Orientador: Rosangela Goncalves Peccinini / Resumo: A tuberculose é uma doença infectocontagiosa provocada pelo Mycobacterium tuberculosis que apesar de reconhecida a muitos anos, ainda tem ocorrência frequente na sociedade, assim como os casos de resistência aos medicamentos, que tem apresentado aumento significativo nos últimos anos. Na busca de novas estratégias para o tratamento, pesquisadores da Unifesp-Diadema desenvolveram novos compostos com potencial atividade antimicobacteriana, denominados pirazinoato de metila (I), pirazinoato de etila (II), pirazinoato de butila (III) e 2-(pirazina-2-carboniloxi)etill pirazina-2-carboxilato (IV), derivados do ácido pirazinóico, principal metabólito da pirazinamida. Ensaios in vitro como a avalição de propriedades físico-químicas e ensaios que avaliam a absorção, distribuição, metabolismo e excreção (ADME), auxiliam na predição das características farmacocinéticas em um estágio inicial do desenvolvimento, permitindo a seleção dos melhores candidatos a novos fármacos. O presente estudo teve como objetivo a realização de screening físico-químico (determinação do coeficiente de partição e da estabilidade química nos pHs de 1,2; 7,4 e 8,8) e ensaios de ADME (cálculo da permeabilidade aparente em monocamada de células Caco-2, a avaliação da estabilidade metabólica em microssoma de ratos e de humanos e avaliação da estabilidade em plasma de rato). Os compostos apresentaram logP de valor negativo, indicando hidrofilicidade e foi observada estabilidade frente os três pHs avaliados. A perme... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Tuberculosis is an infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis which, although recognized for many years, still occurs frequently in society, as well as cases of drug resistance, which has shown a significant increase in recent years. In the search for new treatment strategies, researchers at Unifesp-Diadema have developed new compounds with potential antimycobacterial activity called methyl pyrazinoate (I), ethyl pyrazinoate (II), butyl pyrazinoate (III) and 2- (pyrazine-2 -carbonyloxy) ethyl] pyrazine-2-carboxylate (IV), derivatives of pyrazinoic acid, pyrazinamide's main metabolite. In vitro assays such as the evaluation of physicochemical properties and assays that evaluate absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME), aid in the prediction of pharmacokinetic characteristics at an early stage of development, allowing the selection of the best candidates for new drugs. The objective of the present study was the physical-chemical screening (determination of partition coefficient and chemical stability at pHs of 1.2, 7.4 and 8.8) and ADME tests (calculation of the apparent permeability in monolayer of Caco-2 cells, evaluation of metabolic stability in rat and human microsomes and evaluation of stability in rat plasma). The compounds presented logP negative value, indicating hydrophilicity and stability was observed the three pHs evaluated. The apparent permeability calculated for compounds I, II, III and IV resulted in values of 4.66 x10-6; 4.14 x10-... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rosângela Gonçalves Peccinini / Resumo: Estudos precoces de ADME podem agilizar o processo de desenvolvimento de novos fármacos, selecionando os mais promissores para futuros estudos farmacocinéticos. Nesse sentido, e considerando a necessidade de novos tratamentos para a leishmaniose visceral e para a tripanossomíase americana, as moléculas LINS03006, LINS03011 e LINS03013 com ação sobre o Trypanosoma cruzi e a Leishmania infantum foram desenvolvidas por pesquisadores da UNIFESP/Diadema. O presente trabalho teve como objetivo realizar estudos físico-químicos e de ADME para a seleção das moléculas LINS mais promissoras para futuros estudos in vivo. Métodos analíticos e bioanalíticos por UHPLC/UV foram desenvolvidos para a quantificação dos compostos nos ensaios realizados. Foram realizados estudos de estabilidade química em diferentes pHs (1,2; 7,4 e 8,8), estabilidade metabólica em microssomos de rato e humano, estabilidade ex vivo, coeficientes de partição (log P) e permeabilidade em células Caco-2. Os compostos apresentaram estabilidade de até 24 horas em todos os pHs avaliados, levando à expectativa de que na administração oral não ocorrerá degradação decorrente do pH estomacal, sanguíneo e duodenal. O estudo em plasma de rato resultou, para todos os compostos, estabilidade em tempo suficiente – ao menos 6 horas – com expectativa de que ocorra efeito in vivo. Nos estudos de logP, os compostos apresentam características lipofílicas, favorecendo a permeabilidade e o clearance hepático. No ensaio de permeabilidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Early studies of ADME can speed up the development of new drugs, selecting the most promising for future pharmacokinetic studies. In this sense, and considering the need for new treatments for visceral leishmaniasis and american trypanosomiasis, the molecules LINS03006, LINS03011 and LINS03013 with action on Trypanosoma cruzi and Leishmania infantum were developed by researchers from UNIFESP/Diadema. The present work aimed to perform physical-chemical and ADME studies to