4-Design di farmaci
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Questions and Answers

Cos'è l'indice terapeutico?

  • La capacità di un farmaco di interagire con il suo obiettivo
  • La misura della potenza di un farmaco
  • Il rapporto tra la dose di un farmaco e il suo effetto massimo
  • Il rapporto tra la dose efficace nel 50% del campione e la dose letale per il 50% del campione (correct)

    • La _______ rappresenta la concentrazione di un farmaco necessaria per produrre il 50% del massimo effetto possibile.

    potenza

    Quale delle seguenti affermazioni riguardo al lead compound è vera?

  • Il lead compound serve come punto di partenza nello sviluppo di un farmaco. (correct)
  • Il lead compound non ha relazioni struttura-attività.
  • Non esistono diverse classi di lead compounds.
  • Un lead compound è sempre la molecola attiva finale.

    • L'ottimizzazione delle interazioni farmacodinamiche è una fase cruciale nel drug design.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale scopo della fase denominata 'Relazioni struttura-attività' (SAR)?

    <p>Identificare come la struttura chimica influenza l'attività biologica di un composto.</p> Signup and view all the answers

    Quale fase viene eseguita per testare i composti durante lo sviluppo di un farmaco?

    <p>Stabilire le procedure per testare i composti</p> Signup and view all the answers

    I test tossicologici non sono necessari durante lo sviluppo di un farmaco.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Cos'è un farmacoforo?

    <p>Il farmacoforo è la parte di una molecola che è responsabile dell'interazione con il bersaglio biologico.</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti test è più adatto per le routine di screening in vitro?

    <p>Test di interazione con il farmaco</p> Signup and view all the answers

    Un test in vitro può dimostrare l'effetto fisiologico di un farmaco.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Cos'è l'IC50 in contesto di test di inibizione enzimatica?

    <p>La concentrazione di inibitore richiesta per ridurre l'attività enzimatica del 50%.</p> Signup and view all the answers

    L' ________ è la forza con cui un composto si lega a un recettore.

    <p>affinità</p> Signup and view all the answers

    Abbina i termini ai loro significati corretti:

    <p>Affinità = Forza di legame tra un composto e un recettore Efficacia = Massimo effetto biochimico di un composto Potenza = Concentrazione necessaria per effetto del 50% IC50 = Concentrazione di inibitore per ridurre il 50% dell'attività</p> Signup and view all the answers

    Quale effetto è meno possibile identificare durante i test in vitro?

    <p>Possibili effetti collaterali</p> Signup and view all the answers

    L'uso di cellule coltivate e tessuti isolati è comune nei test recettoriali.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Qual è la differenza tra inibizione competitiva e non competitiva?

    <p>L'inibizione competitiva compete con il substrato per il sito attivo, mentre l'inibizione non competitiva si lega a un altro sito e riduce l'attività enzimatica.</p> Signup and view all the answers

    All’interno dell’organismo si può avere selettività tra:

    <p>tutti gli elementi sopra</p> Signup and view all the answers

    Per trovare un lead compound si parte da studi in _____

    <p>vitro</p> Signup and view all the answers

    Nell'high throughput screening si misura l'interazione di un farmaco con il target e la capacità del farmaco di raggiungere il target.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    L'high throughput screening identifica profarmaci efficaci.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quali dei seguenti test sono considerati studi in vitro?

    <p>Test di inibizione enzimatica</p> Signup and view all the answers

    Cos'è il IC50?

    <p>è la concentrazione di inibitore richiesta per ridurre l'attività enzimatica del 50%</p> Signup and view all the answers

    Cosa si misura nei test recettoriali? (Seleziona tutte le opzioni corrette)

    <p>l'affinità</p> Signup and view all the answers

    Gli studi in vivo misurano l'effetto f____________ osservato

    <p>farmacologico</p> Signup and view all the answers

    Gli studi in vivo:

    <p>vengono effettuati su animali o esseri umani</p> Signup and view all the answers

    Qual è la definizione di lead compound?

