การผลิตยาในห้องปฏิบัติการชื่ออะไร? การออกแบบลาก แนวทางใหม่ในการค้นพบยา หุ่นยนต์ทำงานหนักไม่ใช่คน

เป็นการยากที่จะหาคนที่ไม่ยอมกินยาในช่วงชีวิตของเขา และในเวลาเดียวกันก็ไม่น่าเป็นไปได้ที่หลายคนจะนึกถึงความจริงที่ว่าความสำเร็จของวิทยาศาสตร์พื้นฐาน - เคมีอินทรีย์และอนินทรีย์, สรีรวิทยา, ชีวเคมี, ชีวฟิสิกส์, ไม่ต้องสงสัย, เภสัชวิทยาและวิทยาศาสตร์เภสัชกรรมที่ซับซ้อน - มีความเข้มข้นในการแพทย์เช่น อยู่ในโฟกัสของเลนส์ ความสำเร็จของสาขาวิชาพื้นฐานเหล่านี้ต้องขอบคุณศาสตร์แห่งสารทางการแพทย์ที่เข้าสู่การปฏิบัติและรับใช้เพื่อประโยชน์ของมนุษย์ ดังนั้นการแนะนำเภสัชวิทยาที่บทความนี้ทุ่มเทไม่เพียง แต่มีคุณค่าทางการศึกษาเท่านั้น แต่ยังช่วยในการศึกษาสาขาวิชาชีววิทยาและเคมีที่โรงเรียนอย่างมีจุดมุ่งหมายมากขึ้น

การเดินทางของยาจากห้องปฏิบัติการสู่ผู้ป่วย

การสร้างยามักจะเริ่มต้นในห้องปฏิบัติการของนักเคมีที่เชี่ยวชาญด้านการสังเคราะห์สารอินทรีย์หรือในห้องปฏิบัติการของนักพฤกษเคมี ประการแรกสร้างสารประกอบที่ยังไม่มีการศึกษา ประการที่สองแยกจากพืชไม่ว่าจะเป็นสารประกอบเคมีเดี่ยวๆ หรือกลุ่มของสารที่มีโครงสร้างคล้ายกัน สารที่สร้างขึ้นหรือแยกได้จะถูกส่งต่อไปยังเภสัชกรเพื่อพิจารณาว่าสารนั้นมีหรือไม่ ผลลัพธ์ที่ต้องการ. สมมติว่าเภสัชกรกำลังมองหาสารที่มีฤทธิ์ลดความดันโลหิตเช่น ลดความดันโลหิต เขาสามารถไปได้สองทาง เส้นทางแรกเรียกว่า การคัดกรอง. ในเวลาเดียวกันเภสัชกรมักไม่รู้ด้วยซ้ำว่าโครงสร้างทางเคมีของยาลดความดันโลหิตควรมีโครงสร้างใดและเขาทดสอบสารทีละชนิดในการทดลองกับสัตว์เพื่อกำจัดสารที่ไม่มีประสิทธิภาพ (ตะแกรงกรอง) นี่เป็นวิธีที่ต้องใช้แรงงานมากและมักไม่ได้ผล แต่บางครั้งก็เป็นวิธีเดียวที่เป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใด เรากำลังพูดถึงในการพัฒนายากลุ่มใหม่ที่ยังไม่ทราบ การคัดกรองจะใช้ในการค้นหา ยาต้านมะเร็ง. มันถูกใช้ครั้งแรกเมื่อต้นศตวรรษโดย P. Ehrlich เพื่อรับยาต้านซิฟิลิสจากสารประกอบสารหนูอินทรีย์

วิธีการที่ใช้กันมากที่สุด การสังเคราะห์โดยตรง. ผู้วิจัยค่อยๆ สะสมเนื้อหาที่แสดงว่าอนุมูลเคมีหรือโครงสร้างอื่นใดที่รับผิดชอบต่อการกระทำนี้หรือประเภทนั้น ปัญหาหลักประการหนึ่งของเภสัชวิทยาคือการศึกษารูปแบบโครงสร้างและการออกฤทธิ์ มีการสะสมข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ ตามโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่รวบรวม ด้วยระดับความน่าจะเป็นที่มากขึ้น จึงเป็นไปได้ที่จะทำนายลักษณะของการออกฤทธิ์ของสารประกอบที่วางแผนไว้สำหรับการสังเคราะห์และการศึกษาในภายหลัง การทดลองเป็นสิ่งที่เด็ดขาดเสมอ แต่ความรู้เกี่ยวกับรูปแบบทั่วไปของ "โครงสร้าง-การกระทำ" จะทำให้เส้นทางสู่ความสำเร็จสั้นลง

สมมุติว่าเราพบ การรักษาที่มีประสิทธิภาพซึ่งอาจทำให้เกิดความดันโลหิตตกได้ แต่งานของเภสัชกรไม่ได้จบเพียงแค่นั้น เขาจะต้องค้นหาว่าสารเคมีนั้นมีคุณสมบัติเป็นพิษที่สามารถแสดงออกมาได้เมื่อนำมาใช้เป็นยาหรือไม่ เภสัชกรมักจะกำหนดความเป็นพิษเฉียบพลันเช่น ขนาดยาที่อาจทำให้สัตว์ทดลองเสียชีวิตได้ 50% (LD 50 - ปริมาณที่ทำให้ถึงตาย) ยิ่งปริมาณนี้ต่ำลง สารก็จะยิ่งเป็นพิษมากขึ้น เฉพาะสารที่มีปริมาณการรักษา (ยา) อย่างมีนัยสำคัญ (มักจะ 20 ครั้งขึ้นไป) น้อยกว่า LD 50 เท่านั้นที่สามารถกลายเป็นยาได้ ช่วงของปริมาณตั้งแต่ประสิทธิผลขั้นต่ำไปจนถึงพิษขั้นต่ำบ่งบอกถึงความกว้างของผลการรักษาของยา

เภสัชกรยังพิจารณาความเป็นไปได้ของผลข้างเคียงจากการใช้ยาในระยะยาวในปริมาณที่ใช้ในการรักษา ความเป็นพิษแบบกึ่งเรื้อรังถูกกำหนด: ให้ยา เวลานาน- มักนานถึง 6 เดือนขึ้นไป ในเวลาเดียวกันจะมีการกำหนดการทำงานของทุกระบบในร่างกายพารามิเตอร์ทางชีวเคมีของเลือดและการตรวจทางพยาธิวิทยาของอวัยวะของสัตว์ทดลองจะดำเนินการหลังจากสิ้นสุดการให้ยา การศึกษาครั้งนี้ทำให้สามารถตัดสินได้ว่ายาไม่รบกวนการทำงานของอวัยวะและเนื้อเยื่อของร่างกายเมื่อรับประทานเป็นเวลานานหรือไม่เช่น การบำบัดระยะยาวด้วยสารนี้ปลอดภัยหรือไม่? เภสัชกรยังพิจารณาถึงผลกระทบที่เป็นพิษอื่น ๆ ที่เป็นไปได้ของยา: ผลต่อการทำงานของระบบสืบพันธุ์ (ความสามารถในการผลิตลูกหลาน), พิษต่อตัวอ่อน (ความสามารถในการมีอิทธิพลต่อตัวอ่อน), ผลที่ทำให้ทารกอวัยวะพิการ (ความสามารถในการทำให้ทารกในครรภ์ผิดรูป), ผลต่อการกลายพันธุ์ ใช้การทดสอบพิเศษ, ศึกษาผลกระทบของยาต่อภูมิคุ้มกัน, ความเป็นไปได้ของการเกิดมะเร็งของยา, กิจกรรมการแพ้ ฯลฯ

ในขณะเดียวกันเภสัชกรผู้เชี่ยวชาญก็ทำงานเพื่อหาเหตุผลที่เหมาะสมที่สุด แบบฟอร์มการให้ยา. นี่เป็นการสิ้นสุดการศึกษาพรีคลินิกของยา แต่ละประเทศมีสถาบันอย่างเป็นทางการที่อนุญาตให้มีการวิจัยทางคลินิกเกี่ยวกับยาและใช้เป็นยาในภายหลัง ในรัสเซีย การอนุญาตสำหรับการทดลองทางคลินิกของยานั้นได้รับอนุญาตจากคณะกรรมการเภสัชวิทยาของกระทรวงสาธารณสุขแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

แพทย์ที่ได้รับยาสำหรับการทดสอบจะต้องเผชิญงานเดียวกับเภสัชกร กล่าวคือ การประเมินผลการรักษาของยาและการพิจารณาความเป็นไปได้ของผลข้างเคียงระหว่างการใช้ยา อย่างไรก็ตาม แพทย์ต้องเผชิญกับความยากลำบากที่เภสัชกรทดลองไม่ได้เผชิญ: จิตสำนึกของมนุษย์การรับประทานยาอาจทำให้การประเมินผลของยาเปลี่ยนแปลงได้ ในบางโรค สามารถปรับปรุงสภาพของผู้ป่วยได้ภายใต้อิทธิพลของข้อเสนอแนะและอำนาจของแพทย์ตลอดจนระบอบการปกครองของโรงพยาบาล การรับประทานอาหารซึ่งมี อิทธิพลเชิงบวก. ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแยกแยะผลที่แท้จริงของยาออกจากอิทธิพล ควบคู่ไปกับการรักษาปัจจัย. เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการใช้ตัวอย่างยาหลอก (จำลอง) ให้เราถือว่าผู้ป่วยกลุ่มหนึ่งซึ่งแน่นอนว่าไม่ต้องการเหตุฉุกเฉิน การรักษาที่มีประสิทธิภาพเป็นยาเม็ดที่กำหนดให้ประกอบด้วยยาและอีกกลุ่มหนึ่งจะได้รับยาเม็ดที่มีลักษณะคล้ายกัน แต่ไม่มียา - ยาหลอก หากจากการรักษาสถานะสุขภาพดีขึ้นในผู้ป่วยประมาณ 60% ในกลุ่มแรกและในกลุ่มที่สอง - ในผู้ป่วย 30% แสดงว่าผลของยามีมากกว่ายาหลอกอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นยาจึงออกฤทธิ์ หากผลของยาเท่ากับยาหลอก ก็ควรตระหนักถึงความไร้ประสิทธิผลของยา การพัฒนายานั้นดำเนินการโดยวินัยที่ค่อนข้างใหม่ - เภสัชวิทยาคลินิก. หากการทดลองทางคลินิกแสดงให้เห็นว่ายามีประสิทธิผล แพทย์ยังคงต้องประเมินความเป็นไปได้ของผลข้างเคียง - ผลที่ไม่พึงประสงค์ของยา เช่น ถ้าหมอใช้ยาลด ความดันโลหิตและในเวลาเดียวกันสังเกตอาการลำไส้ของผู้ป่วยไม่สบายระหว่างการรักษาด้วยยาลดความดันโลหิตนี่คือตัวอย่างของผลข้างเคียง ระดับและความรุนแรงของผลข้างเคียงทำให้ต้องละทิ้งการทดลองยา และจากนั้นการพัฒนายาต่อไปก็หยุดลง อย่างไรก็ตามผลข้างเคียงที่ไม่รุนแรงซึ่งไม่เป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพของผู้ป่วยในทันทีไม่ได้เป็นเหตุผลที่ต้องปฏิเสธยา เป็นที่ทราบกันดีว่ายาขับปัสสาวะเช่น furosemide, dichlorothiazide ช่วยลดความเข้มข้นของโพแทสเซียมในเลือดเช่น ทำให้เกิดภาวะโพแทสเซียมต่ำ อย่างไรก็ตาม ความผิดปกตินี้สามารถแก้ไขได้โดยการสั่งอาหารที่มีไอออนสูงเหล่านี้ หรือสั่งอาหารเสริมโพแทสเซียมหรือยาขับปัสสาวะที่ช่วยประหยัดโพแทสเซียมอื่นๆ การแก้ไขช่วยให้ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดหัวใจได้รับการรักษาด้วยยาขับปัสสาวะได้สำเร็จโดยไม่ต้องกังวลกับการเกิดภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำ

หากการทดลองทางคลินิกประสบความสำเร็จ ยาจะได้รับการอนุมัติ การผลิตภาคอุตสาหกรรมและการสมัครและไปที่ห่วงโซ่ร้านขายยา ความคิดเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้รับการตีพิมพ์ในสื่อสิ่งพิมพ์การศึกษากลไกการออกฤทธิ์ยังคงดำเนินต่อไปและในที่สุดยาก็เข้ามาแทนที่อย่างถูกต้องในคลังยา เส้นทางของยาตัวใหม่ตั้งแต่การวิจัยระยะแรกไปจนถึงผู้ป่วยนั้นซับซ้อนและยาวนาน ส่วนใหญ่แล้วจะใช้เวลาหลายปีก่อนที่จะอนุญาตให้ใช้ยาในทางปฏิบัติได้ จากสารประกอบหลายพันชนิดที่ศึกษา มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่นำไปปฏิบัติและตั้งชื่อให้ ผลิตภัณฑ์ยาแม้ว่าแน่นอนว่ายังมีตัวอย่างอื่นๆ อยู่ด้วย

ปัญหาทางเภสัชจลนศาสตร์

เภสัชจลนศาสตร์เป็นสาขาวิชาเภสัชวิทยาที่ศึกษาพฤติกรรมของยาในร่างกาย ได้แก่ การดูดซึม การกระจายตัว การขับถ่าย และการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ ยาจะออกฤทธิ์ต้องนำเข้าสู่ร่างกาย เส้นทางการบริหารทั้งหมดแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ลำไส้และหลอดเลือด (จากภาษากรีก. เข้าสู่ – ระบบทางเดินอาหาร). ช่องทางการบริหารให้ทางปากรวมถึงการบริหารทางปาก (รวมถึงใต้ลิ้น) เข้าไปในลำไส้เล็กส่วนต้นและไส้ตรง วิถีทางการบริหารให้ทางหลอดเลือดที่เลี่ยงผ่านทางเดินอาหารรวมถึงใต้ผิวหนัง, ในกล้ามเนื้อ, การบริหารทางหลอดเลือดดำยา เส้นทางการบริหารส่วนใหญ่จะกำหนดอัตราการคลอดและความรุนแรงของผลของยา

หลังจากนำเข้าสู่ร่างกาย สารยาจะถูกส่งผ่านเลือดไปยังอวัยวะ เนื้อเยื่อ และตัวกลางที่เป็นของเหลว แต่ไม่ได้หมายความว่าความเข้มข้นของยาที่ให้ยาในแต่ละอวัยวะหรือเนื้อเยื่อจะเท่ากัน การกระจายตัวของยาอย่างสม่ำเสมอถูกขัดขวางโดยอุปสรรคของเนื้อเยื่อซึ่งสารยาไม่สามารถทะลุผ่านได้เท่ากัน อุปสรรคอย่างหนึ่งคืออุปสรรคในเลือดและสมอง: การแทรกซึมของสารเข้าสู่ระบบประสาทส่วนกลางจากเลือดนั้นมีจำกัด เนื่องจากสารที่แตกตัวเป็นไอออนหรือไม่ละลายในไขมันจะไม่ทะลุผ่านสมองผ่านอุปสรรคนี้ ตัวอย่างเช่น สารที่มีอะตอมไนโตรเจนควอเทอร์นารีไม่สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางนี้ได้ไม่ดีนัก สารดังกล่าวอาจจัดเป็นสารชีวภาพ การเชื่อมต่อที่ใช้งานอยู่อะเซทิลโคลีน ความสำคัญทางชีวภาพของสิ่งกีดขวางดังกล่าวชัดเจน: การแทรกซึมของสารบางชนิดเข้าสู่สมองจากเลือดจะขัดขวางการทำงานของมันอย่างมาก ดังนั้นไม่เพียงแต่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพเท่านั้น แต่ยังมีสารยาหลายชนิดด้วย (ยาคลายกล้ามเนื้อ, สารป้องกันปมประสาท) จึงไม่ทะลุผ่านอุปสรรคในเลือดและสมอง

สิ่งกีดขวางที่ซึมผ่านได้มากกว่ามากคือผนังเส้นเลือดฝอยซึ่งสารยาส่วนใหญ่จะทะลุเข้าไปในเนื้อเยื่อแต่สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงไม่ผ่าน เช่น โปรตีนอัลบูมินซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 70,000 คุณสมบัตินี้ใช้ใน การปฏิบัติ: ตัวอย่างเช่น กลุ่มของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (โพลีกลูซิน) ถูกนำมาใช้แทนเลือด เนื่องจากมันไหลเวียนในกระแสเลือดโดยไม่แทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อ สิ่งกีดขวางรกที่แยกร่างกายของแม่ออกจากทารกในครรภ์ก็สามารถซึมผ่านยาได้ง่ายเช่นกัน ดังนั้นยาที่ฉีดเข้าสู่ร่างกายของแม่ก็อาจส่งผลต่อทารกในครรภ์ได้เช่นกันซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อทำการบำบัดสำหรับหญิงตั้งครรภ์

สารสมุนไพรโดยเฉพาะสารที่ละลายน้ำได้สูงจะถูกขับออกจากร่างกายโดยไต สารระเหยจะถูกปล่อยออกมาทางปอด สารประกอบบางชนิดสามารถถูกขับออกทางอุจจาระและในต่อมเหงื่อด้วย การปลดปล่อยยาเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ความเข้มข้นของยาในเลือดลดลงและประสิทธิผลของยาลดลง

นอกจากนี้ยายังผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ ยาส่วนใหญ่ละลายในไขมันและมีฤทธิ์อ่อน กรดอินทรีย์หรือเบสที่ถูกขับออกจากร่างกายได้ค่อนข้างไม่ดี ตัวอย่างเช่น หลังจากการกรองในโกลเมอรูลีของไต พวกมันจะถูกดูดซึมกลับโดยการแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และรอยต่อระหว่างเซลล์ของเซลล์ท่อไต เพื่อการกำจัดอย่างรวดเร็ว ยาจะต้องเปลี่ยนรูปแบบขั้วให้มากขึ้น ดังนั้นหากในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพในร่างกายมีการสร้างสารที่มีขั้วมากขึ้นซึ่งแตกตัวเป็นไอออนที่ค่า pH ทางสรีรวิทยาซึ่งสัมพันธ์กับโปรตีนในพลาสมาโปรตีนในเนื้อเยื่อน้อยลงพวกมันจะไม่สามารถเจาะเยื่อหุ้มของท่อไตได้น้อยลง ดังนั้นจึงไม่ถูกดูดซึมกลับเข้าไปในท่อไตและถูกขับออกทางปัสสาวะ นี่คือสิ่งที่กระบวนการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพในร่างกายทำหน้าที่ ซึ่งมีส่วนช่วยในการกำจัดยาและทำให้ออกฤทธิ์น้อยลง

ปฏิกริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพแบ่งออกเป็นปฏิกิริยาการสังเคราะห์ (การผันคำกริยา) และปฏิกิริยาที่ไม่สังเคราะห์ ประการแรก ได้แก่ ปฏิกิริยาของการเติมผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมไปยังสารยา ทราบปฏิกิริยาอะซิติเลชั่นเช่น เพิ่มสารตกค้าง กรดน้ำส้ม, กลูโคโรนิก และกรดซัลฟูริก หมู่ซัลไฮดริลซึ่งจับสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะโลหะหนัก ก็มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการสังเคราะห์เช่นกัน ปฏิกิริยาไม่จำเพาะ ได้แก่ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน การรีดักชัน และปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

ระบบเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพนั้นถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในตับและเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมของเซลล์ตับ แยกออกมาในการทดลองจึงตั้งชื่อว่า เอนไซม์ไมโครโซมเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับเศษส่วนของไมโครโซมที่ปล่อยออกมาในระหว่างการปั่นแยกส่วนต่าง ๆ ของชิ้นส่วนเซลล์ตับ เอนไซม์ไมโครโซมอลเร่งปฏิกิริยาการผันและปฏิกิริยาออกซิเดชัน ในขณะที่ปฏิกิริยารีดักชันและไฮโดรไลซิสมักถูกเร่งโดยเอนไซม์ที่ไม่ใช่ไมโครโซมอล

กิจกรรมของเอนไซม์ไมโครโซมอลแตกต่างกันไป ผู้คนที่หลากหลายและถูกกำหนดโดยพันธุกรรม เช่น ขึ้นอยู่กับลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต เชื่อกันว่าปริมาณของการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพในแต่ละคนอาจแตกต่างกันได้ 6 เท่าขึ้นไปซึ่งเป็นตัวกำหนดความไวของยาแต่ละบุคคล ดังนั้นในผู้ป่วยบางราย ผลที่ต้องการสามารถทำได้ด้วยปริมาณที่มากกว่าผู้ป่วยรายอื่นหลายเท่า และในทางกลับกัน ยาบางชนิดช่วยเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ไมโครโซมซึ่งเรียกว่า ตัวเหนี่ยวนำ, อื่น - สารยับยั้ง –ปราบปรามพวกเขา

ตัวอย่างความสำคัญของการทำงานของเอนไซม์ไมโครโซมอลในการรักษาคือยาต้านวัณโรค isoniazid ผู้ป่วยบางรายมีกิจกรรมของเอนไซม์ไมโครโซมสูงเรียกว่า สารยับยั้ง isoniazid อย่างรวดเร็วในผู้ป่วยรายอื่นกิจกรรมนี้ต่ำเรียกว่า ตัวปิดการใช้งานช้า. หลังจากให้ยาเป็นเวลา 6 วันในผู้ป่วยที่มีกิจกรรมต่ำ ความเข้มข้นของ isoniazid ในเลือดจะสูงกว่าครั้งแรก 2.5 เท่า สำหรับการยับยั้งการทำงานช้า ต้องลดขนาดยาลงเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ ผลข้างเคียงยา.

