¿Cómo se desarrollan los medicamentos?

Presentación del tema: "¿Cómo se desarrollan los medicamentos?"— Transcripción de la presentación:

1 ¿Cómo se desarrollan los medicamentos?

2 ¿Qué es? ¿Qué hay dentro? Con una cápsula que simula un medicamento de tamaño grande, preguntar al alumnado: ¿Qué es? y ¿Qué hay dentro? (Seguramente sabrán que se trata de un medicamento): Un medicamento está compuesto por: el o los principio/s activo y por los excipientes.

3 ¿Qué hay dentro de un medicamento?
Seguidamente se procederá a abrir la cápsula y del interior de ella irán apareciendo diferentes objetos que simularán el contenido de un medicamento: Una estructura química hecha con modelos moleculares, que simula el principio activo, Un limón de plástico que simula el aroma, Un sobrecillo de azúcar, que simula buen gusto, Una fresa de plástico, que simula color, Unas bolas de colores, para mejorar el aspecto, Unas burbujas de plástico, como protector, etc… La parte más importante de un medicamento es el principio activo, que es la sustancia biológicamente activa, capaz de modificar el metabolismo de las células sobre las que actúa. Un medicamento es un fármaco, o conjunto de ellos dotados de propiedades para prevenir, tratar, aliviar o curar enfermedades o dolencias. Los excipientes son sustancias farmacológicamente inactivas. Hay muchos tipos de excipientes y sus funciones son: mejorar el sabor, el color, el aspecto, solubilizar o proteger el principio activo,...

4 Imaginemos ahora que el principio activo es como una pieza de puzzle
Imaginemos ahora que el principio activo es como una pieza de puzzle. Preguntar: ¿Cómo creéis que actúa esta molécula cuando entra en nuestro cuerpo? (El alumnado debe pensar qué sucede cuando ingerimos una cápsula de medicamento y de qué manera llega al lugar exacto para hacer su efecto (sistema digestivo, circulatorio, etc)). La forma de la pieza de puzzle debe dar pistas para deducir que ésta debe encajar en algún lugar cuya forma sea la complementaria. O bien, si la imaginamos como una flecha, debe buscar su diana. De esta manera se puede explicar que el fármaco busca su “diana”, en este caso “terapéutica” para hacer su efecto y curar la enfermedad.

5 Busca la diana terapéutica para hacer su efecto y curar la enfermedad
Principio activo fármaco diana terapéutica Busca la diana terapéutica para hacer su efecto y curar la enfermedad En la diapositiva está dibujada una célula con algunos de sus componentes. El objetivo del principio activo es encontrar su diana terapéutica, que es el lugar dónde queremos que el fármaco actúe, por ejemplo, en este caso una proteína que se encuentra en la membrana celular. 5

6 Busca la diana terapéutica para hacer su efecto y curar la enfermedad
Principio activo Busca la diana terapéutica para hacer su efecto y curar la enfermedad En el instante que el principio activo encaja en su diana terapéutica, se producen una serie de reacciones que provocaran la respuesta celular deseada que solucionará el problema. 6

7 ¿Cómo se desarrollan los medicamentos?
Recuperando la cápsula inicial, podemos preguntar al alumnado: ¿Cómo se desarrollan los medicamentos? o ¿cuál es el proceso que se ha de seguir para que un fármaco llegue al mercado? ¿Cuántos años creéis que se tarda en lanzar un medicamento al mercado?

