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Os cientistas do KIT estão desenvolvendo métodos que simplificam e aceleram a síntese química e a triagem biológica de drogas combinando todas as etapas em um único chip.
Courtesy KIT : Apesar da crescente demanda, o número de drogas recentemente desenvolvidas vem caindo constantemente nas últimas décadas. A procura de novas substâncias activas, a sua produção, caracterização e testes para eficácia biológica é muito complicada e dispendiosa. Em parte devido ao fato de que todas as três etapas foram realizadas separadamente entre si. Os cientistas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) conseguiram agora uni-los em um único chip para medicamentos, simplificando significativamente e acelerando o caminho para compostos promissores. Graças à miniaturização, os custos também podem ser reduzidos consideravelmente. Os resultados foram publicados pela equipe na Nature Communications (DOI 10.1038 / s41467-019-10685-0).
O desenvolvimento de fármacos baseia-se no rastreio de grandes bibliotecas de fármacos com elevado rendimento. No entanto, como não há métodos miniaturizados e paralelizados em alta produtividade na síntese química em fase líquida e ao mesmo tempo os métodos para a síntese de compostos bioativos e triagem para eficácia biológica geralmente não são compatíveis, essas etapas são realizadas estritamente separadas. No entanto, isso torna o processo caro e ineficiente. “Por isso, desenvolvemos uma plataforma com a qual podemos combinar a síntese de bibliotecas de medicamentos inteiras on-chip com exames biológicos de alta produtividade”, disse Maximilian Benz, do Instituto de Toxicologia e Genética (ITG) do KIT.
A chamada plataforma chemBIOS é compatível com solventes orgânicos para síntese e soluções aquosas para triagem biológica. “Usamos a plataforma chemBIOS para realizar 75 reaces em paralelo de três componentes para sintetizar uma biblioteca de lípidos, isto é, gorduras, seguido por sua caracterização por um método de espectrometria de massa, a formação de lipoplexos sobre a plataforma de base corrediça e avaliação biológica celular “, diz Benz. Lipoplexos são complexos lípido-ácido nucleico que podem ser absorvidos pelas células eucarióticas, ou seja, entre outras células humanas e animais. ” Todo o processo, a partir da síntese da biblioteca para o rastreio de células leva apenas três dias e consome cerca de um mililitro de solução total, que ilustra o potencial da tecnologia chemBIOS para aumentar a eficiência e acelerar o rastreio e o desenvolvimento de medicamentos “, disse Benz. Normalmente, vários litros de reagentes, solventes e suspensões de células são usados para tais procedimentos.
A tecnologia chemBIOS foi recentemente nomeada por um júri de representantes de pesquisa e indústria para um dos três primeiros lugares do KIT Innovation Award 2019.
Desenvolvimento de medicamentos: grande esforço e pequena taxa de acerto
Devido à imensa quantidade de tempo e à separação espacial e metodológica da síntese de drogas, o processo de triagem e ensaios clínicos, o desenvolvimento de uma nova droga geralmente leva mais de 20 anos e custa entre US $ 2 bilhões e US $ 4 bilhões.
A fase inicial do desenvolvimento de medicamentos é tradicionalmente baseada em três áreas da ciência: os químicos primeiro sintetizam uma grande biblioteca de moléculas diferentes. Todos os compostos devem ser preparados individualmente, isolados e caracterizados. Posteriormente, os biólogos estudam a biblioteca molecular para atividade biológica. Particularmente compostos ativos, chamados “hits” voltam para a química. Com base nesta pré-seleção, os químicos sintetizam mais variações desses compostos.
Estas bibliotecas secundárias de moléculas contêm então compostos otimizados. Após algumas rodadas desse ciclo, um pequeno número de candidatos a medicamentos promissores está entrando na área médica do desenvolvimento de medicamentos, onde esses compostos são testados em ensaios clínicos. De várias dezenas de milhares de compostos das primeiras triagens, apenas uma, ou nenhuma, chega ao estágio final da descoberta de medicamentos: aprovação de medicamentos para uma nova droga. Este processo é demorado e requer uma grande quantidade de materiais de partida e solventes. Tudo isso torna o desenvolvimento mais caro e desacelera, limitando-o a um número viável de ingredientes ativos. Chip para medicamentos.
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