แน่นอนว่ายา "เปลี่ยนรูปทางชีวภาพ" ไม่เพียงแต่ตับเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงเนื้อเยื่ออื่นๆ ด้วย อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพสารยาจะถูกเปลี่ยนเป็นสารซึ่งตามกฎแล้วจะออกฤทธิ์น้อยกว่าสารหลักละลายได้ดีกว่าและถูกขับออกจากร่างกายโดยไตได้ง่าย ดังนั้นร่างกายจึงหลุดพ้นจากยาที่จ่ายให้

เภสัชจลนศาสตร์เกี่ยวข้องกับการกำหนดอัตราการยับยั้งและการปลดปล่อย กระบวนการทั้งสองถูกกำหนดโดยคำศัพท์ โควต้าการกำจัด. จะกำหนดเปอร์เซ็นต์ของสารจากขนาดยาที่ถูกเผาผลาญและขับออกในระหว่างวัน หากเปอร์เซ็นต์นี้มีน้อย ยาอาจสะสมในร่างกายในขนาดที่ตามมาและเพิ่มผล แพทย์สามารถใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้ได้อย่างชำนาญโดยเลือกขนาดยาที่ทำให้ร่างกายอิ่มแล้วเปลี่ยนไปใช้ยาขนาดเล็กลงเพื่อชดเชยการสูญเสียยาและเรียกว่า ปริมาณการบำรุงรักษา. สารบางชนิด เช่น ดิจิทาลิส ไกลโคไซด์ ถูกนำมาใช้ในลักษณะนี้

ยังมีต่อ

บทความนี้ให้แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการ โลกสมัยใหม่กำลังสร้างยา พิจารณาประวัติความเป็นมาของการออกแบบลาก แนวคิดพื้นฐาน คำศัพท์ และเทคโนโลยีที่ใช้ในพื้นที่นี้ ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับบทบาทนี้ เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในกระบวนการที่เน้นความรู้นี้ มีการอธิบายวิธีการค้นหาและตรวจสอบความถูกต้องของยาชีวภาพเป้าหมาย การคัดกรองปริมาณงานสูง กระบวนการทดสอบยาทางคลินิกและพรีคลินิก และการใช้อัลกอริธึมคอมพิวเตอร์

การออกแบบการลาก: ประวัติศาสตร์

อุตสาหกรรมการออกแบบยาใหม่แบบกำหนดเป้าหมายหรือตามที่เรียกว่ากระบวนการนี้ การติดตามจากภาษาอังกฤษ เนื่องจากขาดคำศัพท์ภาษารัสเซียที่สั้นและสะดวกพอ ๆ กัน การออกแบบแบบลาก ( ยา- ผลิตภัณฑ์ยา ออกแบบ- การออกแบบ การก่อสร้าง) ถือเป็นวินัยที่ค่อนข้างใหม่ แต่ก็ยังไม่เด็กเท่าที่เชื่อกันทั่วไป

รูปที่ 1 พอล เออร์ลิช ผู้ซึ่งตั้งสมมติฐานเรื่องการมีอยู่ของตัวรับเคมีเป็นคนแรก และความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ในทางการแพทย์

หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 เคมีได้มาถึงระดับวุฒิภาวะที่มีนัยสำคัญ ตารางธาตุถูกค้นพบ ทฤษฎีความจุทางเคมี ทฤษฎีกรดและเบส และทฤษฎีสารประกอบอะโรมาติกได้รับการพัฒนา ความก้าวหน้าอย่างไม่ต้องสงสัยนี้เป็นแรงผลักดันให้กับการแพทย์ ผลิตภัณฑ์เคมีใหม่ - สีสังเคราะห์, อนุพันธ์ของเรซินเริ่มถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์เพื่อการย้อมสีเนื้อเยื่อชีวภาพที่แตกต่างกัน ในปี พ.ศ. 2415-2417 ในสตราสบูร์กในห้องปฏิบัติการของนักกายวิภาคศาสตร์ชื่อดังวิลเฮล์มวัลเดียร์นักศึกษาแพทย์ Paul Ehrlich (รูปที่ 1) ซึ่งศึกษาการย้อมสีแบบเลือกสรรของเนื้อเยื่อได้ตั้งสมมติฐานครั้งแรกเกี่ยวกับการมีอยู่ของตัวรับเคมี - โครงสร้างเนื้อเยื่อพิเศษที่มีปฏิกิริยากับสารเคมีโดยเฉพาะ และตั้งสมมติฐานถึงความเป็นไปได้ในการใช้ปรากฏการณ์นี้ในการบำบัด โรคต่างๆ. ต่อมาในปี พ.ศ. 2448 เจ. แลงลีย์ได้ขยายแนวคิดนี้ออกไป ซึ่งเสนอแบบจำลองของตัวรับเป็นตัวกำเนิดแรงกระตุ้นทางชีวภาพภายในเซลล์ ซึ่งถูกกระตุ้นโดยตัวเอกและถูกยับยั้งโดยคู่อริ

ช่วงเวลานี้ถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของเคมีบำบัดและการปฏิวัติครั้งใหม่ในเภสัชวิทยา และในศตวรรษที่ 20 ก็ได้นำไปสู่ความสำเร็จอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในด้านการแพทย์ทางคลินิก หนึ่งในความสำเร็จที่มีชื่อเสียงที่สุดของอุตสาหกรรมยาแห่งศตวรรษที่ 20 สามารถเรียกได้ว่าเป็นเพนิซิลลินซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะที่ค้นพบในปี 1929 โดย Alexander Fleming และต่อมาได้ศึกษาโดย Cheyne และ Florey เพนิซิลินซึ่งมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย ได้ให้บริการมนุษยชาติด้วยบริการที่ไม่สามารถทดแทนได้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งช่วยชีวิตผู้บาดเจ็บได้หลายล้านคน

ด้วยความประหลาดใจกับความสำเร็จของเพนิซิลิน บริษัทยาหลายแห่งจึงเปิดแผนกจุลชีววิทยาของตนเองขึ้นมา และตั้งความหวังไว้ให้พวกเขาค้นพบยาปฏิชีวนะและยาอื่นๆ ความก้าวหน้าทางชีวเคมีในเวลาต่อมานำไปสู่ความจริงที่ว่าในทางทฤษฎีมีความเป็นไปได้ที่จะทำนายเป้าหมายที่ประสบความสำเร็จสำหรับการแทรกแซงทางการรักษาตลอดจนการปรับเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของยา ทำให้เกิดสารประกอบใหม่ที่มีคุณสมบัติใหม่ ดังนั้นยาปฏิชีวนะซัลโฟนาไมด์ซึ่งเป็นผลมาจากการศึกษาจำนวนมากทำให้เกิดยาลดน้ำตาลในเลือดยาขับปัสสาวะและลดความดันโลหิตทั้งครอบครัว การออกแบบแบบ Drag เพิ่มขึ้นสู่ระดับใหม่ในเชิงคุณภาพเมื่อการพัฒนาสารประกอบทางการแพทย์ใหม่ๆ ไม่ใช่แค่จินตนาการของนักเคมีเท่านั้น แต่ยังเป็นผลจากการสนทนาทางวิทยาศาสตร์ระหว่างนักชีววิทยาและนักเคมีอีกด้วย

ความก้าวหน้าครั้งใหม่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาอณูชีววิทยา ซึ่งทำให้สามารถนำข้อมูลเกี่ยวกับจีโนมไปใช้ในการพัฒนาได้ การโคลนยีนที่เข้ารหัสเป้าหมายทางชีววิทยาที่สำคัญในการรักษา และเพื่อแสดงผลิตภัณฑ์โปรตีนของพวกมัน

การเสร็จสิ้นโครงการ "จีโนมมนุษย์" ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของสหัสวรรษใหม่ซึ่งเป็นผลมาจากการอ่านข้อมูลที่สมบูรณ์ใน DNA ของมนุษย์ถือเป็นชัยชนะที่แท้จริงสำหรับสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่เรียกว่า "จีโนมิกส์" จีโนมิกส์นำเสนอแนวทางใหม่ในการค้นหาเป้าหมายใหม่ที่มีความสำคัญในการรักษา ซึ่งช่วยให้สามารถค้นหาเป้าหมายเหล่านั้นได้โดยตรงในข้อความนิวคลีโอไทด์ของจีโนม

จีโนมมนุษย์ประกอบด้วยยีน 12,000–14,000 ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่หลั่งออกมา ปัจจุบันมีการใช้เป้าหมายในอุตสาหกรรมยาไม่เกิน 500 เป้าหมาย มีการศึกษาที่บอกว่าโรคหลายชนิดมี "หลายปัจจัย" กล่าวคือ มีสาเหตุมาจากความผิดปกติไม่ใช่จากโปรตีนหรือยีนตัวใดตัวหนึ่ง แต่เกิดจากโปรตีนที่เชื่อมต่อถึงกัน 5-10 ชนิด และยีนที่เข้ารหัสพวกมัน จากการพิจารณาเหล่านี้ เราสามารถสรุปได้ว่าจำนวนเป้าหมายที่อยู่ระหว่างการศึกษาควรเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 5 เท่า

การจำแนกประเภททางชีวเคมีของเป้าหมายทางชีววิทยาที่ศึกษาในปัจจุบันและอัตราส่วนเชิงตัวเลขแสดงอยู่ในรูปที่ 2 ควรสังเกตเป็นพิเศษว่าสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุด (>60%) ของตัวรับคือตัวรับ G-โปรตีนควบคู่กับเมมเบรน ( จีพีซีอาร์, ตัวรับควบคู่กับจีโปรตีน) และยอดขายรวมของยาที่มุ่งโต้ตอบกับยาเหล่านี้อยู่ที่ 65 พันล้านดอลลาร์ต่อปี และยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

แนวคิดพื้นฐาน

รูปที่ 3 อิทธิพลของลิแกนด์ต่อการตอบสนองของเซลล์มีสามประเภท:การตอบสนองเพิ่มขึ้น ( ตัวเอกเชิงบวก) ความคงตัวของการตอบสนอง แต่แข่งขันกันเพื่อจับกับลิแกนด์อื่นๆ ( ตัวเอกที่เป็นกลาง) และการตอบสนองลดลง ( ศัตรู).

แนวคิดพื้นฐานที่ใช้ในการออกแบบลากคือ เป้าและ ยา. เป้าหมายคือโมเลกุลขนาดใหญ่ โครงสร้างทางชีววิทยาสันนิษฐานว่าเกี่ยวข้องกับการทำงานบางอย่าง การละเมิดซึ่งนำไปสู่โรคและจะต้องสร้างผลกระทบบางอย่าง เป้าหมายที่พบบ่อยที่สุดคือตัวรับและเอนไซม์ ยาคือสารประกอบทางเคมี (โดยปกติจะมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ) ซึ่งมีปฏิกิริยาเฉพาะกับเป้าหมาย และปรับเปลี่ยนการตอบสนองของเซลล์ที่สร้างขึ้นโดยเป้าหมายไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง

หากเป้าหมายคือตัวรับ ยานั้นมักจะเป็นลิแกนด์ของมัน ซึ่งก็คือสารประกอบที่มีปฏิกิริยาเฉพาะกับบริเวณที่ออกฤทธิ์ของตัวรับ ในกรณีที่ไม่มีลิแกนด์ตัวรับจะมีลักษณะเฉพาะตามระดับการตอบสนองของเซลล์ซึ่งเรียกว่ากิจกรรมพื้นฐาน

ขึ้นอยู่กับประเภทของการปรับเปลี่ยนการตอบสนองของเซลล์ลิแกนด์จะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม (รูปที่ 3):

1. agonists เพิ่มการตอบสนองของเซลล์
2. ตัวเอกที่เป็นกลางจะจับกับตัวรับ แต่ไม่เปลี่ยนการตอบสนองของเซลล์เมื่อเทียบกับระดับพื้นฐาน
3. ตัวเอกผกผันหรือคู่อริจะลดการตอบสนองของเซลล์

ระดับปฏิสัมพันธ์ของลิแกนด์กับเป้าหมายวัดจากความสัมพันธ์หรือความสัมพันธ์ ความสัมพันธ์จะเท่ากับความเข้มข้นของลิแกนด์ที่เป้าหมายครึ่งหนึ่งถูกผูกไว้กับลิแกนด์ ลักษณะทางชีววิทยาของลิแกนด์คือกิจกรรมของมัน นั่นคือความเข้มข้นของลิแกนด์ที่การตอบสนองของเซลล์เท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด

คำจำกัดความเป้าหมายและการตรวจสอบความถูกต้อง

ขั้นตอนแรกสุดและสำคัญที่สุดของการออกแบบการลากคือการเลือกเป้าหมายที่ถูกต้อง ซึ่งสามารถจัดการได้ในลักษณะเฉพาะ กระบวนการทางชีวเคมีโดยไม่ส่งผลกระทบต่อผู้อื่นหากเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้เสมอไป ไม่ใช่ทุกโรคจะเป็นผลมาจากความผิดปกติของโปรตีนหรือยีนเพียงชนิดเดียว

ด้วยการมาถึงของยุคหลังจีโนม เป้าหมายจะถูกระบุโดยใช้วิธีจีโนมเชิงเปรียบเทียบและเชิงฟังก์ชัน จากการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการ ยีนที่เกี่ยวข้องกับยีนที่ทราบหน้าที่ของผลิตภัณฑ์โปรตีนอยู่แล้วจะถูกระบุในจีโนมมนุษย์ และสามารถโคลนยีนเหล่านี้เพื่อการศึกษาต่อไปได้

อย่างไรก็ตาม เป้าหมายที่มีการกำหนดหน้าที่เพียงสมมุติฐานเท่านั้น ไม่สามารถเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมได้ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบความถูกต้องของการทดลองแบบหลายขั้นตอน ซึ่งส่งผลให้สามารถเข้าใจการทำงานทางชีววิทยาจำเพาะของเป้าหมายได้โดยสัมพันธ์กับการแสดงลักษณะทางฟีโนไทป์ของโรคที่กำลังศึกษาอยู่

มีหลายวิธีในการตรวจสอบความถูกต้องของเป้าหมายทดลอง:

• วิธีจีโนมเกี่ยวข้องกับการระงับการสังเคราะห์เป้าหมายในระบบทดสอบโดยการได้รับยีนกลายพันธุ์ที่น่าพิศวง (ซึ่งยีนเป้าหมายขาดหายไป) หรือใช้ลำดับแอนติเจน RNA ที่ "ปิด" ยีนใดยีนหนึ่ง
• เป้าหมายสามารถปิดการใช้งานได้โดยใช้โมโนโคลนอลแอนติบอดีหรือโดยการฉายรังสีเป้าหมายที่ดัดแปลงด้วยโครโมฟอร์ รังสีเลเซอร์;
• เป้าหมายสามารถปิดการใช้งานได้โดยใช้ลิแกนด์ตัวยับยั้งโมเลกุลขนาดเล็ก
• นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบความถูกต้องของเป้าหมายได้โดยตรงด้วยการสร้างอันตรกิริยากับสารประกอบเฉพาะโดยใช้วิธีพลาสมอนเรโซแนนซ์

ระดับของการตรวจสอบเป้าหมายจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนสัตว์จำลอง (สายพันธุกรรมพิเศษของสัตว์ทดลอง) ซึ่งการปรับเปลี่ยนเป้าหมายส่งผลให้เกิดการแสดงออกทางฟีโนไทป์ที่ต้องการ ระดับสูงสุดการตรวจสอบความถูกต้องแสดงให้เห็นอย่างแน่นอนโดยการแสดงให้เห็นว่าการปรับเปลี่ยนเป้าหมาย (เช่น การปิดกั้นหรือการทำให้ตัวรับหายไป หรือการยับยั้งเอนไซม์) ส่งผลให้เกิดอาการที่สามารถระบุตัวตนทางคลินิกและทำซ้ำได้ในมนุษย์ แต่อาการนี้เกิดขึ้นได้ยาก

นอกจากนี้เมื่อเลือกเป้าหมายเราไม่ควรลืมเกี่ยวกับปรากฏการณ์ของความหลากหลาย - นั่นคือความจริงที่ว่ายีนสามารถมีอยู่ในไอโซฟอร์มที่แตกต่างกันในประชากรหรือเชื้อชาติที่แตกต่างกันซึ่งจะนำไปสู่ผลกระทบของยาที่แตกต่างกันไป ผู้ป่วย.