    <p>è un composto con proprietà probabilmente terapeuticamente utili e viene utilizzato come punto di partenza per la progettazione e lo sviluppo di farmaci</p> Signup and view all the answers

    Il principio attivo è un composto isolato da un estratto naturale spesso utilizzato come lead compound.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Negli studi SAR si alterano e modulano gruppi funzionali per identificare il ___________ della molecola.

    <p>farmacoforo</p> Signup and view all the answers

    Nella SAR si può alterare o rimuovere un gruppo funzionale.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Il farmacoforo definisce lo scheletro m_____ che lega i gruppi di binding importanti.

    <p>minimo</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo alla trasformazione di un alcol in un etere?

    <p>Si perde le interazioni di tipo HBD</p> Signup and view all the answers

    I gruppi ammonici (ioni delle ammine) possono dare interazioni:

    <p>ioniche</p> Signup and view all the answers

    Le ammine sono HBD (donatori di idrogeno) e HBA (accettori di idrogeno).

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Trasformando le ammine in ammidi, quale delle seguenti affermazioni è corretta?

    <p>N perde l'interazione come HBA</p> Signup and view all the answers

    Gli esteri __________ i gruppi polari per facilitare il passaggio attraverso le membrane cellulari.

    <p>mascherano</p> Signup and view all the answers

    L'idrolisi delle ammine porta ad un notevole ___________ della polarità.

    <p>diminuzione</p> Signup and view all the answers

    Quali gruppi funzionali vengono introdotti di solito nei profarmaci? (Seleziona tutte le risposte corrette)

    <p>Ammidi</p> Signup and view all the answers

    Lo ione carbossilato è un HBA che può instaurare anche legami ionici.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le possibili interazioni dei gruppi -COOH? (Seleziona tutte le opzioni corrette)

    <p>HBA</p> Signup and view all the answers

    Quali gruppi funzionali sono troppo reattivi per essere utilizzati nel design di farmaci?

    <p>Cloruri degli acidi e anidridi</p> Signup and view all the answers

    Abbini i seguenti gruppi funzionali alle rispettive applicazioni o proprietà.

    <p>Alogenuri alchilici = presenti in farmaci antitumorali Gruppi nitro = spesso tossici Tioli = formano complessi con metalli di transizione Alogenuri arilici = utilizzati per scanning di interazioni</p> Signup and view all the answers

    Qual è la definizione di isosteria?

    <p>L'isosteria si basa sul concetto di sostituire un gruppo atomico o un atomo in una molecola con un altro che ha un volume e/o una geometria simili, mantenendo le proprietà chimico-fisiche simili.</p> Signup and view all the answers

    La bioisosteria è un approccio utilizzato nel drug design per modificare una molecola senza alterarne significativamente la sua attività biologica o le sue proprietà chimiche fondamentali.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Gli isosteri strutturali sono molecole che hanno una struttura simile e proprietà chimico-fisiche simili.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    I gruppi CH2 e NH sono isosteri topologici.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Che cos'è la bioisosteria?

    <p>La bioisosteria si base sul concetto di sostituire un gruppo o una parte di una molecola biologicamente attiva con un altro gruppo che ha un comportamento biologico simile.</p> Signup and view all the answers

    Perché si usa la bioisosteria nel drug design?

    <p>Per mantenere l'attività biologica della molecola</p> Signup and view all the answers

    Qual'è la differenza chiave tra bioisosteria e isosteria?

    <p>Lo scopo della isosteria è mantenere le proprietà chimico-fisiche della molecola mentre quello della bioisosteria è mantenere l'attività biologica.</p> Signup and view all the answers

    La bioisosteria si usa per ottimizzare aspetti:

    <p>farmacocinetici</p> Signup and view all the answers

    Nei bioisosteri classici i gruppi sostituiti hanno proprietà chimiche e steriche ______. La sostituzione non compromette l'attività biologica della molecola.

    <p>simili</p> Signup and view all the answers

    Definizione di scaffold hopping.

