p (Phys.org) - Usando uma interface de computador simples de "arrastar e soltar" e técnicas de automontagem de DNA, os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para o desenvolvimento de medicamentos que poderia reduzir drasticamente o tempo necessário para criar e testar medicamentos. p Em trabalho apoiado por uma bolsa de pesquisa de inovação em pequenas empresas da National Science Foundation (NSF), pesquisadores da Parabon NanoLabs de Reston, Va., recentemente desenvolveu e começou a avaliar um medicamento para o combate ao câncer cerebral letal glioblastoma multiforme.

p Agora, com o apoio de uma concessão NSF Technology Enhancement for Commercial Partnerships (TECP), Parabon fez parceria com a Janssen Research &Development, LLC, parte da Janssen Pharmaceutical Companies da Johnson &Johnson, usar a tecnologia para criar e testar a eficácia de um novo medicamento contra o câncer de próstata.

p "Agora podemos imprimir, 'molécula por molécula, exatamente o composto que queremos, "diz Steven Armentrout, o principal investigador nas concessões da NSF e co-desenvolvedor da tecnologia de Parabon. "O que diferencia nossa nanotecnologia de outras é a nossa capacidade de, rapidamente, e precisamente, especificar a colocação de cada átomo em um composto que projetamos. "

p A nova tecnologia é chamada de Parabon Essemblix Drug Development Platform, e combina seu software de desenho auxiliado por computador (CAD), denominado inSçquio, com a tecnologia de fabricação em nanoescala.

p Cientistas trabalham na inSçquio para projetar peças moleculares com componentes funcionais. O software então otimiza o design usando a Grade de Computação Parabon, uma plataforma de supercomputação em nuvem que usa algoritmos proprietários para pesquisar conjuntos de sequências de DNA que podem auto-montar esses componentes.

p "Ao projetar um composto terapêutico, combinamos o conhecimento dos receptores celulares que temos como alvo ou das vias biológicas que estamos tentando afetar com uma compreensão da química de ligação que define o que é possível montar, "diz Hong Zhong, cientista pesquisador sênior da Parabon e colaborador das bolsas. "É um processo de engenharia deliberado e metódico, que é bastante diferente da maioria das outras abordagens de desenvolvimento de drogas em uso hoje. "

p Com as sequências resultantes, os cientistas sintetizam quimicamente trilhões de cópias idênticas das moléculas projetadas. O processo, da concepção à produção, pode ser realizado em semanas, ou mesmo dias - muito mais rápido do que as técnicas tradicionais de descoberta de medicamentos que dependem de tentativa e erro para a triagem de compostos potencialmente úteis.

p Experimentos in vivo, financiado pelo prêmio NSF SBIR, validou a abordagem, e Parabon entrou com uma patente provisória para seus métodos e compostos em 4 de maio, 2011. A aplicação final foi publicada em 2012.

p O processo é característico do design racional de medicamentos, um esforço para criar produtos farmacêuticos com base no conhecimento de como certas peças moleculares funcionarão juntas em um sistema biológico. Por exemplo, algumas moléculas são boas em encontrar células cancerosas, enquanto outros são bons em se agarrar às células cancerosas, enquanto outros ainda são capazes de matar células. Trabalhando juntos como parte de uma molécula maior, essas peças podem ser eficazes no tratamento do câncer.

p Embora existam outros métodos para criar compostos de múltiplos componentes, geralmente levam mais tempo, e, mais importante, a maioria deles carece de controle preciso sobre o tamanho, carga e a colocação relativa dos componentes habilitados pela nova tecnologia. A recente concessão do TECP forneceu um suplemento ao Parabon para apoiar pesquisas futuras que ajudarão as novas tecnologias a atender às demandas do mercado.

p Os subsídios TECP são um mecanismo disponível para donatários SBIR / STTR da Fase II do NSF, ajudando a melhorar seu sucesso comercial, permitindo-lhes construir parcerias com grandes empresas e investidores. Esses parceiros geralmente exigem novos produtos para atender às especificações e padrões definidos, e os prêmios complementares TECP fornecem financiamento para a pesquisa necessária para atender a esses parâmetros. Tal como acontece com Parabon e Janssen, as empresas parceiras dos bolsistas do TECP fornecem insumos que ajudam a orientar ainda mais o desenvolvimento tecnológico.

p "As parcerias são reconhecidas como um fator crítico de sucesso para pequenas empresas que comercializam tecnologia, "diz Ruth Shuman, o diretor do programa da NSF que supervisiona o esforço do TECP da NSF. "Contudo, parceiros em potencial freqüentemente exigem especificações técnicas e exigem dados de prova de conceito como um pré-requisito para a parceria, requisitos que estão além do escopo dos objetivos iniciais das pequenas empresas. Este financiamento complementar permite que pequenas empresas conduzam pesquisas adicionais para atender aos requisitos de um parceiro corporativo, potencialmente levando a produtos e serviços comerciais, e uma parceria de sucesso. "

p Os pesquisadores de Parabon e Janssen pretendem que seu novo medicamento contra o câncer de próstata supere vários obstáculos existentes no tratamento do câncer. O projeto da droga combina uma toxina com uma substância química que torna as células cancerosas suscetíveis a essa toxina. Adicionalmente, a droga incorpora componentes que melhoram a entrega às células cancerosas, evitando o tecido saudável, e marcadores químicos que permitem aos pesquisadores monitorar a chegada da droga aos tumores. Para o novo composto, o tempo total de projeto mais o tempo de síntese será uma questão de semanas.

p "Atualmente, a maioria dos medicamentos são desenvolvidos usando uma técnica de triagem onde você tenta muitos compostos candidatos contra alvos para 'ver o que pega', "diz Armentrout." Em vez disso, estamos projetando drogas muito específicas com base em sua estrutura molecular, com moléculas-alvo que se ligam a receptores em tipos específicos de células cancerosas. No modo plug-and-play, podemos trocar ou trocar qualquer um dos componentes funcionais, como necessário, para uma variedade de abordagens de tratamento. "

p Simultaneamente, A Parabon está desenvolvendo outras aplicações para a tecnologia, incluindo vacinas sintéticas para biodefesa e terapias genéticas que podem ter como alvo doenças, com base nas informações do genoma de um indivíduo. A tecnologia também tem aplicações fora da medicina, e os co-fundadores da Parabon, Chris Dwyer e Michael Norton, estão construindo sobre o trabalho inicial apoiado pela NSF para desenvolver processos para criar portas lógicas em nanoescala, dispositivos críticos para computação, e nanosensores moleculares.