อุตสาหกรรมยา

การค้นพบและการพัฒนายา

กระบวนการพัฒนายา

มีการใช้วิธีการที่หลากหลายเพื่อระบุสารประกอบทางเคมีที่อาจพัฒนาและทำการตลาด สถานะปัจจุบันของวิทยาศาสตร์เคมีและชีวภาพที่จำเป็นสำหรับการพัฒนายากำหนดว่าสารประกอบเคมี 5,000-10,000 รายการจะต้องผ่านการคัดกรองในห้องปฏิบัติการสำหรับยาใหม่แต่ละตัวที่ได้รับอนุมัติให้ใช้ในมนุษย์ จาก 5,000–10,000 สารประกอบที่ผ่านการคัดเลือกแล้วประมาณ 250 รายการจะเข้าสู่การทดสอบพรีคลินิกและ 5 รายการจะเข้าสู่การทดสอบทางคลินิก กระบวนการโดยรวมจากการค้นพบการตลาดของยาอาจใช้เวลา 10 ถึง 15 ปี ส่วนนี้อธิบายถึงกระบวนการบางอย่างที่อุตสาหกรรมใช้ในการค้นหาและพัฒนายาใหม่ แผนผังลำดับงานให้ข้อมูลสรุปโดยรวมของกระบวนการพัฒนานี้

การวิจัยและการค้นพบ

ยาถูกผลิตขึ้นเนื่องจากกิจกรรมที่ดำเนินการโดยองค์กรภาครัฐและเอกชนที่มีความซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาและผลิตยา เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการนี้นักวิทยาศาสตร์ในสถาบันที่ได้รับการสนับสนุนจากสาธารณชนหลายแห่งทำการวิจัยขั้นพื้นฐานในวิชาเคมีเคมีชีวเคมีสรีรวิทยาจุลชีววิทยาและเภสัชวิทยา การวิจัยขั้นพื้นฐานมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาความเข้าใจใหม่ ๆ เกี่ยวกับสารธรรมชาติหรือกระบวนการทางสรีรวิทยาแทนที่จะมุ่งไปที่การพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือสิ่งประดิษฐ์โดยเฉพาะ สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันสาธารณะและในอุตสาหกรรมส่วนตัวสามารถนำความรู้ใหม่ไปใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ ขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์พื้นฐานและแพทย์ที่ทำงานในสถาบันการวิจัยและมหาวิทยาลัยที่หลากหลาย ผลการศึกษาของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในวารสารทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ ผลลัพธ์เหล่านี้ช่วยในการระบุเป้าหมายใหม่ที่เป็นไปได้สำหรับการค้นพบยา เป้าหมายอาจเป็นตัวรับยาเสพติดเอนไซม์กระบวนการขนส่งทางชีวภาพหรือกระบวนการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมของร่างกาย เมื่อระบุเป้าหมายแล้วงานที่เหลืออยู่จำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการค้นพบและพัฒนายาจะดำเนินการหรือกำกับโดย บริษัท ยา

ผลงานความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพื่อการค้นพบสิ่งเสพติด

ยาลดความดันโลหิตสองชั้นทำหน้าที่เป็นตัวอย่างของการเพิ่มความรู้ทางชีวเคมีและสรีรวิทยาของระบบร่างกายหนึ่งระบบเพื่อการพัฒนายา ความดันโลหิตสูง (ความดันโลหิตสูง) เป็นปัจจัยเสี่ยงที่สำคัญสำหรับการพัฒนาของโรคหัวใจและหลอดเลือด วิธีสำคัญในการป้องกันโรคหัวใจและหลอดเลือดคือการควบคุมความดันโลหิตสูง หนึ่งในระบบทางสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมความดันโลหิตคือระบบ renin-angiotensin Renin เป็นเอนไซม์ที่ผลิตในไต มันทำหน้าที่เกี่ยวกับโปรตีนในเลือดเพื่อผลิต angiotensin รายละเอียดของชีวเคมีและสรีรวิทยาของระบบนี้เกิดขึ้นจากนักวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ที่ทำงานในโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยและห้องปฏิบัติการวิจัยของรัฐบาลทั่วโลก สองขั้นตอนสำคัญในการผลิตผลทางสรีรวิทยาของระบบ renin-angiotensin คือการเปลี่ยน angiotensin I ที่ไม่ใช้งานเป็น active angiotensin II โดย angiotensin II (ACE) และปฏิกิริยาของ angiotensin II กับตัวรับทางสรีรวิทยา Angiotensin II ทำปฏิกิริยากับตัวรับ AT1 เพื่อเพิ่มความดันโลหิต ความรู้เกี่ยวกับชีวเคมีและสรีรวิทยาของระบบนี้แนะนำให้นักวิทยาศาสตร์ว่ายาตัวใหม่สามารถพัฒนาเพื่อลดความดันโลหิตสูงผิดปกติ

