Apa nama pembuatan obat di laboratorium. desain tarik. Pendekatan modern untuk pembuatan obat-obatan. Dikerjakan oleh robot, bukan manusia

Sulit untuk menemukan seseorang yang tidak mau minum obat di beberapa titik dalam hidupnya. Dan pada saat yang sama, tidak mungkin banyak orang berpikir tentang fakta bahwa dalam kedokteran, seperti dalam fokus lensa, pencapaian ilmu-ilmu dasar terkonsentrasi - kimia organik dan anorganik, fisiologi, biokimia, biofisika, tentu saja, farmakologi dan kompleks ilmu farmasi. Pencapaian disiplin dasar ini, berkat ilmu zat obat, mulai dipraktikkan dan bermanfaat bagi manusia. Oleh karena itu, pengantar farmakologi, yang dikhususkan untuk artikel ini, tidak hanya memiliki nilai kognitif, tetapi juga membantu mempelajari disiplin biologi dan kimia di sekolah dengan lebih terarah.

Jalur obat dari laboratorium ke pasien

Penciptaan obat biasanya dimulai di laboratorium ahli kimia organik atau di laboratorium ahli fitokimia. Yang pertama menciptakan senyawa yang belum dijelajahi, yang kedua mengisolasi dari tanaman baik senyawa kimia individu atau sekelompok zat yang serupa dalam struktur. Zat yang dibuat atau diisolasi kemudian diteruskan ke ahli farmakologi yang menentukan apakah zat tersebut memiliki efek yang diinginkan. Misalkan seorang farmakologis sedang mencari zat yang memiliki efek antihipertensi, yaitu menurunkan tekanan darah. Dia bisa pergi dengan dua cara. Jalur pertama disebut penyaringan. Pada saat yang sama, farmakologis sering tidak tahu, bahkan diduga, struktur kimia apa yang harus dimiliki agen antihipertensi, dan dia menguji satu demi satu zat dalam percobaan hewan, menyaring yang tidak efektif (saringan penyaringan). Ini adalah metode yang sangat memakan waktu dan seringkali tidak efektif, tetapi kadang-kadang satu-satunya yang mungkin, terutama dalam hal pengembangan kelompok obat baru yang tidak diketahui. Skrining digunakan untuk menemukan obat antikanker. Ini pertama kali digunakan pada awal abad oleh P. Ehrlich untuk mendapatkan obat antisifilis berdasarkan senyawa arsenik organik.

Metode yang paling umum digunakan sintesis terarah. Peneliti secara bertahap mengumpulkan materi yang menunjukkan radikal kimia atau struktur lain yang bertanggung jawab untuk jenis tindakan ini atau itu. Salah satu masalah utama farmakologi adalah studi tentang pola struktur-aksi. Semakin banyak data yang terakumulasi, atas dasar program mana untuk komputer dikompilasi. Sudah dengan tingkat probabilitas yang lebih besar, adalah mungkin untuk memprediksi sifat aksi senyawa yang direncanakan untuk sintesis dan studi selanjutnya. Eksperimen selalu menentukan, tetapi pengetahuan tentang pola umum "tindakan-struktur" memperpendek jalan menuju kesuksesan.

Jadi katakanlah kami menemukan obat yang efektif, mampu menyebabkan efek hipotensi, tetapi pekerjaan farmakologis tidak berakhir di situ. Ia harus mencari tahu apakah senyawa kimia tersebut memiliki sifat toksik yang dapat memanifestasikan dirinya ketika digunakan sebagai obat. Farmakolog biasanya mendefinisikan toksisitas akut, yaitu. dosis yang mampu menyebabkan kematian pada 50% hewan percobaan (LD 50 - dosis mematikan); semakin rendah dosis ini, semakin beracun zat tersebut. Hanya zat itu yang dapat menjadi obat, dosis terapeutik (terapeutik) yang secara signifikan (seringkali 20 kali atau lebih) kurang dari LD 50 . Kisaran dosis dari minimum efektif hingga minimum toksik menunjukkan luasnya efek terapeutik obat.

Farmakolog juga menentukan kemungkinan efek samping dengan pemberian obat yang berkepanjangan dalam dosis terapeutik. Toksisitas subkronis sedang ditentukan: obat diberikan lama– sering sampai 6 bulan atau lebih. Pada saat yang sama, fungsi semua sistem tubuh, parameter biokimia darah ditentukan, pemeriksaan patologis organ hewan percobaan dilakukan setelah akhir pemberian obat. Studi ini memungkinkan Anda untuk menilai apakah obat tersebut melanggar fungsi organ dan jaringan tubuh dengan pemberian yang berkepanjangan, mis. apakah terapi jangka panjang dengan senyawa ini aman. Farmakolog juga menentukan kemungkinan efek toksik obat lainnya: efeknya pada fungsi reproduksi (kemampuan untuk menghasilkan keturunan), efek embriotoksik (kemampuan untuk mempengaruhi embrio), efek teratogenik (kemampuan untuk menyebabkan kelainan bentuk janin), mutagenik memengaruhi. Dengan bantuan sampel khusus, mereka mempelajari efek obat pada kekebalan, kemungkinan efek karsinogenik obat, aktivitas alergeniknya, dll.

Pada saat yang sama, apoteker spesialis bekerja untuk menentukan yang paling rasional bentuk sediaan. Ini menyimpulkan studi praklinis obat. Setiap negara memiliki lembaga resmi yang mengizinkan uji klinis obat dan penggunaan selanjutnya sebagai obat. Di Rusia, izin untuk uji klinis obat diberikan oleh Komite Farmakologi Kementerian Kesehatan Federasi Rusia.

Seorang dokter yang telah menerima obat untuk pengujian memiliki tugas yang sama sebagai apoteker, yaitu. penilaian efek terapeutik obat dan penjelasan kemungkinan efek samping saat menggunakannya. Namun, klinisi menghadapi kesulitan yang tidak dihadapi oleh ahli farmakologi eksperimental: kesadaran manusia minum obat dapat mengubah penilaian efek obat. Pada beberapa penyakit, dimungkinkan untuk memperbaiki kondisi pasien di bawah pengaruh saran dan otoritas dokter, serta rejimen rumah sakit, diet, yang pengaruh positif. Oleh karena itu, perlu untuk membedakan efek obat yang sebenarnya dari efeknya pengobatan bersamaan faktor. Untuk ini, tes plasebo (dummy) digunakan. Misalkan satu kelompok pasien, tentu saja, tidak memerlukan keadaan darurat pengobatan yang efektif, adalah pil yang diresepkan yang mengandung obat, dan kelompok lain diberikan pil yang bentuknya mirip, tetapi tidak mengandung obat, - plasebo. Jika, pada saat yang sama, sebagai hasil pengobatan, keadaan kesehatan meningkat pada sekitar 60% pasien pada kelompok pertama, dan pada kelompok kedua - pada 30% pasien, maka ada kelebihan efek yang signifikan. obat di atas plasebo. Karena itu, obatnya efektif. Jika efek obat sama dengan plasebo, maka ketidakefektifan obat harus dikenali. Pengembangan obat terlibat dalam disiplin yang relatif muda - farmakologi klinis. Jika dari hasil uji klinis terbukti obat tersebut manjur, maka dokter harus tetap mengevaluasi kemungkinan efek samping – efek yang tidak diinginkan dari obat. Jika, misalnya, seorang dokter menggunakan obat untuk mengurangi tekanan darah dan pada saat yang sama mengamati gangguan usus pada pasien selama pengobatan dengan agen antihipertensi, maka ini adalah contoh efek samping. Tingkat dan keparahan efek samping sedemikian rupa sehingga memaksa kita untuk menolak menguji obat, dan kemudian pengembangan obat lebih lanjut berhenti. Namun, efek samping yang sedikit menonjol yang tidak menimbulkan ancaman langsung bagi kesehatan pasien tidak menjadi alasan untuk menolak obat. Diketahui bahwa diuretik, seperti furosemide, diklotiazid, mengurangi konsentrasi kalium dalam darah, mis. menyebabkan hipokalemia. Namun, pelanggaran tersebut dikoreksi dengan meresepkan diet kaya ion ini, atau dengan meresepkan suplemen kalium atau diuretik hemat kalium lainnya. Koreksi memungkinkan Anda untuk berhasil mengobati pasien dengan penyakit kardiovaskular dengan diuretik, tanpa khawatir tentang perkembangan hipokalemia.

Jika uji klinis berhasil, obat tersebut menerima izin untuk produksi dan penggunaan industri dan memasuki jaringan farmasi. Ulasan tentangnya diterbitkan di pers, mekanisme aksinya terus dipelajari, dan, akhirnya, obat itu mengambil tempat yang semestinya di gudang obat-obatan. Jalur obat baru dari tahap pertama penelitian ke pasien rumit dan panjang. Paling sering, dibutuhkan beberapa tahun sebelum obat diizinkan untuk digunakan dalam praktik. Dari ribuan senyawa yang dipelajari, hanya sedikit yang diperkenalkan ke dalam praktik dan diberi nama produk obat meskipun tentu saja ada contoh lain.

Masalah farmakokinetik

Farmakokinetik adalah cabang farmakologi yang mempelajari perilaku obat dalam tubuh: penyerapan, distribusi, ekskresi dan biotransformasi. Agar obat bekerja, obat itu harus dimasukkan ke dalam tubuh. Semua rute pemberian dibagi menjadi dua kelompok: enteral dan parenteral (dari bahasa Yunani. masuk – saluran pencernaan). Rute pemberian enteral meliputi pengenalan melalui mulut (termasuk di bawah lidah), ke dalam duodenum dan rektum. Rute pemberian parenteral yang melewati saluran gastrointestinal meliputi pemberian obat subkutan, intramuskular, dan intravena. Rute pemberian sangat menentukan kecepatan masuk dan beratnya efek obat.

Setelah dimasukkan ke dalam tubuh, zat obat dibawa oleh darah ke organ, jaringan dan media cair, tetapi ini tidak berarti bahwa konsentrasi obat yang diberikan di setiap organ atau jaringan adalah sama. Distribusi obat yang seragam dicegah oleh penghalang jaringan yang melaluinya zat obat menembus jauh dari sama. Salah satu penghalang ini adalah penghalang darah-otak: penetrasi zat ke dalam sistem saraf pusat dari darah terbatas, karena zat terionisasi atau tidak larut lemak tidak menembus ke dalam otak melalui penghalang ini. Misalnya, zat yang mengandung atom nitrogen kuaterner tidak menembus dengan baik melalui penghalang ini; secara biologis koneksi aktif asetilkolin. Signifikansi biologis dari penghalang semacam itu jelas: penetrasi zat tertentu ke dalam otak dari darah akan secara signifikan merusak fungsinya. Oleh karena itu, tidak hanya aktif secara biologis, tetapi juga banyak zat obat (pelemas otot, penghambat ganglion) tidak menembus sawar darah otak.

Penghalang yang jauh lebih permeabel adalah dinding kapiler, di mana sebagian besar zat obat menembus ke dalam jaringan, tetapi zat dengan berat molekul tinggi tidak lulus, misalnya, protein albumin, yang memiliki berat molekul sekitar 70.000. Fitur ini digunakan dalam praktek: misalnya, sekelompok zat dengan berat molekul tinggi (poliglusin) digunakan sebagai pengganti darah, karena beredar dalam aliran darah tanpa menembus jaringan. Penghalang plasenta yang memisahkan tubuh ibu dari janin juga mudah ditembus oleh obat-obatan. Oleh karena itu, obat-obatan yang diberikan pada tubuh ibu juga dapat berdampak pada janin, yang harus diperhatikan saat merawat ibu hamil.

Zat obat, terutama yang larut dalam air, dikeluarkan dari tubuh oleh ginjal. Zat-zat yang mudah menguap diekskresikan oleh paru-paru, sebagian, senyawa tersebut dapat diekskresikan dengan tinja, serta kelenjar keringat. Pelepasan obat adalah salah satu alasan mengapa konsentrasi obat dalam darah turun dan efektivitas kerjanya menurun.

Selain itu, obat mengalami proses biotransformasi. Kebanyakan obat larut dalam lemak dan lemah asam organik atau basa yang relatif buruk diekskresikan dari tubuh. Misalnya, setelah filtrasi di glomeruli ginjal, mereka diserap kembali dengan difusi melalui membran dan sambungan antar sel dari sel-sel tubulus ginjal. Untuk eliminasi yang cepat, obat harus diubah menjadi bentuk yang lebih polar. Oleh karena itu, jika dalam proses biotransformasi dalam tubuh lebih banyak metabolit polar terbentuk, terionisasi pada nilai pH fisiologis, lebih sedikit terikat pada protein plasma, protein jaringan, mereka kurang mampu menembus membran tubulus ginjal. Oleh karena itu, mereka tidak diserap kembali di tubulus ginjal dan diekskresikan dalam urin. Inilah yang dilayani oleh proses biotransformasi dalam tubuh, yang berkontribusi pada ekskresi obat dan membuatnya kurang aktif.

reaksi kimia, yang terlibat dalam biotransformasi, dibagi menjadi reaksi sintesis (konjugasi) dan reaksi non-sintetis. Yang pertama termasuk reaksi penambahan produk metabolisme ke zat obat. Reaksi asetilasi diketahui, mis. penambahan residu asam asetat, asam glukuronat dan asam sulfat. Reaksi sintesis juga melibatkan gugus sulfhidril, yang mengikat banyak senyawa organik dan anorganik, khususnya logam berat. Reaksi nonspesifik meliputi reaksi oksidasi, reduksi, dan hidrolisis.

