Csak a komplex, mint a modern gyógyszerek, és mi a kábítószer-tervezés

Létrehozásához gyógyszerek, mint sok más területen, egyre nagyobb mértékben használják számítástechnika. Arról, hogy hogyan különböző gyógyszerek már van a számítógépen, és mi a lényege a személyre szabott orvoslás, azt mondja Polina Shichkova, ötödéves hallgatója MIPT Bioinformatikai Laboratóriumában Department of Molecular és transzlációs orvostudomány és Skolkovo Tech végzős hallgató „Biomedical Technologies”.

Gyógyszereket. Változatos érzékek

Pauline Shichkova

Ha hallani valami új korszerű gyógyszeripari cégek, nem valószínű, hogy elképzelni gyűjtő gyep füvek, biológusok, vagy csapdába esett egy kis laboratóriumában az alkimisták. Hogyan lehet kitalálni az új gyógyszerek és hogyan néznek ki most, amikor sok gyógynövények gyűjtésének és vizsgálták?

A lényege az orvostudomány - ez az, amit segít a személy vissza - ez a hatóanyag. Párosul a különböző kémiai adalékanyagok, lehet, például, könnyen lenyelhető tabletta színe. Beszél gyógyszerek fogjuk szem előtt tartani, ezek hatóanyagait. Számos különböző a kémiai természete, típusú gyógyszerek, de általában lehet két csoportra oszthatók: kis molekulák (molekulatömeg

Példa komplex kaszkádját reakciókat a szervezetben: a jelátviteli Wnt

A molekuláris alapját a kábítószer

Az emberi szervezet vesz számos vegyi folyamatokat. Ezek leírják a kaszkád reakció, amely lehet nagyon nagy és komplex, a fentiek szerint. A betegség kialakulása kíséri zavarok bizonyos kémiai folyamatokat a szervezetben. Egy kaszkád reakció a kulcs a résztvevők (néhány molekula, a legtöbb esetben fehérjék), amely egyre inkább felelős azért, ami történik. Számukra, sőt, fejlődött a hatóanyag, azaz ezek célpontjaivá váltak számukra.

Keresés célokat a gyógyszerkutatásban

Azonban, fehérjék - nagy molekulák. Ezért nem elég kiszámítani a fehérje, mint a cél között vízesések és hálózatok, akkor is meg kell határozni ezt a célt egy adott helyen. Ez az úgynevezett aktív helyén. A kölcsönhatás a gyógyszer és a megfelelő ezen a helyen, és kell vezetnie a kívánt eredményt - az egészség javítása, illetve hasznosítása.

Képzeljünk el egy zár és kulcs. A kölcsönhatás a gyógyszer egy célfehérje - ez a záró vagy nyitó a zár kulcs. Ahhoz, hogy hatóanyag-molekulák képesek reagálni a szükséges fehérje központban, meg kell felelnie a különböző fizikai, kémiai és még az egyszerű geometriai követelményeknek. Castle alkalmasnak kell lennie a legfontosabb. Ezeket a paramétereket lehet számítani meglehetősen pontosan csak a számítógépes módszert. Így egy olyan molekula, amely egy specifikus aktivitása a kábítószer-betegség, kötődik az aktív helyén a célfehérje, amely modulálja annak aktivitását. Nagyon gyakran ez a moduláció a gátlása (elnyomása) a más molekulákkal való kölcsönhatás. Így hibák kijavítása, azaz gyógyítására betegség. Azt azonban fontos megjegyezni, hogy a molekuláris hatásmechanizmusának gyógyszerek a cél, és a későbbi változásokat a lépcsőzetes reakciók sokrétű.

Gyógyszeripar és gyógyszerfejlesztés

Átlagban, a gyógyszerek fejlesztését költött $ 1 $ 2,5 milliárd, és körülbelül 10-15 év. Ha tudjuk, hogy a célfehérjét és a több aktív helyén, a kezdeti szkrínelés molekulák - gyógyszerjelölt végezhetjük számítógép virtuális szűrés vagy magas kísérleti szűrés. Az utóbbi sokkal drágább.

Elvégzésekor nagy áteresztőképességű szkríneléssel robot rendszerek. Ez lehetővé teszi, hogy adjunk több százezer különböző vizsgálati anyagokat a lyukakba a panelek egy speciálisan előkészített vizsgálati rendszerben. Különböző érzékelők észleli a jeleket, a kölcsönhatás az analit az egyes lyukakban egy protein-cél tesztrendszer.

Most képzeljük el, hogy mi lehet szimulálni, hogy mi történik az egyes üregekben nagy áteresztőképességű szűrés panel. Pontosabban, mivel a vizsgált molekula kölcsönhatásba (amelyek között meg akarjuk találni a gyógyszer, amelynek aktivitása) a fehérje célt. Ebben az esetben a robot rendszerek helyébe a számítógépes programok, valamint az anyagok és fehérjék - a leírás a szerkezetek egy meghatározott formátumban. Ezután segítségével számítógépes módszerek kizárjuk olyan anyagok, amelyek rosszul a megcélzott fehérje. számának csökkentése anyagok kísérleti ellenőrzése, ami csökkenti a költségeket és növeli a siker esélyét.

