Пређи на садржај

Medicinska hemija

С Википедије, слободне енциклопедије
Farmakoforski model mesta vezivanja benzodiazepina u GABAA receptoru

Medicinska hemija ili farmaceutska hemija je disciplina na raskršću hemije, farmakologije, i biologije koja obuhvata dizajn, sintezu i razvoj farmaceutiskih lekova. Medicinska hemija se bavi identifikacijom, sintezom i razvojem novih hemijskih entiteta podesnih za terapeutsku upotrebu. Ona takođe obuhvata izučavanje postojećih lekova, njihovih bioloških osovina, i njihovih kvantitativnih odnosa strukture i aktivnosti (QSAR).[1][2][3][4] Medicinska hemija je visoko interdisciplinarna nauka koja kombinuje organsku hemiju sa biohemijom, računarskom hemijom, farmakologijom, farmakognozijom, molekularnom biologijom, statistikom, i fizičkom hemijom.

Jedinjenja koja se koriste kao lekovi su prvenstveno organska jedinjenja, koja mogu da budu mali organski molekuli (e.g., atorvastatin, flutikazon, klopidogrel) i biopolimeri (infliksimab, eritropoietin, insulin glargin), od kojih su potonji najčešće proteinski lekoviti preparati (prirodna i rekombinantna antitela, hormoni itd). Međutim, i za neorganska jedinjenja i jedinjenja koja sadrže metale je nađeno da mogu da budu korisni lekovi. Na primer, cisplatin serija kompleksa koji sadrže platinu se koristi u tretmanu raka, i litijum bazirani medikamenti imaju dugu tradiciju u lečenju niza mentalnih oboljenja. Disciplina medicinske neorganske hemije istražuje ulogu metala u medicini (metaloterapeutika), što uključuje proučavanje i lečenje bolesti i zdravstvenih stanja povezanih sa neorganskim metalima u biološkim sistemima. Postoji nekoliko metaloterapeutika odobrenih za lečenje raka (npr. sadrže Pt, Ru, Gd, Ti, Ge, V i Ga), antimikrobnih sredstava (npr. Ag, Cu i Ru), dijabetesa (npr. V i Cr), antibiotik širokog spektra (npr. Bi), bipolarnog poremećaja (npr. Li).[5][6] Ostale oblasti studija uključuju: metalomiku, genomiku, proteomiku, dijagnostičke agense (npr. MRI: Gd, Mn; rendgenski: Ba, I) i radiofarmaceutike (npr. 99mTc za dijagnostiku, 186Re za terapiju).

Konkretno, medicinska hemija u svojoj najčešćoj praksi – fokusirajući se na male organske molekule – obuhvata sintetičku organsku hemiju i aspekte prirodnih proizvoda i kompjutersku hemiju u bliskoj kombinaciji sa hemijskom biologijom, enzimologijom i strukturnom biologijom, zajedno sa ciljem otkrivanja i razvoja novih terapeutska sredstva. Praktično govoreći, to uključuje hemijske aspekte identifikacije, a zatim sistematsku, temeljnu sintetičku izmenu novih hemijskih entiteta kako bi se učinili pogodnim za terapeutsku upotrebu. Ona uključuje sintetičke i računarske aspekte proučavanja postojećih lekova i agenasa u razvoju u odnosu na njihove bioaktivnosti (biološke aktivnosti i svojstva), odnosno razumevanje njihovih odnosa strukture i aktivnosti (SAR). Farmaceutska hemija je fokusirana na aspekte kvaliteta lekova i ima za cilj da obezbedi njihovu pogodnost za datu namenu.[7]

Proces razvoja lekova[уреди | уреди извор]

Otkrivanje[уреди | уреди извор]

Otkrivanje je identifikacija novih aktivnih jedinjenja, koja se često nazivaju „pogoci“. Oni se tipično nalaze testiranjem velikog broja jedinjenja (kolekcija jedinjenja) za željene biološke osobine.[8] Dok postoje brojni pristupi identifikaciji pogodataka, neke od najuspešnijih tehnika su zasnovane na hemijskoj i biološkoj intuiciji koja je razvijena tokom godina rigoroznog hemijsko-biološkog treninga. Inicijalna pozitivna jedinjenja mogu da potiču od nalaženja novih vidova primene postojećih agenasa u novim patološkim procesima,[9] i od zapažanja bioloških dejstava novih ili postojećih prirodnih produkata, kao što su biljke,[10] životinje, ili gljive.[11] Pogoci mogu takođe da dolaze iz sintetičkih hemijskih kolekcija, kao što su kolekcije kreirane putem kombinatorne hemije, ili istorijskih kolekcija hemijskih jedinjenja, koje se masovno testiraju za aktivnost na određenom biološkom cilju.