Sistem enzim yang terlibat dalam biotransformasi terlokalisasi di hati dan retikulum endoplasma sel hati. Diidentifikasi dalam percobaan, mereka disebut enzim mikrosomal, karena mereka terkait dengan fraksi mikrosom yang dilepaskan selama sentrifugasi diferensial dari fragmen sel hati. Enzim mikrosomal mengkatalisis reaksi konjugasi dan oksidasi, sedangkan reaksi reduksi dan hidrolisis sering dikatalisis oleh enzim non-mikrosom.

Aktivitas enzim mikrosomal berbeda dalam orang yang berbeda dan ditentukan secara genetik, yaitu tergantung pada karakteristik genetik organisme. Dipercaya bahwa besarnya biotransformasi pada individu dapat bervariasi 6 kali atau lebih, yang menentukan sensitivitas individu terhadap obat. Jadi, pada beberapa pasien, efek yang diinginkan dapat dicapai dengan dosis beberapa kali lebih besar daripada yang lain, dan sebaliknya. Beberapa obat meningkatkan aktivitas enzim mikrosomal, mereka disebut induktor, lainnya - penghambat - menekan mereka.

Contoh signifikansi aktivitas enzim mikrosomal dalam terapi adalah obat anti-tuberkulosis isoniazid. Beberapa pasien memiliki aktivitas enzim mikrosomal yang tinggi, mereka disebut inaktivator cepat dari isoniazid, pada pasien lain aktivitas ini rendah, mereka disebut inaktivator lambat. Setelah pemberian obat selama enam hari pada pasien dengan aktivitas rendah, konsentrasi isoniazid dalam darah 2,5 kali lebih tinggi daripada yang pertama. Pada inaktivator lambat, Anda harus mengurangi dosis agar tidak mendapatkan yang tidak diinginkan efek samping obat.

Tentu saja, obat-obatan "mengubah" tidak hanya hati, tetapi juga jaringan lain. Sebagai hasil dari biotransformasi, zat obat diubah menjadi metabolit, yang, sebagai aturan, kurang aktif daripada zat utama, lebih larut dan relatif mudah dikeluarkan dari tubuh oleh ginjal. Dengan demikian, tubuh dilepaskan dari obat yang diberikan.

Farmakokinetik melibatkan penentuan laju inaktivasi dan pelepasan, kedua proses tersebut didefinisikan oleh istilah kuota eliminasi. Ini menentukan persentase zat dari dosis yang diberikan yang dimetabolisme dan diekskresikan pada siang hari. Jika persentase ini kecil, maka obat dapat menumpuk di dalam tubuh selama dosis berikutnya dan meningkatkan efeknya. Dokter dengan terampil dapat memanfaatkan fenomena ini dengan memilih dosis obat yang memenuhi tubuh, kemudian beralih ke dosis yang lebih rendah yang menggantikan hilangnya obat dan disebut dosis pemeliharaan. Beberapa zat, seperti glikosida digitalis, digunakan dengan cara ini.

Bersambung

Artikel tersebut memberikan gambaran dasar tentang bagaimana obat-obatan dibuat di dunia modern. Sejarah desain drag, konsep dasar, istilah dan teknologi yang digunakan di area ini dipertimbangkan. Perhatian khusus diberikan pada peran teknologi komputer dalam proses sains yang intensif ini. Metode untuk pencarian dan validasi target biologis untuk obat, penyaringan throughput tinggi, proses untuk uji coba obat klinis dan praklinis, serta penggunaan algoritma komputer dijelaskan.

Seret desain: sejarah

Industri desain obat baru yang ditargetkan, atau, sebagaimana proses ini disebut, menelusuri dari bahasa Inggris karena kurangnya istilah Rusia yang singkat dan nyaman, desain obat ( obat- produk obat, desain- desain, konstruksi) adalah disiplin yang relatif muda, tetapi masih tidak semuda yang umumnya diyakini.

Gambar 1. Paul Ehrlich, yang pertama kali menghipotesiskan keberadaan kemoreseptor dan kemungkinan penggunaannya dalam pengobatan.

Perpustakaan Kedokteran Nasional AS

Pada akhir abad kesembilan belas, kimia telah mencapai tingkat kematangan yang cukup besar. Tabel periodik dibuka, teori valensi kimia, teori asam dan basa, dan teori senyawa aromatik dikembangkan. Kemajuan yang tidak diragukan ini memberikan dorongan bagi dunia kedokteran. Produk kimia baru - pewarna sintetis yang berasal dari resin - mulai digunakan dalam pengobatan untuk pewarnaan diferensial jaringan biologis. Pada tahun 1872-1874 di Strasbourg, di laboratorium ahli anatomi terkenal Wilhelm Waldeer, mahasiswa kedokteran Paul Ehrlich (Gbr. 1), yang mempelajari pewarnaan selektif jaringan, pertama-tama berhipotesis keberadaan kemoreseptor - struktur jaringan khusus yang secara khusus berinteraksi dengan bahan kimia , dan mendalilkan kemungkinan menggunakan fenomena ini dalam terapi berbagai penyakit. Kemudian, pada tahun 1905, konsep ini diperluas oleh J. Langley, yang mengusulkan model reseptor sebagai generator impuls biologis intraseluler, yang diaktifkan oleh agonis dan dinonaktifkan oleh antagonis.

Momen ini dapat dianggap sebagai kelahiran kemoterapi dan tonggak sejarah baru dalam farmakologi, dan pada abad ke-20 ini membawa kesuksesan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam kedokteran klinis. Penisilin, antibiotik yang ditemukan pada tahun 1929 oleh Alexander Fleming dan kemudian dipelajari oleh Chain and Flory, dapat disebut sebagai salah satu pencapaian paling terkenal dari industri farmasi abad ke-20. Penisilin, yang memiliki efek antibakteri, melakukan layanan yang sangat diperlukan bagi umat manusia selama Perang Dunia Kedua, menyelamatkan nyawa jutaan orang yang terluka.

Terkesan oleh keberhasilan penisilin, banyak perusahaan farmasi telah membuka divisi mikrobiologi mereka sendiri, menaruh harapan pada mereka untuk menemukan antibiotik baru dan obat lain. Kemajuan selanjutnya dalam biokimia memungkinkan untuk secara teoritis memprediksi target yang berhasil untuk tindakan terapeutik, serta modifikasi struktur kimia obat, memberikan senyawa baru dengan sifat baru. Dengan demikian, antibiotik sulfanilamide, sebagai hasil dari sejumlah penelitian, memunculkan seluruh keluarga obat hipoglikemik, diuretik, dan antihipertensi. Desain obat telah meningkat ke tingkat kualitatif baru ketika pengembangan senyawa obat baru tidak hanya menjadi isapan jempol dari imajinasi ahli kimia, tetapi hasil dari dialog ilmiah antara ahli biologi dan ahli kimia.

Sebuah terobosan baru dikaitkan dengan pengembangan biologi molekuler, yang memungkinkan untuk melibatkan informasi tentang genom dalam pengembangan, gen klon yang mengkode target biologis yang penting secara terapeutik dan mengekspresikan produk proteinnya.

Penyelesaian proyek "genom manusia", yang menandai awal milenium baru, sebagai akibatnya informasi lengkap yang terkandung dalam DNA manusia dibaca, adalah kemenangan nyata bagi cabang ilmu biologi yang disebut "genomik". Genomics menyediakan pendekatan yang benar-benar baru untuk mencari target terapi baru yang penting, memungkinkan mereka untuk dicari secara langsung dalam teks nukleotida genom.

Genom manusia mengandung 12.000-14.000 gen yang mengkode protein yang disekresikan. Saat ini, tidak lebih dari 500 target yang digunakan di industri farmasi. Ada penelitian yang mengatakan bahwa banyak penyakit bersifat "multifaktorial", yaitu disebabkan oleh disfungsi bukan hanya satu protein atau gen, tetapi 5-10 protein yang saling berhubungan dan gen penyandinya. Berdasarkan pertimbangan tersebut, kita dapat menyimpulkan bahwa jumlah target yang diteliti harus meningkat setidaknya 5 kali lipat.

Klasifikasi biokimia dari target biologis yang dipelajari saat ini dan rasio numeriknya ditunjukkan pada Gambar 2. Perlu dicatat secara khusus bahwa mayoritas (>60%) reseptor adalah reseptor yang digabungkan dengan protein G membran ( GPCR, Reseptor berpasangan G-protein), dan total volume penjualan obat-obatan yang ditujukan untuk berinteraksi dengan mereka sama dengan 65 miliar dolar per tahun, dan terus bertambah.

Konsep dasar

Gambar 3. Tiga jenis pengaruh ligan pada respon seluler: peningkatan respons ( agonis positif), keteguhan respon, tetapi kompetisi untuk mengikat dengan ligan lain ( agonis netral) dan penurunan respon ( antagonis).

Konsep dasar yang digunakan dalam desain drag adalah target Dan obat. Targetnya adalah makromolekul struktur biologis, mungkin terkait dengan fungsi tertentu, pelanggaran yang mengarah ke penyakit dan yang perlu untuk membuat dampak tertentu. Target yang paling umum adalah reseptor dan enzim. Obat adalah senyawa kimia (biasanya dengan berat molekul rendah) yang secara spesifik berinteraksi dengan target dan dengan satu atau lain cara memodifikasi respons seluler yang dibuat oleh target.

Jika reseptor bertindak sebagai target, maka obat kemungkinan besar akan menjadi ligan, yaitu senyawa yang secara khusus berinteraksi dengan situs aktif reseptor. Dengan tidak adanya ligan, reseptor dicirikan oleh tingkat respons selulernya sendiri - yang disebut aktivitas basal.

Menurut jenis modifikasi respons seluler, ligan dibagi menjadi tiga kelompok (Gbr. 3):

1. Agonis meningkatkan respon seluler.
2. Agonis netral mengikat reseptor tetapi tidak mengubah respon seluler dari awal.
3. Agonis terbalik, atau antagonis, menurunkan respons seluler.

Derajat interaksi ligan dengan target diukur dengan afinitas, atau afinitas. Afinitas sama dengan konsentrasi ligan di mana setengah dari target terikat pada ligan. Karakteristik biologis ligan adalah aktivitasnya, yaitu konsentrasi ligan di mana respons seluler sama dengan setengah maksimum.

Definisi dan validasi target

Salah satu langkah paling awal dan paling penting dalam desain obat adalah memilih target yang tepat, yang dapat dimanipulasi dengan cara tertentu untuk mengatur proses biokimia tertentu sambil membiarkan yang lain tidak terpengaruh. Namun, seperti yang telah disebutkan, ini tidak selalu mungkin: tidak semua penyakit disebabkan oleh disfungsi hanya satu protein atau gen.

Dengan munculnya era pasca-genomik, penargetan terjadi menggunakan metode genomik komparatif dan fungsional. Berdasarkan analisis filogenetik, gen yang terkait dengan gen yang fungsi produk proteinnya sudah diketahui diidentifikasi dalam genom manusia, dan gen ini dapat dikloning untuk penelitian lebih lanjut.

Namun, target yang fungsinya telah ditentukan hanya secara hipotetis tidak dapat dijadikan sebagai titik tolak untuk penelitian lebih lanjut. Validasi eksperimental multi-tahap diperlukan, sehingga fungsi biologis spesifik target dapat dipahami dalam kaitannya dengan manifestasi fenotipik penyakit yang diteliti.

Ada beberapa metode untuk validasi target eksperimental:

• metode genomik terdiri dalam menekan sintesis target dalam sistem pengujian dengan memperoleh mutan knockout gen (di mana gen target tidak ada) atau menggunakan urutan antisense RNA yang "mematikan" satu atau lain gen;
• target dapat dinonaktifkan dengan antibodi monoklonal atau dengan menyinari target yang dimodifikasi kromofor dengan sinar laser;
• target dapat dinonaktifkan dengan ligan penghambat berat molekul rendah;
• Dimungkinkan juga untuk memvalidasi target secara langsung dengan menetapkan interaksinya dengan satu atau senyawa lain dengan metode resonansi plasmon.

Tingkat validasi target meningkat dengan jumlah hewan model (strain genetik khusus hewan laboratorium) di mana modifikasi target menghasilkan ekspresi fenotipik yang diinginkan. Level tertinggi Validasi, tentu saja, menunjukkan bahwa modifikasi target (misalnya memblokir atau melumpuhkan reseptor atau menghambat enzim) menghasilkan gejala yang dapat diidentifikasi secara klinis dan dapat direproduksi pada manusia, namun, dipahami bahwa hal ini dapat diamati cukup jarang.

Selain itu, ketika memilih target, orang tidak boleh melupakan fenomena seperti polimorfisme - yaitu, fakta bahwa gen dapat eksis dalam isoform yang berbeda pada populasi atau ras orang yang berbeda, yang akan mengarah pada efek obat yang berbeda. pada pasien yang berbeda.

Ketika target telah ditemukan dan divalidasi, penelitian langsung dimulai, menghasilkan banyak struktur. senyawa kimia, hanya beberapa yang ditakdirkan untuk menjadi obat-obatan.

Studi tentang semua ligan yang mungkin secara kimia ("ruang kimia") tidak mungkin: perkiraan sederhana menunjukkan bahwa setidaknya 10 40 ligan berbeda mungkin terjadi, sementara hanya ~ 10 17 detik telah berlalu sejak penciptaan alam semesta. Oleh karena itu, sejumlah pembatasan dikenakan pada kemungkinan struktur ligan, yang secara signifikan mempersempit ruang kimia (membiarkannya, bagaimanapun, sangat besar). Secara khusus, untuk mempersempit ruang kimia, kondisi seperti obat diberlakukan ( kemiripan obat), yang dalam kasus sederhana dapat dinyatakan dengan aturan lima Lipinski, yang menyatakan bahwa suatu senyawa, agar "terlihat seperti" obat, harus:

• memiliki kurang dari lima atom donor ikatan hidrogen;
• memiliki berat molekul kurang dari 500;
• memiliki lipofilisitas (log P - koefisien distribusi zat pada antarmuka air-oktanol) kurang dari 5;
• memiliki total tidak lebih dari 10 atom nitrogen dan oksigen (perkiraan kasar jumlah akseptor ikatan hidrogen).