select the most promising LINS molecules for future in vivo studies. Analytical and bioanalytical methods by UHPLC/UV were developed for the quantification of compounds in the assays performed. Chemical stability studies were performed at different pHs (1.2, 7.4 and 8.8), metabolic stability in rat and human microsomes, ex vivo stability, partition coefficients (log P) and permeability in Caco-2 cells. The compounds exhibited stability of up to 24 hours in all evaluated pHs, leading to the expectation that oral degradation will not occur due to stomach, blood and duodenal pH. The study in rat plasma resulted, for all compounds, stability in sufficient time - at least 6 hours - with the expectation that in vivo effect would occur. In logP studies, the compounds presented lipophilic characteristics, favoring permeability and hepatic clearance. In the permeability assay, the LINS compounds presented Papp > 5.0xE-06 cm/s, which can be classified as medium or high permeability, thus, there is an expectation of abs... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A doença de Chagas é uma doença tropical negligenciada de alta prioridade nos programas de pesquisa e desenvolvimento da Organização Mundial da Saúde. Grave problema de saúde pública, é uma das maiores causas de desordens cardíacas em vários países da América Latina. A inexistência de um tratamento satisfatório faz urgente a busca por novas alternativas terapêuticas. Nesse contexto, o objetivo dessa tese de doutorado foi o desenvolvimento de inibidores da enzima cruzaína de Trypanosoma cruzi, alvo molecular validado para a doença de Chagas, utilizando de forma integrada várias estratégias experimentais e computacionais de química medicinal e planejamento de fármacos. Duas classes de inibidores foram utilizadas como compostos líderes: derivados benzimidazólicos e imídicos. Diversas etapas de planejamento, síntese química e avaliação biológica foram realizadas de forma iterativa até que a otimização da potência dos compostos fosse alcançada. Modificações em diversas regiões de cada composto líder foram exploradas, levando ao entendimento de requerimentos de SAR essenciais para a inibição enzimática. O mecanismo de inibição de novas séries de compostos foi determinado. Estudos preliminares de toxicidade, em linhagens celulares e in vivo, mostraram que os compostos apresentam um perfil seguro. Por meio da realização de um estágio de doutorado sanduíche no departamento de metabolismo de fármacos e farmacocinética da empresa farmacêutica norte-america AbbVie, foi realizada a determinação de parâmetros farmacocinéticos dos compostos investigados. Além disso, foi possível a utilização de uma metodologia recentemente implementada na empresa, com foco na otimização de múltiplos parâmetros de um composto teste. Este método foi utilizado para a identificação de candidatos a novos fármacos com um equilíbrio favorável entre potência e parâmetros farmacocinéticos, que são absolutamente essenciais para o desenvolvimento de um novo fármaco eficaz e seguro. Por fim, foi criada uma estratégia mais racional e efetiva para a triagem de candidatos a novos antichagásicos, que apresentem uma combinação otimizada de potência e propriedades de ADME. / Chagas\' disease is considered a high priority neglected tropical disease by the World Health Organization in its research and development programs. It is a serious public health problem, being among the main causes of cardiac disorders in many countries in Latin America. The absence of an effectite treatment makes urgent the pursue of novel therapeutic options. In this way, the goal of this PhD thesis was to develop inhibitors of the enzyme cruzain, the main cysteine protease from Trypanosoma cruzi, a validated target for Chagas\' disease drug discovery. This work involved the combination of experimental and computational approaches in medicinal chemistry and drug design. Two sets of inhibitors were used as lead compounds: benzimidazole and imide derivatives. The design, chemical synthesis and biological evaluation of several compounds were performed iteratively, until the optimization of potency was achieved. Modifications in different regions of each lead compound were explored, making it possible to understand the SAR requirements for enzyme inhibition. The mode of inhibition of the compounds was determined. Preliminary toxicity studies were caried out using cellular lineages and mice, showing that the compounds possess a safe profile. A PhD internship at the department of metabolism and pharmacokinetics at the U.S. pharmaceutical company AbbVie led to the determination and optimization of the pharmacokinetic profile of the inhibitors. Besides, a methodology recently implemented in the company was employed in this work, which aims a multi parametric optimization of the test compounds. This method was used to identify drug candidates with a favorable balance between potency and pharmacokinetic parameters, which are absolutely essential to develop a new, safe and effective drug. Finally, it was created a rational and more effective strategy for the screening of new antichagasic drug candidates, presenting an optimized combinaiton of potency and ADME properties.

