Варьирование заместителей

Набор заместителей, используемых в комбинаторном синтезе определяется их доступностью и требованиям создаваемого молекулярного множества. Набор заместителей ограничивают такие требования как строение, размер, форма, липофильность, дипольный момент, электростатический заряд, наличие функциональных групп.

3. Дизайн библиотек для оптимизации лидера

При планировании комбинаторного синтеза для оптимизации строения известного лидера необходимо учитывать различные факторы, такие, как биологические и физические свойства соединения, связывающие взаимодействия вещества с мишенью. Для примера, если связывающие взаимодействия с обычными лигандами известны, то эти сведения необходимо учитывать для определения размера, типа и относительного положения функциональных групп, вводимых в синтез. Так, если мишень является цинк-содержащей протеазой, то соединения, образующие библиотека должна содержать карбоксильные или тиольные группы. Кроме того, известно, что половина известных лекарственных средств содержат только 32 типа центроидов. При этом только относительно небольшие заместители представляют собой основное множество в боковых цепях известных лекарственных средств. Это дает возможность моделировать аналоги молекулы лекарственного средства и использовать компьютер для направленного дизайна библиотек. Применяются методы молекулярной механики и, в основном, полуэмпирические методы квантовой химии. Для описания молекул используются дескрипторы, характеризующие такие свойства молекулы как log P, молекулярный вес, число Н-доноров, число Н-ацепторов, число конформационно подвижных связей, ароматичность, степень разветвления связей и присутствие или отсутствие специфических функциональных групп.

2.2.2.3.Оптимизация скрининга

Высокопроизводительный скрининг - это тестирование большого количества химических соединений (до сотен ты­сяч) в определенном биохимическом эксперименте. Чтобы успешно осуществить скрининг, необходимо создать тест-систему, с максимальной точностью воспроизводя­щую процессы, происходящие в организме. Также необходимо помнить о про­изводительности: так как надо скринировать большое количество соединений. Чтобы найти достаточно “хитов”(hit-compaund), необходимо создавать систему, по возможности, с минимальной инкубацией, без стадии отмывки и других вспомогательных операций. Важна стоимость теста. Так если 1 эксперимент будет стоить 10 долларов, то при большом количестве соединений эта сумма может доходить до миллиона долларов, что достаточно дорого.

Процесс скрининга библиотеки обычно состоит из двух этапов. Первичный скрининг - это скрининг всех соединений библиотеки, содержащей от тысячи до миллиона соединений, в одной, достаточно высокой концентра­ции и в одном тесте для минимизации издержек и сокращения затрачива­емого времени на поиск соединений - “хитов”, проявляющих повышенную активность к той или иной биомишени. На этом этапе получается большое количество ложноположительных результатов, что обусловлено взаимодействием веществ друг с другом и их взаимным влиянием на молекулу мишени (синергизм действия), их различной растворимостью, устойчивостью, наличием примесей и т.д.

Поэтому, после нахождения “хитов” на стадии первичного скрининга, проводится их вторичный скрининг: в двух-трех тестах с меньшими концентрациями индивидуально скринируются все “хиты” из первичного скрининга для подтверждения того, что действительно най­дены настоящие “хиты”.

После получения определенного набора “хитов” с примерно одинаковой активностью по отношению к той или иной мишени, встает вопрос об отборе среди них соединений для дальнейших клинических испытаний. Для этого используют различные виртуальные или in vitro ADMET (аббревиатура явлений абсорбции, распределения, метаболизма, выделения лекарства из живого организма) - тесты. С их помощью определяется растворимость, проницаемость через липидные мембраны, типы фер­ментов, метаболизирующих исследуемые вещества и структуры метаболитов, оп­ределяется токсичность и способность к связыванию с белками плазмы крови и проникновению через гемоэнцефалитный барьер (Log BB).

Про­гоняя эти соединения через данные тесты, можно ранжировать соединения по выбранным параметрам, например, по цитотоксичности. Предпочтительнее продолжать работать с веществами нецитотоксичными. Также предпочтительнее работать с растворимыми веществами, проникающими через клеточную мембрану.

Использование методов высокопроизводительного скрининга позволило найти целый ряд соединений – лидеров, ставших основой для создания эффективных лекарственных препаратов. Примером соединения-лидера, найденного с помощью систематического скрининга природных соединений, является таксол – эффективное противораковое средство. Среди успехов метода сплошного скрининга синтетических соединений можно отметить получение ловастатина, ставшего соединением-лидером для нового поколения препаратов, снижающих уровень холестерина в крови.

таксол ловастатин