Tıp bilimi tarihinin çoğu boyunca, deneme yanılma sürecine rağmen ya da sadece şanssızlıkla yeni ilaçlar keşfedilmiştir. Yeni ve daha etkili ilaçlara olan talep arttıkça, rasyonel ilaç tasarımı adı verilen yeni bir ilaç geliştirme yöntemi eski yöntemlerin yerini almaya başlamıştır. Akılcı ilaç tasarımında biyolojik olarak aktif bileşikler, belirli bir ilaç hedefi ile çalışmak üzere özel olarak tasarlanmış veya seçilmiştir. Akılcı ilaç tasarımı genellikle araştırmacıların üç boyutlu ilaç modelleri ve biyolojik hedeflerini oluşturmak için kullandıkları moleküler tasarım yazılımının kullanımını içerir. Bu nedenle, işlem bilgisayar destekli ilaç tasarımı olarak da bilinir.
Bir ilaç hedefi veya biyolojik hedef genellikle iki türden biridir. İlk tip insan vücudunda bir şekilde kusurlu olduğunda hastalığa neden olan bir moleküldür. İkincisi, hastalığa neden olan bir mikroorganizmanın oluşturduğu bir moleküldür. İlaç geliştirme, bu hedeflerle yararlı bir şekilde etkileşime giren yeni kimyasal bileşiklerin keşfedilmesini veya tasarlanmasını, örneğin vücuttan uzaklaştırmak için kolesterol ile etkileşime girerek veya ölümüne neden olacak bir virüsle etkileşime girmeyi içerir.
Daha yeni ilaç geliştirme yöntemlerinin, ilaç keşifini pahalı bir işletme haline getiren birçok kusuru vardır. Yeni bir ilaç geliştirmenin en kolay ve en hızlı yöntemi basitçe, şans eseri olarak, belirli bir bileşiğin ilgilenilen bir ilaç hedefine karşı biyolojik olarak aktif olduğunu keşfetmektir. Belki de en meşhur böylesi olay 1928'de Alexander Fleming tarafından penisilin keşfi idi. Mikrobiyolog, birlikte çalıştığı bazı bakteri kültürleri bakterisit mantar ile kirlendiğinde ilk antibiyotiği keşfetti. Tabii ki, bu tür şans keşfi çok sık gerçekleşmiyor ve şans, ilaç şirketlerinin yeni ilaçların geliştirilmesinde güven duydukları bir şey değil.
Yeni ilaçlar geliştirmek için kullanılan en yaygın yöntem, kombinatoryal kütüphane taraması adı verilen uzun ve büyük ölçekli bir işlemdir. Bu işlemde, çok sayıda kimyasal bileşik oluşturulur ve daha sonra biyolojik aktivite için taranır. Belirli bir bileşik biyolojik bir hedefle etkileşime girme belirtileri gösteriyorsa, daha fazla dikkat çeker ve yeni bir ilaca geliştirilebilir. Bu süreç yıllar alabilir ve çok fazla para alabilir, ancak geliştirme döneminin sonunda bile ilaç insan kullanımı için yeterince etkili veya güvenli olmayabilir.
Akılcı ilaç tasarımı ilacın kendisinin yanı sıra ilacın hedefinin dikkatlice değerlendirilmesini gerektiren daha düzenli bir süreçtir. Bu ilaç tasarımı yöntemi, bir ilaç hedefinin üç boyutlu yapısını incelemek ve sonra hedefle etkileşime girebilecek bir bileşik bulmak için özel ekipman kullanır. Akılcı ilaç tasarımı bu nedenle biyoloji kadar önemli bir kimya bilgisi gerektirir, çünkü ilaçlar ile hedefleri arasındaki kimyasal etkileşimler, ilacın biyolojik olarak aktif olup olmadığını belirleyen şeydir.
Bileşikler iki şekilde test etmek için bulunabilir. Birincisi, birleşik kütüphane taramasının kullanılmasını içerir. Bununla birlikte, bu durumda, işlem akıcı hale getirilir, çünkü rasyonel ilaç tasarım yöntemlerini kullanan araştırmacılar, kütüphaneyi, ilgilenilen ilaç hedefi ile etkileşime girebilecek kadar spesifik bir şekle sahip bileşikler için tararlar. İkinci yöntem, hedefle etkileşime girebilen bir bileşiğin gerçek tasarımını içerir. Bu, bileşiğin kimyasal yapısının ve ilaç hedefiyle etkileşime girebilmek için hangi kimyasal grupların ihtiyaç duyabileceğini bilmenin bilgisini gerektirir.
Akılcı ilaç tasarım süreci kullanılarak geliştirilen ilk ilaç, Relenza® adlı bir antiviral ilaçtı. Bu ilaç neuraminidase adı verilen bir grip proteini ile etkileşime girecek şekilde tasarlanmıştır. Bu protein olmadan, grip virüsü yeni hücrelere bulaşamaz; bu nedenle ilaçla tedavi, hastalığın süresini kısaltabilir. Rasyonel olarak tasarlanmış diğer ilaçlar arasında, her ikisi de proteaz adı verilen viral proteinlerle etkileşime giren ritonavir ve indinavir gibi HIV ilaçları bulunur.