    <p>è la variazione dello scheletro portante con strutture molecolari isofunzionali.</p> Signup and view all the answers

    La porzione della molecola detta scaffold viene scelta da un punto di vista _________

    <p>sintetico</p> Signup and view all the answers

    Abbina i seguenti esempi di bioesteria non classica con i rispettivi effetti.

    <p>sostituzione H -&gt; F = aumento della lipofilia e tempo di emivita ossigeno etereo (-O-) -&gt; metilene (-CH2) = aumento della lipofilia e lunghezza della catena C -&gt; Si = aumento lunghezza legame e suscettività dell'idrolisi C -&gt; B = aumento sensibilità e degradazione</p> Signup and view all the answers

    La semplificazione della struttura del lead compound può portare all'identificazione del farmacoforo.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    I pseudocicli mimano i cicli aperti.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Il bagaglio molecolare influisce sulla _______________, non sulla farmacodinamica

    <p>farmacocinetica</p> Signup and view all the answers

    Lo scopo della complicazione molecolare del lead compound è:

    <p>Migliorare la selettività</p> Signup and view all the answers

    Quali sono esempi di complicazioni molecolari?

    <p>omologazione, modulazione conformazionale, raddoppiamento della struttura ed ibridazione della struttura</p> Signup and view all the answers

    L'omologazione si basa sulla progressiva espansione/contrazione della catena carboniosa.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    La modulazione _______________ consiste nell'ottenere una conformazione selettiva introducendo un blocco sterico.

    <p>conformazionale</p> Signup and view all the answers

    La modulazione conformazionale è anche detta _______________

    <p>rigidificazione</p> Signup and view all the answers

    Gli enantiomeri hanno:

    <p>stesse caratteristiche chimico-fisiche,</p> Signup and view all the answers

    Qual è la definizione di rapporto eudismico?

    <p>Il rapporto eudismico è il rapporto tra la potenza del eutomero e distomero.</p> Signup and view all the answers

    L'indice eudismico è il logaritmo del rapporto eudismico.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Lo sviluppo di un farmaco chirale è necessario se:

    <p>l'indice terapeutico è basso</p> Signup and view all the answers

    Il raddoppiamento molecolare consiste in una ____________ farmacoforica.

    <p>duplicazione</p> Signup and view all the answers

    In che modo si può progettare un raddoppiamento molecolare?

    <p>Duplicazione diretta testa-testa</p> Signup and view all the answers

    Cos'è il template universale o passe-partout?

    <p>È un modo per progettare un farmaco nel quale una struttura molecolare generica può essere adattata per il legame a diversi target</p> Signup and view all the answers

    Quali dei seguenti esempi rappresentano ibridazioni molecolari sinergiche?

    <p>Due molecole che presentano meccanismo diverso, ma lo stesso effetto farmacologico</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le caratteristiche dell'ibridazione molecolare?

    <p>sinergica = Ibridi con attività superiore alla somma delle attività dei farmaci originari target multipli = Ibridi che interagiscono con più bersagli biologici fusione = Combinazione di due o più molecole per creare un nuovo farmaco integrazione = Combinazione di due o più farmaci per ottenere un effetto sinergico</p> Signup and view all the answers

    Nei bioisosteri non classici i gruppi funzionali sostituiti hanno proprietà chimico-fisiche _______ ma effetti simili sulla biologia della molecola.

    <p>diverse</p> Signup and view all the answers

    Come si può identificare la conformazione attiva del lead compound?

    <p>Introducendo un blocco sterico</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono i chemotipi?

    <p>Sono variazioni chimiche di una stessa specie</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono le strutture molecolari isofunzionali?

    <p>Strutture molecolari con la stessa funzione biologica ma strutture chimiche diverse</p> Signup and view all the answers

    Cos'è un templato universale?

    <p>è una struttura chimica di base versatile</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Processo di Design e Sviluppo di Farmaci

    • Identificazione della malattia bersaglio e del bersaglio farmacologico.
    • Stabilire procedure per testare composti e identificare il lead compound.
    • Analisi della relazione struttura-attività (SAR) per ottimizzare le interazioni farmacodinamiche e farmacocinetiche.
    • Effettuare test tossicologici per sicurezza, sviluppare chimicamente e gestire la brevettazione e affari regolatori.

