創薬と開発
医薬品開発プロセス
さまざまなアプローチが採用され、開発および販売される可能性のある化合物を特定しています。医薬品開発に必要な化学および生物科学の現状では、人間での使用が承認された新薬ごとに、5,000〜10,000の化合物を検査する必要があります。スクリーニングされる5,000〜10,000の化合物のうち、約250が前臨床試験に参加し、5が臨床試験に参加します。医薬品の発見から販売までの全体的なプロセスには、10年から15年かかります。このセクションでは、新薬を発見および開発するために業界で使用されるプロセスのいくつかについて説明します。フローチャートは、この発達過程の全体的な概要を提供します。
研究と発見
医薬品は、医薬品の開発と製造に従事している複雑な一連の公的および私的組織によって実施された活動の結果として生産されています。このプロセスの一部として、多くの公的資金提供機関の科学者が、化学、生化学、生理学、微生物学、薬理学などのテーマで基礎研究を実施しています。基礎研究は、ほとんど常に製品または発明の開発に向けられているのではなく、天然物質または生理学的プロセスの新しい理解の開発に向けられています。これにより、公的機関や民間業界の科学者は、新しい知識を新製品の開発に適用できます。このプロセスの最初のステップは、さまざまな研究機関や大学で働く基本的な科学者や医師によって主に実行されます。彼らの研究の結果は、科学および医学雑誌に発表されています。これらの結果は、創薬の潜在的な新しいターゲットの特定を容易にします。標的は、薬物受容体、酵素、生物学的輸送プロセス、または身体代謝に関与するその他のプロセスである可能性があります。ターゲットが特定されると、医薬品の発見と開発に関わる残りの作業の大部分は、製薬会社によって実行または指示されます。
創薬への科学的知識の貢献
降圧薬の2つのクラスは、1つの身体系の生化学的および生理学的知識の向上がどのように薬の開発に貢献したかの一例として役立ちます。高血圧（高血圧）は、心血管疾患の発症の主要な危険因子です。心血管疾患を予防する重要な方法は、高血圧を制御することです。血圧制御に関与する生理学的システムの1つは、レニン-アンジオテンシンシステムです。レニンは腎臓で生産される酵素です。血液タンパク質に作用してアンジオテンシンを生成します。このシステムの生化学および生理学の詳細は、世界中の病院、大学、および政府の研究所で働いている生物医学の科学者によって作成されました。レニン-アンジオテンシン系の生理学的効果を生み出す2つの重要なステップは、アンジオテンシン変換酵素（ACE）による不活性アンジオテンシンIから活性アンジオテンシンIIへの変換と、AT1受容体を含むその生理学的受容体とのアンジオテンシンIIの相互作用です。アンジオテンシンIIは、AT1受容体と相互作用して血圧を上昇させます。このシステムの生化学および生理学の知識は、異常に高い血圧を下げるために新薬を開発できることを科学者に示唆しました。
ACEを阻害した薬剤は、アンジオテンシンIIの形成を減少させます。アンギオテンシンIIの形成が減少すると、AT1受容体の活性化が低下します。したがって、ACEを阻害する薬剤は血圧を下げると考えられていました。この仮定は正しいことが判明し、ACE阻害剤と呼ばれる降圧薬のクラスが開発されました。同様に、血圧維持におけるAT1受容体の役割が理解されると、AT1受容体を遮断できる薬剤が降圧効果をもたらすと考えられていました。もう一度、この仮定は正しいことが証明され、2番目のクラスの降圧薬、AT1受容体拮抗薬が開発されました。アゴニストは生理学的受容体を活性化する薬物または天然物質であり、アンタゴニストはそれらの受容体を遮断する薬物です。この場合、アンジオテンシンIIはAT1受容体のアゴニストであり、降圧薬のAT1はアンタゴニストです。降圧薬は、大規模なスクリーニング検査で薬剤開発用の主要化学物質を特定するのに役立つ新規薬剤ターゲットを発見することの価値を示しています。
薬物スクリーニング
化合物のソース
潜在的な薬理学的効果について化合物をスクリーニングすることは、創薬と開発にとって非常に重要なプロセスです。事実上、世界中のすべての化学薬品および製薬会社には、何十年にもわたって合成されてきた化学物質のライブラリーがあります。歴史的に、多くの多様な化学物質は、植物、動物、微生物などの天然物から得られてきました。さらに多くの化合物が大学の化学者から入手できます。さらに、自動化された高出力のコンビナトリアルケミストリー法により、数十万もの新しい化合物が追加されました。これらの何百万もの化合物のいずれかが、それらが薬物になることを可能にする特性を持っているかどうかは、迅速で高効率の薬物スクリーニングを通じて発見されないままです。
鉛の化学物質の同定
梅毒の最初の効果的な薬物治療としてのアルスフェナミンの開発につながった606の化学物質をスクリーニングするのにPaul Ehrlich年を要しました。エーリッヒの成功時（1910年）から20世紀後半まで、潜在的な新薬のスクリーニング検査のほとんどは、ラットやマウスなどの動物全体のスクリーニングのみに頼っていました。エールリッヒは梅毒のマウスで彼の化合物をスクリーニングし、彼の手順は彼の同時代人のものよりもはるかに効率的であることが判明した。20世紀後半以来、自動化されたin vitroスクリーニング技術により、数万の化合物を1日で有効性についてスクリーニングすることが可能になりました。大容量のin vitroスクリーンでは、マイクロタイタープレートの小さな試験管のようなウェルで個々の化学物質が薬物ターゲットと混合され、化学物質と薬物ターゲットの望ましい相互作用がさまざまな化学的手法によって識別されます。画面の薬物ターゲットは無細胞（酵素、薬物受容体、生物学的輸送体、またはイオンチャネル）の場合もあれば、培養された細菌、酵母、または哺乳類細胞を含む場合もあります。望ましい方法で薬物ターゲットと相互作用する化学物質は、リードとして知られるようになり、さらなる開発テストの対象となります。また、鉛化合物が理想的でないように見える場合は、構造がわずかに変更された追加の化学物質が合成されることがあります。主要化学物質が特定されると、薬理学および毒物学における数年間の動物実験を経て、将来の人間の安全性と有効性が予測されます。
天然物からの鉛化合物
新薬を見つけるためのもう1つの非常に重要な方法は、天然物から化学物質を分離することです。ジギタリス、エフェドリン、アトロピン、キニーネ、コルヒチン、コカインは植物から精製されました。甲状腺ホルモン、コルチゾール、インスリンは元々動物から分離されていましたが、ペニシリンやその他の抗生物質は微生物から得られました。多くの場合、植物由来の製品は、先進国の科学者によって「発見」される前に、世界中の先住民族によって数百年または数千年間使用されていました。ほとんどの場合、これらの先住民族は、どの植物が安全に食べられるかを学んだのと同じ方法で、試行錯誤しながら、どの植物に薬効があるかを学びました。民族薬理学は、孤立した、または原始的な人々によって使用される医薬品が現代の科学的手法を使用して調査される医学の一分野です。場合によっては、望ましい薬理特性を持つ化学物質が分離され、最終的に天然物で認識できる特性を持つ薬物になります。他の場合では、固有または異常な化学構造を持つ化学物質が天然物で識別されます。次に、これらの新しい化学構造は薬物スクリーニングにかけられ、それらに潜在的な薬理的または薬理的価値があるかどうかが決定されます。このような化学構造とその合成類似体は、天然物とは異なる用途を持つ医薬品として開発されることが多い。そのような化合物の1つは、太平洋イチイ（Taxus brevifolia）から単離された重要な抗がん剤タキソールです。
