Industria farmaceutica

Scoperta e sviluppo di farmaci

Processo di sviluppo della droga

Viene utilizzata una varietà di approcci per identificare i composti chimici che possono essere sviluppati e commercializzati. Lo stato attuale delle scienze chimiche e biologiche richieste per lo sviluppo farmaceutico impone che 5.000-10.000 composti chimici debbano essere sottoposti a screening di laboratorio per ogni nuovo farmaco approvato per l'uso nell'uomo. Dei 5.000-10.000 composti sottoposti a screening, circa 250 entreranno nei test preclinici e 5 entreranno nei test clinici. Il processo complessivo dalla scoperta alla commercializzazione di un farmaco può richiedere da 10 a 15 anni. Questa sezione descrive alcuni dei processi utilizzati dall'industria per scoprire e sviluppare nuovi farmaci. Il diagramma di flusso fornisce un riepilogo generale di questo processo di sviluppo.

Ricerca e scoperta

I prodotti farmaceutici sono prodotti a seguito delle attività svolte da una complessa serie di organizzazioni pubbliche e private impegnate nello sviluppo e nella produzione di farmaci. Come parte di questo processo, gli scienziati di molte istituzioni finanziate con fondi pubblici svolgono ricerche di base in materie quali chimica, biochimica, fisiologia, microbiologia e farmacologia. La ricerca di base è quasi sempre finalizzata allo sviluppo di nuove conoscenze sulle sostanze naturali o sui processi fisiologici piuttosto che sullo sviluppo specifico di un prodotto o di un'invenzione. Ciò consente agli scienziati delle istituzioni pubbliche e dell'industria privata di applicare nuove conoscenze allo sviluppo di nuovi prodotti. I primi passi in questo processo sono effettuati in gran parte da scienziati e medici di base che lavorano in una varietà di istituti di ricerca e università. I risultati dei loro studi sono pubblicati su riviste scientifiche e mediche. Questi risultati facilitano l'identificazione di potenziali nuovi obiettivi per la scoperta di farmaci. Gli obiettivi potrebbero essere un recettore del farmaco, un enzima, un processo di trasporto biologico o qualsiasi altro processo coinvolto nel metabolismo del corpo. Una volta identificato un obiettivo, la maggior parte del lavoro rimanente coinvolto nella scoperta e nello sviluppo di un farmaco viene svolto o diretto da aziende farmaceutiche.

Contributo delle conoscenze scientifiche alla scoperta di droghe

Due classi di farmaci antiipertensivi servono come esempio di come una migliore conoscenza biochimica e fisiologica di un sistema corporeo abbia contribuito allo sviluppo del farmaco. L'ipertensione (alta pressione sanguigna) è un importante fattore di rischio per lo sviluppo di malattie cardiovascolari. Un modo importante per prevenire le malattie cardiovascolari è controllare la pressione alta. Uno dei sistemi fisiologici coinvolti nel controllo della pressione arteriosa è il sistema renina-angiotensina. La renina è un enzima prodotto nel rene. Agisce su una proteina del sangue per produrre angiotensina. I dettagli della biochimica e della fisiologia di questo sistema sono stati elaborati da scienziati biomedici che lavorano in ospedali, università e laboratori di ricerca governativi in ​​tutto il mondo. Due passaggi importanti nella produzione dell'effetto fisiologico del sistema renina-angiotensina sono la conversione dell'angiotensina I inattiva in angiotensina II da parte dell'enzima di conversione dell'angiotensina (ACE) e l'interazione dell'angiotensina II con i suoi recettori fisiologici, inclusi i recettori AT1. L'angiotensina II interagisce con i recettori AT1 per aumentare la pressione sanguigna. La conoscenza della biochimica e della fisiologia di questo sistema ha suggerito agli scienziati che potrebbero essere sviluppati nuovi farmaci per abbassare la pressione sanguigna anormalmente alta.

Un farmaco che inibisce l'ACE ridurrebbe la formazione di angiotensina II. La riduzione della formazione di angiotensina II comporterebbe, a sua volta, una riduzione dell'attivazione dei recettori AT1. Pertanto, si presumeva che i farmaci che inibiscono l'ACE avrebbero abbassato la pressione sanguigna. Questa ipotesi si è rivelata corretta ed è stata sviluppata una classe di farmaci antiipertensivi chiamati ACE-inibitori. Allo stesso modo, una volta compreso il ruolo dei recettori AT1 nel mantenimento della pressione arteriosa, si presumeva che i farmaci in grado di bloccare i recettori AT1 avrebbero prodotto effetti antiipertensivi. Ancora una volta, questa ipotesi si è dimostrata corretta ed è stata sviluppata una seconda classe di farmaci antiipertensivi, gli antagonisti del recettore AT1. Gli agonisti sono farmaci o sostanze presenti in natura che attivano i recettori fisiologici, mentre gli antagonisti sono farmaci che bloccano tali recettori. In questo caso, l'angiotensina II è un agonista dei recettori AT1 e i farmaci antiipertensivi AT1 sono antagonisti. Gli antiipertensivi illustrano il valore di scoprire nuovi bersagli farmacologici utili per test di screening su larga scala per identificare le sostanze chimiche al piombo per lo sviluppo di farmaci.