Sebagai ligan awal yang diuji kemampuannya untuk mengikat target, apa yang disebut perpustakaan majemuk biasanya digunakan, baik yang dipasok secara komersial oleh perusahaan yang mengkhususkan diri dalam hal ini, atau terkandung dalam gudang senjata perusahaan farmasi yang mengembangkan obat baru atau memesannya. dari perusahaan pihak ketiga. Perpustakaan semacam itu mengandung ribuan dan jutaan senyawa. Ini, tentu saja, sama sekali tidak cukup untuk menguji semua pilihan, tetapi ini biasanya tidak diperlukan. Tugas pada tahap penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi senyawa yang, setelah modifikasi, optimasi dan pengujian lebih lanjut, dapat memberikan "kandidat" - senyawa yang dimaksudkan untuk pengujian pada hewan (studi praklinis) dan pada manusia (studi klinis).

Tahap ini dilakukan dengan menggunakan high-throughput screening ( in vitro) atau komputernya ( dalam silikon) analisis - docking performa tinggi.

Kimia kombinatorial dan penyaringan throughput tinggi

Penyaringan adalah prosedur pipa yang dioptimalkan, sebagai akibatnya sejumlah besar senyawa kimia (> 10.000) diuji untuk afinitas atau aktivitas dalam kaitannya dengan sistem pengujian khusus (simulasi biologis). Performanya dibedakan jenis yang berbeda penyaringan:

• produktivitas rendah (10.000–50.000 sampel);
• produktif sedang (50.000–100.000 sampel);
• throughput tinggi (100.000–5.000.000+ sampel).

Untuk penyaringan, seperti untuk prosedur "industri", efisiensi, biaya dan waktu yang dihabiskan untuk operasi sangat penting. Sebagai aturan, penyaringan dilakukan pada instalasi robot yang mampu beroperasi sepanjang waktu dan sepanjang tahun (Gbr. 4).

Gambar 4. Peralatan yang digunakan untuk penyaringan throughput tinggi. TETAPI - Pipet robot, dalam mode performa tinggi otomatis, menerapkan sampel senyawa yang diuji ke dalam pelat dengan sistem penyaringan. Jumlah tipikal relung di mati - ribuan. Volume sistem dalam satu sumur adalah mikroliter. Volume sampel yang dimasukkan adalah nanoliter. B - Instalasi untuk penyaringan kinerja tinggi dan pembacaan sinyal fluoresen Mark II Scarina. Bekerja dengan cetakan yang berisi 2048 ceruk (NanoCarrier). Sepenuhnya otomatis (bekerja sepanjang waktu). Produktivitas - lebih dari 100.000 sumur (sampel) per hari.

Prinsip penyaringan cukup sederhana: ke dalam pelat yang berisi sistem uji (misalnya, target yang tidak dapat bergerak atau sel utuh yang dimodifikasi secara khusus), robot menggali zat uji (atau campuran zat) dari pipet, mengikuti program yang diberikan. Selain itu, satu pelat dapat berisi ribuan "sumur" dengan sistem pengujian, dan volume sumur semacam itu bisa sangat kecil, serta volume sampel yang dimasukkan (mikro atau bahkan nanoliter).

Kemudian data dibaca dari pelat, menunjukkan sumur mana yang memiliki aktivitas biologis dan mana yang tidak. Tergantung pada teknologi yang digunakan, detektor dapat membaca sinyal radioaktif, fluoresensi (jika sistem dibangun menggunakan protein fluoresen), bioluminesensi (jika sistem luciferin-luciferase atau analognya digunakan), polarisasi radiasi, dan banyak parameter lainnya.

Biasanya, sebagai hasil penyaringan, jumlah senyawa yang diuji berkurang 3-4 kali lipat. Senyawa yang aktivitasnya di atas nilai tertentu terdeteksi selama proses penyaringan disebut prototipe. Namun, harus dipahami bahwa "keberuntungan" seperti itu masih sangat, sangat jauh dari penyembuhan terakhir. Hanya mereka yang mempertahankan aktivitasnya dalam sistem model dan memenuhi sejumlah kriteria yang menyediakan prekursor obat yang digunakan untuk penelitian lebih lanjut.

Seperti yang telah disebutkan, bahkan perpustakaan yang mengandung lebih dari satu juta senyawa tidak dapat mewakili seluruh kemungkinan ruang kimia ligan. Oleh karena itu, dua strategi berbeda dapat dipilih untuk penyaringan: penyaringan yang beragam dan penyaringan yang terfokus. Perbedaan antara keduanya terletak pada komposisi pustaka senyawa yang digunakan: pada varian diversifikasi, ligan yang digunakan sedapat mungkin berbeda satu sama lain untuk mencakup wilayah ruang kimia seluas mungkin, sedangkan pada fokus satu, sebaliknya, perpustakaan senyawa terkait yang diperoleh dengan kimia kombinatorial digunakan, yang memungkinkan , mengetahui struktur perkiraan ligan, memilih varian yang lebih optimal. Akal sehat menyatakan bahwa dalam proyek skala besar untuk membuat yang baru produk obat kedua pendekatan ini harus digunakan secara berurutan - pertama, diversifikasi, untuk menentukan kelas senyawa yang paling beragam yang berhasil, dan kemudian difokuskan, untuk mengoptimalkan struktur senyawa ini dan mendapatkan prototipe kerja.

Jika apa yang disebut ruang biologis diketahui untuk target, yaitu, karakteristik ligan apa pun (ukuran, hidrofobisitas, dll.) yang dapat mengikatnya, maka ketika menyusun perpustakaan senyawa yang diuji, ligan yang termasuk dalam " persimpangan" sifat biologis dan kimia dipilih ruang, karena ini jelas meningkatkan efisiensi prosedur.

Struktur prototipe yang dihasilkan dari penyaringan selanjutnya mengalami berbagai optimasi yang dilakukan dalam penelitian modern, biasanya dalam kolaborasi erat antara kelompok peneliti yang berbeda: ahli biologi molekuler, ahli farmakologi, pemodel, dan ahli kimia obat (Gbr. 5).

Gambar 5. Siklus farmakologi. Kelompok biologi molekuler bertanggung jawab untuk mendapatkan target mutan, kelompok farmakologi bertanggung jawab untuk mengukur data aktivitas dan afinitas ligan yang disintesis pada target tipe liar dan mutan, kelompok pemodelan bertanggung jawab untuk membangun model target, memprediksi mutasinya dan memprediksi struktur ligan, kelompok kimia obat bertanggung jawab untuk ligan sintesis.

Dengan setiap putaran "siklus farmakologis" ini, prototipe mendekati pendahulu dan kemudian ke kandidat, yang sudah diuji langsung pada hewan (uji praklinis) dan pada manusia - selama uji klinis.

Dengan demikian, peran penyaringan adalah untuk secara signifikan mengurangi (dengan beberapa urutan besarnya) sampel prototipe (Gbr. 6).

Gambar 6. Peran skrining throughput tinggi dalam pengembangan obat baru. Skrining, baik laboratoriumnya ( in vitro) atau komputer ( dalam silikon) varian, adalah prosedur utama dan paling intensif sumber daya untuk memilih struktur awal obat (prototipe) dari perpustakaan senyawa yang tersedia. Hasil skrining seringkali menjadi titik awal untuk proses pengembangan obat lebih lanjut.

Penelitian klinis

Kedokteran adalah area di mana seseorang tidak boleh terburu-buru. Terutama dalam hal pengembangan obat baru. Cukuplah untuk mengingat kisah obat Thalidamide, yang dikembangkan pada akhir 50-an di Jerman, yang penggunaannya oleh wanita hamil menyebabkan kelahiran anak-anak dengan kelainan bawaan anggota badan, hingga mereka absen total. Efek samping ini tidak terdeteksi tepat waktu selama uji klinis karena pengujian yang kurang teliti dan akurat.

Oleh karena itu, saat ini, prosedur pengujian obat agak rumit, mahal dan memakan waktu (2-7 tahun pengujian di klinik dan dari $100 juta per kandidat senyawa, cm. Nasi. 7).

Gambar 7. Proses pengembangan obat baru memakan waktu 5 sampai 16 tahun. Biaya uji klinis senyawa kandidat tunggal lebih dari US$100 juta. Total biaya pengembangan, termasuk obat-obatan yang belum mencapai pasar, seringkali melebihi $1 miliar.

Pertama-tama, bahkan sebelum memasuki klinik, obat-obatan diperiksa untuk toksisitas dan karsinogenisitas, dan penelitian harus dilakukan, kecuali untuk sistem in vitro pada setidaknya dua jenis hewan laboratorium. Obat-obatan beracun, tentu saja, tidak masuk ke klinik, kecuali dalam kasus-kasus di mana mereka secara khusus dimaksudkan untuk terapi. penyakit serius dan belum memiliki analog yang kurang beracun.

Selain itu, obat-obatan dikenai studi farmakokinetik, yaitu, mereka diuji untuk karakteristik fisiologis dan biokimia seperti penyerapan, distribusi, metabolisme, dan ekskresi (dalam bahasa Inggris disingkat ADME - Penyerapan, Distribusi, Metabolisme, dan Ekstraksi). Bioavailabilitas, misalnya, adalah subkarakteristik dari pengenalan obat ke dalam tubuh, yang mencirikan sejauh mana kehilangan sifat biologisnya ketika dimasukkan ke dalam tubuh. Jadi, insulin yang dikonsumsi secara oral (melalui mulut) memiliki bioavailabilitas yang rendah, karena sebagai protein, insulin dipecah oleh enzim lambung. Oleh karena itu, insulin diberikan baik secara subkutan atau intramuskular. Untuk alasan yang sama, obat-obatan sering dikembangkan yang bertindak mirip dengan prototipe alami mereka, tetapi memiliki sifat non-protein.

Secara hukum, proses uji klinis obat baru memiliki banyak nuansa, karena memerlukan sejumlah besar dokumentasi pendukung (total beberapa ribu halaman), izin, sertifikasi, dll. Selain itu, banyak prosedur formal sangat bervariasi dari satu negara ke negara lain karena undang-undang yang berbeda. Oleh karena itu, untuk mengatasi berbagai masalah ini, ada perusahaan khusus yang menerima pesanan dari perusahaan farmasi besar untuk melakukan uji klinis dan mengarahkan mereka ke klinik tertentu, melengkapi seluruh proses dengan dokumentasi lengkap dan memastikan tidak ada formalitas yang dilanggar.

Peran komputasi dalam desain obat

Saat ini, dalam desain obat, seperti di sebagian besar bidang padat ilmu lainnya, peran teknologi komputer terus meningkat. Harus segera dicatat bahwa tingkat perkembangan teknik komputer saat ini tidak memungkinkan pengembangan obat baru hanya dengan menggunakan komputer. Keuntungan utama yang diberikan metode komputasi dalam hal ini adalah pengurangan waktu ke pasar untuk obat baru dan pengurangan biaya pengembangan.

Teknik komputer utama yang digunakan dalam desain drag adalah:

• pemodelan molekul (MM);
• penyaringan virtual;
• desain obat baru de novo;
• evaluasi sifat-sifat "kesamaan dengan obat";
• pemodelan pengikatan target ligan.

Metode MM berdasarkan struktur ligan

Jika tidak ada yang diketahui tentang struktur tiga dimensi target (yang cukup sering terjadi), mereka menggunakan metode untuk membuat senyawa baru berdasarkan informasi tentang struktur ligan yang sudah diketahui dan data aktivitasnya.

Pendekatan ini didasarkan pada paradigma yang berlaku umum dalam kimia dan biologi, yang mengatakan bahwa struktur menentukan sifat-sifat. Berdasarkan analisis korelasi antara struktur senyawa yang diketahui dan sifat-sifatnya, dimungkinkan untuk memprediksi struktur senyawa baru yang memiliki sifat yang diinginkan (atau, sebaliknya, untuk memprediksi sifat untuk struktur yang diketahui). Selain itu, pendekatan ini digunakan baik ketika memodifikasi struktur yang diketahui untuk meningkatkan sifat-sifatnya, dan ketika mencari senyawa baru menggunakan penyaringan pustaka senyawa.

Metode untuk menentukan kesamaan molekul (atau metode sidik jari) terdiri dari secara terpisah mempertimbangkan sifat-sifat tertentu dari molekul, yang disebut deskriptor (misalnya, jumlah donor ikatan hidrogen, jumlah cincin benzena, keberadaan substituen tertentu dalam posisi tertentu, dll.) dan membandingkan "sidik jari" yang dihasilkan dengan jejak molekul dengan sifat yang diketahui (digunakan sebagai sampel). Derajat kemiripan dinyatakan dengan koefisien Tanimoto, yang berkisar antara 0-1. Kemiripan yang tinggi menyiratkan kesamaan sifat-sifat molekul yang dibandingkan, dan sebaliknya.

Metode yang didasarkan pada koordinat atom ligan yang diketahui disebut metode hubungan kuantitatif antara struktur dan aktivitas ( QSAR, Hubungan Struktur Kuantitatif-Aktivitas). Salah satu metode yang paling banyak digunakan dari kelompok ini adalah metode analisis komparatif bidang molekuler ( comFA, Analisis Medan Molekul Perbandingan). Metode ini terdiri dari pendekatan struktur tiga dimensi ligan dengan satu set medan molekul yang secara terpisah mencirikan sterik, elektrostatik, donor-akseptor, dan sifat lainnya. Model CoMFA dibangun dari analisis regresi berganda ligan dengan aktivitas yang diketahui dan menggambarkan ligan yang harus mengikat dengan baik ke target yang diinginkan dalam hal bidang molekuler. Himpunan medan yang dihasilkan memberi tahu di mana ligan harus memiliki substituen besar dan di mana ia harus kecil, di mana ia harus polar dan di mana tidak, di mana ia harus menjadi donor ikatan hidrogen dan di mana ia harus menjadi akseptor, dan seterusnya.

