Oprettelse af medicin. Principper for oprettelse af nye lægemidler Stadier af udvikling af forskning om skabelse af antibakterielle lægemidler

Farmakologiens hovedopgaver er at søge og studere virkningsmekanismerne for nye lægemidler til deres efterfølgende introduktion i bred medicinsk praksis. Processen med at skabe lægemidler er ret kompliceret og inkluderer flere indbyrdes forbundne stadier. Det skal understreges, at ud over farmakologer er syntetiske kemikere, biokemikere, biofysikere, morfologer, immunologer, genetikere, toksikologer, procesingeniører, farmaceuter og kliniske farmakologer direkte involveret i skabelsen og undersøgelsen af ​​lægemidler. Om nødvendigt er andre specialister også involveret i deres oprettelse. I den første fase af at skabe stoffer begynder syntetiske kemikere at arbejde, som syntetiserer nye kemiske forbindelser med potentiel biologisk aktivitet. Normalt udfører syntetiske kemikere en målrettet syntese af forbindelser eller ændrer den kemiske struktur af allerede kendte endogene (produceret i kroppen) biologisk aktive stoffer eller lægemidler. Målrettet syntese af medicinske stoffer indebærer skabelsen af ​​biologisk aktive stoffer med forudbestemte farmakologiske egenskaber. Som regel udføres en sådan syntese i en række kemiske forbindelser, hvor stoffer med specifik aktivitet tidligere blev identificeret. For eksempel er det kendt, at alifatiske phenothiazinderivater (promazin, chlorpromazin osv.) tilhører gruppen af ​​lægemidler, der er effektive til behandling af psykose. Syntesen af ​​alifatiske derivater af phenothiaziner, der i kemisk struktur ligner dem, antyder, at de nyligt syntetiserede forbindelser har antipsykotisk aktivitet. Således blev sådanne antipsykotiske lægemidler som alimemazin, levomepromazin osv. syntetiseret og derefter indført i bred medicinsk praksis.I nogle tilfælde ændrer syntetiske kemikere den kemiske struktur af allerede kendte lægemidler. For eksempel i 70'erne. 20. århundrede i Rusland blev det antiarytmiske lægemiddel moratsizin syntetiseret og introduceret i bred medicinsk praksis, som ifølge den førende amerikanske kardiolog B. Lown blev anerkendt som det mest lovende antiarytmiske lægemiddel på den tid. Udskiftningen af ​​morpholingruppen i moracizinmolekylet med diethylamin gjorde det muligt at skabe et nyt, originalt, yderst effektivt antiarytmisk lægemiddel etacizin. Det er også muligt at skabe nye højeffektive lægemidler ved at syntetisere eksogene analoger (opnået kunstigt) af endogene (eksisterende i kroppen) biologisk aktive stoffer. For eksempel er det velkendt, at den makroerge forbindelse kreatinfosfat spiller en vigtig rolle i energioverførslen i cellen. På nuværende tidspunkt er en syntetisk analog af kreatinfosfat blevet introduceret i klinisk praksis - lægemidlet Neoton, som med succes bruges til at behandle ustabil angina pectoris, akut myokardieinfarkt osv. I nogle tilfælde syntetiseres ikke en komplet strukturel analog af et endogent biologisk stof, men en kemisk forbindelse tæt på det i struktur. På samme tid modificeres nogle gange molekylet i den syntetiserede analog på en sådan måde, at det giver det nogle nye egenskaber. For eksempel har den strukturelle analog af det endogene biologisk aktive stof norepinephrin, lægemidlet phenylephrin, en vasokonstriktor effekt svarende til det, men i modsætning til norepinephrin ødelægges phenylephrin i kroppen praktisk talt ikke af enzymet catechol-O-methyltransferase, derfor, den virker i længere tid. En anden måde til målrettet syntese af lægemidler er også mulig - en ændring i deres opløselighed i fedt eller vand, dvs. ændringer i lipofilicitet eller hydrofilicitet af lægemidler. For eksempel er den velkendte acetylsalicylsyre uopløselig i vand. Vedhæftning til molekylet af acetylsalicylsyre lysin (lægemiddel acetylsalicylat lysin) gør denne forbindelse let opløselig. Ved at blive absorberet i blodet hydrolyseres dette lægemiddel til acetylsalicylsyre og lysin. Mange eksempler på målrettet lægemiddelsyntese kan nævnes. Biologisk aktive forbindelser kan også opnås fra mikroorganismer, plante- og dyrevæv, dvs. bioteknologisk måde. Bioteknologi - en gren af ​​biologisk videnskab, hvor forskellige biologiske processer bruges til at fremstille materialer, herunder lægemidler. For eksempel er produktionen af ​​naturlige antibiotika baseret på en række svampes og bakteriers evne til at producere biologisk aktive stoffer, der har en bakteriolytisk (som forårsager bakteriers død) eller bakteriostatisk (som forårsager tab af bakteriecellers evne til at reproducere sig) ) handling. Også ved hjælp af bioteknologi er det muligt at dyrke en cellekultur af lægeplanter, som med hensyn til biologisk aktivitet ligger tæt på naturlige planter. En vigtig rolle i skabelsen af ​​nye meget effektive lægemidler hører til en sådan retning af bioteknologi som Genteknologi. Nylige opdagelser på dette område, som har vist, at menneskelige gener klones (kloning er processen med kunstigt at opnå celler med ønskede egenskaber, for eksempel ved at overføre et menneskeligt gen til bakterier, hvorefter de begynder at producere biologisk aktive stoffer med ønskede egenskaber ), har gjort det muligt at gå videre til en bred industriel produktion af hormoner, vacciner, interferoner og andre yderst effektive lægemidler med forudbestemte egenskaber. For eksempel transplantation af et menneskeligt gen, der er ansvarlig for produktionen af ​​insulin i hans krop til en ikke-patogen mikroorganisme - Escherichia coli (E.coli), gjort det muligt at producere human insulin i industriel skala. For nylig er der dukket en anden retning op i skabelsen af ​​nye meget effektive lægemidler, baseret på undersøgelsen af ​​egenskaberne ved deres metabolisme (transformation) i kroppen. For eksempel er det kendt, at parkinsonisme er baseret på en mangel på neurotransmitteren dopamin i det ekstrapyramidale system i hjernen. Det ville være naturligt at bruge eksogen dopamin til behandling af parkinsonisme, hvilket ville kompensere for manglen på endogen dopamin. Sådanne forsøg blev gjort, men det viste sig, at på grund af de særlige forhold ved den kemiske struktur, er eksogen dopamin ikke i stand til at trænge ind i blod-hjerne-barrieren (barrieren mellem blod og hjernevæv). Senere blev stoffet levodopa syntetiseret, som i modsætning til dopamin let trænger blod-hjerne-barrieren ind i hjernevævet, hvor det metaboliseres (decarboxyleres) og omdannes til dopamin. Et andet eksempel på sådanne lægemidler kan være nogle angiotensin-konverterende enzymhæmmere (ACE-hæmmere) - perindopril, ramipril, enalapril osv. Så biologisk inaktivt enalapril, der metaboliseres (hydrolyseres) i leveren, danner en biologisk højaktiv metabolit enalaprilat med hypotensive. (sænke blodtryk) handling. Sådanne lægemidler kaldes prodrugs, eller bioprækursorer(metaboliske prækursorer). Der er en anden måde at skabe lægemidler baseret på studiet af deres stofskifte - skabelsen af ​​komplekser "bærerstof - biologisk aktivt stof. For eksempel er det kendt, at et semisyntetisk antibiotikum fra gruppen af ​​penicilliner - ampicillin - absorberes dårligt i mave-tarmkanalen (GIT) - ikke mere end 30-40% af mængden af ​​lægemidlet, der tages. For at øge absorptionen (biotilgængeligheden) af ampicillin blev der syntetiseret en semisyntetisk penicillin af III-generationen - bicampicillin, som ikke har en antimikrobiel effekt, men er næsten fuldstændig absorberet i tarmen (90 - 99%). Når bicampicillin først er i blodet, metaboliseres (hydrolyseres) inden for 30-45 minutter til ampicillin, som har en udtalt antimikrobiel effekt. Lægemidler relateret til bioprecursorer og bærestoffer har fået det generelle navn - prodrugs. Ud over undersøgelsen af ​​farmakologisk aktive kemiske forbindelser opnået ved målrettet syntese eller ændring af strukturen af ​​kendte lægemidler, er det muligt at søge efter biologisk aktive stoffer blandt forskellige klasser af kemiske forbindelser eller produkter af vegetabilsk og animalsk oprindelse, tidligere ikke undersøgt som potentielle stoffer. I dette tilfælde udvælges stoffer med den maksimale biologiske aktivitet ved hjælp af forskellige tests blandt disse forbindelser. Sådan empirisk(fra græsk. empeiria - erfaring) tilgang kaldes screening farmakologiske lægemidler. Screening (fra engelsk. screening) - udvælgelse, screening, sortering. I det tilfælde, hvor hele spektret af deres farmakologiske aktivitet vurderes i undersøgelsen af ​​forbindelser, taler de om fuldskala screening og ved søgning efter stoffer med en vis farmakologisk aktivitet, for eksempel antikonvulsiva, taler man om rettet screening af lægemidler. Derefter i dyreforsøg (i vivo) og/eller eksperimenter udført uden for kroppen, for eksempel i cellekultur (i vitro), de går over til en systematisk undersøgelse af spektret og træk ved den farmakologiske aktivitet af nyligt syntetiserede eller empirisk udvalgte forbindelser. Samtidig udføres undersøgelsen af ​​forbindelsernes biologiske aktivitet både på raske dyr og i modelforsøg. For eksempel udføres undersøgelsen af ​​spektret af farmakologisk aktivitet af stoffer med antiarytmisk aktivitet på modeller af hjertearytmier og antihypertensive (sænkende blodtryk - blodtryk) forbindelser - i eksperimenter på spontant hypertensive rotter (en specielt opdrættet linje af rotter) med medfødt hypertension - højt blodtryk). Efter at have afsløret høj specifik aktivitet i de undersøgte forbindelser, som i det mindste ikke er ringere end aktiviteten af ​​allerede kendte (reference)lægemidler, går de videre til undersøgelsen af ​​egenskaberne ved deres virkningsmekanisme, dvs. undersøgelsen af ​​egenskaberne af disse forbindelsers indflydelse på visse biologiske processer i kroppen, ved hjælp af hvilke deres specifikke farmakologiske virkning realiseres. For eksempel er lokalbedøvelsesmidlernes (smertelindrende) virkning baseret på deres evne til at sænke permeabiliteten af ​​nervefibermembraner for Na+ ioner og derved blokere ledningen af ​​efferente impulser gennem dem, eller effekten af ​​b-blokkere på hjertemusklen skyldes deres evne til at blokere b 1 -adrenerge receptorer, placeret på cellemembranen af ​​myokardieceller. Ud over farmakologerne selv deltager biokemikere, morfologer, elektrofysiologer osv. i disse undersøgelser. Efter afslutning af farmakologiske undersøgelser og efter bestemmelse af virkningsmekanismerne for de undersøgte forbindelser begynder en ny fase - vurderingen af ​​toksiciteten af ​​potentielle lægemidler. Toksicitet(fra græsk. giftighed - gift) - virkningen af ​​et lægemiddel, der er skadeligt for kroppen, hvilket kan udtrykkes i en forstyrrelse af fysiologiske funktioner og / eller en krænkelse af morfologien af ​​organer og væv op til deres død. Toksiciteten af ​​nysyntetiserede forbindelser studeres i specielle toksikologiske laboratorier, hvor ud over den egentlige toksicitet bestemmes mutageniciteten, teratogeniciteten og onkogeniciteten af ​​disse forbindelser. Mutagenicitet(fra lat. mutation skifte, græsk gener - generativ) - en type toksicitet, der karakteriserer et stofs evne til at forårsage ændringer i det genetiske spektrum af en celle, hvilket fører til overførsel af dets ændrede egenskaber ved arv. Teratogenicitet(fra græsk. teras - monster, freak, græsk. gener - generativ) - en type toksicitet, der karakteriserer et stofs evne til at have en skadelig virkning på fosteret. Onkogenicitet(fra græsk. onkoma - tumor, græsk gener - generativ) - en type toksicitet, der karakteriserer et stofs evne til at forårsage kræft. Sideløbende med undersøgelsen af ​​et stofs toksicitet udvikler procesingeniører en doseringsform af det undersøgte stof, fastlægger metoder til opbevaring af doseringsformen og udvikler sammen med syntetiske kemikere teknisk dokumentation til industriel fremstilling af stoffet. Stof(aktivt stof, aktivt stof) - en bestanddel af et lægemiddel, der har sin egen terapeutiske, profylaktiske eller diagnostiske virkning. Doseringsformen (en tilstand, der er bekvem til brug i klinisk praksis, hvor den ønskede effekt opnås) tilsættes til doseringsformen, omfatter også hjælpestoffer (sukker, kridt, opløsningsmidler, stabilisatorer osv.), som ikke har farmakologisk aktivitet alene. I tilfælde, hvor det undersøgte stofs sikkerhed for kroppen er blevet bevist efter toksikologiske undersøgelser, opsummeres resultaterne af farmakologiske og toksikologiske undersøgelser, en midlertidig farmakopé-artikel udarbejdes, og materialer indsendes til Federal State Institution "Scientific Center for Ekspertise af lægemidler" (FGU "SCESMP") under Ministeriet for Sundhed og Social Udvikling i Den Russiske Føderation for at opnå tilladelse til at udføre fase I kliniske forsøg. Farmakopé artikel - statsstandard for lægemidler, der indeholder en liste over indikatorer og metoder til overvågning af deres kvalitet. Federal State Institution "NTsESMP" er et ekspertorgan fra Ministeriet for Sundhed og Social Udvikling i Den Russiske Føderation, der beskæftiger sig med spørgsmål relateret til den praktiske brug af indenlandske og udenlandske medicinske, forebyggende, diagnostiske og fysioterapeutiske midler samt hjælpestoffer. Hovedproblemet, som FGU "NTsESMP" løser, er udarbejdelsen af ​​anbefalinger til Ministeriet for Sundhed og Social Udvikling i Den Russiske Føderation om godkendelse af medicinsk brug af nye lægemidler. Efter modtagelsen af ​​dokumenter fra den føderale statsinstitution "NTsESMP" behandles alle materialer til præklinisk undersøgelse af lægemidler i detaljer af et særligt ekspertråd, som omfatter landets førende specialister (farmakologer, toksikologer, kliniske farmakologer, klinikere) og i tilfælde af en positiv vurdering af de indsendte materialer, træffes der beslutning om at gennemføre kliniske fase I forsøg. I tilfælde af opnåelse af tilladelse fra den føderale statsinstitution "NTsESMP", overføres det testede lægemiddel til kliniske farmakologer til udførelse af fase I kliniske forsøg, som udføres på et begrænset antal patienter. I nogle lande udføres fase I kliniske forsøg på raske forsøgspersoner - frivillige (20 - 80 personer). I dette tilfælde lægges der særlig vægt på undersøgelsen af ​​sikkerheden og tolerabiliteten af ​​enkelt- og multiple doser af testlægemidlet og egenskaberne ved dets farmakokinetik. Fase II kliniske forsøg med et nyt lægemiddel udføres på patienter (200 - 600 personer), der lider af en sygdom, som undersøgelseslægemidlet formodes at blive brugt til. Hovedmålet med fase II kliniske forsøg er at bevise den kliniske effektivitet af det undersøgte lægemiddel. I tilfælde af at fase II kliniske forsøg har vist effektiviteten af ​​lægemidlet, fortsætter de til fase III undersøgelser, som udføres på et større antal (mere end 2.000) patienter. Hovedformålet med fase III kliniske forsøg er at bestemme effektiviteten og sikkerheden af ​​det undersøgte lægemiddel under forhold så tæt som muligt på dem, hvor det vil blive brugt i tilfælde af opnåelse af tilladelse til udbredt medicinsk brug af lægemidlet. I tilfælde af vellykket gennemførelse af denne fase af kliniske forsøg opsummeres al tilgængelig dokumentation, en passende konklusion er lavet, og materialerne overføres til Ministeriet for Sundhed og Social Udvikling i Den Russiske Føderation for at opnå endelig tilladelse til udbredt klinisk brug af stoffet. Den sidste fase (fase IV) af kliniske forsøg udføres efter at have opnået tilladelse fra Ministeriet for Sundhed og Social Udvikling i Den Russiske Føderation til klinisk brug af et nyt lægemiddel; Fase IV kliniske forsøg kaldes post-marketing forskning. - efter markedsføring forsøg). Målet med fase IV kliniske forsøg er:

