Lo sviluppo di un farmaco: dal laboratorio al mercato

Presentazione sul tema: "Lo sviluppo di un farmaco: dal laboratorio al mercato"— Transcript della presentazione:

1 Lo sviluppo di un farmaco: dal laboratorio al mercato
IUSS Dr. A. Orlandi

2 Targets and receptors Identificare e validare
targets/recettori coinvolti nel processo che genera la malattia Ricercare ‘lead compounds’ che interagiscono con il target Definire i ‘medical needs’ Ottimizzare il lead per generare un potenziale farmaco Fase di drug development IUSS Dr. A. Orlandi

3 Target validation Attività che mira a confermare le funzioni e gli effetti del target Risponde alle domande: Qual’è la funzione del target? Quali meccanismi correlati alla malattia regola? Quanto è importante il meccanismo che genera la malattia? Qual’è l’ indice terapeutico atteso per una molecola che interagisce con il target? Tests in vitro (su cellule o tessuti) Tests in vivo (‘knockout mice’) Targets identified using microarrays are maily the genes that regulate or contribute to diseases. These gene targets give us the clues to the proteins that regulate or contribute to diseases. In most situations, it is proteins or receptors that drug molecules are developed to interact with to provide the therapy. The exceptions are antisense drugs and ene therapy where nucleotides and genes are targeted respectively. IUSS Dr. A. Orlandi

4 Drug interactions Principali targets: Tipologie di farmaco: Enzimi
Recettori intracellulari (citoplasma, nucleo) Recettori sulla superficie cellulare: G protein, ion channel receptors, catalytic receptors Tipologie di farmaco: Idrofilo: permane nel flusso sanguigno per tempi brevi, non attraversa la membrana cellulare Idrofobico: permane nel flusso sanguigno per tempi lunghi (anche giorni), richiede un carrier per il trasporto nel sangue IUSS Dr. A. Orlandi

5 Drug interactions Agonista: molecola/farmaco che attiva una reazione
Antagonista:molecola/farmaco che inibisce una reazione o blocca l’ accesso al recettore di altri agonisti Nel caso degli enzimi, le due attività sono indicate come induttore e inibitore IUSS Dr. A. Orlandi

6 Drug interactions IUSS Dr. A. Orlandi

7 Drug interactions I recettori sono molecole complesse
L’ interazione è specifica Avviene solo in alcune parti del recettore L’ interazione è reversibile IUSS Dr. A. Orlandi

8 Drug interactions A seconda del numero e tipologia delle molecole, l’ interazione può essere: Allosterica: quando due molecole si legano a zone diverse del recettore Omotropica: se le due molecole sono chimicamente uguali Eterotropica: se le due molecole osno chimicamente diverse Competitiva: se le molecole competono per lo stesso sito di legame IUSS Dr. A. Orlandi

9 L’ aspirina L’ enzima PGHS (prostaglandin H2 synthase) produce prost. H2, responsabile di infiammazioni e febbre PGHS consta di 2 subunità proteiche con lunghi canali nei quali entra l’ acido arachidonico che viene convertito in prost. H2 La molecola dell’ aspirina ha la giusta forma e dimensioni per entrare nei canali e bloccare la formazione di prost. H2 L’ aspirina blocca anche altri PGHS: ad es. quelli che proteggono lo stomaco potenzialmente favorendo il sanguinamento Ibuprofene e naproxene bloccano soltanto i canali per l’ acido arachidonico, evitanto gli effetti collaterali sullo stomaco IUSS Dr. A. Orlandi

10 Drug interactions Tipologie di legame farmaco/recettore:
Covalente: legame forte, raro, interazione prolungata Interazione elettrostatica: legame più debole, comune, in particolare: Legame idrogeno, molto diffuso Van der Waals Interazione idrofobica: diffusa nel citoplasma IUSS Dr. A. Orlandi

11 Drug interactions Negli enzimi, i farmaci possono agire come:
Inibitori competitivi: competono con il substrato per legarsi al sito attivo Inibitori non competitivi: si legano ad un sito diverso da quello attivo (sito allosterico) riuscendone a modificare le interazioni con il substrato IUSS Dr. A. Orlandi

