamento seja estabelecida com 5% de confiança (enquanto a eficácia deste último aumenta de 75 para 85%) deve ser realizado em 500 participantes; neste caso, sua resolução será de 80%. É claro que quanto maior a diferença esperada, menos pacientes serão necessários para participar do estudo, e quanto menor a diferença esperada, maior o número (estes cálculos mostram claramente por que os métodos controlados para avaliar o efeito terapêutico dos medicamentos são cada vez mais atraindo a atenção de pesquisadores). Um estudo bem conduzido, com um grau razoável de confiança de que os resultados serão confirmados por outros investigadores, deve ser preferido a um estudo que visa determinar a eficácia de um tratamento com certeza absoluta. Tal estudo ou critério de fracasso devido ao tédio e outras fraquezas humanas garantirá que os resultados sejam obtidos quando o medicamento testado já estiver obsoleto. Normalmente, um estudo desenhado é realizado com análise estatística periódica (semanal ou mensal) e, uma vez obtida uma diferença estatisticamente significativa na eficácia do tratamento, o estudo pode ser considerado completo. Porém, infelizmente, é impossível realizar o tratamento simultaneamente e realizar periodicamente o processamento estatístico dos resultados obtidos para saber “como vão as coisas” ou para interromper o estudo quando a diferença nos resultados se tornar significativa. O teste deve ser concluído não só em termos de avaliação dos resultados, mas também no tempo, pois a situação pode mudar e, portanto, os dados estatísticos podem mudar; portanto, estudos de curto prazo podem ser enganosos e inconsistentes com a validade dos tratamentos comparados. A confirmação dos resultados por outros pesquisadores é necessária para o progresso não só da terapia, mas também da ciência em geral. Não é razoável atingir um nível insuficiente significância estatística da diferença(por exemplo, p-0,06), visam alcançar um nível consistente de significância estatística (por exemplo, p=0,05) aumentando ligeiramente o número de pacientes incluídos nos estudos, esperando que isso atinja p=0,05 ou menos. Esta técnica não deve ser usada deliberadamente para obter uma diferença confiável. As capacidades dos próprios métodos de tratamento devem ser os únicos fatores que determinam a obtenção de determinados resultados. No entanto, estas são apenas considerações teóricas, e praticamente não há pesquisador que trate pacientes por muitos meses sem ter certeza do que está acontecendo nos grupos observados do ponto de vista dos métodos estatísticos de avaliação, e que não experimente a influência dos resultados da análise estatística sobre as decisões de aceitação sobre a conveniência de encerrar ou continuar o estudo. A rigor, isto não é consistente com os princípios estatísticos, mas sem dúvida este comportamento ainda é observado entre os médicos. Isto sugere que a solução mais simples seria deixar tudo como está e reconhecer mentalmente a maior parte dos valores publicados como o dobro do valor (em comparação com o que realmente é). A única alternativa completamente ética e razoável seria contratar um estatístico qualificado que pudesse submeter os dados a análises computadorizadas semanalmente para um planejamento consistente. Planejamento sequencial. Este tipo de planejamento foi introduzido na prática devido à evidente necessidade de correções adicionais do plano de pesquisa, o que permitiria sua continuidade ou interrupção no recebimento. resultados estatisticamente confiáveis ou se uma implementação adicional for indesejável. Uma característica essencial desse planejamento é que o teste é limitado a um tempo pré-determinado, enquanto o pesquisador, de acordo com os resultados obtidos em determinado momento, deve decidir por si mesmo que esse momento chegou (poucos deles resistem em escolher independentemente o momento quando a diferença é estatisticamente significativa, o que leva inevitavelmente à obtenção de resultados positivos com elevada frequência). O método de análise sequencial permite testes adicionais, mas tem as suas limitações: por exemplo, um parâmetro de avaliação específico deve ser obtido num ponto selecionado, embora muitos ensaios, como os que avaliam medicamentos anti-reumáticos, exijam a avaliação de muitos indicadores. Foi encontrado um compromisso entre um ensaio de grupo fixo e um ensaio desenhado sequencialmente. Isto permite que a análise estatística formal seja realizada em várias etapas predefinidas e que seja tomada uma decisão sobre continuar ou encerrar o estudo. A realização de tais análises intercalares reduz a significância estatística, mas não significativamente se forem realizadas menos de quatro vezes durante um longo período (uma vez que a análise intercalar é realizada tendo em conta o nível mais elevado e excessivo de erro Tipo I, pelo que o risco global de isso, aceito durante o planejamento, ao final do teste não aumentará). Este planeamento sequencial modificado reflecte as condições reais da medicina prática e proporciona uma combinação razoável dos requisitos da estatística e da medicina. Consulta com um estatístico ao planejar um estudoé necessário, pois após sua conclusão não poderá mais aumentar sua resolução. Um teste de significância só pode ser razoavelmente aplicado a um experimento em que a única variável que difere sistematicamente entre os grupos é o efeito da droga que está sendo estudada. Erros na seleção dos pacientes, seu agrupamento, exame e avaliação das alterações nos indicadores mais importantes observados sob a influência do tratamento levam à falta de sentido do processamento estatístico dos resultados. O processamento estatístico de históricos de casos antigos tem mais probabilidade de ser enganoso do que benéfico e não tem valor científico.

Sensibilidade dos métodos de pesquisa clínica

Infelizmente, os ensaios clínicos não são tão sensíveis quanto os médicos gostariam. Os ensaios clínicos que comparam as taxas de mortalidade entre grupos com uma proporção de 1:3 ou superior têm alta validade, mas para diferenças de proporção inferiores a 2:3, a eficácia dos medicamentos é difícil de estabelecer. Estas proporções resumidas são muito importantes e devem ser levadas em consideração por todos os organizadores de ensaios clínicos. Nesse sentido, o erro mais comum é tentar realizar um estudo em que a diferença de mortalidade nos dois grupos comparados não ultrapasse 2:3.

