Вісник НАН України. 2014. № 4. С. 48-54.
https://doi.10.15407/visn2014.04.048

ЧЕКМАН Іван Сергійович – 
член-кореспондент НАН України, завідувач кафедри фармакології та клінічної фармакології
Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця

КАЗАКОВА Ольга Олександрівна –
кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник
Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України

СИРОВА Ганна Олегівна –
доктор фармацевтичних наук, професор, завідувач кафедри медичної і біоорганічної хімії
Харківського національного медичного університету

ГОРЧАКОВА Надія Олександрівна –
доктор медичних наук, професор кафедри фармакології та клінічної фармакології
Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця

ПАЦКО Вероніка Володимирівна –
студентка медичного факультету Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця

РАЦІОНАЛЬНИЙ ДИЗАЙН ЛІКІВ – НОВИЙ НАПРЯМ У ФАРМАКОЛОГІЇ

У статті наведено огляд методів і шляхів пошуку та конструювання нових лікарських засобів із використанням сучасних комп’ютерних технологій. Проаналізовано приклади застосування методу раціонального дизайну лікарських препаратів та основних комп’ютерних програм, призначених для розроблення ліків. У короткому історичному екскурсі розглянуто становлення цієї методики, починаючи з перших згадок про неї.

Ключові слова: раціональний дизайн ліків, біологічні мішені, комп’ютерне моделювання лікарських препаратів.

У світовій науковій літературі велику кількість досліджень з хімії, фізикохімії, фармакології, математики, фізики, біофізики тощо присвячено встановленню кількісного зв’язку між хімічною структурою молекули лікарського засобу та його фізико-хімічними, фармацевтичними, фармакологічними й токсикологічними властивостями. Зазвичай цей зв’язок виражають певним математичним рівнянням, яке описує залежність одних властивостей, як правило макроскопічних (дію препарату на певні системи організму, обмін речовин, афінітет до певних рецепторів тощо), у вигляді набору числових значень від іншого відповідного набору значень, що відображує структуру молекули лікарського засобу (кількість атомів, відстані між ними, величина зарядів та ін.) [1–3]. На практиці встановлення такого роду взаємозв’язків пов’язане з певними труднощами. Для того щоб виразити кількісно (конкретною цифрою) фармакологічну активність хімічної сполуки як лікарського засобу, необхідно знати, які саме об’єктивні показники потрібно вимірювати: зміну артеріального тиску, частоту серцевих скорочень, пригнічення активності ферменту і т.ін. У цьому аспекті фізіологічна і біохімічна фармакологія останнім часом досягла певних успіхів. На сьогодні вже відомі конкретні кількісні показники, що характеризують вплив більшості медикаментів на діяльність органів і систем організму.

Виявляється, що набагато складніше кількісно виразити структуру молекули лікарського засобу. Над розв’язанням цієї проблеми впродовж багатьох років працювали фахівці з різних напрямів науки. Їм вдалося зробити істотний крок на цьому шляху завдяки впровадженню методу кількісної залежності «структура – активність» (Quantitative Structure-Activity Relationship, QSAR). Нині науковці всього світу широко застосовують цей метод під час проведення досліджень у хімічній, фізико-хімічній, фармацевтичній, фармакологічній, токсикологічній галузях. У методі QSAR використовують так звані квантово-хімічні дескриптори – структурні параметри молекули лікарського засобу, які одержують на основі квантово-хімічних розрахунків. Встановлення структури молекули лікарських засобів здійснюють за допомогою сучасних комп’ютерних програм, що реалізують різні методи напівемпіричних та неемпіричних розрахунків. Серед напівемпіричних розрахунків найбільшого поширення набули методи АМ1, РМ3, ZINDO (програмні комплекси MOPAC, HyperChem, Gaussian, GAMESS). Для неемпіричних (ab initio) розрахунків більш придатними виявилися програмні комплекси Gaussian, GAMESS, WOLDRAW, GAMESOL, Jaguar [4–6]. Повний текст (PDF).