Vaistų atradimas ir tobulinimas
Vaistų kūrimo procesas
Cheminiams junginiams, kurie gali būti sukurti ir parduodami, nustatyti naudojami įvairūs metodai. Dabartinė cheminių ir biologinių mokslų, reikalingų farmacijos plėtrai, padėtis lemia, kad 5000–10 000 cheminių junginių turi būti patikrinta kiekvieno naujo vaisto, patvirtinto naudoti žmonėms. Iš 5000–10 000 patikrintų junginių maždaug 250 bus atlikti ikiklinikinių tyrimų metu, o 5 - klinikiniais tyrimais. Visas vaisto atradimo ir pardavimo procesas gali užtrukti nuo 10 iki 15 metų. Šiame skyriuje aprašomi kai kurie pramonėje naudojami procesai naujiems vaistams atrasti ir kurti. Schemoje pateikiama bendra šio kūrimo proceso santrauka.
Tyrimai ir atradimai
Vaistai gaminami vykdant veiklą, kurią vykdo daugybė valstybinių ir privačių organizacijų, užsiimančių vaistų kūrimu ir gamyba. Vykdydami šį procesą, daugelio valstybės finansuojamų institucijų mokslininkai atlieka pagrindinius tyrimus chemijos, biochemijos, fiziologijos, mikrobiologijos ir farmakologijos srityse. Pagrindiniai tyrimai beveik visada nukreipti į naujo supratimo apie natūralias medžiagas ar fiziologinius procesus vystymą, o ne konkrečiai į produkto ar išradimo kūrimą. Tai suteikia galimybę valstybinių institucijų ir privačios pramonės mokslininkams pritaikyti naujas žinias kuriant naujus produktus. Pirmuosius šio proceso žingsnius didžiąja dalimi atlieka pagrindiniai mokslininkai ir gydytojai, dirbantys įvairiose tyrimų institucijose ir universitetuose. Jų tyrimų rezultatai skelbiami mokslo ir medicinos žurnaluose. Šie rezultatai palengvina naujų galimų narkotikų atradimo tikslų nustatymą. Taikiniai gali būti vaistų receptoriai, fermentai, biologinio transportavimo procesas ar bet kuris kitas procesas, susijęs su kūno metabolizmu. Nustačius tikslą, didžiąją dalį likusio darbo, susijusio su vaisto atradimu ir kūrimu, atlieka arba nurodo farmacijos kompanijos.
Mokslinių žinių indėlis į narkotikų atradimą
Dvi antihipertenzinių vaistų klasės yra pavyzdys, kaip sustiprintos biocheminės ir fiziologinės vienos kūno sistemos žinios prisidėjo prie vaistų kūrimo. Hipertenzija (padidėjęs kraujospūdis) yra pagrindinis širdies ir kraujagyslių ligų vystymosi rizikos veiksnys. Svarbus širdies ir kraujagyslių ligų prevencijos būdas yra aukšto kraujospūdžio kontrolė. Viena iš fiziologinių sistemų, kontroliuojančių kraujospūdį, yra renino-angiotenzino sistema. Reninas yra fermentas, gaminamas inkstuose. Jis veikia kraujo baltymą ir gamina angiotenziną. Išsami informacija apie šios sistemos biochemiją ir fiziologiją buvo parengta biomedicinos mokslininkų, dirbančių ligoninėse, universitetuose ir vyriausybinėse tyrimų laboratorijose visame pasaulyje. Du svarbūs renino-angiotenzino sistemos fiziologinio poveikio kūrimo etapai yra neaktyvaus angiotenzino I pavertimas aktyviu angiotenzinu II angiotenziną konvertuojančio fermento (AKF) būdu ir angiotenzino II sąveika su jo fiziologiniais receptoriais, įskaitant AT1 receptorius. Angiotenzinas II sąveikauja su AT1 receptoriais, kad padidėtų kraujospūdis. Žinios apie šios sistemos biochemiją ir fiziologiją mokslininkams siūlė, kad būtų galima sukurti naujų vaistų, leidžiančių sumažinti neįprastai aukštą kraujospūdį.
AKF slopinantis vaistas sumažins angiotenzino II susidarymą. Sumažėjęs angiotenzino II susidarymas, savo ruožtu, sumažins AT1 receptorių aktyvaciją. Taigi buvo manoma, kad vaistai, slopinantys AKF, sumažins kraujospūdį. Ši prielaida pasirodė teisinga ir buvo sukurta antihipertenzinių vaistų, vadinamų AKF inhibitoriais, klasė. Panašiai supratus AT1 receptorių vaidmenį palaikant kraujospūdį, buvo manoma, kad vaistai, galintys blokuoti AT1 receptorius, sukels antihipertenzinį poveikį. Vėlgi, ši prielaida pasirodė teisinga ir buvo sukurta antros antihipertenzinių vaistų klasės - AT1 receptorių antagonistai. Agonistai yra vaistai arba natūraliai atsirandančios medžiagos, kurios aktyvina fiziologinius receptorius, tuo tarpu antagonistai yra vaistai, blokuojantys tuos receptorius. Šiuo atveju angiotenzinas II yra AT1 receptorių agonistas, o antihipertenziniai AT1 vaistai yra antagonistai. Antihipertenziniai vaistai parodo naujų narkotikų taikinių, naudingų atliekant didelio masto atrankos testus, siekiant nustatyti švino chemines medžiagas kuriant vaistus, vertę.