• forbedring af doseringsskemaer for lægemidlet;
• sammenlignende analyse af effektiviteten af ​​behandlingen med de undersøgte lægemidler og referencelægemidler, der anvendes til farmakoterapi af denne patologi;
• identifikation af forskelle mellem det undersøgte lægemiddel og andre lægemidler af denne klasse;
• identifikation af funktionerne i interaktionen af ​​det undersøgte lægemiddel med mad og / eller andre lægemidler;
• identifikation af funktionerne ved brugen af ​​det undersøgte lægemiddel hos patienter i forskellige aldersgrupper;
• identifikation af langtidsresultater af behandling mv.

Fremstillingen af ​​et lægemiddel er en lang proces, der omfatter flere hovedfaser - fra prognose til implementering i et apotek (fig. 2.1).

Good Education Practice (GEP) - god pædagogisk praksis

Ris. 2.1. Perioder af "liv" af stoffet

Grundlaget for at forudsige den biologiske aktivitet af et lægemiddel er etableringen af ​​en sammenhæng mellem den farmakologiske virkning (biologisk aktivitet) og strukturen under hensyntagen til lægemidlets og biologiske mediers fysisk-kemiske egenskaber (fig. 2.2).

Som det kan ses af figuren, skal en kemisk forbindelse til manifestation af biologisk aktivitet have et antal fysisk-kemiske parametre svarende til lignende egenskaber for biologiske medier. Kun i tilfælde af en optimal kombination af sådanne egenskaber kan en kemisk forbindelse betragtes som en "kandidat" til deltagelse i farmakologisk screening.

De anførte fysisk-kemiske parametre for det medicinske stof er en funktion af dets struktur. Den kvantitative vurdering af den biologiske aktivitet af organiske forbindelser tillader den tidligere nævnte Q S AR (KKSA) - metode.

Lad os overveje separate eksempler, der viser de vigtigste måder at skabe medicin på.

Ændring af strukturerne af kendte lægemidler. Et godt eksempel er fremstillingen af ​​syntetiske anæstetika - novocain (procain), dicain (tetracain), som er strukturelle analoger af det naturlige alkaloid kokain. Kokain er en dicyklisk forbindelse, der indeholder pyrrolidin- og piperidinringe. Alle tre stoffer tilhører den farmakologiske gruppe af lokalbedøvelsesmidler, der reversibelt blokerer ledningen af ​​en nerveimpuls.

