Hvad er rationelt lægemiddeldesign?

Gennem det meste af historien om medicinsk videnskab er nye lægemidler blevet opdaget, selvom der er opdaget en proces med prøve-og-fejl eller blot gennem ren held.Efterhånden som efterspørgslen efter nye og mere effektive lægemidler er steget, er en ny metode til lægemiddeludvikling kaldet rationelt lægemiddeldesign begyndt at erstatte de gamle metoder.I rationelt lægemiddeldesign er biologisk aktive forbindelser specifikt designet eller valgt til at arbejde med et bestemt lægemiddelmål.Rationel lægemiddeldesign involverer ofte brugen af molekylær designsoftware, som forskere bruger til at skabe tredimensionelle modeller af medikamenter og deres biologiske mål.Af denne grund er processen også kendt som computerstøttet lægemiddeldesign.

Et lægemiddelmål eller biologisk mål er normalt en af to typer.Den første type er et molekyle i den menneskelige krop, der forårsager sygdom, når den er defekt på en eller anden måde.Det andet er et molekyle fra en sygdomsfremkaldende mikroorganisme.Lægemiddeludvikling involverer at opdage eller designe nye kemiske forbindelser, der interagerer med disse mål på en gavnlig måde, såsom ved at interagere med kolesterol for at fjerne det fra kroppen eller ved at interagere med en virus for at forårsage dens død.

Ældre metoder til at udvikle nye medicinHar flere mangler, der gør opdagelse af narkotika til en dyr forretning.Den nemmeste og hurtigste metode til at udvikle et nyt lægemiddel er simpelthen at opdage gennem ren held, at en vis forbindelse er biologisk aktiv mod et lægemiddelmål af interesse.Den mest berømte sådanne hændelse var måske opdagelsen af penicillin af Alexander Fleming i 1928. Mikrobiologen opdagede det første antibiotikum, da nogle bakteriekulturer, han arbejdede med, blev forurenet med en bakteriedræbende svamp.Naturligvis sker denne type tilfældighedsopdagelse ikke meget ofte, og held er ikke noget, som lægemiddelfirmaer er afhængige af til udvikling af nye medicin.

Den mest almindelige metode, der bruges til at udvikle nye medicin, er en lang, storskala procesKaldes Combinatorial Library Screening.I denne proces oprettes et stort antal kemiske forbindelser og screenes derefter for biologisk aktivitet.Hvis en given forbindelse viser tegn på interaktion med et biologisk mål, får den yderligere opmærksomhed og kan blive udviklet til et nyt lægemiddel.Denne proces kan dog tage mange år og enorme mængder penge, og selv i slutningen af udviklingsperioden er stoffet muligvis ikke effektivt nok eller sikkert nok til menneskelig brug.

Rationel lægemiddeldesign er en mere strømlinet proces, der kræverOmhyggelig overvejelse af målet for lægemidlet såvel som selve lægemidlet.Denne metode til lægemiddeldesign bruger specielt udstyr til at undersøge den tredimensionelle struktur af et lægemiddelmål og derefter finde en forbindelse, der kan interagere med målet.Rationel lægemiddeldesign kræver derfor betydelig viden om kemi såvel som biologi, fordi kemiske interaktioner mellem medikamenter og deres mål er det, der bestemmer, om et lægemiddel er biologisk aktivt.

Forbindelser kan være placeret til test på to måder.Den første involverer brugen af kombinatorisk biblioteksscreening.I dette tilfælde er processen imidlertid strømlinet, fordi forskere, der bruger rationelle lægemiddeldesignmetoder, screener biblioteket for forbindelser af en form, der er specifik nok til at interagere med lægemiddelmålet af interesse.Den anden metode involverer det faktiske design af en forbindelse, der kan interagere med målet.Dette kræver overvejelse af den kemiske sammensætning af forbindelsen og viden om, hvilke kemiske grupper forbindelsen måtte kræve for at være i stand til at interagere med lægemiddelmålet.

Det første lægemiddel, der blev udviklet ved hjælp af en proces med rationelt lægemiddeldesign, var et antiviralt lægemiddelRelenza .Dette lægemiddel blev designet til at interagere med et influenzaprotein kaldet neuraminidase.Uden dette protein kan influenzavirussen ikke inficere nye celler;derfor kan behandling med stoffet shOrten varigheden af sygdommen.Andre rationelt designede lægemidler inkluderer HIV -lægemidler som Ritonavir og Indinavir, som begge interagerer med virale proteiner kaldet proteaser.