История лекарств, происхождение таблетки. История лекарств История возникновения лекарств канал

Лекарства – это вещества природного или синтетического происхождения или их смеси, используемые для лечения и профилактики болезней. В древности для избавления от боли люди применяли лекарственные настойки, разнообразные отвары растений, высушенных насекомых и пресмыкающихся, органы животных.

Великий древнегреческий врач Гиппократ искал причины болезней не в злых духах, а окружающей среде, образе жизни и питания. Именно он приземлил медицину, призывая лечить не болезнь, а больного. Гиппократ изучал причины болезней, диагностику, профилактику и лечение – описал более двухсот лекарственных растений и способов их использования. Его называют также отцом медицины.

Большое количество лекарственных препаратов растительного и минерального происхождения описано в сочинениях среднеазиатского медика эпохи средневековья Авиценны. Многие из этих средств с успехом применяются до сих пор. Труды Авиценны заложили основу возникновения врачебной, медицинской эпохи.

В Европе сблизил химию с медициной швейцарский естествоиспытатель Парацельс. Считая организм химическим реактором, он начал использовать для лечения болезней минеральные воды, соединения сурьмы, мышьяка, меди, свинца, ртути и других элементов. Актуально до сих пор утверждение Парацельса об огромной важности количества применяемого препарата: «Всё есть яд, ничего не лишено ядовитости, и всё есть лекарство. Лишь только доза делает вещество ядом или лекарством». Из древних рукописей известно, что в 1547 году царь Иван Грозный направил посла в немецкую землю за мастером, который мог изготовить квасцы, применяющиеся для лечения разных болезней и опухолей.

При царе Михаиле Фёдоровиче врачебный персонал царского двора состоял из семи докторов, тринадцати лекарей, четырёх аптекарей и трёх химиков. Доктора и лекари определяли болезнь и способ ее лечения, аптекари готовили лекарства в химической лаборатории, а химики помогали аптекарям в изготовлении, участвовали в своеобразной экспертизе и проверке новых лекарств.

С конца восемнадцатого века начался период бурного развития естествознания, новый научный этап создания и использования лекарственных препаратов. Были усовершенствованы методы получения, очистки, анализа химических веществ. В первой половине девятнадцатого века были синтезированы химические вещества, обладающие биологической активностью. Открытие обезболивающих веществ позволило применять их в хирургической практике.

С 1930 года по 1940 начался современный этап разработки изучения лекарств, основанный на использовании достижений ряда естественных наук. Был создан значительный арсенал препаратов различного действия, в том числе для лечения многих считавшихся ранее неизлечимыми заболеваний. Период с 1960 по 1970 год нередко называют фармацевтической революцией.

Таблетки (от латинского слова Tabulettae ) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая методом прессования гранул и порошков, в состав которых входит одно или более лекарственное вещество.

Таблетки могут быть с добавлением либо без вспомогательных веществ.

Всего существует сорок физических форм таблеток. Двумя наиболее распространенными формами таблетки является плоскоцилиндрическая с фаской и двояковыпуклая форма, удобная для глотания.

Таблетка может быть следующей физической формы:

цилиндр,
ромб,
прямоугольник,
треугольник,
четырехугольник,
пятиугольник,
шестиугольник,
восьмиугольник,
в форме сердца.

По структуре строения таблетки могут быть:

непокрытыми (традиционные),
покрытыми оболочкой,
каркасными (скелетными),
однослойными,
многослойными.

По действию таблетки могут быть, в том числе:

Шипучие . Непокрытые таблетки, обычно содержащие карбонаты или кислотные вещества, быстро реагирующие в воде с выделением двуокиси углерода (шипят при растворении);
Желудочно-резистентные . Покрытые таблетки, устойчивые в желудочном соке и высвобождающие лекарственное вещество в кишечнике;
С модифицированным высвобождением . Покрытые или непокрытые таблетки с предсказуемой скоростью или местом высвобождения лекарственного вещества;
Диспергируемые в полости рта . Отличаются от традиционных таблеток тем, что растворяются в полости рта, не требуют проглатывания.