É claro que os resultados de um estudo raramente fornecem uma resposta definitiva à questão colocada pelos médicos. Os resultados confirmatórios obtidos por pesquisadores de outros centros desempenham um papel importante no estabelecimento da verdadeira eficácia dos medicamentos. Se, ao realizar um estudo em vários grupos, os resultados variam, então eles tentam coletar todos os materiais juntos e submeter os dados ao processamento estatístico apropriado (mas você não pode simplesmente resumir os grupos). Uma análise sumária pode ser instrutiva. Contudo, os resultados selecionados para análise devem ser de alta qualidade e os resultados agregados devem ser tratados com cautela.

O processo começa com a obtenção de uma nova composição química. Substâncias com estrutura complexa podem ser obtidas de diversas fontes, como plantas (glicosídeos cardíacos), tecidos animais (heparina), culturas microbianas (penicilina), células humanas (uroquinase) e engenharia genética (insulina humana). A pessoa penetra mais profundamente nas relações estrutural-funcionais, a busca por novos agentes torna-se mais focada.

Testes pré-clínicos

Os testes pré-clínicos recolhem informações sobre os efeitos biológicos de novas substâncias. A triagem inicial é realizada em estudos bioquímico-farmacológicos ou experimentos em culturas celulares, células isoladas e órgãos isolados. Uma vez que estes modelos não são capazes de reproduzir completamente toda a gama de processos biológicos num organismo intacto, qualquer medicamento potencial deve ser testado em animais. Somente experiências com animais podem responder à questão. se os efeitos desejados ocorrem em doses não tóxicas ou pouco tóxicas.

O estudo de toxicidade foi concebido para avaliar:

• toxicidade com uso de curto e longo prazo,
• possibilidade de dano genético (genotoxicidade, mutagenicidade),
• a possibilidade de desenvolver tumores (oncogênicos e carcinogenicos),
• a possibilidade de dar à luz um feto doente (teratogenicidade).

Em animais, os compostos de teste também são testados quanto à absorção, distribuição, metabolismo e excreção (farmacocinética). Mesmo ao nível dos estudos pré-clínicos, a grande maioria dos potenciais compostos medicamentosos é eliminada e apenas alguns deles permanecem.

Testes clínicos

Fase I

Nesta fase, novos medicamentos são testados em indivíduos saudáveis ​​para determinar se os efeitos encontrados nos testes em animais são observados em humanos e para identificar relações dose-resposta.

Fase II

Um potencial novo medicamento é testado em pacientes selecionados para determinar a eficácia terapêutica para a doença a que se destina. O efeito positivo deve ser claro e os efeitos indesejáveis ​​devem ser aceitavelmente pequenos.

Fase III

Nesta fase, grandes grupos de pacientes são recrutados para o estudo para comparar o medicamento do estudo com o tratamento padrão quanto aos resultados do tratamento.

Como forma de testes em humanos, esses ensaios clínicos estão sujeitos a revisão e aprovação por comités de ética, de acordo com as Declarações de Helsínquia, Tóquio e Veneza. Durante os ensaios clínicos, muitos novos medicamentos são considerados inadequados para uso. Em última análise, apenas um medicamento permanece entre aproximadamente 10.000 substâncias recentemente obtidas.

A decisão de aprovar um novo medicamento é tomada pelo órgão regulador nacional (na Rússia - o Comitê Farmacêutico do Ministério da Saúde da Federação Russa). Os requerentes (empresas farmacêuticas) submetem ao órgão regulador um conjunto completo de documentação de ensaios pré-clínicos e clínicos em que os dados obtidos sobre eficácia e segurança atendem aos requisitos estabelecidos e à forma pretendida de liberação do produto (comprimidos, cápsulas, etc.)

Uma vez aprovado, o novo medicamento pode ser vendido sob uma marca e assim. fica disponível para prescrição médica e venda em farmácias.

Paralelamente, está em andamento o desenvolvimento do processo tecnológico de produção do medicamento, requisitos de qualidade e métodos de análise.

O processo de desenvolvimento e preparação de medicamentos para produção de medicamentos geralmente dura de 5 a 8 anos.

Fase IV

Ele continua a ser monitorado à medida que a droga se espalha. Um julgamento final sobre a relação benefício-risco de um novo medicamento só pode ser feito com base na experiência de longo prazo com o seu uso. Desta forma, é determinado o valor terapêutico do novo medicamento.

Nossa opinião

O caminho de um novo medicamento desde o laboratório de pesquisa até o balcão da farmácia é longo e requer o investimento de enormes recursos. É por isso que é estúpido falar em substituição total de importações na indústria farmacêutica. A menos, é claro, que estejamos falando de cópias ilegais e semilegais de desenvolvimentos de outras pessoas ou da produção interminável de medicamentos obsoletos.

Como são criados os medicamentos e as vacinas? Quantas pessoas trabalham com cada medicamento? Como você tem certeza de que o medicamento funcionará?

Eles nos contaram sobre isso Pesquisadora Sênior do Instituto de Imunologia da Agência Federal Médica e Biológica da Rússia, Candidata em Ciências Biológicas Marina Abramova e diretora executiva da Associação de Organizações de Pesquisa Clínica, Svetlana Zavidova.

Vacina da gripe

Vamos falar sobre a criação de medicamentos a partir do exemplo da vacina contra a gripe, desenvolvida pela nossa especialista Marina Abramova.

Existem muitas vacinas contra a gripe diferentes que foram criadas. Existem os “vivos”, incluem um vírus vivo inteiro, apenas enfraquecido. Existem vacinas com partes do vírus, com o material genético deste microrganismo retirado... Mas todas têm as suas deficiências, por isso o trabalho continua para criar uma vacina cada vez mais segura.

Nossos cientistas conseguiram isolar proteínas da superfície do vírus às quais as defesas do nosso corpo reagem. Tendo encontrado essas proteínas, o sistema imunológico humano irá estudá-las, lembrá-las e, quando um vírus influenza vivo e completo entrar no corpo, reconhecerá imediatamente o “inimigo” e mobilizará todas as suas forças para evitar que cause a doença ali. .