เมื่อค้นพบเป้าหมายและทดสอบความถูกต้องแล้ว การวิจัยโดยตรงจึงเริ่มต้นขึ้น ส่งผลให้เกิดโครงสร้างมากมาย สารประกอบเคมีซึ่งมีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ถูกลิขิตให้เป็นยา

การศึกษาลิแกนด์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดจากมุมมองทางเคมี ("ช่องว่างทางเคมี") นั้นเป็นไปไม่ได้ การประมาณค่าง่ายๆ แสดงให้เห็นว่ามีลิแกนด์ที่แตกต่างกันอย่างน้อย 10,40 ตัวที่เป็นไปได้ ในขณะที่ผ่านไปเพียง ~10 17 วินาทีนับตั้งแต่กำเนิดของเอกภพ ดังนั้นจึงมีข้อจำกัดหลายประการเกี่ยวกับโครงสร้างที่เป็นไปได้ของลิแกนด์ ซึ่งทำให้พื้นที่ทางเคมีแคบลงอย่างมาก (แต่ปล่อยให้กว้างใหญ่มาก) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เพื่อจำกัดพื้นที่ทางเคมีให้แคบลง จึงมีการกำหนดเงื่อนไขของความคล้ายคลึงกับยา ( ความคล้ายคลึงยาเสพติด) ซึ่งในกรณีง่ายๆ สามารถแสดงได้ด้วยกฎห้าข้อของลิปินสกี้ ซึ่งสารประกอบเพื่อที่จะ "เป็นเหมือน" ยาจะต้อง:

• มีอะตอมผู้บริจาคพันธะไฮโดรเจนน้อยกว่าห้าอะตอม
• มีน้ำหนักโมเลกุลน้อยกว่า 500;
• มี lipophilicity (log P - สัมประสิทธิ์การกระจายของสารที่ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำกับออกทานอล) น้อยกว่า 5;
• มีอะตอมไนโตรเจนและออกซิเจนรวมกันไม่เกิน 10 อะตอม (การประมาณจำนวนตัวรับพันธะไฮโดรเจนโดยประมาณ)

เนื่องจากชุดเริ่มต้นของลิแกนด์ที่ทดสอบความสามารถในการจับกับเป้าหมาย จึงมักจะใช้ไลบรารีผสม ไม่ว่าจะจัดหาในเชิงพาณิชย์โดยบริษัทที่เชี่ยวชาญด้านนี้ หรือบรรจุอยู่ในคลังแสงของบริษัทยาที่กำลังพัฒนายาใหม่หรือ ได้สั่งซื้อจากบริษัทบุคคลที่สาม ห้องสมุดดังกล่าวมีสารประกอบหลายพันล้านชนิด แน่นอนว่านี่ไม่เพียงพอที่จะทดสอบทุกคนอย่างแน่นอน ตัวเลือกที่เป็นไปได้แต่ตามกฎแล้วไม่จำเป็น เป้าหมายในการวิจัยขั้นตอนนี้คือการระบุสารประกอบที่หลังจากการดัดแปลงเพิ่มเติม การปรับให้เหมาะสมและการทดสอบแล้ว สามารถให้ผลลัพธ์เป็นสารประกอบ “ตัวเลือก” ที่มีไว้สำหรับการทดสอบในสัตว์ (การศึกษาพรีคลินิก) และในมนุษย์ (การศึกษาทางคลินิก)

ขั้นตอนนี้ดำเนินการโดยใช้การคัดกรองปริมาณงานสูง ( ในหลอดทดลอง) หรือคอมพิวเตอร์ของเขา ( ในซิลิโก) การวิเคราะห์ - การเชื่อมต่อประสิทธิภาพสูง

เคมีเชิงผสมผสานและการคัดกรองปริมาณงานสูง

การคัดกรองเป็นขั้นตอนการทำงานแบบท่อที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม โดยมีการทดสอบสารประกอบเคมีจำนวนมาก (>10,000) สำหรับความสัมพันธ์หรือการออกฤทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับระบบการทดสอบพิเศษ (การเลียนแบบทางชีววิทยา) พวกเขาแยกแยะตามประสิทธิภาพการผลิต ประเภทต่างๆการคัดกรอง:

• ปริมาณงานต่ำ (10,000–50,000 ตัวอย่าง)
• ปริมาณงานปานกลาง (50,000–100,000 ตัวอย่าง);
• ปริมาณงานสูง (100,000–5,000,000+ ตัวอย่าง)

สำหรับการคัดกรองเป็นขั้นตอน "ทางอุตสาหกรรม" ประสิทธิภาพ ต้นทุน และเวลาที่ใช้ในการดำเนินการถือเป็นสิ่งสำคัญมาก ตามกฎแล้วการคัดกรองจะดำเนินการในการติดตั้งหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานได้ตลอดเวลาและตลอดทั้งปี (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 อุปกรณ์ที่ใช้ในการคัดกรองปริมาณงานสูง ก - ปิเปตแบบหุ่นยนต์ที่จะฝากตัวอย่างของสารประกอบทดสอบลงในจานโดยอัตโนมัติพร้อมระบบคัดกรองในโหมดอัตโนมัติประสิทธิภาพสูง ปริมาณโดยทั่วไปมีช่องบนแม่พิมพ์หลายพันช่อง ปริมาตรของระบบในหนึ่งหลุมคือไมโครลิตร ปริมาตรของตัวอย่างที่แนะนำคือนาโนลิตร บี - การติดตั้งระบบคัดกรองความเร็วสูงและอ่านสัญญาณฟลูออเรสเซนต์ Mark II Scarina ใช้งานได้กับแม่พิมพ์ที่มีช่อง 2048 ช่อง (NanoCarrier) อัตโนมัติเต็มรูปแบบ (ทำงานตลอด 24 ชั่วโมง) ผลผลิต - มากกว่า 100,000 หลุม (ตัวอย่าง) ต่อวัน

หลักการคัดกรองนั้นค่อนข้างง่าย: หุ่นยนต์ปิเปตสารทดสอบ (หรือส่วนผสมของสาร) ลงในจานที่มีระบบการทดสอบ (เช่น เป้าหมายที่ตรึงการเคลื่อนที่หรือทั้งเซลล์ที่ดัดแปลงเป็นพิเศษ) ตามโปรแกรมที่กำหนด ยิ่งไปกว่านั้น บนจานเดียวอาจมี "หลุม" นับพันหลุมพร้อมระบบทดสอบ และปริมาตรของหลุมดังกล่าวอาจมีขนาดเล็กมาก เช่นเดียวกับปริมาตรของตัวอย่างที่นำเข้า (ไมโครหรือนาโนลิตร)

จากนั้นจะอ่านข้อมูลจากจานเพื่อระบุว่ากิจกรรมทางชีวภาพใดที่ตรวจพบและไม่พบกิจกรรมใด เครื่องตรวจจับสามารถอ่านสัญญาณกัมมันตรังสี แสงเรืองแสง (หากระบบสร้างขึ้นโดยใช้โปรตีนเรืองแสง) การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิต (หากใช้ระบบลูซิเฟอร์ริน-ลูซิเฟอเรสหรือระบบอะนาล็อก) โพลาไรเซชันของรังสี และพารามิเตอร์อื่นๆ อีกมากมาย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้

โดยทั่วไป การคัดกรองจะลดจำนวนสารประกอบที่ทดสอบลง 3–4 ลำดับความสำคัญ สารประกอบที่กระบวนการคัดกรองเปิดเผยกิจกรรมที่สูงกว่าค่าที่กำหนดเรียกว่าต้นแบบ อย่างไรก็ตาม ควรเข้าใจว่า "ความสำเร็จ" ดังกล่าวยังห่างไกลจากการรักษาขั้นสุดท้ายมาก เฉพาะผู้ที่รักษากิจกรรมของตนไว้ในระบบแบบจำลองและตรงตามเกณฑ์จำนวนหนึ่งเท่านั้นที่จะให้สารตั้งต้นของยาที่ใช้ในการวิจัยเพิ่มเติม

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว แม้แต่ห้องสมุดที่มีสารประกอบมากกว่าหนึ่งล้านชนิดก็ไม่สามารถแสดงพื้นที่ทางเคมีที่เป็นไปได้ทั้งหมดของลิแกนด์ได้ ดังนั้น เมื่อดำเนินการคัดกรอง จึงสามารถเลือกกลยุทธ์ที่แตกต่างกันได้ 2 แบบ ได้แก่ การคัดกรองที่หลากหลาย และการคัดกรองแบบเฉพาะจุด ความแตกต่างระหว่างพวกมันอยู่ที่องค์ประกอบของคลังสารประกอบที่ใช้แล้ว: ในเวอร์ชันการกระจายตัว ลิแกนด์ที่แตกต่างกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จะถูกใช้เพื่อครอบคลุมพื้นที่ทางเคมีให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในเวอร์ชันที่เน้นไปที่ ตรงกันข้ามพวกเขาใช้ไลบรารีของสารประกอบที่เกี่ยวข้องซึ่งได้รับโดยวิธีเคมีเชิงรวมกัน ซึ่งช่วยให้ เมื่อทราบโครงสร้างโดยประมาณของลิแกนด์ ให้เลือกตัวแปรที่เหมาะสมที่สุด สามัญสำนึกบอกว่าในโครงการขนาดใหญ่เพื่อสร้างสิ่งใหม่ ผลิตภัณฑ์ยาทั้งสองวิธีนี้ควรใช้ตามลำดับ โดยขั้นแรกให้กระจายออกไป เพื่อระบุประเภทที่หลากหลายที่สุดของสารประกอบที่ประสบความสำเร็จ จากนั้นจึงเน้นไปที่การปรับโครงสร้างของสารประกอบเหล่านี้ให้เหมาะสมและรับต้นแบบการทำงาน

ถ้าสิ่งที่เรียกว่าพื้นที่ทางชีวภาพเป็นที่รู้จักสำหรับเป้าหมาย นั่นคือคุณลักษณะใดๆ ของลิแกนด์ (ขนาด การไม่ชอบน้ำ ฯลฯ) ที่สามารถจับกับมันได้ จากนั้นเมื่อรวบรวมไลบรารีของสารประกอบทดสอบ ลิแกนด์ที่อยู่ใน " มีการเลือกช่องว่างทางแยก” ของชีววิทยาและเคมี เนื่องจากจะทำให้กระบวนการมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

โครงสร้างต้นแบบที่ได้จากการคัดกรองจะต้องได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมยิ่งขึ้นในการวิจัยสมัยใหม่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นความร่วมมืออย่างใกล้ชิดระหว่างนักวิจัยกลุ่มต่างๆ ได้แก่ นักชีววิทยาระดับโมเลกุล เภสัชกร นักสร้างแบบจำลอง และนักเคมีทางการแพทย์ (รูปที่ 5)

รูปที่ 5 วัฏจักรทางเภสัชวิทยากลุ่มอณูชีววิทยามีหน้าที่รับผิดชอบในการได้รับเป้าหมายการกลายพันธุ์ กลุ่มเภสัชวิทยามีหน้าที่ในการวัดข้อมูลเกี่ยวกับกิจกรรมและความสัมพันธ์ของลิแกนด์ที่สังเคราะห์บนเป้าหมายชนิดไวด์และเป้าหมายกลายพันธุ์ กลุ่มการสร้างแบบจำลองมีไว้สำหรับการสร้างแบบจำลองของเป้าหมาย การทำนายการกลายพันธุ์ และการทำนาย โครงสร้างลิแกนด์ กลุ่มเคมีทางการแพทย์มีไว้สำหรับลิแกนด์สังเคราะห์

ในแต่ละรอบของ “วัฏจักรทางเภสัชวิทยา” ต้นแบบจะเข้าใกล้รุ่นก่อนมากขึ้น และจากนั้นจึงเข้าใกล้ตัวทดสอบที่ได้รับการทดสอบโดยตรงกับสัตว์ (การทดลองพรีคลินิก) และในมนุษย์ระหว่างการทดลองทางคลินิกแล้ว

ดังนั้นบทบาทของการคัดกรองคือการลดตัวอย่างต้นแบบลงอย่างมาก (ตามลำดับความสำคัญหลายระดับ) (รูปที่ 6)

รูปที่ 6 บทบาทของการคัดกรองปริมาณงานสูงในการพัฒนายาใหม่การคัดกรองไม่ว่าจะเป็นห้องปฏิบัติการ ( ในหลอดทดลอง) หรือคอมพิวเตอร์ ( ในซิลิโก) เป็นขั้นตอนหลักและต้องใช้ทรัพยากรมากที่สุดในการเลือกโครงสร้างยาเริ่มต้น (ต้นแบบ) จากคลังสารประกอบที่มีอยู่ ผลลัพธ์ของการคัดกรองมักเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับกระบวนการพัฒนายาต่อไป

การวิจัยทางคลินิก

การแพทย์เป็นสาขาที่คุณไม่ควรเร่งรีบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการพัฒนายาใหม่ๆ พอจะนึกย้อนกลับไปถึงเรื่องราวของยา Thalidamide ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 50 ในประเทศเยอรมนี ซึ่งการใช้ยานี้โดยสตรีมีครรภ์นำไปสู่การคลอดบุตรด้วย ข้อบกพร่องที่เกิดแขนขาลงไปที่พวกมัน การขาดงานโดยสมบูรณ์. ผลข้างเคียงนี้ไม่ได้รับการตรวจพบทันเวลาในระหว่างการทดลองทางคลินิก เนื่องจากมีการทดสอบไม่เพียงพอ

ดังนั้นในปัจจุบันขั้นตอนการตรวจยาจึงค่อนข้างซับซ้อน มีราคาแพง และต้องใช้เวลามาก (ตรวจในคลินิก 2-7 ปี และเริ่มต้นที่ 100 ล้านดอลลาร์ต่อสารประกอบผู้สมัคร) ซม.ข้าว. 7).

รูปที่ 7 กระบวนการพัฒนายาใหม่ใช้เวลา 5 ถึง 16 ปีค่าใช้จ่ายในการทดสอบทางคลินิกของสารประกอบตัวเดียวมีมูลค่ามากกว่า 100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ต้นทุนรวมในการพัฒนา รวมถึงยาที่เข้าไม่ถึงตลาด มักจะเกิน 1 พันล้านดอลลาร์

ก่อนอื่นก่อนเข้าคลินิก จะต้องทดสอบยาเพื่อหาความเป็นพิษและสารก่อมะเร็งด้วยซ้ำ และควรทำการศึกษานอกเหนือจากระบบด้วย ในหลอดทดลองกับสัตว์ทดลองอย่างน้อยสองประเภท แน่นอนว่ายาพิษไม่ได้จบลงที่คลินิก ยกเว้นในกรณีที่มีไว้สำหรับการรักษาเป็นพิเศษ โรคร้ายแรงและยังไม่มีอะนาล็อกที่เป็นพิษน้อยกว่า

นอกจากนี้ยายังต้องได้รับการศึกษาทางเภสัชจลนศาสตร์นั่นคือได้รับการทดสอบลักษณะทางสรีรวิทยาและชีวเคมีเช่นการดูดซึมการกระจายการเผาผลาญและการขับถ่าย (ในภาษาอังกฤษแสดงด้วยตัวย่อ โฆษณาฉัน - การดูดซึม การกระจาย การเผาผลาญ และการสกัด). ตัวอย่างเช่นความสามารถในการใช้ประโยชน์ทางชีวภาพเป็นลักษณะย่อยของการนำยาเข้าสู่ร่างกายโดยระบุระดับการสูญเสียยา คุณสมบัติทางชีวภาพเมื่อนำเข้าสู่ร่างกายแล้ว ดังนั้นอินซูลินที่รับประทานทางปากจึงมีการดูดซึมต่ำ เนื่องจากเป็นโปรตีนจึงถูกย่อยโดยเอนไซม์ในกระเพาะอาหาร ดังนั้นอินซูลินจึงถูกฉีดเข้าใต้ผิวหนังหรือเข้ากล้าม ด้วยเหตุผลเดียวกัน ยาจึงมักได้รับการพัฒนาซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับยาต้นแบบตามธรรมชาติ แต่ไม่มีโปรตีนในธรรมชาติ

ตามกฎหมาย กระบวนการทดลองทางคลินิกของยาใหม่มีความแตกต่างหลายประการ เนื่องจากต้องใช้เอกสารประกอบจำนวนมาก (รวมหลายพันหน้า) ใบอนุญาต การรับรอง ฯลฯ นอกจากนี้ กระบวนการที่เป็นทางการหลายประการยังแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละประเทศเนื่องมาจากกฎหมายที่แตกต่างกัน ดังนั้น เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ มากมายเหล่านี้ จึงมีบริษัทพิเศษที่รับคำสั่งจากบริษัทยาขนาดใหญ่เพื่อทำการทดลองทางคลินิกและส่งต่อไปยังคลินิกเฉพาะทาง ควบคู่ไปกับกระบวนการทั้งหมดด้วยเอกสารที่ครบถ้วน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีการละเมิดพิธีการใดๆ

บทบาทของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในการออกแบบลาก

ในปัจจุบัน ในการออกแบบทางลาก เช่นเดียวกับสาขาอื่นๆ ที่เน้นวิทยาศาสตร์ บทบาทของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ควรสังเกตทันทีว่าระดับการพัฒนาเทคนิคคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันไม่อนุญาตให้มีการพัฒนายาใหม่โดยใช้คอมพิวเตอร์เพียงอย่างเดียว ข้อได้เปรียบหลักที่วิธีคำนวณมีให้ในกรณีนี้คือการลดเวลาที่ใช้ในการนำยาใหม่ออกสู่ตลาดและการลดต้นทุนการพัฒนา

วิธีคอมพิวเตอร์หลักที่ใช้ในการออกแบบการลากคือ:

• การสร้างแบบจำลองระดับโมเลกุล (MM);
• การคัดกรองเสมือนจริง
• การออกแบบยาใหม่ เดโนโว;
• การประเมินคุณสมบัติ "ความเหมือนยา"
• การสร้างแบบจำลองการเชื่อมโยงลิแกนด์กับเป้าหมาย

วิธี MM ขึ้นอยู่กับโครงสร้างลิแกนด์

หากไม่ทราบเกี่ยวกับโครงสร้างสามมิติของเป้าหมาย (ซึ่งเกิดขึ้นค่อนข้างบ่อย) พวกเขาหันไปใช้วิธีสร้างสารประกอบใหม่ตามข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของลิแกนด์ที่รู้จักแล้วและข้อมูลเกี่ยวกับกิจกรรมของพวกมัน

วิธีการนี้อิงตามกระบวนทัศน์ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในวิชาเคมีและชีววิทยา ซึ่งโครงสร้างจะกำหนดคุณสมบัติ จากการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของสารประกอบที่รู้จักกับคุณสมบัติของพวกมัน เป็นไปได้ที่จะทำนายโครงสร้างของสารประกอบใหม่ที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ (หรือในทางกลับกัน ทำนายคุณสมบัติของโครงสร้างที่รู้จัก) นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังใช้ทั้งเมื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างที่ทราบเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ และเมื่อค้นหาสารประกอบใหม่โดยใช้คลังคัดกรองสารประกอบ

วิธีการตรวจสอบความคล้ายคลึงกันของโมเลกุล (หรือวิธีลายนิ้วมือ) ประกอบด้วยการพิจารณาคุณสมบัติบางอย่างของโมเลกุลอย่างไม่รอบคอบ เรียกว่า descriptor (เช่น จำนวนผู้ให้พันธะไฮโดรเจน จำนวนวงแหวนเบนซีน การมีอยู่ขององค์ประกอบทดแทนบางอย่างใน ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง ฯลฯ) และเปรียบเทียบผลลัพธ์ “ลายนิ้วมือ” กับรอยประทับของโมเลกุลที่มีคุณสมบัติที่ทราบ (ใช้เป็นตัวอย่าง) ระดับของความคล้ายคลึงแสดงโดยสัมประสิทธิ์ทานิโมโตะ ซึ่งแปรผันในช่วง 0–1 ความคล้ายคลึงกันสูงหมายถึงคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันของโมเลกุลที่ถูกเปรียบเทียบ และในทางกลับกัน

วิธีการที่ใช้พิกัดที่ทราบของอะตอมลิแกนด์เรียกว่าวิธีความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรมเชิงปริมาณ ( กอ.รมน, ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างเชิงปริมาณกับกิจกรรม). หนึ่งในวิธีการที่ใช้มากที่สุดของกลุ่มนี้คือวิธีการวิเคราะห์เปรียบเทียบของสนามโมเลกุล ( โคเอ็มเอฟเอ, การวิเคราะห์สนามโมเลกุลเชิงเปรียบเทียบ). วิธีการนี้ประกอบด้วยการประมาณโครงสร้างสามมิติของลิแกนด์ด้วยชุดของสนามโมเลกุลที่แยกลักษณะเฉพาะของสเตอริก ไฟฟ้าสถิต ตัวรับผู้บริจาค และคุณสมบัติอื่นๆ แบบจำลอง CoMFA สร้างขึ้นบนพื้นฐานของการวิเคราะห์การถดถอยพหุคูณของลิแกนด์ที่มีฤทธิ์ที่ทราบ และอธิบายลิแกนด์ที่ควรจับกับเป้าหมายที่สนใจในแง่ของสนามโมเลกุลได้ดี ชุดของฟิลด์ที่ได้จะบอกว่าลิแกนด์ควรมีองค์ประกอบแทนที่ขนาดใหญ่ในตำแหน่งใด และตำแหน่งใดควรมีองค์ประกอบขนาดเล็ก ซึ่งควรเป็นขั้วและส่วนใดไม่ควรอยู่ ซึ่งควรเป็นผู้บริจาคพันธะไฮโดรเจน และ โดยควรเป็นผู้ยอมรับ เป็นต้น

แบบจำลองนี้สามารถนำไปใช้ในงานคัดกรองคลังสารประกอบเสมือนจริง ซึ่งในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นอะนาล็อกของเภสัชตำรับ ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีนี้คือมีพลังในการทำนายสูงเฉพาะสารประกอบประเภทใกล้เคียงเท่านั้น เมื่อพยายามทำนายกิจกรรมของสารประกอบที่มีลักษณะทางเคมีนอกเหนือจากลิแกนด์ที่ใช้สร้างแบบจำลอง ผลลัพธ์อาจไม่น่าเชื่อถือเพียงพอ

แผนภาพของกระบวนการที่เป็นไปได้ในการสร้างยาใหม่ตามโครงสร้างของลิแกนด์แสดงไว้ในรูปที่ 8

รูปที่ 8 ตัวอย่างการสร้างแบบจำลองโมเลกุลตามโครงสร้างลิแกนด์สำหรับไซคลิกเปปไทด์ urotensin II ( ล่างซ้าย) โครงสร้างสามมิติถูกกำหนดโดย NMR สเปกโทรสโกปี สารละลายที่เป็นน้ำ (บนซ้าย). การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของกรดอะมิโนที่ตกค้างของแม่ลาย TRP-LYS-TYR ซึ่งมีความสำคัญสำหรับ ฟังก์ชั่นทางชีวภาพถูกนำมาใช้ในการสร้างแบบจำลองเภสัชตำรับ ( ด้านบนขวา). จากผลการตรวจคัดกรองเสมือนจริง พบสารประกอบใหม่ที่แสดงให้เห็นถึงฤทธิ์ทางชีวภาพ ( ล่างขวา).