Драже (от французского слова dragee ) – твердая дозированная лекарственная форма, получаемая послойным нанесением активных действующих веществ на микрочастицы инертных носителей с использованием сахарных сиропов. Наиболее известным в СССР драже был «Ревит».

Капсулы (от латинского слова capsula – «ларчик, ящичек, шкатулка») – дозированная лекарственная форма, состоящая из твердой или мягкой желатиновой оболочки, внутри которой содержится одно или несколько активных действующих веществ, с добавлением или без вспомогательных веществ. Капсулы сегодня нам известны во многом благодаря американской фармацевтической компании Эли Лилли, в начале XX века приступившей к их массовому производству.

Пилюли (от латинского слова pilula, мячик, шарик ) дозированная твердая лекарственная форма для приема внутрь в виде плотных шариков. Пилюли массой свыше 0, 5 грамм называются болюсами, менее 0, 1 грамм – гранулами.

Драже, капсулы и пилюли не являются таблетками, это самостоятельные лекарственные формы.

Предназначение таблеток сегодня самое разнообразное. Существуют таблетки антибиотики , от повышенного давления, противозачаточные, разжижающие кровь, таблетки от кашля, для похудения, от зубной боли , для детей таблетированные формы содержат специальный детский состав, существуют таблетки от кашля и даже мочегонные таблетки. Весь спектр применения физически перечислить невозможно.

Несмотря на то, что при создании лекарств в фармацевтике используются разнообразные формы: капли, мази, гели, спреи, – таблетки, как прежде, остаются основой лекарственной формой.

Рассказывая о таблетках, не будет лишним упомянуть о длинном пути, пройденном фармацевтикой до получения современной, совершенной лекарственной формы.

История таблетки

История таблетки уходит корнями в глубокую древность. За несколько столетий до нашей эры лекари догадались измельчать лекарственные вещества до мелкодисперсного состояния, для наружного использования идеального, для внутреннего применения – не слишком удобного. В свое время фармацевты научились перемешивать лечебный порошок с приятным на вкус загустителем (душистыми смолами, маслами, пряностями) и делать из данной массы шарики или лепешки. К сожалению, данные предшественники современной таблетки были малоэффективны: действующие вещества, связанные смолой, проходили желудочно-кишечный тракт практически в неизмененном виде, подобная лекарственная форма была погребена в анналах истории на долгие столетия.

Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (в истории медицины известный под именем ) также обращался к теме изготовления таблетированных форм лекарств, создав одним из прообразов современной таблетки. Именно Парацельс предложил увлажнять и спрессовывать лекарственные вещества под давлением, а не только за счет загустителей, однако до массового производства дело не дошло.

От пилюли к таблетке

Самой древней прародительницей современной таблетки следует считать пилюлю. Пилюля (pilula) была изобретена в Древнем Риме и впервые описана писателем-эрудитом Гаем Плинием Секундом (Gaius Plinius Secundus), более известным под именем Плиний Старший . Плиний Старший оставил после себя фундаментальное энциклопедическое сочинение «Естественная история», содержащее ряд разделов, посвященных медицине и фармакологии, в том числе описание изготовления пилюль.

Технология изготовления пилюли отдаленно схожа с технологией производства таблетки: в камне выдалбливались длинные глубокие пазы, заливавшиеся смесью необходимых лечебных ингредиентов и загустителя. После застывания массы ее извлекали из камня и нарезали на небольшие диски, по форме напоминавшие таблетки. Камень для изготовления пилюль назывался «провизорский камень », наиболее древний из обнаруженных археологами камней датируется 500 годом до нашей эры. Сегодня слово «пилюли» известны российским больным во многом благодаря интернет-аптеке «Пилюли», крупнейшей интернет-аптеке России.

Таблетки – лекарственная форма

Твердая лекарственная форма препаратов, современная таблетка, была изобретена в 1843 году британским художником, писателем и изобретателем Уильямом Брокдоном (William Brockedon, 1778-1854). Первым таблетированным препаратом в истории фармацевтики стал калия гидрокарбонат – антацидный препарат, снижающий кислотность желудочного сока.

