Wat is rationeel drugsontwerp?

Gedurende het grootste deel van de geschiedenis van de medische wetenschap zijn nieuwe drugs ontdekt door een proces van trial-and-error of gewoon door puur geluk. Naarmate de vraag naar nieuwe en effectievere geneesmiddelen is toegenomen, is een nieuwe methode voor de ontwikkeling van geneesmiddelen genaamd rationeel geneesmiddelontwerp begonnen de oude methoden te vervangen. Bij rationeel geneesmiddelontwerp zijn biologisch actieve verbindingen specifiek ontworpen of gekozen om te werken met een bepaald drugsdoel. Rationeel medicijnontwerp omvat vaak het gebruik van moleculaire ontwerpsoftware, die onderzoekers gebruiken om driedimensionale modellen van geneesmiddelen en hun biologische doelen te creëren. Om deze reden is het proces ook bekend als computerondersteund medicijnontwerp.

Een drugsdoel of biologisch doelwit is meestal een van de twee soorten. Het eerste type is een molecuul in het menselijk lichaam dat ziekte veroorzaakt wanneer het op een of andere manier defect is. De tweede is een molecuul van een ziekteverwekkende micro-organisme. Drugsontwikkeling omvat het ontdekken of ontwerpen van nieuwe chemische verbindingen dieinteractie met deze doelen op een nuttige manier, zoals door interactie met cholesterol om het uit het lichaam te verwijderen of door te interageren met een virus om zijn dood te veroorzaken.

Oudere methoden voor het ontwikkelen van nieuwe medicijnen hebben verschillende fouten die drugsontdekking een duur bedrijf maken. De eenvoudigste en snelste methode voor het ontwikkelen van een nieuw medicijn is eenvoudig om te ontdekken, door puur geluk, dat een bepaalde verbinding biologisch actief is tegen een drugsdoelstelling van interesse. Misschien wel het beroemdste dergelijke incident was de ontdekking van penicilline door Alexander Fleming in 1928. De microbioloog ontdekte het eerste antibioticum toen sommige bacteriële culturen waarmee hij werkte, vervuild raakten met een bactericidale schimmel. Natuurlijk gebeurt dit soort kans ontdekking niet vaak, en geluk is niet iets waar farmaceutische bedrijven op vertrouwen voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen.

het meest voorkomende methode -gebruikD om nieuwe medicijnen te ontwikkelen is een langdurig, grootschalig proces genaamd Combinatorial Library Screening. In dit proces worden grote aantallen chemische verbindingen gemaakt en vervolgens gescreend op biologische activiteit. Als een bepaalde verbinding tekenen vertoont van interactie met een biologisch doelwit, krijgt het verdere aandacht en kan het worden ontwikkeld tot een nieuw medicijn. Dit proces kan echter vele jaren en enorme hoeveelheden geld duren, en zelfs aan het einde van de ontwikkelingsperiode is het medicijn mogelijk niet effectief genoeg of veilig genoeg voor menselijk gebruik.

Rationaal ontwerpen van geneesmiddelen is een meer gestroomlijnd proces dat zorgvuldig moet worden overwogen van het doelwit van het medicijn en het medicijn zelf. Deze methode van geneesmiddelenontwerp maakt gebruik van speciale apparatuur om de driedimensionale structuur van een geneesmiddeldoel te onderzoeken en vervolgens een verbinding te vinden die kan interageren met het doelwit. Rationeel geneesmiddelontwerp vereist daarom aanzienlijke kennis van chemie en biologie, omdat chemische interacties tussen geneesmiddelenen hun doelen zijn wat bepalen of een medicijn biologisch actief is.

Verbindingen kunnen op twee manieren worden gevonden om te testen. De eerste omvat het gebruik van combinatorische bibliotheekscreening. In dit geval is het proces echter gestroomlijnd omdat onderzoekers die rationele methoden voor het ontwerpen van geneesmiddelen gebruiken de bibliotheek screenen op verbindingen van een vorm die specifiek genoeg is om te interageren met het belang van interesse. De tweede methode omvat het daadwerkelijke ontwerp van een verbinding die kan interageren met het doelwit. Dit vereist de overweging van de chemische samenstelling van de verbinding en kennis van welke chemische groepen de verbinding kan vereisen om in staat te zijn om te interageren met het doel van het medicijn.

Het eerste medicijn ontwikkeld met behulp van een proces van rationeel geneesmiddelontwerp was een antiviraal medicijn genaamd Ralenza®. Dit medicijn is ontworpen om te interageren met een griepeiwit genaamd neuraminidase. Zonder dit eiwit kan het griepvirus geen nieuwe cellen infecteren; daarom behandeling met thHet medicijn kan de duur van de ziekte verkorten. Andere rationeel ontworpen medicijnen zijn HIV -geneesmiddelen zoals ritonavir en indinavir, die beide interageren met virale eiwitten die proteasen worden genoemd.