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El misterioso poder de los fármacos: ¿Cómo descubrir los secretos de sus mecanismos de acción?
En farmacología, el término "mecanismo de acción" (MOA) se refiere a la forma específica en que una sustancia farmacológica produce su efecto farmacológico a través de interacciones bioquímicas específicas. El mecanismo de acción de un fármaco generalmente se refiere a un objetivo molecular específico, como una enzima o un receptor, al que se une el fármaco. Estos sitios receptores tienen afinidades específicas para los fármacos, en función de la estructura química del fármaco y la acción específica que se produce allí. A diferencia de los fármacos que producen efectos terapéuticos al unirse a los receptores, algunos fármacos no se unen a los receptores, sino que producen efectos terapéuticos correspondientes al interactuar con propiedades químicas o físicas del organismo. Algunos ejemplos comunes son los antiácidos y los laxantes.
La elucidación del mecanismo de acción es crucial en el desarrollo de fármacos, especialmente en el desarrollo de fármacos antiinfecciosos. Comprender la interacción entre medicamentos y objetivos específicos puede predecir problemas de seguridad clínica y así mejorar eficazmente la seguridad de los medicamentos.
La elucidación del mecanismo de acción de un fármaco es importante por muchos motivos. En primer lugar, durante el desarrollo de medicamentos antiinfecciosos, la disponibilidad de información puede predecir problemas relacionados con la seguridad clínica. Por ejemplo, los medicamentos que provocan alteraciones de la membrana celular o de la cadena de transporte de electrones tienen más probabilidades de causar problemas de toxicidad que los medicamentos que atacan a los componentes de la pared celular o al ribosoma 70S, que no existen en las células humanas. Comprender la interacción entre medicamentos específicos y receptores permite preparar otros medicamentos de manera similar para producir el mismo efecto terapéutico, lo que se ha convertido en uno de los métodos importantes para crear nuevos medicamentos. Además, estos métodos de investigación pueden ayudar a determinar qué pacientes tienen más probabilidades de responder al tratamiento.
Por ejemplo, el medicamento contra el cáncer de mama trastuzumab se dirige a la proteína HER2, por lo que las instituciones médicas pueden examinar los tumores para detectar la presencia de esta molécula y determinar si los pacientes se beneficiarán con el tratamiento con trastuzumab.
En aplicaciones clínicas, este conocimiento podría permitir una dosificación más precisa de los medicamentos, ya que los médicos podrían monitorear el medicamento en función de su efecto sobre la vía objetivo. Tomando las estatinas como ejemplo, su dosis a menudo se determina midiendo los niveles de lípidos en la sangre del paciente. Al comprender los mecanismos de acción de los medicamentos, los médicos también pueden combinar varios medicamentos de manera más eficaz para reducir la probabilidad de resistencia a los medicamentos. Conocer las estructuras celulares sobre las que actúan los fármacos antiinfecciosos o anticancerígenos podría permitir a los médicos administrar múltiples medicamentos simultáneamente para inhibir múltiples objetivos, reduciendo así el riesgo de resistencia a los medicamentos y el fracaso del tratamiento causados por mutaciones individuales en el ADN microbiano o tumoral.
No sólo eso, también es posible que el fármaco encuentre otras indicaciones. Tomemos como ejemplo el sildenafil. Su mecanismo de acción es inhibir la proteína fosfodiesterasa-5 (PDE-5), lo que permite que este fármaco se reutilice con éxito para el tratamiento de la hipertensión arterial pulmonar porque la PDE-5 desempeña un papel clave en la hipertensión arterial pulmonar. hipertensión. expresión pulmonar.
Métodos para determinar el mecanismo de acción de un fármaco
Existen muchos métodos para determinar el mecanismo de acción de un fármaco, que generalmente pueden dividirse en varias vías técnicas principales, entre las que se incluyen la microscopía, los métodos bioquímicos directos, los métodos de inferencia computacional y la tecnología pan-OMIX.
Métodos de microscopía
Los cambios fenotípicos de las células diana inducidos por compuestos bioactivos se pueden observar bajo un microscopio, y estos cambios ayudan a comprender el mecanismo de acción de los compuestos. Por ejemplo, en el caso de los agentes antibacterianos, la transformación de las células diana en esferoides podría indicar una inhibición de la síntesis de peptidoglicano, mientras que la filamentación de las células diana podría indicar perturbaciones en la síntesis de PBP3, FtsZ o ADN. La observación de estos cambios proporciona pistas importantes para comprender el mecanismo de acción de los nuevos fármacos. Aunque actualmente la generación e interpretación manual de los datos lleva mucho tiempo, este problema puede resolverse con el avance de la microscopía automatizada y el software de análisis de imágenes.
Método bioquímico directo
Los métodos bioquímicos directos implican el etiquetado de ciertas proteínas o moléculas pequeñas y el seguimiento de su dinámica in vivo, que es la forma más directa de encontrar pequeños objetivos farmacológicos. Al etiquetar las interacciones físicas entre moléculas y proteínas, estos métodos bioquímicos pueden utilizarse para determinar la toxicidad, la eficacia y el mecanismo de acción de los medicamentos.
Métodos de cálculo e inferencia
Los métodos de inferencia computacional se utilizan principalmente para predecir objetivos proteicos de fármacos de moléculas pequeñas basándose en el reconocimiento de patrones por computadora. Sin embargo, este enfoque también podría utilizarse para encontrar nuevos objetivos para fármacos existentes o recientemente desarrollados. Al identificar el farmacóforo de una molécula de fármaco, se puede realizar un perfil de reconocimiento de patrones, que puede ayudar a proporcionar información sobre el mecanismo de acción.Toda la tecnología Omix
La tecnología All-OMIX utiliza proteómica química, genética inversa y genómica, transcriptómica y proteómica para identificar objetivos potenciales. Este enfoque utiliza la perturbación genética (por ejemplo, CRISPR-Cas9 o ARNi) en combinación con un compuesto para determinar si su eliminación o supresión elimina los efectos farmacológicos del compuesto. Mediante estos métodos se pueden formular hipótesis sobre los mecanismos de acción y luego probarlas.
Medicamentos con mecanismos de acción conocidos y medicamentos con mecanismos de acción desconocidos
Se han identificado los mecanismos de acción de muchos fármacos, como la aspirina. El mecanismo de acción de la aspirina implica la inhibición irreversible de la ciclooxigenasa, inhibiendo así la producción de prostaglandinas y tromboxanos, reduciendo el dolor y la inflamación. Sin embargo, también existen algunos fármacos cuyos mecanismos de acción siguen siendo desconocidos. Aun así, estos medicamentos todavía funcionan, pero el mecanismo específico por el cual interactúan con los receptores y producen sus efectos terapéuticos es desconocido o no está claro.
ResumenAunque los términos "mecanismo de acción" y "modo de acción" a veces se usan indistintamente, difieren en el nivel de detalle que transmiten. El modo de acción describe los cambios funcionales o anatómicos que ocurren a nivel celular después de que un organismo se expone a una sustancia, mientras que el mecanismo de acción se centra más en cómo el fármaco afecta el patrón de interacción de las enzimas o los receptores. Comprender los secretos detrás de los mecanismos de acción de estos fármacos no sólo promoverá el desarrollo de nuevos medicamentos, sino que también puede proporcionar estrategias de tratamiento más precisas en la práctica clínica. De cara al futuro desarrollo de fármacos, ¿podemos esperar que se descubran más mecanismos farmacológicos desconocidos?