Технология производства таблетки существенно отличались от способа изготовления древнеримских пилюль. Первые таблетки получали прессованием при помощи кувалды или ударами молотка по металлической трубке, с помещенной в нее порошкообразной смесью. Изобретение новой лекарственной формы – таблетки – произошло случайно. Брокдон, будучи художником, искал оптимальный метод прессования свинцового порошка для карандашных грифелей во избежание их рассыпания. Стояла задача получить для рисования не только долговечный, но и мягкий грифель.

Брокдон, однажды, вместо свинцового порошка заложил в металлическую трубку порошок карбоната калия (поташа), который доктор выписывал ему от болей в желудке. После очередного сплющивания трубки, в руках Брокдона оказался прообраз современной таблетки – белый грифель, который оставалось распилить ножовкой на небольшие кусочки, удобные для помещения в рот и запивания водой. В 1844 году метод производства лекарств новой формы был запатентован.

Новая лекарственная форма доставки в организм средств настолько понравилась врачам и ученым, что уже спустя три года изготовлением таблеток занимались фармацевты всех прогрессивных держав того времени: Великобритании, США, Франции, Швейцарии, Германии.

Позднее прессовать в таблетки пытались различные лекарства, и то, что сработало на поташе, не было применимо к другим веществам: получив прочную таблетированную лекарственную форму, не всегда удавалось добиваться необходимого уровня биодоступности. Основной сложностью была плохая растворимость первых таблеток в воде. Проблему удалось решить, введя в их состав вспомогательные вещества – сахар и крахмал.

Таблетки, легко растворявшиеся в желудке, были изобретены в 1880 году американским врачом Уильямом Апджоном (William Erastus Upjohn), спустя четыре года создавшим машину для производства таблеток в больших количествах. В 1886 году Апджон основал компанию Upjohn Pill and Granule Company, просуществовавшую до 1995 года, когда она слилась со швейцарской Pharmacia. Сегодня Pharmacia являются частью фармацевтической корпорации Pfizer.

Таблетка, в качестве лекарственной формы была признана в 1901 году, после упоминания в Шведской фармакопее VII издания.

С началом производства средства против тошноты и похмелья Alka Seltzer на фармацевтическом рынке появился новый класс таблеток – растворимых в воде, большинству из нас известные как «шипучие таблетки». История изобретения растворимых таблеток весьма интересна.

В 1925 году американская фармацевтическая компания «Dr. Miles Laboratories», расположенная в городе Элкхарт (штат Индиана) (являющаяся сегодня частью немецкого фармацевтического холдинга Bayer), приступила к работам по созданию легкорастворимых таблеток, но безуспешно: форма была создана, действующий состав отсутствовал. В январе 1928 года, в период эпидемии гриппа и простуд, зайдя в редакции местной газеты The Elkhart Truth, глава компании «Доктор Майлс» Эндрю Бердсли (Andrew Beardsley) обнаружил весь штат сотрудников на рабочих местах. Рецепт здоровья оказался прост: члены редакции систематически употребляли смесь аспирина, соды и лимонного сока. Спустя месяц подчиненные Бердсли создали растворимую таблетку Aspir-Vess, впоследствии получившую название Alka-Seltzer, позиционирующуюся в качестве средства от простуды, гриппа, головной боли, последствий переедания, болей и тяжести в желудке. Облегчение похмелья и профилактика делирия (психическое расстройство, протекающее с нарушением сознания) при приеме Алка-Зельтцер являлись незапланированным побочным эффектом. Торговая Алка-Зельтцер сегодня принадлежит компании Bayer Schering Pharma AG, Германия.

С разработками «Доктор Майлс лабораториз» связано не менее интересное и важное изобретение, облегчившее жизнь больных сахарным диабетом.

