Collegedictaat VMTM

College 1 en 2 – Finding a lead (Ch. 12) – 6 feb 2017

Drug design and development
1. Bepaal target van ziekte 6. Het optimaliseren van
2. Bepaal drug target farmacokinetische eigenschappen
3. Bepaal testprocedures 7. Toxicologische en veiligheidstesten
4. Zoek een lead compound 8. Chemische ontwikkeling en
5. Het optimaliseren doelwit productie
interacties 9. Octrooi en regulatie affairs
10. Klinische proeven




Meeste medicijnen interfereren met cellulaire communicatie
Medicijnen binden voornamelijk aan lipiden

Interacties
- Elektrostatisch of ionische bindingen (40kJ/mol)
o Aantrekking tussen + en –
- Waterstofbruggen (30kJ/mol)
o Binding tussen HBA en HBD
- Ion-dipool interactie
- Dipool-dipool interactie
- Van Der Waals interactie (2-4kJ/mol)

Leerdoelen H.12
- In staat zijn target selectie te bespreken
- Inzicht in verschillende assay formats
o In vivo, in vitro, HTS
o Biochemische en biofysische screening
- Verschillende bronnen om leads te vinden
o Bekend ligand, natuurlijke producten en andere screening; bibliotheken etc.
- Inzicht in de behoefte aan FBDD

Drug targets
- Lipiden
o Celmembraan lipiden
- Proteïnen
o Receptoren o Structurele proteïnen
o Enzymen (tubulin)
o Carrier proteïnen
- Nucleïnezuren
o DNA o RNA
- Carbonhydraten
o Celoppervlak koolhydraten
o Antigenen en herkenningsmoleculen

,Target selectiviteit
- Tussen soorten
o Antibacterieel en antiviraal middel
 Identificeren unieke targets voor de binnendringende ziekteverwekker
 Identificeren gedeelde doelstellingen, maar anders in structuur
- Binnen het lichaam
o Selectiviteit tussen de verschillende enzymen, receptoren, etc.
o Selectiviteit tussen isozymen
o Orgaanselectiviteit

Ligand selectiviteit
- Geen enkele kinaseremmer is actief op slechts 1 kinase, dus kinaseremmers actief bij
verschillende kinasen!
 Er zijn geen selectieve kinaseremmers

Testen van medicijnen
- Testen zijn nodig om leadcompounds te vinden voor drug optimalisatie
- Testen kunnen in vitro of in vivo zijn
- Een combinatie van testen wordt vaak gebruikt in onderzoeksprogramma’s

Fenotypische screening
- Werkzaamheid gegarandeerd
- Ziektemodel moeilijk te definiëren
- Dieren nodig
- Gecompliceerde lead optimalisatie
- Low throughput

Target centric screening
- Geen dieren nodig
- High throughput nodig
- Werkzaamheid is niet zeker
- Moleculaire target ≠ ziekte

In vitro testen
- Testen niet uitgevoerd op dieren
o Target moleculen (bijv. geïsoleerde enzymen)
o Cellen (bijv. gekloonde cellen)
o Weefsels (bijv. spierweefsel)
o Organen
o Micro-organismen (voor antibacteriële middelen)
- Meer geschikt voor routine testen (bijv. HTS)
- Farmacodynamisch, niet farmakokinetisch
- Kan geen fysiologisch effect aantonen
- Kan geen mogelijke bijwerkingen identificeren
- Kan geen effectieve prodrugs identificeren

In vivo testen
- Uitgevoerd op levende dieren of mensen
- Meten een waargenomen fysiologisch effect
- Farmacodynamie en farmacokinetiek

, - Kan mogelijk bijwerkingen identificeren
- Transgene dieren – genetisch gemodificeerde dieren
- Geneesmiddelsterkte – concentratie geneesmiddel vereist om 50% van het maximaal
mogelijke effect te produceren
- Therapeutische ratio/index
o ED50 en LD50

High throughput screening
- Testen van 500.000+ stoffen
o Robotisch
o Inefficient
o Duur

Nodig voor HTS assay
- Ideaal: homogeen
o Mix en meet
- Robuust
- Goedkoop
- Snel, betrouwbaar en reproduceerbaar
o Hoge signaal-ruisverhouding
o Een ligand concentratie wordt gemeten
- Toepasbaar op grote getallen

Radioligand binding
- Gebruik een radioligand en een verdringer (displacer)
o Passende buffer
 Effecten van ionen, pH, temperatuur
o Bepaal [gebonden] en [vrije] radioligand
 Centrifugatie
 Lage throughput
 Filtratie
 Hogere throughput

Receptor binding assay (problemen)
- Heterogeen (fitratie)
- Radioliganden zijn niet altijd beschikbaar
- Radioactief afval
o Fluorescente liganden zijn meestal niet beschikbaar
- Duur

Receptor capaciteit




Radioligand binding – homogene assay (analyse)
- Radio gelabeld ligand