Agua triste: Un software de creación de modelos químicos denominado WaterMap puede predecir cómo las moléculas de agua, que aquí aparecen en rojo y verde, pueden influir en lo sólida que será la unión entre medicamentos candidatos y su diana.
Fuente: Schrödinger
Por Emily Singer
La mayoría de las empresas farmacéuticas usan software para simular reacciones químicas con la esperanza de acelerar el proceso de desarrollo de medicamentos. Pero este solo es un pequeño elemento de una compleja serie de enfoques. Nimbus Discovery, una startup con sede en Cambridge, Massachusetts (Estados Unidos), está usando química computacional para manejar todo el proceso.
La empresa surgió de una asociación con Schrödinger, un fabricante de software computacional de desarrollo de medicamentos y la empresa de capital de riesgo Atlas Venture. Nimbus usará el software, el potencial de computación y los expertos en creación de modelos de Schrödinger para desarrollar medicamentos para proteínas relacionadas con enfermedades sobre las que históricamente ha resultado difícil actuar.
Si tuviera éxito, este enfoque computacional permitiría un desarrollo de medicamentos más rápido y más económico, al conseguir que gran parte del proceso de ensayo y error sea virtual. Recientemente, Nimbus ha recaudado 24 millones de dólares de financiación de capital de riesgo. Entre los inversores estaba Bill Gates.
El software de Schrödinger, que usan muchas empresas farmacéuticas, modela las distintas fuerzas químicas que conducen a una molécula de medicamento candidata a unirse a un punto específico en la proteína diana. Eso permite que los científicos que desarrollan medicamentos predigan la idoneidad de distintas moléculas candidatas a la hora de unirse a las proteínas que les interesan. Si bien este enfoque lleva usándose unos 20 años, aún tiene que transformar realmente el proceso de descubrimiento de medicamentos.
Los investigadores de Nimbus creen que esto en parte se debe a que la mayoría de las herramientas no consiguen incorporar la termodinámica de las moléculas de agua residentes en el punto de unión de la proteína. “Está ampliamente aceptada la necesidad de un mejor modelo acuático en los métodos actuales, sin embargo casi nadie se encarga de ello”, afirma Christopher Snow, investigador del Insituto Tecnológico de California (Caltech, en EE.UU.) que no tiene relación alguna con la empresa. Y es que modelar la energía de las moléculas de agua resulta difícil.
WaterMap, una nueva herramienta de Schrödinger que predice cómo afectará el agua a la reacción de unión, podría conseguir superar ese obstáculo. “Creemos que podemos usar nuestra tecnología para transformar el desarrollo de medicamentos”, asegura Ramy Farid, presidente de Schrödinger y cofundador de Nimbus. Investigadores han usado WaterMap para explicar el éxito o fracaso de algunas moléculas así como para desarrollar nuevas moléculas candidatas. “En varios casos condujo a un rápido desarrollo de candidatos a medicamentos de mayor calidad de lo que parecía posible”, confirma Farid.
La startup dedicó su primer año de uso de su software para reducir una lista de 1.200 potenciales dianas de medicamentos, puntos de unión químicos en distintas proteínas ligadas a enfermedades, a una lista de 20 que parecían susceptibles de poder emplearse con la tecnología que habían desarrollado.(Esto dependía de toda una serie de factores, incluyendo el conocimiento de la estructura tridimensional de la proteína, su idoneidad como diana para la enfermedad así como el número de moléculas de agua que residen en el punto de unión.) Ahora, la empresa se centrará en proteínas diana relacionadas con la inflamación, la oncología, las enfermedades metabólicas y los antibióticos.
La proteína diana más avanzada a día de hoy se llama IRAK4, una encima quinasa que tiene un papel en la inflamación y conduce a una forma agresiva de linfoma que no es de Hodgkin. Los investigadores hicieron una selección virtual de medicamentos, buscando las moléculas que se unirían a IRAK4, y luego colocaron esas moléculas virtuales a prueba sintetizándolas y haciendo reacciones químicas reales. “Hemos sido capaces de encontrar con mucha rapidez una molécula altamente selectiva con propiedades de medicamento”, afirma Rosana Kapeller, directora científica de Nimbus. Apenas llevó nueve meses en pasar de la selección virtual a hacer pruebas en animales.
“Hemos visto importantes ejemplos de cómo pequeños cambios en la molécula pueden resultar en profundos cambios en la unión”, relata Bruce Booth, uno de los cofundadores de Nimbus. Al desplazar una molécula ”triste”, una molécula de agua de alta energía en el punto de unión, “podemos lograr una unión cien veces mejor”, afirma.
Si bien WaterMap está disponible para ser adquirida por las empresas farmacéuticas, según Farid, al ser una tecnología tan nueva y necesitar de muchísima capacidad de computación, ha resultado difícil ponerla en marcha con eficacia. Uno de los motivos para fundar Nimbus, afirma, era demostrar lo potente que puede ser la herramienta.
Pero aún queda por saber si la WaterMap puede acelerar el descubrimiento de medicamentos de forma significativa y si se podrá aplicar ampliamente. Quizá resulte ser muy útil para algunas proteínas diana, pero no para otras.
Copyright Technology Review 2011.
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