เห็นได้ชัดว่าความน่าเชื่อถือของการจำลองตลอดจนประสิทธิภาพของกระบวนการทั้งหมดในการออกแบบยาใหม่นั้นสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญหากเราคำนึงถึงข้อมูลไม่เพียงแต่ในโครงสร้างของลิแกนด์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครงสร้างของ โปรตีนเป้าหมาย วิธีที่นำข้อมูลนี้มาพิจารณาเรียกรวมกันว่า "การออกแบบแบบลากตามข้อมูลโครงสร้าง" ( เอสบีดีดี, การออกแบบยาตามโครงสร้าง).

วิธี MM ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโปรตีน

เนื่องจากศักยภาพที่เพิ่มขึ้นของชีววิทยาเชิงโครงสร้าง จึงเป็นไปได้มากขึ้นที่จะกำหนดโครงสร้างสามมิติเชิงทดลองของเป้าหมาย หรือสร้างแบบจำลองโมเลกุลของเป้าหมายโดยอาศัยความคล้ายคลึงกับโปรตีนที่มีการกำหนดโครงสร้างสามมิติไว้แล้ว

วิธีการที่ใช้กันมากที่สุดในการกำหนดโครงสร้างสามมิติของชีวโมเลกุลโมเลกุลที่มีความละเอียดสูง (บ่อยครั้งเมื่อยังไม่มีโครงสร้างการทดลองของเป้าหมาย มักจะหันไปใช้การสร้างแบบจำลองที่คล้ายคลึงกันซึ่งเป็นวิธีการที่แบบจำลองสร้างขึ้น แสดงให้เห็นว่ามีคุณภาพสูงเพียงพอหากความคล้ายคลึงกันระหว่างเทมเพลตโครงสร้างและโปรตีนแบบจำลองไม่ต่ำกว่า 40%

การสร้างแบบจำลองที่คล้ายคลึงกันมักใช้ในการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปที่ตัวรับ G-protein ควบคู่กับตัวรับ เนื่องจากพวกมันเป็นโปรตีนเมมเบรนจึงตกผลึกได้ยากมาก และประเภทดังกล่าวยังไม่มีในวิธี NMR กระรอกตัวใหญ่. สำหรับตัวรับตระกูลนี้รู้จักโครงสร้างของโปรตีนเพียงชนิดเดียว - bovine rhodopsin ซึ่งได้รับในปี 2000 ที่ Stanford ซึ่งใช้เป็นแม่แบบโครงสร้างในการศึกษาส่วนใหญ่

โดยทั่วไป การศึกษาตามข้อมูลเชิงโครงสร้างยังคำนึงถึงข้อมูลการก่อกลายพันธุ์บนเป้าหมายด้วย เพื่อพิจารณาว่ากรดอะมิโนตกค้างใดที่สำคัญที่สุดสำหรับการทำงานของโปรตีนและการจับลิแกนด์ ข้อมูลนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อปรับแบบจำลองที่สร้างขึ้นให้เหมาะสม ซึ่งเป็นเพียงอนุพันธ์ของโครงสร้างของโปรตีนเทมเพลตเท่านั้น จึงไม่สามารถคำนึงถึงลักษณะเฉพาะทางชีววิทยาทั้งหมดของวัตถุแบบจำลองได้

โครงสร้างสามมิติของเป้าหมาย นอกเหนือจากความสามารถในการอธิบายกลไกระดับโมเลกุลของการมีปฏิสัมพันธ์ของลิแกนด์กับโปรตีนแล้ว ยังใช้ในงานเชื่อมต่อโมเลกุล หรือการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของปฏิสัมพันธ์ของลิแกนด์กับโปรตีน การเชื่อมต่อใช้เป็นข้อมูลเริ่มต้นเกี่ยวกับโครงสร้างสามมิติของโปรตีน (ตามกฎแล้วในขั้นตอนของการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ โครงสร้างที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้) และโครงสร้างของลิแกนด์ การเคลื่อนที่ตามโครงสร้างซึ่งและความสัมพันธ์กับตัวรับถูกจำลองในระหว่าง กระบวนการเชื่อมต่อ ผลลัพธ์ของการเชื่อมต่อคือโครงสร้างของลิแกนด์ที่มีปฏิกิริยากับตำแหน่งการจับโปรตีนได้ดีที่สุด ในแง่ของฟังก์ชันการให้คะแนนการเชื่อมต่อ ซึ่งประมาณพลังงานอิสระของการจับของลิแกนด์ ในความเป็นจริง เนื่องจากการประมาณค่าหลายครั้ง ฟังก์ชันการประเมินจึงไม่สัมพันธ์กับพลังงานการจับในการทดลองที่สอดคล้องกันเสมอไป

การเชื่อมต่อช่วยให้คุณลดต้นทุนและเวลาโดยดำเนินการตามขั้นตอนที่คล้ายกับการคัดกรองปริมาณงานสูงบนระบบคอมพิวเตอร์ ขั้นตอนนี้เรียกว่าการคัดกรองเสมือน และข้อได้เปรียบหลักคือสำหรับการทดสอบทางเภสัชวิทยาจริง ไม่จำเป็นต้องได้รับคลังทั้งหมดที่ประกอบด้วยสารประกอบนับล้านรายการ แต่มีเพียง "ต้นแบบเสมือน" เท่านั้น โดยปกติแล้ว เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด การคัดกรองและการเชื่อมต่อจะใช้พร้อมกันโดยเสริมซึ่งกันและกัน (รูปที่ 9)

รูปที่ 9 สองตัวเลือกสำหรับการรวมการคัดกรองที่มีปริมาณงานสูงและการสร้างแบบจำลองระดับโมเลกุล ข้างบน:การคัดกรองซ้ำตามลำดับ แต่ละขั้นตอนของกระบวนการใช้ชุดลิแกนด์ที่ค่อนข้างเล็ก จากผลการคัดกรอง แบบจำลองจะถูกสร้างขึ้นเพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรม แบบจำลองนี้ใช้เพื่อเลือกลิแกนด์ชุดถัดไปที่จะทดสอบ ด้านล่าง:การคัดกรอง "ครั้งเดียว" ในแต่ละขั้นตอน แบบจำลองจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ชุดการฝึกและใช้ในการคาดการณ์ชุดการทดสอบ

ด้วยพลังคอมพิวเตอร์ที่เพิ่มขึ้นและการมาถึงของอัลกอริธึมที่ถูกต้องและทางกายภาพมากขึ้น การเชื่อมต่อจะประเมินพลังงานการจับของโปรตีนด้วยลิแกนด์ได้ดีขึ้น และจะเริ่มคำนึงถึงการเคลื่อนที่ของโซ่โปรตีนและอิทธิพลของตัวทำละลาย อย่างไรก็ตาม ยังไม่ทราบว่าการคัดกรองเสมือนจริงจะทำได้หรือไม่ อย่างเต็มที่แทนที่การทดลองทางชีวเคมีจริง หากเป็นเช่นนั้น ก็เห็นได้ชัดว่าต้องใช้อัลกอริธึมระดับใหม่เชิงคุณภาพซึ่งปัจจุบันไม่สามารถอธิบายอันตรกิริยาของลิแกนด์กับโปรตีนได้อย่างถูกต้องอย่างแน่นอน

หนึ่งในปรากฏการณ์ที่แสดงให้เห็นถึงความไม่สมบูรณ์ของอัลกอริธึมการเชื่อมต่อคือความขัดแย้งที่คล้ายคลึงกัน ความขัดแย้งนี้อยู่ที่ความจริงที่ว่าสารประกอบที่มีโครงสร้างแตกต่างกันเล็กน้อยมากสามารถมีกิจกรรมที่แตกต่างกันอย่างมาก และในขณะเดียวกัน จากมุมมองของอัลกอริธึมการเชื่อมต่อ ก็แทบจะแยกไม่ออกจากกัน

ต้นแบบยาสามารถรับได้ไม่เพียงแค่เลือกจากฐานข้อมูลสารประกอบที่เตรียมไว้แล้วเท่านั้น หากมีโครงสร้างเป้าหมาย (หรืออย่างน้อยก็แบบจำลองเภสัชสามมิติ) ก็เป็นไปได้ที่จะสร้างลิแกนด์เดอโนโวโดยใช้ หลักการทั่วไปปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ในแนวทางนี้ ชิ้นส่วนโมเลกุลพื้นฐานหนึ่งชิ้นหรือมากกว่านั้นจะถูกวางในตำแหน่งการจับลิแกนด์ และลิแกนด์จะถูก "เพิ่มขึ้น" ตามลำดับในตำแหน่งการจับ อยู่ระหว่างการปรับให้เหมาะสมในแต่ละขั้นตอนของอัลกอริทึม โครงสร้างผลลัพธ์ เช่นเดียวกับในระหว่างการเชื่อมต่อ จะได้รับการประเมินโดยใช้ฟังก์ชันการให้คะแนนเชิงประจักษ์

ข้อจำกัดของการใช้วิธีการคอมพิวเตอร์

แม้จะมีคำมั่นสัญญาทั้งหมด แต่วิธีการทางคอมพิวเตอร์ก็มีข้อจำกัดหลายประการที่ต้องนำมาพิจารณาเพื่อให้สามารถจินตนาการถึงความสามารถของวิธีการเหล่านี้ได้อย่างถูกต้อง

ประการแรกแม้ว่าอุดมการณ์ ในซิลิโกเกี่ยวข้องกับการทำการทดลองทางคอมพิวเตอร์อย่างเต็มรูปแบบนั่นคือการทดลองที่ผลลัพธ์มีคุณค่าและเชื่อถือได้ในตัวเอง จำเป็นต้องมีการตรวจสอบการทดลองภาคบังคับของผลลัพธ์ที่ได้รับ นั่นคือมันแสดงถึงความร่วมมืออย่างใกล้ชิดของกลุ่มวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองทางคอมพิวเตอร์กับกลุ่มทดลองอื่น ๆ (รูปที่ 5)

นอกจากนี้วิธีการทางคอมพิวเตอร์ยังไม่สามารถคำนึงถึงความหลากหลายของผลกระทบของยาต่อร่างกายมนุษย์ได้ ดังนั้นวิธีการเหล่านี้จึงไม่สามารถกำจัดหรือลดการทดสอบทางคลินิกได้อย่างมีนัยสำคัญซึ่งกินเวลาส่วนใหญ่ในการพัฒนา ของยาชนิดใหม่

ดังนั้นวันนี้บทบาท วิธีการทางคอมพิวเตอร์ในการออกแบบลากหมายถึงการเร่งและลดต้นทุนการวิจัยก่อนการทดลองทางคลินิก

มุมมองของการออกแบบการลาก

ในทางกลับกัน การพัฒนายาใหม่อย่างมีเหตุผลตามอุตสาหกรรมจะได้รับการอำนวยความสะดวกเมื่อลักษณะทางชีวเคมีพื้นฐานของกระบวนการปกติและโรคมีการศึกษาในห้องปฏิบัติการเชิงวิชาการและเป็นที่เข้าใจอย่างกว้างขวางมากขึ้น แม้จะไม่สมบูรณ์ก็ตาม

ในกรณีส่วนใหญ่ ยาใหม่ๆ จะถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการทางอุตสาหกรรมมากกว่าในห้องปฏิบัติการทางวิชาการ กระบวนการทั้งสองนี้เสริมซึ่งกันและกัน เนื่องจากมีแนวทางที่แตกต่างกันในการแก้ปัญหาเดียวกัน พนักงานของห้องปฏิบัติการวิชาการมักใช้การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์จากศูนย์อุตสาหกรรมด้วยความสนใจอย่างยิ่งเป็นเครื่องมือในการอธิบายกลไกพื้นฐานของการออกฤทธิ์ของยา การค้นพบในอุตสาหกรรมมีส่วนสนับสนุนอย่างมากต่อการวิจัยพื้นฐานในสาขาเภสัชวิทยา เช่น กลไกการออกฤทธิ์ของยา เช่น กรดอะซิติลซาลิไซลิกและไซเมทิดีนถูกค้นพบ ในทางกลับกัน การพัฒนายาใหม่อย่างมีเหตุผลตามอุตสาหกรรมจะได้รับการอำนวยความสะดวกเมื่อลักษณะทางชีวเคมีพื้นฐานของกระบวนการปกติและโรคมีการศึกษาในห้องปฏิบัติการเชิงวิชาการและเป็นที่เข้าใจอย่างกว้างขวางมากขึ้น แม้จะไม่สมบูรณ์ก็ตาม ตัวอย่างเช่น การพัฒนาตัวบล็อกตัวรับฮีสตามีนขึ้นอยู่กับความรู้ที่ว่าฮีสตามีนถูกปล่อยออกมาในร่างกายและทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการพัฒนาลมพิษ ไข้ละอองฟาง และยังเกี่ยวข้องกับการหลั่งกรดตามปกติในกระเพาะอาหารอีกด้วย สามารถคาดการณ์ประสิทธิผลของ allopurinol ในโรคเกาต์ได้เนื่องจากวิถีการสังเคราะห์กรดยูริกในร่างกายที่กำหนดไว้

การรักษาบุคคลจากโรคมะเร็งมีความเป็นไปได้สูงที่จะเป็นไปได้หากทราบรายละเอียดของกระบวนการทางชีวเคมีในเซลล์เนื้อร้ายและเซลล์ที่สมบูรณ์ และไม่ได้เกิดจากการทดสอบเชิงประจักษ์ของสารเคมีนับหมื่นที่เลือกโดยการสุ่มหรือเนื่องจากเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่มีอยู่ซึ่งค่อนข้างไม่คัดเลือกและไม่มีประสิทธิภาพ ยาต้านมะเร็ง มีการทดสอบยาในสัตว์ที่ทำให้เกิดมะเร็งเทียมหรือในสายพันธุ์ของสัตว์ที่ได้รับการเพาะพันธุ์โดยเฉพาะเพื่อก่อให้เกิดโรคด้วย ความถี่สูงเช่นเดียวกับในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ (แม้ว่าภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้เซลล์จะได้รับคุณสมบัติใหม่) บ่อยครั้งที่วัตถุประสงค์ของการวิจัยในอุตสาหกรรมยาสามารถระบุได้ง่ายๆ: สร้างยาที่ทำกำไรได้. ยาที่จะทำกำไรได้นั้นจะต้องมีทั้งประโยชน์และปลอดภัย ซึ่งแพทย์จะประเมินคุณภาพในท้ายที่สุด หน้าที่ของเภสัชกรคือการทำนายคุณสมบัติเหล่านี้จากข้อมูลการทดลองในสัตว์ โดยคำนึงถึงข้อจำกัดและความสามารถของคณะและพนักงาน งานนี้จะต้องดำเนินการในลักษณะที่จะลดโอกาสที่ข้อมูลที่เป็นประโยชน์จะขาดหายไปให้เหลือน้อยที่สุด สารยา; กล่าวอีกนัยหนึ่งโปรแกรมการคัดกรองจะต้องมีประสิทธิผล มีข้อสังเกตว่าผู้ผลิตยาพยายามจำกัดตัวเองให้อยู่แค่ "ของปลอม" เพื่อ "ทำให้ร่างกายของผู้ป่วยเข้าใจผิด" และมีความจริงบางอย่างในเรื่องนี้ ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเภสัชวิทยาเชิงทดลองอยู่ที่การออกแบบการทดลองในสัตว์ทดลองเพื่อให้สามารถรวบรวมข้อมูลได้มากที่สุดโดยใช้สัตว์จำนวนไม่มากนัก และข้อมูลนี้เกี่ยวข้องกับสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น เป็นเรื่องยากอย่างยิ่งที่จะออกแบบการทดลองในสัตว์เพื่อทดสอบยา หากประสิทธิผลที่เป็นไปได้นั้นมุ่งเป้าไปที่การแก้ไข ผิดปกติทางจิตในมนุษย์ แต่จะค่อนข้างง่ายเมื่อศึกษาผลของยาต้านการแข็งตัวของเลือด เนื่องจากเกล็ดเลือดในสัตว์และมนุษย์มีกลไกคล้ายกัน และระบุความสามารถในการแข็งตัวของเลือดได้ไม่ยาก

การพัฒนายา

สามารถวางแผนเรื่องยาได้; เป้าหมายนี้สามารถบรรลุได้ค่อนข้างบ่อย มีสี่แนวทางหลักในการพัฒนายา