8 FASE I  FASE II  FASE III
ETAPAS EN LA BÚSQUEDA DE UN MEDICAMENTO La búsqueda de un medicamento es un proceso largo (entre años), complejo y costoso que consta de varias etapas. I + D del FÁRMACO (2-10 años) ESTUDIOS PRE-CLÍNICOS (2-6 años) In vitro- In vivo DESARROLLO CLÍNICO FASE I  FASE II  FASE III Lanzamiento del Fármaco FASE IV La búsqueda de un medicamento es un proceso largo, complejo y muy costoso. (Seguidamente se explican las fases de forma resumida ya que se exponen detalladamente en las siguientes diapositivas). Conseguir que un fármaco llegue al mercado es un proceso muy largo, que suele durar una media de 20 años, muy complejo y que supone grandes inversiones económicas. Consta de varias etapas: la primera etapa consiste en la Investigación y Desarrollo de un posible candidato a fármaco, cuyo objetivo es encontrar una sustancia que pueda llegar a ser un buen principio activo para la enfermedad que estamos estudiando. Esta etapa está fusionada con la etapa de estudios pre-clínicos que consisten en probar el candidato a fármaco en células y animales. Si estos estudios tienen resultados muy positivos y no se detectan efectos secundarios, el candidato a fármaco entraría en la etapa de desarrollo clínico, que consiste en probar el fármaco en humanos. Si esta etapa se supera con eficacia y con nulos o muy bajos efectos secundarios, el fármaco llegará al mercado.

9 ? Un candidato a fármaco se puede descubrir de diferentes maneras:
¿CÓMO SE DESCUBRE UN CANDIDATO A FÁRMACO? Un candidato a fármaco se puede descubrir de diferentes maneras: ? Comentar que en la primera etapa de Investigación y Desarrollo, el objetivo es encontrar un compuesto que pueda llegar a ser un fármaco para una diana terapéutica. Preguntar: ¿Cómo encuentran los científicos compuestos que sean buenos candidatos a fármacos? (Animar al alumnado a que reflexione sobre las posibles maneras de encontrar un compuesto químico que encaje en el lugar adecuado. Sugerir que la diana terapéutica puede ser una caja fuerte con una cerradura y que nuestro candidato a fármaco sería la llave que la abre). ¿Cómo encontraríais vosotros la llave que consiga abrir la caja fuerte? (en este punto se incita a los alumnos a que piensen y propongan ellos mismos posibles soluciones)

10 ¿CÓMO SE DESCUBRE UN CANDIDATO A FÁRMACO?
Un candidato a fármaco se puede descubrir de diferentes maneras: Modificación química Casualidad Rastreo masivo Diseño racional Un candidato a fármaco se pude descubrir de diferentes maneras: Una manera sería que nos encontráramos esa llave por casualidad por el camino. En el mundo de los fármacos existen múltiples ejemplos de fármacos que se han descubierto por casualidad. Un ejemplo es el caso de la viagra. En un primer momento este fármaco iba destinado a reducir la presión arterial de la gente con la tensión alta. Cuando el fármaco se probó en pacientes, se constató que los voluntarios iban muy contentos a realizar las pruebas, a pesar del bajo efecto anti-hipertensivo que poseía. De esta manera, se descubrió que un efecto secundario (erección) era más importante que el efecto terapéutico. Por esa razón, y porque hasta el momento no había ningún medicamento para tratar la disfunción eréctil, surgió la conocida viagra. Otro procedimiento es a través del rastreo masivo: consiste en in probando muchos compuestos diferentes (pueden ser compuestos de origen animal, marino, vegetal, etc…) y ver si alguno es activo en la enfermedad que estamos estudiando. Por modificación química: Se daría cuando tenemos una llave que no acaba de encajar bien en la cerradura, pero si la modificamos (limándola, por ejemplo, o añadiéndole alguna pieza) podemos conseguir la llave que me abra la caja fuerte. A veces, nos interesa mejorar las características de un fármaco que ya sabemos que es activo, así que cambiamos químicamente alguna parte de esa molécula para conseguir el efecto deseado. Y, finalmente, el diseño racional: consiste en hacer un molde de la cerradura y a partir de ese molde construir la llave que encaje perfectamente. En los laboratorios de investigación, esto de puede realizar mediante el estudio de la diana terapéutica que estamos estudiando, por ejemplo, si conocemos la estructura de la proteína que tiene la disfunción, podemos diseñar una molécula que encaje perfectamente con ella.

11 YA TENEMOS UN CANDIDATO A FÁRMACO
Una vez conseguido el candidato a fármaco. Preguntar: ¿Creéis que ya lo podemos suministrar directamente a pacientes enfermos? Si, no, ¿porqué?