molekuláris dokkolási ( „dokkolt”) használnak, hogy megoldja a problémát a virtuális szűrés. Ennek lényege abban rejlik, hogy a modellezés a kölcsönös elrendezése kis molekula vizsgált és a target fehérje. Egy speciális pontozási approximáción leírja kis molekula kölcsönhatási energia a célfehérje. dokkoló program bekerült a vizsgált anyagok. Az eredmények felhasználásával, akkor ki kell dobni a további megfontolás anyag gyenge pontozási funkció értékeket mutathat bizonyos küszöb. A virtuális szűréshez, tudunk venni egy sor nagyobb (könyvtár) kémiai vegyületek, mint a nagy áteresztőképességű szűrés. Mivel ellenőrizze a csatlakozásokat a szakaszában virtuális szűrés, a kísérleti igazolása hit már „gazdag” kapcsolatrendszer, vagyis azok, amelyek nagyobb valószínűséggel gyógyszer aktivitását. Így a racionális tervezés gyógyszerek kezdődik a számítógépet. Továbbá a gyógyszer lépett a piacra, akkor kell átmenni számos preklinikai és klinikai vizsgálatok. De még ha a gyógyszer már használják a gyakorlatban, a kutatás nem áll meg, mert akkor ellenőrizni kell, hogy volt-e mellékhatása, hogy előfordulhat évvel később. Valószínűleg az egyik legismertebb példa az ilyen típusú hatás egyik pobochek nyugtató és altató. Az 1960-as Európa több ezer gyermek született veleszületett rendellenességek: anyjuk vette terhesség alatt nem teljesen kutatott alszik drog (talidomid). Így a 10 000-1 000 000, csak egy jelölt molekulák jellemzően válik jelen gyógyszert. A siker esélye, mint látjuk, rendkívül kicsi.

Módszerek számítógépes hatóanyag-tervezés

Milyen más számítógépes módszerek (amellett, hogy a virtuális szűrés kémiai vegyületek) használnak gyógyszerek kifejlesztésének? Ez lehet a különböző modellezés, keressen hasonló molekulák, megváltoztatja a molekulaváz és így tovább. Azok, akik részt vesznek számítógépes tervezés gyógyszerek egész arzenálja speciális technikákat. Általánosságban elmondható, hogy vannak osztva azok, amelyek vezérlik a tudás a célstruktúra, és azok, amelyek vezérlik egy kémiai vegyület.

Most képzeljük el, hogy mi már tudtuk szinte mindent, ami a kémiai szerkezete a gyógyszer fejlesztettek ki. És tegyük fel, hogy ez az anyag oldalsó tulajdonságokkal, amelyek nem teszik lehetővé számunkra, hogy engedje meg, hogy a piacon. Speciális technikával - a keresést molekuláris hasonlóság farmakofort (egy sor térbeli és elektronikus jelek molekulák), változó molekuláris csontváz - találunk, amelyik továbbra is kezelni, de megszűnik megnyomorít, vagy mellékhatások csökkenése. Molekuláris hasonlóságuk - hasonlóságot szerkezetének kémiai vegyületek. Úgy véljük, hogy a hasonló vegyületek a kémiai szerkezetek legvalószínűbben rendelkeznek hasonló biológiai tulajdonságokkal. Farmakoforokat lehetővé teszik bemutató molekula formájában funkcionálisan fontos összetevők, amelyek mindegyike felelős néhány tulajdonságát értjük. Tegyünk kivitelező blokkok melyek mindegyike egy bizonyos tulajdonság. Néhány ilyen építőelemek tulajdonságai mi érdekli, míg mások, éppen ellenkezőleg, nem kívánatosak potenciális hatóanyagok mert okozhat mellékhatásokat, amelyek kedvezőtlenül hatnak a szállítás a gyógyszer a kívánt helyre a szervezetben, vagy anyagcsere. Szeretnénk találni egy olyan molekula, amely csak akkor lesz hasznos blokkok farmakofort. A lényege a változás a molekulaváz található az ásványi fragmensek a csere a más, alkalmas, hogy van, hogy optimalizálja a tulajdonságait a molekula gyógyszerjelölt.

A személyre szabott orvoslás és a kábítószer-tervezés

Mindannyian különbözőek vagyunk egymástól. Az ugyanazon gyógyszer segíthet egy személy, haszontalan egy másik, a harmadik ok nemkívánatos hatásokat. Mint már mondottuk, a kölcsönhatás a gyógyszer egy célfehérje okozza a különböző fizikai, kémiai és térbeli paramétereit mindkettő. Most képzeljük el, hogy a DNS-t kódoló régiót a célfehérjéhez beteg N, különbség van egy vagy két nukleotid (összetevői DNS) képest legtöbb ember. Azaz, a beteg fehérje N-fehérje különbözik a legtöbb ember, és ez a funkció vezet a hiábavalóság, hogy a beteg a gyógyszert N A. Természetesen nem minden csere a DNS változásához vezet fehérje, és nem minden változás kritikus, de a gyógyszer nem csak a gyógyítja meg a beteget, N, de annak alkalmazása vezethet súlyos mellékhatásokat. Ugyanakkor, ismerve a részleteket a helyettesítő génnek a célfehérje egy betegben N (amely meghatározható genotipizálás) lehet modellezni új fehérje szerkezetét. És ismerve az új struktúra, akkor lehet végezni ugyanazt a szűrés, és megtalálja a személyre szabott orvoslás, hogy segítsen beteg van N.

Vannak még kevésbé drámai példa: egyes események a DNS egyszerűen ki kell cserélni dózisokban gyógyszert. De azok jellemzői és különbségek a betegnek kell tudni kezdeni. Ennek segítségével genotipizáláshoz. Eközben lévő kapcsolat specifikus genetikai variánsok a gyógyszeradag (és nem csak) most már megtalálható egy speciális globális adatbázis. mit és foglalkozó speciális klinikák és mi remélhetőleg lesznek elfoglalva az egész, figyelembe véve az egyéni jellemzőit a beteg DNS kinevezését kezelést.

Létrehozása kábítószer - nehéz és fontos, és a számítógépes módszerek segítenek csökkenteni a költségeket és időt fejlődésüket. A jövőben ezeket a technológiákat, amelyek most és művek a modern tudomány.

Ne hagyja ki a következő előadások: