Simulación computacional para la predicción personalizada de los efectos de los fármacos sobre la actividad cardíaca.
Las arritmias cardiacas son una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en los países desarrollados. A pesar de la intensa investigación desarrollada, su tratamiento está lejos de ser satisfactorio y en determinados escenarios algunos antiarrítmicos pueden resultar proarrítmicos, como demostró el estudio CAST. Por otra parte, algunos fármacos no cardiovasculares han dado lugar a arritmias cardíacas potencialmente letales. Puesto que la eficacia y seguridad de estos fármacos difiere entre pacientes y los defectos genéticos juegan un papel importante, este proyecto abordará el desarrollo de modelos bioinformáticos que permitan personalizar el tratamiento antiarrítmico.
El descubrimiento y desarrollo de fármacos está basado principalmente en ensayo y error, es ineficiente, extremadamente largo y arriesgado para las empresas farmacéuticas y demasiado costoso para la sociedad. Por ello, las empresas farmacéuticas han comenzado a introducir la simulación computacional en este proceso, como el modelado QSAR. Sin embargo, el uso de los modelos del comportamiento eléctrico del corazón para el estudio de los efectos de los fármacos es más reciente y no está extendido. En los últimos años ha surgido la iniciativa internacional Comprehensive in-vitro Pro-arrhythmia Assay (CiPA), liderada por la American Food and Drug Administration, que está estudiando la posibilidad de utilizar la simulación de la actividad cardíaca para la predicción del riesgo proarrítmico de los fármacos.
Para mejorar los tratamientos farmacológicos actuales, este proyecto utilizará modelos matemáticos de la actividad eléctrica del corazón para valorar la cardiotoxicidad de fármacos y la eficacia de fármacos antiarrítmicos. Además, se investigarán las propiedades cinéticas de los fármacos más proarrítmicas y las más ideales de los fármacos antiarrítmicos. Con este fin, los modelos computacionales actuales se ampliarán para simular sistemáticamente una gran variedad de interacciones entre los canales iónicos y los fármacos, y se tendrá en cuenta la dinámica de dichas interacciones. Al mismo tiempo, los modelos multi-escala desde el nivel de canal iónico hasta el nivel de órgano completo se actualizarán para simular los efectos de los fármacos en la generación, mantenimiento y finalización de arritmias cardíacas, como la taquicardia/fibrilación ventricular. Estas simulaciones se extenderán, incluyendo el sexo, a pacientes con canalopatías, como el síndrome de QT largo o la taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica, en los que podría personalizarse el tratamiento.
La generación y simulación de prototipos de modelos de acción de fármacos en pacientes virtuales es una técnica prometedora, efectiva, de costes reducidos y novedosa que puede revelar los principios y mecanismos biológicos fundamentales y mejorar el diseño y desarrollo de drogas en el futuro. No existe ninguna estrategia experimental o clínica alternativa que pueda conseguirlo de manera tan efectiva y económica. Además del impacto técnico-científico, este proyecto tiene un alto impacto potencial social y económico, ya que sus resultados podrían servir para profundizar en el conocimiento de las arritmias cardíacas y ser utilizados para mejorar los tratamientos terapéuticos de pacientes y para reducir los costes en el diseño de fármacos.
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