Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві

На основі аналізу даних літератури та власних досліджень виокремлено напрямки розвитку квантової фармакології: 1) дослідження просторової будови та електронної структури молекули лікарських засобів; 2) встановлення зв’язку між хімічною структурою та фармакологічною активністю медикаментів (QSAR); 3)...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автор:	Чекман, І.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2010
Назва видання:	Наука та інновації
Теми:	Наукові основи інноваційної діяльності
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28093
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві / І.С. Чекман // Наука та інновації. — 2010. — Т. 6, № 2. — С. 29-35. — Бібліогр.: 33 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-28093
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-280932017-02-24T20:15:16Z Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві Чекман, І.С. Наукові основи інноваційної діяльності На основі аналізу даних літератури та власних досліджень виокремлено напрямки розвитку квантової фармакології: 1) дослідження просторової будови та електронної структури молекули лікарських засобів; 2) встановлення зв’язку між хімічною структурою та фармакологічною активністю медикаментів (QSAR); 3) роль розчинника в механізмі дії препаратів; 4) визначення фармакофорів лікарських засобів; 5) розробка de novo дизайну засобів для лікування різних захворювань; 6) прогнозування фармакологічної активності лікарських засобів; 7) білок-лігандні взаємодії при реакції між фізіологічно активними речовинами препаратів та біомолекулами. Подальший розвиток можливостей нового напрямку у лікознавстві — квантової фармакології — сприяння більш прискореному синтезу нових лікарських засобів для лікування різних захворювань. На основе анализа данных литературы и проведенных исследований выделено новое направление в развитии квантовой фармакологии: 1) исследование пространственной и электронной структуры молекул лекарственных средств; 2) установление связи между химической структурой и фармакологической активностью медикаментов (QSAR); 3) роль растворителя в механизме действия препаратов; 4) определение фармакофоров лекарственных средств; 5) разработка de novo дизайна препаратов для лечения различных заболеваний; 6) прогнозирование фармакологической активности медикаментов; 7) белок-лигандные взаимодействия между физиологически активными веществами препаратов и биомолекулами. Дальнейшее развитие возможностей нового направления в лекарствоведении – квантовой фармакологии – способствовать более ускоренному синтезу новых ле карст вен ных средств для лечения различных заболеваний. On the basis of literature data analysis and own research new directions in quantum pharmacology development are allocated. They are: 1) research of spatial and electronic structure of materia medica molecules; 2) establishment of dependence between chemical structure and pharmacological activity of medicines (QSAR); 3) role of solvent in preparation effect mechanism; 4) definition of pharmacophores of medical products; 5) design of preparations for various diseases treatment de novo development; 6) forecasting of medicine pharmacological activity; 7) protein-ligand interactions between physiologically active substances of preparations and biomolecules. The further development of a new direction in Materia Medica – quantum pharmacology – is to promote more accelerated synthesis of new medical products for treatment of various diseases. 2010 Article Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві / І.С. Чекман // Наука та інновації. — 2010. — Т. 6, № 2. — С. 29-35. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin6.02.029 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28093 uk Наука та інновації Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Наукові основи інноваційної діяльності Наукові основи інноваційної діяльності
spellingShingle	Наукові основи інноваційної діяльності Наукові основи інноваційної діяльності Чекман, І.С. Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві Наука та інновації
description	На основі аналізу даних літератури та власних досліджень виокремлено напрямки розвитку квантової фармакології: 1) дослідження просторової будови та електронної структури молекули лікарських засобів; 2) встановлення зв’язку між хімічною структурою та фармакологічною активністю медикаментів (QSAR); 3) роль розчинника в механізмі дії препаратів; 4) визначення фармакофорів лікарських засобів; 5) розробка de novo дизайну засобів для лікування різних захворювань; 6) прогнозування фармакологічної активності лікарських засобів; 7) білок-лігандні взаємодії при реакції між фізіологічно активними речовинами препаратів та біомолекулами. Подальший розвиток можливостей нового напрямку у лікознавстві — квантової фармакології — сприяння більш прискореному синтезу нових лікарських засобів для лікування різних захворювань.
