Deel I: Drug targets; Introduction
- Gedurende de ontwikkeling van een geneesmiddel worden de volgende fase
doorlopen:
1.) Target ID & validation
2.) Hit generation
3.) Lead gen & optimization
4.) Pre-clinical animal studies
5.) Phase 1: Safety
6.) Phase 2: Efficacy and safety
7.) Phase 3: Efficacy and safety
8.) FDA review & approval
- Het proces van het ontwerpen begint bij informatica (met modelleren), gevolgd door
chemie (maken in het lab) en uiteindelijk de farmacologie (het onderzoeken van
geneesmiddel eigenschappen). Deze gebeurtenissen gaan allemaal vooraf aan het
testen in dieren en mensen.
- Orthosterisch
=> Ligand dat bindt aan het eiwit active site.
- Allosterisch
=> Ligand dat ergens anders bindt op het eiwit oppervlakte.
- IC50
=> Is de concentratie van een inhibitor waarbij de response/binding voor 50% is
geïnhibeerd. Dus maat voor het vermogen van een inhibitor om een specifieke
biologische of biochemische functie te remmen. Dus bij wijze van spreken: Hoe lager
de IC50, des de beter de stof want je hebt minder nodig om de IC50 te bereiken
vergeleken met een ander stof met een hoger IC50.
o Je hebt ook een pIC50, wat een negatieve log is van de IC50. Voor de beste stof
wil je dan een zo’n hoog mogelijke pIC50 hebben.
o Hoe kleiner, hoe potenter het geneesmiddel
- EC50
=> Is de concentratie van een drug dat de half-maximale response heeft bereikt.
o Hoe kleiner, hoe potenter het geneesmiddel
- Residence time
=> 1/koff. De tijd dat het ligand gebonden is aan de receptor. Dus de tijd dat het
receptor-ligand complex bestaat.
o Groter = langer
,- Voorbeeldvragen van een artikel (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27124340/)
o Vraag 1: Uit de bindingsexperimenten (beschreven in tabel 2) kunnen we
opmaken dat verbindingen 12h, i, k en l het meest veelbelovend zijn. Wat is
er blijkbaar belangrijk in de chemische structuur om een goede allostere
binder te krijgen?
▪ Een elektron-stuwende groep op de 3-, of 4-positie die niet groter dan
3 niet-H-atomen is.
o Vraag 2: In tabel 3 en 4 zijn de resultaten van die experimenten weergegeven.
Welke van de 4 stoffen geeft hier over het algemeen de beste resultaten?
▪ Dus 12l heeft over het algemeen het beste resultaat, want bij de WT
(controle active site) tabel heeft het de laagste IC50. Wat ook
interessant is, is bij de gemuteerde active site (W246A 6.48) is dat de
IC50 waardes van de stoffen behoorlijk “afnemen”, waarbij 12k een
afname heeft van 80x (tabel 3).
▪ Residence time
=> Bindingskinetiek: Hoe snel gaat een ligand aan een receptor zitten,
en hoe snel laat het weer los; verblijftijd
▪ In tabel 4 heeft 12l weer de beste resultaten, want het heeft het
grootste verschil vergeleken met de controle.
o Vraag 3: In figuur 2 zijn verbinding 12l en ZM-241385 in de twee bekende
bindingsplaatsen van de A2A receptor gedocked. Wat is het effect van Trp246
op de ligand-receptor interactie?
▪ Trp246 zorgt in het geval van 12i en k voor competitieve binding in dit
artikel.
,- G protein-coupled receptors (GPCRs)
o Belangrijk aangrijpingspunt voor medicaties doordat ze vele reacties in cellen
moduleren.
o Chemische eigenschappen van een ligand:
1.) Elektronisch []
=> Elektronen dichtheid op een molecuul (polaire interacties)
2.) Lipofiliteit [LogP of ]
=> Hoe graag of niet graag lost het op in water
3.) Sterische eigenschappen [Es]
=> Hoe groot is het molecuul, ruimtelijke eisen
Deze chemische eigenschappen kun je uitzetten in een assenstelsel. Dit wordt
een zogenaamde Craig plot genoemd.
▪ Bijvoorbeeld in figuur: van Cl naar Br naar I, moet de lipofiliteit
toenemen
o Farmacologische eigenschappen van een ligand:
▪ Affiniteit
▪ Verblijftijd (residence time)
▪ Agonisme, antagonisme, inverse agonisme
▪ Potentie, effectiviteit
▪ Orthosterisch, allosterisch
, - L + R <-> LR
o [L]*[LR]/[LR] = KD (evenwichtsconstante)
▪ Hoe kleiner, hoe groter de affiniteit voor de target
o Als 50% van de receptoren bezet zijn: [R] = [LR] -> KD = [L] = Ki
▪ Ki is de concentratie waarbij de helft van de receptoren is bezet.
▪ Voor Ki = Kleiner -> betere affiniteit
▪ Voor pKi = Groter -> betere affiniteit
o RT = 1/koff (= residence time)
▪ Figuur rechts zie je een relatie tussen de stoffen F-Cl-Br-I (staan onder
elkaar in periodiek system), en de associatieconstante neemt dan af
als we qua stof naar beneden gaan in het periodiek systeem.
