Hva er rasjonell medikamentdesign?

Gjennom det meste av medisinsk vitenskapens historie har nye medisiner blitt oppdaget om en prosess med prøve-og-feil eller bare gjennom ren flaks. Etter hvert som etterspørselen etter nye og mer effektive medisiner har økt, har en ny metode for medikamentutvikling kalt rasjonell medikamentdesign begynt å erstatte de gamle metodene. I rasjonell medikamentdesign er biologisk aktive forbindelser spesielt designet eller valgt for å jobbe med et bestemt medikamentmål. Rasjonell medikamentdesign involverer ofte bruk av molekylær designprogramvare, som forskere bruker for å lage tredimensjonale modeller av medisiner og deres biologiske mål. Av denne grunn er prosessen også kjent som datastøttet medikamentdesign.

Et medikamentmål, eller biologisk mål, er vanligvis en av to typer. Den første typen er et molekyl i menneskekroppen som forårsaker sykdom når den er mangelfull på en eller annen måte. Det andre er et molekyl fra en sykdomsfremkallende mikroorganisme. Medikamentutvikling innebærer å oppdage eller designe nye kjemiske forbindelser somsamhandle med disse målene på en gunstig måte, for eksempel ved å samhandle med kolesterol for å fjerne det fra kroppen eller ved å samhandle med et virus for å forårsake dens død.

Eldre metoder for å utvikle nye medisiner har flere feil som gjør medikamentell oppdagelse til en dyr virksomhet. Den enkleste og raskeste metoden for å utvikle et nytt medikament er ganske enkelt å oppdage gjennom ren flaks at en viss forbindelse er biologisk aktiv mot et medikamentmål. Den kanskje mest kjente slike hendelsen var oppdagelsen av penicillin av Alexander Fleming i 1928. Mikrobiologen oppdaget det første antibiotikaet da noen bakteriekulturer han jobbet med ble forurenset med en bakteriedrepende sopp. Denne typen sjansefunn skjer selvfølgelig ikke veldig ofte, og flaks er ikke noe legemiddelfirmaer er avhengige av for utvikling av nye medisiner.

den vanligste metodbrukenD Å utvikle nye medisiner er en langvarig, storskala prosess som kalles Combinatorial Library Screening. I denne prosessen opprettes et stort antall kjemiske forbindelser og deretter screenes for biologisk aktivitet. Hvis en gitt forbindelse viser tegn på samhandling med et biologisk mål, får den ytterligere oppmerksomhet og kan utvikles til et nytt medikament. Denne prosessen kan imidlertid ta mange år og enorme mengder penger, og selv på slutten av utviklingsperioden er stoffet kanskje ikke effektivt eller trygt nok til menneskelig bruk.

Rasjonell medikamentdesign er en mer strømlinjeformet prosess som krever nøye vurdering av målet for stoffet så vel som stoffet selv. Denne metoden for medikamentdesign bruker spesialutstyr for å undersøke den tredimensjonale strukturen til et medikamentmål og deretter finne en forbindelse som kan samhandle med målet. Rasjonell medikamentdesign krever derfor betydelig kunnskap om kjemi så vel som biologi, fordi kjemiske interaksjoner mellom medisinerog målene deres er det som avgjør om et medikament er biologisk aktivt.

Forbindelser kan være lokalisert for testing på to måter. Den første innebærer bruk av screening av kombinatorisk bibliotek. I dette tilfellet er imidlertid prosessen strømlinjeformet fordi forskere som bruker rasjonelle medikamentdesignmetoder vil screene biblioteket for forbindelser av en form som er spesifikk nok til å samhandle med stoffets mål for interesse. Den andre metoden innebærer den faktiske utformingen av en forbindelse som kan samhandle med målet. Dette krever vurdering av den kjemiske sminke av forbindelsen og kunnskapen om hvilke kjemiske grupper forbindelsen kan kreve for å kunne samhandle med medikamentmålet.

Det første stoffet utviklet ved hjelp av en prosess med rasjonell medikamentdesign var et antiviralt medikament kalt Relenza®. Dette stoffet ble designet for å samhandle med et influensa -protein kalt neuraminidase. Uten dette proteinet kan ikke influensavirus infisere nye celler; Derfor behandling med the medikament kan forkorte varigheten av sykdommen. Andre rasjonelt designede medisiner inkluderer HIV -medisiner som Ritonavir og Indinavir, som begge samhandler med virale proteiner som kalles proteaser.