До начала XX века не существовало инструментов, позволяющих измерить уровень гликемии (сахар в крови). В 1908 году американский биохимик, физиолог Стэнли Бенедикт (Stanley Benedict) разработал раствор, содержащий сульфат меди и винную кислоту, менявший голубой цвет на зеленый или бурый при взаимодействии с мочой, содержащей . С 1921 года, раствор, получивший название «реактив Бенедикта», начал производиться в США форме таблеток.

Компания «Доктор Майлс» также производила данный реактив в таблетках под торговой маркой «Clinitest» (модифицированный сухой реактив в форме таблеток содержал дополнительно гидроксид натрия) до 1941 года, когда ее сотрудники Вальтер Эймс Комптон (Walter Ames Compton) и Джозеф Морис Тренир (Joseph Maurice Treneer) не догадались нанести реактив на бумажную полоску. Первые индикаторные (сенсорные) тест-полоски предназначались для оценки масштабов глюкозурии у больных сахарным диабетом и назывались Clinistrip (позднее – Clinistix). Уже спустя два года новейший инструмент диагностики начал производиться в Нидерландах, Италии, Канаде, Великобритании и Франции.

Таким образом, во многом благодаря таблетке, была изобретена тест-полоска, применяющаяся сегодня в каждой медицинской лаборатории.

Однако вернемся к незапланированным побочным эффектам, которые достаточно часто приводят к изменению первоначальных планов компаний по позиционированию тех или иных лекарств на фармацевтическом рынке: история разработки таблеток Виагра не менее интересна истории Алка-Зельтцер.

В 1992 году американская фармацевтическая компания Пфайзер (Pfizer) проводила серию нового лекарства при заболеваниях сердца – силденафила цитрата (Sildenafil citrate). Испытания для компании закончились крайне неудачно: новый препарат не продемонстрировал ожидаемого лечебного эффекта на сердечную мышцу, при этом испытатели лекарства мужского пола из контрольной группы отметили возбуждающий эффект от приема данного препарата: вместо позитивного влияния на сердечный кровоток, будущие таблетки Виагра способствовали улучшению кровотока в области органов малого таза, вызывая эрекцию.

Побочный эффект от приема других таблеток, Мирапекс ПД, состоит в том, что прием данных таблеток может стать причиной икоты .

История развития и совершенствования таблеток богата и разнообразно, Евгений Борисович Крюков , химик-фармацевт из Беларуси, постоянный автор сайта, собрал наиболее , с которыми вы можете ознакомиться.

Сегодня таблетка – не просто вид лекарства круглой формы. В форме таблеток выпускают эндоскопическую аппаратуру; их чипуют и возлагают на них функции целых лабораторий, следящих за малейшими изменениями в состоянии пациента.

Таблетками сегодня стремятся заменить инъекции: совместными усилиями ученых из Массачусетского технологического института и представителей Массачусетской общей клинической больницы, для больных сахарным диабетом разработана таблетка с «микроиглами», которая будет безболезненно впрыскивать инсулин в стенки желудочно-кишечного тракта. Данная таблетка покрыта чувствительным к кислоте веществом, распадающимся при попадании в кишечник. После приема и расщепления покрытия, мышцы желудочно-кишечного тракта, продвигающие пищу, сжимают таблетку, иглы впрыскивают внутрь лекарство.

Производство таблеток в России

Россия в освоении новой формы несколько запаздывала: первая мастерская по производству таблеток в России была открыта в 1895 году на базе мастерских завода Военно-врачебных заготовлений Санкт-Петербурга (сегодня ОАО «Красногвардеец»). Появлению данного вида российского фармацевтического производства способствовала болезнь императора Александра III: царь не любил глотать порошки, в последние годы жизни, прописывавшиеся ему врачами регулярно в больших количествах. Император, опробовав зарубежную новинку – таблетки – приказал приступить к их выпуску в России. 12 июня 1898 года был издан закон «О фабричном производстве сложных фармацевтических препаратов» , на основании которого «приготовление означенных препаратов и оптовая продажа их разрешается в устроенных для сего фабриках, лабораториях и особых отделениях химических заводов».

