Catalogo dei Corsi di studio

Obiettivi generali
Obiettivo generale del corso di Chimica Farmaceutica e Tossicologica I è fornire agli studenti le conoscenze chimico-farmaceutiche di carattere generale che saranno utili per la comprensione dell’attività terapeutica dei farmaci. Con la parte generale del programma gli studenti apprendono le strategie utilizzate nella scoperta, progettazione e sviluppo di nuovi farmaci. Lo studio delle fasi d’azione dei farmaci inoltre rende possibile la comprensione degli eventi fisico-chimici che permettono ai farmaci di raggiungere il loro sito d’azione nell’organismo e gli effetti biochimici e farmacologici dell’interazione con il loro bersaglio molecolare. Il corso inoltre si prefigge di insegnare, per i farmaci di ciascuna categoria terapeutica presa in considerazione nella parte sistematica del programma, il processo che ha portato alla loro scoperta e sviluppo, le principali caratteristiche farmacocinetiche, il meccanismo d’azione a livello molecolare, le relazioni struttura-attività, gli eventuali effetti collaterali e la sintesi chimica dei farmaci rappresentativi di ogni classe.

Obiettivi specifici

1. Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine del corso lo studente è in grado di comprendere il percorso del farmaco all’interno dell’organismo e i requisiti strutturali affinché il farmaco raggiunga il sito d’azione e interagisca con il suo bersaglio molecolare. Lo studente conosce le caratteristiche farmacocinetiche, il meccanismo d’azione a livello molecolare, le relazioni struttura-attività, gli effetti collaterali dei farmaci studiati e i metodi adottati per la loro estrazione, sintesi o semisintesi. In particolare vengono trattati i farmaci antibatterici (sulfamidici, chinoloni, nitrofurani, antibiotici beta-lattamici e inibitori delle beta-lattamasi, antibiotici glicopeptidici, fosfomicina, ossazolidinoni, tetracicline, amfenicoli, macrolidi, aminoglicosidi, lincosamidi, antibiotici polipeptidici), antimicobatterici, antifungini, antivirali, farmaci anti-ulcera e antitumorali. Lo studente è inoltre in grado di seguire i possibili sviluppi della ricerca per queste classi di farmaci.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine del corso lo studente è in grado di riconoscere la categoria terapeutica alla quale un farmaco appartiene. E’ inoltre in grado di stabilire le caratteristiche strutturali necessarie per l’interazione del farmaco con il target molecolare e di proporre modifiche chimiche per migliorare caratteristiche farmacocinetiche, potenza o selettività. Le conoscenze acquisite permettono allo studente la comprensione dei processi di drug discovery e sviluppo di nuovi farmaci.

3. Autonomia di giudizio
Dopo l’introduzione di ciascun argomento, il docente stimola gli studenti a riconoscere i gruppi funzionali responsabili dell’attività, a prevedere le caratteristiche farmacocinetiche e farmacodinamiche a partire dalla struttura di ciascun farmaco e a proporre modifiche strutturali per migliorarle. Vengono così stimolate le capacità critiche dello studente favorendo l’applicazione delle conoscenze chimico-biologiche già in possesso dello studente e stimolando collegamenti fra i vari argomenti del programma e le varie discipline. Alla fine del corso lo studente sarà dunque in grado di raccogliere e valutare autonomamente tutti i dati chimico-fisici, farmacodinamici e farmacocinetici di un farmaco o di un candidato farmaco e da questi dati valutare criticamente i vantaggi e i limiti di una molecola.

4. Abilità comunicative
Gli studenti al termine del corso devono essere in grado di comunicare in modo chiaro le conoscenze apprese su progettazione, sviluppo, caratteristiche farmacodimamiche e farmacocinetiche ed eventuali problematiche legate alle classi di farmaci studiate. Le continue domande poste dal docente durante lo svolgimento delle lezioni sviluppano la capacità degli studenti di comunicare e di discutere quanto appreso. Tale capacità verrà valutata alla fine del corso con una prova orale che riguarda i vari argomenti del programma.

5. Capacità di apprendimento
Agli studenti vengono consigliati testi per studiare e approfondire autonomamente gli argomenti trattati nel corso ma anche argomenti correlati che interessano lo studente. Gli studenti sono in grado di aggiornare autonomamente le proprie conoscenze sulle classi di farmaci studiati anche dopo aver sostenuto l’esame.