Quanto menor for o pedaço de vírus usado na vacina, mais facilmente a pessoa tolera a vacina. Mas, ao mesmo tempo, esse pequeno pedaço é menos reconhecido pelo sistema imunológico. Isso significa que outra substância deve ser adicionada à vacina que ajude o corpo a reconhecer a proteína do vírus e a produzir anticorpos contra ela – células que destroem os “inimigos” do corpo.

O trabalho começou. Eles isolaram da superfície do vírus proteínas que o ajudam a penetrar em nossas células, limparam-nas de tudo o que era desnecessário: das cascas, do material genético, de outras proteínas... Ao mesmo tempo, era preciso garantir que o resultado desejado foi obtido não apenas de vez em quando e em um tubo de ensaio, mas constantemente. Várias dezenas de pessoas trabalharam na criação de uma vacina durante cerca de três anos. Mais da metade das ideias e propostas foram rejeitadas. Em geral, soluções pouco promissoras são eliminadas em todas as fases da criação de um medicamento ou vacina. Apenas 1% dos empreendimentos conseguem chegar ao consumidor.

Segurança primeiro

Mas agora foi criado um medicamento ou vacina e começa um sistema de testes em várias fases. Você precisa verificar o medicamento:

• para toxicidade aguda, ou seja, se você será envenenado por ela;
• para toxicidade crônica - ocorrerá intoxicação se o medicamento for tomado por muito tempo;
• sobre a toxicidade reprodutiva - se o medicamento ou a vacina afetarão a saúde da prole.

Primeiro, são realizados testes em animais. Cada tipo de pesquisa requer animais próprios, pois cada animal é um pouco mais sensível a algum efeito da droga. Eles testam em porquinhos-da-índia para ver se ocorrem alergias. A temperatura aumentará após a vacinação - em coelhos. Eles testam em ratos para ver se o remédio irá envenená-lo. Mas os ratos não pegam gripe, portanto, ao injetar neles um medicamento contra essa infecção, é impossível entender se ele protegerá contra a doença ou não. Mas os furões pegam gripe. Eles podem ser vacinados e depois infectados e ver se a doença se desenvolve ou não.
Todas essas verificações de segurança para um novo medicamento ou vacina levam em média de 2 a 5 anos.

Quatro fases

Em seguida vêm os estudos clínicos envolvendo humanos. Podem durar de 2 a 10 anos, com média de 5 anos. Aqui, o tempo depende da extensão da doença para a qual o medicamento está sendo testado e da rapidez com que o número necessário de voluntários doentes pode ser recrutado.

Mas primeiro A pesquisa está em andamento em pequenos grupos de pessoas saudáveis para ver como o medicamento será tolerado pelo organismo e se causará danos. Normalmente, o número de voluntários saudáveis ​​é de 20 a 100 pessoas.

Segunda fase da pesquisa- pessoas doentes. Via de regra, são de 100 a 500 pacientes. Nessa fase, são selecionadas as dosagens, definido o regime posológico do medicamento e avaliada sua eficácia.

Terceira fase- o mais difundido. Podem participar até 10 mil pessoas de diversos países. Sem investigação internacional, é impossível levar o medicamento ao mercado mundial.

E quarta fase– o medicamento continua a ser estudado durante o registro e após a entrada no mercado. O estudo está em andamento, pois podem ocorrer efeitos retardados; observe as interações com outros medicamentos; Assim que um medicamento ou vacina é aprovado para uso em adultos, começam os estudos em crianças.

De acordo com estimativas da Associação Americana de Fabricantes Farmacêuticos, o desenvolvimento de um novo medicamento custa hoje às empresas farmacêuticas entre 1,8 e 2,4 mil milhões de dólares! Não é surpreendente que novos medicamentos originais apareçam com pouca frequência.

Problemas éticos

Todos os estudos de medicamentos e vacinas são conduzidos de acordo com protocolos especiais, sob o controle do Conselho de Ética do Ministério da Saúde da Federação Russa e de comitês de ética locais criados em instituições médicas. O hospital que tiver o direito de realizá-las deverá obter credenciamento para esse tipo de atividade.
Os estudos são realizados, via de regra, de forma cega: nem os próprios pacientes nem os médicos que os tratam sabem o que o voluntário está recebendo: um “manequim” ou um novo desenvolvimento. A pesquisa não pode ser realizada com a participação de pessoas “forçadas” - presos, militares, órfãos. Todos os voluntários assinam um termo de consentimento para o estudo.

Às vezes você pode ouvir o ponto de vista de que envolver crianças em pesquisas é imoral. Mas as crianças precisam de ser tratadas com medicamentos modernos e, para isso, precisamos de compreender como estes medicamentos agem sobre elas.

A propósito, tanto pacientes adultos quanto pais de crianças doentes raramente se recusam a participar de ensaios clínicos de novos medicamentos se os médicos assistentes lhes oferecerem isso. Porque entendem que receberão o novo medicamento gratuitamente e que estarão sob estreita supervisão de médicos altamente qualificados durante todo o estudo.

Outra história de terror para as pessoas comuns é que a Rússia é um campo de testes para novas drogas estrangeiras. Isto está errado. Em primeiro lugar, com qualquer estudo o risco é reduzido ao mínimo; em caso de efeito adverso, o uso do novo medicamento é imediatamente interrompido. E em segundo lugar, por exemplo, em 2015 na Rússia havia apenas 2 estudos internacionais por 1 milhão de pessoas, enquanto na Bélgica havia 46 por milhão de pessoas, na Suíça – 39, em Israel – 34,8... O volume da nossa participação em eventos internacionais pesquisam novos medicamentos – apenas 1%.

Uma empresa farmacêutica que desenvolveu um novo medicamento original tem 20 anos para recuperar os bilhões gastos na criação do medicamento. Desta vez ela lança sozinha no mercado internacional. E aí qualquer farmacêutica pode lançar um genérico - pegar o mesmo princípio ativo do medicamento original e fazer o seu próprio remédio, que será bem mais barato, já que para lançar um genérico não é necessária uma pesquisa tão minuciosa e demorada.

