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O poder misterioso das drogas: como descobrir os segredos dos mecanismos de ação dos medicamentos?
Em farmacologia, o termo "mecanismo de ação" (MOA) se refere à maneira específica pela qual uma substância medicamentosa produz seu efeito farmacológico por meio de interações bioquímicas específicas. O mecanismo de ação de um medicamento geralmente se refere a um alvo molecular específico, como uma enzima ou receptor, ao qual o medicamento se liga. Esses receptores têm afinidades específicas por medicamentos, com base na estrutura química do medicamento e na ação específica que ocorre ali. Em contraste com os medicamentos que produzem efeitos terapêuticos ao se ligarem a receptores, alguns medicamentos não se ligam a receptores, mas produzem efeitos terapêuticos correspondentes ao interagir com propriedades químicas ou físicas no corpo. Exemplos comuns incluem antiácidos e laxantes.
A elucidação do mecanismo de ação é crucial no desenvolvimento de medicamentos, especialmente no desenvolvimento de medicamentos anti-infecciosos. Entender a interação entre medicamentos e alvos específicos pode prever problemas de segurança clínica e, assim, melhorar efetivamente a segurança dos medicamentos.
A elucidação do mecanismo de ação de um medicamento é importante de muitas maneiras. Primeiro, durante o desenvolvimento de medicamentos anti-infecciosos, a disponibilidade de informações pode prever problemas relacionados à segurança clínica. Por exemplo, medicamentos que causam a ruptura da membrana celular ou da cadeia de transporte de elétrons têm maior probabilidade de causar problemas de toxicidade do que medicamentos que têm como alvo componentes da parede celular ou o ribossomo 70S, que não existem em células humanas. Entender a interação entre medicamentos e receptores específicos permite que outros medicamentos sejam preparados de maneira semelhante para produzir o mesmo efeito terapêutico, o que se tornou um dos métodos importantes para a criação de novos medicamentos. Além disso, esses métodos de pesquisa podem ajudar a determinar quais pacientes têm maior probabilidade de responder ao tratamento.
Por exemplo, o medicamento para câncer de mama trastuzumabe tem como alvo a proteína HER2, de modo que as instituições médicas podem rastrear tumores quanto à presença dessa molécula para determinar se os pacientes se beneficiarão do tratamento com trastuzumabe.
Em aplicações clínicas, esse conhecimento pode permitir uma dosagem mais precisa de medicamentos, já que os médicos podem monitorar o medicamento com base em seu efeito na via alvo. Tomando as estatinas como exemplo, sua dosagem é frequentemente determinada pela medição dos níveis de lipídios no sangue do paciente. Ao compreender os mecanismos de ação dos medicamentos, os médicos também podem combinar vários medicamentos de forma mais eficaz para reduzir a probabilidade de resistência aos medicamentos. Conhecer as estruturas celulares nas quais os medicamentos anti-infecciosos ou anticancerígenos atuam pode permitir que os médicos administrem vários medicamentos simultaneamente para inibir vários alvos, reduzindo assim o risco de resistência aos medicamentos e falha do tratamento causada por mutações únicas no DNA microbiano ou tumoral.
Além disso, também pode ser possível que o medicamento encontre outras indicações. Tome o sildenafil como exemplo. Seu mecanismo de ação é inibir a proteína fosfodiesterase-5 (PDE-5), o que permite que este medicamento seja reutilizado com sucesso para o tratamento da hipertensão arterial pulmonar porque a PDE-5 desempenha um papel fundamental na hipertensão arterial pulmonar. hipertensão. expressão pulmonar.
Métodos para determinar o mecanismo de ação de um fármaco
Existem muitos métodos para determinar o mecanismo de ação de um medicamento, que geralmente podem ser divididos em vários caminhos técnicos principais, incluindo microscopia, métodos bioquímicos diretos, métodos de inferência computacional e tecnologia pan-OMIX.
Métodos de microscopia
As alterações fenotípicas das células-alvo induzidas por compostos bioativos podem ser observadas ao microscópio, e essas alterações ajudam a entender o mecanismo de ação dos compostos. Por exemplo, no caso de agentes antibacterianos, a transformação de células-alvo em esferoides pode indicar inibição da síntese de peptidoglicanos, enquanto a filamentação de células-alvo pode indicar perturbações na síntese de PBP3, FtsZ ou DNA. A observação dessas mudanças fornece pistas importantes para entender o mecanismo de ação de novos medicamentos. Embora atualmente leve muito tempo para gerar e interpretar manualmente os dados, esse problema pode ser resolvido com o avanço da microscopia automatizada e do software de análise de imagens.
Método bioquímico direto
Os métodos bioquímicos diretos envolvem a marcação de certas proteínas ou pequenas moléculas e o rastreamento de sua dinâmica in vivo, que é a maneira mais direta de encontrar pequenos alvos de medicamentos. Ao rotular as interações físicas entre moléculas e proteínas, esses métodos bioquímicos podem ser usados para determinar a toxicidade, a eficácia e o mecanismo de ação dos medicamentos.
Métodos de cálculo e inferência
Métodos de inferência computacional são usados principalmente para prever alvos proteicos de medicamentos de moléculas pequenas com base no reconhecimento de padrões de computador. No entanto, a abordagem também pode ser usada para encontrar novos alvos para medicamentos existentes ou recentemente desenvolvidos. Ao identificar o farmacóforo de uma molécula de medicamento, é possível realizar o perfil de reconhecimento de padrões, o que pode ajudar a fornecer insights sobre o mecanismo de ação.
Toda a tecnologia Omix
A tecnologia All-OMIX usa proteômica química, genética reversa e genômica, transcriptômica e proteômica para identificar alvos potenciais. Essa abordagem utiliza perturbação genética (por exemplo, CRISPR-Cas9 ou siRNA) em combinação com um composto para determinar se sua redução ou eliminação anula os efeitos farmacológicos do composto. Por meio desses métodos, hipóteses sobre mecanismos de ação podem ser formadas e então testadas.
Medicamentos com mecanismos de ação conhecidos e medicamentos com mecanismos de ação desconhecidos
Os mecanismos de ação de muitos medicamentos foram identificados, como a aspirina. O mecanismo de ação da aspirina envolve a inibição irreversível da ciclooxigenase, inibindo assim a produção de prostaglandinas e tromboxanos, reduzindo a dor e a inflamação. No entanto, também existem alguns medicamentos cujos mecanismos de ação permanecem desconhecidos. Mesmo assim, esses medicamentos ainda funcionam, mas o mecanismo específico pelo qual eles interagem com os receptores e produzem seus efeitos terapêuticos é desconhecido ou pouco claro.
ResumoEmbora os termos "mecanismo de ação" e "modo de ação" sejam às vezes usados de forma intercambiável, eles diferem no nível de detalhes que transmitem. O modo de ação descreve as alterações funcionais ou anatômicas que ocorrem no nível celular depois que um organismo é exposto a uma substância, enquanto o mecanismo de ação se concentra mais em como o medicamento afeta o padrão de interação de enzimas ou receptores. Entender os segredos por trás dos mecanismos de ação desses medicamentos não apenas promoverá o desenvolvimento de novos medicamentos, mas também poderá fornecer estratégias de tratamento mais precisas na prática clínica. Diante do desenvolvimento futuro de medicamentos, podemos esperar que mais mecanismos desconhecidos de medicamentos sejam descobertos?