Programma

1. Introduzione alla Chimica Farmaceutica. Definizioni: Farmaco (Ita), Medication (Eng). Storia. Ambiti della Chimica Farmaceutica e del Chimico Farmaceutico. Origine dei Farmaci: Farmaci di Origine Naturale, Farmaci di Semisintesi, Farmaci di Sintesi.
2. Fasi Farmaceutiche. Definizioni. Fase Farmacocinetica: Metabolismo di fase I e II dei Farmaci, Fase Farmacodinamica: interazioni farmaco-recettore, tipologie di Ligandi: Reversibili/Irreversibili, Agonisti/Antagonisti/Agonisti Inversi, Competitivi/Non Competitivi/Incompetitivi.
3. Scoperta e disegno dei Farmaci (Drug Discovery and Drug Design)
Introduzione, Hits, Hit to Lead, Lead Compounds. Ottimizzazione del Lead (Drug-Like Compounds). Analoghi, Tipi di Analoghi, Metodi Classici in Chimica Farmaceutica, Relazioni Struttura-Attività (SAR). Progettazione di Analoghi con Tecniche Classiche, Selective Optimization of Side Activities (SOSA), Approccio con Frammenti Molecolari (Fragment-Based Discovery), Serie Omologhe, La Stereochimica nei Farmaci, Vinilogia e Benzologia, Approccio Disgiuntivo (Semplificazione Molecolare), Approccio Congiuntivo (Complicazione Molecolare), Raddoppiamento Molecolare, Isosteria, Scaffold Hopping.
4. Antibatterici/Antibiotici. Storia. Classificazione in Base al Meccanismo di Azione. Inibitori della Sintesi di Metaboliti. Inibitori della Sintesi dei Folati (Biosintesi dell’acido folico). Sulfamidici: Origine, Meccanismo di azione, Relazioni Struttura-Attività, Farmacocinetica, Effetti Avversi. Prontosil, Metabolismo del prontosil, Sulfanilamide[S], Sulfametossazolo[S], Sulfadiazina argentato, sulfisossazolo, sulfacetamide. Profarmaci dei sulfamidici: sulfasalazina, succinilsulfatiazolo. Applicazione del metodo SOSA ai sulfamidici. Trimetoprim: Struttura e Meccanismo di Azione e associazione con sulfamidici. Inibitori della Biosintesi degli Acidi Nucleici, Inibitori della Biosintesi della Parete Batterica, Costituzione e Biosintesi della Parete Batterica, Differenze tra GRAM+ e GRAM-. Beta-Lattamici: Storia e Generalità. Classificazione e Strutture Base. Biosintesi. Meccanismo di Azione. Meccanismi di Resistenza. Tossicità. Penicilline: Benzilpenicillina (G). Fenossimetilpenicillina (V). Metodi di Preparazione delle Penicilline: 6-APA. [Sintesi del 6-APA]. Sensibilità agli acidi. Penicilline Acidoresistenti (Ampicillina). Penicilline Resistenti alle Beta-Lattamasi (Meticillina, Nafcillina, Temocillina, Oxacillina, Cloxacillina, Flucloxacillina, Dicloxacillina). Penicilline ad Ampio Spettro di Azione (Penicillina N, Penicillina T, Ampicillina, Amoxicillina, Pivampicillina, Talampipicillina, Bacampicillina). Profarmaci delle Penicilline. Carbossipenicilline (Carbenicillina, Carfecillina, Ticarcillina). Ureidocilline (Azlocillina, Mezlocillina, Piperacillina). Relazioni Struttura-Attività. Sinergia con altri Farmaci (Co-Amministrazione o Associazione con Probenecid). Cefalosporine: Storia e Generalità. Proprietà della Cefalosporina C e SAR. Metodi di Preparazione del 7-ACA e del GCLE per la Sintesi delle Cefalosporine [Sintesi del 7-ACA]. Cefalosporine di Prima Generazione (Cefalotina, Cefaloridina, Cefalessina [Sintesi di Cefalosporine 3-Metilate], Cefazolina), di Seconda Generazione (Cefamicine [Cefoxitima] e oxaminocefalosporine [Cefurossima]), di Terza Generazione (Ceftazidima, Cefotassima, Ceftizossima, Ceftriazone), di Quarta Generazione (Cefepima, Cefpiroma). Carbapenemi e Monobactami: Tienamicina, Imipenem, Meropenem, Ertapenem, Nocardicina A, Aztreonam. Inibitori delle Beta-Lattamasi: Acido Clavulanico, Sulbactam, Tazobactam. Associazioni con Penicilline e Cefalosporine. Meccanismo di Azione. Altri Inibitori della Parete Batterica: Informazioni Generali e Meccanismo di Azione. Vancomicina, Cicloserina, Bacitracina, Glicopeptidi (Vancomicina, Teicoplanina). Antibatterici che Agiscono sulla Struttura della Parete Batterica: Informazioni Generali e Meccanismo di Azione. Inibitori della Biosintesi delle Proteine Batteriche. Miscellanea. Lincosamidi (Lincomicina, Clindamicina). Aminoglicosidi: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Streptomicina, Gentamicina. Tetracicline: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Tetraciclina, Aureomicina, Doxiciclina, Demeclociclina. Cloramfenicoli: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Cloramfenicolo, Tiamfenicolo, Cetofenicolo. Macrolidi. Informazioni Generali, Meccanismo di Azione. Eritromicina, Claritromicina, Azitromicina, Telitromicina. Ossazolidinoni: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Linezolid [S], Radezolid.