format	Article
author	Чекман, І.С.
author_facet	Чекман, І.С.
author_sort	Чекман, І.С.
title	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві
title_short	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві
title_full	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві
title_fullStr	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві
title_full_unstemmed	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві
title_sort	квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Наукові основи інноваційної діяльності
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28093
citation_txt	Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві / І.С. Чекман // Наука та інновації. — 2010. — Т. 6, № 2. — С. 29-35. — Бібліогр.: 33 назв. — укр.
series	Наука та інновації
work_keys_str_mv	AT čekmanís kvantovafarmakologíânovijnaprâmulíkoznavství
first_indexed	2025-07-03T08:08:45Z
last_indexed	2025-07-03T08:08:45Z
_version_	1836612453095440384
fulltext	29 Наука та інновації. 2010. Т. 6. № 2. С. 29—35. © І.С. ЧЕКМАН, 2010 І.С. Чекман Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Київ КВАНТОВА ФАРМАКОЛОГІЯ: НОВИЙ НАПРЯМ У ЛІКОЗНАВСТВІ На основі аналізу даних літератури та власних досліджень виокремлено напрямки розвитку квантової фармаколо- гії: 1) дослідження просторової будови та електронної структури молекули лікарських засобів; 2) встановлення зв’язку між хімічною структурою та фармакологічною активністю медикаментів (QSAR); 3) роль розчинника в меха- нізмі дії препаратів; 4) визначення фармакофорів лікарських засобів; 5) розробка de novo дизайну засобів для ліку- вання різних захворювань; 6) прогнозування фармакологічної активності лікарських засобів; 7) білок-лігандні взає- модії при реакції між фізіологічно активними речовинами препаратів та біомолекулами. Подальший розвиток мож- ливостей нового напрямку у лікознавстві — квантової фармакології — сприяння більш прискореному синтезу нових лікарських засобів для лікування різних захворювань. К л ю ч о в і с л о в а: квантова фармакологія, лікарські засоби, фармакофори, QSAR, прогноз активності хімічних сполук Прогрес у розвитку квантової хімії, фізики і механіки, молекулярної біології, комп’ютерних технологій сприяв створенню теоретично-ме- тодичних засад та розвитку нового напрямку в лікознавстві – квантової фармакології, дослі- дження з якої розпочалися в кінці 70-х років ХХ ст. [1–6]. На основі аналізу даних літератури та з ура- хуванням наших досліджень можна дати таке визначення квантової фармакології: наука, яка застосовує принципи теоретичної хі- мії, квантової фізики і квантової механіки та методи комп’ютерного моделювання для дослідження молекулярної структури ліка- рських засобів, механізмів їх взаємодії з ре- цепторами та іншими біомолекулами орга- нізму для встановлення первинної фарма- кологічної реакції медикаментів, а також цілеспрямованого синтезу оригінальних пре- паратів з метою більш раціонального за- стосування у клінічній практиці. На кафедрі фармакології та клінічної фар- макології Національного медичного універси- тету ім. О.О. Богомольця за останні 20 років проводяться дослідження квантово-фарма ко- ло гічних властивостей молекул лікарських за- собів: інгібіторів ангіотензинперетворюючого ферменту капотену (каптоприл) і ліприлу (лі- зиноприл), гіполіпідемічного засобу уфібрату, серцевого глікозиду дигоксину, медіаторних препаратів (адреналін, мезатон, ацетилхолін, ме топролол, карведилол, атенолол, пропрано- лол, карведілол, празозин, доксазозин), метабо- літних медикаментів (кверцетин, яктон, тау- рин, нікотинамід, тіотриазолін, ацетилцис- теїн), похідних ксантину (кофеїн, пентоксифі- лін) та ін. [7—10]. За більш ніж тридцятирічний період розви- тку квантової фармакології основні положен- ня цього напрямку можна визначити в таких аспектах: дослідження просторової будови та еле-1) ктронної структури