As ferramentas de modelagem molecular e de estudos das relações quantitativas entre a estrutura e atividade (QSAR) ou estrutura e propriedade (QSPR) estão integradas ao processo de planejamento de fármacos, sendo de extremo valor na busca por novas moléculas bioativas com propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas otimizadas. O trabalho em Química Medicinal realizado nesta dissertação de mestrado teve como objetivo estudar as relações quantitativas entre a estrutura e as propriedades farmacocinéticas biodisponibilidade oral e ligação às proteínas plasmáticas. Para a realização deste trabalho, conjuntos padrões de dados foram organizados para as propriedades biodisponibilidade e ligação às proteínas plasmáticas contendo a informação qualificada sobre a estrutura química e a propriedade alvo correspondente. Os conjuntos de dados criados formaram as bases científicas para o desenvolvimento dos modelos preditivos empregando os métodos holograma QSAR e VolSurf. Os modelos finais de HQSAR e VolSurf gerados neste trabalho possuem elevada consistência interna e externa, apresentando bom poder de correlação e predição das propriedades alvo. Devido à simplicidade, robustez e consistência, estes modelos são guias úteis em Química Medicinal nos estágios iniciais do processo de descoberta e desenvolvimento de fármacos. / Molecular modeling tools and quantitative structure-activity relantionships (QSAR) or structure-property (QSPR) are integrated into the drug design process in the search for new bioactive molecules with good pharmacokinetic and pharmacodynamic properties. The Medicinal Chemistry work carried out in this Master’s dissertation concerned studies of the quantitative relationshisps between chemical structure and the pharmacokinetic properties oral bioavailability and plasma protein binding. In the present work, standard data sets for bioavailability and plasma protein binding were organized encompassing the structural information and corresponding pharmacokinetic data. The created data sets established the scientific basis for the development of predictive models using the hologram QSAR and VolSurf methods. The final HQSAR and VolSurf models posses high internal and external consistency with good correlative and predictive power. Due to the simplicity, robustness and effectivess, these models are useful guides in Medicinal Chemistry in the early stages of the drug discovery and development process.