O artigo dá uma ideia básica de como os medicamentos são criados no mundo moderno. São considerados a história do design de drag, conceitos básicos, termos e tecnologias utilizadas nesta área. É dada especial atenção ao papel da tecnologia informática neste processo intensivo em conhecimento. São descritos métodos para pesquisar e validar alvos biológicos de medicamentos, triagem de alto rendimento, processos de testes clínicos e pré-clínicos de medicamentos e o uso de algoritmos de computador.

Design de arrastar: história

A indústria de design direcionado de novos medicamentos, ou, como esse processo é chamado, derivado do inglês, por falta de um termo russo igualmente curto e conveniente, drag design ( medicamento- medicamento, projeto- projeto, construção) é uma disciplina relativamente jovem, mas ainda não tão jovem como comumente se acredita.

Figura 1. Paul Ehrlich, o primeiro a levantar a hipótese da existência de quimiorreceptores e seu possível uso na medicina.

Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA

No final do século XIX, a química atingiu um grau significativo de maturidade. A tabela periódica foi descoberta, a teoria da valência química, a teoria dos ácidos e bases e a teoria dos compostos aromáticos foram desenvolvidas. Esse progresso indubitável deu impulso à medicina. Novos produtos químicos - tintas sintéticas, derivados de resinas, passaram a ser utilizados na medicina para coloração diferencial de tecidos biológicos. Em 1872-1874, em Estrasburgo, no laboratório do famoso anatomista Wilhelm Waldeer, o estudante de medicina Paul Ehrlich (Fig. 1), que estudou a coloração seletiva de tecidos, primeiro levantou a hipótese da existência de quimiorreceptores - estruturas de tecidos especiais que interagem especificamente com produtos químicos, e postulou a possibilidade de utilização desse fenômeno no tratamento de diversas doenças. Posteriormente, em 1905, esse conceito foi ampliado por J. Langley, que propôs um modelo de receptor como gerador de impulsos biológicos intracelulares, que é ativado por agonistas e inativado por antagonistas.

Este momento pode ser considerado o nascimento da quimioterapia e uma nova revolução na farmacologia, e no século XX levou a um sucesso sem precedentes na medicina clínica. Uma das conquistas mais famosas da indústria farmacêutica do século 20 pode ser chamada de penicilina, um antibiótico descoberto em 1929 por Alexander Fleming e posteriormente estudado por Cheyne e Florey. A penicilina, que tem efeito antibacteriano, serviu à humanidade um serviço insubstituível durante a Segunda Guerra Mundial, salvando a vida de milhões de feridos.

Espantadas com o sucesso da penicilina, muitas empresas farmacêuticas abriram as suas próprias divisões microbiológicas, depositando nelas esperanças de descobrir novos antibióticos e outros medicamentos. Avanços subsequentes na bioquímica levaram ao fato de que se tornou possível prever teoricamente alvos bem-sucedidos para intervenção terapêutica, bem como modificações nas estruturas químicas dos medicamentos, gerando novos compostos com novas propriedades. Assim, o antibiótico sulfonamida, como resultado de uma série de estudos, deu origem a famílias inteiras de hipoglicemiantes, diuréticos e anti-hipertensivos. O design do arrasto atingiu um nível qualitativamente novo quando o desenvolvimento de novos compostos medicinais tornou-se não apenas uma invenção da imaginação dos químicos, mas o resultado de um diálogo científico entre biólogos e químicos.

Um novo avanço foi associado ao desenvolvimento da biologia molecular, que possibilitou envolver informações sobre o genoma no desenvolvimento, clonar genes que codificam alvos biológicos terapeuticamente importantes e expressar seus produtos proteicos.

A conclusão do projeto “genoma humano”, que marcou o início do novo milênio, a partir do qual foi lida a informação completa contida no DNA humano, foi um verdadeiro triunfo para o ramo da ciência biológica denominado “genômica”. A genômica fornece uma abordagem completamente nova para a busca de novos alvos terapeuticamente importantes, permitindo que eles sejam pesquisados ​​diretamente no texto de nucleotídeos do genoma.

O genoma humano contém 12.000–14.000 genes que codificam proteínas secretadas. Atualmente, não são utilizados mais de 500 alvos na indústria farmacêutica. Existem estudos que afirmam que muitas doenças são “multifatoriais”, ou seja, são causadas pela disfunção não de uma proteína ou gene, mas de 5 a 10 proteínas interligadas e dos genes que as codificam. Com base nestas considerações, podemos concluir que o número de alvos em estudo deverá aumentar pelo menos 5 vezes.

A classificação bioquímica dos alvos biológicos atualmente estudados e sua proporção numérica são apresentadas na Figura 2. Deve-se notar especialmente que a maior proporção (> 60%) de receptores são receptores acoplados à proteína G de membrana ( GPCR, Receptores acoplados à proteína G), e as vendas totais de medicamentos destinados a interagir com eles são de 65 mil milhões de dólares anuais e continuam a crescer.

Conceitos Básicos

Figura 3. Três tipos de influência dos ligantes na resposta celular: aumento de resposta ( agonista positivo), constância da resposta, mas competição pela ligação com outros ligantes ( agonista neutro) e diminuição na resposta ( antagonista).

Os conceitos básicos usados ​​no design de arrasto são alvo E medicamento. Um alvo é uma estrutura biológica macromolecular, presumivelmente associada a uma função específica, cuja violação conduz a uma doença e sobre a qual deve ser exercido um determinado impacto. Os alvos mais comuns são receptores e enzimas. Um medicamento é um composto químico (geralmente de baixo peso molecular) que interage especificamente com um alvo e de uma forma ou de outra modifica a resposta celular criada pelo alvo.

Se o alvo for um receptor, então o fármaco provavelmente será seu ligante, ou seja, um composto que interage especificamente com o sítio ativo do receptor. Na ausência de um ligante, o receptor é caracterizado por seu próprio nível de resposta celular - a chamada atividade basal.

