Chimica medicinale
La chimica medicinale e la chimica farmaceutica sono discipline all'intersezione tra chimica, in particolare chimica organica sintetica, farmacologia e varie altre specialità biologiche, dove sono coinvolti nella progettazione, sintesi chimica e sviluppo per il mercato di agenti farmaceutici o molecole bioattive (farmaci ).
I composti usati come medicinali sono spesso composti organici, che sono spesso suddivisi nelle ampie classi di piccole molecole organiche (ad es. Atorvastatina, fluticasone, clopidogrel) e "biologici" (infliximab, eritropoietina, insulina glargine), le ultime delle quali sono la maggior parte spesso preparazioni medicinali di proteine (anticorpi naturali e ricombinanti, ormoni, ecc.). I composti inorganici e organometallici sono anche utili come farmaci (ad es. Agenti a base di litio e platino come litio carbonato e cisplatino e gallio).
In particolare, la chimica medicinale nella sua pratica più comune - concentrandosi su piccole molecole organiche - comprende la chimica organica sintetica e gli aspetti dei prodotti naturali e della chimica computazionale in stretta combinazione con biologia chimica, enzimologia e biologia strutturale, mirando insieme alla scoperta e allo sviluppo di nuovi agenti terapeutici. In pratica, comporta aspetti chimici dell'identificazione e quindi sistematica e completa alterazione sintetica di nuove entità chimiche per renderle idonee all'uso terapeutico. Comprende aspetti sintetici e computazionali dello studio di farmaci e agenti esistenti in fase di sviluppo in relazione alle loro bioattività (attività e proprietà biologiche), ovvero comprensione delle relazioni struttura-attività (SAR). La chimica farmaceutica è focalizzata sugli aspetti di qualità dei medicinali e mira a garantire l'idoneità allo scopo dei medicinali.
All'interfaccia biologica, la chimica medicinale si combina per formare un insieme di scienze altamente interdisciplinari, ponendo le sue enfasi organiche, fisiche e computazionali accanto ad aree biologiche come biochimica, biologia molecolare, farmacognosia e farmacologia, tossicologia e medicina veterinaria e umana; questi, con la gestione dei progetti, le statistiche e le pratiche commerciali farmaceutiche, sovrintendono sistematicamente alla modifica degli agenti chimici identificati in modo tale che dopo la formulazione farmaceutica, siano sicuri ed efficaci e quindi adatti per l'uso nel trattamento della malattia.
Nel percorso della scoperta di droghe
Scoperta
La scoperta è l'identificazione di nuovi composti chimici attivi, spesso chiamati "colpi", che si trovano in genere mediante saggio di composti per l'attività biologica desiderata. I risultati iniziali possono provenire dal riproporre agenti esistenti verso nuovi processi patologici e dalle osservazioni sugli effetti biologici di prodotti naturali nuovi o esistenti di batteri, funghi, piante, ecc. Inoltre, i risultati provengono anche abitualmente da osservazioni strutturali di "frammenti di piccole molecole" "legato a bersagli terapeutici (enzimi, recettori, ecc.), in cui i frammenti servono come punti di partenza per sviluppare forme chimicamente più complesse mediante sintesi. Infine, i risultati provengono anche regolarmente da test in massa di composti chimici su bersagli biologici, in cui i composti possono provenire da nuove librerie di sostanze chimiche sintetiche note per avere proprietà particolari (attività inibitoria sulla chinasi, diversità o somiglianza con la droga, ecc.) O da raccolte o librerie di composti chimici storici creati attraverso la chimica combinatoria. Sebbene esistano diversi approcci per l'identificazione e lo sviluppo dei risultati, le tecniche di maggior successo si basano sull'intuizione chimica e biologica sviluppata negli ambienti di squadra attraverso anni di pratica rigorosa finalizzata esclusivamente alla scoperta di nuovi agenti terapeutici.
Hit per guidare e condurre l'ottimizzazione
Sono necessarie ulteriore chimica e analisi, in primo luogo per identificare i composti di "triage" che non forniscono serie che visualizzano caratteristiche SAR e caratteristiche chimiche adeguate associate al potenziale di sviluppo a lungo termine, quindi per migliorare le serie di colpi rimanenti in relazione all'attività primaria desiderata, come nonché attività secondarie e proprietà fisico-chimiche tali che l'agente sarà utile quando somministrato in pazienti reali. A questo proposito, le modifiche chimiche possono migliorare il riconoscimento e le geometrie di legame (farmacofori) dei composti candidati, e quindi le loro affinità per i loro obiettivi, oltre a migliorare le proprietà fisico-chimiche della molecola alla base della necessaria farmacocinetica / farmacodinamica (PK / PD) e profili tossicologici (stabilità alla degradazione metabolica, mancanza di tossicità genetica, epatica e cardiaca, ecc.) tali che il composto chimico o biologico sia idoneo per l'introduzione negli studi sugli animali e sull'uomo.