молекули лікарських за- собів; �2.indd 29�2.indd 29 27.04.2010 14:12:1627.04.2010 14:12:16 30 Наука та інновації. № 2, 2010 Наукові основи інноваційної діяльності встановлення зв’язку між хімічною струк-2) турою та фармакологічною активністю меди- каментів (QSAR); роль розчинника в механізмі дії препаратів;3) визначення фармакофорів лікарських за-4) собів; розробка 5) de novo дизайну засобів для лі- кування різних захворювань; прогнозування фармакологічної актив-6) нос ті лікарських засобів; білок-лігандні взаємодії при реакції між 7) фізіологічно активними речовинами препара- тів та біомолекулами. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОСТОРОВОЇ БУДОВИ ТА ЕЛЕКТРОННОЇ СТРУКТУРИ МОЛЕКУЛИ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ З метою встановлення квантово-хімічної структури молекули лікарських засобів розро- блені сучасні комп’ютерні програми для прове- дення напівемпіричних та неемпіричних роз- рахунків. Серед напівемпіричних розрахунків найбільшого поширення набули методи АМ1, РМ3, ZINDO (програмні комплекси MOPAC, HyperChem). Для неемпіричних (ab initio) роз- рахунків більш придатними виявилися про- грамні комплекси Gaussian, GAMESS, WOLD- RAW, GAMESOL, Jaguar [11–15]. ВИВЧЕННЯ КІЛЬКІСНОЇ ЗАЛЕЖНОСТІ МІЖ СТРУКТУРОЮ МОЛЕКУЛИ ЛІКАРСЬКОГО ЗАСОБУ ТА ФАРМАКОЛОГІЧНОЮ АКТИВНІСТЮ («СТРУКТУРА–АКТИВНІСТЬ» — QUANTITATIVE STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP, QSAR) [16–22] Вчені різних спеціальностей: хіміки, фізико- хіміки, фармакологи, провізори, математики, фізики, біофізики, технологи та ін. проводять дослідження по встановленню кількісного зв’яз- ку між структурою молекули лікарського за- собу та його фізико-хімічними, фармацевтич- ними, фармакологічними та токсикологічни- ми властивостями. Такий зв’язок можна запи- сати у вигляді математичного рівняння, яке відображає залежність одних властивостей: кі лькісне визначення впливу медикаментів на органи і системи організму, на обмін речовин, афінітет до певних рецепторів від іншого ана- логічного набору чисельних показників, що виражають структуру молекули відповідного лікарського засобу (кількість атомів, відстані між ними, величина зарядів та ін.). Виразити кількісно (конкретною цифрою) фармакологічну активність хімічної сполуки (лікарського засобу) можна, визначаючи об’єк- тивні показники: підвищення артеріального тиску, частоту серцевих скорочень, пригнічен- ня активності ферменту та ін. В цьому аспекті в області фізіологічної і біохімічної фармако- логії досягнуто певних успіхів. На сьогодні маємо конкретні кількісні показники, що ха- рактеризують вплив більшості медикаментів на діяльність органів і систем організму, зо- крема в якій дозі антигіпертензивний лікар- ський засіб знижує артеріальний тиск у щурів на моделі зі спонтанною гіпертензією. Кар діо- лог, призначаючи медикамент хворому з арте- ріальною гіпертензією, констатує, на скільки мі- ліметрів ртутного стовпчика знижується тиск цього пацієнта, як змінюється частота пульсу. Таких прикладів можна навести багато. Значно складніше кількісно виразити струк- туру молекули лікарського засобу. Над роз в’я- зан ням цього питання хіміки, фізики, фізи ко- хіміки та математики працюють тривалий час і зробили суттєвий внесок у вирішення цієї проблеми завдяки впровадження у наукові до- слідження методу кількісної залежності «струк- тура—активність» — Quantitative Structure- Activity Relationship (QSAR), який широко застосовується при проведенні досліджень в хімічній, фізико-хімічній, фармацевтичній, фар- макологічній, токсикологічній галузях. Ме тод QSAR використовує так звані квантово-хімічні дескриптори — структурні параметри молеку- ли лікарського засобу, які одержують на осно- ві квантово-хімічних розрахунків. Квантово-хімічний дескриптор характери- зує структуру молекули органічної сполуки, виражаючи її у вигляді набору показників, най- більш