Основные направления
создания новых лекарственных веществ
Научные принципы
создания ЛС стали формироваться в начале
XX в. До этого их обнаруживали случайно
или, используя опыт народной медицины,
среди растений. Случайно было обнаружено
наркотизирующее действие хлороформа,
этанола, закиси азота, снотворное действие
барбитуратов, сосудорасширяющий эффект
нитратов и т.д. Но уже в конце XIXв. рядЛВ
был создан в результате эмпирического
поиска. Исследуя жаропонижающую активность
производных анилина, получили ацетанилид
и фенацетин, из фенола и салициловой кислоты
был получен сложный эфир — фенилсалицилат,
проявляющий после гидролиза в кишечнике
антисептическое и противовоспалительное
действие более «мягкое», чем исходные
компоненты и т.д.
Несмотря
на то что в последующие годы все шире
стали применять научные подходы создания
ЛВ, эмпирический поиск своего значения
полностью не потерял. И сейчас продолжают
им пользоваться, подвергая скринингу
как вновь синтезированные органические
соединения, так и продукты природного
происхождения, выделенные из растений,
грибов, животного сырья. Исходя из рассмотренных
предпосылок создания новых Л В, можно
выделить следующие основные направления
в решении этой проблемы.
Выделение
и изучение биологически активных веществ
(алкалоидов, гормонов, терпенов, гликозидов,
сапонинов, кума- ринов). Это один из важнейших
принципов получения ЛВ, имеющий уже вековую
историю. Так были получены кокаин, морфин,
хинин, пилокарпин, платифиллин и др.
Химическая
модификация структуры известных синтетических
и природных ЛВ. Сущность ее заключается
в изменении химического строения известного
ЛВ с целью получения нового, более активного.
Примером может служить модификация структуры
природных пенициллинов или цефалоспоринов
с целью получения более активных синтетических
аналогов. Используется также прием получения
структурных аналогов с новой направленностью
фармакологического действия. Например,
в результате исследования побочного
диуретического действия у сульфаниламидов
создан целый ряд диуретических средств,
производных сульфонилмочевины.
Воспроизведение
биогенных физиологически активных веществ.
Получение витаминов, гормонов, ферментов,
аминокислот из растительного и животного
сырья сопряжено с рядом трудностей. Основной
из них является малое их содержание и
сложность выделения. Поэтому более эффективной
является разработка способов синтеза
этих веществ химическим, микробиологическим,
генноинженерным путем. Так получают рибофлавин,
кислоту никотиновую, ряд гормональных
препаратов и др.
Введение
фармакофора известного ЛВ в молекулу
нового органического соединения. Фармакофором
называют фрагмент молекулы, обусловливающий
фармакологическую активность ЛВ. Так,
например, получение многочисленных противоопухолевых
ЛВ было осуществлено путем введения в
молекулу дихлорэтиламинового фрагмента.
Принцип
молекулярного моделирования, сущность
которого состоит в предварительном установлении
стереохимических особенностей молекулы
ЛВ и биорецептора. Например, измерение
с помощью рентгеноструктурного анализа
расстояний между атомами или зарядами
у стероидных соединений и синтез на этой
основе аналогов с заданными на молекулярном
уровне параметрами. На основе этого принципа
созданы синтетические аналоги эстрогенных
гормонов, не имеющие стероидной структуры.
Создание
ЛВ на основе естественных метаболитов
используется в различных направлениях.
Способность возмещать необходимое физиологически
активное вещество при недостатке его
поступления или образования в организме
открывает большие возможности заместительной
терапии. Вместе с тем полученное на основе
естественного метаболита Л В может оказывать
при наличии определенного патологического
состояния выраженный фармакологический
эффект. Он возникает за счет активации
или корреляции биохимических процессов
и физиологических реакций и направлен
на ликвидацию патологических сдвигов.
Это позволило создать на основе метаболитов
ЛВ — антидепрессанты, антиконвульсанты,
антиаритмики, анальгетики, иммуномодуляторы,
ноотропы и др. Особенно важно, что эти
Л В отличаются безопасностью и быстрым
проявлением указанной активности (в течение
нескольких минут).
Использование
антиметаболитов основано на создании
синтетического ЛВ, сходного по химической
структуре с метаболитом. При применении
такого антиметаболита происходит процесс
подмены метаболита в естественных биологических
реакциях. Возникает нарушение (торможение)
функции ферментных систем имитаторами
метаболита. Этот принцип лежит в основе
действия сульфаниламидных, многих противоопухолевых
и противовирусных средств. Как правило,
антиметаболиты не вызывают побочных
эффектов благодаря сходству химической
структуры с биогенными веществами.
Источники
получения лекарственных веществ
Все лекарственные вещества
по своей природе делятся на неорганические
и органические. Как те, так и другие могут
быть получены из природных источников
и искусственно, то есть синтетически.