Model dapat digunakan dalam tugas penyaringan virtual perpustakaan majemuk, bertindak dalam kasus ini sebagai analog dari farmakofor. Kerugian utama dari metode ini adalah bahwa ia memiliki daya prediksi yang tinggi hanya untuk kelas senyawa yang terkait erat; ketika mencoba memprediksi aktivitas senyawa dengan sifat kimia yang berbeda dari ligan yang digunakan untuk membangun model, hasilnya mungkin tidak cukup andal.

Diagram kemungkinan proses untuk membuat obat baru berdasarkan struktur ligan ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Contoh pemodelan molekul berdasarkan struktur ligan. Untuk peptida siklik urotensin II ( kiri bawah) struktur tiga dimensi ditentukan oleh spektroskopi NMR larutan air (kiri atas). Pengaturan timbal balik spasial residu asam amino dari motif TRP-LYS-TYR, yang penting untuk fungsi biologis, digunakan untuk membangun model farmakofor ( kanan atas). Sebagai hasil penyaringan virtual, senyawa baru ditemukan yang menunjukkan aktivitas biologis ( kanan bawah).

Jelas bahwa keandalan pemodelan, serta efisiensi seluruh proses perancangan obat baru, dapat ditingkatkan secara signifikan jika data diperhitungkan tidak hanya pada struktur ligan, tetapi juga pada struktur ligan. protein sasaran. Metode yang memperhitungkan data ini secara kolektif disebut sebagai desain drag berdasarkan informasi struktural ( SBDD, Desain Obat Berbasis Struktur).

Metode MM berdasarkan struktur protein

Karena potensi pertumbuhan biologi struktural, semakin memungkinkan untuk membangun struktur tiga dimensi eksperimental dari target, atau membangun model molekulernya berdasarkan homologi dengan protein yang struktur tiga dimensinya telah ditentukan.

Metode yang paling umum digunakan untuk menentukan struktur tiga dimensi biomakromolekul pada resolusi tinggi (Seringkali, ketika struktur eksperimental target masih belum tersedia, mereka menggunakan pemodelan berbasis homologi - metode yang ditunjukkan bahwa model dibangun oleh itu adalah kualitas yang cukup jika homologi antara template struktural dan protein simulasi tidak lebih rendah dari 40%.

Pemodelan homologi terutama sering digunakan dalam pengembangan obat yang menargetkan reseptor berpasangan G-protein, karena mereka, sebagai protein membran, sangat sulit untuk mengkristal, dan metode semacam itu belum tersedia untuk NMR. tupai besar. Untuk kelompok reseptor ini, struktur hanya satu protein yang diketahui - bovine rhodopsin, diperoleh pada tahun 2000 di Stanford, yang digunakan sebagai templat struktural di sebagian besar penelitian.

Biasanya, studi berdasarkan data struktural juga memperhitungkan data target mutagenesis untuk menentukan residu asam amino mana yang paling penting untuk fungsi protein dan pengikatan ligan. Informasi ini sangat berharga ketika mengoptimalkan model yang dibangun, yang hanya merupakan turunan dari struktur protein templat, tidak dapat memperhitungkan semua spesifikasi biologis objek yang dimodelkan.

Struktur tiga dimensi target, selain dapat menjelaskan mekanisme molekuler interaksi ligan-protein, juga digunakan dalam molecular docking, atau simulasi komputer interaksi ligan-protein. Docking menggunakan sebagai informasi awal struktur tiga dimensi protein (pada tahap pengembangan teknologi ini, sebagai aturan, konformasi tidak bergerak), dan struktur ligan, mobilitas konformasi dan interposisi dengan reseptor yang dimodelkan dalam proses dok. Hasil dari docking adalah konformasi ligan yang paling baik berinteraksi dengan protein binding site, ditinjau dari estimasi fungsi docking yang mendekati energi bebas ikatan ligan. Pada kenyataannya, karena banyak perkiraan, fungsi evaluasi tidak selalu berkorelasi dengan energi ikat eksperimental yang sesuai.

Docking memungkinkan Anda menghemat uang dan waktu dengan melakukan prosedur yang mirip dengan penyaringan throughput tinggi pada sistem komputer. Prosedur ini disebut skrining virtual, dan keuntungan utamanya adalah bahwa untuk tes farmakologis nyata, seseorang tidak perlu membeli seluruh perpustakaan yang berisi satu juta senyawa, tetapi hanya "prototipe virtual". Biasanya untuk menghindari kesalahan, screening dan docking digunakan secara bersamaan, saling melengkapi satu sama lain (Gbr. 9).

Gambar 9. Dua opsi untuk menggabungkan penyaringan throughput tinggi dan pemodelan molekul. Di atas: penyaringan berulang sekuensial. Seperangkat ligan yang relatif kecil digunakan pada setiap langkah prosedur; berdasarkan hasil penyaringan, sebuah model dibangun yang menjelaskan hubungan antara struktur dan aktivitas. Model digunakan untuk memilih set ligan berikutnya untuk pengujian. Bawah: penyaringan satu kali. Pada setiap langkah, model dibangun di atas set pelatihan dan digunakan untuk membuat prediksi pada set pengujian.

Dengan peningkatan daya komputer dan munculnya algoritma yang lebih tepat dan fisik, docking akan lebih memperkirakan energi pengikatan protein ke ligan, akan mulai memperhitungkan mobilitas rantai protein dan pengaruh pelarut. Namun, tidak diketahui apakah penyaringan virtual akan dapat sepenuhnya menggantikan eksperimen biokimia nyata; jika demikian, maka ini jelas membutuhkan tingkat algoritma baru yang secara kualitatif saat ini tidak dapat menggambarkan interaksi ligan dengan protein dengan benar.

Salah satu fenomena yang menggambarkan ketidaksempurnaan algoritma docking adalah paradoks kesamaan. Paradoks ini terletak pada fakta bahwa senyawa yang secara struktural sangat sedikit berbeda dapat memiliki aktivitas yang sangat berbeda, dan pada saat yang sama, dari sudut pandang algoritma docking, praktis tidak dapat dibedakan.

Prototipe obat dapat diperoleh tidak hanya dengan memilih dari database senyawa yang sudah disiapkan. Jika ada struktur target (atau setidaknya model farmakofor 3D), dimungkinkan untuk membangun ligan de novo menggunakan prinsip-prinsip umum interaksi antarmolekul. Dengan pendekatan ini, satu atau lebih fragmen molekul dasar ditempatkan di situs pengikatan ligan, dan ligan secara berurutan "dibangun" di situs pengikatan, dioptimalkan pada setiap langkah algoritma. Struktur yang dihasilkan, seperti pada docking, dievaluasi menggunakan fungsi evaluasi empiris.

Batasan penggunaan metode komputer

Terlepas dari semua janji mereka, metode komputer memiliki sejumlah keterbatasan yang harus diperhitungkan untuk membayangkan dengan benar kemungkinan metode ini.

Pertama-tama, meskipun ideologi dalam silikon menyiratkan pelaksanaan eksperimen komputer yang lengkap, yaitu eksperimen yang hasilnya berharga dan dapat diandalkan dalam dirinya sendiri, verifikasi eksperimental wajib dari hasil yang diperoleh diperlukan. Artinya, kerjasama erat dari kelompok ilmiah yang melakukan eksperimen komputer dengan kelompok eksperimen lain tersirat (Gbr. 5).

Selain itu, metode komputer belum dapat memperhitungkan seluruh variasi efek obat pada tubuh manusia, sehingga metode ini tidak dapat meniadakan atau bahkan secara signifikan mengurangi pengujian klinis, yang memakan sebagian besar waktu. waktu dalam pengembangan obat baru.

Jadi, hingga saat ini, peran metode komputer dalam desain obat dikurangi untuk mempercepat dan mengurangi biaya penelitian sebelum uji klinis.

Seret perspektif desain

Pengembangan rasional obat baru di industri, pada gilirannya, difasilitasi ketika sifat biokimia dasar dari proses normal dan penyakit lebih luas, meskipun tidak sepenuhnya, dipelajari di laboratorium akademik dan menjadi dipahami.

Dalam kebanyakan kasus, obat baru dibuat di laboratorium industri daripada di laboratorium akademik. Kedua proses ini saling melengkapi, karena mereka berbeda dalam pendekatan yang berbeda untuk memecahkan masalah yang sama. Karyawan laboratorium akademik sering menggunakan penemuan ilmuwan dari pusat industri dengan minat besar sebagai alat untuk menjelaskan mekanisme utama kerja obat. Penemuan di bidang industri memberikan kontribusi besar untuk penelitian mendasar di bidang farmakologi: ini adalah bagaimana mekanisme kerja, misalnya, obat-obatan seperti asam asetilsalisilat, simetidin ditemukan. Pengembangan rasional obat baru di industri, pada gilirannya, difasilitasi ketika sifat biokimia dasar dari proses normal dan penyakit lebih luas, meskipun tidak sepenuhnya, dipelajari di laboratorium akademik dan menjadi dipahami. Misalnya, pembuatan penghambat reseptor histamin bergantung pada pengetahuan bahwa histamin dilepaskan dalam tubuh dan berfungsi sebagai mediator dalam perkembangan urtikaria, demam, dan juga terlibat dalam sekresi asam normal di lambung. Efektivitas allopurinol pada asam urat dapat diprediksi melalui jalur sintesis asam urat yang telah ditetapkan dalam tubuh.

Menyembuhkan seseorang dari kanker, sangat mungkin terjadi jika rincian proses biokimia dalam sel ganas dan utuh diketahui, dan bukan karena pengujian empiris dari puluhan ribu bahan kimia yang diambil secara kebetulan atau karena mereka terkait dengan yang ada relatif non-selektif dan obat anti kanker yang tidak efektif. Obat-obatan diuji pada hewan yang telah diinduksi secara artifisial dengan kanker, atau pada hewan yang telah dibiakkan secara khusus untuk menghasilkan penyakit pada frekuensi tinggi, dan dalam kultur jaringan (walaupun dalam kondisi ini, sel memperoleh sifat baru). Paling sering, tujuan penelitian di industri farmasi dapat dinyatakan secara sederhana: menciptakan obat-obatan yang menguntungkan. Agar obat menjadi menguntungkan, obat itu harus bermanfaat dan aman, dan kualitas-kualitas ini pada akhirnya dievaluasi oleh dokter. Tugas ahli farmakologi adalah memprediksi sifat-sifat ini dari data percobaan pada hewan, dengan mempertimbangkan keterbatasan, kemampuan fakultas dan stafnya. Tugas ini harus dilakukan sedemikian rupa sehingga kemungkinan hilangnya informasi yang berguna diminimalkan. bahan obat; dengan kata lain, program penyaringan harus efektif. Tercatat bahwa pembuat obat mencoba membatasi diri pada "palsu" untuk "menyesatkan" tubuh pasien; dan ada beberapa kebenaran dalam hal ini. Kesulitan terbesar dalam farmakologi eksperimental terletak pada pengorganisasian percobaan hewan sedemikian rupa sehingga jumlah maksimum informasi dapat dikumpulkan dari sejumlah kecil hewan, dan bahwa informasi ini relevan dengan fisiologi dan patologi manusia. Misalnya, sangat sulit untuk merancang eksperimen pada hewan untuk menguji obat jika kemungkinan efektivitasnya ditujukan untuk mengoreksi cacat mental pada manusia, tetapi efek antikoagulan relatif mudah dipelajari, karena trombosit pada hewan dan manusia memiliki mekanisme yang sama dan tidak sulit untuk menentukan kemampuan pembekuan darah.

Pengembangan obat

Obat-obatan dapat dijadwalkan; tujuan ini dapat dicapai cukup sering. Ada empat pendekatan utama untuk pengembangan obat.

1. Sintesis analog atau antagonis hormon alami, autacoids atau zat mediator, atau molekul yang mengubah proses biokimia yang dipelajari, memungkinkan Anda untuk membuat obat baru yang secara fundamental memiliki efek terapeutik, seperti penghambat reseptor H2-histamin, agonis dan antagonis dopamin, penghambat saluran kalsium dan prostaglandin. Produktivitas pendekatan ini untuk memecahkan masalah menciptakan obat baru yang efektif adalah argumen kuat yang mendukung perlunya penelitian ilmiah mendasar dan dukungan komprehensif dari masyarakat. Hanya pemahaman tentang esensi dari proses yang terjadi pada organisme yang sehat, dan pelanggarannya dalam kasus penyakit, yang memungkinkan kita untuk menyelesaikan masalah cara mempengaruhi organisme untuk mencapai kesehatan dan kebahagiaan umat manusia (fakta bahwa upaya yang cukup serius untuk belajar dapat menyebabkan apa-apa hanya membenarkan perlunya penelitian lebih lanjut dan lebih baik, daripada meninggalkan atau menghentikannya).
2. Mengubah struktur obat-obatan yang dikenal, mungkin akan memungkinkan untuk membuat massa obat dengan sifat serupa, tetapi tidak berbeda secara mendasar satu sama lain. Namun, modifikasi molekul yang disengaja dapat menyebabkan perubahan struktur yang sangat penting sehingga memungkinkan untuk menghilangkan sifat-sifat tertentu dalam obat dan memberinya aktivitas yang sama sekali baru, yang mengarah pada penciptaan obat baru yang mendasar, misalnya, sulfonamid (antibakteri), turunan sulfourea (obat hipoglikemik). ), senyawa tiazid (diuretik), diacarb (inhibitor karbonat anhidrase), acetazolamide, digunakan pada glaukoma. Semuanya berasal dari sulfonamida pertama yang disintesis pada 1930-an.
3. skrining secara acak. Bahan kimia inovatif, disintesis atau berasal dari sumber alami, disaring pada hewan dengan serangkaian tes yang dirancang untuk melakukan efek yang menarik bagi peneliti. Skrining semacam itu saat ini merupakan studi yang sangat kompleks.
4. Identifikasi sifat-sifat baru dalam obat-obatan yang sudah digunakan di klinik, sebagai hasil dari pemeriksaan menyeluruh dan pengamatan efeknya pada berbagai sistem tubuh. Misalnya, dengan cara ini, sifat hipotensi dari beta-blocker, aktivitas antitrombotik dalam asam asetilsalisilat ditetapkan.