- Gedurende de ontwikkeling van een geneesmiddel worden de volgende fase
doorlopen:
1.) Target ID & validation
2.) Hit generation
3.) Lead gen & optimization
4.) Pre-clinical animal studies
5.) Phase 1: Safety
6.) Phase 2: Efficacy and safety
7.) Phase 3: Efficacy and safety
8.) FDA review & approval
- Het proces van het ontwerpen begint bij informatica (met modelleren), gevolgd door
chemie (maken in het lab) en uiteindelijk de farmacologie (het onderzoeken van
geneesmiddel eigenschappen). Deze gebeurtenissen gaan allemaal vooraf aan het
testen in dieren en mensen.
- Orthosterisch
=> Ligand dat bindt aan het eiwit active site.
- Allosterisch
=> Ligand dat ergens anders bindt op het eiwit oppervlakte.
- IC50
=> Is de concentratie van een inhibitor waarbij de response/binding voor 50% is
geïnhibeerd. Dus maat voor het vermogen van een inhibitor om een specifieke
biologische of biochemische functie te remmen. Dus bij wijze van spreken: Hoe lager
de IC50, des de beter de stof want je hebt minder nodig om de IC50 te bereiken
vergeleken met een ander stof met een hoger IC50.
o Je hebt ook een pIC50, wat een negatieve log is van de IC50. Voor de beste stof
wil je dan een zo’n hoog mogelijke pIC50 hebben.
o Hoe kleiner, hoe potenter het geneesmiddel
- EC50
=> Is de concentratie van een drug dat de half-maximale response heeft bereikt.
o Hoe kleiner, hoe potenter het geneesmiddel
- Residence time
=> 1/koff. De tijd dat het ligand gebonden is aan de receptor. Dus de tijd dat het
receptor-ligand complex bestaat.
o Groter = langer
,- Voorbeeldvragen van een artikel (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27124340/)
o Vraag 1: Uit de bindingsexperimenten (beschreven in tabel 2) kunnen we
opmaken dat verbindingen 12h, i, k en l het meest veelbelovend zijn. Wat is
er blijkbaar belangrijk in de chemische structuur om een goede allostere
binder te krijgen?
▪ Een elektron-stuwende groep op de 3-, of 4-positie die niet groter dan
3 niet-H-atomen is.
o Vraag 2: In tabel 3 en 4 zijn de resultaten van die experimenten weergegeven.
Welke van de 4 stoffen geeft hier over het algemeen de beste resultaten?
▪ Dus 12l heeft over het algemeen het beste resultaat, want bij de WT
(controle active site) tabel heeft het de laagste IC50. Wat ook
interessant is, is bij de gemuteerde active site (W246A 6.48) is dat de
IC50 waardes van de stoffen behoorlijk “afnemen”, waarbij 12k een
afname heeft van 80x (tabel 3).
▪ Residence time
=> Bindingskinetiek: Hoe snel gaat een ligand aan een receptor zitten,
en hoe snel laat het weer los; verblijftijd
▪ In tabel 4 heeft 12l weer de beste resultaten, want het heeft het
grootste verschil vergeleken met de controle.
o Vraag 3: In figuur 2 zijn verbinding 12l en ZM-241385 in de twee bekende
bindingsplaatsen van de A2A receptor gedocked. Wat is het effect van Trp246
op de ligand-receptor interactie?
▪ Trp246 zorgt in het geval van 12i en k voor competitieve binding in dit
artikel.
,- G protein-coupled receptors (GPCRs)
o Belangrijk aangrijpingspunt voor medicaties doordat ze vele reacties in cellen
moduleren.
o Chemische eigenschappen van een ligand:
1.) Elektronisch []
=> Elektronen dichtheid op een molecuul (polaire interacties)
2.) Lipofiliteit [LogP of ]
=> Hoe graag of niet graag lost het op in water
3.) Sterische eigenschappen [Es]
=> Hoe groot is het molecuul, ruimtelijke eisen
Deze chemische eigenschappen kun je uitzetten in een assenstelsel. Dit wordt
een zogenaamde Craig plot genoemd.
▪ Bijvoorbeeld in figuur: van Cl naar Br naar I, moet de lipofiliteit
toenemen
o Farmacologische eigenschappen van een ligand:
▪ Affiniteit
▪ Verblijftijd (residence time)
▪ Agonisme, antagonisme, inverse agonisme
▪ Potentie, effectiviteit
▪ Orthosterisch, allosterisch
, - L + R <-> LR
o [L]*[LR]/[LR] = KD (evenwichtsconstante)
▪ Hoe kleiner, hoe groter de affiniteit voor de target
o Als 50% van de receptoren bezet zijn: [R] = [LR] -> KD = [L] = Ki
▪ Ki is de concentratie waarbij de helft van de receptoren is bezet.
▪ Voor Ki = Kleiner -> betere affiniteit
▪ Voor pKi = Groter -> betere affiniteit
o RT = 1/koff (= residence time)
▪ Figuur rechts zie je een relatie tussen de stoffen F-Cl-Br-I (staan onder
elkaar in periodiek system), en de associatieconstante neemt dan af
als we qua stof naar beneden gaan in het periodiek systeem.
