Industria farmacéutica

Descubrimiento y desarrollo de drogas

Proceso de desarrollo de fármacos

Se emplea una variedad de enfoques para identificar compuestos químicos que pueden desarrollarse y comercializarse. El estado actual de las ciencias químicas y biológicas requeridas para el desarrollo farmacéutico dicta que entre 5.000 y 10.000 compuestos químicos deben someterse a pruebas de laboratorio para cada nuevo medicamento aprobado para su uso en humanos. De los 5,000–10,000 compuestos que se analizan, aproximadamente 250 ingresarán a pruebas preclínicas y 5 ingresarán a pruebas clínicas. El proceso general desde el descubrimiento hasta la comercialización de un medicamento puede llevar de 10 a 15 años. Esta sección describe algunos de los procesos utilizados por la industria para descubrir y desarrollar nuevos medicamentos. El diagrama de flujo proporciona un resumen general de este proceso de desarrollo.

Investigación y descubrimiento

Los productos farmacéuticos se producen como resultado de actividades llevadas a cabo por un complejo conjunto de organizaciones públicas y privadas que se dedican al desarrollo y la fabricación de medicamentos. Como parte de este proceso, los científicos de muchas instituciones financiadas con fondos públicos llevan a cabo investigaciones básicas en temas como química, bioquímica, fisiología, microbiología y farmacología. La investigación básica casi siempre se dirige al desarrollo de una nueva comprensión de las sustancias naturales o procesos fisiológicos en lugar de dirigirse específicamente al desarrollo de un producto o invención. Esto permite a los científicos de las instituciones públicas y de la industria privada aplicar nuevos conocimientos al desarrollo de nuevos productos. Los primeros pasos en este proceso son llevados a cabo principalmente por científicos y médicos básicos que trabajan en una variedad de instituciones de investigación y universidades. Los resultados de sus estudios se publican en revistas científicas y médicas. Estos resultados facilitan la identificación de posibles nuevos objetivos para el descubrimiento de fármacos. Los objetivos pueden ser un receptor de drogas, una enzima, un proceso de transporte biológico o cualquier otro proceso involucrado en el metabolismo del cuerpo. Una vez que se identifica un objetivo, la mayor parte del trabajo restante involucrado en el descubrimiento y desarrollo de un medicamento es realizado o dirigido por compañías farmacéuticas.

Contribución del conocimiento científico al descubrimiento de drogas.

Dos clases de medicamentos antihipertensivos sirven como ejemplo de cómo el conocimiento bioquímico y fisiológico mejorado del sistema de un cuerpo contribuyó al desarrollo de medicamentos. La hipertensión (presión arterial alta) es un factor de riesgo importante para el desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Una forma importante de prevenir enfermedades cardiovasculares es controlar la presión arterial alta. Uno de los sistemas fisiológicos implicados en el control de la presión arterial es el sistema renina-angiotensina. La renina es una enzima producida en el riñón. Actúa sobre una proteína de la sangre para producir angiotensina. Los detalles de la bioquímica y la fisiología de este sistema fueron elaborados por científicos biomédicos que trabajan en hospitales, universidades y laboratorios de investigación gubernamentales de todo el mundo. Dos pasos importantes en la producción del efecto fisiológico del sistema renina-angiotensina son la conversión de angiotensina I inactiva en angiotensina II activa por la enzima convertidora de angiotensina (ECA) y la interacción de angiotensina II con sus receptores fisiológicos, incluidos los receptores AT1. La angiotensina II interactúa con los receptores AT1 para elevar la presión arterial. El conocimiento de la bioquímica y la fisiología de este sistema sugirió a los científicos que se podrían desarrollar nuevos medicamentos para reducir la presión arterial anormalmente alta.

Un medicamento que inhibe la ECA disminuiría la formación de angiotensina II. La disminución de la formación de angiotensina II, a su vez, daría como resultado una activación disminuida de los receptores AT1. Por lo tanto, se supuso que los medicamentos que inhiben la ECA reducirían la presión arterial. Esta suposición resultó ser correcta, y se desarrolló una clase de medicamentos antihipertensivos llamados inhibidores de la ECA. Del mismo modo, una vez que se entendió el papel de los receptores AT1 en el mantenimiento de la presión arterial, se supuso que los medicamentos que podrían bloquear los receptores AT1 producirían efectos antihipertensivos. Una vez más, esta suposición resultó correcta, y se desarrolló una segunda clase de fármacos antihipertensivos, los antagonistas del receptor AT1. Los agonistas son drogas o sustancias naturales que activan los receptores fisiológicos, mientras que los antagonistas son drogas que bloquean esos receptores. En este caso, la angiotensina II es un agonista de los receptores AT1, y los fármacos antihipertensivos AT1 son antagonistas. Los antihipertensivos ilustran el valor de descubrir nuevos objetivos farmacológicos que son útiles para pruebas de detección a gran escala para identificar productos químicos de plomo para el desarrollo de fármacos.

