QSAR: la relazione tra struttura molecolare e attività biologica
La relazione quantitativa struttura-attività, comunemente nota come QSAR (dall’inglese Quantitative Structure-Activity Relationship), è un’importante applicazione analitica che permette di interpretare la relazione tra l’attività biologica di una molecola e le sue caratteristiche chimico-fisiche o strutturali. Quando una molecola attraversa una membrana cellulare, le sue proprietà specifiche influenzano il suo comportamento.
Le interazioni di un farmaco con le sue controparti biologiche sono determinate da una serie di fattori, tra cui forze intermolecolari, idrofobicità, polarità, interazioni elettrostatiche e steriche, che incidono sull’efficacia del composto.
Tale approccio, noto fin dall’800, dimostrò che la tossicità degli alcoli nei mammiferi diminuiva con la minore solubilità in acqua.
Il modello matematico di QSAR è costituito da una regressione statistica che relaziona varie variabili. Questo modello può essere sfruttato attraverso specifici programmi informatici per sviluppare nuovi farmaci.
Il lavoro di Crum-Brown e Fraser propose una correlazione tra attività fisiologiche e strutture chimiche, mentre Corwin Hansch, pioniere della ricerca farmaceutica, elaborò un’equazione che relaziona l’attività biologica a caratteristiche elettroniche e l’idrofobicità di una serie di strutture.
Il log P, che rappresenta una misura dell’idrofobicità di un farmaco, gioca un ruolo significativo in QSAR, in quanto misura la capacità di una molecola di passare attraverso una membrana.
Nell’applicazione della QSAR, sono necessari diversi passaggi, tra cui la compilazione di un descrittore molecolare per i composti di interesse e l’espressione dell’attività biologica come funzione di tali descrittori in un’equazione.
Un esempio di applicazione pratica della QSAR nel campo medico è rappresentato dalla somministrazione di antivirali per contrastare l’influenza, una delle principali cause di morte nel mondo. Gli antivirali possono agire in vari stadi della replicazione del virus, e l’analisi di tali farmaci attraverso il sistema QSAR aiuta i ricercatori a ottenere risultati prefissati.
In conclusione, la QSAR svolge un ruolo fondamentale nella ricerca farmaceutica e genera modelli che correlano le risposte biologiche alla struttura molecolare del farmaco, favorendo lo sviluppo di terapie più efficaci e mirate.