12 DESARROLLO PRE-CLÍNICO
Antes de probar un fármaco en humanos debemos hacer un estudio pre-clínico muy exhaustivo y completo: Estos estudios pre-clínicos incluyen: Estudios de estabilidad y toxicidad Ensayos in-vitro (proteínas, células, tejidos y órganos) Ensayos in-vivo (animales) ©Parc Científic Barcelona. Autor: J. Planagumà Antes de probar un fármaco en humanos debemos hacer un estudio pre-clínico muy exhaustivo y completo. Es lo que llamamos el desarrollo pre-clínico Todos estos estudios nos darán una idea de la eficacia y de la toxicidad del fármaco, ayudándonos a detectar los posibles efectos secundarios indeseados. Además nos indicarán cómo se comporta el fármaco en nuestro cuerpo, es decir, qué le hace el fármaco al cuerpo y qué le hace el cuerpo al fármaco, (absorción, distribución, metabolismo y la eliminación del fármaco)

13 DESARROLLO CLÍNICO El desarrollo clínico es la etapa más larga y la más cara en el proceso de búsqueda de nuevos medicamentos. Consta de tres fases: FASE III FASE II FASE I Voluntarios sanos Enfermos ( ) (fármaco o placebo) Enfermos ( ) Seguridad i dosis Si la etapa de desarrollo pre-clínico se supera con éxito, el fármaco se prueba en humanos en lo que se llama desarrollo clínico. Esta es la etapa más larga y la más cara en el proceso de búsqueda de nuevos medicamentos. Consta de tres fases: En la Fase I, el fármaco se prueba en voluntarios sanos. Preguntar: ¿Por qué? (Porque esto nos dará una idea de la seguridad del fármaco, de su toxicidad, de la mejor vía de administración... Además pensad que si a una persona sana le produce muchos efectos secundarios, para un enfermo puede ser letal). En la segunda fase se prueba el fármaco en enfermos, administrando de manera aleatoria el fármaco y el placebo. ¿Sabéis lo que significa placebo? ¿Por qué creéis que se suministra? (El placebo es el medicamento pero sin el principio activo. De esta manera se pueden evaluar los efectos psicológicos de los pacientes y observar si la mejora se debe realmente a la acción del principio activo. En esta fase, se evalúan también los efectos secundarios a corto plazo). Y en la tercera fase, se prueba el fármaco en un número muy elevado de enfermos, en diferentes hospitales y en diferentes países. La idea es evaluar los efectos a largo plazo. Eficacia y efectos secundarios Efectos a largo plazo

14 Y FINALMENTE…¡EL FÁRMACO LLEGA AL MERCADO!
Si el fármaco ha superado las tres fases clínicas llega al mercado, pero el estudio aún continúa (Fase IV) FASE IV FASE III Si estas 3 fases se superan con éxito, el fármaco llegará al mercado. Y, una vez en el mercado, ya nos podemos olvidar de él. ¿Verdad? Preguntar: ¿Creéis que es así? (Respuesta: NO. Entonces entra en la Fase IV, un período en el cual se continuaran estudiando los efectos secundarios a largo plazo. Esta fase es muy importante y gracias a ella, algunos fármacos que se ha visto a posteriori que no eran seguros, se han retirado del mercado). MERCADO FASE II FASE I

15 El proyecto de investigación del Parc Científic Barcelona
BÚSQUEDA de FÁRMACOS para el PARKINSON El proyecto de investigación del Parc Científic Barcelona Ahora que ya sabéis como se obtienen los medicamentos, vamos a explicar un proyecto de investigación muy concreto y actual del Parque Científico Barcelona en el cual participareis hoy. El proyecto tiene como finalidad la búsqueda de compuestos para tratar a los enfermos de Parkinson.

16 INTRODUCCIÓN – EL PARKINSON, ¿QUÉ ES?
El Parkinson es un desorden crónico y progresivo del movimiento que se caracteriza por: Dificultad de coordinación Movimientos ralentizados Temblor generalizado Es la segunda enfermedad neurodegenerativa más frecuente y afecta a un 1-2% de los mayores de 60 años. Actualmente hay más de 4 millones de afectados en el mundo. Se puede iniciar el tema del Parkinson preguntando a los alumnos si conocen la enfermedad, qué les ocurre a las personas que la sufren, qué células o tejidos se ven afectados, etc.