важливих для даної речовини. До таких �2.indd 30�2.indd 30 27.04.2010 14:12:2527.04.2010 14:12:25 31Наука та інновації. № 2, 2010 Наукові основи інноваційної діяльності показників, які можна розрахувати за допомо- гою квантово-хімічних методів, відносяться: мо лекулярна вага; заряди на атомах; число атомів, зв’язків або груп певного типу; молеку- лярний об’єм; дипольний момент та ін. Для розробки нових лікарських препаратів і перед- бачення їх фармакологічної активності в QSAR частіше використовують такі дескриптори: елек- т ронні ефекти (впливають на полярність речо- вини), сферичні особливості структури моле- кули (відіграють важливу роль при оцінці афі- нітету синтезованої сполуки до рецептора (бі- омішень)). За допомогою моделі QSAR, що виражається у вигляді математичного рівняння, описують фі- зіологічну активність чи будь-яку біологічну властивість. Метод QSAR використовується та- ким чином. Спочатку певну групу сполук з відо- мою структурою і відомими значеннями фарма- кологічної активності, отриманими експеримен- тально, ділять на дві частини: тренувальний і тестовий набори. У цих наборах числа, що ха- рактеризують активність, вже співвіднесені з конкретною структурою. Далі вибираються де- скриптори (сучасні ком п’ю терні програми здат- ні перебирати багато сотень дескрипторів). На наступному етапі будують математичну залеж- ність біологічної активності від вибраних де- скрипторів для сполук з тренувального набору і отримують так зване QSAR-рівняння. QSAR є одним із прийомів пояснення меха- нізмів дії фізіологічно активних речовин, під- вищення ефективності та зниження вартості розробки оригінальних лікарських засобів. QSAR вимагає максимально детальної інфор- мації про тривимірну структуру як біологічно активних речовин, так і молекул-мішеней лю- д ського організму, з якими можлива їх взаємо- дія. За допомогою QSAR можна з’ясувати за- лежність між структурою молекули речовин, їх фізико-хімічними властивостями та фарма- кологічною активністю конкретного лікарсь- кого засобу або групи препаратів. Як приклад можна навести таку схему до- сліджень «структура–активність»: Основне місце в QSAR-дослідженнях зай- має розрахунок молекулярних дескрипторів молекул досліджуваних речовин. Молекуляр- ні дескриптори — набір незалежних парамет- рів, які характеризують електронні, структурні, гео метричні та інші особливості молекул ме- дикаментів: елементарні дескриптори – брутто-формула молекули або її атомний склад; електронні дескриптори — набір індексів, що характеризують зарядовий розподіл мо- лекули та її енергію (розраховуються кван- то во-хімічними методами): електронна гус- тина, порядок зв’язку, індекс вільної валент- ності, енергія ВЗМО та НВМО, жорсткість, електронегативність, молекулярний дипо- ль ний момент, поляризовність та ін.; геометричні дескриптори – параметри, які ха рактеризують форму молекул (індекс Ба- лабана, площа молекулярної поверхні, об’єм та ін.); фізико-хімічні дескриптори, які описують фі- зико-хімічні параметри молекул (показник лі пофільності, температура кипіння та ін.); топологічні дескриптори, що базуються на дослідженні структурного графа молекул (ін- Алгоритм встановлення зв’язку «структура–ак тив ність» �2.indd 31�2.indd 31 27.04.2010 14:12:2527.04.2010 14:12:25 32 Наука та інновації. № 2, 2010 Наукові основи інноваційної діяльності декс Вінера, топологічний діаметр, індекс за- гальної молекулярної зв’язності та ін.). Найбільш сучасним типом молекулярних дескрипторів вважають тривимірні дескрипто- ри, які розраховують методом порівняльного аналізу молекулярних силових полів (Com pa- rative Molecular Field Analysis — COMFA) [16]. Да ний метод базується на тому, що взаємодія біологічно активної речовини з мішенню ви- значається в першу чергу нековалентними між- молекулярними ефектами, які залежать від просторових особливостей та форми молекул. Методом