5. Antifungini. Classi di farmaci utilizzati come antifungini e loro strutture. Azolici: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Polienici: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Anfotericina B, Nystatina B, Natamicina. Echinocandine: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Allilammine: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Terbinafina, Naftifina, Butenafina. Morfoline: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. Amorolfine. Antimetaboliti: Informazioni Generali, Meccanismo di Azione e Relazioni Struttura-Attività. 5-Flucitosina. Farmaci Antifungini Azolici: Antifungini Azolici di Prima Generazione, Miconazolo[S], Econazolo, Isoconazolo, Tioconazolo, Fenticonazolo, Sertaconazolo, Sulconazolo, Butoconazolo, Bifonazolo, Clotrimazolo, Flutrimazolo. Vinil Imidazolici: Omoconazolo, Liliconazolo. Antifungini Azolici di Seconda Generazione: Ketoconazolo[S], Fluconazolo[S], Terconazolo, Itraconazolo, Vibunazolo, Fosfluconazolo, Alteconazolo. Antifungini Azolici di Terza Generazione: Voriconazolo, Eficonazolo, Isavuconazolo[S], Genaconazolo, Ravuconazolo[S], Albaconazolo, Saperconazolo. Biosintesi dell'ergosterolo. Meccanismi di Resistenza ai farmaci antifungini. Importanza del Biofilm.
6. AntiTubercolari. Tipi di micobatteri patogeni per l'uomo. Implicazioni della tubercolosi nel mondo e storia degli antitubercolari. Selezione di ceppi resistenti MDR e XDR. Approcci terapeutici: prima, seconda e terza scelta. Classi di farmaci utilizzati come antitubercolari e loro strutture. Streptomicina, acido para-ammino salicilico. Isoniazide, Etionamide, Cicloserina, Pirazinamide, Kanamicina. Tioacetazone, Capreomicine, Clofazimina, Etambutolo, Rifampicina. Linezolid, Eperezolid. Betaquilina[S], Dalamanid[S], Pretomanid, Delpazolid, Sutezolid, Moxiflossacina. Relazioni Struttura-Attività, meccanismo di azione. Meccanismi di Resistenza ai farmaci antitubercolari.
7. Antiparassitari. Classificazione. Protozoi e classificazione. Elminti e classificazione. Ectoparassiti e classificazione. Avermectina come antiparassita a largo spettro. Terapia antiparassitaria. Farmaci Antimalarici. Il genere plasmodium. Meccanismi di resistenza. Il vettore ed il ciclo riproduttivo della malaria. Panoramica sugli antimalarici e sulle associazioni. Antimalarici Chinolinici. Storia e derivati di origine naturale: estratti di china e alcaloidi (chinina, chinidina, cinconina, cinconidina). Derivati delle 4-Amminochinoline: clorochina[S], Amodiachina, Isochina, terz-butilisochina, piperachina. Derivati delle 8-Amminochinoline: pamachina, primachina[S], tafenochina, bulachina. Derivati metanolici della chinolina: chinina[sintesi totale abbreviata], meflochina, lumefantrina. Meccanismo di azione, Relazioni Struttura-Attività. Metabolismo e farmacocinetica (metaboliti profarmaci). Antimalarici Derivati dell'Artemisina. Storia e scoperta dell'artemisina. Derivati semisintetici dell'artemisina: artenimol, artemeter, arteeter, artesunato. Meccanismo di azione. Relazioni Struttura-Attività.
8. Antivirali. Informazioni di carattere generale. Storia e Virus patogeni per l'uomo. Anti Influenza: Generalità, Inibitori di matrice 2, Meccanismo di Azione e Strutture. Amantidina, Rimantidina. Inibitori della polimerasi: Meccanismo di Azione e Strutture. Ribavirina, Favipiravir, Balozavir. Inibitori della neuraminidasi: Meccanismo di Azione, Strutture e Relazioni Struttura-Attività. Zanamivir, Laninamivir, Peramivir, Oseltamivir[S]. Anti-HIV: Generalità, ciclo replicativo del virus e bersagli per i farmaci, terapie anti-AIDS (ART e HAART). Inibitori della trascrittasi inversa: Nucleosidici (NRTI). Meccanismo di azione, struttura e resistenza. Zidovudina, Stavudina, Zalcitabina, Didanosina, Emtricitabina, Lamivudina, Abacavir, Tenofovir alafenamide. Non Nucleosidici (NNRTI): Meccanismo di azione, struttura e resistenza. Modello "butterfly-like": HEPT, TIBO, alpha-APA. Modello "horseshoe-like". Modello "seehorse". Nevirapina, Efavirenz, Rilpivirina, Etravirina, Delavirdina, Doravirina[S]. Inibitori della proteasi: Meccanismo di Azione, Strutture e Relazioni Struttura-Attività. Nelfinavir, saquinavir, Indinavir, Atazanavir, Lopinavir, Tipranavir, Amprenavir, Fosamprenavir, Darunavir[S], Ritonavir. Inibitori