תעשיית התרופות

גילוי ופיתוח תרופות

תהליך פיתוח תרופות

ניתן להשתמש במגוון גישות לזיהוי תרכובות כימיות העשויות להיות מפותחות ומשווקות. המצב הנוכחי של המדעים הכימיים והביולוגיים הנדרשים לפיתוח תרופות מכתיב כי 5,000-10,000 תרכובות כימיות חייבות לעבור בדיקת מעבדה עבור כל תרופה חדשה שאושרה לשימוש בבני אדם. מתוך 5,000–10,000 תרכובות המוקרנות, כ -250 ייכנסו לבדיקה פרה-קלינית, ו- 5 ייכנסו לבדיקה קלינית. התהליך הכולל מגילוי ועד שיווק של תרופה יכול להימשך 10 עד 15 שנים. פרק זה מתאר כמה מהתהליכים המשמשים את הענף לגילוי ופיתוח תרופות חדשות. תרשים הזרימה מספק סיכום כולל של תהליך התפתחותי זה.

מחקר וגילוי

תרופות מיוצרות כתוצאה מפעילות המתבצעת על ידי מערך מורכב של ארגונים ציבוריים ופרטיים העוסקים בפיתוח וייצור תרופות. כחלק מתהליך זה, מדענים במוסדות רבים במימון ציבורי מבצעים מחקר בסיסי בנושאים כמו כימיה, ביוכימיה, פיזיולוגיה, מיקרוביולוגיה ורוקחות. מחקר בסיסי כמעט תמיד מכוון לפיתוח הבנה חדשה של חומרים טבעיים או תהליכים פיזיולוגיים ולא מכוון ספציפית לפיתוח של מוצר או המצאה. זה מאפשר למדענים במוסדות ציבוריים ובתעשייה פרטית ליישם ידע חדש על פיתוח מוצרים חדשים. הצעדים הראשונים בתהליך זה מבוצעים ברובם על ידי מדענים ורופאים בסיסיים העובדים במגוון מוסדות מחקר ואוניברסיטאות. תוצאות מחקריהן מתפרסמות בכתבי עת מדעיים ורפואיים. תוצאות אלה מקלות על זיהוי יעדים פוטנציאליים חדשים לגילוי תרופות. המטרות יכולות להיות קולטן לתרופות, אנזים, תהליך הובלה ביולוגי או כל תהליך אחר המעורב במטבוליזם של הגוף. לאחר זיהוי יעד, עיקר העבודה שנותרה הכרוכה בגילוי ופיתוח של תרופה מבוצעת או מכוונת על ידי חברות התרופות.

תרומת הידע המדעי לגילוי התרופות

שתי קבוצות של תרופות נגד יתר לחץ דם משמשות דוגמא כיצד הידע הביוכימי והפיזיולוגי המשופר של מערכת גוף אחת תרם להתפתחות התרופות. יתר לחץ דם (לחץ דם גבוה) הוא גורם סיכון מרכזי להתפתחות מחלות לב וכלי דם. דרך חשובה למניעת מחלות לב וכלי דם היא שליטה על לחץ דם גבוה. אחת המערכות הפיזיולוגיות המעורבות בבקרת לחץ הדם היא מערכת הרנין-אנגיוטנסין. רנין הוא אנזים המיוצר בכליה. זה פועל על חלבון בדם לייצור אנגיוטנסין. את פרטי הביוכימיה והפיזיולוגיה של מערכת זו עיבדו מדענים ביו-רפואיים העובדים בבתי חולים, אוניברסיטאות ומעבדות מחקר ממשלתיות ברחבי העולם. שני צעדים חשובים בייצור ההשפעה הפיזיולוגית של מערכת הרנין-אנגיוטנסין הם המרת אנגיוטנסין I לא פעיל לאנגיוטנסין II על ידי אנזים המרה של אנגיוטנסין (ACE) ואינטראקציה של אנגיוטנסין II עם הקולטנים הפיזיולוגיים שלו, כולל קולטני AT1. אנגיוטנסין II מקיים אינטראקציה עם קולטני AT1 להעלאת לחץ הדם. הכרת הביוכימיה והפיזיולוגיה של מערכת זו הציעה למדענים שניתן לפתח תרופות חדשות להפחתת לחץ דם גבוה באופן חריג.

תרופה שמעכבת ACE תפחית את היווצרותה של אנגיוטנסין II. ירידה בהיווצרות אנגיוטנסין II תביא, בתורו, לירידה בהפעלה של קולטני AT1. לפיכך, ההנחה הייתה כי תרופות המעכבות ACE יפחיתו את לחץ הדם. הנחה זו התבררה כנכונה, ופיתחה סוג של תרופות נגד יתר לחץ דם המכונות מעכבי ACE. באופן דומה, ברגע שהובנו את תפקידם של קולטני AT1 בתחזוקת לחץ הדם, ההנחה הייתה כי תרופות שיכולות לחסום קולטני AT1 יביאו לתופעות אנטי-יתר לחץ דם. שוב, הנחה זו התבררה כנכונה, ופיתחה סוג שני של תרופות נגד לחץ דם, אנטגוניסטים לקולטן AT1. אגוניסטים הם תרופות או חומרים המופיעים באופן טבעי המפעילים קולטנים פיזיולוגיים, ואילו אנטגוניסטים הם תרופות החוסמות את אותם קולטנים. במקרה זה, אנגיוטנסין II הוא אגוניסט בקולטני AT1, ותרופות ה- AT1 נגד לחץ דם הן אנטגוניסטים. תרופות נגד יתר לחץ דם ממחישות את הערך של גילוי יעדי תרופות חדשות אשר מועילים לבדיקות סקר רחבות היקף לזיהוי כימיקלים עופרת להתפתחות תרופות.