Разрешение на открытие фабричных производств по производству таблеток выдавали губернаторы, градоначальники и обер-полицмейстеры «всякому, с тем, чтобы владельцы таковых заведений, если они пожелают, лично ими управлять, а в противном случае – избранные ими управляющие, были не моложе двадцати пяти лет от роду и либо имели степень магистра фармации, либо окончили курс в одном из высших учебных заведений, где химия преподается в числе главных предметов» .

Научное руководство созданной «таблеточной мастерской», а также строительство новых корпусов завода, в которых планировалось приступить к таблетированию, осуществлял начальник главного военно-медицинского управления российской армии, почетный лейб-медик двора Его Императорского Величества, доктор медицины Адольф Александрович Реммерт. Первые производственные корпуса по изготовлению таблеток были открыты в 1900 году.

В этом же году в России химик Лев Федорович Ильин защитил диссертацию на тему «О спрессованных медикаментах, или таблетках» , ставшую первой оригинальной российской работой, посвященной подробной технологии производство новой лекарственной формы. В исследовании описывались приемы и способы изготовления таблеток с помощью ручных инструментов. Труд Ильина, опубликованный Императорской военно-медицинской академией Санкт-Петербурга, имел ошеломляющий успех среди специалистов и еще более способствовал увеличению производства в России таблетированных препаратов: мини-пресс для изготовления таблеток могли себе позволить завести фармацевты почти в каждой аптеке.

В 1902 году в Москве, фармацевтом, аптекарем, магистром фармации Владимиром Карловичем Феррейном, было организовано фармацевтическая фирма «Товарищество В. К. Феррейн». В это же время к производству таблеток подключились предприятия Романа Романовича Кёлера . Однако еще продолжительное время основное производство лекарственных препаратов, включая таблетки, в России происходило непосредственно в производственных отделах аптек.

Преимущества таблеток

Основными преимуществами таблеток являются обеспечение необходимой точности дозирования вводимых лекарственных веществ и относительная простота изготовления.

Другими преимуществами таблеток являются:

Портативность, обеспечивающая удобство отпуска, хранения и транспортировки;

При использовании недостаточно устойчивых веществ таблетку можно производить с использованием метода нанесения защитных (пленочных) оболочек;
Метод нанесения покрытий и использование специальной технологии и состава таблеток-ядер позволяет преимущество в виде пролонгированного действия;
Покрытие позволяет маскировать неприятные органолептических свойства (запах, вкус, красящая способность);
Применение данной формы лекарств позволяет локализовать действие лекарственного вещества в определенном отделе желудочно-кишечного тракта методом нанесения оболочек, растворимых в щелочной или кислой среде;
Преимуществом многослойных таблеток является возможность регулирования последовательности всасывания нескольких лекарственных веществ в определенные промежутки времени.
Как правило, на поверхности таблеток прессованием нанесены надписи, что позволяет избежать ошибок при приеме;
Заранее намеченные места для разлома таблетки так же являются преимуществом при использовании.

Недостатки таблетки

Основным недостатком таблеток является факт, что действие лекарственных препаратов данной формы развивается относительно медленно.

У таблеток существует ряд других недостатков:

Отдельные лекарственные препараты (например, калия или натрия бромид), образуют в зоне растворения высококонцентрированные растворы, способные вызывать сильное раздражение слизистых оболочек. Данный недостаток устраняется методом растворения таблетки в воде);
Невозможность введения внутрь при рвоте и обморочном состоянии;
Далеко не все больные люди, особенно дети, способны свободно проглатывать данную лекарственную форму;
Недостатком таблеток является присутствие в составе вспомогательных веществ, не имеющих терапевтической ценности, в отдельных случаях вызывающих побочные явления (тальк, например, раздражает слизистую оболочку желудка);
При длительном хранении таблетки могут затвердевать, время их распадаемости увеличивается.

О фильме: В этом увлекательном сериале британский журналист и врач Майкл Мосли расскажет о том, как были изобретены самые широко используемые и значимые лекарственные средства. Программа рассказывает о том, как наши попытки найти исцеление от самых обычных простуд до смертельных заболеваний, привели нас к осознанию важности химии, а также о том, как лекарства полностью изменили жизнь миллионов людей по всей планете. Благодаря медицине сегодня человечество может похвастаться более продолжительным сроком жизни, чем несколько столетий назад.