del metabolismo del darunavir: Cobicistat. Inibitori della integrasi: Meccanismo di Azione, Strutture e Relazioni Struttura-Attività. Raltegravir, Elvitegravir, Dolutegravir, Bictegravir[S]. Inibitori della fusione: Meccanismo di Azione, Strutture. Maraviroc, Enfurfivide[N]. Anti-HCV: Generalità, ciclo replicativo del virus e bersagli per i farmaci, terapie anti-HCV (direct acting antivirals - DAA). Inibitori proteina NS5A: Meccanismo di azione, struttura e resistenza. Ledipasvir, Daclatasvir, Ombitasvir, Elbasvir, Glecaprevir[S], Pibrentasvir. Inibitori della polimerasi NS5B: Meccanismo di Azione, Strutture e Relazioni Struttura-Attività. Beclabuvir, Dasabuvir, Sofosbuvir. Inibitori della proteasi NS3/4A: Meccanismo di Azione, Strutture e Relazioni Struttura-Attività. Boceprevir, Telaprevir, Simeprevir, Vaniprevir, Grazoprevir, Danoprevir. Miscellanea di Antivirali: Generalità, terapie per HBV, HSV, VZV e HCMV e meccanismo di azione. Analoghi della desossiuridina 5-sostituita: Idoxuridina, Trifluridina, Brivudina. Analoghi nucleosidici: Telbivudina, Entecavir, Vidarabina, FV100. Analoghi del pirofosfato: Foscarnet. Terminatori di catena: Nucleosidi aciclici: Aciclovir[S], Ganciclovir, Penciclovir, Famciclovir, Valaciclovir, Valganciclovir. Nuclesidi aciclici fosfonati: Cidofovir, Adefovir, Tenofovir, Tenofovir alafenamide. Inibitori della fusione: Docosanol, palivizumab[N], VariZIG[N], VZIG[N].
9. Farmaci dell’Apparato Digerente
Antinausea e Antiemetici. Generalità. Tipi di rimedi farmacologici. Procinetici e lassativi. Lassativi di massa. Agenti osmotici: lactulosio, metilcellulosa, solfato di magnesio. Emollienti: Docusato. Stimolanti aspecifici: antrachinoni della cascara sagrada e della senna (cascarosidi A-D, emodina, barbaloina, sennosidi A-D, sennidine A-B). Agenti procinetici: olio di ricino, bisacodile, plecanatide[N], prucalopride. Antidiarroici. Adsorbenti: caolina-pectina, fibre, carbone. Alteranti della secrezione intestinale: bismuto salicilato, Racecadotril. Inibitori della motilità intestinale: Loperamide, Difenossilato. Antispasmodici: Alverina, Mebeverina, Bromuro di Otilonio, Bromuro di Pinaverio. Antibiotici tipici: rifaximina. Antiacidi e Antiulcera: Generalità sull'ulcera peptica (gastrica e duodenale). Implicazioni con Helicobacter Pylori. Agenti anticolinergici: Strutture e Meccanismo di Azione (Atropina, Iosciamina, Scopolamina, Pirenzepina). Antagonisti dei recettori H2: Storia e Sviluppo, Meccanismo di Azione, Relazioni Struttura-Attività. Cimetidina, Famotidina, Ranitidina, Nizatidina, Roxatidina, Lafutidina. Inibitori di Pompa Protonica: Storia e Sviluppo, Meccanismo di Azione, Relazioni Struttura-Attività. Ruolo dell'HK-ATPasi. Omeprazolo, Esomeprazolo[S], Lansoprazolo, Rabeprazolo, Pantoprazolo. Miscellanea: Struttura e Meccanismo di Azione di Sucralfato, Carbenoxolone, Misoprostol. Terapia della Sindrome dell'Intestino Irritabile. Terapia dell'Infiammazione Cronica Intestinale. Derivati dell'acido 5-ammino-salicilico: 5-ASA, Balsalazide, Olsalazina, Sulfasalazina. Agenti Immunosoppressivi: Azatioprina, Mercaptopurina, metotressato. Antagonisti del Tumor Necrosis Factor α (TNF-α): Infliximab.
10. Farmaci antitumorali.
Antimitotici: meccanismo d’azione; origini naturali. Alcaloidi della Vinca: vinblastina, vincristina e derivati. Taxani: paclitaxel e docetaxel. Inibitori delle topoisomerasi: meccanismo d’azione; origini naturali. Derivati della podofillotossina: etoposide e teniposide. Derivati della camptotecina: topotecan e irinotecan. Antibiotici antineoplastici: Antracicline: daunorubicina, doxorubicina e derivati semisintetici. Actinomicine: dactinomicina. Bleomicina. Mitomicina C. Streptozocina e clorozotocina. Ormoni e anti-ormoni: basi razionali del loro impiego come antitumorali. Farmaci per i tumori mammari: impiego di androgeni ed estrogeni; modulatori selettivi del recettore estrogenico: tamoxifene e analoghi. Inibitori dell'aromatasi: Anastrozolo e Letrozolo (non steroidei), Exemestano (steroideo). Inibitori della tirosina chinasi (TKi): imatinib. Inibitori EGFR: gefitinib, erlotinib. Inibitori HER2/EGFR: lapatinib. Inibitori VEGFR: pazopanib. Inibitori del Segnale anti-Apoptotico (Bcl-2): venetoclax. Inibitori epigenetici: dell’istone deacetilasi (vorinostat, belinostat, panobinostat, romidepsin), dell’istone metiltrasferasi PRC2 (tazemetostat).