Narkotikų patikra
Junginių šaltiniai
Cheminių junginių tikrinimas dėl galimo farmakologinio poveikio yra labai svarbus vaisto atradimo ir kūrimo procesas. Beveik kiekviena chemijos ir farmacijos įmonė pasaulyje turi cheminių junginių, sintezuotų per daugelį dešimtmečių, biblioteką. Istoriškai daug įvairių cheminių medžiagų buvo gauta iš natūralių produktų, tokių kaip augalai, gyvūnai ir mikroorganizmai. Daug daugiau cheminių junginių galima įsigyti iš universitetų chemikų. Be to, automatiniai didelio našumo kombinatorinės chemijos metodai pridėjo šimtus tūkstančių naujų junginių. Ar bet kuris iš šių milijonų junginių turi savybių, leidžiančių jiems tapti vaistais, dar reikia išsiaiškinti atliekant greitą ir didelio efektyvumo narkotikų patikrą.
Švino cheminis identifikavimas
Po 606 chemikalų, kurie sukūrė arsenenaminą, kaip pirmąjį veiksmingą vaistą nuo sifilio, sukūrimą, prireikė Paulo Ehrlicho metų. Maždaug nuo Ehrlicho sėkmės laiko (1910 m.) Iki XX a. Antrosios pusės, dauguma galimų naujų vaistų atrankos testų buvo atlikti beveik išimtinai ištisų gyvūnų, tokių kaip žiurkės ir pelės, ekranuose. Ehrlichas patikrino savo junginius pelėms, sergantiems sifiliu, ir jo procedūros pasirodė daug efektyvesnės nei jo amžininkų. Nuo paskutinės XX a. Pusės automatizuotos in vitro patikros metodai leido dešimtims tūkstančių cheminių junginių peržiūra per vieną dieną. Didelės talpos in vitro ekranuose atskiros cheminės medžiagos sumaišomos su vaistais, esančiais mažuose, į mėgintuvėlį panašiuose mikrotitrinių plokštelių šuliniuose, o pageidautina cheminių medžiagų sąveika su vaisto taikiniais nustatoma įvairiais cheminiais būdais. Narkotikų taikiniai ekranuose gali būti be ląstelių (fermentų, vaistų receptorių, biologinio pernešėjo ar jonų kanalo) arba juose gali būti kultivuojamos bakterijos, mielės ar žinduolių ląstelės. Chemikalai, kurie geidžiamu būdu sąveikauja su narkotikų tikslais, tampa vadinamaisiais vaistais ir toliau tiriami. Taip pat gali būti sintetinamos papildomos cheminės medžiagos su šiek tiek pakitusia struktūra, jei švino junginys neatrodo idealus. Kai bus nustatyta pagrindinė cheminė medžiaga, jai bus atlikti keleri farmakologijos ir toksikologijos tyrimai su gyvūnais, kad būtų galima numatyti būsimą žmonių saugumą ir efektyvumą.
Natūralių produktų švino junginiai
Kitas labai svarbus būdas rasti naujus vaistus yra atskirti chemikalus nuo natūralių produktų. Digitalis, efedrinas, atropinas, chininas, kolchicinas ir kokainas buvo išgryninti iš augalų. Skydliaukės hormonas, kortizolis ir insulinas iš pradžių buvo išskirti iš gyvūnų, o penicilinas ir kiti antibiotikai buvo gauti iš mikrobų. Daugeliu atvejų augaliniai produktai šimtus ar tūkstančius metų buvo naudojami vietinių tautų iš viso pasaulio, prieš tai „atradę“ pramoninių šalių mokslininkai. Daugeliu atvejų šie vietiniai žmonės sužinojo, kurie augalai turi vaistinę vertę, taip pat, kaip jie sužinojo, kuriuos augalus saugu valgyti - bandymai ir klaidos. Etnofarmakologija yra medicinos mokslo šaka, kurioje vaistai, kuriuos naudoja pavieniai ar primityvūs žmonės, tiriami naudojant šiuolaikinius mokslinius metodus. Kai kuriais atvejais cheminės medžiagos, turinčios pageidaujamas farmakologines savybes, yra išskiriamos ir galiausiai tampa vaistais, kurių savybės yra atpažįstamos natūraliame produkte. Kitais atvejais natūraliame produkte identifikuojamos cheminės medžiagos, turinčios unikalią ar neįprastą cheminę struktūrą. Šios naujos cheminės struktūros tiriamos vaistais, siekiant nustatyti, ar jos turi potencialią farmakologinę ar vaistinę reikšmę. Yra daug atvejų, kai tokios cheminės struktūros ir jų sintetiniai analogai yra kuriami kaip vaistai, naudojami skirtingai nei natūralus produktas. Vienas iš tokių junginių yra svarbus priešvėžinis narkotinis taksolis, kuris buvo išskirtas iš Ramiojo vandenyno kukmedžio (Taxus brevifolia).