17 INTRODUCCIÓN – EL PARKINSON, CAUSAS
Nuestro cerebro es el centro de control del cuerpo y las células que se encargan de su funcionamiento se llaman neuronas. Estas células se auto-regeneran muy lentamente. Los neurotransmisores son unos compuestos químicos especiales que permiten que las neuronas “hablen” y se comuniquen entre sí.

18 INTRODUCCIÓN – EL PARKINSON, CAUSAS
Las causas del Parkinson aún no se conocen, pero se sabe que la enfermedad está causada por una pérdida o funcionamiento incorrecto de las neuronas encargadas de producir el neurotransmisor dopamina. Dopamina  Control del movimiento Niveles bajos de dopamina  Dificultad en el control del movimiento El neurotransmisor dopamina se encarga de transmitir las señales para controlar el movimiento de nuestros músculos. Por ello, el déficit de dopamina provoca un desequilibrio en la transmisión neuronal que hace que las neuronas no se comuniquen correctamente. Esto resulta en la pérdida de la función muscular.

19 INTRODUCCIÓN – EL PARKINSON, TRATAMIENTO
La manera de tratar el avance de la enfermedad es mediante la ingesta de medicamentos por vía oral. tirosina L-dopa dopamina vesículas con el transmisor dopamina El medicamento más utilizado hoy en día es la levodopa, o L-dopa, que consiste en un compuesto químico que el cerebro utiliza para fabricar la dopamina. sinapsis Actualmente, no hay un medicamento que cure el Parkinson. Todos los medicamentos existentes tiene como finalidad paliar los efectos de Parkinson y conseguir que el paciente y sus familiares tengan una mejor calidad de vida. La dopamina, por su estructura química, no puede llegar al cerebro puesto que no pasa la denominada barrera hematoencefálica, que es una barrera de protección natural que impide que todas las sustancias pasen al cerebro. Por ello se administra un compuesto, llamado Levodopa, que sí que consigue llegar al cerebro, y una vez allí, es transformado en dopamina. receptor de dopamina célula receptora

20 INTRODUCCIÓN – EL PARKINSON, TRATAMIENTO
También se utilizan ciertos medicamentos que imitan el efecto de la dopamina en el cerebro. Ej: bromocriptina, lusurida, pergolina, ropinerole,... dopamina imitador receptor receptor Además de administrar dopamina de manera indirecta, también se utilizan compuestos que son muy parecidos a la dopamina y que por ello producen el mismo efecto terapéutico que produciría la dopamina... Serían como “sinónimos de dopamina”. Membrana celular Membrana celular Respuesta celular Respuesta celular

21 INTRODUCCIÓN – EL PARKINSON, TRATAMIENTO
Desafortunadamente, estos medicamentos tienen muchos efectos secundarios: Aparición de movimientos involuntarios y tics Depresión Alucinaciones Además, estos medicamentos dejan de tener efecto con el tiempo. Es necesario fabricar nuevos medicamentos que tengan menos efectos secundarios y sean activos durante más tiempo.

22 LA INVESTIGACIÓN, SÍNTESIS DE FÁRMACOS PARA EL TRATAMIENTO DEL PARKINSON
En la Plataforma de Química Combinatoria del Parque Científico de Barcelona los científicos están trabajando en la síntesi de nuevos compuestos que puedan utilizarse como a agentes terapéuticos en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson o la Esquizofrenia que sean: Más activos Menos tóxicos.

