Estudio de permeabilidad de compuestos bioactivos a través de biomembranas vía modelo in silico

El proceso de desarrollo de fármacos, así como de cualquier otra nueva entidad química, es un proceso largo, costoso, y sometido a numerosos requisitos y estándares legales previos a su entrada en el mercado. Las tasas de éxito en el desarrollo de fármacos son extremadamente bajas (alrededor del 95% fracasa antes de llegar al mercado). El uso de herramientas bioinformáticas permite minimizar costes y riesgos en este tipo de modelos, acelerando diversos procesos y reduciendo los costes y tiempos de desarrollo frente a técnicas in vivo o in vitro.

La tecnología ofertada consiste en un modelo bioinformático destinado a la caracterización de la permeabilidad de compuestos orgánicos a través de diferentes sistemas modelo de biomembranas de diferente composición y complejidad, equivalentes a las que existen en las aplicaciones reales (ya sea a nivel humano o bacteriano, por ejemplo).

Mediante el uso de la presente herramienta bioinformática, las empresas pueden caracterizar las propiedades de permeabilidad a través de diferentes modelos de biomembrana de sus compuestos en desarrollo, maximizando así las garantías de que estos puedan alcanzar el compartimento celular donde deben llevar a cabo su actividad e incluso, comprobando que no son capaces de permear barreras o compartimentos donde podrían resultar tóxicos.

La tecnología ofertada permite crear sistemas de membranas complejas como por ejemplo el sistema de membrana que se encuentra en la piel humana (stratum corneum), caracterizado por la aposición de biomembranas, unas encima de otras, y con una composición lipídica muy específica y que solo se encuentra en dicho tejido. De esta manera, podemos determinar la permeabilidad de sustancias bioactivas a través de este sistema de membrana comparándolas unas con otras, así como en los estándares utilizados en la industria farmacéutica.

El empleo de técnicas in silico como la simulación de dinámica molecular y construcción de sistemas nos permite caracterizar la dinámica de macromoléculas y ligandos en un entorno nativo, donde se incluye tanto proteínas, lípidos, agua como iones. De este modo, la herramienta permite la caracterización en sistemas de membrana complejos con una composición lipídica determinada que simule compartimentos celulares específicos (membrana plasmática, membranas de orgánulos, membranas bacterianas, piel), permitiendo así una caracterización completa de la permeabilidad del compuesto en sistemas lo más parecidos posible a los sistemas naturales.

Para ello disponemos de un clúster informático de alto rendimiento formado por unidades CPU/GPU con software de gestión y edición dedicado y mantenido disponible las 24 horas del día, 7 días a la semana.

La utilización de esta tecnología permite:

• Mejorar la relación coste-efectividad en el desarrollo de fármacos.
• Realizar cribados de alto rendimiento.
• Reducir los tiempos de desarrollo.
• Identificar in silico candidatos “drug-like” de manera previa a su prueba en laboratorio.
• Reducir el uso de animales de experimentación.

Totalmente Operativo. La herramienta ha sido desarrollada y validada por el personal investigador del IDiBE. Está disponible para su implementación inmediata tras una fase inicial de definición de objetivos con la empresa interesada.

• Farmacia y Salud Humana/Animal.
• Cosmética de Alta Gama y Cuidado Personal.
• Biotecnología Industrial.
• Industria Química y de Nuevos Materiales.

José Villalaín Boullon – Instituto de Investigación, Desarrollo e Innovación en Biotecnología Sanitaria de Elche