1. การสังเคราะห์อะนาลอกหรือคู่อริของฮอร์โมนธรรมชาติ ออทาคอยด์ หรือสารไกล่เกลี่ย หรือโมเลกุลที่เปลี่ยนแปลงกระบวนการทางชีวเคมีที่ศึกษา ทำให้สามารถสร้างยาใหม่โดยพื้นฐานที่มีผลการรักษา เช่น ตัวบล็อกตัวรับฮิสตามีน H2 ตัวเร่งโดปามีนและ คู่อริ ตัวป้องกันช่องแคลเซียม และพรอสตาแกลนดิน ผลผลิตของแนวทางนี้ในการแก้ปัญหาการสร้างใหม่ ยาที่มีประสิทธิภาพให้ข้อโต้แย้งที่ชัดเจนเกี่ยวกับความจำเป็นพื้นฐาน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และได้รับการสนับสนุนจากสังคมอย่างเต็มที่ มีเพียงความเข้าใจในสาระสำคัญของกระบวนการที่เกิดขึ้นในร่างกายที่แข็งแรงและการหยุดชะงักระหว่างการเจ็บป่วยเท่านั้นที่ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาวิธีการมีอิทธิพลต่อร่างกายเพื่อให้บรรลุสุขภาพและความสุขของมนุษยชาติ (ความจริงที่ว่าความพยายามในการศึกษาค่อนข้างจริงจังอาจ ไม่มีอะไรที่บ่งชี้ถึงความจำเป็นในการวิจัยขั้นสูงเพิ่มเติม แทนที่จะละทิ้งหรือหยุดมัน)
2. เปลี่ยนโครงสร้าง ยาที่รู้จักก็คงจะทำให้สามารถสร้างมวลยาที่มีคุณสมบัติคล้ายกันแต่พื้นฐานไม่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามการดัดแปลงโมเลกุลซึ่งดำเนินการอย่างตั้งใจสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่สำคัญมากจนทำให้สามารถกำจัดคุณสมบัติบางอย่างในยาและให้กิจกรรมใหม่ที่สมบูรณ์ซึ่งนำไปสู่การสร้างยาใหม่ที่เป็นพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น sulfonamides (ต้านเชื้อแบคทีเรีย), อนุพันธ์ของ sulfourea (ฤทธิ์ลดน้ำตาล), สารประกอบ thiazide (ยาขับปัสสาวะ), diacarb (ตัวยับยั้ง carbonic anhydrase), acetazolamide ใช้สำหรับโรคต้อหิน ทั้งหมดมาจากซัลโฟนาไมด์กลุ่มแรกที่สังเคราะห์ขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 30
3. การคัดกรองแบบสุ่ม ใหม่โดยพื้นฐานแล้ว สารเคมีสังเคราะห์หรือได้มาจากแหล่งธรรมชาติ จะต้องได้รับการศึกษาแบบคัดกรองสัตว์โดยใช้ชุดการทดสอบที่ออกแบบมาเพื่อสร้างผลกระทบที่เป็นที่สนใจของนักวิจัย ปัจจุบันการคัดกรองดังกล่าวเป็นการศึกษาที่ซับซ้อนมาก
4. การระบุคุณสมบัติใหม่ในยาที่ใช้ในคลินิกแล้วโดยการตรวจอย่างละเอียดและติดตามผลกระทบต่อ ระบบต่างๆร่างกาย. ตัวอย่างเช่นด้วยวิธีนี้คุณสมบัติความดันโลหิตตกของ beta-blockers และฤทธิ์ต้านลิ่มเลือดของกรดอะซิติลซาลิไซลิกจึงถูกสร้างขึ้น

กระบวนการสร้างยาตัวใหม่

กระบวนการสร้างยาใหม่สามารถแสดงได้ดังนี้ ก. ความคิดหรือสมมติฐาน ข. การสังเคราะห์สาร ข. การศึกษาในสัตว์ทดลอง [ต่างๆ (หนู หนู หนู หนูตะเภา,กระต่าย,แมว,สุนัข,ลิง) เมื่อศึกษาสารต่างๆ] ผม. เภสัชวิทยา. 1. คุณสมบัติที่เป็นพื้นฐานของผลการรักษาที่ตั้งใจไว้ 2. การกระทำประเภทอื่น: จำแนกตามระบบทางสรีรวิทยาหลัก 3. การโต้ตอบกับยาอื่น ๆ ที่อาจมีการใช้ร่วมกันในอนาคต (การศึกษาเหล่านี้สามารถดำเนินการได้ในขั้นตอนสุดท้ายของการศึกษา) 4. เภสัชจลนศาสตร์: การศึกษาทางพิษวิทยาไม่สามารถดำเนินการได้อย่างน่าพอใจหากไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับเภสัชจลนศาสตร์ของสารในสายพันธุ์สัตว์ที่กำลังทำการศึกษาความเป็นพิษอยู่ ครั้งที่สอง วิธีการวิจัยทางพิษวิทยา 1. การให้ยาครั้งเดียว (ความเป็นพิษเฉียบพลัน) 2. การให้สารซ้ำหลายครั้ง (ความเป็นพิษกึ่งเฉียบพลัน ปานกลาง และเรื้อรัง) 3. การศึกษาความเป็นพิษทั่วไป: ก) ใช้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างน้อยสองสายพันธุ์ (มีเพียงชนิดเดียวเท่านั้นที่เป็นสัตว์ฟันแทะ); b) แนวทางการบริหารที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองเส้นทาง หนึ่งในนั้นมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการรักษามนุษย์ c) การลงทะเบียนสัญญาณของความเป็นพิษพร้อมการศึกษากลไกการเสียชีวิต กำหนดลักษณะของความเสียหาย (อวัยวะเป้าหมาย) กล่าวคือ ไม่เพียงพอที่จะบ่งชี้ว่าขนาดยาที่มากกว่าที่เสนอสำหรับการรักษาผู้ป่วยถึง 10 เท่าไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อร่างกายของสัตว์ 4. ระยะเวลาของการศึกษาเมื่อให้ยาซ้ำ: 5. การศึกษาความเป็นพิษในสัตว์เมื่อให้ยาซ้ำ มักแบ่งออกเป็น 2 ช่วงเวลา คือ ระยะสั้น (2-4 สัปดาห์) โดยในระหว่างนี้จะได้รับข้อมูลบ่งชี้ในการวางแผน การทดลองเพิ่มเติมและระยะยาว: ก) ฉีด 3 ขนาด: ขนาดเล็ก, ใกล้เคียงกับขนาดยาที่ใช้รักษาในมนุษย์, สูงสุดเพื่อระบุความเป็นพิษที่น่าสงสัย, และระดับกลาง; b) ถ้าสารยาเป็นสารตั้งต้น (prodrug) เช่น ในรูปแบบดั้งเดิมนั้นเฉื่อยและจำเป็นต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมในร่างกายจึงจะแปลงร่างเป็นได้ แบบฟอร์มที่ใช้งานอยู่ดังนั้นจึงจำเป็นที่สัตว์ทดลองแต่ละสายพันธุ์ควรมีการเปลี่ยนแปลงไปสู่รูปแบบที่ออกฤทธิ์ด้วย c) ควรให้ยาแก่สัตว์เป็นเวลา 7 วัน อย่างไรก็ตาม ในอดีต สิ่งนี้เกิดขึ้นแตกต่างออกไป เห็นได้ชัดว่า บางบริษัทพบว่าเป็นการสะดวกที่จะยกตัวอย่างการทำงานสัปดาห์ละ 5 วันของมนุษย์เพื่อติดตามว่าค่อนข้างเหมาะสมสำหรับการทดลองกับสัตว์ในระยะเวลาเท่ากัน d) การศึกษาแบบควบคุม (การติดตาม) ในสัตว์ควรมีดังต่อไปนี้: การกำหนดปริมาณอาหารที่บริโภค, น้ำหนักตัว, การเปลี่ยนแปลงในปฏิกิริยาและสภาวะพฤติกรรม, การตรวจเลือด, พารามิเตอร์ทางชีวเคมีและการวิเคราะห์ปัสสาวะ (เพื่อกำหนดการทำงานของอวัยวะ) เช่น ตลอดจนการตรวจสอบอื่นๆ โดยเฉพาะภาพสำหรับคุณสมบัติที่เกี่ยวข้อง ยานี้หรือสำหรับการต้อนรับของสัตว์ จ) สัตว์ทุกตัวที่เสียชีวิตในระหว่างการศึกษาจะต้องผ่านการชันสูตรพลิกศพ (ควรคำนึงถึงความจำเป็นในการป้องกันการกินเนื้อสัตว์) เนื่องจากเต็มไปด้วยการสูญเสียข้อมูลอันมีค่าที่อาจเป็นไปได้ f) เมื่อสิ้นสุดระยะเวลาการศึกษา สัตว์ทุกตัวจะถูกฆ่าและอวัยวะของพวกมันจะต้องได้รับการตรวจชิ้นเนื้อ รายการเนื้อเยื่อที่จำเป็นสำหรับการศึกษา (ในสหราชอาณาจักร) คือ 30 รายการ g) มีข้อยกเว้นสำหรับส่วนใหญ่หรือทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น ตัวอย่างเช่น แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะศึกษาเรื่องนี้ ผลการรักษาเป็นการพัฒนาภาวะน้ำตาลในเลือดเนื่องจากอาจเกิดจากการใช้ยาในปริมาณที่สูงมาก ไม่สามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่เป็นพิษในอวัยวะเป้าหมายได้เสมอไป สาม. วิธีวิจัยทางพิษวิทยาพิเศษ 1. การกลายพันธุ์ การทดสอบทางแบคทีเรียเพื่อหาการกลายพันธุ์ทำให้สามารถระบุตำแหน่งของการกลายพันธุ์ได้ (จับคู่กันในยีนควบคุมและความเสียหายต่อโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลล์) จะต้องดำเนินการเสมอ ไม่เพียงพอที่จะให้จุลินทรีย์สัมผัสกับยาในหลอดทดลองเท่านั้นเนื่องจากสารเมตาโบไลต์ของยาที่มีคุณสมบัติก่อกลายพันธุ์สามารถเกิดขึ้นได้ในร่างกายของสัตว์หรือมนุษย์ จำเป็นต้องมีการทดสอบกับสัตว์ เช่น การบริหารจุลินทรีย์ในช่องท้อง2. ไม่จำเป็นต้องมีการศึกษาเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งก่อนเริ่มการทดสอบในมนุษย์ในระยะแรก เว้นแต่จะมีเหตุผลหนักแน่นที่ทำให้สงสัยว่ายามีแนวโน้มที่จะเป็นสารก่อมะเร็ง ตัวอย่างเช่น การทดสอบการกลายพันธุ์เป็นบวก โครงสร้างของยาและสารเมตาบอไลต์ในมนุษย์แนะนำ การก่อมะเร็งหรือการเปลี่ยนแปลงทางจุลพยาธิวิทยาในอวัยวะที่ได้รับระหว่างการศึกษาความเป็นพิษเรื้อรังทำให้ผู้ต้องสงสัยมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการกลายพันธุ์ หากคาดว่าบุคคลจะได้รับยาเป็นเวลานานกว่าหนึ่งปีควรทำการศึกษาทดลองเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งอย่างเต็มที่ (เกือบตลอดชีวิตของสัตว์) การศึกษาเกี่ยวกับการก่อมะเร็ง (การก่อมะเร็ง) รวมถึง: ก) การศึกษาในสัตว์สองสายพันธุ์ที่มีอุบัติการณ์ของเนื้องอกที่เกิดขึ้นเองในระดับต่ำ; b) การได้รับข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับการเผาผลาญ ยา; c) การใช้ยาสามขนาด: สูง แต่คำนึงถึงผลกระทบที่เป็นพิษน้อยที่สุด ต่ำ เหนือกว่าการรักษา (ในทางเภสัชวิทยา ปริมาณที่มีประสิทธิภาพ) ใน 2-3 ปริมาณ; ระดับกลาง (ค่าเฉลี่ยทางเรขาคณิตระหว่างปริมาณสูงและต่ำ); d) ระยะเวลาของการศึกษาในหนู - 24 เดือน (และอีก 6 เดือนเพื่อประเมินผลลัพธ์) ในหนูและหนูแฮมสเตอร์ - 18 เดือนเช่น ในช่วงชีวิตที่มากขึ้น ขณะที่การวิจัยดำเนินต่อไป มูลค่าของสัตว์ก็จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากการตายของพวกมันในระหว่างที่มีโรคระบาดหรือด้วยเหตุผลอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่นั้นจำเป็นต้องมีการศึกษาซ้ำ สิ่งนี้อาจทำให้โปรแกรมการทดสอบความปลอดภัยของยาล่าช้าออกไปหลายปี e) หลังจากเสร็จสิ้นการทดสอบตามคำแนะนำที่มีอยู่ (ในสหราชอาณาจักร) จะต้องดำเนินการตรวจเนื้อเยื่อร่างกาย 30 ประเภททางเนื้อเยื่อวิทยา อย่างไรก็ตาม รายการนี้มีอยู่ไม่สิ้นสุดและควรคำนึงถึงสถานการณ์พิเศษที่เกิดขึ้นระหว่างการศึกษาด้วย f) คำจำกัดความ: เนื้องอก (เนื้องอก) ถือเป็นประชากรของเซลล์ทางพยาธิวิทยาที่มักจะไม่สามารถควบคุมกิจกรรมการแพร่กระจายที่เพิ่มขึ้นและการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและการทำงานอื่น ๆ ที่ชัดเจนน้อยกว่า พวกมันพัฒนาโดยไม่คำนึงถึงปัจจัยที่กระตุ้นให้เกิดพวกมัน (ยกเว้นเนื้องอกที่เกิดจากไวรัส) เนื้องอกเนื้อร้ายแทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อโดยรอบและ/หรือแพร่กระจาย g) การตีความผลลัพธ์ที่ได้รับ วิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการพิสูจน์อันตรายของการศึกษาการก่อมะเร็งของสารในมนุษย์คือ การศึกษาทางระบาดวิทยา; แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าสารส่วนใหญ่ที่เป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์จะถูกพบว่าเป็นสารก่อมะเร็งในสัตว์ แต่ก็ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าสารที่เป็นสารก่อมะเร็งในสัตว์นั้นก็เป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์ด้วยเช่นกัน “การอนุมานข้อมูลที่ได้รับจากการทดลองให้กับมนุษย์นั้นเป็นกระบวนการที่ยากและบางครั้งก็เป็นไปตามอำเภอใจ…”

“โอกาสที่จะเสี่ยงต่อการเป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์จะเพิ่มขึ้นหากตรวจพบขนาดใหญ่ เนื้องอกร้ายแพร่กระจายไปยังเนื้อเยื่อเฉพาะ ในขณะที่สัตว์ได้รับสารทดสอบในลักษณะเดียวกับที่บุคคลได้รับ และปริมาณของสารเท่ากับหรือน้อยกว่าที่ทำให้เกิดความเป็นพิษน้อยที่สุด ภายใต้สถานการณ์อื่นๆ สารทดสอบถือเป็นสารก่อมะเร็งชนิดอ่อน และความเสี่ยงในการใช้งานจะถูกชั่งน้ำหนักเทียบกับมูลค่าของสารดังกล่าว วิธีการรักษา" h) มีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนาการทดสอบระยะสั้นเพื่อระบุการก่อมะเร็งของสารทดสอบ สิ่งนี้สำคัญไม่เพียงเพราะจะช่วยลดต้นทุนในการวิจัย แต่ยังจะเร่งให้เสร็จสิ้นก่อนที่จะให้ยากับมนุษย์อีกด้วย อย่างไรก็ตาม วิธีการทดสอบการก่อกลายพันธุ์ในระยะสั้นที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่สามารถทดแทนการศึกษาการก่อมะเร็งในสัตว์ที่จำเป็นอย่างเป็นทางการในขอบเขตที่อาจก่อให้เกิดการก่อมะเร็งของยาได้ ผลลัพธ์ที่เป็นบวกที่ได้รับในการศึกษาระยะสั้น จำเป็นต้องทำการศึกษาให้ครบถ้วนตามปริมาณที่ต้องการอย่างเป็นทางการเสมอ หากผลการสังเกตในระยะสั้นเป็นลบและยาไม่แสดงคุณสมบัติในการกลายพันธุ์ก็ไม่จำเป็นต้องระบุการก่อมะเร็งอย่างสมบูรณ์ คำถามอาจเกิดขึ้นว่าทำไมจึงสามารถกำหนดสารประกอบใหม่ให้กับบุคคลได้ก่อนที่การศึกษาเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งอย่างครบถ้วนตามที่กำหนดจะเสร็จสิ้น คำตอบมีดังต่อไปนี้: การทดสอบในสัตว์มีค่าคาดการณ์ที่ไม่แน่นอน การบังคับให้ทำการศึกษาเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งอย่างเต็มรูปแบบให้เสร็จสิ้นจะทำให้การพัฒนายาที่เป็นที่ต้องการทางสังคมมีราคาแพงมาก และอาจเสี่ยงต่อการละทิ้งการพัฒนาด้วยซ้ำ สิ่งนี้อาจทำให้การพัฒนายาที่มีประโยชน์ล่าช้าได้ ในขณะเดียวกันก็จะมีการทดสอบสารต่างๆ มากขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะถูกห้ามด้วยเหตุผลอื่น ทั้งหมดนี้อาจดูเหมือนถูกหรือผิดสำหรับบางคน แต่นี่คือปัญหาที่มีอยู่ในความเป็นจริง

IV. อิทธิพลต่อกระบวนการสืบพันธุ์ ดำเนินการเพื่อตรวจสอบผลกระทบที่เป็นพิษต่อ: gametes ชายและหญิง; สภาวะสมดุลของมดลูก การกำเนิดตัวอ่อน; ทารกในครรภ์; การเผาผลาญในร่างกายของแม่ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายต่อทารกในครรภ์ การเจริญเติบโตและพัฒนาการของมดลูก การคลอดบุตร; พัฒนาการหลังคลอด ปฏิกิริยาสะท้อนกลับของการดูดนมทารกแรกเกิด และการให้นมบุตร ผลกระทบระยะยาวต่อลูกหลาน เช่น ต่อพฤติกรรม ฟังก์ชันการกำเนิด รุ่นต่อไป. เมื่อศึกษาผลกระทบบางอย่างจำเป็นต้องทำการทดลองกับสัตว์อย่างน้อยสองสายพันธุ์ (เช่น เมื่อศึกษาความเป็นพิษของตัวอ่อน) ในกรณีอื่น ๆ มีหนึ่งสายพันธุ์ก็เพียงพอแล้ว (เช่น เมื่อพิจารณาผลกระทบต่อการพัฒนาปริกำเนิด ภาวะเจริญพันธุ์) . ตามกฎแล้วจะใช้สามโดสในระหว่างการทดลอง ควรทำการศึกษาทางเภสัชจลนศาสตร์ในสัตว์มีครรภ์ และควรพิจารณาความเข้มข้นของยาทั้งในตัวเมียและทารกในครรภ์ ผลการชันสูตรพลิกศพและ การตรวจชิ้นเนื้อเพื่อใช้ในการศึกษาผลกระทบต่อการทำงานของระบบสืบพันธุ์เพื่อใช้เป็นเอกสารหลักในการวิจัยในห้องปฏิบัติการ

ประเด็นด้านจริยธรรมในการใช้สัตว์ในการค้นคว้ายา

มีการศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับสัตว์ที่ถูกดมยาสลบที่ถูกฆ่าโดยวิธี "มนุษยธรรม" หรือในอวัยวะของสัตว์ที่แยกออกมา อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันไม่มีแบบจำลองอื่นใดที่จะรวมการพึ่งพาซึ่งกันและกันของระบบการทำงานของอวัยวะต่างๆ และเมแทบอลิซึมเข้ากับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์การเปลี่ยนแปลงที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ อาจเกิดข้อสงสัยร้ายแรงเกี่ยวกับการทดลองทางพิษวิทยาที่ทำให้สัตว์ได้รับความทุกข์ทรมานอย่างมาก พวกเขาทั้งหมดจะไม่ยุติธรรมเลยหากผลลัพธ์ไม่ได้สร้างข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ ในหลาย ๆ ด้าน หน้าที่ของสัตว์นั้นคล้ายคลึงกับหน้าที่ของมนุษย์ แต่ก็มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนเช่นกัน

นัยสำคัญทางสถิติ

หากสันนิษฐานว่าวิธีรักษาวิธีหนึ่งมีประสิทธิผลมากกว่าวิธีอื่น ดังนั้นเพื่อที่จะค้นหาความจริง (นี่เป็นเพียงความแปลกประหลาดที่ชัดเจน) เราจะต้องเริ่มต้นด้วยการทดสอบสมมติฐานว่าวิธีการเหล่านั้นมีประสิทธิผลหรือไม่ได้ผลเท่ากัน ในกรณีนี้ เราสามารถพูดถึงสมมติฐานที่ไม่มีความแตกต่างได้ (สมมติฐานว่าง) ดังนั้นหากทำการรักษาเป็นสองส่วน กลุ่มที่แตกต่างกันผู้ป่วย (เปรียบเทียบระหว่างผู้ป่วย) หรือหากผู้ป่วยแต่ละรายได้รับการรักษาด้วยยาแต่ละชนิด (เปรียบเทียบกับผู้ป่วยรายเดียวกัน) และพบว่าวิธีการรักษาวิธีใดวิธีหนึ่งมีประสิทธิผลมากกว่าวิธีอื่นก็จำเป็นต้องพิจารณาว่ามีความแตกต่างกันหรือไม่ ที่ได้รับนั้นแท้จริงแล้วเป็นเพราะความได้เปรียบของวิธีหนึ่งเหนืออีกวิธีหนึ่ง ถึงวิธีอื่น ๆ การทดสอบนัยสำคัญทางสถิติแสดงให้เห็นว่าค่าที่แตกต่างกันอาจเกิดจากโอกาส (ผลกระทบแบบสุ่ม) บ่อยแค่ไหนหากในความเป็นจริงไม่มีความแตกต่างระหว่างการรักษา หากผลการทดสอบทำให้ความแตกต่างทางสถิติที่เกิดขึ้นยังคงไม่น่าเป็นไปได้ เนื่องจากในความเป็นจริงไม่มีอยู่ แพทย์สามารถตัดสินใจได้อย่างอิสระว่าจะเชื่อถือสิ่งใด หรืออย่างน้อยก็ทำราวกับว่ามีการสร้างข้อได้เปรียบที่แท้จริงสำหรับการทดสอบอย่างใดอย่างหนึ่ง วิธีการต่างๆ และตระหนักถึงสิ่งนี้ในทางปฏิบัติ ความแตกต่างอาจมีนัยสำคัญทางสถิติ แต่ไม่มีนัยสำคัญทางคลินิก มีความสำคัญอย่างยิ่ง.

