Images
L’anàlisi de fàrmacs, productes naturals i substàncies mediambientals permet identificar els fragments químics responsables de causar un efecte terapèutic o perjudicial per a la salut humana.
Aquest coneixement pot ser d’utilitat per generar fàrmacs amb menys efectes secundaris, relacionar malalties i donar nous usos a fàrmacs ja aprovats.
El model predictor ideat pels investigadors de l’IRB Barcelona dóna informació pel tractament d’un 20% de malalties humanes.
Les bases de dades actuals contenen informació de milers de molècules, entre medicaments, substàncies naturals i agents químics mediambientals, associades a malalties, ja sigui perquè tenen efectes adversos o terapèutics. Partint d’aquest coneixement acumulat durant anys i disponible en bases de dades, científics de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) liderats per l’investigador ICREA Patrick Aloy, han ideat un model predictor que permet associar fragments químics amb efectes positius o negatius per a un 20% de les malalties humanes. L’estudi es publica avui a Nature Communications i pot tenir aplicació per dissenyar fàrmacs més segurs, detectar comorbiditats i donar nous usos a fàrmacs ja aprovats.
L’estudi ha comportat l’anàlisi de 10.000 molècules químiques que contenen 98.077 fragments associats a 1.176 condicions patològiques, representatives de totes les malalties humanes.
La farmacologia anterior als 80’ amb la visió del segle XXI
Fins cap als anys 80, els farmacòlegs dissenyaven una substància química i estudiaven l’efecte que feia en un organisme model. Sense capficar-se en què feien aquelles substàncies a nivell molecular ni saber les proteïnes que alteraven es van desenvolupar un munt de medicaments per tractar tot tipus de malalties.
Aquesta pràctica d’assaig i error que va acumular molt coneixement, es va abandonar amb la irrupció de la biologia molecular. Des de principis del segle XXI, els fàrmacs es dissenyen per alterar el comportament de proteïnes o gens que prèviament se saben afectats en una determinada patologia. Aquesta aproximació basada en el coneixement biològic previ no està donant els fruits esperats.
El químic Miquel Duran, estudiant de doctorat que treballa en biologia de xarxes a l’IRB Barcelona, va preguntar-se si l’acumulació de dades actuals que relacionen l’estructura química de substàncies a malaltia pel seu efecte terapèutic o advers, permetria desenvolupar un model predictor que relacionés una estructura química amb l’efecte que tindria en humans. “El que veiem és que, en efecte, tenim prou informació sobre estructures químiques per predir raonablement bé els efectes que tindran en un 20% de totes les malalties humanes”, diu Duran.
“Això significa que la informació d’estructures químiques, que en moltes ocasions i sobretot en l’àmbit de la biologia molecular no es té en compte, pot ser molt útil per a la biomedicina, com per exemple per dissenyar fàrmacs més segurs”, assegura l’investigador. L’estudi permet agrupar el coneixement acumulat redescobrint-lo i organitzant-lo, i generar un 20% de coneixement nou gràcies a l’explotació de les dades informatitzades.
Dissenys més segurs, comorbiditat i reposicionament de fàrmacs
Patrick Aloy explica que l’estudi serveix per disposar d’informació valuosa per evitar o propiciar l’ús de determinats fragments químics en el disseny de fàrmacs. Per exemple, el seu model estima que hi ha un 40% de fragments químics amb efectes terapèutics que no s’estan incorporant en el disseny de fàrmacs mentre que, en canvi, hi ha fragments que causen efectes secundaris que es troben en molts medicament en ús.
Els investigadors assenyalen a més que el seu estudi pot servir per detectar associacions entre dues malalties, l’anomenada comorbiditat –l’una et porta al desenvolupament de l’altre- o comorbiditat inversa –l’una et protegeix de desenvolupar-ne una altra-, i per indicar nous possibles usos per a fàrmacs ja aprovats.
Aquest treball ha estat possible gràcies a finançament aportat pel Ministeri d’Economia i Competitivitat, la Comissió Europea i el Consell Europeu de Recerca al laboratori dirigit per Patrick Aloy en Bioinformàtica Estructural i Biologia de Xarxes a l’IRB Barcelona.
Article de referència:
A chemo-centric view of human health and disease
Miquel Duran-Frigola, David Rossell & Patrick Aloy
Nature Communications (1 December 2014) doi: 10.1038/ncomms6676
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