Proses pembuatan obat baru

Proses pembuatan obat baru dapat direpresentasikan sebagai berikut. A. Ide atau hipotesis. B. Sintesis zat. B. Hewan penelitian [berbagai (tikus, tikus, marmut , kelinci, kucing, anjing, monyet) dalam mempelajari berbagai zat]. I. Farmakologi. 1. Sifat yang mendasari efek terapeutik yang diinginkan. 2. Jenis tindakan lain: klasifikasi menurut sistem fisiologis utama. 3. Interaksi dengan obat lain yang memungkinkan penggunaan kombinasi lebih lanjut (penelitian ini dapat dilakukan pada tahap terakhir penelitian). 4. Farmakokinetik: Studi toksikologi tidak dapat dilakukan dengan memuaskan tanpa data farmakokinetik zat pada spesies hewan tempat studi toksisitas dilakukan. II. Metode penelitian toksikologi. 1. Pemberian dosis tunggal (toksisitas akut). 2. Pemberian zat secara berulang (toksisitas subakut, sedang dan kronis). 3. Studi toksisitas rutin: a) menggunakan setidaknya dua spesies mamalia (hanya satu di antaranya adalah hewan pengerat); b) setidaknya dua rute pemberian yang berbeda, salah satunya dimaksudkan untuk digunakan dalam pengobatan manusia; c) pendaftaran tanda-tanda manifestasi toksisitas dengan mempelajari mekanisme perkembangan kematian; menentukan sifat lesi (organ target), yaitu, tidak cukup untuk menunjukkan bahwa dosis 10 kali lebih besar dari yang diusulkan untuk perawatan pasien tidak menyebabkan kerusakan pada tubuh hewan. 4. Durasi studi dengan pemberian obat berulang: 5. Studi toksisitas pada hewan dengan pemberian berulang bahan obat biasanya dibagi menjadi dua periode: jangka pendek (2-4 minggu), di mana informasi indikatif diperoleh untuk perencanaan eksperimen lebih lanjut, dan jangka panjang: a) aplikasi tiga dosis: rendah, dekat dengan terapi yang diharapkan pada manusia, maksimum untuk mendeteksi dugaan toksisitas dan perantara; b) jika bahan obat merupakan prekursor (prodrug), yaitu dalam bentuk aslinya ia tidak aktif dan diperlukan bahwa ia mengalami transformasi metabolisme dalam tubuh untuk beralih ke bentuk aktif, perlu bahwa pada setiap spesies hewan percobaan transformasinya menjadi bentuk aktif juga harus ditetapkan; c) obat harus diberikan kepada hewan selama 7 hari. Namun, di masa lalu, ini berbeda. Rupanya, beberapa perusahaan merasa nyaman untuk mengambil contoh 5 hari kerja manusia yang juga cocok untuk melakukan eksperimen hewan dengan durasi yang sama; d) studi terkontrol (pemantauan) pada hewan harus mencakup hal-hal berikut: penentuan jumlah makanan yang dikonsumsi, berat badan, perubahan reaksi dan kondisi perilaku, tes darah, parameter biokimia dan urinalisis (untuk menentukan fungsi organ) , serta kontrol lainnya, khususnya visual untuk fitur yang relevan obat ini atau untuk penerimaannya oleh hewan; e) semua hewan yang mati selama penelitian harus diautopsi (ingat perlunya untuk mencegah kanibalisme hewan), karena ini penuh dengan hilangnya data yang berpotensi berharga; e) pada akhir masa penelitian, semua hewan disembelih dan organnya dilakukan pemeriksaan histologis; daftar jaringan yang diperlukan untuk penelitian (di Inggris) adalah 30 item; g) ada pengecualian untuk sebagian besar atau semua hal di atas; misalnya, secara praktis tidak mungkin untuk mempelajari efek terapeutik seperti perkembangan hipoglikemia, karena dapat disebabkan oleh penggunaan dosis obat yang sangat tinggi; tidak selalu mungkin untuk mempelajari perubahan toksik pada organ target. AKU AKU AKU. Metode penelitian toksikologi khusus. 1. Mutagenisitas. Tes bakteriologis untuk mutagenisitas memungkinkan untuk menentukan fokus mutasi (berpasangan dalam gen pengatur dan kerusakan makromolekul seluler). Mereka selalu dibutuhkan. Tidaklah cukup untuk mengekspos mikroorganisme pada efek obat hanya dalam kondisi in vitro, karena metabolit zat obat dengan sifat mutagenik dapat terbentuk di tubuh hewan atau manusia. Tes berbasis hewan diperlukan, seperti pemberian mikroorganisme secara intraperitoneal.2. Studi karsinogenisitas tidak diperlukan sebelum fase awal percobaan pada manusia kecuali ada indikasi kuat bahwa obat tersebut kemungkinan besar bersifat karsinogenik: misalnya, uji mutagenisitas positif, struktur obat dan metabolitnya pada manusia menunjukkan karsinogenisitas atau perubahan histopatologis pada organ yang diperoleh dalam studi toksisitas kronis, membuat orang menduga kemungkinan mutasi. Jika diasumsikan bahwa seseorang akan menerima obat selama lebih dari satu tahun, maka dalam percobaan studi karsinogenisitas harus dilakukan secara penuh (hampir seluruh kehidupan hewan). Kajian karsinogenisitas (onkogenisitas) meliputi: a) studi pada dua jenis hewan dengan insiden tumor spontan yang rendah; b) memperoleh data yang diperlukan tentang metabolisme produk obat; c) penggunaan tiga dosis: tinggi, tetapi dengan efek toksik minimal; rendah, lebih unggul daripada terapeutik (secara farmakologis) dosis efektif) dalam 2-3 dosis; menengah (rata-rata geometris antara dosis tinggi dan rendah); d) durasi penelitian pada tikus adalah 24 bulan (dan tambahan 6 bulan untuk mengevaluasi hasil), pada tikus dan hamster - 18 bulan, yaitu selama periode hidup mereka yang lebih lama. Dengan durasi penelitian, nilai hewan meningkat, karena kematian mereka selama epidemi atau karena alasan lain yang tidak terkait dengan penelitian yang sedang berlangsung memerlukan pemeriksaan ulang; ini bisa menyeret keluar program uji keamanan obat selama bertahun-tahun; e) setelah menyelesaikan tes, sesuai dengan instruksi yang tersedia (di Inggris), pemeriksaan histologis dari 30 jenis jaringan tubuh harus dilakukan; namun, daftar ini tidak ada habisnya dan keadaan khusus yang timbul dari penelitian ini harus diperhitungkan; f) definisi: neoplasma (tumor) adalah populasi sel patologis dengan peningkatan aktivitas proliferasi yang biasanya tidak terkendali dan perubahan morfologis dan fungsional lainnya yang kurang jelas; mereka berkembang terlepas dari faktor yang menyebabkan kemunculannya (dengan pengecualian tumor yang diinduksi virus); tumor ganas menembus ke jaringan sekitarnya dan/atau bermetastasis; g) interpretasi hasil yang diperoleh; metode yang paling dapat diandalkan untuk membuktikan bahaya mempelajari karsinogenisitas suatu zat bagi manusia adalah studi epidemiologi; Terlepas dari kenyataan bahwa sebagian besar zat yang bersifat karsinogenik pada manusia telah ditemukan bersifat karsinogenik pada hewan, masih belum diketahui bagaimana karsinogenik pada manusia adalah zat yang bersifat karsinogenik pada hewan. "Ekstrapolasi data eksperimen ke manusia adalah prosedur yang sulit dan terkadang sewenang-wenang ..."

“Kemungkinan risiko karsinogenik pada manusia meningkat jika ditemukan tumor ganas besar yang telah menyebar ke jaringan tertentu, sedangkan hewan telah menerima zat uji dengan cara yang sama seperti seseorang menerimanya, dan dosis zatnya sama. atau kurang dari yang menyebabkan toksisitas minimal. Dalam keadaan lain, zat uji dianggap sebagai karsinogen yang lemah dan risiko penggunaannya ditimbang terhadap nilainya sebagai agen terapeutik. h) ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan tes jangka pendek untuk menentukan karsinogenisitas zat uji. Hal ini penting bukan hanya karena akan menekan biaya penelitian, tetapi juga mempercepat pelaksanaannya sebelum dimulainya pemberian obat kepada seseorang. Namun, uji mutagenisitas jangka pendek yang tersedia saat ini tidak dapat menggantikan studi karsinogenisitas hewan yang diperlukan secara formal sejauh potensi karsinogenisitas obat dapat ditetapkan. Hasil positif diperoleh selama studi jangka pendek, selalu memerlukan studi secara penuh, jumlah yang diperlukan secara resmi. Jika hasil pengamatan jangka pendek negatif dan obat tidak menunjukkan sifat mutagenik, ini tidak mengesampingkan kebutuhan untuk mengidentifikasi karsinogenisitasnya secara penuh. Mungkin timbul pertanyaan mengapa senyawa baru dapat diberikan kepada seseorang sebelum studi skala penuh yang diperlukan tentang karsinogenisitas diselesaikan. Jawabannya adalah sebagai berikut: penelitian pada hewan memiliki nilai prediksi yang tidak pasti, penyelesaian wajib studi karsinogenisitas penuh akan membuat pengembangan obat yang diinginkan secara sosial menjadi sangat mahal dan bahkan mengarah pada risiko penghentian pengembangannya. Ini dapat menunda pengembangan obat yang berguna, sementara pada saat yang sama akan semakin banyak pengujian yang dilakukan terhadap zat-zat yang pada akhirnya akan dilarang karena alasan lain. Semua ini mungkin tampak benar atau salah bagi seseorang, tetapi itulah masalah yang ada dalam kenyataan.

IV. Pengaruh pada proses reproduksi. Ini dilakukan untuk menentukan efek toksik pada: gamet jantan dan betina; homeostasis intrauterin; embriogenesis; janin; metabolisme dalam tubuh ibu, yang menyebabkan kerusakan pada janin; pertumbuhan dan perkembangan rahim; persalinan; perkembangan pascakelahiran, refleks mengisap bayi baru lahir dan menyusui; efek jangka panjang pada keturunan, misalnya, pada perilaku, fungsi generatif; generasi selanjutnya. Saat mempelajari beberapa efek, perlu untuk melakukan percobaan pada setidaknya dua jenis hewan (misalnya, dalam studi embriotoksisitas), dalam kasus lain, satu spesies sudah cukup (misalnya, ketika menentukan efek pada perkembangan perinatal, kesuburan). Sebagai aturan, tiga dosis digunakan selama percobaan. Studi farmakokinetik harus dilakukan pada hewan hamil, dan konsentrasi zat obat ditentukan baik di tubuh betina maupun janinnya. Hasil otopsi dan pemeriksaan histologi, disediakan dalam studi efek pada fungsi reproduksi, berfungsi sebagai dokumen utama dalam studi laboratorium.

Masalah Etika dalam Menggunakan Hewan dalam Obat

Banyak penelitian dilakukan pada hewan yang dibius yang disembelih dengan metode "manusiawi", atau pada organ hewan yang diisolasi. Namun, saat ini tidak ada model lain yang akan menggabungkan saling ketergantungan sistem fungsi berbagai organ dan metabolisme dengan pembentukan produk transformasi yang aktif secara biologis. Keraguan serius mungkin muncul sehubungan dengan eksperimen toksikologi yang menyebabkan banyak penderitaan pada hewan. Kesemuanya itu sama sekali tidak dapat dipertanggungjawabkan jika hasilnya tidak bermanfaat bagi manusia. Dalam banyak hal, fungsi hewan mirip dengan fungsi manusia, tetapi ada juga perbedaan yang mencolok.

Signifikansi Statistik

Jika satu pengobatan dianggap lebih efektif daripada yang lain, maka untuk menemukan kebenaran (ini hanya keanehan yang tampak), seseorang harus mulai dengan menguji hipotesis bahwa metode tersebut sama-sama efektif atau tidak efektif. Dalam hal ini, kita dapat berbicara tentang hipotesis tidak ada perbedaan (hipotesis nol). Jadi, jika pengobatan dilakukan dalam dua kelompok yang berbeda pasien (perbandingan antara pasien) atau jika setiap pasien dirawat dengan masing-masing obat (perbandingan pada pasien yang sama) dan ditemukan bahwa salah satu metode pengobatan lebih efektif daripada yang lain, maka perlu ditentukan apakah perbedaan yang diperoleh benar-benar karena keunggulan satu metode atas yang lain. Uji signifikansi statistik menunjukkan seberapa sering perbedaan nilai dapat terjadi karena kebetulan (paparan acak) jika tidak ada perbedaan nyata antara perlakuan. Jika hasil tes sedemikian rupa sehingga perbedaan statistik yang dihasilkan masih tidak mungkin, karena pada kenyataannya tidak ada, maka dokter dapat secara mandiri memutuskan apa yang harus dipercaya, atau setidaknya bertindak seolah-olah keuntungan nyata dari salah satu metode, dan mengenalinya dalam praktik. Perbedaan mungkin signifikan secara statistik, tetapi secara klinis tidak signifikan.