    Target del farmaco

    • La selettività tra specie si riferisce alla capacità di un farmaco di interagire in modo specifico con un target biologico presente in una particolare specie, riducendo al minimo gli effetti su altre specie.
    • Questa caratteristica è cruciale nello sviluppo di farmaci, poiché consente di massimizzare l'efficacia terapeutica mentre si minimizzano gli effetti collaterali indesiderati.
    • La selettività può dipendere da diversi fattori, tra cui la struttura chimica del farmaco, la sua affinità per i recettori specifici, le differenze nella farmacodinamica e nella farmacocinetica, nonché le variazioni nei profili metabolici delle diverse specie.

    Tipi di Test Farmacologici

    • Test in vitro: non coinvolgono animali/umani; comprendono studi su molecole bersaglio, cellule e tessuti.
    • Test in vivo: combinano diverse prove per valutare l'efficacia complessiva.
    • Test di inibizione enzimatica utilizza IC50 per misurare la capacità inibitoria.

    Test di Affinità e Efficacia

    • Affinità: forza con cui un composto si lega a un recettore.
    • Efficacia: misura del massimo effetto biochimico derivato dal legame ai recettori.
    • Potenza: concentrazione richiesta di un agonista per ottenere il 50% dell'effetto massimo.

    Test In vitro

    • I test In vitro vengono effettuati su molecole bersaglio, cellule in coltura e tessuti, per comprendere come i farmaci interagiscono su scale cellulari e molecolari.
    • Si utilizza il high throughput screening, una metodologia che consente di testare rapidamente grandi quantità di composti chimici per identificare potenziali farmaci con efficacia desiderata. Questa tecnica non identifica profarmaci, che sono composti chimici progettati per essere inattivi fino a quando non vengono metabolizzati nel corpo.
    • L'inibizione enzimatica può avvenire attraverso vari meccanismi, tra cui l'inibizione competitiva, non competitiva e irreversibile.
    • IC50, o concentrazione inibitoria 50, è la quantità di un farmaco necessaria per ridurre l'attività biologica del 50% in un sistema. È cruciale in farmacologia per valutare l'efficacia nel bloccare enzimi o recettori. Valori più bassi indicano maggiore potenza e forniscono indicazioni sulla selettività e sicurezza, suggerendo potenziali effetti collaterali.
    • I test recettoriali sono essenziali in farmacologia per valutare l'interazione tra farmaci e recettori, misurando affinità e attivazione, e migliorando lo sviluppo di farmaci e terapie.
    • La potenza di un farmaco è definita dalla concentrazione necessaria per raggiungere il 50% dell'effetto massimo desiderato (ED50).

    Test In vivo

    • Effettuati su animali o esseri umani
    • Misura dell’effetto fisiologico osservato
    • Identificazione di possibili effetti collaterali è fondamentale per garantire la sicurezza del paziente durante il trattamento farmacologico.
    • L'indice terapeutico, calcolato confrontando ED50 e LD50, è cruciale per la sicurezza del farmaco, con un indice alto che indica una buona sicurezza e una significativa distanza tra effetto terapeutico e tossico.

    Composto Leader (Lead Compound)

    • Definito come composto con potenziale terapeutico utile, non necessariamente selettivo.
    • Utilizzato come punto di partenza per progettare e sviluppare nuovi farmaci.
    • La selettività tra recettori e isoenzimi è cruciale per l’efficacia terapeutica.

    SAR

    • La SAR (struttura-attività relazione) è essenziale nella scoperta di farmaci, collegando la struttura chimica di un composto con la sua attività biologica. Aiuta i ricercatori a ottimizzare modifiche chimiche e stereochimiche per migliorare l'efficacia e la sicurezza, bilanciando attività terapeutica e tossicità.

    • Alterare, rimuovere o nascondere un gruppo funzionale è cruciale nella chimica organica e nella progettazione di farmaci, poiché influisce su reattività, solubilità e attività biologica delle molecole.