01. Обезболивающие / Pain
Майкл Мосли исследует происхождение морфина в начале XIX века, которое привело к последующим 200 годам научных открытий.
02. Антибиотики / Pus
Майкл Мосли исследует самые ранние попытки борьбы с инфекцией, а также пытается узнать, когда человечество впервые осознало, что может использовать силу микробов для борьбы с болезнями.
03. Яд / Poison
Майкл Мосли расскажет о том, как человечество научилось превращать самые ядовитые вещества в лекарства, а также о трагедиях и научных открытиях, связанных с этим.

Для создания лекарств, как и во многих других сферах, все чаще применяются компьютерные технологии. О том, как уже сейчас различные препараты создаются на компьютере и в чем суть персонализированной медицины, рассказывает Полина Шичкова, студентка пятого курса МФТИ лаборатории биоинформатики кафедры молекулярной и трансляционной медицины и магистрант Сколтеха по направлению «Биомедицинские технологии».

Лекарства. Разнообразие смыслов

Когда вы слышите о новой разработке некой современной фармкомпании, то вряд ли представляете себе собирающих на лужайке целебные травы ученых-биологов или запертых в маленькой лаборатории алхимиков. Как же изобретаются новые лекарства и что они из себя представляют теперь, когда многие лечебные травы уже собраны и изучены?

Суть лекарства - то есть то, что помогает человеку выздороветь - заключается в активном веществе. Вкупе с разнообразными химическими добавками оно может стать, например, удобной для проглатывания цветной таблеткой. Говоря о лекарствах далее, мы будем иметь в виду их активные вещества. Есть несколько разных по своей химической природе типов лекарственных веществ, а в целом их можно разделить на две группы: малые молекулы (с молекулярной массой <500 дальтон, иногда используется менее жесткий предел - 900 дальтон) и биологические препараты (с большей молекулярной массой, обычно это белки или пептиды). На сегодняшний день малые молекулы доминируют на рынке, поэтому мы будем говорить именно о них. Смысл работы любого вещества, обладающего лекарственной активностью, заключается в том, что оно связывается с мишенью бактерии или вируса в организме человека, взаимодействует с другими молекулами, благодаря чему происходит улучшение состояния организма.

Пример сложного каскада реакций в нашем организме: сигнальный путь Wnt

Молекулярные основы препаратов

В организме человека протекает множество химических процессов. Их можно описать каскадами реакций, которые могут быть очень большими и сложными, как на рисунке выше. Развитие заболевания сопровождается нарушениями в каких-то химических процессах в организме. В каскадах реакций есть ключевые участники (некоторые молекулы, в большинстве случаев белки), которые в большей мере ответственны за происходящее. Для них, собственно, разрабатываются лекарства, то есть они становятся мишенями для них.

Поиск мишеней в процессе разработки лекарств

Однако белки - большие молекулы. Поэтому мало просто вычислить белок как мишень среди каскадов и сетей, нужно еще и определить на этой мишени конкретное место. Его называют активным сайтом. Взаимодействие правильного лекарства с этим самым местом и должно приводить к желаемому результату - улучшению самочувствия или выздоровлению.

Представьте себе замок и ключ. Взаимодействие лекарства с белком-мишенью - это и есть закрывание или открывание замка ключом. Чтобы лекарственная молекула могла взаимодействовать с необходимым центром белка, она должна соответствовать множеству физических, химических и даже просто геометрических требований. Замок должен подходить к ключу. Эти параметры могут быть довольно точно рассчитаны как раз с помощью компьютерных методов. Итак, молекула, которая обладает лекарственной активностью против определенного заболевания, связывается с активным сайтом белка-мишени, что модулирует его активность. Очень часто это модулирование заключается в ингибировании (подавлении) его взаимодействия с другими молекулами. Таким образом исправляются ошибки, то есть вылечивается заболевание. Однако важно заметить, что молекулярные механизмы воздействия лекарств на мишени и последующие изменения в каскадах реакций разнообразны и сложны.

