Vad är rationell läkemedelsdesign?

Under de flesta av medicinska vetenskapens historia har nya läkemedel upptäckts genom en process med prövning och fel eller helt enkelt genom ren lycka.När efterfrågan på nya och effektivare läkemedel har ökat har en ny metod för läkemedelsutveckling som kallas rationell läkemedelsdesign börjat ersätta de gamla metoderna.Vid rationell läkemedelsdesign är biologiskt aktiva föreningar specifikt utformade eller valda för att arbeta med ett visst läkemedelsmål.Rationell läkemedelsdesign involverar ofta användning av molekylär designprogramvara, som forskare använder för att skapa tredimensionella modeller av läkemedel och deras biologiska mål.Av denna anledning är processen också känd som datorstödd läkemedelsdesign.

Ett läkemedelsmål eller biologiskt mål är vanligtvis en av två typer.Den första typen är en molekyl i människokroppen som orsakar sjukdom när den är defekt på något sätt.Den andra är en molekyl från en sjukdomsframkallande mikroorganism.Läkemedelsutveckling innebär att upptäcka eller utforma nya kemiska föreningar som interagerar med dessa mål på ett gynnsamt sätt, till exempel genom att interagera med kolesterol för att ta bort det från kroppen eller genom att interagera med ett virus för att orsaka dess död.

Äldre metoder för att utveckla nya medicinerhar flera brister som gör läkemedelsupptäckt till en dyr verksamhet.Den enklaste och snabbaste metoden för att utveckla ett nytt läkemedel är helt enkelt att upptäcka, genom ren tur, att en viss förening är biologiskt aktiv mot ett läkemedelsmål av intresse.Den kanske mest kända sådana incidenten var upptäckten av penicillin av Alexander Fleming 1928. Mikrobiologen upptäckte det första antibiotikumet när vissa bakteriekulturer han arbetade med förorenades med en bakteriedödande svamp.Naturligtvis inträffar denna typ av chansupptäckt inte så ofta, och tur är inte något som läkemedelsföretag litar på för utvecklingen av nya mediciner.

Den vanligaste metoden som används för att utveckla nya mediciner är en lång, storskalig processKallas Combinatorial Library Screening.I denna process skapas ett stort antal kemiska föreningar och screenas sedan för biologisk aktivitet.Om en given förening visar tecken på att interagera med ett biologiskt mål får den ytterligare uppmärksamhet och kan utvecklas till ett nytt läkemedel.Denna process kan dock ta många år och enorma mängder pengar, och även i slutet av utvecklingsperioden kanske läkemedlet inte är tillräckligt effektivt eller säkert för mänsklig användning.

Rationell läkemedelsdesign är en mer strömlinjeformad process som krävernoggrant överväga målet för läkemedlet såväl som läkemedlet själv.Denna metod för läkemedelsdesign använder specialutrustning för att undersöka den tredimensionella strukturen för ett läkemedelsmål och sedan hitta en förening som kan interagera med målet.Rationell läkemedelsdesign kräver därför betydande kunskaper om kemi såväl som biologi, eftersom kemiska interaktioner mellan läkemedel och deras mål är det som avgör om ett läkemedel är biologiskt aktivt.

Föreningar kan vara belägna för testning på två sätt.Den första involverar användning av kombinationsbibliotekscreening.I det här fallet strömlinjeformas emellertid eftersom forskare som använder rationella läkemedelsdesignmetoder kommer att screena biblioteket för föreningar med en form som är tillräckligt specifik för att interagera med läkemedelsmålet av intresse.Den andra metoden involverar den faktiska utformningen av en förening som kan interagera med målet.Detta kräver hänsyn till den kemiska sammansättningen av föreningen och kunskapen om vilka kemiska grupper föreningen kan kräva för att kunna interagera med läkemedelsmålet.

Det första läkemedlet som utvecklats med hjälp av en process för rationell läkemedelsdesign var ett antiviralt läkemedel som kallasRelenza .Detta läkemedel utformades för att interagera med ett influensaprotein som kallas neuraminidas.Utan detta protein kan influensavirus inte infektera nya celler;Därför kan behandling med läkemedlet shorten sjukdomens varaktighet.Andra rationellt utformade läkemedel inkluderar HIV -läkemedel som ritonavir och indinavir, som båda interagerar med virala proteiner som kallas proteaser.