ทดสอบนัยสำคัญทางสถิติในการทดลองทางคลินิก

ในทำนองเดียวกัน การระบุความแตกต่างอาจแสดงให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างในประสิทธิผลของการรักษาทั้งสองวิธี แม้ว่าจะยังมีโอกาสเกิดขึ้นจริงก็ตาม ด้วยการวางแผนที่ถูกต้อง การทดลองทางคลินิกมีความเป็นไปได้ที่จะคำนวณความน่าจะเป็นที่จะไม่สังเกตเห็นความแตกต่างที่แท้จริงในระดับหนึ่งหลังจากเสร็จสิ้นการวิจัยตามจำนวนที่กำหนด ในการปฏิบัติทางคลินิกควรคำนึงว่าหากผลการทดสอบเป็นเช่นนั้น นัยสำคัญทางสถิติหาก “สมมติฐานว่าง” ถูกต้อง ไม่มีความแตกต่างระหว่างการรักษาเพียงห้ากรณีเมื่อทำการทดลอง 100 ครั้ง ดังนั้นความแตกต่างดังกล่าวสามารถถือเป็นหลักฐานที่เพียงพอว่า “สมมติฐานว่าง” นั้นมีความเป็นไปได้ทั้งหมด , ไม่ถูกต้อง (แต่ไม่ใช่เป็นไปไม่ได้) ในขณะที่ในความเป็นจริงมีความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างวิธีการรักษา ความน่าจะเป็นระดับนี้ในการทดลองการรักษาแสดงเป็นความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติหรือมีนัยสำคัญที่ระดับ 5% หรือที่ p=0.05 (p หมายถึงเปอร์เซ็นต์หารด้วย 100 กล่าวคือ สัดส่วนสุ่ม) นัยสำคัญทางสถิติหมายความว่ามีโอกาสเล็กน้อยที่ประสิทธิผลของการรักษาทั้งสองจะไม่แตกต่างกัน หากในระหว่างการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์พบว่าสมมติฐานที่ไม่มีความแตกต่างเป็นจริงสำหรับการเบี่ยงเบนที่สังเกตได้หรือเด่นชัดกว่านั้นเพียงครั้งเดียวเมื่อทำการทดลองซ้ำ 100 ครั้ง โดยปกติแล้วผลลัพธ์จะถือว่ามีนัยสำคัญทางสถิติสูงที่ 1% ระดับหรือที่ p = 0.01 การทดสอบทางสถิติไม่ได้ให้หลักฐานถึงความเหนือกว่าของวิธีใดวิธีหนึ่ง เนื่องจากการทดสอบเหล่านี้บ่งชี้ถึงความน่าจะเป็นเท่านั้น แพทย์มีสิทธิที่จะยอมรับผลการทดสอบว่าถูกต้องหรือไม่ นัยสำคัญทางสถิติ(p=0.05) หากเขามีเหตุผลทางทฤษฎีที่ได้รับการพิสูจน์เพียงพอแล้วที่จะคาดหวังผลลัพธ์ที่คล้ายกัน ในเวลาเดียวกันแพทย์อาจปฏิเสธที่จะยอมรับข้อสรุปที่ได้รับจากการวิเคราะห์หากเป็นไปไม่ได้ในทางทฤษฎีหรือขัดแย้งกับมัน ประสบการณ์ทางคลินิกแม้ว่าความแตกต่างจะมีนัยสำคัญทางสถิติสูงก็ตาม (p=0.001) และก็จะมีความรอบคอบ สิ่งสำคัญคือต้องไม่อยู่ภายใต้การควบคุมของตัวชี้วัดทางสถิติ แต่การหลีกเลี่ยงการเพิกเฉยข้อมูลที่ชัดเจนก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน สถิติสามารถกำหนดได้ว่าเป็นชุดของเทคนิคในการตัดสินใจอย่างชาญฉลาดเมื่อเผชิญกับความไม่แน่นอน ใช้อย่างถูกต้อง การวิเคราะห์ทางสถิติ– เครื่องมืออันมีค่ามากในการปรับปรุงวิธีการรักษา นักวิจัยหลายคนเชื่อว่า ผลการศึกษาที่มีนัยสำคัญทางสถิติคือทั้งหมดที่ต้องได้รับ (บรรณาธิการพยายามเผยแพร่ผลการทดสอบที่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติ และปฏิเสธการทดสอบที่มีความแตกต่างที่ไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ เนื่องจากการศึกษาที่ไม่มีความแตกต่างดูเหมือนจะไม่น่าสนใจสำหรับพวกเขา) นี่ไม่เป็นความจริง. ควรประเมินข้อผิดพลาดสองประเภทในการทดลองการรักษา ประเภทที่ 1 – การระบุความแตกต่างในประสิทธิผลของวิธีการรักษา แม้ว่าในความเป็นจริงจะขาดหายไปก็ตาม ประเภทที่ 2 - ไม่ได้ระบุความแตกต่าง แต่ในความเป็นจริงมันมีอยู่จริง และเด่นชัดมากจนแพทย์มีคำถาม: อะไรเป็นสาเหตุ? แพทย์ยังต้องตัดสินใจว่าจะยอมรับข้อผิดพลาดประเภท II หรือไม่และในระดับใด หากเขาต้องการใช้ข้อมูลการวิจัยเพื่อรักษาผู้ป่วย ดังนั้นเท่านั้น การบ่งชี้นัยสำคัญทางสถิติความแตกต่างในประสิทธิผลของวิธีการรักษาทั้งสองวิธีไม่สามารถตอบคำถามในการเลือกวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดได้ เช่นผลการวิจัยระบุว่า นัยสำคัญทางสถิติไม่มีความแตกต่าง ซึ่งหมายความว่าค่าที่เปรียบเทียบกันไม่มีความแตกต่างภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด แต่ภายใต้เงื่อนไขอื่น ๆ เช่น เมื่อจำนวนการสังเกตเพิ่มขึ้น นัยสำคัญทางสถิติอาจมีนัยสำคัญมากขึ้น เช่น ความน่าจะเป็นที่จะกลายเป็นทางสถิติ สำคัญซึ่งให้บริการผลประโยชน์ของแพทย์เนื่องจากช่วยให้คุณสามารถพิสูจน์ความเหนือกว่าของวิธีการที่ดูมีคุณค่ามากกว่า การขาดนัยสำคัญทางสถิติของความแตกต่างจะถูกตีความแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจำนวนผู้ป่วยที่เข้ารับการตรวจ เช่น 50 หรือ 500 ราย เมื่อจำนวนการสังเกตเพิ่มขึ้น ความน่าจะเป็นของนัยสำคัญก็จะเพิ่มขึ้น ด้วยจำนวนที่น้อย ความเป็นไปได้นี้ก็น้อยกว่ามาก แม้ว่าอาจมีความสำคัญทางคลินิก แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงของอัตราการตอบสนองต่อการรักษาที่รายงานจะมีเพียงเล็กน้อยก็ตาม ผลลัพธ์ที่ไม่น่าเชื่อถือทางสถิติสามารถตีความได้ว่าไม่มี ความสำคัญทางคลินิกตามรายงาน หากช่วงความเชื่อมั่นระหว่างผลลัพธ์ที่ได้รับเกี่ยวกับความแตกต่างในวิธีการรักษาแคบลง การทดลองทางคลินิกเกี่ยวข้องกับการวัดตัวชี้วัด เช่น ความเจ็บปวด อาการบวม ความดันโลหิต และความถี่ของอาการปวดหัวใจ การระบุช่วงความเชื่อมั่น 95% สำหรับความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างการรักษาทั้งสองหมายถึง: ก) ข้อตกลงระหว่างค่าจริงที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุดของข้อมูลเฉพาะ (เช่น ประสิทธิผลของการรักษา) ที่ระดับความเชื่อมั่น 5%; b) ช่วงที่ค่าที่แท้จริงหรือค่าที่สำคัญอย่างแท้จริง เช่น ความแตกต่างในประสิทธิผลของวิธีการรักษา มีค่าที่แน่นอน (95%) ช่วงความมั่นใจบ่งบอกถึงความถูกต้องของการศึกษา และช่วงที่กว้างบ่งบอกถึงเนื้อหาข้อมูลที่ไม่เพียงพอ โดยไม่คำนึงถึงความน่าเชื่อถือหรือไม่น่าเชื่อถือของความแตกต่างที่บันทึกไว้ เขาเตือนไม่ให้ให้น้ำหนักหรือความมั่นใจมากเกินไปกับผลการศึกษาขนาดเล็ก ช่วงความเชื่อมั่นมีประโยชน์อย่างยิ่งในการตีความข้อมูลจากการศึกษาดังกล่าว เนื่องจากช่วงความเชื่อมั่นจะระบุระดับความไม่แน่นอนในผลลัพธ์ เช่น เมื่อพิจารณาความแตกต่างระหว่างสองวิธี (ไม่ว่าจะมีความแตกต่างทางสถิติหรือไม่ก็ตาม) การใช้ข้อมูลเฉลี่ยร่วมกับช่วงความเชื่อมั่นช่วยให้คุณได้ค่าประมาณที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่นหากความแตกต่างในประสิทธิผลของการรักษาทั้งสองไม่มีนัยสำคัญทางสถิติและช่วงความเชื่อมั่นสำหรับค่าเฉลี่ยนั้นกว้าง ความแตกต่างดังกล่าวก็เข้ากันได้กับความถูกต้องของ "สมมติฐานว่าง" นั่นคือ ไม่มีความแตกต่างที่แท้จริง ระหว่างการรักษาหรืออุบัติการณ์ของผลเสียหรืออาการร้ายแรงที่มีนัยสำคัญ ผลเชิงบวกซึ่งดูเหมือนสำคัญมาก สถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อมีการสังเกตเพียงเล็กน้อยเท่านั้น สามารถหลีกเลี่ยงได้หากเพียงจำนวนการสังเกตขั้นต่ำที่จำเป็นในการสร้าง ความน่าจะเป็นสูง ผลประโยชน์กำหนดไว้ก่อนหน้านี้โดยแพทย์หรือขาดหายไป ผลการศึกษาที่ไม่อนุญาตให้ใครได้ข้อสรุปที่ชัดเจนนั้นไร้ประโยชน์และผิดจรรยาบรรณ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้สร้างความเสี่ยงให้กับผู้ป่วย ใช้เวลาจากผู้เชี่ยวชาญ และต้องการต้นทุนทางการเงินที่ไม่ยุติธรรม การศึกษาที่ออกแบบจะต้องให้ข้อมูล (มี "อำนาจเพียงพอ") เช่น มีโอกาสอย่างน้อย 80% ที่จะตรวจพบผลที่ต้องการด้วยช่วงความเชื่อมั่นที่แคบและมีนัยสำคัญทางสถิติ 5% (p = 0.05) มันไม่มีประโยชน์ที่จะเริ่มการศึกษาโดยมีโอกาสน้อยกว่า 50% ที่จะบรรลุเป้าหมายของนักวิจัย นั่นคือหาก "อำนาจ" ในการทำนายของมันน้อยเกินไป อย่างไรก็ตาม การศึกษาขนาดเล็กดังกล่าวมักดำเนินการ และผลลัพธ์ของการศึกษาเหล่านี้ได้รับการเผยแพร่โดยไม่ระบุช่วงความเชื่อมั่น ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยที่แตกต่างกัน ซึ่งจะเผยให้เห็นความไม่สอดคล้องกัน เมื่อทำการวิจัยรายงานจะต้องมีข้อมูลบางอย่าง

1. ความแตกต่างที่สังเกตได้ในประสิทธิผลของการรักษาในทั้งสองกลุ่มไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ (p>0.05) แต่ผลลัพธ์นี้เข้ากันได้ (ช่วงความเชื่อมั่น 95%) กับความแตกต่างที่แท้จริงที่มีอยู่ในช่วงกว้าง: ตั้งแต่ +30 ถึง – 20% ( นั่นคือขนาดของค่าของเครื่องหมายตรงข้ามเกือบจะเท่ากัน) การกระจายที่หลากหลายบ่งชี้ว่าผลลัพธ์ของการศึกษาไม่มีประโยชน์ เนื่องจากไม่เพียงแต่ช่วงของความผันผวนของผลต่างของเอฟเฟกต์จะกว้าง แต่ค่าผลลัพธ์ของผลต่างของเอฟเฟกต์นั้นแยกไม่ออกจากศูนย์ (“หมุน” รอบศูนย์ ).
2. ความแตกต่างที่สังเกตได้ระหว่างกลุ่มที่ได้รับ การรักษาที่แตกต่างกันมีนัยสำคัญทางสถิติ (หน้า<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%.

หากช่วงของการแปรผันแคบ เช่น 30-38% และค่าอยู่เหนือค่าขั้นต่ำที่ต้องการทางคลินิก (20%) ซึ่งถือว่ามีความสำคัญทางคลินิกและมีนัยสำคัญทางสถิติ ก็ถือได้ว่าข้อมูลที่เชื่อถือได้นั้น ที่ได้รับซึ่งควรถือว่ามีคุณค่า (หากได้รับการสนับสนุนจากข้อมูล) การศึกษาอื่น ๆ ) เพื่อพิสูจน์คำแนะนำในการรักษาผู้ป่วย หากรายงานวารสารทั้งหมดมีข้อมูลที่คล้ายคลึงกันเกี่ยวกับนัยสำคัญทางสถิติและช่วงความเชื่อมั่น ก็จะไม่มีข้อมูลที่ไร้ประโยชน์และแม้แต่ทำให้เข้าใจผิดเกี่ยวกับการทดลองการรักษาในวรรณคดี เนื่องจากบรรณาธิการจะปฏิเสธที่จะเผยแพร่เนื้อหาที่ไม่มีข้อมูลอันมีคุณค่าตามความเห็นของ ผู้เขียนเอง

