Química médica

La química médica o química farmacéutica es una disciplina en la intersección de la química, especialmente la química orgánica sintética, y la farmacología y varias otras especialidades biológicas, donde están involucradas con el diseño, la síntesis química y el desarrollo para el mercado de agentes farmacéuticos o moléculas bioactivas (drogas).

Los compuestos utilizados como medicamentos suelen ser compuestos orgánicos, que a menudo se dividen en clases amplias de moléculas orgánicas pequeñas (p. ej., atorvastatina, fluticasona, clopidogrel) y "biológicos" (infliximab, eritropoyetina, insulina glargina), los últimos de los cuales son los más a menudo preparaciones medicinales de proteínas (anticuerpos naturales y recombinantes, hormonas, etc.). Los compuestos inorgánicos y organometálicos también son útiles como fármacos (p. ej., agentes a base de litio y platino tales como carbonato de litio y cisplatino, así como galio).

En particular, la química médica en su práctica más común, centrada en las moléculas orgánicas pequeñas, abarca la química orgánica sintética y los aspectos de los productos naturales y la química computacional en estrecha combinación con la biología química, la enzimología y la biología estructural, con el objetivo conjunto de descubrir y desarrollar nuevos agentes terapéuticos. Hablando en términos prácticos, involucra aspectos químicos de identificación, y luego alteración sintética completa y sistemática de nuevas entidades químicas para hacerlas adecuadas para uso terapéutico. Incluye aspectos sintéticos y computacionales del estudio de fármacos y agentes existentes en desarrollo en relación con sus bioactividades (actividades y propiedades biológicas), es decir, la comprensión de sus relaciones estructura-actividad (SAR).

En la interfaz biológica, la química médica se combina para formar un conjunto de ciencias altamente interdisciplinarias, estableciendo sus énfasis orgánicos, físicos y computacionales junto con áreas biológicas como la bioquímica, la biología molecular, la farmacognosia y la farmacología, la toxicología y la medicina veterinaria y humana; estos, con gestión de proyectos, estadísticas y prácticas comerciales farmacéuticas, supervisan sistemáticamente la alteración de los agentes químicos identificados para que, después de la formulación farmacéutica, sean seguros y eficaces y, por lo tanto, adecuados para su uso en el tratamiento de enfermedades.

En el camino del descubrimiento de fármacos

Descubrimiento

El descubrimiento es la identificación de nuevos compuestos químicos activos, a menudo llamados "éxitos", que normalmente se encuentran mediante el ensayo de compuestos para una actividad biológica deseada. Los resultados iniciales pueden provenir de la reutilización de agentes existentes hacia nuevos procesos patológicos y de la observación de los efectos biológicos de productos naturales nuevos o existentes de bacterias, hongos, plantas, etc. " unido a dianas terapéuticas (enzimas, receptores, etc.), donde los fragmentos sirven como puntos de partida para desarrollar formas químicamente más complejas por síntesis. Finalmente, los éxitos también se originan regularmente en masapruebas de compuestos químicos frente a objetivos biológicos utilizando ensayos bioquímicos o quimioproteómicos, donde los compuestos pueden provenir de nuevas bibliotecas químicas sintéticas que se sabe que tienen propiedades particulares (actividad inhibidora de quinasas, diversidad o similitud con las drogas, etc.), o de colecciones históricas de compuestos químicos o bibliotecas creadas a través de la química combinatoria. Si bien existen varios enfoques para la identificación y el desarrollo de aciertos, las técnicas más exitosas se basan en la intuición química y biológica desarrollada en entornos de equipo a través de años de práctica rigurosa destinada únicamente a descubrir nuevos agentes terapéuticos.

Hit to lead y optimización de leads

Se necesita más química y análisis, primero para identificar los compuestos de "triaje" que no proporcionan series que muestren un SAR adecuado y características químicas asociadas con un potencial de desarrollo a largo plazo, luego para mejorar las series de éxito restantes con respecto a la actividad primaria deseada, como así como actividades secundarias y propiedades fisicoquímicas tales que el agente será útil cuando se administre en pacientes reales. En este sentido, las modificaciones químicas pueden mejorar el reconocimiento y las geometrías de unión (farmacóforos) de los compuestos candidatos, y por tanto sus afinidades por sus dianas, así como mejorar las propiedades fisicoquímicas de la molécula que subyacen a las necesarias farmacocinéticas/farmacodinámicas (PK/PD), y perfiles toxicológicos (estabilidad hacia la degradación metabólica, falta de geno-, hepática,

Química de procesos y desarrollo.