Сырьем для получения неорганических
препаратов служат главным образом различные
горные породы, руды, газы, вода озер, морей
и т. д. Некоторые неорганические лекарственные
препараты получаются из отходов других
производств.
Сырьевая база нашей страны
полностью удовлетворяет потребности
химико-фармацевтической промышленности,
которая работает исключительно на отечественном
сырье.
Основным источником получения
органических лекарственных препаратов
является нефть, природный газ, каменный
уголь, дерево.
При соответствующей обработке
нефти из нее получают вещества, применяемые
в медицине, например вазелин, вазелиновое
масло, парафин, ароматические углеводороды
и их производные и др.
При сухой перегонке каменного
угля одной из фракций является каменноугольный
деготь, который служит источником для
получения главным образом различных
фенолов и их производных. Из фенола, который
уже сам является лекарственным веществом
антисептического действия, получают
бензол, толуол, нафталин, являющиеся исходными
продуктами для синтеза многих лекарственных
веществ.
Из подсмольной воды, которая
получается при сухой перегонке дерева,
получают древесный спирт, уксусную кислоту
и др.
Ценным природным источником
лекарственного сырья являются горючие
слайды, богатые серой. Продукты сухой
перегонки сланцев служат источником
получения ихтиола, а также многих лекарственных
веществ, производных гетероциклического
ряда.
Весьма ценным источником получения
многих лекарственных веществ является
сырье растительного и животного происхождения.
Сырье животного происхождения
- это органы здоровых животных (ткани,
железы). Например, тиреоидин получают
из щитовидной железы, адреналин - из мозгового
слоя надпочечников, кортизон - из коркового
слоя надпочечников и т. д.
Многочисленные и разнообразные
виды растительного сырья служат богатейшим
источником для получения многих важнейших
лекарственных веществ, алкалоидов, гликозидов,
витаминов.
Из растительного сырья получают
также эфирные масла, смолы, млечные соки,
жирные масла. Частично эти продукты уже
сами по себе применяются как фармацевтические
препараты, например эфирные масла (мятное,
розовое, лавандовое и др.), другие - после
соответствующей обработки дают разнообразные
вещества лечебного действия.
Современный арсенал лекарственных
средств все более пополняется новой группой
лекарственных веществ с сильным биологическим
действием - антибиотиками, источником
получения которых являются главным образом
микроорганизмы.
Основные
этапы создания новых лекарственных препаратов.
Разработка новых препаратов
включает в себя ряд последовательных этапов.
Первый этап направлен на поиск перспективных
соединений, возможно, обладающих лечебным
действием. Основные пути изложены выше.
Второй этап — это доклиническое изучение
биологической активности обозначенных к дальнейшему
исследованию веществ. Доклиническое
изучение вещества разделяется на: фармакологическое
и токсикологическое.
Цель фармакологических
исследований — определение не только терапевтической
эффективности препарата и его влияния
на системы организма, но и возможных побочных
реакций, связанных с фармакологической
активностью.
При токсикологических
исследованиях устанавливают характер и возможные
повреждающие воздействия на организм
экспериментальных животных. Выделяют три этапа токсикологических исследований:
1) изучение токсичности препарата при
однократном введении; 2) определение хронической
токсичности вещества при повторном введении
на протяжении 1 года и больше; 3) установление
специфического влияния соединения (онкогенность,
мутагенность, воздействие на плод и др.).
Третий этап - клинические испытания нового лекарственного вещества.
Проводится оценка терапевтической
или профилактической эффективности,
переносимости, установление доз и схем применения
препарата, а также сравнительных характеристик
с другими лекарственными средствами.
В процессе клинических испытаний выделяют четыре фазы.
В фазе I устанавливают переносимость
и терапевтическое действие исследуемого
препарата на ограниченном числе
больных (5—10 чел.), а также и на здоровых добровольцах.
В фазу II клинические испытания проводят
как на группе больных
(100—200 чел.), так и на контрольной группе.
Для получения достоверных данных применяют «двойной слепой»
метод, когда ни больной, ни врач,
а только руководитель испытания знает,
какой используется препарат. Эффективность
и переносимость нового фармакологического
препарата сравнивают с таковыми плацебо
или препаратом аналогичного действия.
Целью фазы III испытаний является получение
дополнительной информации об исследуемом
фармакологическом средстве. При этом
исследования ведутся на сотнях или даже
на тысячах больных как в стационарных, так и в
амбулаторных условиях. После всесторонних
клинических испытаний Фармакологическим
комитетом дается рекомендация к практическому
применению.
Фаза IV исследований изучает действие
лекарственного средства на практике
в разнообразных ситуациях, при этом особое
внимание обращается на сбор и анализ
данных о побочном действии исследуемых
лекарственных препаратов.
