OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Transkript

1 OPVK CZ.1.07/2.2.00/

2 Základní principy vývoje nových léčiv OCH/ZPVNL Mgr. Radim Nencka, Ph.D. ZS 2012/2013

3 Objev hitu

4 Strategie objevu nových hitů

5 Strategie objevu nových hitů

6 Výběr biologické eseje Biologická esej (Bioassay / screen) Sleduje zda má látka cílenou aktivitu determinuje rozsah této aktivity Základní rozdělení: In vitro In vivo

7 In vitro Výběr biologické eseje Enzymová esej v dnešní době jsou díky genetickému inženýrství jednoduše dostupné Enzymy se exprimují v rychle rostoucích buňkách bakterie, kvasinky Např. HIV proteasa naklonovaná a exprimovaná v E. coli

8 In vitro Výběr biologické eseje Receptory Vazebné eseje - Binding assays Funkčí eseje na živých buňkách na izolovaných tkáních nebo buňkách s exprimovanými receptory na povrchu buněk Na ovariálních buňkách čínského křečka (CHO) vhodné pro tento účel Podrobnosti o převodu takovýchto esejů do high-throughput viz. Trends in Biotechnology 2012, Vol. 30, No. 11, 566.

9 In vitro Výběr biologické eseje Buněčné eseje u těchto esejí nemusí látky procházet střevy a přežít metabolické enzymy Nepozměněné buněčné linie Transformované buňky nádorové linie Bakteriální kultury a kultury kmenů kvasinek a plísní

10 Výběr biologické eseje Fenotypový screening Sledování účinků látek na buňky nebo celé organismy za účelem dosažení cíleného fenotypu. Výhody např. pro sledování onemocnění nervového systému Velmi často Danio rerio (Danio pruhované), ale i Xenopus (Drápatka), Drosophila

11 Výběr biologické eseje Fenotypový screening

12 Výběr biologické eseje Fenotypový screening

13 In vivo Výběr biologické eseje Navození chorobného stavu Zvířecí modely např. navození zánětlivé reakce úleva od zánětu Transgenní organismy myši s lidskými geny stejné receptory x enzymy náchylné pro určité onemocnění např. rakovina prsu preventivní účinky látek

14 In vivo Výběr biologické eseje Problémy in vivo esejí Zvíře trpí Farmakokinetika i dynamika mohou byt odlišné Pozorované symptomy mohou být způsobené něčím jiným Mezidruhové rozdíly např. methyl ester penicilínu myši a krysy hydrolyzují lidé a psi ne

15 Strategie objevu hitů 1. Systematický screening Low-throughput screening (LTS) pod tisíc bodu eseje za den Konvenční metodika na stole Current Opinion in Pharmacology 2009,

16 Strategie objevu hitů High-throughput screening (HTS) Rychlé in vitro testování bodů eseje za den (ultra hightoughput screening uhts nad ) Prováděn roboticky na palatech s 384mi, 1536ti nebo 3456ti jamkami Testování knihoven sloučenin 1990 cca sloučenin za rok 1995 cca 6 M sloučenin za rok 2000 cca 50M sloučenin za rok

17 High-throughput screening Current Opinion in Pharmacology 2009,

18 High-throughput screening

19 High-throughput screening

20 Metody screeningu Náhodný screening (Random screening) Bez znalosti látek s cílenou aktivitou velmi užitečný Testovány látky bez ohledu na jejich strukturu Před 1935 v podstatě jediný přístup Díky HTS a uhts velmi důležitý zdroj nových hitů i dnes Screen jak látek přírodních tak syntetických Objev antibiotik streptomycin a tetracyklin Objev statinů

21 Metody screeningu Cílený screening (Focused nebo targeted screening) Zabývá se zúženou skupinou látek s určitou podobností látkám získaným v náhodném screeningu V dnešním kontextu využívá výpočetní metody pro výběr takovýchto látek Snížení nákladů a náročnosti screeningu

22 Specifické metody screeningu Screening intermediátů syntézy Často jsou mezi nimi nalézána nová léčiva Např. při syntéze inhibitorů dihydrofolatreduktasy byl objeven merkaptopurin optimalizace struktury vedla k objevu jeho proléčiva azathioprimu