I formlerne for kokain, novocain og dicain kan lignende grupper skelnes: en aromatisk ring (lipofil gruppe) forbundet gennem en ethergruppe til en ioniserbar gruppe - en tertiær amin (hydrofil gruppe):

Et andet eksempel på oprettelse af lægemidler ved at modificere kendte lægemidler er fremstilling af nye lægemidler fra gruppen af ​​penicilliner, cephalosporiner, sulfonamider (se det relevante stk. 2).

Kopiering af kendte fysiologisk aktive stoffer. Lad os som eksempel tage udviklingen af ​​en komplet kemisk syntese af antibiotikummet chloramphenicol. Først levomycetin (chloramphenicol)

Som det følger af ovenstående eksempler, er begge overvejede tilgange i det væsentlige tæt på hinanden. Det skal dog understreges, at i modsætning til lokalbedøvelse, når man kopierer naturligt levomycetin, fører små ændringer i dets struktur til et fald eller fuldstændigt tab af aktiviteten af ​​dette antibiotikum (se afsnit III).

Søg efter antimetabolitter (antagonister af naturlige metabolitter). In vitro test af de antibakterielle egenskaber af det røde farvestof prontosil viste dets ineffektivitet. Imidlertid viste prontosil in vivo høj aktivitet mod hæmolytiske streptokokker. Det viste sig, at prontosil i kroppen blev til et aktivt lægemiddel - sulfanilamid. I løbet af hele historien om udviklingen af ​​sulfa-lægemidler er omkring 150 forskellige modifikationer af det dukket op på det farmaceutiske marked.

Sulfonamider er strukturelle geometriske analoger af n-aminobenzoesyre og forstyrrer syntesen af ​​folinsyre: enzymet, der er ansvarligt for syntesen af ​​sidstnævnte, bruger ikke selve aminobenzoesyren, men dens imitator, sulfanilamid. Folinsyre er essentiel for syntesen af ​​purinbaser og den efterfølgende syntese af nukleinsyrer. Udseendet af sulfanilsyrederivater i mediet fører til ophør af væksten af ​​bakterieceller.

g/COOH

CH2CH2COOH.

Fragment af glutaminsyre

Pterinsyre fragment

Folsyre

Undersøgelse af stofskifte. Nogle lægemidler har evnen til at blive metaboliseret i den menneskelige krop med dannelsen af ​​mere aktive stoffer. Prestarium (perindopril), en angiotensin-konverterende enzymhæmmer, der i vid udstrækning anvendes til behandling af hypertension, er et lægemiddelprecursor. I kroppen metaboliseres det til en mere aktiv metabolit, perindoprilat.

Nogle lægemidler, såsom det antidepressive middel imipramin, omdannes i kroppen til det mere aktive antidepressivum desipramin, som også bruges som lægemiddel.

Det narkotiske smertestillende kodein og det semisyntetiske stof heroin metaboliseres til morfin, et naturligt forekommende opiumalkaloid.

Brugen af ​​nye egenskaber af allerede kendte lægemidler i terapi. Det blev fundet, at p-blokkere, adrenomimetiske stoffer, har en hypotensiv egenskab. Udbredt aspirin (acetylsalicylsyre) kan ikke kun have antiinflammatorisk, smertestillende, febernedsættende, men også antiaggregerende virkning og er ordineret til koronar hjertesygdom og tilstedeværelsen af ​​en række IHD-faktorer.

Udarbejdelse af kombinerede præparater. Den samtidige virkning af komponenterne i biseptol (bactrim) - trimethoprim og sulfamethoxazol er karakteriseret ved synergi, dvs. forbedret handling, når det kombineres. Dette tillader brugen af ​​medicinske stoffer i lavere doser og reducerer derved deres toksicitet. Kombinationen af ​​disse lægemidler giver høj bakteriedræbende aktivitet mod gram-positive og gram-negative mikroorganismer, herunder bakterier, der er resistente over for sulfanilamidpræparater.

Kopiering af kendte stoffer. Søgningen efter originale lægemidler er ikke altid rentabel, da det kræver store økonomiske omkostninger og gør dem utilgængelige for forbrugeren. Derfor bruger mange medicinalvirksomheder stoffer, hvis patentbeskyttelsesperiode er udløbet, til at skabe lægemidler. Disse lægemidler kaldes generika (se afsnit 2.6).

Vejen fra at få en individuel kemisk forbindelse til at introducere lægemidlet i medicinsk praksis tager lang tid og omfatter følgende trin:

1) fin organisk, bio-organisk eller mikrobiologisk

syntese, identifikation og isolering af forbindelser. Screening (udvælgelse af ALS) in vitro;

2) oprettelse af en doseringsformmodel;

3) verifikation af biologisk aktivitet hos dyr (in vivo);

4) finde den optimale syntesemetode, kontrol af biologisk aktivitet;

5) udvikling af en doseringsform;

6) undersøgelse af akut og kronisk toksicitet, mutagenicitet, teratotoksicitet, pyrogenicitet;

7) undersøgelse af farmakokinetik og farmakodynamik (inklusive syntesen af ​​et lægemiddel mærket med 3H og 14C isotoper);

8) udvikling afr;

9) kliniske forsøg;

10) udvikling af en pilotindustriel regulering, produktionsregulering, VFS, godkendelse af VFS;

11) tilladelse fra det farmaceutiske udvalg, ordre fra Sundhedsministeriet i Den Russiske Føderation til brug af lægemidlet. Dokumentation til produktion.

De samlede omkostninger ved at udvikle et nyt lægemiddel når op på 400 millioner amerikanske dollars.

For at reducere omkostningerne ved at udvikle lægemidler bruges resultaterne af molekylærbiologi - målrettet syntese. Et eksempel på en sådan syntese er skabelsen af ​​antagonister af metabolitter af nukleinmetabolisme - 5-fluorouracil, 6-mercaptopurin, fludarabin. Et andet eksempel er lægemidlet mod kræft melphalan (racemate sarcolysin).

Embichin blev brugt i begyndelsen af ​​vejen til at skabe kræftmedicin - N- methyl- N- bis(b-chlorethyl)amin.

Behandling med dette lægemiddel er levende beskrevet af A.I. Solsjenitsyn i romanen Cancer Ward. Lægemidlet er meget giftigt, procentdelen af ​​helbredte patienter var lille (A.I. Solzhenitsyn var heldig). Akademiker ved Akademiet for Medicinske Videnskaber L.F. Larionov foreslog at introducere en azotipritgruppe i metabolitten phenylalanin. Sådan blev sarcolysin syntetiseret, hvilket giver gode resultater i behandlingen af ​​testikelkræft. I øjeblikket anvendes ikke et racemat, men et optisk individuelt præparat - melphalan. Et glimrende eksempel på målrettet syntese er hæmmeren af ​​omdannelsen af ​​inaktivt agiotensin I til aktivt agiotensin II, lægemidlet captopril. Agiotensin I er et decapeptid og angiotensin II er et octapeptid. Carboxypeptidase A spalter leucin og histidin sekventielt fra peptidets carboxy-terminus, men kan ikke fungere, hvis den tidligere aminosyre er prolin.

Viden om den subtile mekanisme i enzymets arbejde gjorde det muligt at syntetisere dets inhibitor. Angiotensin II har en udtalt biologisk aktivitet - det forårsager indsnævring af arterioler, pressoreffekten er 40 gange større end effekten af ​​noradrenalin. Captopril hæmmer carboxypeptidase og bruges til at behandle hypertension. Det samme princip blev brugt i syntesen af ​​lægemidlet enalapril. De overvejede lægemidler - methotrexat, azomethoniumbromid, atenolol og phenylephrin blev opnået som et resultat af målrettet syntese.

En anden retning i søgen efter biologisk aktive stoffer er massescreening– verifikation af den biologiske aktivitet af nysyntetiserede forbindelser. Enzymer og receptorer har "lommer" i deres rumlige struktur, som omfatter metabolitter eller mediatorer. Både polære og hydrofobe grupper er involveret i metabolittens interaktion med enzymet. Når man vælger nye forbindelser til undersøgelse af biologisk aktivitet, er det derfor nødvendigt at have en kombination af polære og hydrofobe grupper i molekylet. Som en hydrofob del - Alk, Alk(F) n, såvel som cykliske forbindelser. Men heterocykler, ud over den hydrofobe del, har allerede en ladning. Følgende polære grupper anvendes: OH; O-Alk, OAc, NH2; NHAlk, N(Alk) 2, NHAc, SO 2 NHR, COOH, C=O, COOR, CONR 1 R 2, NO 2, SH, polær hydrofob - Cl, Br, J, F. Disse grupper indført i det hydrofobe molekyle , bibringer ofte biologisk aktivitet til forbindelsen og omtales som farmakoforgrupper.

Introduktionen af ​​farmakoforgrupper bør ikke være vilkårlig. Det er ønskeligt, at de hydrofobe områder og polære grupper er placeret i en vis afstand. Således kan de modellere enten en metabolit eller et naturligt lægemiddel. Dette lighedsprincip blev indarbejdet i syntesen af ​​lokalbedøvende stoffer - anæstesin og novokain. Kokain er et naturprodukt med en kraftig bedøvende effekt. Brugen af ​​et lægemiddel er dog langt fra sikker. I dette tilfælde førte modellering af strukturen af ​​et naturligt produkt til positive resultater. Forbindelsesstrukturerne er vist i diagrammet:

Søgningen efter sådanne stoffer tog omkring tyve år.