ขอบเขตการศึกษาการรักษา จำนวนผู้เข้าร่วม

ก่อนที่จะเริ่มการทดลองรักษาโรคจำเป็นต้องตัดสินใจเกี่ยวกับระยะเวลาในการยุติการทดลอง จำนวนผู้ป่วยที่เกี่ยวข้องที่ต้องการขึ้นอยู่กับความแตกต่างที่ถือว่ามีความสำคัญทางคลินิก ซึ่งควรได้รับการพิจารณาล่วงหน้า หากผู้วิจัยสามารถระบุความแตกต่างที่ต้องการในประสิทธิภาพการรักษาได้ (ราวกับว่าเขาได้เสร็จสิ้นการทดลองแล้วและกำลังหารือถึงความสำคัญของผลลัพธ์) แล้วจำนวนผู้ป่วยที่ต้องได้รับความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางคลินิก หากในความเป็นจริงอาจมีอยู่จริง ,สามารถคำนวณได้ สิ่งนี้เรียกว่าแนวคิดเรื่องพลังของการทดลองทางคลินิก (ความสามารถในการตรวจจับความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเพื่อสนับสนุนการรักษาที่เหมาะสมกว่า เมื่อความแตกต่างเท่ากับหรือมากกว่าประโยชน์ทางคลินิกที่แพทย์สนใจ) แน่นอนว่าควรทำการคำนวณก่อนเริ่มการทดสอบ ไม่ใช่หลังจากเสร็จสิ้น เมื่อปรากฎว่าความละเอียดต่ำเกินไปและการทดสอบไม่มีประโยชน์ ความมั่นใจมากเกินไปในการตรวจพบความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ อาจนำไปสู่ความจำเป็นในการศึกษาขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ บ่อยครั้งที่ต้องมีการประนีประนอม โดยคำนึงถึงจำนวนผู้ป่วยที่ผู้วิจัยมีอยู่ (ซึ่งโดยปกติแล้วจะประเมินสูงเกินไป) ความเป็นไปได้ของงาน และการประเมินตามความเป็นจริงของความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางคลินิกอย่างแท้จริง แพทย์ที่ตั้งใจจะใช้กลุ่มผู้ป่วยแบบตายตัวในการทดลองการรักษามักจะปรึกษานักสถิติเพื่อตัดสินใจเกี่ยวกับจำนวนผู้เข้าร่วมที่ต้องการ การประเมินดังกล่าวอาจกลายเป็นสิ่งที่ถูกต้องหากแพทย์บอกนักสถิติเกี่ยวกับขนาดของความแตกต่างที่เขาสนใจที่จะกำหนดและเกี่ยวกับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ที่เกี่ยวข้องกับข้อผิดพลาดประเภท I และ II เช่น ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่แสดง ในการรับรู้ถึงความแตกต่างเมื่อมันหายไป (ประเภทที่ 1) และการไม่ตรวจพบเมื่อมันมีอยู่ (ประเภทที่ 2) ผลลัพธ์ของการคำนวณดังกล่าวมักจะทำให้แพทย์ต้องตกใจ เนื่องจากเขามีความคิดที่คลุมเครือเกี่ยวกับเรื่องนี้ และมักจะเต็มไปด้วยความกระตือรือร้นเกี่ยวกับผลการรักษาที่คาดหวัง ในกรณีเช่นนี้ เขาเริ่มพูดถึงความปรารถนาของเขาที่จะกำหนดความแตกต่าง “ใดๆ” จริงๆ แม้แต่ความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ ที่จะ “พิสูจน์ได้อย่างเต็มที่” เพื่อที่จะยอมรับว่ามันมีอยู่จริง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ดูเหมือนเป็นข้อกำหนดที่สมเหตุสมผลสำหรับแพทย์ จริงๆ แล้วส่งผลให้จำเป็นต้องลงทะเบียนผู้ป่วยจำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อในการทดลองนี้ สองแต้มก็เพียงพอแล้ว หากอัตราการเสียชีวิตอยู่ที่ 20% (เช่น โรคบาดทะยักในบางส่วนของโลก) การทดลองควรมีผู้ป่วยประมาณ 1,000 ราย (มีการศึกษาที่คล้ายกัน) การศึกษาที่จะสร้างความเหนือกว่าของวิธีการรักษาอย่างใดอย่างหนึ่งด้วยความมั่นใจ 5% (ในขณะที่ประสิทธิผลของวิธีหลังเพิ่มขึ้นจาก 75 เป็น 85%) จะต้องดำเนินการกับผู้เข้าร่วม 500 คน ในกรณีนี้ความละเอียดจะเป็น 80% เป็นที่ชัดเจนว่ายิ่งความแตกต่างที่คาดหวังมากขึ้น ผู้ป่วยจะต้องเข้าร่วมในการศึกษาน้อยลง และยิ่งความแตกต่างที่คาดหวังน้อยลง จำนวนก็จะมากขึ้น (การคำนวณเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทำไมวิธีการควบคุมในการประเมินผลการรักษาของยาจึงเพิ่มมากขึ้น ดึงดูดความสนใจของนักวิจัย) การศึกษาที่ดำเนินการอย่างดีและมีระดับความเชื่อมั่นที่สมเหตุสมผลว่าผลลัพธ์จะได้รับการยืนยันโดยผู้วิจัยรายอื่น ควรเลือกการศึกษาที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อกำหนดประสิทธิผลของการรักษาด้วยความมั่นใจอย่างแน่นอน การศึกษาหรือเกณฑ์สำหรับความล้มเหลวเนื่องจากความเบื่อหน่ายและความอ่อนแอของมนุษย์จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะได้รับผลลัพธ์เมื่อยาที่ทดสอบล้าสมัยไปแล้ว โดยทั่วไป การศึกษาที่ได้รับการออกแบบจะดำเนินการด้วยการวิเคราะห์ทางสถิติเป็นระยะ (รายสัปดาห์หรือรายเดือน) และเมื่อได้รับความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติในประสิทธิภาพการรักษาแล้ว การศึกษาก็ถือว่าเสร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม น่าเสียดายที่เป็นไปไม่ได้ที่จะดำเนินการรักษาพร้อมๆ กันและดำเนินการประมวลผลทางสถิติของผลลัพธ์ที่ได้รับเป็นระยะๆ เพื่อกำหนด "ว่าสิ่งต่างๆ ดำเนินไปอย่างไร" หรือเพื่อขัดขวางการศึกษาเมื่อความแตกต่างในผลลัพธ์มีนัยสำคัญ การทดสอบจะต้องเสร็จสิ้นไม่เพียงแต่ในแง่ของการประเมินผลลัพธ์เท่านั้น แต่ยังต้องทำให้เสร็จทันเวลาด้วย เนื่องจากสถานการณ์อาจเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นข้อมูลทางสถิติจึงอาจเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นการศึกษาระยะสั้นอาจทำให้เข้าใจผิดและไม่สอดคล้องกับความถูกต้องของการรักษาที่นำมาเปรียบเทียบ การยืนยันผลลัพธ์โดยนักวิจัยคนอื่นๆ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความก้าวหน้าของการบำบัดไม่เพียงแต่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปด้วย มันไม่สมเหตุสมผลที่จะไปถึงระดับที่ไม่เพียงพอ นัยสำคัญทางสถิติของความแตกต่าง(เช่น p-0.06) มุ่งหวังที่จะบรรลุระดับนัยสำคัญทางสถิติที่สอดคล้องกัน (เช่น p=0.05) โดยการเพิ่มจำนวนผู้ป่วยที่รวมอยู่ในการศึกษาเล็กน้อย โดยหวังว่าสิ่งนี้จะบรรลุ p=0.05 หรือน้อยกว่า ไม่ควรใช้เทคนิคนี้โดยเจตนาเพื่อให้ได้ความแตกต่างที่เชื่อถือได้ ความสามารถของวิธีรักษาควรเป็นปัจจัยเดียวที่กำหนดความสำเร็จของผลลัพธ์บางอย่าง อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการพิจารณาทางทฤษฎีเท่านั้น และในทางปฏิบัติไม่มีนักวิจัยคนใดที่จะรักษาผู้ป่วยเป็นเวลาหลายเดือนโดยไม่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเกิดอะไรขึ้นในกลุ่มที่สังเกตจากมุมมองของวิธีการประเมินทางสถิติ และใครจะไม่ได้รับอิทธิพล ของผลการวิเคราะห์ทางสถิติเกี่ยวกับการตัดสินใจยอมรับความเหมาะสมในการยุติการศึกษาหรือศึกษาต่อ พูดอย่างเคร่งครัด สิ่งนี้ไม่สอดคล้องกับหลักการทางสถิติ แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าพฤติกรรมนี้ยังคงพบเห็นอยู่ในแพทย์ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดคือการปล่อยให้ทุกสิ่งเป็นไปตามที่เป็นอยู่และรับรู้ถึงคุณค่าที่เผยแพร่ส่วนใหญ่ในใจว่าเป็นมูลค่าสองเท่า (เทียบกับมูลค่าที่แท้จริง) ทางเลือกเดียวที่มีจริยธรรมและสมเหตุสมผลอย่างสมบูรณ์สำหรับสิ่งนี้คือการจ้างนักสถิติที่มีคุณสมบัติเหมาะสมซึ่งสามารถนำข้อมูลไปวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์เป็นประจำทุกสัปดาห์เพื่อการวางแผนที่สอดคล้องกัน การวางแผนตามลำดับการวางแผนประเภทนี้ถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติเนื่องจากมีความจำเป็นที่ชัดเจนในการแก้ไขแผนการวิจัยเพิ่มเติม ซึ่งจะช่วยให้สามารถดำเนินการต่อหรือหยุดลงเมื่อได้รับ ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ทางสถิติหรือหากการดำเนินการต่อไปไม่เป็นที่พึงปรารถนา คุณลักษณะที่สำคัญของการวางแผนดังกล่าวคือการทดสอบถูก จำกัด ตามเวลาที่กำหนดไว้ในขณะที่ผู้วิจัยตามผลลัพธ์ที่ได้รับในช่วงเวลาหนึ่งควรตัดสินใจด้วยตัวเองว่าช่วงเวลานี้มาถึงแล้ว (มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่สามารถต้านทานการเลือกช่วงเวลาได้อย่างอิสระ เมื่อความแตกต่างมีนัยสำคัญทางสถิติซึ่งย่อมนำไปสู่การได้รับผลลัพธ์ที่เป็นบวกด้วยความถี่สูง) วิธีการวิเคราะห์ตามลำดับช่วยให้ทำการทดสอบเพิ่มเติมได้ แต่ก็ไม่ได้ไร้ข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น จะต้องได้รับจุดยุติเฉพาะจุดหนึ่งที่จุดที่เลือก แม้ว่าการทดลองจำนวนมาก เช่น การประเมินยาต้านโรคไขข้อ จำเป็นต้องได้รับการประเมินตัวบ่งชี้หลายตัว พบการประนีประนอมระหว่างการทดลองแบบกลุ่มคงที่และการทดลองที่ออกแบบตามลำดับ ซึ่งช่วยให้สามารถดำเนินการวิเคราะห์ทางสถิติอย่างเป็นทางการในขั้นตอนที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหลายขั้นตอน และตัดสินใจว่าจะดำเนินการศึกษาต่อหรือยุติการศึกษา การดำเนินการวิเคราะห์ระหว่างกาลดังกล่าวจะลดนัยสำคัญทางสถิติ แต่ไม่มากนัก หากดำเนินการน้อยกว่าสี่ครั้งในระยะเวลาอันยาวนาน (เนื่องจากการวิเคราะห์ระหว่างกาลดำเนินการโดยคำนึงถึงระดับความผิดพลาดประเภทที่ 1 ที่สูงกว่าและมากเกินไป ดังนั้นความเสี่ยงโดยรวม ซึ่งยอมรับในระหว่างการวางแผน เมื่อสิ้นสุดการทดสอบจะไม่เพิ่มขึ้น) การวางแผนตามลำดับที่ได้รับการปรับปรุงนี้สะท้อนถึงเงื่อนไขที่แท้จริงของเวชปฏิบัติและให้การผสมผสานที่สมเหตุสมผลของข้อกำหนดทางสถิติและการแพทย์ ปรึกษากับนักสถิติเมื่อวางแผนการศึกษาเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากหลังจากเสร็จสิ้นแล้วจะไม่สามารถเพิ่มความละเอียดได้อีกต่อไป การทดสอบนัยสำคัญสามารถนำไปใช้อย่างสมเหตุสมผลกับการทดลองเท่านั้น โดยตัวแปรเดียวที่แตกต่างกันอย่างเป็นระบบระหว่างกลุ่มคือผลของยาที่กำลังศึกษา ข้อผิดพลาดในการเลือกผู้ป่วย การจัดกลุ่ม การตรวจและการประเมินการเปลี่ยนแปลงในตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุดที่สังเกตได้ภายใต้อิทธิพลของการรักษา นำไปสู่ความไร้ความหมายของการประมวลผลทางสถิติของผลลัพธ์ การประมวลผลประวัติผู้ป่วยเก่าทางสถิติมีแนวโน้มที่จะทำให้เข้าใจผิดมากกว่าเป็นประโยชน์ และไม่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์

ความละเอียดอ่อนของวิธีการวิจัยทางคลินิก

น่าเสียดายที่การทดลองทางคลินิกไม่ละเอียดอ่อนเท่าที่แพทย์ต้องการ การทดลองทางคลินิกที่เปรียบเทียบอัตราการเสียชีวิตระหว่างกลุ่มที่มีอัตราส่วน 1:3 หรือมากกว่านั้นมีความเที่ยงตรงสูง แต่หากอัตราส่วนแตกต่างกันน้อยกว่า 2:3 ประสิทธิภาพของยาก็ยากที่จะกำหนด อัตราส่วนสรุปเหล่านี้มีความสำคัญมากและควรนำมาพิจารณาโดยผู้จัดการโครงการวิจัยทางคลินิกทุกราย ในเรื่องนี้ ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการพยายามทำการศึกษาซึ่งความแตกต่างของอัตราการเสียชีวิตในทั้งสองกลุ่มที่เปรียบเทียบจะไม่เกิน 2:3

เห็นได้ชัดว่าผลการศึกษาชิ้นหนึ่งไม่ค่อยให้คำตอบที่แน่ชัดสำหรับคำถามที่แพทย์ตั้งไว้ ผลการยืนยันที่ได้รับจากนักวิจัยจากศูนย์อื่นๆ มีบทบาทสำคัญในการสร้างประสิทธิผลที่แท้จริงของยา เมื่อทำการศึกษาในหลายกลุ่ม หากผลลัพธ์แตกต่างกันไป พวกเขาจะพยายามรวบรวมเนื้อหาทั้งหมดเข้าด้วยกันและนำข้อมูลไปประมวลผลทางสถิติที่เหมาะสม (แต่คุณไม่สามารถสรุปกลุ่มเพียงอย่างเดียวได้) การวิเคราะห์โดยสรุปอาจเป็นประโยชน์ อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่เลือกสำหรับการวิเคราะห์จะต้องมีคุณภาพสูง และผลลัพธ์แบบรวมจะต้องได้รับการจัดการด้วยความระมัดระวัง

Valentin Tabakmacher ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เคมี วิศวกรจากห้องปฏิบัติการจำลองระบบชีวโมเลกุลของสถาบันเคมีชีวภาพแห่ง Russian Academy of Sciences พูดในวันชีววิทยาของสถาบันเคมีชีวภาพ (IBCh RAS) ว่าใครคือนักล่าลาก และเพราะเหตุใด เฮโรอีนใช้รักษาอาการไอ

การออกแบบยาคือการพัฒนายาใหม่โดยมีเป้าหมายซึ่งมีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ในสูตรนี้ คำว่า “กำกับ” ดึงดูดความสนใจใช่ไหม? คำถามเกิดขึ้นทันที: จะเกิดอะไรขึ้นกับการพัฒนายาที่ "ไม่มีทิศทาง"? และคุณสมบัติเหล่านี้ถูกกำหนดไว้อย่างไร? เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ จึงสมเหตุสมผลที่จะเข้าใจแนวคิดทั่วไปของการสร้างสรรค์ตามที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบัน แต่ก่อนอื่นมีประวัติเล็กน้อย

ในช่วงทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 19 Paul Ehrlich ในขณะที่ยังเป็นนักศึกษาแพทย์ได้หยิบยกแนวคิดเรื่องการมีอยู่ของการก่อตัวของเนื้อเยื่อในร่างกายซึ่งเขาเรียกว่า "ตัวรับเคมี" เขาแนะนำว่าพวกมันสามารถทำปฏิกิริยากับสารประกอบเคมีโดยเฉพาะได้ (Ehrlich เรียกสารประกอบที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษเช่นนี้ว่า "magische Kugel" - "กระสุนวิเศษ" - ประมาณ Indicator.Ru) แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาในภายหลังโดย John Langley เขาตั้งสมมติฐานว่าในทุกเซลล์ของร่างกายมีโปรตีนที่สามารถจับกับสารประกอบเคมี เปลี่ยนสถานะ และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมการทำงานของเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวม สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับการค้นพบยา? จากมุมมองของการบำบัดด้วยยา (เภสัชบำบัด) นั่นหมายความว่าในร่างกายยาจะมีปฏิกิริยากับสิ่งใดนอกจากโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง

ดังนั้นคำศัพท์เฉพาะ: "โมเลกุลเฉพาะ" ของร่างกายเหล่านี้มักเรียกว่า "เป้าหมาย" เป้าหมายคือโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานเฉพาะซึ่งการละเมิดซึ่งทำให้เกิดพยาธิสภาพ โดยทั่วไปเป้าหมายคือเอนไซม์หรือตัวรับเซลล์

ในทางกลับกัน เรามียาซึ่งเป็นสารประกอบทางเคมีที่ทำปฏิกิริยากับเป้าหมายโดยเฉพาะ ซึ่งส่งผลต่อเป้าหมายและส่งผลทางอ้อมต่อกระบวนการภายในเซลล์ โดยทั่วไปยาจะเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ทุกคนรู้จักกรดอะซิติลซาลิไซลิก (แอสไพริน) ซึ่งใช้เป็นยาลดไข้และต้านการอักเสบ เป้าหมายคือไซโคลออกซีเจเนส (โมเลกุลขนาดใหญ่) ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอักเสบ แอสไพรินจับกับไซโคลออกซีจีเนสอย่างถาวรและป้องกันการเกิดกระบวนการอักเสบ

ยาถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร? ก่อนอื่นคุณต้องตัดสินใจเกี่ยวกับเป้าหมาย นี่เป็นเรื่องยากมากที่จะทำเนื่องจากการพัฒนากระบวนการทางพยาธิวิทยามักจะไม่เกี่ยวข้องกับโปรตีนเพียงตัวเดียว แต่มีหลายตัว ทุกวันนี้วิธีการเปรียบเทียบและฟังก์ชันจีโนมเชิงฟังก์ชันสามารถรับมือกับงานนี้ได้สำเร็จ

หากเราได้ตัดสินใจแล้วว่าเป้าหมายคืออะไร เราต้องตัดสินใจว่าจะทดสอบอะไรกับเป้าหมายนั้น สิ่งใดที่เราจะพิจารณาว่าเป็นยาที่มีศักยภาพ เราไม่สามารถทดสอบสารประกอบเคมีทั้งหมดที่มนุษย์รู้จักได้ แต่มีอยู่หลายสิบล้านสารประกอบเหล่านั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดข้อจำกัดบางประการ (โดยปกติจะเรียกว่าความคล้ายคลึงยาเสพติด ซึ่งก็คือ "คล้ายกับยาเสพติด") ประการแรกความสามารถในการละลาย ประการที่สอง น้ำหนักโมเลกุลต่ำ ประการที่สาม การมีหรือไม่มีกลุ่มผู้ต้องหาบางกลุ่ม และอื่นๆ ด้วยวิธีนี้ เราจึงจำกัด "พื้นที่ทางเคมี" จากหลายสิบล้านโมเลกุลให้เหลือเพียงหลายล้านโมเลกุลที่เราจะทดสอบเทียบกับเป้าหมาย โดยทั่วไปแล้ว บริษัทยาจะใช้คลังสารประกอบที่สร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้โดยเฉพาะ

ขั้นต่อไปเรียกว่า “การคัดกรอง” หรือการค้นหาลิแกนด์ ลิแกนด์เป็นโมเลกุลที่มีปฏิสัมพันธ์กับเป้าหมายของเรา 100% การคัดกรองดำเนินการอย่างไร? ลองนึกภาพแก้วสี่เหลี่ยมใบหนึ่งซึ่งมีบ่อไมโครลิตรจำนวนหนึ่งพันบ่อ และในแต่ละบ่อก็มีโปรตีนเป้าหมายของเรา สารประกอบที่ต้องทดสอบจะถูกเติมลงในหลุม จากนั้นจึงบันทึกว่ามีปฏิกิริยาโต้ตอบหรือไม่ โดยปกติแล้ว ผู้คนไม่ได้ทำสิ่งนี้โดยอัตโนมัติ แต่จะทำบนอุปกรณ์ที่สามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมงและตลอดทั้งปี ดังนั้น จากการคัดกรอง แทนที่จะได้สารประกอบที่มีศักยภาพเป็นล้าน เราจึงได้เพียงไม่กี่พันเท่านั้น

ในขั้นตอนต่อไป สารประกอบที่เลือกจะผ่านขั้นตอนการเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งก็คือ การดัดแปลงทางเคมี กลุ่มสารเคมีจะถูก "ตัดออก" ออกจากโมเลกุลหรือในทางกลับกัน มีการเพิ่มกลุ่มอื่นๆ และโมเลกุลเหล่านี้จะต้องผ่านขั้นตอนการคัดกรองอีกครั้งเพื่อตรวจสอบว่ากิจกรรมเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร สารประกอบยังคงจับกับเป้าหมายหรือไม่ และยึดเกาะดีขึ้นหรือ แย่ลง. ตัวอย่างของการดัดแปลงทั่วไปคือการเติมอะซิติเลชัน ซึ่งเป็นการเติมเรซิดิวของกรดอะซิติก กรดอะมิโนซิสเทอีนใช้ในการรักษาเช่นรักษาต้อกระจก อนุพันธ์ของอะซิติลของซิสเทอีน - อะซิติลซิสเทอีน (รู้จักกันดีในชื่อ ACC) - ถูกใช้เช่นในหลอดลมอักเสบถึงเสมหะบาง ๆ ที่น่าสนใจคือ การดัดแปลงนี้มักใช้ในการพัฒนายามาก ตัวอย่างเช่น กรดอะซิติลซาลิไซลิกเป็นอนุพันธ์ของอะซิติลของกรดซาลิไซลิก และพาราเซตามอลเป็นอนุพันธ์ของอะซิติลของอะนิลีนซึ่งได้มาจากอะซิติเลชั่นเช่นกัน

จากผลของการปรับให้เหมาะสม ทำให้มีการเลือกลิแกนด์หลายสิบตัวที่สามารถทดสอบเพิ่มเติมได้ ขั้นต่อไปเรียกว่า "การทดสอบ" ในขั้นตอนนี้จะมีการตรวจสอบความปลอดภัยและประสิทธิผลของสารทดสอบ นี่คือด่านที่แพงที่สุด ยากที่สุด และยาวที่สุด ประกอบด้วยหลายขั้นตอน ขั้นแรก สารจะถูกทดสอบในห้องปฏิบัติการ จากนั้นในสัตว์ทดลอง จากนั้นจึงทำการศึกษาทางคลินิกในมนุษย์ ซึ่งประกอบด้วยหลายขั้นตอน

หลังจากเรื่องราวของยาทาลิโดไมด์ที่โด่งดัง การทดสอบทางคลินิกก็ดำเนินไปอย่างที่เป็นอยู่ทุกวันนี้ ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ยานี้ถูกวางตลาดครั้งแรกในประเทศเยอรมนี และในช่วงต้นทศวรรษ 1960 มันถูกห้ามแล้ว ยานี้ได้รับการพัฒนาสำหรับหญิงตั้งครรภ์เพื่อลดความเครียดและปรับปรุงการนอนหลับ ปรากฎว่าธาลิโดไมด์มีผลทำให้ทารกอวัยวะพิการนั่นคือส่งผลต่อพัฒนาการของทารกในครรภ์ ผลจากการใช้ยานี้ทำให้เด็กเกิดมาพร้อมกับความบกพร่องของแขนขาหรือไม่มีเลย ต่อมาได้รับการอนุมัติในสหรัฐอเมริกาสำหรับการรักษาโรคเรื้อน (โรคเรื้อน) ในทศวรรษ 1980 ในการทำเคมีบำบัดเพื่อการรักษาโรคมะเร็ง สถานการณ์จะเหมือนเดิม: เคมีบำบัดส่งผลเสียต่อทุกสิ่งในร่างกาย แต่อย่างแรกเลยคือมันจะฆ่ามะเร็ง Thalidomide ดูเหมือนจะมีประสิทธิผลในการรักษาโรคเรื้อน และยังเป็นที่รู้กันว่ามีการใช้ในสหรัฐอเมริกาในปี 2549 เพื่อรักษามะเร็งผิวหนัง

