Un fattore importante che determina l'efficacia di un farmaco è la struttura che le sue molecole formano allo stato solido. Le strutture modificate possono comportare che le pillole smettano di funzionare correttamente e siano quindi rese inutili.
Una cooperazione internazionale
Un team guidato da ricercatori dell'Università del Lussemburgo in collaborazione con l'Università di Princeton, Università Cornell, e Avant-garde Materials Simulation GmbH, ha sviluppato un nuovo metodo per calcolare e prevedere come le molecole dei farmaci nei cristalli molecolari si dispongono in condizioni energetiche mutevoli. Per le aziende farmaceutiche, questo approccio potrebbe essere utilizzato per evitare costosi fallimenti di sviluppo, errori di produzione, e potenziale contenzioso.
Piccoli cambiamenti nelle condizioni di produzione possono influenzare l'efficacia del farmaco
Poiché la maggior parte dei farmaci è commercializzata allo stato solido, per esempio come pillole, i produttori devono assicurarsi che funzionino correttamente e rilasciare gli agenti farmaceutici nella dose richiesta. "Nel passato, ci sono stati diversi scandali nell'industria farmaceutica, quando le aziende avevano identificato una molecola che funziona, lo ha commercializzato, poi, a volte anni dopo, a causa di piccoli cambiamenti nelle condizioni di produzione, la formulazione del farmaco ha smesso di essere efficace, " spiega il prof. Alexandre Tkatchenko della Physics and Materials Science Research Unit dell'Università del Lussemburgo, l'autore principale del documento risultante che è stato pubblicato in Progressi scientifici . Di conseguenza, alcuni farmaci dovevano essere riformulati e ritirati dal mercato per un lungo periodo di tempo.
Nella maggior parte dei casi, la ragione di queste proprietà modificate risiede nelle interazioni tra le molecole. Allo stato solido, le molecole si organizzano in strutture cristalline stabilizzate da una varietà di interazioni intermolecolari. Poiché le molecole sono molto flessibili, possono formare molte disposizioni diverse con proprietà fisiche e chimiche diverse. "Per prevederlo, le aziende farmaceutiche di solito si affidano a "prove ed errori" negli esperimenti di cristallizzazione. Però, realisticamente non puoi studiare sperimentalmente tutte le forme possibili, perché non si sa mai cosa cambierà in condizioni sperimentali. Le possibilità sono esponenziali, " spiega il prof. Robert DiStasio, un coautore dello studio della Cornell University.
Calcoli predittivi per sostituire gli studi empirici
Per poter sostituire questi esperimenti con calcoli predittivi, i ricercatori hanno collaborato con la società Avantgarde Materials Simulation che fornisce servizi alle aziende farmaceutiche per prevedere le strutture cristalline dei solidi organici. Insieme, hanno sviluppato un metodo che consente loro di calcolare come cambia l'energia di diversi solidi a seconda della loro struttura. "Il nuovo approccio migliora l'accuratezza della classificazione energetica a un costo computazionale accettabile. Cambierà il modo in cui viene utilizzata la previsione della struttura cristallina in tutta l'industria farmaceutica, " commenta il dottor Marcus Neumann, fondatore e CEO di Avant-garde Materials Simulation GmbH.
Per il futuro, gli autori prevedono di sviluppare ulteriormente il metodo e combinarlo con l'apprendimento automatico al fine di aumentare l'efficienza computazionale.