ยาที่ยับยั้ง ACE จะลดการก่อตัวของ angiotensin II การลดการก่อตัวของ angiotensin II จะส่งผลให้การเปิดใช้งานตัวรับ AT1 ลดลง ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่ายาที่ยับยั้ง ACE จะลดความดันโลหิต สมมติฐานนี้กลายเป็นถูกต้องและชั้นเรียนของยาลดความดันโลหิตที่เรียกว่าสารยับยั้ง ACE ได้รับการพัฒนา ในทำนองเดียวกันเมื่อบทบาทของตัวรับ AT1 ในการบำรุงรักษาความดันโลหิตเป็นที่เข้าใจกันสันนิษฐานว่ายาที่สามารถบล็อกตัวรับ AT1 จะก่อให้เกิดผลลดความดันโลหิต อีกครั้งสมมติฐานนี้พิสูจน์แล้วว่าถูกต้องและยาลดความดันโลหิตระดับที่สองคือ AT1 receptor antagonists ได้รับการพัฒนา Agonists เป็นยาหรือสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่กระตุ้นการรับทางสรีรวิทยาในขณะที่คู่อริเป็นยาที่ปิดกั้นตัวรับเหล่านั้น ในกรณีนี้ angiotensin II เป็น agonist ที่ AT1 receptors และยาลดความดันโลหิต AT1 นั้นก็คือ antagonists Antihypertensives แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของการค้นพบเป้าหมายยาเสพติดใหม่ที่มีประโยชน์สำหรับการทดสอบการคัดกรองขนาดใหญ่เพื่อระบุสารเคมีตะกั่วเพื่อการพัฒนายา

การคัดกรองยา

แหล่งของสารประกอบ

การคัดกรองสารประกอบทางเคมีสำหรับผลทางเภสัชวิทยาที่อาจเกิดขึ้นเป็นกระบวนการที่สำคัญมากสำหรับการค้นหาและพัฒนายา บริษัท เคมีภัณฑ์และเภสัชกรรมเกือบทุกแห่งในโลกมีห้องสมุดของสารประกอบเคมีที่ถูกสังเคราะห์มานานหลายสิบปี ในอดีตสารเคมีหลายชนิดได้มาจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเช่นพืชสัตว์และจุลินทรีย์ สารประกอบเคมีอีกมากมายมีให้บริการจากนักเคมีของมหาวิทยาลัย นอกจากนี้วิธีการทางเคมีแบบ combinatorial แบบอัตโนมัติให้ผลผลิตสูงได้เพิ่มสารประกอบใหม่หลายแสนรายการ ไม่ว่าจะมีสารประกอบหลายล้านตัวใดมีคุณสมบัติที่จะช่วยให้พวกเขากลายเป็นยาเสพติดยังคงถูกค้นพบผ่านการคัดกรองยาที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง

