Herramientas computacionales para diseño de fármacos: QSAR

Autor: Kenia Salvador Atonal

¿Qué es y para qué se utiliza el QSAR? 

En la búsqueda de nuevos fármacos las herramientas computacionales han sido de gran apoyo para las investigaciones experimentales disminuyendo costos y tiempos. El QSAR es el modelo de relación estructura actividad cuantitativa, es un modelo teórico que se ha utilizado principalmente para la optimización de un fármaco líder, el descubrimiento de nuevos medicamentos, la predicción de la actividad de nuevas moléculas estructuralmente similares y estudiar mecanismos de acción. [1]

Figura 1: Utilización del QSAR  extraído de https://www.azierta.com/blog/toxicologia/evaluacion-toxicologica-mediante-estudios-relacion-estructura-actividad-cuantitativa-qsar 

Como puedes observar el QSAR es una metodología que se utiliza en muchas situaciones en los estudios teóricos y en la química farmacéutica es ampliamente utilizada para el diseño de nuevos fármacos, por ejemplo: oseltamivir, captopril y losartan. [2]

Figura 2: Ejemplos de fármacos diseñados por QSAR

Históricamente el QSAR surgió en 1963 por Corwin Hansh con la interpretación sistemática de la respuesta biológica versus las estructuras químicas. [1, 2]

El QSAR se basa en la observación de estructuras similares, pequeñas y activas, cuyas propiedades moleculares o descriptores se cuantifican y se relaciona con la actividad biológica. Este modelo parte de la idea “la estructura determina la actividad” y varias moléculas con estructura similar tendrán una actividad similar. El modelo se expresa como un modelo matemático multivariable que captura la relación entre la actividad biológica (variable dependiente) con los descriptores moleculares de las estructuras en términos cuantitativos (variables independientes) mediante el uso de herramientas de la estadística como la regresión lineal múltiple. [1, 3-5]

Figura 3: Metodología QSAR Extraída de:  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1476927118300367

Para que se lleve a cabo esta metodología es necesario contar con una serie de estructuras químicas similares (qSar) y actividades biológicas de cada una de ellas. Esta actividad biológica puede estar representada como una concentración inhibitoria 50 o IC50, dosis letal 50 o LD50, constante de inhibición o Ki, entre otras (qsAr). Durante la realización del QSAR se requiere que las estructuras químicas sean interpretadas por números como descriptores moleculares (Qsar) y al final se relacionan mediante una regresión lineal simple o múltiple (qsaR). [1, 3-5]

Referencias 

[1] Avendaño, M. C. (1994). Introducción a la Química Farmacéutica. Primera edición. España: MC Graw Hill. 47-94.

[2] Kubinyi, H. (2002) From Narcosis to Hyperspace: The History of QSAR. Quant. Struct. -Act. Relat. 21: 348-356.

[3]Scior, T.; Medina-Franco, J. L.; QT, D.; Martínez-Mayorga, K.; Yunes Rojas, J. A.; Bernard, P. (2009). How to recognize and workaround pitfalls in QSAR studies: A Critical Review. Current Medicinal Chemistry, 16 (1): 4297-4313.

[4] Sadeghian-Rizi, S.; Sakhteman, A.; Hassanzadeh, F. (2016) A quantitative structure-activity relationship (QSAR) study of some diaryl urea derivatives of B-RAF inhibitors. Research in Pharmaceutical Sciences. 11(6): 445-453.

[5] Lozano Aponte, J.; Scior, T. (2012). ¿Qué sabe Ud. acerca de…QSAR?. Rev Mex Cienc Farm. 43(2): 82-84.