Testi adottati

Testi di Riferimento:
Chimica Farmaceutica di Graham L. Patrick III^ Edizione
Foye's. Principi di chimica farmaceutica di O. Foye Edizione 7
Ulteriori Testi:
An Introduction to Medicinal Chemistry - Graham Patrick 5a Edizione in Inglese (2013)
The Practice of Medicinal Chemistry - 4th Ed (2015)
Silverman - The Organic Chemistry of Drug Design and Drug Action 3th Ed (2015)
Comprehensive Medicinal Chemistry III (2017)
Medicinal Chemistry for Practitioners (2021)

Prerequisiti

Indispensabile: conoscere le nozioni di Chimica Organica I e II (corso nello stesso semestre) e Biochimica Importante: conoscere le nozioni di Anatomia, Biologia, Fisiologia, Microbiologia e Farmacologia (corso nello stesso semestre)

Modalità di svolgimento

La didattica sarà svolta con lezioni frontali in aula attraverso l'utilizzo di un computer con cui saranno proiettate slides in presentazioni Power Point/PDF. Il docente utilizzerà anche internet per eventuali approfondimenti dei diversi contenuti trattati, quando lo riterrà opportuno.

Modalità di frequenza

La frequenza alla didattica frontale non sarà obbligatoria ma consigliata

Modalità di valutazione

Le modalità di valutazione del corso sono caratterizzate da: a) una valutazione formativa (in itinere), che viene realizzata nel pieno del percorso didattico/formativo, per cui il docente organizza mensilmente dei test a risposta chiusa o aperta relativi ai contenuti già trattati a lezione, che hanno come scopo primario quello di contribuire alla crescita umana ed intellettuale dello studente, nonché di fungere da feedback per il docente sulla efficacia e chiarezza delle lezioni; b) una valutazione finale prevista nei vari appelli di esame in cui il docente effettuerà una serie di domande atte a stabilire se lo studente ha acquisito padronanza della materia di insegnamento, le capacità e le competenze. Alle domande, anche di tipo correlativo tra i vari argomenti, lo studente risponde in maniera sia scritta che orale.

Data inizio prenotazione	Data fine prenotazione	Data appello
26/06/2023	02/07/2023	03/07/2023
17/07/2023	23/07/2023	24/07/2023
21/09/2023	27/09/2023	28/09/2023
09/10/2023	18/10/2023	19/10/2023
20/11/2023	27/11/2023	28/11/2023
11/12/2023	17/12/2023	20/12/2023
08/01/2024	18/01/2024	19/01/2024