Com base no tipo de modificação da resposta celular, os ligantes são divididos em três grupos (Fig. 3):

1. Os agonistas aumentam a resposta celular.
2. Os agonistas neutros ligam-se ao receptor, mas não alteram a resposta celular em comparação com os níveis basais.
3. Agonistas inversos, ou antagonistas, reduzem a resposta celular.

O grau de interação de um ligante com um alvo é medido por afinidade ou afinidade. A afinidade é igual à concentração do ligante na qual metade dos alvos está ligada ao ligante. A característica biológica de um ligante é a sua atividade, ou seja, a concentração do ligante na qual a resposta celular é igual à metade do máximo.

Definição e validação de metas

Uma das etapas iniciais e mais importantes do projeto de arrasto é escolher o alvo certo, agindo sobre o qual se pode regular especificamente alguns processos bioquímicos, embora possivelmente não afete outros. Porém, como já mencionado, isso nem sempre é possível: nem todas as doenças resultam da disfunção de apenas uma proteína ou gene.

Com o advento da era pós-genômica, os alvos são identificados usando métodos de genômica comparativa e funcional. Com base na análise filogenética, genes relacionados a genes cujas funções de produtos proteicos já são conhecidas são identificados no genoma humano, e esses genes podem ser clonados para estudos posteriores.

No entanto, alvos cujas funções são determinadas apenas hipoteticamente não podem servir como ponto de partida para futuras pesquisas. É necessária uma validação experimental em vários estágios, a partir da qual a função biológica específica do alvo possa ser compreendida em relação às manifestações fenotípicas da doença em estudo.

Existem vários métodos para validação experimental de alvos:

• os métodos genômicos envolvem a supressão da síntese do alvo em um sistema de teste, obtendo mutantes nocautes de genes (nos quais o gene alvo está simplesmente ausente) ou usando sequências antisense de RNA que “desligam” um gene específico;
• os alvos podem ser inativados usando anticorpos monoclonais ou irradiando um alvo modificado por cromóforo com radiação laser;
• os alvos podem ser inativados usando ligantes inibidores de moléculas pequenas;
• Também é possível validar diretamente o alvo estabelecendo sua interação com um determinado composto utilizando o método de ressonância plasmônica.

O nível de validação do alvo aumenta com o número de animais modelo (linhas genéticas especiais de animais de laboratório) nos quais a modificação do alvo resulta na expressão fenotípica desejada. O nível mais elevado de validação é, obviamente, demonstrar que a modificação do alvo (por exemplo, bloquear ou eliminar um receptor ou inibir uma enzima) resulta em sintomas clinicamente identificáveis ​​e reprodutíveis em humanos, mas isto é compreensivelmente raro.

Além disso, ao escolher um alvo, não se deve esquecer o fenômeno do polimorfismo - ou seja, o fato de um gene poder existir em diferentes isoformas em diferentes populações ou raças de pessoas, o que levará a diferentes efeitos da droga em diferentes pacientes.

Quando o alvo já foi encontrado e testado quanto à validade, inicia-se a pesquisa direta, que resulta em inúmeras estruturas de compostos químicos, dos quais apenas alguns estão destinados a se tornarem medicamentos.

O estudo de todos os ligantes possíveis do ponto de vista químico (“espaço químico”) é impossível: uma estimativa simples mostra que pelo menos 10 40 ligantes diferentes são possíveis, enquanto apenas ~10 17 segundos se passaram desde a origem do universo. Portanto, uma série de restrições são impostas à possível estrutura dos ligantes, o que estreita significativamente o espaço químico (deixando-o, porém, completamente vasto). Em particular, para estreitar o espaço químico, são impostas condições de similaridade com um medicamento ( semelhança com droga), que num caso simples pode ser expresso pela regra de cinco de Lipinski, segundo a qual um composto, para “ser como” uma droga, deve:

• têm menos de cinco átomos doadores de ligações de hidrogênio;
• ter um peso molecular inferior a 500;
• ter lipofilicidade (log P - coeficiente de distribuição da substância na interface água-octanol) inferior a 5;
• têm um total de não mais que 10 átomos de nitrogênio e oxigênio (uma estimativa aproximada do número de aceitadores de ligações de hidrogênio).

Como conjunto inicial de ligantes testados quanto à sua capacidade de ligação a um alvo, geralmente são utilizadas as chamadas bibliotecas de compostos, fornecidas comercialmente por empresas especializadas no assunto, ou contidas no arsenal de uma empresa farmacêutica que está desenvolvendo um novo medicamento ou encomendou-o a uma empresa terceirizada. Essas bibliotecas contêm milhares e milhões de compostos. É claro que isso é completamente insuficiente para testar todas as opções possíveis, mas, via de regra, não é obrigatório. O objetivo nesta fase da pesquisa é identificar compostos que, após modificações, otimização e testes adicionais, possam produzir um composto “candidato” destinado a testes em animais (estudos pré-clínicos) e em humanos (estudos clínicos).

Esta etapa é realizada usando triagem de alto rendimento ( em vitro) ou seu computador ( em sílico) análise - acoplamento de alto desempenho.

Química Combinatória e Triagem de Alto Rendimento

A triagem é um procedimento otimizado e em pipeline no qual um grande número de compostos químicos (>10.000) são testados quanto à afinidade ou atividade em relação a um sistema de teste especial (imitando biológico). Com base no desempenho, existem diferentes tipos de triagem:

• baixo rendimento (10.000–50.000 amostras);
• rendimento médio (50.000–100.000 amostras);
• alto rendimento (100.000–5.000.000+ amostras).

Para a triagem como procedimento “industrial”, a eficiência, o custo e o tempo gasto na operação são muito críticos. Via de regra, a triagem é realizada em instalações robóticas que podem operar 24 horas por dia e o ano todo (Fig. 4).

Figura 4. Equipamento utilizado para triagem de alto rendimento. A - Uma pipeta robótica que deposita automaticamente amostras de compostos de teste em uma placa com sistema de triagem em modo automático de alto desempenho. O número típico de recessos em um dado está na casa dos milhares. O volume do sistema em um poço é de microlitros. O volume da amostra introduzida é de nanolitros. B - Instalação para triagem de alto rendimento e leitura de sinal fluorescente Mark II Scarina. Funciona com matrizes contendo 2.048 reentrâncias (NanoCarrier). Totalmente automático (funciona 24 horas por dia). Produtividade - mais de 100.000 poços (amostras) por dia.

