Diseño y descubrimiento de fármacos

Curso

Diseño y descubrimiento de fármacos

Departamento de Ingeniería Química
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Curso Diseño y descubrimiento de fármacos

El descubrimiento de agentes farmacológicos tiene como objetivo identificar moléculas ideales para tratar o curar enfermedades. Dicho proceso es usualmente complejo, costoso y requiere la integración de múltiples campos. No obstante, Colombia se ha propuesto ser un país de innovaciones y lleva tres años consecutivos incrementando el número de patentes de diseño y utilidad concedidas, lo cual supone una gran oportunidad para academia e industria desarrollar investigaciones que se deriven en innovaciones disruptivas que puedan ser protegidas y comercializadas, además de generar una alternativa frente a los altos costos para los sistemas de salud en medicamentos y tratamientos. En este curso se presentarán los más recientes avances en el diseño de fármacos, partiendo desde los fundamentos del modelamiento molecular hasta las herramientas más utilizadas en la identificación de nuevos agentes con potencial farmacológico desde la fase de diseño hasta la de optimización. Se hará especial énfasis en el diseño de fármacos asistido por computadoras (por sus siglas en inglés, CADD), al igual que otras estrategias como el diseño por fragmentos (FBDD), el uso de productos naturales (NPs) y el llamado “scaffold hopping”: todas ellas presentan un número cada vez mayor de experiencias exitosas frente a blancos moleculares de alta relevancia en la industria, probando acelerar la producción de nuevos compuestos químicos, reducir los costos relacionados con síntesis y/o ensayos biológicos, y de favorecer el uso de librerías químicas diversas, novedosas, y con un potencial de patentabilidad competitivo que les permita ser llevadas rápidamente a escala industrial. 

En la primera parte del curso los estudiantes aprenderán los conceptos y definiciones esenciales necesarias para trabajar con proteínas y moléculas pequeñas y comprender los determinantes moleculares que modulan su unión y reconocimiento. Para ello, se estudiarán las principales bases de datos de proteínas y la clasificación de su arquitectura básica, así como el modelamiento, visualización, análisis y comparación de estructuras tridimensionales (3D) de proteínas. Igualmente, se revisarán los fundamentos esenciales que subyacen los descriptores moleculares y algunos métodos para estimar similitud de estructura química. En la segunda parte del curso, nos enfocaremos en desarrollar habilidades analíticas y de pensamiento estratégico en el área lo cual incluye diferentes avances teóricos y el uso de software especializado. Esto incluye una descripción detallada de las principales metodologías utilizadas en el tamizaje o “screening” virtual (VS) basado en ligando y estructura, los ejes centrales de la farmacocinética y metabolismo (propiedades ADMET) y los principales mecanismos y estrategias relacionadas con la resistencia a fármacos. Finalmente, se presentarán y discutirán diversos ejemplos de aplicaciones exitosas tanto en academia como en industria en el diseño de fármacos y se discutirán los retos de innovación científica y tecnológica en Colombia y el mundo para la integración del modelamiento molecular en proyectos que involucren sistemas biológicos de interés y/o el diseño de nuevas moléculas con potencial terapéutico.

Dirigido a

Este curso está dirigido a estudiantes y profesionales en academia e industria con conocimientos y background en ciencias de la vida, ingeniería, ciencias de salud, y áreas afines, incluyendo la biología, química, física, ingeniería biomédica, ingeniería química, biotecnología, bioinformática, ingeniería de sistemas, farmacia, medicina, enfermería, microbiología, entre otras. También está dirigido a otro tipo de profesionales del sector industrial (industria farmacéutica, biotecnológica, cosmética o biomédica) interesados en el diseño, descubrimiento y desarrollo de moléculas bioactivas. 

Objetivos

Al finalizar el curso, el estudiante estará en la capacidad de: 

•    Entender conceptos químicos básicos necesarios para un diseño racional de fármacos
•    Comprender la importancia descubrir nuevos y mejores fármacos, así como las distintas fases que tiene lugar desde su diseño hasta la llegada al mercado
•    Familiarizarse con distintos repositorios centrales de datos sobre proteínas y compuestos químicos
•    Conocer varios de los métodos computacionales más utilizados en el diseño de fármacos
•    Identificar los principales desafíos relacionados con resistencia a fármacos
•    Incrementar su potencial de comunicación con otros colegas en Industria Farmacéutica, Biotecnológica, o Profesionales en el ámbito de las Ciencias, Ingeniería y/o Medicina con el objetivo de favorecer iniciativas conjuntas e interdisciplinarias en el descubrimiento de fármacos 

Metodología

El curso es teórico/práctico y se enfocará en presentar los principios conceptuales de la biología computacional estructural y la quimioinformática, así como las metodologías utilizadas en el descubrimiento, optimización y desarrollo de moléculas con actividad farmacológica. Al comienzo de cada sesión se llevará a cabo una presentación por parte del profesor, acompañada de una discusión sobre lecturas previamente asignadas (i.e. artículos publicados en revistas de alto reconocimiento) y la realización lecturas dirigidas y espacios de discusión. Los módulos se realizarán con apoyo del servicio de móvil express o en una sala de cómputo de forma que la interacción estudiante-ordenador favorezca la adquisición de habilidades prácticas. Por lo tanto, cada una de las sesiones consistirá en una exposición teórica de los conceptos más relevantes, los cuales serán profundizados cuando los alumnos puedan experimentar con el software. 

Contenido

Semana 1: Introducción al modelamiento molecular y quimioinformática
Semana 2: Estructura molecular de proteínas, visualización y bases de datos 
Semana 3: Fundamentos del diseño racional de fármacos
Semana 4: Identificación y optimización de compuestos líder. Entrega de taller (mini proyecto) de modelamiento molecular y simulación que se podría aplicar para solucionar un problema tecnológico real de relevancia para la comunidad general.
 

Profesores

Andrés Felipe Vásquez Jiménez

Profesional en Biología con mención en Genética de la Universidad del Valle y Magíster en Ciencias Biológicas: Área Microbiología de la Universidad de los Andes. Actualmente se encuentra terminando una Maestría en Biología Computacional y un Doctorado en Ingeniería Química en la Universidad de los Andes. Cuenta con experiencia en biología estructural y química computacional orientada especialmente al modelamiento y diseño de fármacos y proteínas. En este mismo contexto, trabajó como investigador científico en el Instituto Nacional de Salud (INS) de Colombia por varios años y, durante sus estudios de doctorado, realizó una estancia en el Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), en Génova, Italia. Actualmente se encuentra trabajando en el diseño computacional de inhibidores multi-target de quinasas con potencial anticáncer, empleando diversas estrategias como screening virtual (VS), modelamiento de farmacóforos, simulaciones de dinámica molecular (MD) y fragmentos derivados de productos naturales (NPDFs).

Condiciones

Eventualmente la Universidad puede verse obligada, por causas de fuerza mayor a cambiar sus profesores o cancelar el programa. En este caso el participante podrá optar por la devolución de su dinero o reinvertirlo en otro curso de Educación Continua que se ofrezca en ese momento, asumiendo la diferencia si la hubiere.

La apertura y desarrollo del programa estará sujeto al número de inscritos. El Departamento/Facultad (Unidad académica que ofrece el curso) de la Universidad de los Andes se reserva el derecho de admisión dependiendo del perfil académico de los aspirantes.