Las etapas finales de química sintética involucran la producción de un compuesto principal en cantidad y calidad adecuadas para permitir pruebas en animales a gran escala y luego ensayos clínicos en humanos. Esto implica la optimización de la ruta sintética para la producción industrial a granel y el descubrimiento de la formulación de fármacos más adecuada. El primero de estos sigue siendo el bastión de la química médica, el segundo trae la especialización de la ciencia de la formulación (con sus componentes de química física y de polímeros y ciencia de los materiales). La especialización en química sintética en química médica dirigida a la adaptación y optimización de la ruta sintética para síntesis a escala industrial de cientos de kilogramos o más se denomina síntesis de proceso, e implica un conocimiento profundo de la práctica sintética aceptable en el contexto de reacciones a gran escala (termodinámica de reacción, economía, seguridad, etc.). Crítica en esta etapa es la transición a requisitos GMP más estrictos para el abastecimiento, manejo y química de materiales.

Análisis sintético

La metodología sintética empleada en la química médica está sujeta a restricciones que no se aplican a la síntesis orgánica tradicional. Debido a la perspectiva de escalar la preparación, la seguridad es de suma importancia. La toxicidad potencial de los reactivos afecta la metodología.

Análisis estructural

Las estructuras de los productos farmacéuticos se evalúan de muchas maneras, en parte como un medio para predecir la eficacia, la estabilidad y la accesibilidad. La regla de cinco de Lipinski se centra en el número de donantes y aceptores de enlaces de hidrógeno, el número de enlaces giratorios, el área superficial y la lipofilicidad. Otros parámetros por los cuales los químicos médicos evalúan o clasifican sus compuestos son: complejidad sintética, quiralidad, planitud y número de anillos aromáticos.

El análisis estructural de los compuestos de plomo a menudo se realiza a través de métodos computacionales antes de la síntesis real de los ligandos. Esto se hace por varias razones, que incluyen, entre otras: consideraciones financieras y de tiempo (gastos, etc.). Una vez que se ha sintetizado el ligando de interés en el laboratorio, se realiza el análisis por métodos tradicionales (TLC, NMR, GC/MS y otros).

Capacitación

La química médica es, por naturaleza, una ciencia interdisciplinaria, y los profesionales tienen una sólida formación en química orgánica, que eventualmente debe combinarse con una amplia comprensión de los conceptos biológicos relacionados con los objetivos celulares de los fármacos. Los científicos que trabajan en química médica son principalmente científicos industriales (pero vea lo siguiente), que trabajan como parte de un equipo interdisciplinario que usa sus habilidades químicas, especialmente sus habilidades sintéticas, para usar principios químicos para diseñar agentes terapéuticos efectivos. La duración de la capacitación es intensa, y a menudo se requiere que los profesionales obtengan una licenciatura de 4 años seguida de un doctorado de 4 a 6 años. química Inorgánica. La mayoría de los regímenes de capacitación también incluyen un período de beca posdoctoral de 2 o más años después de recibir un doctorado. en Quimica, haciendo que la duración total de la formación oscile entre 10 y 12 años de educación universitaria. Sin embargo, también existen oportunidades de empleo a nivel de maestría en la industria farmacéutica, y en eso y el Ph.D. nivel hay más oportunidades de empleo en la academia y el gobierno.

Los programas de nivel de posgrado en química médica se pueden encontrar en los departamentos de química médica tradicional o ciencias farmacéuticas, los cuales están tradicionalmente asociados con las escuelas de farmacia, y en algunos departamentos de química. Sin embargo, la mayoría de los químicos médicos que trabajan tienen títulos de posgrado (MS, pero especialmente Ph.D.) en química orgánica, en lugar de química médica, y la preponderancia de los puestos se encuentra en investigación, donde la red es necesariamente más amplia y amplia. se produce actividad sintética.

En la investigación de la terapéutica de moléculas pequeñas, está claramente presente un énfasis en la capacitación que brinda una amplitud de experiencia sintética y un "ritmo" de operaciones de banco (por ejemplo, para personas con síntesis de productos naturales y orgánicos sintéticos puros en doctorado y posdoctorado). posiciones, ibíd.). En las áreas de especialidad de química médica asociadas con el diseño y la síntesis de bibliotecas químicas o la ejecución de procesos químicos destinados a síntesis comerciales viables (áreas generalmente con menos oportunidades), las rutas de capacitación suelen ser mucho más variadas (p. ej., incluyen capacitación enfocada en física orgánica). química, síntesis relacionadas con bibliotecas, etc.).

Como tal, la mayoría de los trabajadores de nivel de entrada en química médica, especialmente en los EE. UU., no tienen capacitación formal en química médica, pero reciben la formación necesaria en química médica y farmacología después del empleo, al ingresar a su trabajo en una compañía farmacéutica, donde la compañía proporciona su comprensión particular o modelo de formación "medichem" a través de la participación activa en la síntesis práctica de proyectos terapéuticos. (Lo mismo es algo cierto para las especialidades de química médica computacional, pero no en el mismo grado que en las áreas sintéticas).