    • Permette l'identificazione del farmacoforo, cioè che la conformazione attiva e lo scheletro minimo che lega i gruppi coinvolti nel binding

    Isosteria

    • si riferisce al concetto di sostituire un gruppo atomico o un atomo in una molecola con un altro gruppo o atomo che ha un volume e una geometria simili, mantenendo le proprietà chimiche o fisiche simili. Questo approccio è utilizzato per modificare una molecola senza alterarne significativamente la sua attività biologica o le sue proprietà chimiche fondamentali.
    • Le modifiche isosteriche possono comportare l'uso di analoghi, come sostituire gruppi funzionali con altre strutture che possiedono proprietà simili ma che possono ottimizzare le interazioni di legame con il target biologico.
    • Isosteri Strutturali: Molecole che hanno una struttura simile e quindi potrebbero avere proprietà chimiche e fisiche simili. Ad esempio, i gruppi CH2 e NH sono isosteri strutturali.

    Isosteri Topologici: Molecole che, pur avendo strutture diverse, presentano gruppi atomici disposti in modo simile. Ad esempio, i gruppi -OH e -NH2 sono considerati isosteri topologici.

    Bioisosteria

    • si riferisce al concetto di sostituire un gruppo o una parte di una molecola biologicamente attiva con un altro gruppo che ha un comportamento simile nel contesto biologico. L'obiettivo è mantenere l'attività biologica della molecola mentre si modifica la struttura per migliorare proprietà come la solubilità, la stabilità o la selettività.
    • Bioisosteri Classici: Gruppi che hanno proprietà chimiche e steriche simili e che, quindi, possono sostituirsi l’un l’altro senza compromettere l'attività biologica della molecola. Ad esempio, il gruppo fenile può essere sostituito da un gruppo alchilico in alcuni casi.
    • Bioisosteri Non Classici: Gruppi che hanno funzioni chimiche diverse ma che possono avere effetti simili sulla biologia della molecola. Ad esempio, i gruppi alchilici e i gruppi eterei possono essere bioisosteri se migliorano la farmacocinetica della molecola.
    • la isosteria è generalmente mirata a mantenere le proprietà chimiche e fisiche della molecola attraverso sostituzioni strutturali, mentre la bioisosteria è focalizzata sul mantenimento o miglioramento dell'attività biologica della molecola mediante modifiche strutturali che influenzano il comportamento biologico.

    Scaffold Hopping

    • implica la sostituzione dello scheletro portante della molecola mantenendo l'attività biologica primaria della molecola stessa.
    • Identificazioni di strutture molecolari isofunzionali, che svolgono funzioni simili, ma presentano differenze nello scaffold. Questi composti possono avere reazioni chimiche analoghe, pur possedendo differenti proprietà fisiche o chimiche.

    Semplificazione molecolare

    • nota come approccio disgiuntivo, consente di analizzare le interazioni tra diverse molecole, semplificando la complessità dei sistemi biologici e facilitando la comprensione delle loro funzioni essenziali.
    • eliminazione di eventuali effetti indesiderati o tossici associati alla molecola più complessa
    • pseudocicli: sistemi che mimano i cicli chiusi
    • rimozione dei centri di asimmetria: eliminazione di centri chirali, che possono influenzare la forma enantiomerica della molecola.

