Одним из способов получения лекарств-предшественников является присоединение к активной форме группы носителя через различные формы связи (ионная, ковалентная, комплексная, водородная). Носителем может быть сахароза (сердечные гликозиды). Хорошим носителем является пировиноградная кислота, так как это физиологический компонент, и ее освобождение безвредно для организма.
Создаются «контейнерные» ЛС с использованием, например, макроциклидов. При этом известные ЛВ соединяют с ио- нофорными фрагментами, которые способствуют проникновению через биологические мембраны. Так синтезированы «контейнерные» препараты феназепама. Большой интерес проявляется к пептидам, позволяющим получить лекарства- предшественники, включающие фрагменты аминокислот.
Установлен ряд признаков, позволяющих предсказать возможность появления у данного вещества активного метаболита. Например, большая активность Л В при пероральном введении, чем при парентеральном, отсутствие исходного вещества в организме во время проявления действия и др. Можно также предсказать наличие фармакологической активности у метаболита, например, если он ее проявляет при любом пути введения в организм.
Ряд лекарств-предшественников проявляют фармакологическое действие до того, как метаболизируются, и после этого. Это послужило основой для создания лекарств-предшественников, которые, попадая в организм, последовательно проявляют вначале один, а затем другой фармакологический эффект.
Свои особенности имеет процесс конструирования ЛВ в том случае, когда механизм действия связан с их участием в метаболизме путем изменения или блокады ферментативных процессов. При этом, варьируя химической структурой, стремятся сохранить общий объем молекулы, чтобы обеспечить возможность ее взаимодействия с ферментами. В таких случаях меняют характер распределения электронной плотности в молекуле, реакционную способность отдельных ее участков, вводят или удаляют реакционные центры, необходимые для нормального течения процессов биохимических превращений, и т.д. Таким образом, исследование метаболитов и лекарств-предшественников — один из перспективных путей создания новых ЛВ.
Важнейшим современным направлением поиска новых ЛВ является исследование эндогенных физиологически активных соединений, т.е. веществ, синтезируемых организмом и принимающих участие в осуществлении процесса жизнедеятельности. Одним из первых таких веществ стал открытый в 1895 г. гормон адреналин. В настоящее время выделено и идентифицировано большое число эндогенных соединений, представляющих по химической структуре амины, аминокислоты, пептиды, глюкопротеиды, пурины. Они влияют на регуляцию нервных процессов, метаболизма, иммунные реакции, рост тканей и другие жизненные функции. Исследование этих соединений имеет очень большое теоретическое и прикладное значение для различных областей медицинской, химической, фармацевтической науки.
С точки зрения поиска новых ЛС эндогенные соединения представляют интерес в тех случаях, когда проявляют выраженную специфическую фармакологическую активность. Учитывая «родство» по отношению к организму, они не вызывают аллергических реакций, а токсичность, как правило, минимальна. Изучение эндогенных физиологически активных соединений открывает широкий простор для синтеза аналогов, которые обладают улучшенными или измененными свойствами, более высокой эффективностью, избирательностью, специфичностью и т.д.
Ниже приведены некоторые примеры применения эндогенных соединений и их синтетических аналогов в качестве Л В, а также перспективы создания новых ЛС.
1. Исследование биосинтеза и физиологических функций адреналина привело к открытию его предшественников в организме — норадреналина и дофамина. Последующее изучение ряда биогенных веществ — ацетилхолина, аминалона и других эндогенных веществ аминокислот (аспарагиновой, глутаминовой, метионина) — пополнило арсенал большой группой психотропных средств и ноотропных Л В (пирацетам).
2. Высокоэффективными ЛС являются эндогенные вещества стероидной и белково-пептидной природы: инсулин, гормоны гипофиза, кора надпочечников, гипоталамус, щитовидная железа, половые гормоны и другие, а также их полусинтетические и синтетические аналоги.