Фарминдустрия и разработка лекарств

В среднем на разработку одного лекарства тратится от 1 до 2,5 млрд долларов и около 10–15 лет. Если мы уже знаем белок-мишень и тем более его активный сайт, то для первичного отбора молекул - кандидатов в лекарства можно провести компьютерный виртуальный скрининг или высокопроизводительный экспериментальный скрининг. Последнее значительно дороже.

При проведении высокопроизводительного скрининга используются роботизированные системы. Они позволяют добавлять сотни тысяч разных исследуемых веществ в лунки панелей со специальным образом подготовленной тестовой системой. Разнообразные детекторы регистрируют сигналы о взаимодействии исследуемого вещества в каждой лунке с белком-мишенью тестовой системы.

А теперь давайте представим, что мы можем моделировать то, что происходит в каждой лунке панели высокопроизводительного скрининга. Точнее, как будут взаимодействовать исследуемые молекулы (среди которых мы хотим найти обладающих лекарственной активностью) с белком-мишенью. В таком случае дорогую роботизированную систему можно заменить компьютерными программами, а вещества и белки - описанием их структур в определенном формате. Тогда с помощью компьютерных методов мы исключим вещества, которые плохо взаимодействуют с белком-мишенью, уменьшив количество веществ для экспериментальной проверки, что снизит затраты и увеличит шансы на успех.

Для решения задачи виртуального скрининга активно используется молекулярный докинг («стыковка»). Его суть заключается в моделировании взаимного расположения малой исследуемой молекулы и белка мишени. С помощью специальной скоринговой функции, приближенно описывающей энергию взаимодействия малой молекулы с белком-мишенью, программа докинга ранжирует исследуемые вещества. Используя ее результаты, можно выкинуть из дальнейшего рассмотрения вещества с плохими значениями скоринговой функции относительно некоторого порогового значения. Для виртуального скрининга мы можем взять наборы большего размера (библиотеки) химических соединений, чем для высокопроизводительного скрининга. Так как мы проверим соединения на этапе виртуального скрининга, в экспериментальную проверку попадет уже «обогащенный» набор соединений, то есть тех, что с большей вероятностью будут иметь лекарственную активность. Таким образом, рациональный дизайн лекарств начинается с компьютера. Далее, чтобы лекарство вышло на рынок, оно должно пройти множество преклинических и клинических испытаний. Но даже когда препарат уже применяется на практике, исследования не прекращаются, ведь нужно проверить, нет ли у него побочных эффектов, которые могут проявляться спустя годы. Наверное, одним из наиболее широко известных примеров такого рода побочек является эффект одного успокаивающего и снотворного средства. В 1960-е годы в Европе родились тысячи детей с врожденными уродствами: их матери во время беременности принимали не до конца изученный снотворный препарат (талидомид). Так, из 10 000–1 000 000 кандидатных молекул лишь одна обычно становится настоящим лекарством. Шансы на успех, как мы видим, крайне малы.

Методы компьютерного дизайна лекарств

Какие еще компьютерные методы (помимо виртуального скрининга химических соединений) используются в разработке лекарств? Это может быть всевозможное моделирование, поиск подобных молекул, смена скелета молекулы и многое другое. У тех, кто занимается компьютерным дизайном лекарственных препаратов, есть целый арсенал специальных методик. В целом их принято разделять на те, что руководствуются знанием о структуре мишени, и те, что ориентируются на химическое соединение.

