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 Programma del corso Drug discovery: targets and receptors
Target identification and validation Interazioni farmaco recettori Receptor and signal transduction Drug discovery: small and large molecules Irrational, rational, anti sense approach Vaccini, anticorpi, ormoni, citochine, gene therapy, cellule staminali IUSS Dr. A. Orlandi

3 Programma del corso Drug development: studi preclinici
Farmacocinetica e farmacodinamica Tossicologia Sviluppo formulativo Drug development: studi clinici Definizione e considerazioni etiche Requisiti regolatori Ruolo degli enti regolatori Gene therapy IUSS Dr. A. Orlandi

4 Programma del corso Autorità regolatorie e loro documentazione
Ruolo FDA, EMEA, China’s State Drug Administration, Japan’s Ministry of Health Labour and Welfare ICH WHO Good manufacturing practice (GMP) Regulatory requirements, produzione di un farmaco Prospettive future IUSS Dr. A. Orlandi

5 Definizione di un farmaco secondo FDA
‘ An active ingredient that is intended to furnish pharmacological activity or other direct effect in the diagnosis, cure, mitigation, treatment, or prevention of a disease, or to affect the structure of any function of the human body, but does not include the intermediates used in the synthesis of such ingredient’ IUSS Dr. A. Orlandi

6 Alcuni dati Statistica: su 5000 molecole promettenti, 5 raggiungono la fase clinica, 1 sola il mercato! Da Pharmaceutical Research and Manufacturers of America Sviluppo di un farmaco: anni, costo 500 – 800 mln $ IUSS Dr. A. Orlandi

7 Fattori economici Cimetidine (Zantac, GSK) lost 90% of sales in 4 years (from 2085$ million in 1995 to 277$ million in 1999) Patents. A right granted by a government for any device, substance, method, process that is new, inventive and useful. The patent discloses the know-how of the invention, in return the owner of the patent is given a 20-year period of monopoly rights to commercial returns from exploiting the invention. Registration: application in individual countries which means multiple application for different countries, or desingating the desired countries in a single application using the Patent Cooperation Treaty (> 90 countries). PCT does not grant patents. International phase: the application is searched, published, subjected to preliminary examination. National phase: the application is subjected to examination and granting procedures in each country. IUSS Dr. A. Orlandi

8 Maggiori compagnie farmaceutiche da IMS World Review, 2003
Compagnia Quota di mercato Pfizer 7,3% GSK 7,1% Merck 5,1% J&J 4,6% Astra Zeneca Novartis 4,0% BMS 3,7% Aventis 3,6% Roche 3,1% IUSS Dr. A. Orlandi

9 Investimenti R&D di compagnie farmaceutiche americane
Anno US $ billion 1991 10.0 1993 12.4 1995 15.2 1997 19.0 1999 24.0 2000 26.4 IUSS Dr. A. Orlandi

10 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 Genomics rDNA lab automation Synthetic chemistry Immissione in commercio Produzione cGMP compliance Requisiti regolatori IUSS Dr. A. Orlandi

11 Approcci alla discovery
Irrational approach (hit or miss) Osservazione empirica (screening) degli effetti farmacologici di un grande numero di molecole. Si isola il composto che mostra gli effetti desiderati. Si determina la formula chimica e si ottimizzano le sue proprietà. Approccio tradizionale Rational approach Occorre la conoscenza tridimensionale della struttura del target coinvolto nella malattia. Le molecole sono disegnate in modo da poter interagire con il target e generare la risposta desiderata. Approccio emergente IUSS Dr. A. Orlandi

12 Approcci alla discovery
Antisense drugs Prevede che si modifichino gli oligonucleotidi che si legano al DNA o RNA in modo da bloccare i meccanismi di trascrizione (DNA) o di traslazione (RNA) implicati nella malattia Gene therapy Si inserisce nell’ organismo del malato o il gene mancante o il gene non correttamente funzionante con l’ obiettivo di influire sul decorso della malattia o permettere la sintesi di proteine ed enzimi mancanti. Approccio condizionato dal dibattito etico e regolatorio IUSS Dr. A. Orlandi

