«Современные технологии идентификации потенциальных клинических кандидатов» Министерство образования и науки Российской Федерации Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации Башкирский государственный медицинский университет Вахитова Юлия Венеровна, д.б.н., ФГБУН "Институт биохимии и генетики" УНЦ РАН, г. Уфа г. Уфа, 2012 г.

Imming P, Nat Rev Drug Discov. 2006;5:821-34; Механизмы действия: Ферменты – обратимые или необратимые ингибиторы Рецепторы – агонисты, антагонисты, аллостерические модуляторы Ионные каналы – блокаторы, стимуляторы Транспортеры – ингибиторы обратного захвата ДНК – интеркаляторы (связывающие агенты), модификаторы (алкилирующие агенты) ~500 известных мишеней современных лекарств © ИБГ УНЦ РАН

Разработка малых молекул* - заболевания ЦНС - онкология - эндокринология - сердечно-сосудистые заболевания - аутоиммунные заболевания - воспалительные заболевания - бронхо-легочные заболевания - редкие заболевания Разработка биопродуктов - пептиды (инсулин) - моноклональные антитела - ДНК-вакцины - малые РНК - факторы крови Ключевые инновационные направления * - низкомолекулярные органические вещества синтетического происхождения © ИБГ УНЦ РАН

Этапы создание новых лекарств на основе малых молекул малых молекул 1 Поиск и синтез новых перспективных соединений – потенциальных клинических кандидатов 2 Доклинические исследования in vitro, отбор наиболее эффективных и безопасных соединений 3 Доклинические исследования на животных, в т.ч. на моделях заболеваний, на терапию которых направлено разрабатываемое лекарственное средство -компьютерный отбор наиболее перспективных соединений; -химический синтез -тестирование соединений в отношении биомишеней; -установление механизма действия -фармакодинамические исследования; -фармакокинетические исследования © ИБГ УНЦ РАН

Кандидат в лекарство - безопасность - лекарственная форма - биодоступность - ФК и ФД - заявка на проведение КИ Валидация мишени - релевантные модели заболевания in vivo, in vitro; - трансгенные KO/KI мыши; - мишень- специфичный KO in vitro Патогенез (молекулярный фенотип) заболевания Клинические испытания Фазы I, II, III Мишень - рецептор; -ионный канал; -транспортер; -фермент; - сигнальная молекула Поиск соединений- хитов, лидеров - биоскрининг in vitro (HTS) - библиотеки химических соединений - дизайн in silico, докинг Биомишени, критичные для заболевания Оптимизация лидера -селективность -эффективность на моделях in vivo -фармакокинетика -ADME/Tox Одобрение и регистрация Выбор мишени и валидация СозданиеРазработка © ИБГ УНЦ РАН

1.Поиск перспективных малых молекул: современные стратегии Знание структуры соединения (Structure-based design) Знание молекулярного фенотипа заболевания Знание структуры биологической мишени (Target-based design) Технологические платформы технологии виртуального скрининга – методы 2D и 3D структурного подобия активным молекулам; QSAR-анализ анализ взаимодействия лиганд-мишень (SPR) ЯМР технологии виртуального скрининга – молекулярный докинг клеточный и биохимический анализ высокопроизводительный скрининг продвинутая биоинформатика скрининг in vitro на моделях заболеваний стволовые клетки в качестве модельных объектов © ИБГ УНЦ РАН

высоактивен по отношению к мишени (< 1 μM) может быть химически модифицирован патентная чистота не является индуктором/ингибитором белков семейства Р450 не связывается с альбумином сыворотки растворим в воде (>100 μM) стабилен проникает через мембраны эффективен на модели заболевания не цитотоксично и немутагенно, имеет хорошую фармакокинетику Перспективный кандидат в лекарство: © ИБГ УНЦ РАН

Биологический скрининг - тестирование серий низкомолекулярных органических соединений с целью установления проявляемой биологической активности. Включает in vitro анализ в отношении известной биологической мишени, оценку состояния метаболизма клеток при действии тестируемых веществ, а также исследования in vivo. 2. Доклинические исследования in vitro - валидация мишени; - характеристика биологических свойств веществ; - поиск веществ, активных в отношении определенной мишени © ИБГ УНЦ РАН

оценка выживаемости, роста и пролиферации различных клеточных линий (противоопухолевая, противоинфекционная, противовоспалительная активность) биохимические исследования – измерение специфического взаимодействия соединения непосредственно с мишенью (лиганд - рецептор, антитело - антиген, лиганд - белок-переносчик) оценка биологической активности соединений по отношению к мишени в клеточных системах, включая модельные (cell-based assays) Тест-системы биологического скрининга © ИБГ УНЦ РАН

Включают 4 основных компонента – клеточную линию или первичную культуру – мишень, по отношению к которой тестируется соединение – систему детекции – систему анализа данных Преимущества - количественная оценка действия вещества по отношению к мишени (IC50) - cокращение времени на отбор hits и leads - миниатюризация - возможность масштабирования (HTS, uHT) автоматизация всего цикла, воспроизводимость, снижение стоимости анализа (в среднем, $ за лунку) Проблемы - ложно-положительные, ложно-отрицательные результаты - анализ большого массива данных, изначально высокие затраты на оборудование, создание тест-систем - высококвалифицированный персонал (в России) Клеточные тест-системы скрининга (cell-based assays) © ИБГ УНЦ РАН