Tilbage i 80'erne. 20. århundrede udvælgelsen af ​​BAS blev foretaget på dyr, mens syntetisk kemiker skulle producere titusvis af gram af forbindelsen til primære tests. Statistik viser, at der kan findes én ny BAS med "blind" syntese blandt 100.000 nysyntetiserede stoffer. For at reducere omkostningerne begyndte man at udføre screening på isolerede organer og derefter på celler. Desuden blev mængden af ​​produceret stof reduceret til hundredvis af milligram. Og selvfølgelig er antallet af undersøgte stoffer steget. De nye forbindelsers antitumor- og antivirale aktiviteter undersøges i øjeblikket i celler. Levende og døde celler har forskellige farver, når de farves. Jo flere døde celler, der findes i en human stamme af ondartet tumor udsat for et teststof, jo mere aktivt er det. Når man studerer antiviral aktivitet, tilsættes celler inficeret med en virus til en opløsning af lægemidlet. Levende celler tælles.

I undersøgelsen af ​​aktiviteten af ​​nyligt syntetiserede forbindelser er der sket en reel revolution på grund af fremskridtene inden for bioteknologi. Tilgængeligheden af ​​biomakromolekyler (enzymer, receptorproteiner, RNA osv.) placeret på en fast bærer gør det muligt at bestemme deres hæmning eller stimulering af et nyt stof ved at måle bioluminescens. I øjeblikket testes 20.000 nye forbindelser om året in vitro hos Bayer. Samtidig øges de syntetiske kemikeres rolle markant, hvilket skulle sikre masseproduktion af nye forbindelser og byggesten. Den såkaldte kombinatoriske kemi opstod (principperne for kombinatorisk kemi er diskuteret i et separat afsnit). Grundlaget for at vælge en sådan syntese er en computeranalyse af databaser, herunder tilstedeværelsen af ​​farmakoforgrupper i visse positioner af molekyler. For at skabe et "bibliotek" af nye forbindelser ved hjælp af metoderne til kombinatorisk kemi, er det nødvendigt at kende mønstrene for kemiske reaktioner. Dette er et af målene med dette kursus.

En anden retning i søgningen efter biologisk aktive stoffer er modifikationen af ​​allerede kendte medicinske forbindelser. Formålet med at ændre strukturen af ​​lægemidler er at reducere lægemidlets bivirkninger samt øge dets aktivitet - en stigning i det terapeutiske indeks I t . En vis rolle spilles af studiet af det kvantitative forhold mellem struktur og aktivitet. Et eksempel er brugen af ​​Hunch-metoden, som er baseret på bestemmelse eller additiv beregning af en forbindelses lipofilicitet. Som et mål for lipofilicitet anvendes fordelingskoefficienten (P) for et stof i oktanol-vand-systemet. Generelt kan Hunch-ligningen repræsenteres af følgende udtryk

lg 1/c = a 0 + a 1 lgP – a 2 (lgP) 2 + a 3 s + a 4 E s

hvor c er enhver eksperimentel værdi, der karakteriserer biologisk aktivitet; a i er konstanterne opnået under behandlingen af ​​eksperimentelle data; P er fordelingskoefficienten for octanol - vand (P = C octanol / C vand, C er koncentrationen af ​​stoffet i hver af faserne), parametrene s, E s afspejler de elektroniske og steriske parametre for molekylet.

En analyse af ligningen viser, at lg 1/c = f lgP, dvs. kurven går gennem et maksimum svarende til stoffet med den højeste aktivitet. Ligningen i en grov tilnærmelse beskriver to stadier af lægemidlers virkning:

1) transport til aktionsstedet;

2) interaktion med et biomakromolekyle.

Et eksempel er ligningen, der relaterer P til antitumoraktiviteten af ​​nitrosoalkylurinstoffer:

lg 1/c \u003d - 0,061 (lgP) 2 + 0,038 lgP + 1,31

Den beroligende aktivitet af barbiturater undersøgt i mus er relateret til lipofilicitet ved følgende ligning:

Ig 1/c = 0,928 + 1,763 IgP - 0,327 (lgP) 2

Den undersøgte aktivitet hos kaniner giver et lidt anderledes forhold:

Ig 1/c = 0,602 + 2,221 IgP - 0,326 (lgP) 2

Selvom koefficienterne i disse ligninger er forskellige, forbliver den generelle tendens. Hunchs ligning har spillet en rolle i udviklingen af ​​moderne computerprogrammer til udvælgelse af stoffer til at studere deres biologiske aktivitet. Som et resultat af screening blev de overvejede lægemidler cimetidin og phentolamin fundet. Studiet af deres virkningsmekanisme førte til opdagelsen af ​​a-adrenerge receptorer og H 2 receptorer.

Når man planlægger syntesen af ​​en række nye stoffer, er det tilrådeligt at opstille en bestemt molekylærbiologisk hypotese, dvs. nærme sig en målrettet syntese. Efter at have fundet in vitro-aktiviteten af ​​forbindelsen, skal virkningen af ​​forbindelsen in vivo kontrolleres. I de efterfølgende faser stilles følgende krav til det fremtidige lægemiddel:

1) høj effektivitet af den terapeutiske virkning;

2) den maksimale værdi af It, den minimale bivirkning;

3) efter at have givet en terapeutisk effekt, skal lægemidlet inaktiveres og udskilles fra kroppen;

4) lægemidlet bør ikke forårsage ubehagelige fornemmelser (smag, lugt, udseende);

5) lægemidlet skal være stabilt, lægemidlets minimumsholdbarhed skal være mindst to år.

Det sædvanlige krav til et syntetisk lægemiddel, med få undtagelser, er stoffets høje renhed. Som regel bør indholdet af hovedstoffet i stoffet være mindst 98 - 99 %. Tilstedeværelsen af ​​urenheder er reguleret af farmakopéartiklen. Når du ændrer syntesemetoden, er det nødvendigt at kontrollere lægemidlet for bioækvivalens med de tidligere anvendte lægemidler.

1.2.2. Udarbejdelse af en synteseplan

Hvert lægemiddel kan syntetiseres ved flere alternative metoder ved hjælp af forskellige typer udgangsprodukter (råmaterialer). Fremkomsten af ​​nye typer mellemprodukter, reaktioner og teknologiske processer kan dramatisk ændre metoden til at opnå selv velkendte lægemidler. Derfor er det nødvendigt at udvikle praksis med at udarbejde en plan for syntese af biologisk aktive stoffer baseret på viden om teorien om passage af kemiske processer af organisk syntese, dens specifikke betingelser og træk ved teknologisk design.

Når man udvikler en synteseplan, er der to hovedtilgange – syntetisk og retrosyntetisk. Den første involverer den sædvanlige tilgang: Baseret på de kendte typer af råmaterialer, skitser rækkefølgen af ​​reaktioner. Den anden metode til at udvikle alternative ruter til produktion af biologisk aktive stoffer er en retrosyntetisk tilgang til synteseplanlægning. Først og fremmest er det for dets udvikling nødvendigt at bringe terminologien:

1. Dette tegn Þ transformation- en mental operation med adskillelse af et molekyle i retrosyntetisk analyse, modsat reaktionens tegn.

2. Efter opdelingen af ​​molekylet i dele, ladede fragmenter X + Y¯ - syntoner.

3. Partikler X + og Y¯ skal vælge en rigtig kemisk forbindelse, hvori der enten vil være de samme ladninger, eller d + , d¯ - syntetiske ækvivalenter. En syntetisk ækvivalent er en ægte kemisk forbindelse, der gør det muligt at indføre en synthon i et molekyle under dets konstruktion.

4. BAS - målforbindelse.

Yderligere, under transformation, er det nødvendigt at arrangere ladningerne af syntonerne, så den negative ladning er på atomet, der har en højere elektronegativitet, og den positive på den mindre elektronegative. Som et eksempel kan du overveje den retrosyntetiske analyse af paracetamol-molekylet.

Når molekylet transformeres, bryder vi C-N-bindingen. Den negative ladning forbliver på NH-gruppen, og den positive ladning forbliver på acetylgruppen. Følgelig vil de syntetiske ækvivalenter være P-aminophenol og eddikesyreanhydrid eller acetylchlorid. Den syntetiske tilgang til udvikling af en synteseplan er vist i diagrammet. Teknisk P-aminophenol er ikke egnet til fremstilling af paracetamol, da det indeholder op til 5% af oxidationsprodukter og andre urenheder, og oprensning ikke er økonomisk rentabel. Til syntese af lægemidlet er det nødvendigt at bruge et frisklavet produkt. Det kan fås ved at gendanne P-nitrosophenol eller P-nitrophenol. Mens industrien bruger recovery P-nitrophenol (årsagerne til dette er diskuteret i afsnittet "Nitrosationsreaktioner").

På tur P-nitrophenol kan syntetiseres ved phenolnitrering eller hydrolyse P-nitrochlorbenzen. I tilfælde af phenolnitrering opstår der teknologiske vanskeligheder på grund af det kraftige forløb af nitreringsreaktionen, ledsaget af en vis resinificering af reaktionsmassen. Derudover er energiforbruget til adskillelse højt. O- og P-isomerer . Således den mest rationelle måde at få P-nitrophenol ved hydrolyse af nitrochlorbenzen, som er et kommercielt produkt. Selv dette enkleste eksempel viser, at retrosyntetisk analyse kræver en sikker viden om organiske reaktioner, deres mekanisme, ideer om kilderne til råmaterialer og deres tilgængelighed. Mulighederne for at udvikle en produktionsteknologi er bestemt af betingelserne for at udføre reaktioner, instrumenteringen af ​​processer, spørgsmålene om at maksimere brugen af ​​råmaterialer samt spørgsmål om økonomi og økologi.