Разработка новых лекарственных
средств осуществляется совместными усилиями
многих отраслей науки, при этом основная
роль принадлежит специалистам в области
химии, фармакологии, фармации. Создание
нового лекарственного средства представляет
собой ряд последовательных этапов, каждый
из которых должен отвечать определенным
положениям и стандартам, утвержденным
государственными учреждениями Фармакопейным
Комитетом, Фармакологическим Комитетом,
Управлением МЗ РФ по внедрению новых
лекарственных средств.
Процесс создания новых лекарственных
средств выполняется в соответствии с
международными стандартами GLP (Good Laboratory
Practice Качественная лабораторная практика),
GMP (Good Manufacturing Practice Качественная производственная
практика) и GCP (Good Clinical Practice Качественная
клиническая практика).
Знаком соответствия разрабатываемого
нового лекарственного средства этим
стандартам является официальное разрешение
процесса их дальнейшего исследования
IND (Investigation New Drug).
Получение новой активной субстанции
(действующего вещества или комплекса
веществ) идет по трем основным направлениям.
Химический синтез лекарственных веществ
• Эмпирический путь: скрининг, случайные
находки;
• Направленный синтез: воспроизведение
структуры эндогенных веществ, химическая
модификация известных молекул;
• Целенаправленный синтез (рациональный
дизайн химического соединения), основанный
на понимании зависимости «химическая
структура фармакологическое действие».
Эмпирический путь (от греч. empeiria — опыт)
создания лекарственных веществ основан
на методе «проб и ошибок», при котором
фармакологи берут ряд химических соединений
и определяют с помощью набора биологических
тестов (на молекулярном, клеточном, органном
уровнях и на целом животном) наличие или
отсутствие у них определенной фармакологической
активности. Так, наличие противомикробной
активности определяют на микроорганизмах;
спазмолитической активности — на изолированных
гладкомышечных органах (ex vivo); гипогликемической
активности по способности понижать уровень
сахара в крови испытуемых животных (in
vivo). Затем среди исследуемых химических
соединений выбирают наиболее активные
и сравнивают степень их фармакологической
активности и токсичности с существующими
лекарственными средствами, которые используются
в качестве стандарта. Такой путь отбора
активных веществ получил название лекарственного
скрининга (от англ. screen — отсеивать, сортировать).
Ряд препаратов был внедрен в медицинскую
практику в результате случайных находок.
Так было выявлено противомикробное действие
азокрасителя с сульфаниламидной боковой
цепью (красного стрептоцида), в результате
чего появилась целая группа химиотерапевтических
средств сульфаниламиды.
Принципы
и методы испытания новых лекарственных
веществ
Цель клинических испытаний
— оценка терапевтической или профилактической
эффективности и переносимости нового
фармакологического средства, установление
наиболее рациональных доз и схем его
применения, а также сравнительная характеристика
с уже существующими лекарственными средствами.
Программы клинических испытаний
для разных групп препаратов могут значительно
различаться. Однако некоторые основные
положения должны быть всегда отражены.
Четко следует сформулировать цели и задачи
испытания; определить критерии выбора
больных для испытания; указать метод
распределения больных в основную и контрольную
группы, число больных в каждой группе;
метод установления эффективных доз препарата;
длительность испытания; метод контролируемого
испытания (открытый, “слепой”, “двойной”
и т.д.); препарат сравнения и плацебо; методы
количественной оценки действия исследуемых
препаратов (подлежащие регистрации показатели);
методы статистической обработки полученных
результатов.
Выбор пациентов для исследования
в основном определяется его задачами
и характером препарата. Обычно это больные,
страдающие заболеваниями, для лечения
которых предназначен новый препарат.
С этической точки зрения, правильнее
говорить не о выборе больного для испытания
препарата, а о подборе исследуемого препарата
для конкретного больного. На начальной
стадии клинических испытаний новый препарат
нельзя назначать больным, находящимся
в тяжелом состоянии. На более поздних
стадиях действие исследуемого средства
должно быть изучено на больных различных
возрастных групп, особенно в тех случаях,
когда препарат предназначен для лечения
заболеваний, часто встречающихся у пожилых
людей.
Число больных для испытания
различных препаратов определить довольно
трудно. Оно во многом зависит от выраженности
различий в действии исследуемого средства
и препарата сравнения. Чем меньше это
различие, тем большее число больных необходимо
для получения достоверного результата.
Весьма важным и сложным является
вопрос об установлении оптимальной дозы
и режима применения исследуемого препарата.
Существуют только самые общие рекомендации,
в основном сводящиеся к тому, что следует
начинать с очень малой дозы, а затем постепенно
переходить на более высокие до получения
желаемого или побочного эффекта. Обычно
рекомендуют начинать с малой части предполагаемой
эффективной дозы, определенной на наиболее
чувствительном виде животных.