หรือตัวอย่างเช่น สารประกอบอื่นที่ไบเออร์ปล่อยออกมาโดยไม่มีการทดลองทางคลินิกที่เหมาะสมเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 เพื่อเป็นยาแก้ไอแทนมอร์ฟีน ในตอนแรกสารนี้ถูกเติมลงในยาสำหรับเด็กด้วยซ้ำ แต่กลับกลายเป็นว่ามันทำให้เกิดการติดและสลายในตับเป็นมอร์ฟีน สารประกอบนี้เรียกว่าเฮโรอีน

อีกตัวอย่างหนึ่งเกี่ยวข้องกับผลการรักษาของการทดลองทางคลินิกที่เหมาะสมของสาร ซิลเดนาฟิลถูกสังเคราะห์เพื่อเพิ่มการไหลเวียนของเลือดในหลอดเลือดหัวใจและรักษาโรคหลอดเลือดหัวใจ ในขั้นตอนของการทดสอบทางคลินิก ปรากฎว่าแทบไม่มีผลกระทบต่อการไหลเวียนของเลือดในหลอดเลือดหัวใจ แต่ช่วยเพิ่มการไหลเวียนของเลือดในอวัยวะอุ้งเชิงกรานและเพิ่มประสิทธิภาพ สารนี้ปัจจุบันเรียกว่าไวอากร้า

บางครั้งความคิดของแต่ละบุคคลมีส่วนช่วยในการพัฒนาการออกแบบแบบลากมากกว่าวิธีการที่ได้รับการพิสูจน์แล้วทั้งหมด คนแบบนี้มักถูกเรียกว่านักล่าลาก ซึ่งก็คือ "นักล่ายาเสพติด" หนึ่งในนั้นคือ James Blake กำลังค้นคว้าวิธีลดความดันโลหิต เป็นที่รู้กันว่าอะดรีนาลีนช่วยควบคุมความดันโลหิต เบลคเกิดความคิดที่ว่ามันเป็นไปได้ที่จะสร้างโมเลกุลที่คล้ายกับอะดรีนาลีนซึ่งจับกับตัวรับอะดรีนาลีน แต่ไม่มีกิจกรรมของอะดรีนาลีน ผลลัพธ์ที่ได้คือโพรพาโนลอล หรือที่รู้จักกันดีในชื่ออะนาพรีลิน สารนี้ช่วยเหลือผู้คนนับล้านทุกวัน

สถานการณ์ที่คล้ายกันกับบุคคลคนเดียวกันเกิดขึ้นเมื่อเขาค้นคว้าตัวรับฮีสตามีน เป็นผลให้สังเคราะห์ cimetidine (รู้จักกันดีในชื่อ Tagamet) ซึ่งเป็นยาสำหรับแผลในกระเพาะอาหารและแผลในลำไส้เล็กส่วนต้น การวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าการใส่ใจกับโครงสร้างของสารประกอบที่มีศักยภาพ รวมถึงโครงสร้างของเป้าหมายตามภูมิหลังนี้มีความสำคัญเพียงใด วิธีการสร้างแบบจำลองโมเลกุลด้วยคอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาอย่างมาก แน่นอนว่าคุณสามารถลดต้นทุนในการพัฒนายาและลดเวลาในการพัฒนาได้ แต่ทุกวันนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างยาโดยไม่ทำให้มือของคุณสกปรกด้วยการทดลองแบบเปียกในห้องปฏิบัติการ

วิธีการสร้างแบบจำลองโมเลกุลที่ใช้มากที่สุดในการออกแบบยาคือการสร้างแบบจำลองโดยตรงของโครงสร้าง 3 มิติของโมเลกุล การออกแบบยาเดอโนวา (นั่นคือ "ตั้งแต่เริ่มต้น") การสร้างแบบจำลองการจับลิแกนด์กับเป้าหมาย และการคัดกรองเสมือนจริง

สมมติว่าเรารู้เป้าหมายและคุ้นเคยกับโครงสร้างของลิแกนด์ เช่น โครงสร้างของอะดรีนาลีน และเราสามารถสังเคราะห์โมเลกุลที่คล้ายกับลิแกนด์ที่รู้จัก แต่ไม่มีคุณสมบัติที่เราไม่ต้องการ อะดรีนาลีนซึ่งจับกับตัวรับอะดรีนาลีนถูกเปิดใช้งาน เราจำเป็นต้องสร้างโพรพาโนลอลที่จะไม่กระตุ้นพวกมัน ทำไม เพราะเรารู้ความลับ: โครงสร้างของสารเคมีเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของมัน มีวิธีการหลายกลุ่มที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างแบบจำลองลิแกนด์ตามโครงสร้างของลิแกนด์ที่รู้จัก เช่น วิธีการระบุความคล้ายคลึงกันของโมเลกุล และวิธีการสำหรับความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างโครงสร้างและกิจกรรม

ถ้าเรารู้โครงสร้างของเป้าหมาย ซึ่งก็คือ การจัดเรียงอะตอมในโมเลกุลโดยสัมพัทธ์ เราก็สามารถสร้างแบบจำลองการเชื่อมโยงของลิแกนด์ที่มีศักยภาพกับเป้าหมายนี้ได้ การทดลองนี้เรียกว่า "การเชื่อมต่อระดับโมเลกุล" ซึ่งก็คือ "การเชื่อมต่อระดับโมเลกุล" หากเราจำลองปฏิสัมพันธ์หลายรูปแบบระหว่างเป้าหมายเดียวกันกับลิแกนด์จำนวนมาก เราจะดำเนินการคัดกรองเสมือน แม้ว่าจะไม่ทราบโครงสร้างของเป้าหมาย แต่ก็สามารถสร้างแบบจำลองได้โดยมีโครงสร้างของโปรตีนที่คล้ายคลึงกับเป้าหมาย

การออกแบบ Drag ไม่ใช่แนวทางเดียวในการพัฒนายา หรือแม่นยำกว่านั้น ไม่ใช่แนวทางเดียวที่ประสบความสำเร็จ บางครั้งการรักษาก็ถูกค้นพบในรูปของดวงดาว ดาวเคราะห์ หรือเกาะต่างๆ แนวทางนี้เรียกว่า “การค้นพบยา” วิธีนี้ยังทดสอบสารประกอบสำหรับกิจกรรมเฉพาะกับเป้าหมายเฉพาะอีกด้วย โดยปกติแล้วเรากำลังพูดถึงการทดสอบสารประกอบจากวัตถุทางชีวภาพ ตัวอย่างของการทำงานร่วมกันระหว่างการออกแบบการลากและการค้นพบการลากคือสารประกอบมิโดสเทาริน เดิมทีมันถูกแยกออกจากแบคทีเรียแล้วจึงดัดแปลงทางเคมี วันนี้อยู่ระหว่างการทดลองทางคลินิก สันนิษฐานว่า midostaurin จะช่วยในการรักษาโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและ mastocytosis

เมื่อ 50 ปีที่แล้ว โรคต่างๆ มากมายดูเหมือนรักษาไม่หาย แต่ด้วยการใช้การออกแบบลากทำให้ยาได้รับการพัฒนาขึ้นซึ่งในปัจจุบันช่วยต่อสู้กับโรคเหล่านี้ อาจเป็นไปได้ว่าการพัฒนาการออกแบบแดร็กจะช่วยเอาชนะโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง โรคเอดส์ หรือโรคอัลไซเมอร์ได้ในภายหลัง

บทถอดเสียงจัดทำโดย Daria Saprykina

ยาและวัคซีนเกิดขึ้นได้อย่างไร? มีกี่คนที่ทำงานกับยาแต่ละชนิด? แน่ใจได้อย่างไรว่ายาจะออกฤทธิ์?

พวกเขาบอกเราเกี่ยวกับเรื่องนี้ นักวิจัยอาวุโสที่สถาบันภูมิคุ้มกันวิทยาของสำนักงานการแพทย์และชีววิทยาแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ Marina Abramova และผู้อำนวยการบริหารของสมาคมองค์กรวิจัยทางคลินิก Svetlana Zavidova

วัคซีนไข้หวัดใหญ่

เรามาพูดถึงการสร้างยาโดยใช้ตัวอย่างวัคซีนไข้หวัดใหญ่ซึ่งพัฒนาโดย Marina Abramova ผู้เชี่ยวชาญของเรา

มีวัคซีนไข้หวัดใหญ่หลายประเภทที่ถูกสร้างขึ้น มีไวรัสที่ "มีชีวิต" รวมถึงไวรัสที่มีชีวิตทั้งหมด แต่อ่อนแอเท่านั้น มีวัคซีนที่มีส่วนของไวรัส โดยนำสารพันธุกรรมของจุลินทรีย์นี้ออกไป... แต่พวกมันล้วนมีข้อบกพร่องในตัวเอง ดังนั้นงานจึงยังคงสร้างวัคซีนที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นต่อไป

นักวิทยาศาสตร์ของเราสามารถแยกโปรตีนออกจากพื้นผิวของไวรัสที่ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเราตอบสนองได้ เมื่อสัมผัสกับโปรตีนดังกล่าวระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์จะศึกษาพวกมันจดจำพวกมันและเมื่อไวรัสไข้หวัดใหญ่ที่มีชีวิตเต็มตัวเข้าสู่ร่างกายมันจะรับรู้ถึง "ศัตรู" ทันทีและระดมกำลังทั้งหมดเพื่อป้องกันไม่ให้ทำให้เกิดโรคที่นั่น .

ยิ่งชิ้นส่วนของไวรัสที่ใช้ในวัคซีนมีขนาดเล็กเท่าใด คนก็จะทนต่อวัคซีนได้ง่ายขึ้นเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกัน ชิ้นส่วนเล็กๆ นี้ก็ได้รับการยอมรับจากระบบภูมิคุ้มกันน้อยลง ซึ่งหมายความว่าจะต้องเติมสารอื่นลงในวัคซีนซึ่งจะช่วยให้ร่างกายจดจำโปรตีนของไวรัสและผลิตแอนติบอดีต่อโปรตีนนั้น ซึ่งก็คือเซลล์ที่ทำลาย "ศัตรู" ของร่างกาย

งานได้เริ่มขึ้นแล้ว พวกเขาแยกโปรตีนออกจากพื้นผิวของไวรัสที่ช่วยให้มันเจาะเซลล์ของเรา กำจัดทุกสิ่งที่ไม่จำเป็น: จากเปลือก สารพันธุกรรม จากโปรตีนอื่น ๆ... ในเวลาเดียวกันก็จำเป็นต้องให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่ต้องการ ไม่ได้รับเพียงครั้งเดียวและในหลอดทดลองเท่านั้น แต่ยังได้รับอย่างต่อเนื่อง มีคนหลายสิบคนทำงานเพื่อสร้างวัคซีนเป็นเวลาประมาณสามปี ความคิดและข้อเสนอมากกว่าครึ่งหนึ่งถูกปฏิเสธ โดยทั่วไปแล้ว วิธีแก้ปัญหาที่ไม่มีท่าว่าจะดีจะถูกกำจัดในทุกขั้นตอนของการสร้างยาหรือวัคซีน มีการพัฒนาเพียง 1% เท่านั้นที่สามารถเข้าถึงผู้บริโภคได้

ปลอดภัยไว้ก่อน

แต่ตอนนี้มีการสร้างยาหรือวัคซีนขึ้น และระบบการทดสอบแบบหลายขั้นตอนก็เริ่มต้นขึ้น คุณต้องตรวจสอบยา:

• สำหรับความเป็นพิษเฉียบพลันนั่นคือไม่ว่าคุณจะถูกวางยาพิษหรือไม่
• สำหรับความเป็นพิษเรื้อรัง - พิษจะเกิดขึ้นหากรับประทานยาเป็นเวลานาน
• ความเป็นพิษต่อระบบสืบพันธุ์ - ไม่ว่ายาหรือวัคซีนจะส่งผลต่อสุขภาพของลูกหลานหรือไม่

ขั้นแรกให้ทำการทดสอบกับสัตว์ การวิจัยแต่ละประเภทต้องใช้สัตว์เป็นของตัวเอง เนื่องจากสัตว์แต่ละตัวมีความไวต่อผลของยามากกว่าเล็กน้อย พวกเขาทดสอบกับหนูตะเภาเพื่อดูว่าเกิดอาการแพ้หรือไม่ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นหลังฉีดวัคซีนหรือไม่ - ในกระต่าย พวกเขาทดสอบกับหนูเพื่อดูว่ายาจะเป็นพิษหรือไม่ แต่หนูไม่ได้เป็นไข้หวัด ดังนั้น การฉีดยาป้องกันการติดเชื้อนี้เข้าไปจึงไม่สามารถเข้าใจได้ว่าจะป้องกันโรคได้หรือไม่ แต่พังพอนจะเป็นไข้หวัด สามารถฉีดวัคซีนแล้วติดเชื้อเพื่อดูว่าโรคพัฒนาหรือไม่
การตรวจสอบความปลอดภัยทั้งหมดนี้สำหรับยาใหม่หรือวัคซีนใหม่จะใช้เวลาโดยเฉลี่ย 2 ถึง 5 ปี

สี่เฟส

ถัดมาคือการศึกษาทางคลินิกที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์ สามารถอยู่ได้ตั้งแต่ 2 ถึง 10 ปี โดยเฉลี่ย 5 ปี เวลานี้ขึ้นอยู่กับว่าโรคที่กำลังทดสอบยานั้นแพร่กระจายไปมากเพียงใด และสามารถรับอาสาสมัครที่ป่วยตามจำนวนที่ต้องการได้เร็วแค่ไหน

แต่แรก การวิจัยกำลังดำเนินอยู่ในกลุ่มคนที่มีสุขภาพดีกลุ่มเล็กๆเพื่อดูว่าร่างกายจะทนต่อยาได้อย่างไรและจะก่อให้เกิดอันตรายหรือไม่ โดยทั่วไปจำนวนอาสาสมัครที่มีสุขภาพดีจะอยู่ที่ 20–100 คน

การวิจัยระยะที่สอง- คนป่วย. ตามกฎแล้วจะมีผู้ป่วยตั้งแต่ 100 ถึง 500 ราย ในระหว่างระยะนี้ จะมีการเลือกขนาดยา กำหนดขนาดยาและประเมินประสิทธิผล

ระยะที่สาม- แพร่หลายที่สุด สามารถเข้าร่วมได้มากถึง 10,000 คนจากประเทศต่างๆ หากไม่มีการวิจัยระดับนานาชาติก็เป็นไปไม่ได้ที่จะนำยาออกสู่ตลาดโลก

และ ระยะที่สี่– ยายังคงมีการศึกษาในระหว่างการขึ้นทะเบียนและหลังเข้าสู่ตลาด การศึกษากำลังดำเนินอยู่เนื่องจากอาจเกิดผลกระทบล่าช้า ดูปฏิกิริยากับยาอื่น ๆ เมื่อยาหรือวัคซีนได้รับการอนุมัติให้ใช้ในผู้ใหญ่แล้ว การศึกษาในเด็กจึงเริ่มต้นขึ้น

ตามการประมาณการของสมาคมผู้ผลิตยาแห่งอเมริกา การพัฒนายาใหม่ในปัจจุบันทำให้บริษัทยาต้องเสียค่าใช้จ่าย 1.8–2.4 พันล้านดอลลาร์! จึงไม่น่าแปลกใจที่ยาตัวใหม่จะปรากฏไม่บ่อยนัก

ประเด็นด้านจริยธรรม

การศึกษายาและวัคซีนทั้งหมดดำเนินการตามระเบียบการพิเศษ ภายใต้การควบคุมของสภาจริยธรรมภายใต้กระทรวงสาธารณสุขของสหพันธรัฐรัสเซีย และคณะกรรมการจริยธรรมท้องถิ่นที่จัดตั้งขึ้นในสถาบันทางการแพทย์ โรงพยาบาลที่มีสิทธิดำเนินการจะต้องได้รับการรับรองสำหรับกิจกรรมประเภทนี้
ตามกฎแล้วการศึกษาจะดำเนินการในลักษณะที่มองไม่เห็น: ทั้งตัวผู้ป่วยเองและแพทย์ผู้รักษาไม่รู้ว่าอาสาสมัครได้รับอะไร: "หุ่นจำลอง" หรือการพัฒนาใหม่ การวิจัยไม่สามารถดำเนินการได้โดยการมีส่วนร่วมของผู้ "ถูกบังคับ" - นักโทษ เจ้าหน้าที่ทหาร เด็กกำพร้า อาสาสมัครทุกคนลงนามในแบบฟอร์มยินยอมสำหรับการศึกษาวิจัย

บางครั้งคุณอาจได้ยินมุมมองที่ว่าการให้เด็กเข้าไปมีส่วนร่วมในการวิจัยถือเป็นการผิดศีลธรรม แต่เด็กๆ จำเป็นต้องได้รับการรักษาด้วยยาแผนปัจจุบัน และด้วยเหตุนี้ เราจึงต้องเข้าใจว่ายาเหล่านี้ออกฤทธิ์อย่างไร

อย่างไรก็ตาม ทั้งผู้ป่วยที่เป็นผู้ใหญ่และผู้ปกครองของเด็กป่วยมักไม่ค่อยปฏิเสธที่จะเข้าร่วมในการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับยาใหม่ ๆ หากแพทย์ที่เข้าร่วมเสนอยาให้พวกเขา เพราะพวกเขาเข้าใจว่าพวกเขาจะได้รับยาใหม่ฟรี และพวกเขาจะอยู่ภายใต้การดูแลอย่างใกล้ชิดของแพทย์ที่มีคุณสมบัติสูงตลอดการศึกษา

เรื่องสยองขวัญอีกเรื่องสำหรับคนธรรมดาสามัญก็คือรัสเซียเป็นพื้นที่ทดสอบยาตัวใหม่จากต่างประเทศ นี่เป็นสิ่งที่ผิด ประการแรก เมื่อมีการศึกษาใดๆ ความเสี่ยงจะลดลงเหลือน้อยที่สุด ในกรณีที่มีผลเสีย การใช้ยาใหม่จะยุติทันที และประการที่สอง ตัวอย่างเช่น ในปี 2558 ในรัสเซียมีการศึกษาระดับนานาชาติเพียง 2 เรื่องต่อประชากร 1 ล้านคน ในขณะที่ในเบลเยียมมีการศึกษา 46 เรื่องต่อประชากร 1 ล้านคน ในสวิตเซอร์แลนด์ – 39 คนในอิสราเอล – 34.8... ปริมาณการมีส่วนร่วมของเราในระดับนานาชาติ วิจัยยาใหม่ – เพียง 1%

บริษัทยาที่พัฒนายาดั้งเดิมตัวใหม่จะมีเวลา 20 ปีในการชดใช้เงินหลายพันล้านที่ใช้ไปกับการสร้างยา คราวนี้เธอเผยแพร่สู่ตลาดต่างประเทศเพียงลำพัง จากนั้น บริษัท ยาใด ๆ ก็สามารถปล่อยยาชื่อสามัญได้ - ใช้สารออกฤทธิ์เดียวกันกับยาดั้งเดิมและผลิตยาเองซึ่งจะถูกกว่ามากเนื่องจากการที่จะปล่อยยาชื่อสามัญนั้นไม่จำเป็นต้องทำการวิจัยอย่างละเอียดและยาวนานเช่นนี้