23 Specifické metody screeningu Nové hity (leady) ze starých sloučenin SOSA přístup Selective Optimisation of Side Activities Screenování nově objevených biologických cílů za použití dobře známých molekul léčiv aktivita a toxicita je známá Jsou to v principu drug-like compounds Řada příkladů v literatuře Brisol-Myers-Squibb od sulfatiazolu k BMS ligand ET A receptoru - hypotenzní efekt pro léčbu kongestivní selhání srdce

24 SOSA Drug Discovery Today 2006,

25 Strategie objevu hitů 2. Design analog Analogie existujících léčiv Motivací jsou kompetice firem a ekonomická hlediska Snaha vyhnout se patentovým restrikcím při zachování nebo zvýšení učinnosti Označovány jako me too

26 Design analog A. Opravdová analoga ( true analogues ) Mají jak strukturní tak funkční podobnost Příkladem jsou antagonisté receptoru pro angiotensin II

27 Renin-angiotensinový systém Guyton A. C. a Hall J. E., Textbook of Medicinal Physiology, 11th ed.

28 Antagonisté receptoru pro angiotensin II

29 Design analog B. Strukturní analoga ( structural analogues ) Mají strukturní podobnost Odlišné farmakologické vlastnosti Příkladem jsou steroidní hormony

30 Design analog C. Funkčí analoga ( functional analogues ) Nemají strukturní podobnost Shodné farmakologické vlastnosti Příklad: diazepam vs. zolpidem a zopiklon

31 Design analog Pro Zlepšení vlastností původní látky Je znamo hodně informací o farmakologii a toxikologii Výchozí látka jako srovnání při klinických testech Finančně výhodný vývoj Může se objevit nová aktivita při testování Proti Postrádá originální intelektuální vklad Možnost cross-rezistence Neslibuje stejný profit Na trhu nebude sám.

32 Strategie objevu hitů 3. Využití biologických informací Informace založená na pozorování účinků u lidí zvířat nebo mikroorganismů A. Pozorovaní na lidech a) etnofarmakologie přírodní látky jsou jeden z nejdůležitějších zdrojů léčiv historicky - digitalis, curare, kokain, reserpin

33 Využití biologických informací a) etnofarmakologie přesto je lidová medicína dost nedůvěryhodný zdroj pokud funguje potvrzeni struktury totální syntézou zjednodušení struktury

34 Využití biologických informací b) klinické pozorování Pozorování vedlejších účinků léčiv Špatné x Farmakologicky zajímavé Farmakologicky zajímavé snížení nebo odstranění původního účinku a posílení sekundárního účinku pomocí metod medicinální chemie

35 Využití biologických informací

36 Využití biologických informací c) nové použití starých léčiv Někdy je pozorovaný efekt dostatečně silný pro využití léčiva pro jinou indikaci Amiodaron původně zaveden do klinické praxe pro dilataci koronárních cév při angině pectoris, stažen opět schválen jako antiarytmikum při Wolff-Parkinson-Whitově syndromu

37 Nové použití starých léčiv Tenofovir původně schválen 2001 pro léčbu HIV/AIDS, při lečbě pacientů současně trpících Hepatitidou B (HBV) se zjistilo, že vykazuje velmi dobré výsledky i na HBV s prakticky nulovým vznikem rezistence 2008 byl schvalen i pro HBV

38 Drug repurposing Drug Discovery Today 2013 in press

39 Využití biologických informací d) průmyslové chemikálie jako zdroj nových léčiv Nitroglycerin vasodilatace angina pectoris Disulfiram podpůrná léčba alkoholismu původně antioxidat při výrobě gumy Probukol anti-hyperlipidemikum antioxidant pro plasty a gumu byl vyvijen, ale do kliniky se nedostal

40 Využití biologických informací B. Pozorovaní na zviřatech Spousta důležitých jevů pozorována na zvířatech Vinca rosea (Catharanthus roseus) lidová medicína - antidiabetikum - zkoumání a izolace vinblastinu žádný antidiabetický účinek, ale masivní leukopénie Extrakt aktivní proti leukemii na myších objevena cela skupina alkaloidu vinkristin, vinblastin, vinleurosin, vinrosidine

41 Využití biologických informací C. Pozorovaní na mikroorganismech Penicilin