12 Esempi Omeoprazolo (Losec, AZ): inibitore della pompa protonica per la prevenzione del ‘relapse’ nell’ esofagite da riflusso Captoril (Capoten, BMS): inibitore ACE per il trattamento dell’ ipertensione Imanitib mesylate (Gleevec, Novartis): inibitore della tyrosine kinase per il trattamento della leucemia cronica mieloide Sertraline (Zoloft, Pfizer): inibitore selettivo della serotonina per il trattamento della depressione IUSS Dr. A. Orlandi

13 Principali classi di recettori
G protein coupled receptors (GPCR): classe principale, coinvolta nelle patologie: Asma Ipertensione Infiammazioni Cancro CNS 30% dei farmaci agisce su questo recettore Ci sono circa 1000 GPCRs, a solo 50 di loro corrisponde IUSS Dr. A. Orlandi

14 G protein coupled receptor
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15 Ion channel receptors - 30% dei farmaci agisce su
Classe importante, coinvolta nelle patologie: Cardiovascolari Ipertensive CNS - 30% dei farmaci agisce su questo recettore - Ci sono circa 1000 GPCRs, a solo 50 di loro corrisponde Ligand gated (synaptic transmitters) Voltage gated IUSS Dr. A. Orlandi

16 Fasi dello sviluppo di un farmaco
Drug development Farmacodinamica Farmacocinetica Tossicologia Sviluppo chimico Sviluppo farmaceutico Sviluppo analitico cGLP compliance Clinical Trials Studi clinici cGCP compliance Drug discovery Targets & receptors Small molecules drugs Large molecules Immissione in commercio Produzione cGMP compliance Requisiti regolatori IUSS Dr. A. Orlandi

17 Discovery di piccole molecole (MW< 500 Da)
Irrational approach Raccolta di prodotti naturali Estrazione per lo screening Creazione Lead Compound Ottimizzazione 1-5 Kg materiale (piante, animali) Biodiversità Rispetto regole Estrazione con alcool Tannino e clorofilla rimossi IUSS Dr. A. Orlandi

18 Irrational approach Norme per la protezione della biodiversità
Convention on Biological Diversity (CBD, 1993) Permesso precedente la raccolta di campioni ABA (Access and Benefit-Sharing Agreement) Si stabiliscono le regole per l’ osservazione, lo sviluppo e la condivisione dei vantaggi derivanti dall’ uso dei prodotti naturali Deve essere dichiarato in anticipo come si intendono sfruttare i prodotti raccolti Se l’ ABA non è rispettato, i brevetti derivanti dai principi attivi estratti sono invalidati IUSS Dr. A. Orlandi

19 Irrational approach Esempi
Uno dei primi inibitori ACE (teprotide) fu isolato dal veleno di una vipera del Sud America Le tetracicline sono antibiotici derivati dai batteri il cui meccanismo d’ azione prevede il legame ai ribosomi batterici impedendo la sintesi proteica. La clorotetraciclina fu isolata dal Streptomicies aureofaciens, dallo Streptomicies rimosus si ricavò l’ ossitetraciclina IUSS Dr. A. Orlandi

20 Irrational approach Screening
Per trovare il composto che, legandosi selettivamente al recettore, riesce ad influire sulla malattia si sottopongono a valutazione (screening) centinaia di migliaia di composti. Ogni volta che viene riscontrata un’ interazione con il recettore, si parla di ‘HIT’ Il ‘Lead’ più promettente viene ottimizzato per migliorarne le proprietà chimico-fisiche, farmacocinetiche, tossicologiche prima degli studi clinici Delopmental therapeutics program del National Cancer Institute ha più di 600,000 prodotti tra wintetici e naturali IUSS Dr. A. Orlandi

21 Lab automation & robotics HTS e UHTS
Il piatto può essere incubato L’ interazione viene evidenziata dall’ emissione di un segnale (radioattività, fluorescenza, luminescenza) I reagenti per il test sono o depositati sul vassoio O aggiunti come liquidi IUSS Dr. A. Orlandi

22 HTS & UHTS Fattori importanti:
- Robotica per dispensare i reattivi (10-9 a L), ink jet technology I test devono essere specifici e sensibili Varie tipologie di test: cell based, enzyme based, binding Cell based importanti per le informazioni su biodisponibilità, citotossicità, meccanismo biochimico IUSS Dr. A. Orlandi