O princípio da triagem é bastante simples: o robô pipeta as substâncias de teste (ou uma mistura de substâncias) em placas contendo um sistema de teste (por exemplo, um alvo imobilizado ou células inteiras especialmente modificadas), seguindo um determinado programa. Além disso, em uma placa pode haver milhares de “poços” com um sistema de teste, e o volume de tal poço pode ser muito pequeno, assim como o volume da amostra introduzida (micro ou mesmo nanolitros).

Em seguida, são lidos os dados da placa, indicando em qual poço foi detectada atividade biológica e em qual não. Dependendo da tecnologia utilizada, o detector pode ler um sinal radioativo, fluorescência (se o sistema for construído com proteínas fluorescentes), bioluminescência (se for utilizado um sistema luciferina-luciferase ou seus análogos), polarização de radiação e muitos outros parâmetros.

Normalmente, a triagem reduz o número de compostos testados em 3–4 ordens de grandeza. Os compostos para os quais o processo de triagem revelou atividade acima de um determinado valor são chamados de protótipos. No entanto, deve ser entendido que tal “sucesso” ainda está muito, muito longe da cura final. Somente aqueles que mantêm a sua atividade em sistemas modelo e satisfazem uma série de critérios fornecem precursores de drogas que são utilizados para pesquisas futuras.

Como já mencionado, mesmo bibliotecas contendo mais de um milhão de compostos não são capazes de representar todo o espaço químico possível dos ligantes. Portanto, ao realizar o rastreio, podem ser escolhidas duas estratégias diferentes: rastreio diversificado e rastreio focado. A diferença entre eles está na composição das bibliotecas de compostos utilizadas: na versão de diversificação, ligantes tão diferentes quanto possível são usados ​​para cobrir a maior região possível do espaço químico; na versão focada, no pelo contrário, utilizam bibliotecas de compostos relacionados obtidos por métodos de química combinatória, o que permite, conhecendo a estrutura aproximada do ligante, escolher sua variante mais ótima. O bom senso dita que num projeto de grande escala para criar um novo medicamento, ambas as abordagens devem ser usadas sequencialmente - primeiro a diversificação, a fim de identificar as mais diversas classes de compostos de sucesso, e depois focada, com o objetivo de otimizar o estrutura desses compostos e obtenção de protótipos funcionais.

Se o chamado espaço biológico for conhecido para o alvo, ou seja, quaisquer características dos ligantes (tamanho, hidrofobicidade, etc.) que podem se ligar a ele, então, ao compilar uma biblioteca de compostos de teste, ligantes que se enquadram no “ intersecção” dos espaços biológicos e químicos são selecionados, pois isso obviamente aumenta a eficiência do procedimento.

As estruturas protótipo obtidas na triagem são ainda submetidas a uma variedade de otimizações realizadas na pesquisa moderna, geralmente em estreita colaboração entre diferentes grupos de pesquisadores: biólogos moleculares, farmacologistas, modeladores e químicos medicinais (Fig. 5).

Figura 5. Ciclo farmacológico. O grupo de biologia molecular é responsável pela obtenção de alvos mutantes, o grupo de farmacologia é responsável por medir dados sobre a atividade e afinidade de ligantes sintetizados em alvos selvagens e mutantes, o grupo de modelagem é responsável por construir modelos de alvos, prevendo suas mutações e prevendo estruturas de ligantes, o grupo de química medicinal é para ligantes de síntese.

A cada volta deste “ciclo farmacológico”, o protótipo aproxima-se do seu antecessor e depois de um candidato que já é testado diretamente em animais (ensaios pré-clínicos) e em humanos durante os ensaios clínicos.

Assim, o papel da triagem é reduzir significativamente (em várias ordens de grandeza) a amostra de protótipos (Fig. 6).

Figura 6. O papel da triagem de alto rendimento no desenvolvimento de novos medicamentos. Triagem, seja ela laboratorial ( em vitro) ou computador ( em sílico), é o procedimento principal e que consome mais recursos para selecionar estruturas iniciais de medicamentos (protótipos) a partir de bibliotecas de compostos disponíveis. O resultado da triagem é muitas vezes o ponto de partida para o processo posterior de desenvolvimento de medicamentos.

Pesquisas clínicas

A medicina é uma área na qual você nunca deve se apressar. Principalmente quando se trata do desenvolvimento de novos medicamentos. Basta relembrar a história do medicamento Talidamida, desenvolvido no final dos anos 50 na Alemanha, cujo uso por gestantes levou ao nascimento de crianças com defeitos congênitos nos membros, até mesmo sua ausência total. Este efeito colateral não foi detectado a tempo durante os ensaios clínicos devido a testes insuficientes.

Portanto, atualmente, o procedimento para testar medicamentos é bastante complexo, caro e requer um tempo significativo (2 a 7 anos de testes na clínica e de 100 milhões de dólares por composto candidato, cm. arroz. 7).

Figura 7. O processo de desenvolvimento de um novo medicamento leva de 5 a 16 anos. O custo dos testes clínicos de um único composto candidato é superior a US$ 100 milhões. O custo total do desenvolvimento, incluindo medicamentos que não chegam ao mercado, muitas vezes excede mil milhões de dólares.

Em primeiro lugar, antes mesmo de entrar na clínica, os medicamentos são testados quanto à toxicidade e carcinogenicidade, e estudos devem ser realizados além dos sistemas em vitro, em pelo menos dois tipos de animais de laboratório. É claro que os medicamentos tóxicos não entram na clínica, exceto nos casos em que se destinam ao tratamento de doenças particularmente graves e ainda não possuem análogos menos tóxicos.