Dans le cadre de la recherche pharmaceutique, les propriétés relatives à l’Absorption, la Distribution, le Métabolisme, l’Elimination (ADME) et la Toxicité (Tox) sont cruciales pour le succès des phases cliniques lors de la conception de nouveaux médicaments. Durant ce processus, la chémoinformatique est régulièrement utilisée afin de prédire le profil ADME-Tox des molécules bioactives et d’améliorer leurs propriétés pharmacocinétiques. Ces modèles de prédiction, basés sur la quantification des relations structure-activité (QSAR), ne sont pas toujours efficaces à cause du faible nombre de données ADME-Tox disponibles et de leur hétérogénéité induite par des différences dans les protocoles expérimentaux, ou encore de certaines erreurs expérimentales. Au cours de cette thèse, nous avons d’abord constitué une base de données contenant 150 000 mesures pour une cinquantaine de propriétés ADME-Tox. Afin de valoriser l’ensemble de ces données, nous avons dans un deuxième temps proposé une plateforme automatique de création de modèles de prédiction QSAR. Cette plateforme, nommée MetaPredict, a été conçue afin d’optimiser chacune des étapes de création d’un modèle statistique, dans le but d’améliorer leur qualité et leur robustesse. Nous avons dans un troisième temps valorisé les modèles obtenus grâce à la plateforme MetaPredict en proposant une application en ligne. Cette application a été développée pour faciliter l’utilisation des modèles, apporter une interprétation simplifiée des résultats et moduler les observations obtenues en fonction des spécificités d’un projet de recherche. Finalement, MetaPredict permet de rendre les modèles ADME-Tox accessibles à l’ensemble des chercheurs. / Absorption, Distribution, Metabolism, Elimination (ADME) and Toxicity (Tox) properties are crucial for the success of clinical trials of a drug candidate. During this process, chemoinformatics is regularly used to predict the ADME-Tox profile of bioactive compounds and to improve their pharmacokinetic properties. In silico approaches have already been developed to improve poor pharmacokinetics and toxicity of lead compounds. These predictive models, based on the quantification of structure-activity relationships (QSAR), were not always efficient enough due to the low number of accessible biological data and their heterogeneity induced by the differences in experimental assays or the significant experimental error. In this thesis, we first built a database containing 150,000 data points for about 50 ADME-Tox properties. In order to valorize all this data, we then proposed an automatic platform for creating predictive models. This platform, called MetaPredict, has been designed to optimize each step of model development, in order to improve their quality and robustness. Third,, we promoted the statistical models using the online application of MetaPredict platform. This application has been developed to facilitate the use of newly built models, to provide a simplified interpretation of the results and to modulate the obtained observations according to the needs of the researchers. Finally, this platform provides an easy access to the ADME-Tox models for the scientific community.

Šiame darbe pristatomi mechanistiniai kiekybinio struktūros ir aktyvumo ryšio modeliai, skirti vaistinių junginių savybių, charakterizuojančių jų absorbciją ir pasiskirstymą organizme prognozavimui. Nagrinėjama keletas parametrų, apibūdinančių paprastos difuzijos per biologines membranas greitį, taip pat termodinaminės konstantos, aprašančios vaistų pasiskirstymą tarp kraujo plazmos ir audinių. Ląstelinių pernašos barjerų pralaidumas buvo modeliuojamas netiesinėmis lygtimis, siejančiomis paprastos difuzijos greitį su vaistų fizikocheminėmis savybėmis, tokiomis kaip lipofiliškumas, jonizacija, vandenilinių ryšių sudarymo potencialas ir molekulių dydis. Nustatyta, kad smegenų endotelyje ir žarnyno epitelyje stebima panašaus pobūdžio difuzijos greičio priklausomybė nuo jonizacijos – katijonai ir anijonai difunduoja atitinkamai 2 ir 3 eilėmis lėčiau už neutralias molekules. Pademonstruota, kad analizuojant vaistų pasiskirstymo tarp audinių ir kraujo duomenis, būtina paversti pradines eksperimentines vertes kitais dydžiais, atspindinčiais vaistų jungimosi prie plazmos ir audinių komponentų stiprumą. Vaistų giminingumas audiniams gali būti aprašytas jų lipofiliškumu, o neigiama jonizacijos įtaka stebima tik rūgštiniams junginiams. Taip pat parodyta, kad vaistų pernašos per hematoencefalinę užtvarą kiekybinių parametrų tiesinė kombinacija leidžia 94% tikslumu klasifikuoti vaistus pagal jų prieinamumą centrinei nervų sistemai. / The objective of this work was to develop mechanistic quantitative structure activity relationship models that would facilitate the assessment of drug properties related to their absorption and distribution in the body. The analysis involved several parameters reflecting the rate of passive diffusion across brain endothelium and intestinal epithelium, and thermodynamic constants related to drug distribution between plasma and tissues. Permeation through cellular transport barriers was modeled by nonlinear equations relating the passive diffusion rate to physicochemical properties of drugs: lipophilicity, ionization, hydrogen bonding potential and molecular size. It was demonstrated that brain endothelium and intestinal epithelium exhibit a quantitatively similar pattern of permeability-ionization dependence – ionized species permeate 2-3 orders of magnitude slower than neutral molecules. Analysis of tissue to plasma partitioning data revealed the necessity to split original experimental values into separate terms reflecting plasma and tissue binding strength. Drugs’ affinity to tissues could then be described by their lipophilicity, whereas detrimental effect of ionization was only observed for acidic drugs. Finally, it was shown that a linear combination of quantitative blood-brain barrier transport parameters allows classifying drugs according to their access to central nervous system with 94% overall accuracy.