Efter at have udarbejdet alternative planer for opnåelse af lægemidlet udvikles en optimal metode til industriel syntese (OMPS). Udviklingen af ​​en OMPS kræver, at der tages hensyn til følgende faktorer:

1) minimumsantallet af etaper. Hver fase er spild af tid og råmaterialer, en stigning i mængden af ​​affald. Syntese skal være så kort som muligt. Det er ønskeligt at anvende reaktioner, der udføres i et trin eller i det mindste ikke kræver isolering af mellemprodukter;

2) output på hvert trin. Ideelt set bør output være kvantitativt (i virkeligheden - meget sjældent), men i det mindste så meget som muligt. Det er ønskeligt, at isoleringen af ​​produktet er enkel og tilgængelig;

3) reaktionens kemoselektivitet. Fra et praktisk synspunkt er det af usædvanlig vigtighed at udføre reaktionen i et af flere reaktionscentre af udgangsforbindelsen (regioselektivitet) eller at opnå en af ​​de mulige stereoisomerer (stereoselektivitet). At tage højde for dette krav hjælper med at undgå omhyggeligt arbejde med adskillelse af isomerer og reducerer mængden af ​​produktionsaffald;

4) reaktionsbetingelser. Omdannelsen skal finde sted under let opnåelige forhold og må ikke ledsages af brug eller frigivelse af meget brandfarlige, eksplosive eller giftige stoffer;

5) processen bør under ingen omstændigheder føre til en økologisk katastrofe;

6) biprodukter fra processen bør let fjernes og ideelt set bør anvendes eller let bortskaffes.

Under reelle produktionsforhold ligger vanskeligheden i det faktum, at hensyntagen til alle disse faktorer fører til modstridende resultater, og OMPS bliver tvetydig. Teknologen bør foretrække de metoder, der giver den maksimale økonomiske effekt, men uden at skade miljøet.

1.3. råvarebase

medicinalindustrien

De vigtigste produkter, der opnås ved hjælp af fin, grundlæggende, petrokemisk syntese, trækemi, kokskemisk og mikrobiologisk produktion.

For at planlægge syntesen af ​​et specifikt lægemiddel og det teknologiske design af processer er det først og fremmest nødvendigt at henvise til litteraturen og finde ud af status for industriel udvikling i vores land og i udlandet. Det andet trin er at evaluere de tilgængelige eller nyudviklede alternative metoder til at opnå lægemidlet med hensyn til brugen af ​​forskellige typer råmaterialer i hver metode, dens pris og tilgængelighed. For eksempel: i syntesen af ​​lægemidlet er det nødvendigt at bruge P-nitrochlorbenzen. Det produceres på Berezniki Chemical Plant, Rubezhansky Chemical Plant (Ukraine) og Merk (Tyskland). Prisen på 1 ton af produktet er den samme, men transportomkostningerne er meget forskellige. Derudover er det nødvendigt at evaluere leverandørens pålidelighed. Naturligvis vil dens produktion på sit eget anlæg være den mest pålidelige, men omkostningerne ved storskalaproduktion er selvfølgelig lavere end dens lille.

De vigtigste industrier, der leverer råvarer til industriel produktion af syntetiske lægemidler i den kemisk-farmaceutiske industri (CFP):

1) kemisk behandling af kul, olie, gas, træ;

2) isolering af produkter fra råvarer af vegetabilsk og animalsk oprindelse;

3) mikrobiologisk syntese.

Lad os se nærmere på hver kilde.

Det er kendt, at der i processen med at skabe nye lægemidler som regel er to hovedbestemmende faktorer - objektiv og subjektiv. Hver af disse faktorer er vigtige på sin egen måde, men kun hvis deres kraftvektorer er ensrettede, er det muligt at opnå det endelige mål for enhver farmaceutisk forskning - at få et nyt lægemiddel.

Den subjektive faktor bestemmes primært af forskerens ønske om at beskæftige sig med et videnskabeligt problem, hans lærdom, kvalifikationer og videnskabelige erfaring. Den objektive side af processen er forbundet med identifikation af prioriterede og lovende forskningsområder, der kan påvirke niveauet af livskvalitet (dvs. QoL-indekset), samt med kommerciel tiltrækningskraft.

En detaljeret overvejelse af den subjektive faktor kommer i sidste ende ned på at finde et svar på et af de mest spændende filosofiske spørgsmål: hvilken plads fik Hans Majestæt Sagen i, at netop denne forsker (eller gruppe af forskere) var på det rigtige tidspunkt og i det rigtige sted at være relevant for udviklingen af ​​et bestemt lægemiddel? Et af de slående historiske eksempler på betydningen af ​​denne faktor er historien om opdagelsen af ​​antibiotika og lysozym af A. Fleming. I den forbindelse skrev lederen af ​​laboratoriet, hvor Fleming arbejdede: "På trods af al min respekt for den engelske antibiotikas fader må jeg sige, at ikke en eneste laboratorieassistent med respekt for sig selv, og endnu mere en bakteriolog, aldrig ville tillade selv at have eksperimenter på en petriskål af en sådan renhed, at der kunne vokse skimmelsvamp i den. Og hvis vi tager det i betragtning, at skabelsen af ​​penicillin fandt sted i 1942, dvs. på selve højdepunktet af Anden Verdenskrig og følgelig på toppen af ​​smitsomme komplikationer fra skudsår på hospitaler, hvor menneskeheden mere end nogensinde havde brug for et yderst effektivt antibakterielt lægemiddel, dukker tanken om forsyn ufrivilligt op.

Hvad angår den objektive faktor, er dens forståelse mere modtagelig for logisk årsag-og-virkning-analyse. Og det betyder, at i udviklingsstadiet af et nyt lægemiddel kommer kriterierne, der bestemmer retningen for den videnskabelige forskning, frem. Den altafgørende faktor i denne proces er et akut medicinsk behov eller mulighed for at udvikle nye eller forbedre gamle behandlinger, som i sidste ende kan påvirke livskvaliteten. Et godt eksempel er udviklingen af ​​nye effektive anticancer-, kardiovaskulære, hormonelle lægemidler og midler til at bekæmpe HIV-infektion. Det bliver tid til at minde om det en indikator for niveauet af livskvalitet er den fysiske og følelsesmæssige tilstand af en person, intellektuel aktivitet, en følelse af velvære og tilfredshed med livet, social aktivitet og graden af ​​dens tilfredshed. Det skal bemærkes, at QoL-indekset er direkte relateret til sygdommens sværhedsgrad, som bestemmer samfundets økonomiske omkostninger til hospitalsindlæggelse, patientbehandling, omkostningerne ved et terapiforløb og behandling af kronisk patologi.

Lægemidlets kommercielle tiltrækningskraft skyldes forekomsten af ​​en bestemt patologi, dens sværhedsgrad, mængden af ​​behandlingsomkostninger, stikprøvestørrelsen af ​​patienter, der lider af denne sygdom, varigheden af ​​terapiforløbet, patienternes alder osv. Derudover er der en række nuancer forbundet med udviklerens og den fremtidige producents logistiske og økonomiske muligheder. Dette bestemmes af det faktum, at udvikleren for det første bruger de fleste af de midler, der er afsat til videnskabelig forskning, på at opretholde de vundne og stærkeste positioner på markedet (hvor han som regel allerede er lederen); for det andet er i spidsen for udviklingen af ​​et nyt lægemiddel forholdet mellem de estimerede omkostninger og de faktiske avancetal, som udvikleren forventer at få ved salget af lægemidlet, samt tidsforholdet mellem disse to parametre. Så hvis farmaceutiske virksomheder i 1976 i gennemsnit brugte omkring 54 millioner dollars på forskning og frigivelse af et nyt lægemiddel, så allerede i 1998 - næsten 597 millioner dollars.

Processen med at udvikle og markedsføre et nyt lægemiddel tager i gennemsnit 12-15 år. Væksten i omkostninger til udvikling af nye lægemidler er forbundet med skærpelser af samfundets krav til lægemidlers kvalitet og sikkerhed. Hertil kommer, at hvis vi sammenligner omkostningerne ved forskning og udvikling i medicinalindustrien med andre typer af rentable virksomheder, især med radioelektronik, viser det sig, at de er 2 gange mere, og i sammenligning med andre industrier - 6 gange.

Metode til opdagelse af nye lægemidler

I den seneste tid var den vigtigste metode til at opdage nye lægemidler en elementær empirisk screening af eksisterende eller nysyntetiserede kemiske forbindelser. Naturligvis kan der ikke være nogen "ren" empirisk screening i naturen, da enhver undersøgelse i sidste ende er baseret på tidligere akkumuleret faktuelt, eksperimentelt og klinisk materiale. Et slående historisk eksempel på en sådan screening er søgningen efter antisyfilitiske lægemidler udført af P. Ehrlich blandt 10 tusind arsenforbindelser og endte med oprettelsen af ​​stoffet salvarsan.

