История медицинской химии

Впервые курс медицинской химии был прочитан в МГУ в 1998 году. Как наука медицинская химия сформировалась к 1970 году.

В 19 веке медицинская химия начала прогрессировать. Были выделены средство против малярии из хинного дерева, морфин, салициловая кислота (противомикробное средство).

В 1888 году Байер впервые в мире поставил промышленное производство фенацетина

а в 1899 году – производство аспирина

К этому времени люди научились анализировать белки, жиры и углеводы, которые являются основными мишенями действия лекарственных препаратов.

В 1910 году Пауль Эрлих изобрел средство от сифилиса – сальварсан

Это обусловило возникновение концепции химиотерапии. Концепция химиотерапии предполагает не просто применение химических веществ для лечения патологий, но и необходимость модификации структур предполагаемых лекарственных соединений с тем чтобы максимально эффективно воздействовать на пораженный орган.

Эрлих также разработал теорию рецепторов и структурных изменений физиологически активных органических соединений, происходящих при их взаимодействии с рецепторами. Эта теория явилась отправной точкой для медицинской химии.

В 1928 году был открыт пенициллин, а в 1944 году Ваксберг открыл стрептомицин. Так началась эра антибиотиков.

В 60-ые годы были разработаны психотропные препараты: аминазин, мекробамат (транквилизатор).

а также резерпин, метилдофа (сердечно-сосудистые препараты).

Все эти препараты были открыты «на ощупь». Ученые продолжали искать ФАВ.

ФАВ (БАВ) – физиологически (биологически) активные вещества.

С другой стороны, проникновение компьютерных методов в органическую химию привело к бурному развитию методов расчета структуры молекул (геометрия и конформация, заряды, молекулярные орбитали, электростатические потенциалы, топологические индексы и т.д.). В силу этого количественное описание структурных особенностей даже очень сложных молекул биологического уровня становится обычным инструментом химика-органика.

В 70-ых годах была создана методологическая основа для возникновения и использования рациональных подходов к синтезу ФАВ, которая называется drug design. Это привело к формированию медицинской химии с ее современным аппаратом.

Медицинская химия – междисциплинарная наука, в ней задействованы органическая, биоорганическая, фармацевтическая химии, фармакология и биохимия. Но они не дают ответа на вопросы: «Какую структуру надо синтезировать, чтобы создать ФАВ?», «Какую структурную формулу спрогнозировать для конкретного кандидата в лекарство?». Эти вопросы являются центральными для медицинской химии.

Предметом медицинской химии является поиск и структурный дизайн ФАВ, выявление взаимосвязи химической структуры и физиологической активности и решение обратной задачи «строение-свойство», а именно конструирование необходимых структур обладающих заданным свойством.

Процесс поиска и конструирования включает в себя три основные стадии:

1. Поиск соединения лидера (lead compound).
2. Оптимизация соединения лидера.
3. Разработка лекарственного препарата.

Стратегия поиска лекарственных препаратов зависит от накопленных знаний о препаратах, мишени, их взаимодействия и т.д. Под названием «мишень» понимают клетки, ткани, органы, функциональные системы, ферменты, акцепторы, рецепторы.

Рецепторы по Эрлиху – это небольшой участок химически определенный на большой молекуле протоплазмы, участвующей в питании и метаболизме клетки, и способный связывать специфические антигены или лекарственные вещества.

Антигены – вещества, которые воспринимаются организмом как чужеродные и вызывают специфический иммунный эффект.

Рецепторы – главным образом белковые структуры, функции которых заключаются в узнавании химического сигнала и последующей его трансформации в адекватный ответ клетки. Другими словами рецепторы представляют собой материальные субстраты активности и чувствительности клеток.

Возможны четыре ситуации при начале поиска лекарственного средства:

1. Структура как рецептора, так и лиганда неизвестны. Рецептор является мишенью лекарственного вещества в организме, а понятие лиганд предполагает любое эндогенное (endon – внутри) соединение, взаимодействующее с этим рецептором в организме.
2. Известна только структура рецептора.
3. Известна только структура лиганда.
4. Известна структура как рецептора, так и лиганда.