23 LA INVESTIGACIÓN, SÍNTESIS DE FÁRMACOS PARA EL TRATAMIENTO DEL PARKINSON
Para aumentar la eficacia de estos agentes anti-parkinson, hoy en día se subministra un cóctel de fármacos. El objetivo es sintetizar nuevas moléculas que presenten más eficacia o menos efectos secundarios. Hoy en día, se subministra un cóctel de fármacos para intentar aumentar la eficacia y reducir los efectos secundarios. Pero además de la incomodidad para el paciente que se ha de tomar varias pastillas, este sistema de administración tiene elevados efectos secundarios. El objetivo de este grupo de investigación es unir los dos fármacos activos mediante una cadena de moléculas, formando una única molécula más compleja. Por tanto, con este sistema sólo seria necesario administrar 1 único medicamento. Agentes Antiparkinson Cóctel de fármacos 1 único fármaco

24 LA INVESTIGACIÓN, SÍNTESIS DE FÁRMACOS PARA EL TRATAMIENTO DEL PARKINSON
Nuevo fármaco Este nuevo fármaco facilitaría que los dos fármacos que ahora están unidos lleguen a la vez a la membrana celular. Así, la dosis efectiva será mayor, es decir, habrá mayor concentración de fármaco cerca de la diana terapéutica y por consiguiente, una respuesta celular amplificada. De esta manera, con menor dosis se puede conseguir la misma respuesta celular, con la ventaja de que al disminuir la cantidad de fármaco, también se reducirán los efectos secundarios que éste produce. Respuesta celular

25 LA INVESTIGACIÓN, DISEÑO Y SÍNTESIS DE NUEVAS MOLÉCULAS
XAC-COOH (±)-PPHT Los dos compuestos que unimos para formar el fármaco son los que se muestran en el dibujo.

26 ¿COMO SINTETIZAMOS ESTAS NUEVAS MOLÉCULAS EN EL LABORATORIO?
¿Cómo conseguimos sintetizar estos compuestos en el laboratorio? Para poder obtener un compuesto químico de interés en un laboratorio, podemos partir de compuestos comerciales sencillos y mediante reacciones químicas conseguimos llegar a tener el producto deseado.

27 ¿COMO SINTETIZAMOS ESTAS NUEVAS MOLÉCULAS EN EL LABORATORIO?
En esta diapositiva se muestra la síntesis de este compuesto, que en el laboratorio conseguimos obtener mediante 7 etapas.

28 ¿COMO SINTETIZAMOS ESTAS NUEVAS MOLÉCULAS EN EL LABORATORIO?
Reacción Química Cada etapa, comprende una serie de pasos. El primero es la reacción química, en la cual a partir de dos o más compuestos se genera un compuesto diferente. Esta reacción química se puede llevar a cabo manualmente o utilizando instrumentos automáticos.

29 2. Aislamiento y purificación del producto
¿COMO SINTETIZAMOS ESTAS NUEVAS MOLÉCULAS EN EL LABORATORIO? 2. Aislamiento y purificación del producto 3. Caracterización del producto Una vez la reacción ha finalizado, debemos comprobar que lo hemos hecho bien: primero lo aislamos, y en algunas ocasiones, purificamos el producto. Finalmente es necesario caracterizarlo para comprobar que realmente hemos obtenido el producto deseado. Esta caracterización se puede realizar mediante técnicas sencillas, como por ejemplo la cromatografía en capa fina que utilizaréis hoy, o mediante instrumentos más complejos.

30 ¿¿QUÉ VAMOS A HACER HOY??

31 ¿COMO SINTETIZAMOS ESTAS NUEVAS MOLÉCULAS EN EL LABORATORIO?
Reacción química Hoy participaréis en una de las 7 etapas que son necesarias para la síntesis del producto en estudio.

32  ?   ¿QUÉ VAMOS A HACER HOY? Reacción química
Aislamiento del producto por filtración   ? Tal y como se ha comentado, cada una de estas etapas, consta de 3 pasos fundamentales. En nuestro caso práctico, realizaremos la reacción química, seguidamente aislaremos el producto mediante filtración al vacío y finalmente, lo caracterizaremos a través de la cromatografía en capa fina. En este punto, los alumnos pueden ponerse la bata de laboratorio y las gafas y animarlos a leerse el protocolo experimental para empezar la investigación.  Caracterización del producto por cromatografía

33 ¡A investigar!