การระบุสารเคมีตะกั่ว

Paul Ehrlich ใช้เวลานานหลายปีในการคัดกรองสารเคมี 606 รายการที่ส่งผลให้เกิดการพัฒนาของ arsphenamine เป็นการรักษาด้วยยาที่มีประสิทธิภาพเป็นครั้งแรกสำหรับโรคซิฟิลิส จากช่วงเวลาแห่งความสำเร็จของ Ehrlich (1910) จนถึงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 การตรวจคัดกรองส่วนใหญ่สำหรับยาใหม่ที่อาจเกิดขึ้นอาศัยอยู่บนหน้าจอในสัตว์ทั้งตัวเช่นหนูและหนู Ehrlich คัดเลือกสารประกอบของเขาในหนูด้วยซิฟิลิสและกระบวนการของเขาพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าของโคตร ตั้งแต่ส่วนหลังของศตวรรษที่ 20 เทคนิคการคัดกรองโดยอัตโนมัติในหลอดทดลองทำให้สารเคมีนับหมื่นนับพันได้รับการตรวจสอบเพื่อประสิทธิภาพในหนึ่งวัน ในหน้าจอหลอดทดลองขนาดใหญ่ความจุของสารเคมีแต่ละชนิดจะถูกผสมกับเป้าหมายของยาในหลุมขนาดเล็กที่มีรูปร่างคล้ายหลอดทดลองและการมีปฏิสัมพันธ์ที่น่าพอใจของสารเคมีกับเป้าหมายของยาจะถูกระบุด้วยเทคนิคทางเคมีที่หลากหลาย เป้าหมายยาเสพติดในหน้าจอสามารถปลอดเซลล์ (เอนไซม์, ตัวรับยา, ขนย้ายทางชีวภาพหรือช่องไอออน) หรืออาจประกอบด้วยแบคทีเรียที่เพาะเลี้ยงยีสต์หรือเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับเป้าหมายยาในรูปแบบที่ต้องการกลายเป็นที่รู้จักในฐานะผู้นำและต้องผ่านการทดสอบเพื่อการพัฒนาต่อไป นอกจากนี้สารเคมีเพิ่มเติมที่มีโครงสร้างเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยอาจถูกสังเคราะห์ถ้าสารประกอบตะกั่วไม่เหมาะ เมื่อมีการระบุสารเคมีตะกั่วมันจะผ่านการศึกษาสัตว์เป็นเวลาหลายปีในเภสัชวิทยาและพิษวิทยาเพื่อทำนายความปลอดภัยและประสิทธิภาพของมนุษย์ในอนาคต

สารประกอบตะกั่วจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

อีกวิธีที่สำคัญมากในการค้นหายาใหม่คือการแยกสารเคมีออกจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ Digitalis, ephedrine, atropine, ควินิน, โคลชิซีนและโคเคนถูกทำให้บริสุทธิ์จากพืช ต่อมไทรอยด์ฮอร์โมนคอร์ติซอลและอินซูลินแยกได้จากสัตว์ในขณะที่เพนิซิลลินและยาปฏิชีวนะอื่น ๆ มาจากจุลินทรีย์ ในหลายกรณีผลิตภัณฑ์จากพืชถูกใช้มาเป็นเวลาหลายร้อยหรือหลายพันปีโดยชนพื้นเมืองจากทั่วโลกก่อนที่จะมีการค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์จากประเทศอุตสาหกรรม ในกรณีส่วนใหญ่ชนพื้นเมืองเหล่านี้เรียนรู้ว่าพืชชนิดใดมีคุณค่าทางยาในลักษณะเดียวกับที่พวกเขาเรียนรู้ว่าพืชชนิดใดปลอดภัยที่จะกิน - การลองผิดลองถูก Ethnopharmacology เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์การแพทย์ที่มีการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ยาที่ใช้โดยคนที่อยู่โดดเดี่ยวหรือคนโบราณโดยใช้เทคนิคทางวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัย ในบางกรณีสารเคมีที่มีคุณสมบัติทางเภสัชวิทยาที่ต้องการจะถูกแยกออกและกลายเป็นยาที่มีคุณสมบัติเป็นที่รู้จักในผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ในกรณีอื่น ๆ สารเคมีที่มีโครงสร้างทางเคมีที่แปลกหรือผิดปกติจะถูกระบุในผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ โครงสร้างทางเคมีใหม่เหล่านี้จะถูกตรวจสอบเพื่อตรวจสอบว่ามีคุณสมบัติทางเภสัชวิทยาหรือค่ายาหรือไม่ มีหลายกรณีที่โครงสร้างทางเคมีและอะนาล็อกสังเคราะห์ของพวกเขาได้รับการพัฒนาเป็นยาที่ใช้แตกต่างจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ สารประกอบหนึ่งอย่างนั้นคือ taxol ยาต้านมะเร็งที่สำคัญซึ่งแยกได้จาก Pacific yew (Taxus brevifolia)