The objective of this work was to develop mechanistic quantitative structure activity relationship models that would facilitate the assessment of drug properties related to their absorption and distribution in the body. The analysis involved several parameters reflecting the rate of passive diffusion across brain endothelium and intestinal epithelium, and thermodynamic constants related to drug distribution between plasma and tissues. Permeation through cellular transport barriers was modeled by nonlinear equations relating the passive diffusion rate to physicochemical properties of drugs: lipophilicity, ionization, hydrogen bonding potential and molecular size. It was demonstrated that brain endothelium and intestinal epithelium exhibit a quantitatively similar pattern of permeability-ionization dependence – ionized species permeate 2-3 orders of magnitude slower than neutral molecules. Analysis of tissue to plasma partitioning data revealed the necessity to split original experimental values into separate terms reflecting plasma and tissue binding strength. Drugs’ affinity to tissues could then be described by their lipophilicity, whereas detrimental effect of ionization was only observed for acidic drugs. Finally, it was shown that a linear combination of quantitative blood-brain barrier transport parameters allows classifying drugs according to their access to central nervous system with 94% overall accuracy. / Šiame darbe pristatomi mechanistiniai kiekybinio struktūros ir aktyvumo ryšio modeliai, skirti vaistinių junginių savybių, charakterizuojančių jų absorbciją ir pasiskirstymą organizme prognozavimui. Nagrinėjama keletas parametrų, apibūdinančių paprastos difuzijos per biologines membranas greitį, taip pat termodinaminės konstantos, aprašančios vaistų pasiskirstymą tarp kraujo plazmos ir audinių. Ląstelinių pernašos barjerų pralaidumas buvo modeliuojamas netiesinėmis lygtimis, siejančiomis paprastos difuzijos greitį su vaistų fizikocheminėmis savybėmis, tokiomis kaip lipofiliškumas, jonizacija, vandenilinių ryšių sudarymo potencialas ir molekulių dydis. Nustatyta, kad smegenų endotelyje ir žarnyno epitelyje stebima panašaus pobūdžio difuzijos greičio priklausomybė nuo jonizacijos – katijonai ir anijonai difunduoja atitinkamai 2 ir 3 eilėmis lėčiau už neutralias molekules. Pademonstruota, kad analizuojant vaistų pasiskirstymo tarp audinių ir kraujo duomenis, būtina paversti pradines eksperimentines vertes kitais dydžiais, atspindinčiais vaistų jungimosi prie plazmos ir audinių komponentų stiprumą. Vaistų giminingumas audiniams gali būti aprašytas jų lipofiliškumu, o neigiama jonizacijos įtaka stebima tik rūgštiniams junginiams. Taip pat parodyta, kad vaistų pernašos per hematoencefalinę užtvarą kiekybinių parametrų tiesinė kombinacija leidžia 94% tikslumu klasifikuoti vaistus pagal jų prieinamumą centrinei nervų sistemai.