Além disso, os medicamentos são submetidos a estudos farmacocinéticos, ou seja, são testados quanto a características fisiológicas e bioquímicas como absorção, distribuição, metabolismo e excreção (em inglês denotado pela abreviatura ME ADICIONE - Absorção, Distribuição, Metabolismo e Extração). A biodisponibilidade, por exemplo, é uma subcaracterística da introdução de um medicamento no organismo, caracterizando o grau em que ele perde propriedades biológicas ao ser introduzido no organismo. Assim, a insulina administrada por via oral (pela boca) apresenta baixa biodisponibilidade, pois, por ser uma proteína, é decomposta pelas enzimas gástricas. Portanto, a insulina é administrada por via subcutânea ou intramuscular. Pela mesma razão, muitas vezes são desenvolvidos medicamentos que agem de forma semelhante aos seus protótipos naturais, mas são de natureza não proteica.

Legalmente, o processo de ensaios clínicos de novos medicamentos tem muitas nuances, pois exige uma grande quantidade de documentação de acompanhamento (vários milhares de páginas no total), licenças, certificações, etc. Além disso, muitos procedimentos formais variam muito de país para país devido às diferentes legislações. Portanto, para resolver essas inúmeras questões, existem empresas especiais que aceitam encomendas de grandes empresas farmacêuticas para realizar ensaios clínicos e redirecioná-los para clínicas específicas, acompanhando todo o processo com documentação completa e garantindo que nenhuma formalidade seja violada.

O papel da tecnologia computacional no design de arrasto

Atualmente, no design de arrastos, como na maioria dos outros campos intensivos em ciência, o papel da tecnologia computacional continua a aumentar. Ressalta-se desde já que o atual nível de desenvolvimento da técnica computacional não permite o desenvolvimento de um novo medicamento utilizando apenas computadores. As principais vantagens que os métodos computacionais proporcionam neste caso são a redução do tempo necessário para colocar um novo medicamento no mercado e a redução dos custos de desenvolvimento.

Os principais métodos computacionais usados ​​no design de arrasto são:

• modelagem molecular (MM);
• triagem virtual;
• projeto de novos medicamentos de novo;
• avaliação de propriedades de “semelhança a medicamento”;
• modelagem da ligação ligante-alvo.

Métodos MM baseados na estrutura do ligante

Se nada se sabe sobre a estrutura tridimensional do alvo (o que acontece com bastante frequência), recorrem a métodos de criação de novos compostos baseados em informações sobre a estrutura de ligantes já conhecidos e em dados sobre sua atividade.

A abordagem é baseada no paradigma geralmente aceito em química e biologia de que a estrutura determina propriedades. Com base na análise das correlações entre a estrutura de compostos conhecidos e suas propriedades, é possível prever a estrutura de um novo composto que possui as propriedades desejadas (ou, inversamente, prever propriedades para uma estrutura conhecida). Além disso, esta abordagem é utilizada tanto na modificação de estruturas conhecidas, a fim de melhorar as suas propriedades, como na procura de novos compostos utilizando bibliotecas de triagem de compostos.

Os métodos para determinar a similaridade de moléculas (ou métodos de impressão digital) consistem em levar em consideração discretamente certas propriedades da molécula, chamadas descritores (por exemplo, o número de doadores de ligações de hidrogênio, o número de anéis de benzeno, a presença de um determinado substituinte em uma determinada posição, etc.) e comparar a “impressão digital” resultante com a impressão de uma molécula com propriedades conhecidas (usada como amostra). O grau de similaridade é expresso pelo coeficiente de Tanimoto, variando no intervalo de 0–1. Alta similaridade implica propriedades semelhantes das moléculas que estão sendo comparadas e vice-versa.

Os métodos baseados em coordenadas conhecidas dos átomos do ligante são chamados de métodos quantitativos de relação estrutura-atividade ( QSAR, Relação Quantitativa Estrutura-Atividade). Um dos métodos mais utilizados deste grupo é o método de análise comparativa de campos moleculares ( CoMFA, Análise Comparativa de Campo Molecular). Este método consiste em aproximar a estrutura tridimensional de um ligante com um conjunto de campos moleculares que caracterizam separadamente suas propriedades estéricas, eletrostáticas, doadoras-aceitadoras e outras. O modelo CoMFA é construído com base na análise de regressão múltipla de ligantes com atividade conhecida e descreve um ligante que deve se ligar bem ao alvo de interesse em termos de campos moleculares. O conjunto de campos resultante indica em que lugar o ligante deveria ter um substituinte volumoso e em que deveria ter um substituinte pequeno, em que deveria ser polar e em que não deveria ser, em que deveria ser um doador de ligações de hidrogênio e em que deve ser um aceitante, etc.

O modelo pode ser utilizado em tarefas de triagem virtual de bibliotecas de compostos, atuando neste caso como um análogo de um farmacóforo. A principal desvantagem deste método é que ele possui alto poder preditivo apenas para classes próximas de compostos; ao tentar prever a atividade de um composto de natureza química diferente dos ligantes usados ​​para construir o modelo, o resultado pode não ser suficientemente confiável.

Um diagrama de um possível processo de criação de um novo medicamento baseado na estrutura do ligante é mostrado na Figura 8.

Figura 8. Exemplo de modelagem molecular baseada na estrutura do ligante. Para o peptídeo cíclico urotensina II ( inferior esquerdo) a estrutura tridimensional foi determinada por espectroscopia de RMN de uma solução aquosa ( canto superior esquerdo). O arranjo espacial dos resíduos de aminoácidos do motivo TRP-LYS-TYR, que é importante para a função biológica, foi utilizado para construir um modelo farmacóforo ( canto superior direito). Como resultado da triagem virtual, foi encontrado um novo composto que demonstra atividade biológica ( canto inferior direito).

É óbvio que a confiabilidade da simulação, bem como a eficiência de todo o processo de concepção de um novo medicamento, pode ser significativamente aumentada se levarmos em conta os dados não apenas sobre a estrutura dos ligantes, mas também sobre a estrutura de a proteína alvo. Os métodos que levam esses dados em consideração são chamados coletivamente de “projeto de arrasto baseado em informações estruturais” ( SBDD, Projeto de Medicamentos Baseado em Estrutura).