Теперь представим, что мы уже поняли почти все о химической структуре разработанного лекарства. И допустим, что у этого вещества есть побочные свойства, которые не позволяют нам выпустить его на рынок. Используя особые методы - поиск по молекулярному подобию и фармакофорам (наборам пространственных и электронных признаков молекулы), смену скелета молекулы, - мы можем найти такую, которая продолжит лечить, но перестанет калечить, либо побочные эффекты просто уменьшатся. Молекулярное подобие - это похожесть структур химических соединений. Считается, что близкие по химическим структурам соединения наиболее вероятно обладают похожими биологическими свойствами. Фармакофоры позволяют представить молекулу в виде набора функционально важных компонентов, каждый из которых отвечает за какое-то свойство молекулы. Представьте конструктор, каждый из блоков которого представляет какое-то свойство. Часть этих кирпичиков-свойств нас интересуют, а другие, напротив, нежелательны в потенциальном лекарстве, так как могут приводить к побочным эффектам, отрицательно влиять на доставку лекарства в нужное место в организме или на метаболизм. Мы хотим найти молекулу, в которой будут только полезные блоки-фармакофоры. Суть смены скелета молекулы состоит в использовании найденных полезных фрагментов с заменой остальных на более подходящие, то есть в оптимизации свойств молекулы потенциального лекарства.

Персонализированная медицина и драг-дизайн

Мы все отличаемся друг от друга. Одно и то же лекарство может помогать одному человеку, быть бесполезным для другого, а у третьего вызывать нежелательные последствия. Как мы уже говорили, взаимодействие лекарства с белком-мишенью обуславливается множеством физико-химических и пространственных параметров их обоих. А теперь представим, что в участке ДНК, кодирующем белок-мишень пациента N, есть отличие в одном-двух нуклеотидах (составных частей ДНК) по сравнению с большинством людей. То есть белок пациента N отличается от белка большинства людей, и эта его особенность приводит к бесполезности для пациента N лекарства A. Конечно, не каждая замена в ДНК приводит к изменениям в белке и далеко не все изменения являются критическими, но лекарство A не только не вылечит пациента N, но его употребление может привести к серьезным побочным эффектам. Однако, зная подробности замены в гене белка-мишени у пациента N (это можно определить генотипированием), можно смоделировать новую структуру белка. А зная новую структуру, можно провести тот самый скрининг и найти индивидуальное лекарство, которое поможет именно пациенту N.

Есть и менее драматичный пример: некоторые казусы с ДНК просто требуют замены дозировки лекарства. Но о своих особенностях и отличиях пациентам нужно для начала знать. С этим помогает генотипирование. Между тем информацию о взаимосвязи конкретных генетических вариантов с дозировкой лекарств (и не только) сегодня можно найти в специальной глобальной базе данных , чем и занимаются в продвинутых клиниках и чем, можно надеяться, будут заниматься повсеместно, принимая во внимание индивидуальные особенности ДНК пациентов при назначении лечения.

Создание лекарств - это сложно и важно, а компьютерные методы помогают снизить временные и материальные затраты на их разработку. За этими технологиями будущее, над которым сейчас и работает современная наука.

Премьера: 01.01.2013

Продолжительность : 3 x ~ 00:52:00

В этом увлекательном сериале британский журналист и врач Майкл Мосли расскажет о том, как были изобретены самые широко используемые и значимые лекарственные средства. Программа рассказывает о том, как наши попытки найти исцеление от самых обычных простуд до смертельных заболеваний, привели нас к осознанию важности химии, а также о том, как лекарства полностью изменили жизнь миллионов людей по всей планете. Благодаря медицине сегодня человечество может похвастаться более продолжительным сроком жизни, чем несколько столетий назад.

Список серий:

1. Обезболивающие / Pain

2. Антибиотики / Pus
Майкл Мосли исследует самые ранние попытки борьбы...

1. Обезболивающие / Pain
Майкл Мосли исследует происхождение морфина в начале XIX века, которое привело к последующим 200 годам научных открытий.
2. Антибиотики / Pus
Майкл Мосли исследует самые ранние попытки борьбы с инфекцией, а также пытается узнать, когда человечество впервые осознало, что может использовать силу микробов для борьбы с болезнями.
3. Яд / Poison
Майкл Мосли расскажет о том, как человечество научилось превращать самые ядовитые вещества в лекарства, а также о трагедиях и научных открытиях, связанных с этим.

КАТЕГОРИИ