Optimizacija[уреди | уреди извор]

Sledeći stupanj u razvoju lekova su dalje hemijske modifikacije s ciljem poboljšanja bioloških, ADME i fiziko-hemijskih osobina date kolekcije jedinjenja. Hemijske modifikacije mogu da poboljšaju prepoznavanje i geometriju vezivanja (farmakofore) kandidata, njihov afinitet i farmakokinetiku, ili njihovu reaktivnost i stabilnost ka metaboličkoj degradacije. Brojni metodi se koriste za kvalitativno i kvantitativno predviđanje metaboličke stabilnosti[12], kao i niza drugih ADMET osobina. Modeli kvantitativnih odnosa strukture i aktivnosti (QSAR) zajedno sa farmakofornom analizom pomažu nalaženje vodećih jedinjenja, koja pokazuju najveću potentnost i selektivnost, imaju najbolje farmakokinetičke osobine i najmanju toksičnost.

Razvoj[уреди | уреди извор]

Završni stupanj se sastoji od pripreme vodećih jedinjenja za upotrebu u kliničkim ispitivanjima. Razvoj obuhvata optimizaciju sintetičkog pristupa za proizvodnju većih količina materijala, i pripremu podesne formulacije leka.

Reference[уреди | уреди извор]

  1. ^ Thomas L. Lemke; David A. Williams, ур. (2007). Foye's Principles of Medicinal Chemistry (6. изд.). Baltimore: Lippincott Willams & Wilkins. ISBN 0781768799. 
  2. ^ Hardman JG, Limbird LE, Gilman AG (2001). Goodman & Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics (10. изд.). New York: McGraw-Hill. ISBN 0071354697. doi:10.1036/0071422803. 
  3. ^ Davis A, Ward SE, ур. (2015). Handbook of Medicinal Chemistry: Principles and Practice. Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-78262-419-6. doi:10.1039/9781782621836. 
  4. ^ Barret R (2018). Medicinal Chemistry: Fundamentals. London: Elsevier. ISBN 978-1-78548-288-5. 
  5. ^ Hanif M, Yang X, Tinoco AD, Plażuk D (2020-05-28). „Editorial: New Strategies in Design and Synthesis of Inorganic Pharmaceuticals”. Frontiers in Chemistry. 8: 453. Bibcode:2020FrCh....8..453H. PMID 32548093. doi:10.3389/fchem.2020.00453Слободан приступ. 
  6. ^ Anthony EJ, Bolitho EM, Bridgewater HE, Carter OW, Donnelly JM, Imberti C, et al. (новембар 2020). „Metallodrugs are unique: opportunities and challenges of discovery and development”. Chemical Science. 11 (48): 12888—12917. doi:10.1039/D0SC04082G. 
  7. ^ Roughley SD, Jordan AM (мај 2011). „The medicinal chemist's toolbox: an analysis of reactions used in the pursuit of drug candidates”. Journal of Medicinal Chemistry. 54 (10): 3451—3479. PMID 21504168. doi:10.1021/jm200187y. 
  8. ^ Hughes, Jp; Rees, S; Kalindjian, Sb; Philpott, Kl (1. 3. 2011). „Principles of early drug discovery”. British Journal of Pharmacology (на језику: енглески). 162 (6): 1239—1249. ISSN 1476-5381. PMC 3058157Слободан приступ. PMID 21091654. doi:10.1111/j.1476-5381.2010.01127.x. 
  9. ^ Johnston, Kelly L.; Ford, Louise; Umareddy, Indira; Townson, Simon; Specht, Sabine; Pfarr, Kenneth; Hoerauf, Achim; Altmeyer, Ralf; Taylor, Mark J. (1. 12. 2014). „Repurposing of approved drugs from the human pharmacopoeia to target Wolbachia endosymbionts of onchocerciasis and lymphatic filariasis”. International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance. Includes articles from two meetings: "Anthelmintics: From Discovery to Resistance", pp. 218--315, and "Global Challenges for New Drug Discovery Against Tropical Parasitic Diseases", pp. 316--357. 4 (3): 278—286. PMC 4266796Слободан приступ. PMID 25516838. doi:10.1016/j.ijpddr.2014.09.001. 
  10. ^ Cragg, Gordon M.; Newman, David J. (1. 6. 2013). „Natural products: A continuing source of novel drug leads”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. 1830 (6): 3670—3695. PMC 3672862Слободан приступ. PMID 23428572. doi:10.1016/j.bbagen.2013.02.008. 
  11. ^ Harvey, Alan L. (1. 10. 2008). „Natural products in drug discovery”. Drug Discovery Today. 13 (19–20): 894—901. PMID 18691670. doi:10.1016/j.drudis.2008.07.004. 
  12. ^ Smith, J.; Stein, V. (2009). „SPORCalc: A development of a database analysis that provides putative metabolic enzyme reactions for ligand-based drug design”. Computational Biology and Chemistry. 33 (2): 149—159. PMID 19157988. doi:10.1016/j.compbiolchem.2008.11.002. 

Literatura[уреди | уреди извор]

Spoljašnje veze[уреди | уреди извор]