Российские ученые улучшили процесс создания лекарств направленного действия. С помощью нового метода можно будет гораздо быстрее искать лекарственные молекулы и доводить их до стадии доклинических испытаний. Работа опубликована на страницах Journal of Medical Chemistry.

Современные лекарства зачастую создаются на молекулярном уровне. В процессе их создания ученые должны сперва определить терапевтическую мишень — как правило, белок, на который будет воздействовать лекарство, и лекарственную молекулу. Найти ее очень сложно: такие молекулы отбирают из огромных виртуальных химических библиотек, которые включают в себя миллионы соединений. Этот процесс ученые упрощают при помощи компьютерных технологий и различных автоматизированных процессов — например, роботизированного высокопроизводительного скрининга (high-throughput screening), который позволяет в короткие сроки тестировать тысячи соединений.

Отобранные с помощью скрининга молекулы-прототипы нельзя сразу использовать в каких-либо испытаниях. До их начала ученые должны убедиться, что молекулы проявляют высокую активность по отношению к нужному белку-мишени, не воздействуют на другие мишени, хорошо попадают в нужное место, распределяются по организму и выводятся из него, а также не будет его отравлять. Российские ученые разработали стратегию, которая позволяет быстрее доводить прототипы до молекул-кандидатов для последующих доклинических испытаний.

«Данный подход объединяет дизайн химической библиотеки, ориентированной на интересующую терапевтическую мишень, виртуальный (компьютерный) скрининг полученной библиотеки, а также автоматизированный синтез и исследование биологической активности полученных молекул in vitro (в пробирке)», – отмечает один из авторов исследования, научный сотрудник ННГУ имени Н.И. Лобачевского Алексей Федоров.

На первой стадии с помощью рентгеноструктурного анализа нужно определить модель взаимодействия выбранной молекулы-прототипа с мишенью. Далее на основании полученных после анализа данных надо создать новую виртуальную химическую библиотеку. При этом молекула-прототип должна стать главным строительным блоком, к которому по ходу работы можно добавлять новые компоненты, соответствующие строению белка-мишени.

На следующем этапе проводится компьютерный скрининг виртуальной библиотеки для того, чтобы выбрать молекулы, которые оптимально взаимодействуют с мишенью, а также обладают необходимыми заданными свойствами, такими как растворимость, биодоступность, токсичность. На последенм этапе соединения, отобранные в ходе компьютерного скрининга, синтезируются, а их биологические свойства тестируются in vitro.

В настоящее время направленное конструирование новых лекарственных молекул стало важнейшей частью фармакологии. Переход от метода проб и ошибок к рациональному дизайну лекарств за счет внедрения в медицинскую химию компьютерных и роботизированных подходов, открывает путь к тому, чтобы более эффективно и быстро получать новые лекарственные молекулы с нужными физико-химическими свойствами и биологическим действием.