Screening dei farmaci

Fonti di composti

Lo screening dei composti chimici per potenziali effetti farmacologici è un processo molto importante per la scoperta e lo sviluppo di farmaci. Praticamente ogni azienda chimica e farmaceutica nel mondo ha una biblioteca di composti chimici che sono stati sintetizzati nel corso di molti decenni. Storicamente, molti prodotti chimici diversi sono stati derivati ​​da prodotti naturali come piante, animali e microrganismi. Molti altri composti chimici sono disponibili presso i chimici universitari. Inoltre, i metodi di chimica combinatoria automatizzata ad alto rendimento hanno aggiunto centinaia di migliaia di nuovi composti. Resta da scoprire se uno di questi milioni di composti abbia le caratteristiche che permetteranno loro di diventare droghe attraverso uno screening rapido e ad alta efficienza.

Identificazione chimica del piombo

Paul Ehrlich ha impiegato anni per vagliare le 606 sostanze chimiche che hanno portato allo sviluppo dell'arsfenamina come il primo trattamento farmacologico efficace per la sifilide. Dal periodo del successo di Ehrlich (1910) fino alla seconda metà del 20 ° secolo, la maggior parte dei test di screening per potenziali nuovi farmaci si basava quasi esclusivamente su schermi in animali interi come ratti e topi. Ehrlich ha esaminato i suoi composti nei topi con la sifilide e le sue procedure si sono dimostrate molto più efficienti di quelle dei suoi contemporanei. Dall'ultima parte del 20 ° secolo, le tecniche automatizzate di screening in vitro hanno permesso a decine di migliaia di composti chimici di essere sottoposti a screening per l'efficacia in un solo giorno. Negli schermi in vitro di grande capacità, i singoli prodotti chimici vengono miscelati con bersagli farmacologici in piccoli pozzetti simili a provette di piastre di microtitolazione e le interazioni desiderabili dei prodotti chimici con i bersagli farmacologici sono identificate da una varietà di tecniche chimiche. Gli obiettivi dei farmaci negli schermi possono essere privi di cellule (enzima, recettore di farmaci, trasportatore biologico o canale ionico) oppure contenere batteri coltivati, lieviti o cellule di mammiferi. I prodotti chimici che interagiscono con i bersagli farmacologici in modi desiderabili diventano noti come piombo e sono sottoposti a ulteriori test di sviluppo. Inoltre, ulteriori sostanze chimiche con strutture leggermente alterate possono essere sintetizzate se il composto di piombo non sembra ideale. Una volta identificato un prodotto chimico principale, sarà sottoposto a diversi anni di studi sugli animali in farmacologia e tossicologia per prevedere la sicurezza e l'efficacia umane future.

Composti del piombo da prodotti naturali

Un altro modo molto importante per trovare nuovi farmaci è isolare le sostanze chimiche dai prodotti naturali. Digitalis, efedrina, atropina, chinino, colchicina e cocaina sono stati purificati dalle piante. L'ormone tiroideo, il cortisolo e l'insulina originariamente erano isolati dagli animali, mentre la penicillina e altri antibiotici erano derivati ​​da microbi. In molti casi i prodotti di origine vegetale sono stati utilizzati per centinaia o migliaia di anni da popolazioni indigene di tutto il mondo prima della loro "scoperta" da parte di scienziati provenienti da paesi industrializzati. Nella maggior parte dei casi queste popolazioni indigene hanno appreso quali piante avevano un valore medicinale nello stesso modo in cui hanno imparato quali piante erano sicure da mangiare: prove ed errori. L'etnofarmacologia è una branca della scienza medica in cui i medicinali utilizzati da persone isolate o primitive vengono studiati utilizzando moderne tecniche scientifiche. In alcuni casi i prodotti chimici con proprietà farmacologiche desiderabili vengono isolati e alla fine diventano farmaci con proprietà riconoscibili nel prodotto naturale. In altri casi, nel prodotto naturale vengono identificati prodotti chimici con strutture chimiche uniche o insolite. Queste nuove strutture chimiche sono quindi sottoposte a screening farmacologici per determinare se hanno un potenziale valore farmacologico o medicinale. Ci sono molti casi in cui tali strutture chimiche e i loro analoghi sintetici sono sviluppati come farmaci con usi diversi da quelli del prodotto naturale. Uno di questi composti è l'importante taxol antitumorale, che è stato isolato dal tasso del Pacifico (Taxus brevifolia).