Química Aplicada ao Design de Fármacos

Código:

Q3021

Sigla:

Q3021

Nível:

300

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2020/2021 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:BQ	17	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	56	162
L:Q	30	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

O aluno deve desenvolver um conhecimento lato de todo o processo de descoberta e de desenvolvimento de fármacos, desde a identificação do alvo até à entrada no mercado, incluindo aspectos económicos e legais e registo de patentes.
Deve ainda desenvoler a capacidade de, dado um alvo famacológico, identificar um composto líder de grupo. Dada a estrutura do receptor, prever a sua geometria de complexação e optimizar computacionalmente a energia de interacção entre as duas espécies. Prever a contribuição energética do solvente na associação receptor ligando, bem como o papel da hidrofobicidade e flexibilidade. Deve conhecer os requisitos que um fármaco deve possuir para ter boas propriedades de absorção, distribuição, metabolismo e excreção. Em suma, deve ter a capacidade, de forma autónoma, de dado um alvo biológico fazer propostas coerentes e pertinentes de ligandos com afinidade para o alvo, com propriedades farmacocinéticas favoráveis e com viabilidade de desenvolvimento comercial.

Resultados de aprendizagem e competências

Escolher um composto promissor entre uma base de dados de compostos; prever a sua geometria de associação ao alvo; proceder ao melhoramento da afinidade desse mesmo composto; prever, e melhorar, o perfil farmacocinético de um composto; interatuar e trabalhar em equipa com todos os interlocutores do processo de descoberta e desenvolvimento de fármacos.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Não aplicável

Programa

Conteúdos Teóricos

1. Introdução
1.1. O que é um fármaco?
1.2. A origem de compostos com actividade farmacológica.
1.3. A formulação de um fármaco, os vários tipos de formulação, e suas vantagens e desvantagens.
1.4. A nomenclatura de fármacos: nome interno do fabricante, nomenclatura segundo as regras da IUPAC, nome genérico e nome comercial.
1.5. Requisitos básicos que um fármaco deve possuir. Propriedades ADME e toxicidade.

2. Pipeline de Descoberta e Desenvolvimento de Fármacos.
2.1. Linha de descoberta e desenvolvimento de um fármaco e sua segmentação nas fases clássicas.
2.2. Identificação do alvo farmacológico. Importância e metodologias.
2.3. Definição de Farmacóforo e de hit compound. Métodos para a sua identificação. Serendipidade, Pesquisa sistemática (virtual ou experimental) de alto rendimento e design racional.
Transformação de um “hit compound” num composto director. 2.4. Optimização de compostos directores e metodologias associadas. Química Combinatória, Síntese paralela e modificações químicas racionais.
2.5. Avaliação da actividade biológica in vitro e in vivo. Sinergia entre os processos de optimização e de avaliação de actividade. Esquema cíclico de optimização e avaliação.
2.6. Fase de pré-desenvolvimento e desenvolvimento de um fármaco. Testes clínicos. Vigilância pós-comercial.
2.7. Razões científicas, técnicas e económicas para a interrupção do processo de desenvolvimento de um fármaco.
2.8. Colocação de um fármaco no mercado. Aspectos legais.
2.9. Patentes associadas ao desenvolvimento de fármacos.

3. Absorção, Distribuição, Metabolismo e Excreção de Fármacos.
3.1. Farmacocinética e Farmacodinâmica. Sua relação com a dosagem do fármaco.
3.2. Biodisponibilidade. Sua relação com a concentração de fármaco acessível ao alvo fisiológico.
3.3. Membranas biológicas.
3.4. Absorção. Barreiras à absorção. Propriedades moleculares que influenciam a absorção.
3.5. Distribuição. Propriedades moleculares que afectam a cinética e a extensão da distribuição.
3.6. Estratégias químicas para controlar o metabolismo de fármacos.
3.7. Mecanismos de excreção. Tempo de semi-vida de um fármaco.

4. Relações Quantitativas Estrutura-Actividade (QSAR).
4.1. Introdução às QSAR.
4.2. As várias etapas da construção de uma QSAR. A natureza iterativa da construção de uma QSAR.
4.3. Selecção do conjunto de compostos. Diversidade das suas propriedades, gama de valores para os seus descritores e gama de actividades para o conjunto de compostos. Previsões por interpolação e extrapolação.
4.4. Identificação dos descritores biologicamente relevantes e selecção do melhor sub-conjunto.
4.5. Identificação da melhor combinação de descritores e da correlação entre descritores.
4.6. Determinação da equação que descreve o modelo de QSAR.
4.7. Complexidade matemática da equação e sobreajuste de dados. Relação destes dois factores com a capacidade predictiva da equação.
4.8. Métodos de aferição da qualidade matemática do ajuste e da qualidade estatística estatística do modelo de QSAR.
4.9. Métodos de aferição da capacidade predictiva do modelo de QSAR.

Aulas práticas

1. Ciclo de vida do vírus HIV-1; enzima Protease do HIV-1.
2. Software de visualização VMD.
3. Docking molecular e Screening virtual com o sofware AutoDock.
4. Optimização da interação de compostos hit selecionados com a protease do HIV-1.
5. Previsão da biodisponibilidade dos compostos hit através das regras de Lipinski e de Veber.
6. Previsão da toxicidade dos compostos hit desenvolvidos.
7. Elaboração de relatório.

Bibliografia Obrigatória

Graham Patrick; An Introduction to Medicinal Chemistry, 2009

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas clássicas, com exposição por parte do professor, tendo alguma intervenção por parte dos alunos.

Aulas práticas baseadas em problemas, centradas no aluno, nas quais o professor assume a função de orientar a ajudar o aluno na sua busca pelo conhecimento, motivada pela necessidade de resolver o problema em causa.

Software

Gaussview - https://gaussian.com/gaussview6/
AutoDock Vina - http://vina.scripps.edu/index.html
Programa de visualização VMD - http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd
Osiris Property Explorer - http://www.organic-chemistry.org/prog/peo
Marvin Property Plugin - http://www.chemaxon.com/marvin/sketch/index.php

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Participação presencial	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	58,00
Total:	164,00

Obtenção de frequência

Frequência de, pelo menos, 75% das aulas práticas.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação será calculada em função do resultado de um exame teórico (50%) e de uma nota prática (50%). A nota prática será calculada em função da avaliação prática contínua (25%) e do resultado de um exame sobre o trabalho desenvolvido nas aulas práticas (25%), a ser efetuado em conjunto com o exame relativo aos conteúdos teóricos.

Melhoria de classificação

Apenas as componentes da avaliação aferidas por exame escrito poderão ser alvo de melhoria, através da realização de exame para esse efeito.