13 Approcci alla discovery
Biologics Applicato a molecole ‘protein based’ come gli anticorpi monoclonali, le citochine, i vaccini. La discovery parte dalla comprensione del meccanismo biologico responsabile della malattia. La produzione su scala industriale si basa sulle tecnologie del DNA ricombinante Stem cell therapy Approccio che fornisce un’ alternativa al trapianto di organi e la prospettiva di una minor incidenza di crisi di rigetto. Area molto severamente disciplinata dagli enti regolatori IUSS Dr. A. Orlandi

14 Nuove tecnologie Micro array for disease target identification
High throughput screening Combinatorial chemistry Structure-Activity relationships: X-ray, NMR, computational chemistry Bioinformatics: data mining Recombinant DNA technologies IUSS Dr. A. Orlandi

15 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

16 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

17 Medical needs Potenziale di mercato Brevetti, proprietà intellettuale
Prodotti/ricerche concorrenti Status regolatorio Competenze interne IUSS Dr. A. Orlandi

18 Classi terapeutiche e vendite da IMS World Review 2002
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19 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

20 Target Identification
Human Genome Project : 3 109 di basi compongono DNA umano 30,000 – 40,000 geni codificano proteine (alcune migliaia) I target sono spesso proteine o oligoproteine Ad oggi solo circa 500 proteine sono state identificate come target farmaceutici Ruolo chiave di proteomica e genomica nel prossimo futuro per farmaci più specifici (meno tossici) e con un maggiore indice terapeutico IUSS Dr. A. Orlandi

21 Esempi Ruolo della proteina p53 nei tumori Fibrosi cistica
La p53 regola l’ apoptosi cellulare Nella crescita tumorale, il gene che codifica la p53 è mutato e pertanto la proteina prodotta non è più in grado di determinare l’ apoptosi Fibrosi cistica Malattia ereditaria causata dall’ assenza della proteina CFTR (Cystic Fibrosis Trans membrane Conductance Regulator) necessaria per trasportare ioni Cl- attraverso la membrana cellulare A livello molecolare, il gene che codifica la CFTR è mutato e la proteina generata non assolve il suo compito IUSS Dr. A. Orlandi

22 Target Identification
Tecniche attualmente in uso Radioligand binding DNA microarrays Expressed sequence and in silico methods IUSS Dr. A. Orlandi

23 Radioligand binding Al tessuto contenente il target
si aggiunge una quantità nota di leganti radiomarcati Complesso target/legante marcato è separato per filtrazione o centrif., seguito da lavaggi con buffers ‘freddi’ per rimuovere legante libero Tecniche di scintillazione permettono di misurare la quantità di legante coordinato Il complesso target/legante viene isolato e sequenziato Il target viene clonato e studiato IUSS Dr. A. Orlandi

24 Target Identification
Tecniche attualmente in uso Radioligand binding DNA microarrays Expressed sequence and in silico methods IUSS Dr. A. Orlandi

25 Il target è identificato
DNA micro array In un micro array DNA è stampato su un supporto solido Si ottengono due campioni di cellule ammalate e sane Si estrae mRNA e si genera cDNA (complementare) Hybridisation probing Immagine flourescente scanner (laser) Si legano sequenze fluorescenti: verdi per cellule sane, rosse per malate Comparazione intensità e rapporto di fluorescenza rossa e verde. Ottenimento dei livelli di espressione dei geni nei 2 tipi di cellule. Il target è identificato IUSS Dr. A. Orlandi

26 DNA micro array IUSS Dr. A. Orlandi

27 Target Identification
Tecniche attualmente in uso Radioligand binding DNA micro arrays Expressed sequence and in silico methods IUSS Dr. A. Orlandi

28 Expressed Sequence Tags (ESTs) and in silico models
ESTs: Expressed Sequence Tags. Sequenze di nucleotidi di cDNA con coppie di basi. Sono parte del DNA che codifica le proteine Il sequenziamento dei ESTs permette di ottenere rapidamente informazioni sui geni che codificano proteine e quindi attribuire una funzione per ciascun gene del genoma La sequenza dei nucleotidi è ottenuta in silico ovvero interrogando potenti data bases con strutture di proteine e misurando il grado di sovrapposizione con criteri stringenti IUSS Dr. A. Orlandi