Uji signifikansi statistik dalam uji klinis

Sama halnya, identifikasi perbedaan mungkin menunjukkan ketidakhadiran mereka dalam efektivitas kedua perlakuan, meskipun masih ada kemungkinan bahwa dalam kenyataannya memang ada. Dengan direncanakan dengan baik uji klinis adalah mungkin untuk menghitung probabilitas tidak melihat perbedaan nyata pada jumlah tertentu setelah menyelesaikan sejumlah penelitian tertentu. Dalam praktik klinis, harus diingat bahwa jika hasil tes untuk validitas statistik kebenaran "hipotesis nol" menunjukkan tidak adanya perbedaan antara metode pengobatan hanya dalam lima kasus dengan percobaan 100 kali lipat, maka perbedaan seperti itu dapat diambil sebagai bukti yang cukup bahwa "hipotesis nol", kemungkinan besar , tidak valid (tetapi bukan tidak mungkin), padahal sebenarnya terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan. Tingkat probabilitas dalam uji coba terapeutik ini dinyatakan sebagai perbedaan yang signifikan secara statistik, atau signifikan pada tingkat 5%, atau pada p=0,05 (p berarti persentase dibagi 100, yaitu proporsi acak). Signifikansi Statistik hanya berarti bahwa ada kemungkinan kecil bahwa tidak ada perbedaan efektivitas kedua perawatan. Jika, ketika melakukan analisis matematis, ditemukan bahwa hipotesis tidak ada perbedaan benar untuk penyimpangan yang diamati, atau bahkan lebih jelas hanya sekali dalam pengulangan percobaan 100 kali lipat, biasanya dianggap bahwa hasil yang diperoleh secara statistik sangat signifikan. pada tingkat 1%, atau pada p = 0,01. Tes statistik tidak memberikan bukti keuntungan dari satu metode atau yang lain, karena mereka hanya menunjukkan probabilitas. Dokter memiliki hak untuk mengakui hasil tes sebagai benar jika mereka: signifikansi statistik(p=0,05) jika ia memiliki dasar teoretis yang cukup terbukti untuk mengharapkan hasil yang serupa. Pada saat yang sama, dokter dapat menolak untuk menerima kesimpulan yang diperoleh berdasarkan analisis jika secara teoritis tidak mungkin atau bertentangan dengan pengalaman klinisnya, meskipun perbedaannya akan sangat signifikan secara statistik (p = 0,001). Dan itu akan bijaksana. Penting untuk tidak terjebak dalam statistik, tetapi sama pentingnya untuk menghindari mengabaikan yang sudah jelas. Statistik dapat didefinisikan sebagai seperangkat metode untuk membuat keputusan yang bijaksana dalam menghadapi ketidakpastian. Digunakan dengan Benar Analisis statistik adalah alat yang sangat berharga untuk meningkatkan metode pengobatan. Banyak peneliti percaya bahwa hasil studi yang signifikan secara statistik hanya itu yang diperlukan (editor mencoba mempublikasikan hasil tes dengan perbedaan yang signifikan secara statistik dan menolaknya dengan perbedaan yang tidak signifikan, karena studi tanpa perbedaan tampaknya tidak menarik bagi mereka). Ini tidak benar. Dua jenis kesalahan dalam eksperimen terapeutik harus dievaluasi. Tipe I - mengidentifikasi perbedaan dalam efektivitas metode pengobatan, meskipun pada kenyataannya tidak ada; Tipe II - perbedaannya tidak terungkap, padahal kenyataannya begitu, dan begitu diucapkan sehingga dokter memiliki pertanyaan: apa penyebabnya? Dokter juga harus memutuskan apakah dia menerima kesalahan Tipe II dan dengan tingkat kepercayaan apa dia akan menggunakan data penelitian untuk merawat pasien. Jadi, hanya indikasi signifikansi statistik perbedaan efektivitas kedua metode pengobatan tidak dapat menjawab pertanyaan memilih yang paling efektif dari mereka. Misalnya, hasil penelitian menunjukkan bahwa validitas statistik tidak ada perbedaan. Ini berarti bahwa nilai yang dibandingkan tidak berbeda dalam kondisi tertentu, tetapi dalam kondisi lain, misalnya, dengan peningkatan jumlah pengamatan, signifikansi statistik dapat menjadi lebih signifikan, yaitu, probabilitas menjadi signifikan secara statistik, yang berfungsi kepentingan dokter, karena memungkinkan Anda untuk membuktikan keuntungan dari metode yang tampaknya lebih berharga. Kurangnya signifikansi statistik dari perbedaan diinterpretasikan secara berbeda tergantung pada jumlah pasien yang diperiksa, misalnya 50 atau 500. Dengan peningkatan jumlah pengamatan, kemungkinan reliabilitas meningkat. Dengan jumlah yang kecil, kemungkinan ini jauh lebih kecil, meskipun mungkin penting secara klinis, meskipun fakta bahwa perubahan dalam tingkat respons terhadap pengobatan itu sendiri kecil. Hasil yang tidak signifikan secara statistik dapat diartikan tidak memiliki signifikansi klinis jika, menurut laporan, interval kepercayaan antara hasil perbedaan perlakuan sempit. Uji klinis meliputi pengukuran indikator seperti nyeri, pembengkakan, tekanan darah, frekuensi serangan nyeri pada jantung. Indikasi interval kepercayaan 95% untuk rata-rata perbedaan antara dua perlakuan berarti: a) kompatibilitas nilai sebenarnya terkecil dan terbesar dari data spesifik (misalnya, efektivitas perawatan) pada tingkat kepercayaan 5%; b) kisaran di mana, dengan pasti (95%), ada nilai benar atau sangat penting, misalnya, perbedaan efektivitas metode pengobatan. Interval kepercayaan menunjukkan keakuratan penelitian, dan jangkauannya yang besar menunjukkan konten informasi yang tidak memadai, terlepas dari keandalan atau ketidakandalan dari perbedaan yang terdaftar. Dia memperingatkan agar tidak memberikan terlalu banyak bobot atau kepercayaan pada hasil penelitian kecil. Interval kepercayaan sangat berguna ketika menafsirkan data dari studi semacam itu, karena menunjukkan tingkat ketidakpastian dalam hasil yang diperoleh, misalnya, ketika menentukan perbedaan antara dua cara (ada atau tidak ada perbedaan statistik). Penggunaan data rata-rata, dikombinasikan dengan interval kepercayaan, menghasilkan perkiraan yang benar. Jadi, misalnya, jika perbedaan efektivitas dua perlakuan tidak signifikan secara statistik, dan interval kepercayaan untuk rata-rata lebar, maka perbedaan tersebut sesuai dengan validitas "hipotesis nol", yaitu tidak ada perbedaan antara perawatan atau frekuensi efek samping atau mayor yang signifikan efek positif yang tampaknya sangat penting. Situasi ini muncul hanya dengan sejumlah kecil pengamatan, dapat dihindari jika hanya jumlah minimum pengamatan yang diperlukan untuk ditetapkan dengan: kemungkinan besar efek yang berguna, yang sebelumnya ditentukan oleh dokter, atau ketidakhadirannya. Hasil penelitian, yang tidak memungkinkan untuk sampai pada kesimpulan yang pasti, tidak berguna dan tidak etis, karena menimbulkan risiko bagi pasien, membutuhkan waktu dari spesialis dan memerlukan biaya keuangan yang tidak dapat dibenarkan. Sebuah studi yang dirancang harus informatif (memiliki "kekuatan") yang memadai, misalnya, memberikan setidaknya 80% peluang untuk mendeteksi efek yang diinginkan dengan interval kepercayaan yang sempit dan signifikansi statistik 5% (p = 0,05). Tidak ada gunanya memulai penelitian dengan peluang kurang dari 50% untuk memberikan penetapan tujuan bagi peneliti, yaitu jika "kekuatan" prediktifnya terlalu rendah. Namun, studi skala kecil seperti itu sering dilakukan, dan hasilnya dipublikasikan tanpa menentukan interval kepercayaan, rata-rata yang bervariasi, yang akan mengungkapkan ketidakkonsistenan mereka. Saat melakukan penelitian, laporan harus memuat informasi tertentu.

1. Perbedaan yang diamati dalam keberhasilan pengobatan pada kedua kelompok tidak signifikan secara statistik (p>0,05), tetapi hasil ini sesuai (interval kepercayaan 95%) dengan perbedaan nyata yang ada dalam rentang yang luas: dari +30 hingga -20% (yaitu , dengan besaran nilai tanda yang berlawanan hampir sama); rentang dispersi yang luas menunjukkan bahwa hasil penelitian ternyata tidak berguna, karena tidak hanya rentang fluktuasi perbedaan efek yang lebar, tetapi juga nilai yang diperoleh dalam perbedaan efek tidak dapat dibedakan dari nol (“spin ” sekitar nol).
2. Perbedaan yang diamati antara kelompok yang menerima perlakuan berbeda, signifikan secara statistik (p<0,05), но результат совместим с существующими различиями от 2 до 35% (в одном и том же направлении); при таком широком диапазоне различий можно не получить объективной оценки, так как клинически полезные различия в эффекте могут устанавливаться только в пределах 20%.

Jika kisaran fluktuasi sempit, misalnya, 30-38% dan nilainya di atas nilai minimum yang diperlukan secara klinis (20%), yang diakui sebagai penting secara klinis dan signifikan secara statistik, maka dapat dikenali bahwa informasi yang dapat dipercaya telah diperoleh, yang harus diakui sebagai berharga (jika dikonfirmasi oleh data penelitian lain) untuk mendukung rekomendasi untuk pengobatan pasien. Jika semua laporan jurnal disertai dengan informasi seperti itu tentang signifikansi statistik dan interval kepercayaan, akan ada informasi yang kurang berguna dan bahkan menyesatkan pada uji coba terapeutik dalam literatur, karena editor akan menolak untuk menerbitkan materi yang tidak mengandung informasi berharga menurut penulis sendiri. .

