Co je racionální návrh léků?
V průběhu většiny historie lékařské vědy byly objeveny nové léky, a to procesem pokusu a omylu nebo jednoduše prostým štěstí. Protože se poptávka po nových a účinnějších lécích zvýšila, staré metody nahradily nové metody vývoje léčiv nazvané racionální design léčiv. V racionálním designu léčiv jsou biologicky aktivní sloučeniny specificky navrženy nebo vybrány pro práci s konkrétním cílem léčiva. Racionální návrh léků často zahrnuje použití softwaru molekulárního designu, který vědci používají k vytváření trojrozměrných modelů léků a jejich biologických cílů. Z tohoto důvodu je tento proces známý také jako návrh léků pomocí počítače.
Terapeutický cíl nebo biologický cíl je obvykle jedním ze dvou typů. Prvním typem je molekula v lidském těle, která způsobuje onemocnění, je-li nějakým způsobem vadná. Druhou je molekula mikroorganismu způsobujícího onemocnění. Vývoj léčiv zahrnuje objevování nebo navrhování nových chemických sloučenin, které prospěšným způsobem interagují s těmito cíli, například interakcí s cholesterolem, aby se odstranil z těla, nebo interakcí s virem, který způsobí jeho smrt.
Starší metody vývoje nových léků mají několik nedostatků, díky nimž je objev léků drahý obchod. Nejjednodušší a nejrychlejší metodou vývoje nového léku je jednoduše zjistit, skrze pouhé štěstí, že určitá sloučenina je biologicky aktivní proti cílovému léčivému cíli. Snad nejznámějším takovým incidentem byl objev penicilinu Alexandrem Flemingem v roce 1928. Mikrobiolog objevil první antibiotikum, když některé bakteriální kultury, se kterými pracoval, byly kontaminovány baktericidními houbami. K tomuto typu objevu náhod se samozřejmě nestává příliš často a štěstí není něčím, na co se farmaceutické společnosti spoléhají při vývoji nových léků.
Nejběžnější metodou používanou při vývoji nových léků je zdlouhavý proces ve velkém měřítku, který se nazývá kombinatorický skript. V tomto procesu se vytváří velké množství chemických sloučenin a poté se testuje biologická aktivita. Pokud daná sloučenina vykazuje známky interakce s biologickým cílem, dostává další pozornost a může se vyvinout v nový lék. Tento proces však může trvat mnoho let a obrovské množství peněz, a dokonce i na konci vývojového období nemusí být lék dostatečně účinný nebo dostatečně bezpečný pro lidské použití.
Racionální návrh léčiva je efektivnější proces, který vyžaduje pečlivé zvážení cíle léčiva i samotného léčiva. Tento způsob navrhování léčiv používá speciální zařízení k prozkoumání trojrozměrné struktury cíle léčiva a poté k nalezení sloučeniny, která může interagovat s cílem. Racionální návrh léku proto vyžaduje značné znalosti chemie i biologie, protože chemické interakce mezi drogami a jejich cíli určují, zda je lék biologicky aktivní.
Sloučeniny lze najít pro testování dvěma způsoby. První zahrnuje použití kombinatorického screeningu knihoven. V tomto případě je však proces zefektivněn, protože vědci používající racionální metody navrhování léků budou skrínovat knihovnu na sloučeniny tvaru, který je dostatečně specifický pro interakci s požadovaným cílem léčiva. Druhá metoda zahrnuje vlastní návrh sloučeniny, která může interagovat s cílem. To vyžaduje zvážení chemického složení sloučeniny a znalost toho, jaké chemické skupiny sloučenina může vyžadovat, aby byla schopna interagovat s cílem léčiva.
První lék vyvinutý pomocí procesu racionálního návrhu léku byl antivirový lék zvaný Relenza®. Tento lék byl navržen tak, aby interagoval s chřipkovým proteinem zvaným neuraminidáza. Bez tohoto proteinu nemůže virus chřipky infikovat nové buňky; proto léčba lékem může zkrátit trvání nemoci. Mezi další racionálně navržená léčiva patří léčiva HIV, jako je ritonavir a indinavir, přičemž obě tyto látky interagují s virovými proteiny zvanými proteázy.