Moderne højteknologiske tilgange involverer brugen af ​​HTS-metoden (High Through-put Screening), dvs. metode til empirisk design af en ny højeffektiv lægemiddelforbindelse. På det første trin, ved hjælp af højhastighedscomputerteknologi, testes hundredtusindvis af stoffer for aktivitet i forhold til det molekyle, der undersøges (oftest betyder dette receptorens molekylære struktur). På anden fase modelleres den strukturelle aktivitet direkte ved hjælp af specielle programmer såsom QSAR (Quantitative Structure Activity Relationship). Slutresultatet af denne proces er skabelsen af ​​et stof med det højeste aktivitetsniveau med minimale bivirkninger og materialeomkostninger. Modellering kan forløbe i to retninger. Den første er konstruktionen af ​​en ideel "nøgle" (dvs. mediator), egnet til en naturlig naturlig "lås" (dvs. receptor). Den anden er konstruktionen af ​​en "lås" under den eksisterende naturlige "nøgle". De videnskabelige tilgange, der anvendes til disse formål, er baseret på en række forskellige teknologier, lige fra molekylær genetik og NMR-metoder til direkte computersimulering af det aktive molekyle i tre dimensioner ved hjælp af CAD-programmer (Computer Assisted Design). Men i sidste ende er processen med at designe og syntetisere potentielle biologisk aktive stoffer stadig baseret på forskerens intuition og erfaring.

Så snart en lovende kemisk forbindelse er syntetiseret, og dens struktur og egenskaber er etableret, fortsæt til præklinisk fase dyreforsøg. Det omfatter en beskrivelse af den kemiske synteseproces (data om lægemidlets struktur og renhed er givet), eksperimentel farmakologi (dvs. farmakodynamik), studiet af farmakokinetik, metabolisme og toksicitet.

Lad os fremhæve hovedprioriteterne i den prækliniske fase. Til farmakodynamik er en undersøgelse af den specifikke farmakologiske aktivitet af lægemidlet og dets metabolitter (herunder bestemmelse af hastigheden, varigheden, reversibiliteten og dosisafhængigheden af ​​virkninger i modelforsøg in vivo, ligand-receptor interaktioner, indflydelse på de vigtigste fysiologiske systemer: nerve, muskuloskeletale, genitourinære og kardiovaskulære); til farmakokinetik og stofskifte- dette er studiet af absorption, distribution, proteinbinding, biotransformation og udskillelse (inklusive beregninger af hastighedskonstanter for elimination (Kel), absorption (Ka), udskillelse (Kex), lægemiddelclearance, areal under koncentration-tid-kurven, etc.); til toksikologi- dette er definitionen af ​​akut og kronisk toksicitet (mindst i to typer forsøgsdyr), carcinogenicitet, mutagenicitet, teratogenicitet.

Erfaringer viser, at omkring halvdelen af ​​kandidatstofferne under testning afvises netop på grund af lav stabilitet, høj mutagenicitet, teratogenicitet mv. Prækliniske undersøgelser, såvel som kliniske undersøgelser, kan betinget opdeles i fire faser (stadier):

Prækliniske undersøgelser (I fase) (Udvalg af lovende stoffer)

1.Vurdering af patentmuligheder og ansøgning om patent.

2.Grundlæggende farmakologisk og biokemisk screening.

3.Analytisk undersøgelse af det aktive stof.

4.Toksikologiske undersøgelser for at bestemme de maksimalt tolererede doser.

Prækliniske undersøgelser (stadium II) (Farmakodynamik/kinetik hos dyr)

1.Detaljerede farmakologiske undersøgelser (hovedvirkning, bivirkninger, virkningsvarighed).

2.Farmakokinetik (absorption, distribution, metabolisme, udskillelse).

Prækliniske undersøgelser (stadium III) (Sikkerhedsvurdering)

1.Akut toksicitet (enkelt administration til to dyrearter).

2.Kronisk toksicitet (gentagen administration til to dyrearter).

3.Toksicitetsundersøgelse af virkningen på det reproduktive system (fertilitet, teratogenicitet, peri- og postnatal toksicitet).

4.Mutagenicitetsundersøgelse.

5.Påvirkning af immunsystemet.

6.Hudallergiske reaktioner.

Prækliniske undersøgelser (stadium IV) (Tidlig teknisk udvikling)

1.Syntese under produktionsbetingelser.

2.Udvikling af analysemetoder til bestemmelse af lægemidlet, nedbrydningsprodukter og eventuel forurening.

3.Syntese af et lægemiddel mærket med radioaktive isotoper til farmakokinetisk analyse.

4.Stabilitetsstudie.

5.Fremstilling af doseringsformer til kliniske forsøg.

Efter bevis for lægemidlets sikkerhed og terapeutiske virkning samt mulighed for kvalitetskontrol er opnået på grundlag af de nødvendige prækliniske undersøgelser, udarbejder og sender udviklerne en ansøgning til de autoriserende og regulerende myndigheder om ret til udføre kliniske forsøg. Under alle omstændigheder, før udvikleren får tilladelse til at udføre kliniske forsøg, skal han indsende en ansøgning til licensmyndighederne, der indeholder følgende oplysninger: 1) data om lægemidlets kemiske sammensætning; 2) en rapport om resultaterne af prækliniske undersøgelser; 3) procedurer for opnåelse af stoffet og kvalitetskontrol i produktionen; 4) enhver anden tilgængelig information (herunder kliniske data fra andre lande, hvis de er tilgængelige); 5) beskrivelse af programmet (protokol) for de foreslåede kliniske forsøg.

Forsøg med mennesker kan således kun påbegyndes, hvis følgende grundlæggende krav er opfyldt: oplysninger fra prækliniske forsøg viser overbevisende, at lægemidlet kan anvendes til behandling af netop denne patologi; planen for kliniske forsøg er tilstrækkeligt udformet, og derfor kan kliniske forsøg give pålidelige oplysninger om lægemidlets effektivitet og sikkerhed; stoffet er sikkert nok til at blive testet på mennesker, og forsøgspersoner vil ikke blive udsat for unødig risiko.

Skematisk kan overgangsstadiet fra prækliniske til kliniske undersøgelser repræsenteres som følger:

Programmet med kliniske forsøg med et nyt lægemiddel til mennesker består af fire faser. De første tre udføres før registrering af lægemidlet, og den fjerde, som kaldes efterregistrering eller post-marketing, udføres efter lægemidlet er registreret og godkendt til brug.

1. fase af kliniske forsøg. Ofte kaldes denne fase også for biomedicinsk eller klinisk farmakologisk, som mere fyldestgørende afspejler dens mål og målsætninger: at fastslå lægemidlets tolerabilitet og farmakokinetiske egenskaber hos mennesker. Som regel deltager raske frivillige i mængden af ​​80 til 100 personer i 1. fase af kliniske forsøg (CT) (normalt 10-15 unge raske mænd under vores forhold). Undtagelsen er forsøg med lægemidler mod kræft og AIDS på grund af deres høje toksicitet (i disse tilfælde udføres forsøg med det samme på patienter med disse sygdomme). Det skal bemærkes, at i gennemsnit er omkring 1/3 af kandidatstofferne frasorteret i 1. fase af CI. Faktisk bør fase 1 CT svare på hovedspørgsmålet: er det værd at fortsætte med at arbejde på et nyt lægemiddel, og hvis ja, hvad vil de foretrukne terapeutiske doser og administrationsveje være?

Fase 2 kliniske forsøg - den første erfaring med at bruge et nyt lægemiddel til behandling af en specifik patologi. Denne fase omtales ofte som pilot- eller observationsundersøgelser, fordi resultaterne fra disse forsøg tillader planlægning af dyrere og mere omfattende undersøgelser. 2. fase omfatter både mænd og kvinder i mængden af ​​200 til 600 personer (inklusive kvinder i den fødedygtige alder, hvis de er beskyttet mod graviditet, og der er udført kontrolundersøgelser for graviditet). Konventionelt er denne fase opdelt i 2a og 2b. I første fase af fasen løses problemet med at bestemme niveauet af lægemiddelsikkerhed i udvalgte grupper af patienter med en specifik sygdom eller syndrom, der skal behandles, mens det i anden fase er det optimale dosisniveau af lægemidlet. valgt til den efterfølgende, 3. fase. Naturligvis er fase 2 forsøg kontrolleret og indebærer tilstedeværelsen af ​​en kontrolgruppe. ppa, som ikke bør afvige væsentligt fra den eksperimentelle (grundlæggende) hverken efter køn eller alder eller ved den indledende baggrundsbehandling. Det skal understreges, at baggrundsbehandling (hvis muligt) bør seponeres 2-4 uger før forsøgets start. Derudover bør der dannes grupper ved hjælp af randomisering, dvs. tilfældig distributionsmetode ved hjælp af tabeller med tilfældige tal.

Fase 3 kliniske forsøg - disse er kliniske undersøgelser af lægemidlets sikkerhed og virkning under forhold tæt på dem, hvor det vil blive brugt, hvis det er godkendt til medicinsk brug. Det vil sige, at der under 3. fase undersøges væsentlige interaktioner mellem undersøgelseslægemidlet og andre lægemidler, samt indflydelse af alder, køn, følgesygdomme mv. Disse er normalt blinde, placebokontrollerede undersøgelser. hvor behandlingsforløb sammenlignes med standardlægemidler. Naturligvis deltager et stort antal patienter (op til 10.000 personer) i denne fase af CT, hvilket gør det muligt at afklare funktionerne i lægemidlets virkning og bestemme relativt sjældne bivirkninger ved langvarig brug. Under 3. fase af CT analyseres også farmakoøkonomiske indikatorer, som senere bruges til at vurdere patienternes livskvalitetsniveau og deres ydelse af lægehjælp. De oplysninger, der indhentes som følge af fase 3-studierne, er grundlæggende for at træffe beslutning om registrering af et lægemiddel og muligheden for dets medicinske anvendelse.