Volume studi terapeutik, jumlah peserta

Sebelum memulai studi terapeutik, perlu untuk memutuskan waktu penghentiannya. Jumlah pasien yang diperlukan untuk berpartisipasi di dalamnya tergantung pada perbedaan yang dianggap penting secara klinis, yang harus dicari terlebih dahulu. Jika peneliti dapat menentukan sebelumnya perbedaan yang diinginkan dalam kemanjuran pengobatan (seolah-olah dia telah menyelesaikan percobaan dan mendiskusikan signifikansi hasil), maka jumlah pasien yang diperlukan untuk mendapatkan perbedaan yang signifikan secara klinis, jika memang perbedaan tersebut benar-benar dapat ada, dapat dihitung. Ini disebut konsep resolusi uji klinis (kekuatan) (kemampuan untuk menentukan perbedaan yang signifikan secara statistik dalam mendukung pengobatan yang lebih tepat ketika perbedaannya sama atau lebih besar dari perbedaan yang berguna secara klinis yang diminati oleh dokter). Jelas, perhitungan seperti itu harus dilakukan sebelum dimulainya tes, dan bukan setelah selesai, ketika ternyata resolusinya terlalu rendah dan tes itu tidak berguna. Terlalu percaya diri pada kemampuan untuk mendeteksi perbedaan yang sangat kecil dapat menyebabkan perlunya penelitian yang sangat besar. Kompromi sering perlu dibuat, dengan mempertimbangkan (biasanya terlalu tinggi) jumlah pasien yang tersedia untuk peneliti, kelayakan tujuan, dan penilaian realistis dari perbedaan yang benar-benar signifikan secara klinis. Seorang dokter yang bermaksud menggunakan sekelompok pasien tetap dalam uji coba terapeutik biasanya akan berkonsultasi dengan ahli statistik untuk memutuskan jumlah peserta yang dibutuhkan. Penilaian semacam itu mungkin menjadi benar jika dokter melaporkan statistik tentang besarnya perbedaan yang ingin dia tentukan, dan tentang risiko yang dapat ditoleransi yang terkait dengan kesalahan tipe I dan II, yaitu kesalahan dalam analisis hasil, dinyatakan dalam mengenali perbedaan ketika tidak ada (tipe I), dan untuk non-deteksi ketika ada (tipe II). Hasil perhitungan seperti itu biasanya membuat dokter terkejut, karena ia memiliki gagasan yang sangat kabur tentang hal ini dan biasanya antusias dengan efek terapeutik yang diharapkan. Dia mulai dalam kasus-kasus seperti itu untuk berbicara tentang keinginannya untuk benar-benar mendefinisikan perbedaan "apa pun", betapapun kecilnya, yang akan "cukup terbukti" untuk menerimanya sebagai benar-benar ada. Namun, apa yang mungkin tampak bagi dokter sebagai persyaratan yang cukup sederhana, pada kenyataannya, mengarah pada kebutuhan untuk memasukkan sejumlah besar pasien dalam uji coba. Dua poin sudah cukup. Jika angka kematian adalah 20% (misalnya, dengan tetanus di beberapa wilayah di dunia), maka sekitar 1000 pasien harus berpartisipasi dalam percobaan (penelitian serupa telah dilakukan). Sebuah studi yang akan menetapkan, dengan kepastian 5%, manfaat dari salah satu perawatan (sambil meningkatkan efektivitas yang terakhir dari 75 menjadi 85%) harus dilakukan pada 500 peserta; dalam hal ini, resolusinya akan menjadi 80%. Jelas bahwa semakin besar perbedaan yang diharapkan, semakin sedikit pasien yang dibutuhkan dalam penelitian, dan semakin kecil perbedaan yang diharapkan, semakin banyak pasien (perhitungan ini dengan jelas menunjukkan mengapa metode terkontrol untuk mengevaluasi efek terapeutik obat semakin menarik perhatian. dari peneliti). Sebuah studi yang dilakukan dengan baik yang memberikan tingkat probabilitas moderat bahwa hasilnya dikonfirmasi oleh peneliti lain harus lebih disukai daripada studi yang tujuannya adalah untuk menentukan efektivitas metode pengobatan dengan keandalan mutlak. Studi atau tes kegagalan seperti itu karena kebosanan dan kelemahan manusia lainnya akan memastikan bahwa hasil yang diperoleh ketika obat yang diuji sudah usang. Biasanya, studi yang direncanakan dilakukan dengan analisis statistik periodik (mingguan atau bulanan), dan segera setelah perbedaan yang signifikan secara statistik dalam efektivitas pengobatan diperoleh, itu dapat dianggap selesai. Sayangnya, bagaimanapun, tidak mungkin untuk menjalankan perawatan pada saat yang sama dan secara berkala melakukan pemrosesan statistik dari hasil yang diperoleh untuk menetapkan "bagaimana keadaannya" atau untuk menghentikan penelitian ketika perbedaan hasil menjadi signifikan. Tes harus diselesaikan tidak hanya dalam hal evaluasi hasil, tetapi juga dalam waktu, karena situasinya dapat berubah, dan oleh karena itu statistik juga dapat berubah; oleh karena itu, studi jangka pendek dapat menyesatkan dan tidak sesuai dengan kebenaran sarana yang dibandingkan. Konfirmasi hasil oleh peneliti lain diperlukan untuk kemajuan tidak hanya terapi, tetapi juga ilmu pengetahuan secara umum. Tidak bijaksana, mencapai level yang tidak mencukupi signifikansi statistik dari perbedaan(mis., p-0,06), bertujuan untuk mencapai tingkat signifikansi statistik yang konsisten (mis., p=0,05) dengan sedikit meningkatkan jumlah pasien yang terdaftar dalam studi, dengan harapan ini akan menghasilkan p=0,05, atau kurang. Anda tidak boleh sengaja menggunakan teknik ini untuk mendapatkan perbedaan yang signifikan. Hanya kemungkinan perawatan itu sendiri yang harus menjadi satu-satunya faktor yang menentukan hasil tertentu. Namun, ini hanya pertimbangan teoretis, dan praktis tidak ada peneliti yang akan merawat pasien selama berbulan-bulan tanpa memastikan apa yang terjadi pada kelompok yang diamati dalam hal metode evaluasi statistik, dan siapa yang tidak akan mengalami pengaruh hasil penelitian. analisis statistik pada keputusan penerimaan tentang kelayakan mengakhiri atau melanjutkan studi. Sebenarnya, ini tidak konsisten dengan prinsip-prinsip statistik, tetapi, tidak diragukan lagi, perilaku dokter seperti itu masih diamati. Ini menunjukkan bahwa solusi paling sederhana adalah membiarkan semuanya apa adanya, dan secara mental mengenali sebagian besar nilai yang dipublikasikan sebagai dua kali lipat nilainya (dibandingkan dengan yang sebenarnya). Satu-satunya alternatif yang benar-benar etis dan dapat dibenarkan untuk posisi seperti itu adalah mempekerjakan ahli statistik yang memenuhi syarat dalam penelitian, yang dapat menggunakan data untuk analisis terkomputerisasi setiap minggu untuk perencanaan yang konsisten. Perencanaan yang konsisten. Jenis perencanaan ini dipraktekkan sehubungan dengan kebutuhan yang jelas untuk koreksi tambahan dari rencana studi, yang akan memungkinkan mereka untuk melanjutkan atau berhenti setelah diterima. hasil yang signifikan secara statistik atau jika tidak diinginkan untuk melanjutkannya. Fitur penting dari perencanaan tersebut adalah bahwa tes terbatas pada waktu yang telah ditentukan, sedangkan peneliti, menurut hasil yang diperoleh sampai titik tertentu, harus memutuskan sendiri bahwa saat ini telah tiba (sedikit dari mereka dapat menahan diri dari memilih saat perbedaan signifikan secara statistik, yang pasti mengarah pada frekuensi hasil positif yang tinggi). Metode analisis sekuensial memungkinkan kelanjutan percobaan, tetapi bukan tanpa kelemahan: misalnya, satu hasil akhir tertentu harus diperoleh pada saat yang dipilih, meskipun banyak percobaan, misalnya, ketika mengevaluasi obat antirematik, memerlukan evaluasi banyak indikator. Sebuah kompromi ditemukan antara percobaan kelompok tetap dan percobaan desain sekuensial. Hal ini memungkinkan untuk dilakukan analisis statistik formal dalam beberapa tahapan yang telah ditentukan dan keputusan untuk melanjutkan atau menghentikan penelitian. Melakukan analisis sementara seperti itu mengurangi signifikansi statistik, tetapi tidak signifikan jika dilakukan kurang dari empat kali dalam jangka waktu yang lama (karena analisis sementara dilakukan dengan mempertimbangkan tingkat kesalahan tipe I yang lebih tinggi dan berlebihan, oleh karena itu, risiko total itu, diambil selama perencanaan, pada akhir tes tidak meningkat). Perencanaan sekuensial yang dimodifikasi ini mencerminkan kondisi nyata kedokteran praktis dan memberikan kombinasi yang wajar dari persyaratan statistik dan kedokteran. Konsultasi ahli statistik saat merencanakan studi diperlukan, karena setelah selesai ia tidak dapat lagi meningkatkan daya pisahnya. Signifikansi uji perbedaan cukup dapat diterapkan hanya untuk percobaan di mana satu-satunya variabel yang berbeda secara sistematis antara kelompok adalah efek dari obat studi. Kesalahan dalam pemilihan pasien, pengelompokannya, pemeriksaan dan evaluasi perubahan dalam indikator terpenting yang diamati di bawah pengaruh pengobatan menyebabkan pemrosesan statistik hasil menjadi tidak berarti. Pemrosesan statistik dari sejarah kasus lama lebih menyesatkan daripada membantu, dan tidak memiliki nilai ilmiah.

Sensitivitas metode penelitian klinis

Sayangnya, uji klinis tidak sesensitif yang diinginkan dokter. Uji klinis yang membandingkan angka kematian antara kelompok dengan rasio 1:3 atau lebih sangat dapat diandalkan, tetapi bila perbedaan rasio kurang dari 2:3, efektivitas obat sulit ditentukan. Jumlah rasio ini sangat penting dan harus diperhitungkan oleh semua penyelenggara uji klinis. Dalam hal ini, kesalahan yang paling umum adalah mencoba melakukan penelitian di mana perbedaan kematian pada kedua kelompok yang dibandingkan tidak akan melebihi 2:3.

Jelas bahwa hasil sebuah penelitian jarang memberikan jawaban pasti atas pertanyaan yang diajukan oleh para dokter. Hasil konfirmasi yang diperoleh oleh peneliti dari pusat lain memainkan peran utama dalam menetapkan kemanjuran obat yang sebenarnya. Jika, ketika melakukan studi dalam beberapa kelompok, hasilnya bervariasi, maka mereka mencoba untuk mengumpulkan semua bahan bersama-sama dan memasukkan data ke pemrosesan statistik yang sesuai (tetapi Anda tidak bisa hanya menjumlahkan kelompok). Sebuah analisis umum dapat menjadi pelajaran. Namun, hasil yang dipilih untuk analisis harus berkualitas tinggi, dan hasil umum harus ditangani dengan hati-hati.

Siapa pemburu narkoba dan mengapa heroin digunakan untuk mengobati batuk, Valentin Tabakmakher, Ph.D.

Desain drag adalah pengembangan terarah dari obat baru dengan sifat yang telah ditentukan. Dalam rumusan ini, kata “diarahkan” menarik perhatian, bukan? Pertanyaan segera muncul: apa yang terjadi pada pengembangan obat-obatan "tidak terarah"? Dan bagaimana properti ini diatur? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, masuk akal untuk memahami konsep umum penciptaan, seperti yang muncul saat ini. Tapi pertama-tama, sedikit sejarah.

Pada tahun 70-an abad ke-19, Paul Ehrlich, ketika masih menjadi mahasiswa kedokteran, mengemukakan gagasan tentang adanya pembentukan jaringan di dalam tubuh, yang ia sebut sebagai "kemoreseptor". Dia menyarankan bahwa mereka dapat secara khusus berinteraksi dengan senyawa kimia (Erlich yang dibuat khusus disebut "magische Kugel" - "peluru ajaib" - kira-kira Indicator.Ru). Ide ini kemudian dikembangkan oleh John Langley. Dia mendalilkan bahwa di setiap sel tubuh terdapat protein yang dapat mengikat senyawa kimia, mengubah keadaannya dan dengan demikian mengontrol kerja sel dan organisme secara keseluruhan. Apa artinya ini bagi penemuan obat? Dari sudut pandang terapi obat (farmakoterapi), ini berarti bahwa di dalam tubuh, obat tidak berinteraksi dengan apa pun, tetapi dengan molekul tertentu.

Oleh karena itu terminologi khusus: "molekul spesifik" organisme ini biasanya disebut "target". Target adalah makromolekul yang terkait dengan fungsi tertentu, pelanggaran yang menyebabkan patologi. Biasanya, targetnya adalah enzim atau reseptor sel.

Di sisi lain, kita memiliki obat - senyawa kimia yang secara khusus berinteraksi dengan target, sehingga mempengaruhi target dan secara tidak langsung pada proses di dalam sel. Biasanya obat adalah senyawa dengan berat molekul rendah. Semua orang tahu asam asetilsalisilat (aspirin), digunakan sebagai agen antipiretik dan anti-inflamasi. Targetnya adalah siklooksigenase (makromolekul) - enzim yang terlibat dalam proses inflamasi. Aspirin mengikat siklooksigenase secara ireversibel dan dengan demikian mencegah perkembangan proses inflamasi.

Bagaimana obat dibuat? Pertama-tama, Anda perlu memutuskan target. Ini sangat sulit dilakukan, karena bukan hanya satu protein, tetapi beberapa, biasanya terlibat dalam pengembangan proses patologis. Saat ini, metode genomik komparatif dan fungsional berhasil mengatasi tugas ini.

Jika kita sudah memutuskan apa targetnya, kita perlu memutuskan apa yang akan kita uji terhadap target ini, apa yang akan kita anggap sebagai obat potensial. Kita tidak dapat menguji semua senyawa kimia yang diketahui umat manusia, ada puluhan juta di antaranya. Oleh karena itu, beberapa pembatasan harus diberlakukan (biasanya disebut drug-likeness, yaitu "kemiripan dengan obat"). Pertama, kelarutan. Kedua, berat molekul rendah. Ketiga, ada tidaknya kelompok bermuatan tertentu, dan sebagainya. Dengan cara ini, kami mempersempit "ruang kimia" dari puluhan juta menjadi satu juta molekul yang akan kami uji terhadap target. Biasanya, perusahaan farmasi menggunakan perpustakaan majemuk yang dibuat khusus untuk tujuan ini.

Langkah selanjutnya disebut “screening” atau mencari ligan. Ligan adalah molekul yang 100% berinteraksi dengan target kita. Bagaimana penyaringan dilakukan? Bayangkan sepotong kaca persegi panjang dengan sumur seribu mikroliter, masing-masing berisi protein target kita. Sambungan ditambahkan ke sumur yang perlu diuji, dan kemudian didaftarkan apakah ada interaksi atau tidak. Secara alami, ini tidak dilakukan oleh orang, tetapi secara otomatis, pada perangkat yang dapat bekerja sepanjang waktu dan bahkan sepanjang tahun. Jadi, alih-alih satu juta senyawa potensial, kami hanya mendapatkan beberapa ribu sebagai hasil penyaringan.

Pada tahap selanjutnya, senyawa terpilih menjalani prosedur optimasi, yaitu modifikasi kimia. Gugus kimia "dipotong" dari molekul atau, sebaliknya, gugus lain dijahit, dan molekul ini kembali melalui prosedur penyaringan untuk memeriksa bagaimana aktivitas telah berubah, apakah senyawa tersebut masih terikat pada target, apakah telah menjadi lebih baik atau lebih buruk. Contoh modifikasi yang umum adalah asetilasi, penambahan residu asam asetat. Asam amino sistein digunakan dalam terapi, misalnya untuk pengobatan katarak. Turunan asetil sistein - asetilsistein (lebih dikenal sebagai ACC) - digunakan, misalnya, pada bronkitis untuk mengencerkan dahak. Menariknya, modifikasi ini sangat sering digunakan dalam bidang pengembangan obat. Misalnya, asam asetilsalisilat adalah turunan asetil dari asam salisilat, dan parasetamol adalah turunan asetil dari anilin, juga diperoleh dengan asetilasi.

Sebagai hasil optimasi, beberapa puluh ligan dipilih, yang dapat diuji lebih lanjut. Langkah selanjutnya disebut pengujian. Langkah ini menguji keamanan dan kemanjuran zat uji. Ini adalah tahap yang paling mahal, paling sulit, dan paling lama. Ini terdiri dari banyak langkah. Pertama, zat diuji di laboratorium, lalu pada hewan laboratorium, kemudian ada studi klinis pada manusia, yang terdiri dari banyak fase.