בדיקת סמים

מקורות לתרכובות

סינון תרכובות כימיות להשפעות פרמקולוגיות אפשריות הוא תהליך חשוב מאוד לגילוי ופיתוח תרופות. כמעט לכל חברה כימית ותרופות בעולם יש ספריה של תרכובות כימיות שעברו סינתזה במשך עשורים רבים. מבחינה היסטורית, כימיקלים רבים ומגוונים נגזרו ממוצרים טבעיים כמו צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים. הרבה יותר תרכובות כימיות זמינות מכימאים באוניברסיטה. בנוסף, שיטות כימיה משולבות אוטומטיות בעלות תפוקה גבוהה הוסיפו מאות אלפי תרכובות חדשות. האם לאחד ממיליוני התרכובות הללו יש את המאפיינים שיאפשרו להם להפוך לתרופות נותר לגלות באמצעות בדיקת סמים מהירה ויעילה גבוהה.

עופרת זיהוי כימי

לקח שנים של פול ארליך לסקר את 606 הכימיקלים שהביאו להתפתחות ארספנמין כטיפול התרופתי היעיל הראשון לעגבת. בערך מימי הצלחתו של ארליך (1910) ועד למחצית האחרונה של המאה ה -20, רוב בדיקות הסקר לתרופות פוטנציאליות חדשות הסתמכו כמעט אך ורק על מסכים בבעלי חיים שלמים כמו חולדות ועכברים. ארליך סקר את תרכובותיו בעכברים עם עגבת, והנהלים שלו הוכחו כיעילים בהרבה מאלו של בני דורו. מאז החלק האחרון של המאה העשרים, טכניקות סינון אוטומטיות במבחנה אפשרו לעבר אלפי תרכובות כימיות להיעשות ביום אחד. במסכי חוץ-גופיות בעלי קיבולת גדולה, כימיקלים פרטניים מעורבבים עם יעדי תרופות בבארות קטנות, דמויות מבחנה, של לוחות מיקרו-טיטר, ואינטראקציות רצויות של הכימיקלים עם יעדי התרופות מזוהות על ידי מגוון טכניקות כימיות. יעדי התרופה במסכים יכולים להיות נטולי תאים (אנזים, קולטן לתרופות, טרנספורטר ביולוגי, או תעלת יונים), או שהם יכולים להכיל חיידקים מתורבתים, שמרים או תאי יונקים. כימיקלים הקיימים אינטראקציה עם יעדי תרופות בדרכים רצויות נודעים כמובילים ועוברים בדיקות התפתחותיות נוספות. כמו כן, ניתן לסנתז חומרים כימיים נוספים עם מבנים שהשתנו מעט אם תרכובת העופרת לא נראית אידיאלית. לאחר שיזוהה כימיקל עופרת, הוא יעבור מספר שנים של מחקרים בבעלי חיים ברוקחות וטוקסיקולוגיה כדי לחזות את הבטיחות והיעילות של בני האדם בעתיד.

תרכובות עופרת ממוצרים טבעיים

דרך חשובה מאוד למצוא תרופות חדשות היא לבודד כימיקלים ממוצרים טבעיים. Digitalis, אפדרין, אטרופין, כינין, קולכיצין וקוקאין טוהרו מצמחים. הורמון בלוטת התריס, קורטיזול ואינסולין היו במקור מבודדים מבעלי חיים, ואילו פניצילין ואנטיביוטיקה אחרת נגזרו ממיקרובים. במקרים רבים שימשו מוצרים שמקורם בצמח במשך מאות או אלפי שנים על ידי עמים ילידים מרחבי העולם לפני "גילוים" על ידי מדענים ממדינות מתועשות. ברוב המקרים העמים הילידים הללו למדו אילו צמחים בעלי ערך רפואי באותה דרך שהם למדו אילו צמחים בטוחים לאכילה - ניסוי וטעייה. אתנופרמקולוגיה היא ענף של מדעי הרפואה בו נחקרים מוצרי הרפואה המשמשים אנשים מבודדים או פרימיטיביים בטכניקות מדעיות מודרניות. בחלק מהמקרים מבודדים כימיקלים בעלי תכונות פרמקולוגיות רצויות והופכים בסופו של דבר לתרופות עם תכונות המוכרות במוצר הטבעי. במקרים אחרים מזוהים במוצר הטבעי כימיקלים עם מבנים כימיים ייחודיים או חריגים. לאחר מכן, מבנים כימיים חדשים אלו נתונים למסכי תרופות כדי לקבוע אם יש להם ערך תרופתי או תרופתי פוטנציאלי. ישנם מקרים רבים בהם מבנים כימיים כאלה והאנלוגים הסינתטיים שלהם מפותחים כתרופות עם שימושים שלא כמו אלו של המוצר הטבעי. תרכובת אחת כזו היא הטקסול החשוב ביותר לסרטן נגד סרטן, אשר היה מבודד מהילם הפסיפי (Taxus brevifolia).