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I computer nei laboratori hanno aperto la strada a un nuovo modo di progettare e preparare i farmaci, aiutando la strutturazione delle intuizioni più complesse e la capacità di interpretare i dati delle ricerche.
Lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni ha contribuito a evolvere il processo di identificazione delle molecole. La chimica combinatoriale, ad esempio, consente di produrre un enorme numero di molecole diverse in tempi estremamente ridotti rispetto al passato e di
velocizzare, quindi, il percorso verso l’identificazione del nuovo farmaco. Inoltre, per verificare l’attività dei composti prodotti ci si basa sugli High Throughput Screening, grandi
sistemi robotizzati che eseguono rapidamente test biologici su un numero spesso altissimo di campioni.
Disegnare il farmaco e il suo percorso
Il ricercatore, una volta identificato il "bersaglio" inizia a progettare la nuova molecola. I primi dati da utilizzare sono quelli relativi alla struttura fisica del bersaglio, alla
sua forma, ai tipi di atomi che lo compongono e ai legami che stabilisce con l’esterno: oggi
esistono banche dati nelle quali sono immagazzinate informazioni dettagliate sulla struttura
tridimensionale di moltissime molecole, che possono diventare bersagli farmacologici, ottenute
con le più moderne tecniche di analisi.
Partendo da queste informazioni, specifici programmi informatici riescono a disegnare una
molecola complementare al bersaglio e quindi capace, con grande probabilità, di legarsi ad
esso.
La dizione tecnica per indicare questo percorso informatico è computer-aided drug design, che significa progettare una nuova molecola con lo scopo finale di ottenere un farmaco.
I vantaggi di tale approccio sono notevoli se si pensa al tempo e alle risorse economiche risparmiati: il sistema computerizzato identifica solo poche molecole con grande affinità per
il bersaglio da colpire e solo queste dovranno essere prodotte e valutate in laboratorio dai
ricercatori.
In uno scenario ideale, i progressi dell’informatica permetteranno di disegnare a tavolino una
sola molecola che verrà prodotta e trasformata in farmaco, eliminando così le fasi intermedie di test su molti composti, finalizzate alla ricerca di quello più adatto.
Simulare il comportamento di una molecola
Le applicazioni dell’informatica alla chimica farmaceutica e allo sviluppo di un nuovo farmaco sono numerose e rappresentano già una realtà.
In molte università sono stati istituiti corsi di chimica computazionale, molecular modelling o computer-aided drug design, nomi complessi che identificano le nuove vie che la chimica farmaceutica sta percorrendo.
In particolare, la chimica computazionale e il molecular modelling hanno lo scopo di studiare
e rappresentare le strutture delle molecole e i loro comportamenti nell’ambiente usando dei modelli matematici e fisici molto complessi che tengono conto della forma, dell’energia e
di tutte le altre proprietà che rendono unica una molecola (viscosità, volume, carica elettrica
ecc.).
Il computer può essere utile anche una volta ottenuto il farmaco vero e proprio: esistono infatti particolari programmi informatici che consentono di simulare l’effetto che un trattamento farmacologico avrà sulle cellule, utilizzando modelli matematici complessi e informazioni di diverso genere (chimiche, biologiche, fisiche ecc.). Si tratta di tecnologie ancora agli esordi, ma dotate di enormi potenzialità e che, molto probabilmente, consentiranno tra qualche anno di ottimizzare non solo la creazione di nuove molecole, ma anche il loro uso in clinica.
Si ringrazia la SIF – Società Italiana di Farmacologia per la collaborazione
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