Setelah kisah obat thalidomide yang terkenal, pengujian klinis menjadi persis seperti sekarang. Pada akhir 1950-an, obat ini pertama kali dipasarkan di Jerman, dan pada awal 1960-an sudah dilarang. Obat ini dikembangkan untuk wanita hamil untuk menghilangkan stres dan meningkatkan kualitas tidur. Ternyata thalidomide memiliki efek teratogenik, yaitu mempengaruhi perkembangan janin. Akibat penggunaan obat ini, anak-anak lahir dengan cacat anggota badan atau tanpa cacat sama sekali. Itu kemudian disetujui di AS pada 1980-an untuk pengobatan kusta (lepra). Kemoterapi untuk pengobatan kanker adalah situasi yang sama: kemoterapi berdampak negatif pada semua yang ada di tubuh, tetapi pertama-tama itu membunuh kanker. Thalidomide tampaknya efektif melawan kusta dan juga diketahui telah digunakan di AS pada tahun 2006 untuk mengobati kanker kulit.

Atau, misalnya, senyawa lain yang dilepaskan Bayer tanpa penelitian klinis yang tepat pada akhir abad ke-19 sebagai obat batuk untuk menggantikan morfin. Pada awalnya zat ini bahkan ditambahkan ke sediaan untuk anak-anak, tetapi kemudian ternyata menyebabkan kecanduan dan terurai menjadi morfin di hati. Senyawa itu disebut heroin.

Contoh lain terkait dengan efek paliatif dari uji klinis yang benar dari suatu zat. Sildenafil disintesis untuk meningkatkan aliran darah koroner (jantung) dan mengobati penyakit jantung koroner. Pada tahap uji klinis, ternyata praktis tidak berpengaruh pada aliran darah koroner, tetapi meningkatkan sirkulasi darah di organ panggul dan meningkatkan potensi. Sekarang zat ini dikenal sebagai Viagra.

Terkadang ide-ide individu berkontribusi lebih banyak pada pengembangan desain obat daripada semua metode yang telah terbukti. Orang-orang seperti itu biasanya disebut pemburu drag, yaitu, "pemburu narkoba." Salah satunya, James Blake, sedang meneliti cara untuk menurunkan tekanan darah. Adrenalin dikenal untuk mengatur tekanan darah. Blake datang dengan gagasan bahwa adalah mungkin untuk membuat molekul yang mirip dengan adrenalin, mengikat reseptor adrenalin, tetapi tidak memiliki aktivitas adrenalin. Hasilnya adalah propranolol, yang lebih dikenal sebagai anaprilin. Zat ini membantu jutaan orang setiap hari.

Situasi serupa terjadi pada pria yang sama ketika dia memeriksa reseptor histamin. Akibatnya, simetidin (lebih dikenal sebagai tagamet) disintesis - obat untuk sakit maag dan tukak duodenum. Studi oleh para ilmuwan tersebut telah menunjukkan betapa pentingnya memperhatikan struktur senyawa potensial, serta struktur target dengan latar belakang ini. Metode pemodelan komputer molekul telah sangat berkembang. Tentu saja, adalah mungkin untuk mengurangi biaya pengembangan obat dan mengurangi waktu pengembangan, tetapi hari ini tidak mungkin untuk membuat obat tanpa mengotori tangan Anda dengan eksperimen basah di laboratorium.

Metode pemodelan molekul yang paling sering digunakan dalam desain obat adalah pemodelan langsung dari struktur 3D molekul, desain obat de nova (yaitu, "dari awal"), pemodelan pengikatan target ligan, dan penyaringan virtual.

Misalkan kita mengetahui target dan mengetahui dengan baik struktur ligan, misalnya, struktur adrenalin, dan kita dapat mensintesis molekul yang mirip dengan ligan yang diketahui, tetapi tanpa sifat-sifat yang tidak kita perlukan. Adrenalin, yang mengikat reseptor adrenalin, diaktifkan. Kita perlu membuat propranolol yang tidak akan mengaktifkannya. Mengapa? Karena kita tahu rahasianya: struktur suatu senyawa kimia menentukan sifat-sifatnya. Ada beberapa kelompok metode yang bertujuan untuk memodelkan ligan berdasarkan struktur ligan yang diketahui: misalnya, metode untuk menentukan kesamaan molekul dan metode untuk mengukur hubungan antara struktur dan aktivitas.

Jika kita mengetahui struktur beberapa target, yaitu susunan atom yang saling menguntungkan dalam suatu molekul, kita dapat memodelkan pengikatan beberapa ligan potensial ke target ini. Eksperimen semacam itu disebut "penambatan molekul", yaitu, "penambatan molekul". Jika kita mensimulasikan banyak varian interaksi target yang sama dengan banyak ligan, maka kita akan melakukan penyaringan virtual. Bahkan jika struktur target tidak diketahui, dapat dimodelkan asalkan ada struktur protein yang mirip dengan target.

Desain obat bukanlah satu-satunya pendekatan untuk pengembangan obat, atau lebih tepatnya, bukan satu-satunya pendekatan yang berhasil. Terkadang obatnya ditemukan sebagai bintang, planet atau pulau. Pendekatan ini disebut "penemuan obat" ("penemuan obat"). Pendekatan ini juga menguji senyawa untuk aktivitas spesifik terhadap target spesifik. Biasanya kita berbicara tentang pengujian senyawa dari objek biologis. Contoh interaksi antara desain drag dan penemuan obat adalah senyawa midostaurin. Awalnya diisolasi dari bakteri dan kemudian dimodifikasi secara kimia. Hari ini sedang menjalani uji klinis, diasumsikan bahwa midostaurin akan membantu dalam pengobatan leukemia dan mastositosis.

Bahkan 50 tahun yang lalu, banyak penyakit tampaknya tidak dapat disembuhkan. Tetapi dengan penggunaan rancangan obat itulah obat-obatan dikembangkan saat ini yang membantu memerangi penyakit-penyakit ini. Kemungkinan pengembangan desain obat nantinya akan membantu mengalahkan penyakit seperti kanker, AIDS atau penyakit Alzheimer.

Transkripsi disiapkan oleh Daria Saprykina

Bagaimana obat dan vaksin dibuat? Berapa banyak orang yang bekerja pada setiap obat? Bagaimana Anda memastikan obatnya akan bekerja?

Kami diberitahu tentang ini Marina Abramova, Peneliti Senior, Institut Imunologi, FMBA Rusia, Kandidat Ilmu Biologi dan Direktur Eksekutif Asosiasi Organisasi Riset Klinis Svetlana Zavidova.

vaksin flu

Mari kita bicara tentang pembuatan obat-obatan menggunakan contoh vaksin flu, yang dikembangkan oleh ahli kami Marina Abramova.

Ada banyak vaksin yang berbeda untuk influenza. Ada "hidup", mereka termasuk virus hidup secara keseluruhan, hanya melemah. Ada vaksin dengan bagian-bagian dari virus, dengan materi genetik mikroorganisme ini dihilangkan ... Tetapi semuanya memiliki kekurangan, jadi pekerjaan untuk membuat vaksin yang semakin aman terus berlanjut.

Ilmuwan kami mampu mengisolasi protein dari permukaan virus, yang mana pertahanan tubuh kita bereaksi. Setelah bertemu dengan protein seperti itu, sistem kekebalan manusia akan mempelajarinya, mengingatnya, dan ketika virus influenza hidup yang lengkap memasuki tubuh, ia segera mengenali "musuh" dan mengerahkan semua kekuatan untuk mencegahnya memulai penyakit di sana.

Semakin kecil bagian virus yang digunakan dalam vaksin, semakin mudah orang tersebut menoleransi vaksin. Tetapi pada saat yang sama, potongan kecil ini kurang dikenali oleh sistem kekebalan tubuh. Ini berarti bahwa perlu untuk menambahkan zat ke dalam vaksin yang akan membantu tubuh mengenali protein virus dan mengembangkan antibodi terhadapnya - sel-sel yang menghancurkan "musuh" tubuh.

Pekerjaan telah dimulai. Protein diisolasi dari permukaan virus yang membantunya menembus ke dalam sel kita, mereka dibersihkan dari semua yang tidak perlu: ​​dari cangkang, bahan genetik, dari protein lain ... Pada saat yang sama, perlu untuk memastikan bahwa hasil yang diinginkan diperoleh tidak hanya dari waktu ke waktu dan dalam tabung reaksi, tetapi terus-menerus. Beberapa lusin orang mengerjakan pembuatan vaksin selama sekitar tiga tahun. Lebih dari separuh ide dan proposal ditolak. Secara umum, solusi yang tidak menjanjikan dihilangkan pada semua tahap pembuatan obat atau vaksin. Hanya 1% dari perkembangan yang dapat menjangkau konsumen.

Keselamatan pertama

Tetapi sekarang obat atau vaksin telah dibuat, dan sistem pengujian multi-tahap dimulai. Perlu untuk memeriksa obat:

• untuk toksisitas akut, yaitu, apakah Anda akan diracuni olehnya;
• untuk toksisitas kronis - apakah keracunan akan terjadi jika obatnya diminum untuk waktu yang lama;
• toksisitas reproduksi - apakah obat atau vaksin akan mempengaruhi kesehatan keturunan.

Pertama, tesnya pada hewan. Setiap jenis penelitian memiliki hewannya sendiri, karena setiap hewan sedikit lebih sensitif terhadap beberapa efek obat. Apakah akan ada alergi, periksa kelinci percobaan. Akankah suhu naik setelah vaksinasi - pada kelinci. Jangan meracuni obatnya, periksa tikusnya. Tetapi tikus tidak sakit flu, oleh karena itu, dengan menyuntikkan mereka dengan obat untuk infeksi ini, tidak mungkin untuk memahami apakah itu akan melindungi terhadap penyakit atau tidak. Tapi musang terkena flu. Mereka dapat divaksinasi, dan kemudian terinfeksi dan melihat apakah penyakitnya berkembang atau tidak.
Semua tinjauan keamanan obat baru atau vaksin baru ini memakan waktu rata-rata 2 hingga 5 tahun.

Empat fase

Langkah selanjutnya adalah uji klinis pada manusia. Mereka dapat bertahan dari 2 hingga 10 tahun, dengan rata-rata 5 tahun. Di sini waktunya tergantung pada seberapa umum penyakitnya, obat yang sedang diuji, seberapa cepat Anda dapat merekrut jumlah sukarelawan yang sakit.

Tapi pertama-tama penelitian dilakukan pada kelompok kecil orang sehat untuk melihat bagaimana obat akan ditoleransi oleh tubuh, apakah itu akan membahayakan. Biasanya jumlah relawan yang sehat adalah 20-100 orang.

Penelitian tahap kedua- orang sakit. Sebagai aturan, itu dari 100 hingga 500 pasien. Selama fase ini, dosis dipilih, rejimen untuk minum obat ditentukan, dan efektivitasnya dievaluasi.

Fase ketiga- yang paling masif. Hingga 10 ribu orang dari berbagai negara bisa ambil bagian di dalamnya. Tanpa penelitian internasional, tidak mungkin membawa obat ke pasar dunia.

DAN fase keempat– obat terus diselidiki selama pendaftaran dan setelah peluncuran pasar. Studi tidak berhenti karena efek tertunda dapat terjadi; melihat interaksi dengan obat lain; Setelah obat atau vaksin disetujui untuk digunakan pada orang dewasa, penelitian pada anak-anak dimulai.

Menurut American Pharmaceutical Manufacturers Association, pengembangan obat baru membebani perusahaan farmasi $1,8-2,4 miliar hari ini! Tak heran, obat asli baru jarang muncul.

Etika

Semua studi obat dan vaksin dilakukan sesuai dengan protokol khusus, di bawah kendali Dewan Etik di bawah Kementerian Kesehatan Federasi Rusia dan komite etika lokal yang dibentuk di lembaga medis. Rumah sakit yang berhak menyelenggarakannya harus mendapatkan akreditasi untuk jenis kegiatan tersebut.
Penelitian dilakukan, sebagai suatu peraturan, dengan metode buta: baik pasien sendiri maupun dokter yang merawat mereka tidak tahu apa yang diterima sukarelawan: "boneka" atau perkembangan baru. Penelitian tidak dapat dilakukan dengan partisipasi orang-orang yang "dipaksa" - tahanan, personel militer, anak yatim. Semua sukarelawan menandatangani persetujuan untuk penelitian ini.

Kadang-kadang Anda dapat mendengar sudut pandang seperti itu bahwa tidak bermoral melibatkan anak-anak dalam penelitian. Tetapi anak-anak perlu dirawat dengan obat-obatan modern, dan untuk ini Anda perlu memahami bagaimana obat-obatan ini mempengaruhi mereka.

Omong-omong, baik pasien dewasa maupun orang tua dari anak-anak yang sakit jarang menolak untuk berpartisipasi dalam uji klinis obat baru jika mereka ditawarkan oleh dokter yang merawat mereka. Karena mereka mengerti bahwa mereka akan menerima obat baru secara cuma-cuma, bahwa mereka akan berada di bawah pengawasan ketat dari dokter yang berkualifikasi tinggi sepanjang waktu penelitian.

Kisah horor lain dari penduduk kota adalah bahwa Rusia adalah tempat uji coba obat asing baru. Ini tidak benar. Pertama, dengan penelitian apa pun, risikonya diminimalkan, dengan efek samping, obat baru segera dibatalkan. Dan kedua, misalnya, pada tahun 2015 di Rusia hanya ada 2 studi internasional per 1 juta orang, sementara di Belgia ada 46 per juta orang, di Swiss – 39, di Israel – 34,8… Volume partisipasi kami dalam studi internasional baru obat-obatan - hanya 1%.

20 tahun diberikan kepada perusahaan farmakologis yang telah mengembangkan obat asli baru untuk mengembalikan miliaran yang dihabiskan untuk pembuatan obat. Kali ini dia merilisnya sendirian di pasar internasional. Dan kemudian perusahaan farmasi mana pun dapat melepaskan obat generik - mengambil bahan aktif yang sama dengan obat asli, dan membuat obat mereka sendiri, yang akan jauh lebih murah, karena pelepasan obat generik tidak memerlukan penelitian yang menyeluruh dan panjang seperti itu.