Darbo tikslas – apžvelgti Lietuvoje augančių antilipideminėmis savybėmis pasižyminčių augalų pritaikymo galimybes mažinti cholesterolio kiekį kraujyje bei pagrįsti raudonųjų dobilų terapinį potencialą. Tyrimo metodai. Bendrasis flavonoidų kiekis raudonųjų dobilų žolėje nustatytas UV spektrofotometrijos metodu. Raudonųjų dobilų veikliųjų medžiagų ADME savybių prognozė atlikta panaudojant ACD/ADME suite 5.0 programą. Statistinė analizė atlikta naudojant „Microsoft Office Excel 2003“ programą. Apskaičiuotas aritmetinis vidurkis ir standartinis nuokrypis. Tyrimo rezultatai. Daugiausia flavonoidų raudonųjų dobilų žaliavoje yra birželio mėn. pradžioje ir viduryje (0,46 ± 0,07 proc.). Liepos mėn. pradžioje flavonoidų kiekis sumažėja 2–3 kartus, o vasaros viduryje padidėja iki 0,33 ± 0,05 proc. Rugpjūčio mėnesį flavonoidų kiekis žaliavoje vėl sumažėja iki 0,29 ± 0,03 proc. Remiantis programos prognozėmis raudonųjų dobilų žolės veikliosios medžiagos pasižymi gana palankiomis ADME savybėmis, kurios leistų šio augalo preparatus vartoti per os. Dauguma veikliųjų junginių, ypač flavonoidų aglikonai ir kumarinai turėtų labai gerai absorbuotis pasyviosios absorbcijos būdu, o didžiausias bioprieinamumas per os (> 70 proc.) prognozuojamas biochaninui A, daidzeinui, formononetinui ir kumestroliui. Beveik visoms veikliosioms medžiagoms, kaip ir statinams, prognozuojamas nedidelis pasiskirstymo tūris: nuo 0,7 l/kg iki 1,6 kg/l. Visiems junginiams prognozuojamos labai mažos tikimybės, kad jie... [toliau žr. visą tekstą] / Objectives – to overview the possibility to use plants with antilipidemic properties growing in Lithuania to reduce cholesterol in blood and to substantiate therapeutic potential of the red clover. Methods. Total flavonoid amount in red clover was determined by using UV spectroscopy. ADME properties of red clover active substances were predicted by using ACD/ADME suite 5.0 software. Statistical analysis was carried out using “Microsoft Office Excel 2003” software. Arithmetical average and standard deviation were calculated. Results. The biggest amount of flavonoids in red clover raw material is detected in the beginning and middle of June (0.46 ± 0.07 %). The content of flavonoids decreases two-three times in the beginning of July, and increases to 0.33 ± 0.05 % in the middle of the summer. The flavonoid content of raw material decreases to 0.29 ± 0.03 % again in August. Based on program predictions the active substances present in the herb of red clover have beneficial ADME properties affording the preparations of this herb to use per os. Majority of active substances, especially flavonoid aglycones and coumarins should have very good absorption by passive route of absorption, and the highes oral bioavailability (>70 %) is predicted for biochanin A, daidzein, formononetin and coumestrol. Almost all active compounds, the same as statins, were predited to have low volume of distribution: from 0.7 l/kg to 1.6 l/kg. All compounds were prognosed not to be strong inhibitors of CYP... [to full text]

As ferramentas de modelagem molecular e de estudos das relações quantitativas entre a estrutura e atividade (QSAR) ou estrutura e propriedade (QSPR) estão integradas ao processo de planejamento de fármacos, sendo de extremo valor na busca por novas moléculas bioativas com propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas otimizadas. O trabalho em Química Medicinal realizado nesta dissertação de mestrado teve como objetivo estudar as relações quantitativas entre a estrutura e as propriedades farmacocinéticas biodisponibilidade oral e ligação às proteínas plasmáticas. Para a realização deste trabalho, conjuntos padrões de dados foram organizados para as propriedades biodisponibilidade e ligação às proteínas plasmáticas contendo a informação qualificada sobre a estrutura química e a propriedade alvo correspondente. Os conjuntos de dados criados formaram as bases científicas para o desenvolvimento dos modelos preditivos empregando os métodos holograma QSAR e VolSurf. Os modelos finais de HQSAR e VolSurf gerados neste trabalho possuem elevada consistência interna e externa, apresentando bom poder de correlação e predição das propriedades alvo. Devido à simplicidade, robustez e consistência, estes modelos são guias úteis em Química Medicinal nos estágios iniciais do processo de descoberta e desenvolvimento de fármacos. / Molecular modeling tools and quantitative structure-activity relantionships (QSAR) or structure-property (QSPR) are integrated into the drug design process in the search for new bioactive molecules with good pharmacokinetic and pharmacodynamic properties. The Medicinal Chemistry work carried out in this Master’s dissertation concerned studies of the quantitative relationshisps between chemical structure and the pharmacokinetic properties oral bioavailability and plasma protein binding. In the present work, standard data sets for bioavailability and plasma protein binding were organized encompassing the structural information and corresponding pharmacokinetic data. The created data sets established the scientific basis for the development of predictive models using the hologram QSAR and VolSurf methods. The final HQSAR and VolSurf models posses high internal and external consistency with good correlative and predictive power. Due to the simplicity, robustness and effectivess, these models are useful guides in Medicinal Chemistry in the early stages of the drug discovery and development process.