Chimica di processo e sviluppo
Le fasi finali della chimica sintetica prevedono la produzione di un composto di piombo in quantità e qualità adeguate per consentire la sperimentazione animale su larga scala, e quindi prove cliniche sull'uomo. Ciò comporta l'ottimizzazione del percorso sintetico per la produzione industriale in serie e la scoperta della formulazione farmaceutica più adatta. Il primo di questi è ancora il baliato della chimica medicinale, il secondo introduce la specializzazione della scienza della formulazione (con i suoi componenti della chimica fisica e dei polimeri e della scienza dei materiali). La specializzazione di chimica sintetica in chimica medicinale finalizzata all'adattamento e all'ottimizzazione del percorso sintetico per sintesi su scala industriale di centinaia di chilogrammi o più è definita sintesi di processo e comporta una conoscenza approfondita della pratica sintetica accettabile nel contesto di reazioni su larga scala (termodinamica di reazione, economia, sicurezza, ecc.). In questa fase è fondamentale la transizione a requisiti GMP più rigorosi per l'approvvigionamento, la manipolazione e la chimica dei materiali.
Analisi sintetica
La metodologia sintetica utilizzata nella chimica medicinale è soggetta a vincoli che non si applicano alla sintesi organica tradizionale. A causa della prospettiva di ridimensionare la preparazione, la sicurezza è di fondamentale importanza. La potenziale tossicità dei reagenti influisce sulla metodologia.
Analisi strutturale
Le strutture dei prodotti farmaceutici sono valutate in molti modi, in parte come mezzo per prevedere l'efficacia, la stabilità e l'accessibilità. La regola dei cinque di Lipinski si concentra sul numero di donatori e accettori di legami a idrogeno, numero di legami rotanti, area superficiale e lipofilia. Altri parametri in base ai quali i chimici medicinali valutano o classificano i loro composti sono: complessità sintetica, chiralità, planarità e conteggio degli anelli aromatici.
Formazione
La chimica medicinale è per sua natura una scienza interdisciplinare e i professionisti hanno un forte background in chimica organica, che alla fine deve essere associato a una vasta comprensione dei concetti biologici relativi agli obiettivi cellulari dei farmaci. Gli scienziati nel lavoro di chimica medicinale sono principalmente scienziati industriali (ma vedi sotto), che lavorano come parte di un team interdisciplinare che usa le loro abilità chimiche, in particolare le loro capacità sintetiche, per usare i principi chimici per progettare agenti terapeutici efficaci. La durata della formazione è intensa, con i professionisti spesso tenuti a conseguire una laurea di 4 anni seguita da un dottorato di ricerca di 4-6 anni. chimica inorganica. La maggior parte dei regimi di allenamento include anche un periodo di borsa post-dottorato di 2 o più anni dopo aver ricevuto un dottorato di ricerca. in chimica, facendo la durata totale della formazione varia da 10-12 anni di istruzione universitaria. Tuttavia, esistono opportunità di lavoro a livello di Master anche nell'industria farmaceutica, a questo e nel dottorato. livello ci sono ulteriori opportunità di lavoro nel mondo accademico e nel governo. Molti chimici farmaceutici, in particolare nel mondo accademico e nella ricerca, guadagnano anche un Pharm.D (medico di farmacia). Alcuni di questi ricercatori di PharmD / PhD sono RPh (Pharmacists registrati).
Programmi di livello universitario in chimica medicinale possono essere trovati nei dipartimenti di chimica medica tradizionale o di scienze farmaceutiche, entrambi tradizionalmente associati a scuole di farmacia e in alcuni dipartimenti di chimica. Tuttavia, la maggior parte dei chimici farmaceutici attivi ha una laurea (MS, ma in particolare un dottorato di ricerca) in chimica organica, piuttosto che chimica farmaceutica, e la preponderanza di posizioni è scoperta, dove la rete è necessariamente più ampia e più ampia si verifica l'attività sintetica.
Alla scoperta di terapie a piccole molecole, è chiaramente presente un'enfasi sull'allenamento che prevede l'ampiezza dell'esperienza sintetica e il "ritmo" delle operazioni al banco (ad esempio, per gli individui con sintesi di prodotti biologici e naturali sintetici puri in dottorato e post-dottorato posizioni, ibid.). Nelle aree specialistiche di chimica medicinale associate alla progettazione e sintesi di biblioteche chimiche o all'esecuzione di chimica di processo finalizzata a sintesi commerciali praticabili (aree generalmente con minori opportunità), i percorsi di formazione sono spesso molto più vari (ad esempio, compresa una formazione mirata in organico fisico chimica, sintesi bibliotecaria, ecc.).
Come tale, la maggior parte dei lavoratori entry-level in chimica farmaceutica, specialmente negli Stati Uniti, non hanno una formazione formale in chimica farmaceutica ma ricevono la chimica medicinale e il background farmacologico necessari dopo l'occupazione - all'entrata nel loro lavoro in un'azienda farmaceutica, dove l'azienda fornisce la sua particolare comprensione o modello di formazione "medicam" attraverso il coinvolgimento attivo nella sintesi pratica su progetti terapeutici. (Lo stesso vale in qualche modo per le specialità di chimica medicinale computazionale, ma non nella stessa misura delle aree sintetiche.)
