Gli scienziati del KIT (KARLSRUHER INSTITUT FÜR TECHNOLOGIE) sviluppano un processo che facilita e accelera la sintesi chimica e lo screening biologico combinando tutti i passaggi su di un chip.
Nonostante l’aumento della domanda, il numero di nuovi farmaci è diminuito costantemente negli ultimi decenni. La ricerca di nuove sostanze attive, la loro produzione, caratterizzazione e screening per l’efficacia biologica sono molto complesse e costose. Uno dei motivi è che tutti e tre i passaggi sono stati eseguiti separatamente finora. Gli scienziati dell’Istituto di tecnologia di Karlsruhe (KIT) sono ora riusciti a combinare questi processi su un chip e, quindi, a facilitare e accelerare le procedure per produrre sostanze promettenti. Grazie alla miniaturizzazione, anche i costi possono essere ridotti in modo significativo. I risultati sono ora pubblicati su Nature Communications (DOI 10.1038 / s41467-019-10685-0).
Lo sviluppo di farmaci si basa sullo screening ad alta velocità di ampie librerie di composti. Tuttavia, la mancanza di metodologie miniaturizzate e parallelizzate per la sintesi chimica ad alto rendimento in fase liquida e l’incompatibilità di sintesi di composti bioattivi e lo screening per il loro effetto biologico hanno portato ad una rigorosa separazione di questi passaggi finora. Ciò rende il processo costoso e inefficiente. “Per questo motivo, abbiamo sviluppato una piattaforma che combina la sintesi di librerie composte con lo screening biologico ad alto throughput su un singolo chip”, afferma Maximilian Benz dell’Istituto di tossicologia e genetica KIT (ITG). Questa cosiddetta piattaforma chemBIOS è compatibile con entrambi i solventi organici per sintesi e soluzioni acquose per screening biologici.”
Recentemente, la tecnologia chemBIOS è stata designata nelle prime tre posizioni del NEULAND Innovation Prize del KIT 2019 da una giuria composta da rappresentanti della ricerca e dell’industria.
Sviluppo di farmaci: grandi sforzi e pochi risultati
A causa dell’immenso dispendio di tempo e separazione spaziale e metodologica della sintesi di composti, screening e studi clinici, lo sviluppo di nuovi farmaci richiede spesso più di 20 anni e costa tra due e quattro miliardi di dollari.
La fase iniziale dello sviluppo dei farmaci è tradizionalmente basata su tre aree della scienza: i chimici sintetizzano una grande libreria di varie molecole. Tutti i composti sono prodotti, isolati e caratterizzati separatamente. Quindi, i biologi analizzano la libreria di molecole per l’attività biologica. Composti altamente attivi, i cosiddetti inserti, vengono restituiti alla chimica. Sulla base di questa preselezione, i chimici sintetizzano ulteriori variazioni di tali composti. Queste librerie di molecole secondarie contengono quindi composti ottimizzati. Dopo che questo ciclo è stato ripetuto più volte, alcuni promettenti composti candidati vengono trasferiti alla parte medica dello sviluppo di farmaci, e vengono testati in studi clinici. Di diverse migliaia di composti sottoposti a prime proiezioni, solo uno o, qualche volta, nessun composto raggiunge l’ultimo stadio dello sviluppo del farmaco: l’approvazione del nuovo farmaco. Questo processo richiede molto tempo e una vasta gamma di materiali e solventi. Ciò rende lo sviluppo più costoso e più lento e limita anche il numero di sostanze sottoposte a screening in un numero ragionevole.