3. Новой группой физиологически активных эндогенных соединений являются простагландины, на основе которых уже созданы эффективные препараты (динопрост, простенон и др.), применяемые в гинекологической практике. Последующее изучение простагландинов показало их широкие возможности для лечения целого ряда других заболеваний (сердечно-сосудистых, легочных, желудочно-кишечных).
4. Исследованные в последние годы эндогенные ферменты (протеолитические, фибринолитические) оказались перспективными для создания на их основе ЛС для лечения сердечно-сосудистых, легочных, нервных и других заболеваний,
5. Новым вкладом в исследование эндогенных веществ явилось открытие в 70-х гг. энкефаминов и эндорфинов, представляющих собой нейропептиды и обладающих анальгетической, снотворной, нейролептической, антидепрессивной и другой активностью.
6. Проведенные в последние годы исследования эндогенных иммунорегулирующих факторов привели к созданию Л В, модулирующих иммунные процессы. Иммуностимулирующей, противовирусной и противоопухолевой активностью обладают интерфероны, получаемые из донорской крови. Большие перспективы в создании новых Л В имеет использование пептидных биорегуляторов — цитомедииов. Из тимуса (вилочковой железы) получены препараты — иммуностимуляторы: тимозин, тактивин, тималин. а из костного мозга — [}-активип.
Число открываемых эндогенных физиологически активных соединений растет с каждым днем благодаря усилиям ученых различных отраслей науки. Расширяются сведения о спектре их возможной лекарственной активности. В настоящее время привлекли к себе внимание вырабатываемые различными органами и тканями факторы роста, являющиеся веществами белковой или гликопротеиновой природы. Так, например, изучаются в качестве потенциальных лекарственных средств фактор некротизации опухолей, фактор роста нервных клеток и др.
8 Эмпирический и направленный поиск лекарственных веществ
Сложность создания новых высокоэффективных ЛВ обусловлена многообразием факторов, влияющих на фармакологический эффект. Поиск БАВ состоит из двух основных этапов: химического синтеза и установления фармакологической активности полученного соединения. Для каждого из этих этапов требуется перебор множества вариаций химической структуры прототипа, положенного в основу поиска. Такая стратегия поиска связана с большой затратой времени, реактивов, растворителей и труда, но в конечном счете малоэффективна.
Возможны два направления в создании новых лекарственных веществ: направленный поиск и эмпирический поиск.
Направленный поиск заключается в теоретическом предсказании биологической активности вещества на основе исследования ее связи с химической структурой. Поиск ведется с широким использованием методов математического моделирования и заложенных в ЭВМ банков данных об известных БАВ. Однако современный уровень развития науки не позволяет пока прогнозировать создание новых Л В за счет направленной модификации структур веществ. Слишком сложным является характер связи между химической структурой и биологической активностью. Наши знания физиологических и патологических процессов, молекулярных механизмов действия тех или иных функциональных групп еще недостаточны для теоретически обоснованного прогнозирования терапевтической ценности синтезируемых соединений. Иными словами, пока еще не создана общая теория направленного поиска новых Л В.
Эмпирический поиск осуществляется классическим методом проб и ошибок. Исходя из эмпирически установленных закономерностей о влиянии тех или иных функциональных групп на биологическую активность, осуществляют синтез ряда соединений. Затем проводят предварительные испытания, отбирают наиболее активные вещества, которые подвергают всестороннему фармакологическому исследованию.
Эмпирический поиск новых ЛС имеет многовековую историю. Еще в глубокой древности были открыты лечебные свойства ряда минералов и растений. Начиная со второй половины ХГХ в. в связи с развитием синтетической химии эмпирическим путем были установлены сосудорасширяющие свойства амилнитрита, снотворное действие хлоралгидрата, противовоспалительная активность кислоты салициловой, антисептические свойства серебра нитрата и раствора формальдегида и др. С каждым годом расширялось число синтетических ЛВ. Этот процесс происходил не только за счет синтеза новых соединений, но и создания на их основе химической модификации структуры молекул природных и синтетических веществ, фармакологическая активность которых была установлена ранее.