    Composti chirali

    • Enantiomeri: Questi composti chimici presentano identiche caratteristiche chimico-fisiche, come punto di fusione, punto di ebollizione e solubilità, ma manifestano una diversa attività biologica, che è fondamentale in farmacologia. Le differenze nelle interazioni con i recettori biologici possono portare a risposte diverse negli organismi viventi, evidenziando l'importanza della stereochimica nella progettazione dei farmaci.
    • Ricognizione molecolare: Questo processo si fonda sulla complementarità tra la molecola chirale e il suo bersaglio biologico. Le diverse interazioni molecolari determinano cambiamenti nel percorso metabolico, nella distribuzione del composto all'interno dell'organismo e nella concentrazione di tossicità, influenzando significativamente l'efficacia terapeutica e gli effetti collaterali.
    • Molecola chirale/target chirale: Si tratta di diastereoisomeri che presentano variabilità nelle loro velocità di reazione e nelle modalità di controllo cinetico e termodinamico. Queste differenze sono cruciali nella prevedibilità del loro comportamento e della loro interazione all'interno di sistemi biologici complessi.
    • Enantioselettività: Rappresenta la misura quantitativa della differenza nell'attività biologica tra due enantiomeri. Questa proprietà può influenzare la scelta del clinico nella prescrizione di farmaci per garantire un trattamento ottimale.
    • L'eutomero: Definito come l'enantiomero con maggiore attività terapeutica, agisce principalmente sull'obiettivo biologico, mentre il distomero: è l'enantiomero meno attivo e può persino contribuire a effetti collaterali indesiderati.
    • Rapporto eudismico: Questo calcolo rappresenta il rapporto tra le potenze del distomero e dell'eutomero, fornendo un'indicazione sulla loro relativa potenza nella terapia.
    • Indice eudismico: È il logaritmo del rapporto eudismico, il quale offre una misura quantitativa semplice e utile del confronto tra la potenza degli enantiomeri e aiuta a comprendere le implicazioni cliniche delle differenti attività biologiche.

    Complicazione molecolare

    • nota come approccio congiuntivo, ha lo scopo di irrigidire e stabilizzare la molecola, migliorando così non solo la sua selettività nei confronti dei target biologici, ma anche la farmacocinetica.
    • omologazione: inserimento di atomi di carbonio o gruppi chimici in una catena lineare, modifica la lunghezza della catena e altera le interazioni intramolecolari. Attraverso possibili variazioni della geometria molecolare, si possono riscontrare variazioni nel modo d’azione dei ligandi, alterando così la loro affinità e la risposta biologica globale.
    • modulazione conformazionale: cambiamento nella conformazione molecolare che influisce sulle proprietà fisiche e chimiche. L'introduzione di un blocco sterico può impedire l'interazione con altre molecole, influenzando l'attività biologica. L'analisi degli isomeri conformazionali aiuta a identificare la conformazione attiva, cruciale in farmacologia per ottenere una maggiore selettività.
    • rigidificazione: si riferisce all'introduzione di cicli nella struttura di una molecola, il che contribuisce ad aumentarne la stabilità complessiva. Questa modifica strutturale limita il numero di conformazioni disponibili, migliorando così la selettività verso i target specifici e può prevenire la degradazione della molecola e garantire così una durata maggiore dell'attività terapeutica.
    • raddoppiamento della struttura: duplicazione farmacoforica che può avvenire in due modalità principali: quella “diretta”, che può essere ulteriormente suddivisa in configurazioni testa-testa e testa-coda, e l'uso di un linker o spaziatore. Quest'ultimo analizza l'importanza di distanziare le due unità funzionali per ottimizzare la loro interazione con i recettori biologici. Inoltre, durante il processo metabolico, si osserva il rilascio di due molecole dello stesso farmaco o profarmaco, con un conseguente potenziamento dell'efficacia terapeutica.
    • ibridazione della struttura: due molecole con lo stesso effetto farmacologico anche con meccanismi diversi. Le molecole sono collegate covalentemente e formano unità molecolari.

    Template universale

    • è una struttura chimica di base versatile, usata come fondamento per sviluppare molecole attive che possono essere modificate per creare nuovi composti con specifiche attività biologiche
    • Queste strutture chimiche mostrano affinità con bersagli biologici e possono essere ottimizzate per migliorare efficacia, specificità e proprietà farmacocinetiche.

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    Questo quiz si concentra sui test in vivo in chimica farmaceutica, analizzando le misurazioni degli effetti fisiologici e l'interazione dei farmaci con i loro obiettivi. Esploreremo anche la capacità dei farmaci di raggiungere efficacemente questi obiettivi. Pronto a mettere alla prova le tue conoscenze?

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