Anbefalingen af ​​et lægemiddel til klinisk brug anses således for rimeligt, hvis det er mere effektivt; tolereres bedre end kendte lægemidler; mere økonomisk fordelagtig; har en enklere og mere bekvem behandlingsmetode; øger effektiviteten af ​​eksisterende lægemidler i kombineret behandling. Erfaringerne fra lægemiddeludvikling viser dog, at kun omkring 8 % af lægemidler, der får udviklingsgodkendelse, er tilladt til medicinsk brug.

Fase 4 kliniske forsøg - disse er de såkaldte post-marketing, eller post-registration, undersøgelser udført efter opnåelse af myndighedsgodkendelse til medicinsk brug af lægemidlet. Som regel går CI i to hovedretninger. Den første er forbedringen af ​​doseringsregimer, timingen af ​​behandlingen, undersøgelsen af ​​interaktioner med fødevarer og andre lægemidler, evalueringen af ​​effektiviteten i forskellige aldersgrupper, indsamlingen af ​​yderligere data vedrørende økonomiske indikatorer, undersøgelsen af ​​langsigtede virkninger ( primært påvirker faldet eller stigningen i dødeligheden hos patienter, der får dette lægemiddel). Den anden er undersøgelsen af ​​nye (ikke registrerede) indikationer for ordinering af lægemidlet, metoder til dets anvendelse og kliniske virkninger, når de kombineres med andre lægemidler. Det skal bemærkes, at den anden retning af 4. fase betragtes som at teste et nyt lægemiddel i de tidlige faser af undersøgelsen.

Skematisk er alt ovenstående vist i figuren.

Typer og typer af kliniske forsøg: plan, design og struktur

Hovedkriteriet ved bestemmelse af typen af ​​kliniske forsøg er tilstedeværelsen eller fraværet af kontrol. I denne henseende kan alle CT'er opdeles i ukontrolleret (ikke-komparativ) og kontrolleret (med sammenlignende kontrol). Samtidig kan en årsagssammenhæng mellem en eventuel effekt på kroppen og responsen kun bedømmes ud fra en sammenligning med resultaterne opnået i kontrolgruppen.

Naturligvis er resultaterne af ukontrollerede og kontrollerede undersøgelser kvalitativt forskellige. Det betyder dog ikke, at der slet ikke er behov for ukontrollerede undersøgelser. Typisk er de designet til at identificere sammenhænge og mønstre, som derefter bevises af kontrollerede undersøgelser. Til gengæld er ukontrollerede undersøgelser berettigede i 1. og 2. fase af forsøg, når human toksicitet undersøges, sikre doser bestemmes, der udføres "pilot" undersøgelser, rent farmakokinetiske, samt langsigtede post-marketing forsøg rettet mod identificere sjældne bivirkninger.

Samtidig bør fase 2 og 3 forsøg, der sigter på at bevise en vis klinisk effekt og analysere den sammenlignende effektivitet af forskellige behandlinger, per definition være komparative (dvs. have kontrolgrupper). Tilstedeværelsen af ​​en kontrolgruppe er således fundamental for en sammenlignende (kontrolleret) undersøgelse. Til gengæld er kontrolgrupperne klassificeret efter den foreskrevne behandlingstype og udvælgelsesmetoden. I henhold til den type behandling, der er ordineret, er grupperne opdelt i undergrupper, der modtager placebo, ikke modtager behandling, modtager forskellige doser af lægemidlet eller forskellige behandlingsregimer og modtager et andet aktivt lægemiddel. I henhold til metoden til selektion af patienter i kontrolgruppen foretages selektion med randomisering fra samme population og "ekstern" ("historisk"), når populationen afviger fra populationen i denne undersøgelse. For at minimere fejl i gruppedannelsen anvendes også metoden blindforskning og randomisering med stratificering.

Randomisering er metoden til at tildele emner til grupper ved tilfældig stikprøve (helst ved hjælp af computerkoder baseret på en sekvens af tilfældige tal), mens lagdeling - dette er en proces, der garanterer en jævn fordeling af forsøgspersoner i grupper under hensyntagen til faktorer, der væsentligt påvirker udfaldet af sygdommen (alder, overvægt, sygehistorie osv.).

blind undersøgelse antager, at forsøgspersonen ikke kender til behandlingsmetoden. På dobbelt blind metode forskeren kender ikke til den igangværende behandling, men det gør monitoren. Der er også den såkaldte "triple blinding"-metode, når monitoren ikke kender til behandlingsmetoden, men kun sponsoren ved. væsentlig indflydelse på forskningens kvalitet overholdelse , dvs. stringens ved at følge testregimet fra forsøgspersonernes side.

På den ene eller anden måde er det for den kvalitative gennemførelse af kliniske forsøg nødvendigt at have en veldesignet plan og design af forsøget med en klar definition af inklusions-/eksklusionskriterier i undersøgelsen og kliniske relevans (betydning).

Designelementerne i et standard klinisk forsøg præsenteres som følger: tilstedeværelsen af ​​en medicinsk intervention; tilstedeværelsen af ​​en sammenligningsgruppe; randomisering; lagdeling; brug af forklædning. Men selvom der er en række fælles punkter i designet, vil dets struktur variere afhængigt af målene og fasen af ​​det kliniske forsøg. Nedenfor er strukturen af ​​de mest almindeligt anvendte modelstudiemodeller i kliniske forsøg.

1) Skema af forskningsmodellen i én gruppe: alle forsøgspersoner modtager den samme behandling, men dens resultater sammenlignes ikke med resultaterne af kontrolgruppen, men med resultaterne af den initiale tilstand for hver patient eller med resultaterne af kontrollen ifølge arkivstatistikker, dvs. Emner er ikke randomiserede. Derfor kan denne model bruges i fase 1 undersøgelser eller tjene som et supplement til andre typer undersøgelser (især til at evaluere antibiotikabehandling). Modellens største ulempe er således fraværet af en kontrolgruppe.

2) Diagram over forskningsmodellen i parallelle grupper: forsøgspersoner fra to eller flere grupper modtager forskellige behandlingsforløb eller forskellige doser af lægemidler. Naturligvis udføres randomisering i dette tilfælde (oftere med stratificering). Denne type model anses for at være den mest optimale til at bestemme effektiviteten af ​​behandlingsregimer. Det skal bemærkes, at de fleste kliniske forsøg udføres i parallelle grupper. Desuden er denne type CT begunstiget af regulatorer, så hovedfase 3-forsøgene udføres også i parallelle grupper. Ulempen ved denne type forsøg er, at det kræver flere patienter og derfor højere omkostninger; varigheden af ​​forskningen under denne ordning øges betydeligt.

3)Krydsmodeldiagram: Forsøgspersonerne er randomiseret i grupper, der modtager samme behandlingsforløb, men med en anden rækkefølge. Som regel kræves der en likvidationsperiode (udvaskning, udvaskning) svarende til fem halveringstider mellem kurene for at patienterne kan vende tilbage til baseline. Typisk bruges "crossover-modeller" i farmakokinetiske og farmakodynamiske undersøgelser, fordi de er mere omkostningseffektive (kræver færre patienter) og også i tilfælde, hvor de kliniske forhold er relativt konstante over undersøgelsesperioden.

Således er et af de strategiske steder optaget af statistisk analyse gennem hele stadiet af kliniske forsøg, fra tidspunktet for planlægning og afslutning med fortolkningen af ​​de opnåede data. I betragtning af mangfoldigheden af ​​nuancer og specifikationer ved at udføre kliniske forsøg er det svært at undvære en specialist i specifik biologisk statistisk analyse.

Bioækvivalente kliniske undersøgelser

Klinikere er udmærket klar over, at lægemidler, der har de samme aktive stoffer, men som er produceret af forskellige producenter (de såkaldte generiske lægemidler), adskiller sig væsentligt i deres terapeutiske virkning, samt i hyppigheden og sværhedsgraden af ​​bivirkninger. Et eksempel er situationen med parenteral diazepam. Så neurologer og genoplivningsassistenter, der arbejdede i 70-90'erne, ved, at for at stoppe kramper eller udføre induktionsbedøvelse var det nok for patienten at injicere 2-4 ml seduxen (dvs. 10-20 mg diazepam), fremstillet af Gedeon Richter (Ungarn), mens nogle gange 6-8 ml Relanium (dvs. 30-40 mg diazepam), fremstillet af Polfa (Polen), nogle gange ikke var nok til at opnå den samme kliniske effekt. . Af alle "diazepamer" til parenteral administration var apaurin produceret af KRKA (Slovenien) det mest egnede til at stoppe abstinenssyndromet. Denne form for fænomen, såvel som de betydelige økonomiske fordele forbundet med produktionen af ​​generiske lægemidler, dannede grundlaget for udvikling og standardisering af bioækvivalente undersøgelser og relaterede biologiske og farmakokinetiske koncepter.