Métodos MM baseados na estrutura da proteína

Devido ao potencial crescente da biologia estrutural, é cada vez mais possível determinar a estrutura tridimensional experimental de um alvo, ou construir um modelo molecular do mesmo baseado na homologia com uma proteína cuja estrutura tridimensional já foi determinada.

Os métodos mais utilizados para determinar a estrutura tridimensional de biomacromoléculas com alta resolução (Muitas vezes, quando a estrutura experimental do alvo ainda não está disponível, recorre-se à modelagem baseada em homologia - um método para o qual o modelo que ele constrói foi mostrou ser de qualidade suficientemente elevada se a homologia entre o modelo estrutural e a proteína modelada não for inferior a 40%.

A modelagem por homologia é especialmente utilizada no desenvolvimento de fármacos voltados para receptores acoplados à proteína G, uma vez que, sendo proteínas de membrana, são muito difíceis de cristalizar e essas proteínas grandes ainda não são acessíveis ao método de RMN. Para essa família de receptores, é conhecida a estrutura de apenas uma proteína - a rodopsina bovina, obtida em 2000 em Stanford, que é utilizada como modelo estrutural na grande maioria dos estudos.

Normalmente, os estudos baseados em dados estruturais também levam em consideração os dados de mutagênese no alvo para determinar quais resíduos de aminoácidos são mais importantes para a função proteica e a ligação do ligante. Esta informação é especialmente valiosa na otimização do modelo construído, que, sendo apenas um derivado da estrutura da proteína modelo, não pode levar em consideração todas as especificidades biológicas do objeto modelado.

A estrutura tridimensional do alvo, além de poder explicar o mecanismo molecular de interação do ligante com a proteína, é utilizada em tarefas de docking molecular, ou modelagem computacional da interação do ligante com a proteína. O docking utiliza como informação inicial a estrutura tridimensional da proteína (nesta fase de desenvolvimento tecnológico, via de regra, conformacionalmente imóvel) e a estrutura do ligante, cuja mobilidade conformacional e a relação com o receptor são modeladas durante o processo de acoplamento. O resultado do docking é a conformação do ligante que melhor interage com o sítio de ligação da proteína, em termos da função docking score, que se aproxima da energia livre de ligação do ligante. Na realidade, devido a muitas aproximações, a função de avaliação nem sempre se correlaciona com a energia de ligação experimental correspondente.

O encaixe permite reduzir custos e tempo executando um procedimento semelhante à triagem de alto rendimento em sistemas de computador. Esse procedimento é chamado de triagem virtual e tem como principal vantagem que para testes farmacológicos reais não é necessária a aquisição de uma biblioteca inteira composta por um milhão de compostos, mas apenas “protótipos virtuais”. Normalmente, para evitar erros, a triagem e o docking são utilizados simultaneamente, complementando-se (Fig. 9).

Figura 9. Duas opções para combinar triagem de alto rendimento e modelagem molecular. Acima: triagem iterativa sequencial. Cada etapa do procedimento utiliza um conjunto relativamente pequeno de ligantes; Com base nos resultados da triagem, é construído um modelo que explica a relação entre estrutura e atividade. O modelo é usado para selecionar o próximo conjunto de ligantes a ser testado. Fundo: triagem “única”. Em cada etapa, o modelo é construído usando o conjunto de treinamento e usado para fazer previsões no conjunto de testes.

Com o aumento do poder do computador e o advento de algoritmos mais corretos e físicos, o docking estimará melhor a energia de ligação de uma proteína com um ligante e começará a levar em conta a mobilidade das cadeias proteicas e a influência do solvente. No entanto, não se sabe se a triagem virtual algum dia será capaz de completamente substituir um experimento bioquímico real; se assim for, então isso obviamente requer um nível qualitativamente novo de algoritmos que atualmente são incapazes de descrever de forma absolutamente correta a interação de um ligante com uma proteína.

Um dos fenômenos que ilustra a imperfeição dos algoritmos de acoplamento é o paradoxo da similaridade. Este paradoxo reside no fato de que compostos que são estruturalmente ligeiramente diferentes podem ter atividades dramaticamente diferentes e, ao mesmo tempo, do ponto de vista dos algoritmos de acoplamento, ser praticamente indistinguíveis.

Os protótipos de medicamentos podem ser obtidos não apenas pela seleção de um banco de dados de compostos já preparado. Se houver uma estrutura do alvo (ou pelo menos um modelo tridimensional do farmacóforo), é possível construir ligantes de novo utilizando os princípios gerais da interação intermolecular. Nesta abordagem, um ou mais fragmentos moleculares básicos são colocados no sítio de ligação do ligante, e o ligante é “aumentado” sequencialmente no sítio de ligação, passando por otimização a cada etapa do algoritmo. As estruturas resultantes, assim como durante o acoplamento, são avaliadas por meio de funções de pontuação empíricas.

Limitações do uso de métodos computacionais

Apesar de todas as suas promessas, os métodos computacionais apresentam uma série de limitações que devem ser levadas em consideração para imaginar corretamente as capacidades desses métodos.

Em primeiro lugar, embora a ideologia em sílico envolve a realização de experimentos computacionais completos, ou seja, experimentos cujos resultados são valiosos e confiáveis ​​​​em si mesmos; é necessária a verificação experimental obrigatória dos resultados obtidos. Ou seja, implica uma estreita cooperação de grupos científicos que conduzem um experimento computacional com outros grupos experimentais (Fig. 5).

Além disso, os métodos computacionais ainda não são capazes de levar em conta toda a diversidade do efeito de um medicamento no corpo humano, portanto, esses métodos não podem eliminar ou mesmo reduzir significativamente os testes clínicos, que ocupam a maior parte do tempo no desenvolvimento. de um novo medicamento.

Assim, hoje o papel dos métodos computacionais no design do arrasto se resume a acelerar e reduzir o custo da pesquisa que precede os ensaios clínicos.

A perspectiva do design de arrasto