La detección de drogas

Fuentes de compuestos

La detección de compuestos químicos para detectar posibles efectos farmacológicos es un proceso muy importante para el descubrimiento y desarrollo de fármacos. Prácticamente todas las compañías químicas y farmacéuticas del mundo tienen una biblioteca de compuestos químicos que se han sintetizado durante muchas décadas. Históricamente, muchos productos químicos diversos se han derivado de productos naturales como plantas, animales y microorganismos. Muchos más compuestos químicos están disponibles de químicos universitarios. Además, los métodos automatizados de química combinatoria de alto rendimiento han agregado cientos de miles de nuevos compuestos. Queda por descubrir si alguno de estos millones de compuestos tiene las características que les permitirán convertirse en medicamentos a través de un examen de drogas rápido y de alta eficiencia.

Identificación química de plomo

A Paul Ehrlich le tomó años evaluar los 606 químicos que resultaron en el desarrollo de arsfenamina como el primer tratamiento farmacológico efectivo para la sífilis. Desde la época del éxito de Ehrlich (1910) hasta la segunda mitad del siglo XX, la mayoría de las pruebas de detección de nuevos fármacos potenciales se basaban casi exclusivamente en pantallas en animales enteros como ratas y ratones. Ehrlich examinó sus compuestos en ratones con sífilis, y sus procedimientos demostraron ser mucho más eficientes que los de sus contemporáneos. Desde la última parte del siglo XX, las técnicas de detección in vitro automatizadas han permitido evaluar la eficacia de decenas de miles de compuestos químicos en un solo día. En pantallas in vitro de gran capacidad, los productos químicos individuales se mezclan con objetivos farmacológicos en pequeños pocillos de placas de microtitulación, similares a tubos de ensayo, y las interacciones deseables de los productos químicos con los objetivos farmacológicos se identifican mediante una variedad de técnicas químicas. Los objetivos del fármaco en las pantallas pueden estar libres de células (enzimas, receptores de fármacos, transportadores biológicos o canales iónicos), o pueden contener bacterias cultivadas, levaduras o células de mamíferos. Los productos químicos que interactúan con objetivos farmacológicos de maneras deseables se conocen como leads y se someten a pruebas de desarrollo adicionales. Además, se pueden sintetizar productos químicos adicionales con estructuras ligeramente alteradas si el compuesto de plomo no parece ser ideal. Una vez que se identifica una sustancia química líder, se someterá a varios años de estudios en animales en farmacología y toxicología para predecir la seguridad y eficacia humana en el futuro.

Compuestos de plomo de productos naturales.

Otra forma muy importante de encontrar nuevos medicamentos es aislar los productos químicos de los productos naturales. Digitalis, efedrina, atropina, quinina, colchicina y cocaína se purificaron de las plantas. La hormona tiroidea, el cortisol y la insulina originalmente se aislaron de los animales, mientras que la penicilina y otros antibióticos se derivaron de los microbios. En muchos casos, los productos derivados de plantas fueron utilizados durante cientos o miles de años por pueblos indígenas de todo el mundo antes de su "descubrimiento" por científicos de países industrializados. En la mayoría de los casos, estos pueblos indígenas aprendieron qué plantas tenían valor medicinal de la misma manera que aprendieron qué plantas eran seguras para comer: prueba y error. La etnofarmacología es una rama de la ciencia médica en la que los medicamentos utilizados por personas aisladas o primitivas se investigan utilizando técnicas científicas modernas. En algunos casos, los productos químicos con propiedades farmacológicas deseables se aíslan y eventualmente se convierten en medicamentos con propiedades reconocibles en el producto natural. En otros casos, los productos químicos con estructuras químicas únicas o inusuales se identifican en el producto natural. Estas nuevas estructuras químicas se someten a pruebas de drogas para determinar si tienen un valor farmacológico o medicinal potencial. Hay muchos casos en los que tales estructuras químicas y sus análogos sintéticos se desarrollan como fármacos con usos diferentes a los del producto natural. Uno de estos compuestos es el importante fármaco anticancerígeno taxol, que se aisló del tejo del Pacífico (Taxus brevifolia).