A doença de Chagas é uma doença tropical negligenciada de alta prioridade nos programas de pesquisa e desenvolvimento da Organização Mundial da Saúde. Grave problema de saúde pública, é uma das maiores causas de desordens cardíacas em vários países da América Latina. A inexistência de um tratamento satisfatório faz urgente a busca por novas alternativas terapêuticas. Nesse contexto, o objetivo dessa tese de doutorado foi o desenvolvimento de inibidores da enzima cruzaína de Trypanosoma cruzi, alvo molecular validado para a doença de Chagas, utilizando de forma integrada várias estratégias experimentais e computacionais de química medicinal e planejamento de fármacos. Duas classes de inibidores foram utilizadas como compostos líderes: derivados benzimidazólicos e imídicos. Diversas etapas de planejamento, síntese química e avaliação biológica foram realizadas de forma iterativa até que a otimização da potência dos compostos fosse alcançada. Modificações em diversas regiões de cada composto líder foram exploradas, levando ao entendimento de requerimentos de SAR essenciais para a inibição enzimática. O mecanismo de inibição de novas séries de compostos foi determinado. Estudos preliminares de toxicidade, em linhagens celulares e in vivo, mostraram que os compostos apresentam um perfil seguro. Por meio da realização de um estágio de doutorado sanduíche no departamento de metabolismo de fármacos e farmacocinética da empresa farmacêutica norte-america AbbVie, foi realizada a determinação de parâmetros farmacocinéticos dos compostos investigados. Além disso, foi possível a utilização de uma metodologia recentemente implementada na empresa, com foco na otimização de múltiplos parâmetros de um composto teste. Este método foi utilizado para a identificação de candidatos a novos fármacos com um equilíbrio favorável entre potência e parâmetros farmacocinéticos, que são absolutamente essenciais para o desenvolvimento de um novo fármaco eficaz e seguro. Por fim, foi criada uma estratégia mais racional e efetiva para a triagem de candidatos a novos antichagásicos, que apresentem uma combinação otimizada de potência e propriedades de ADME. / Chagas\' disease is considered a high priority neglected tropical disease by the World Health Organization in its research and development programs. It is a serious public health problem, being among the main causes of cardiac disorders in many countries in Latin America. The absence of an effectite treatment makes urgent the pursue of novel therapeutic options. In this way, the goal of this PhD thesis was to develop inhibitors of the enzyme cruzain, the main cysteine protease from Trypanosoma cruzi, a validated target for Chagas\' disease drug discovery. This work involved the combination of experimental and computational approaches in medicinal chemistry and drug design. Two sets of inhibitors were used as lead compounds: benzimidazole and imide derivatives. The design, chemical synthesis and biological evaluation of several compounds were performed iteratively, until the optimization of potency was achieved. Modifications in different regions of each lead compound were explored, making it possible to understand the SAR requirements for enzyme inhibition. The mode of inhibition of the compounds was determined. Preliminary toxicity studies were caried out using cellular lineages and mice, showing that the compounds possess a safe profile. A PhD internship at the department of metabolism and pharmacokinetics at the U.S. pharmaceutical company AbbVie led to the determination and optimization of the pharmacokinetic profile of the inhibitors. Besides, a methodology recently implemented in the company was employed in this work, which aims a multi parametric optimization of the test compounds. This method was used to identify drug candidates with a favorable balance between potency and pharmacokinetic parameters, which are absolutely essential to develop a new, safe and effective drug. Finally, it was created a rational and more effective strategy for the screening of new antichagasic drug candidates, presenting an optimized combinaiton of potency and ADME properties.