Der bør defineres en række begreber. Bioækvivalens er en sammenlignende vurdering af effektiviteten og sikkerheden af ​​to lægemidler under de samme administrationsbetingelser og ved de samme doser. Et af disse lægemidler er reference- eller komparatorlægemidlet (normalt et velkendt original- eller generisk lægemiddel), og det andet er forsøgslægemidlet. Hovedparameteren undersøgt i bioækvivalente kliniske forsøg er biotilgængelighed (biotilgængelighed) . For at forstå betydningen af ​​dette fænomen kan vi huske en situation, der er ret almindelig under antibiotikabehandling. Før du ordinerer antibiotika, skal du bestemme mikroorganismers følsomhed over for dem. in vitro. For eksempel følsomhed over for cephalosporiner in vitro kan vise sig at være en størrelsesorden (dvs. 10 gange) højere end for almindelig penicillin, mens der under behandling in vivo den kliniske effekt er højere i samme penicillin. Således er biotilgængelighed hastigheden og graden af ​​akkumulering af det aktive stof på stedet for dets tilsigtede virkning i den menneskelige krop.

Som nævnt ovenfor er problemet med lægemidlers bioækvivalens af stor klinisk, farmaceutisk og økonomisk betydning. For det første produceres det samme lægemiddel af forskellige virksomheder, der bruger forskellige hjælpestoffer, i forskellige mængder og i henhold til forskellige teknologier. For det andet er brugen af ​​generiske lægemidler i alle lande forbundet med en betydelig forskel i omkostninger mellem originallægemidler og generiske lægemidler. Således udgjorde de samlede omkostninger ved salg af generiske lægemidler i Storbritannien, Danmark, Holland på markedet for receptpligtig medicin i 2000 50-75% af alt salg. Her vil det være hensigtsmæssigt at give en definition af et generisk lægemiddel i sammenligning med det originale lægemiddel: generisk- dette er en medicinsk analog af det originale lægemiddel (fremstillet af et andet firma, der ikke er patentindehaver), hvis patentbeskyttelse allerede er udløbet. Det er karakteristisk, at et generisk lægemiddel indeholder et aktivt stof (aktivt stof), der er identisk med det originale lægemiddel, men adskiller sig i hjælpestoffer (inaktive) ingredienser (fyldstoffer, konserveringsmidler, farvestoffer osv.).

Der blev afholdt en række konferencer for at udvikle og standardisere dokumenter til vurdering af kvaliteten af ​​generiske lægemidler. Som følge heraf blev reglerne for udførelse af bioækvivalensundersøgelser vedtaget. Især for EU er disse "Statens forordninger om medicinske produkter i Den Europæiske Union" (den seneste udgave blev vedtaget i 2001); for USA blev lignende regler vedtaget i den sidste udgave af 1996; for Rusland - den 10. august 2004 trådte ordren fra Sundhedsministeriet i Den Russiske Føderation "Om udførelse af kvalitative undersøgelser af lægemidlers bioækvivalens" i kraft; for Republikken Belarus - dette er instruktion nr. 73-0501 dateret 30. maj 2001 "Om registreringskrav og regler for udførelse af ækvivalens af generiske lægemidler."

Under hensyntagen til en række bestemmelser fra disse grundlæggende dokumenter kan det konstateres, at Lægemidler betragtes som bioækvivalente, hvis de er farmaceutisk ækvivalente, og deres biotilgængelighed (dvs. hastigheden og omfanget af absorption af det aktive stof) er den samme, og efter administration kan de give tilstrækkelig effekt og sikkerhed i samme dosis.

Naturligvis skal udførelsen af ​​bioækvivalensundersøgelser overholde principperne for GCP. Udførelse af kliniske forsøg med bioækvivalens har imidlertid en række funktioner. For det første bør undersøgelser udføres i raske, helst ikke-rygere, frivillige af begge køn i alderen 18-55 år med præcise inklusions-/eksklusionskriterier og passende design (kontrollerede, randomiserede cross-over kliniske forsøg). For det andet er minimumsantallet af fag mindst 12 personer (normalt 12-24). For det tredje skal evnen til at deltage i undersøgelsen bekræftes ved standard laboratorietests, historieoptagelse og generel klinisk undersøgelse. Desuden kan der både før og under testen udføres specielle medicinske undersøgelser, afhængigt af egenskaberne ved det undersøgte lægemiddels farmakologiske egenskaber. For det fjerde bør der for alle forsøgspersoner skabes passende standardbetingelser for forskningsperioden, herunder en standarddiæt, udelukkelse af andre stoffer, samme motoriske og daglige kur, en fysisk aktivitetskur, udelukkelse af alkohol, koffein, narkotiske stoffer og koncentreret juice, tid brugt på studiecentret og sluttidspunkt for forsøget. Desuden er det nødvendigt at undersøge biotilgængeligheden både ved indførelse af en enkelt dosis af det undersøgte lægemiddel og når man når en stabil tilstand (dvs. en stabil koncentration af lægemidlet i blodet).

Ud fra de farmakokinetiske parametre, der anvendes til at vurdere biotilgængeligheden, bestemmes sædvanligvis den maksimale koncentration af lægemiddelstoffet (C max); tiden til at opnå den maksimale effekt (T max afspejler absorptionshastigheden og begyndelsen af ​​den terapeutiske virkning); arealet under den farmakokinetiske kurve (AUC - area under koncentration - afspejler mængden af ​​et stof, der kommer ind i blodbanen efter en enkelt injektion af lægemidlet).

Naturligvis skal de metoder, der anvendes til at bestemme biotilgængelighed og bioækvivalens, være nøjagtige, pålidelige og reproducerbare. I henhold til WHO-forordningen (1994, 1996) er det bestemt, at to lægemidler betragtes som bioækvivalente, hvis de har lignende farmakokinetiske parametre, og forskellene mellem dem ikke overstiger 20 %.

Studiet af bioækvivalens giver således mulighed for at drage en rimelig konklusion om kvaliteten, effektiviteten og sikkerheden af ​​de sammenlignede lægemidler baseret på en mindre mængde primær information og på kortere tid end ved udførelse af andre typer kliniske forsøg.

Når der udføres undersøgelser for at studere ækvivalensen af ​​to lægemidler i kliniske omgivelser, er der situationer, hvor et lægemiddel eller dets metabolit ikke kan kvantificeres i plasma eller urin. I denne slu te er estimeret farmakodynamisk ækvivalens. Samtidig skal de betingelser, hvorunder disse undersøgelser udføres, nøje overholde kravene i GCP. Dette betyder igen, at følgende krav skal overholdes ved planlægning, gennemførelse og evaluering af resultater: 1) den målte respons skal være en farmakologisk eller terapeutisk effekt, der bekræfter lægemidlets effektivitet eller sikkerhed; 2) metoden skal valideres med hensyn til nøjagtighed, reproducerbarhed, specificitet og validitet; 3) reaktionen skal måles ved en kvantitativ dobbeltblind metode, og resultaterne skal registreres ved hjælp af et passende instrument med god gengivelse (hvis sådanne målinger ikke er mulige, udføres dataregistrering på en skala af visuelle analoger og data behandling vil kræve speciel ikke-parametrisk statistisk analyse (for eksempel ved brug af Mann-testen - Whitney, Wilcoxon osv.) 4) med stor sandsynlighed for en placebo-effekt anbefales det at inkludere en placebo i behandlingsregimet; 5) undersøgelsesdesign skal være tværsnit eller parallelt.

Tæt forbundet med bioækvivalens er begreber som farmaceutisk og terapeutisk ækvivalens.

Farmaceutisk ækvivalens henviser til en situation, hvor sammenlignelige produkter indeholder den samme mængde af det samme aktive stof i samme doseringsform, opfylder de samme sammenlignelige standarder og anvendes på samme måde. Farmaceutisk ækvivalens indebærer ikke nødvendigvis terapeutisk ækvivalens, da forskelle i hjælpestoffer og fremstillingsproces kan føre til forskelle i lægemiddeleffektivitet.

Under terapeutisk ækvivalens forstå en sådan situation, når lægemidler er farmaceutisk ækvivalente, og deres virkninger på kroppen (dvs. farmakodynamiske, kliniske og laboratoriemæssige virkninger) er de samme.

Litteratur

1. Belykh L.N. Matematiske metoder i medicin. - M.: Mir, 1987.

2. Valdman A.V.. Eksperimentel og klinisk farmakokinetik: Lør. tr. Forskningsinstitut for farmakologi ved USSR Academy of Medical Sciences. - M.: Medicin, 1988.

3.Loyd E. Håndbog i anvendt statistik. - M., 1989.

4. Maltsev V.I. Kliniske forsøg med lægemidler - 2. udg. - Kiev: Morion, 2006.

5. Rudakov A.G.. Håndbog i kliniske forsøg / trans. fra engelsk. - Brookwood Medical Publication Ltd., 1999.

6. Solovyov V.N., Firsov A.A., Filov V.A. Farmakokinetik (manuel). - M.: Medicin, 1980.

7. Stefanov O.V. Doklіnіchnі doslіdzhennya likarskih sobіv (metode. anbefalinger). - Kiev, 2001.

8. Steuper E. Maskinanalyse af sammenhængen mellem kemisk struktur og biologisk aktivitet. - M.: Mir, 1987.

9. Darvas F., Darvas L. // Kvantitativ struktur-aktivitetsanalyse / red. af R. Franke et al. - 1998. - R. 337-342.

10.Dean P.M. // Trends Pharm. sci. - 2003. - Bd. 3. - S. 122-125.

11. Retningslinje for gode kliniske forsøg. - ICN Harmonized Tripartite Guideline, 1998.

Medicinske nyheder. - 2009. - Nr. 2. - S. 23-28.

Opmærksomhed! Artiklen henvender sig til speciallæger. Genudskrivning af denne artikel eller dens fragmenter på internettet uden et hyperlink til den originale kilde betragtes som en krænkelse af ophavsretten.