COMFA можна встановити кореля- ції між тривимірними характеристиками мо- лекул та її біологічною активністю. Особ ли- віс тю моделі є те, що дескриптори молекули об числюються у вигляді тривимірної карти, що описує задану властивість у просторі. Прог- рама СОMSIA (Comparative Molecular Simila- ri ty In dices Analysis) додатково обчислює поля, що описують гідрофобність та схильність до утворення водневих зв’язків. Метод QSAR широко використовують хіміки, фармакологи, провізори у всьому світі. До речно навести такі приклади. Згідно з даними Інтернет на 25.11.2009 р. зі словом QSAR цитується 8587 статей. Перша стаття була надрукована у 1971 ро- ці. За цей період кількість статей зі словом QSAR у фармакології становить 5387. Перша публіка- ція про QSAR в цілому стосується і фармаколо- гії зокрема. Тобто дослідження методом QSAR розпочалися з визначення фармакологічної ак- тивності медикаментів. Якщо проаналізувати випуски журналів «Chem. Rev.» за останні 5 ро- ків, то тільки в заголовках статей ця абревіатура зустріне ться кілька разів кожного року. Зараз видає ть ся декілька спеціальних журналів, при- свячених методу QSAR. РОЛЬ РОЗЧИННИКА В МЕХАНІЗМІ ДІЇ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ Відомо, що в організмі лікарські засоби роз- чиняються у воді або жирах. Тому при дослі- дженні квантово-фармакологічних властивос- тей враховується вплив розчинника: води, лі- підів, а також бензолу, ефіру, етилового спирту та ін. [23]. Проведені дослідження з викорис- танням сольватаційної моделі для розрахунку квантово-фармакологічних параметрів серце- вого глікозиду – дигоксину – показали, що ті- ль ки багатоцентрові його комплекси з відпо- від ними біоструктурами будуть ефективни- ми у водному середовищі [24]. ВИЗНАЧЕННЯ ФАРМАКОФОРІВ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ Фармакофорним називають такий структур- ний елемент або фрагмент молекули речовини певного просторового розташування фрагмен- тів, який забезпечує структуру, фізико-хімічні та квантово-фармакологічні властивості, що в свою чергу визначають фармакологічну актив ність речовини, особливості впливу на орга ни і систе- ми організму, обмін речовин тощо [21]. Так, на- приклад, співставлення будови буспірона і дже- пірона (нейролептики, похідні фенотіазину) по- казує, що спірофрагмент в цій групі лікарських речовин не є обов'язковим для прояву високої нейролептичної активності. Про важливість вве- дення різних замісників (мо ди фі кації будови) для генерування того або іншого виду активнос- ті похідних фенотіазі ну свідчить той факт, що не заміщена 4-цик ліч на стру ктура фенотіазину проявляє лише антигельминтну дію, похідні ін- долу — протилейшманіозний ефект [25]. Сучасні програмні засоби з комп’ютерного моделювання дають можливість розрахувати бі- льше тисячі видів молекулярних дескрипто- рів, правильний вибір яких дасть змогу отри- мати ефективну QSAR-модель для досліджен- ня механізмів дії лікарських засобів. Деск рип- торний фармакофор для дослідження сполук з певним типом фармакологічної активності – на бір молекулярних дескрипторів, які найчас- тіше входять до ефективних QSAR-моделей, розроблених при дослідженні різних груп спо- лук з цим типом фармакологічної активності. В одній з перших робіт із застосуванням концеп- ції дескрипторного фармакофору для мо де лю- вання агоністів естрогенового рецептора кі ль- �2.indd 32�2.indd 32 27.04.2010 14:12:2627.04.2010 14:12:26 33Наука та інновації. № 2, 2010 Наукові основи інноваційної діяльності кість ефективних молекулярних деск рип то рів для 58 сполук була скорочена з 120 до 10 [23]. РОЗРОБКА DE NOVO ДИЗАЙНУ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ Це синтез нових лікарських засобів, створю- ваних з урахуванням структури молекул-мі- ше ней до цього медикаменту в організмі лю- ди ни [26, 27]. Для проведення de novo дизайну оригіналь- них лікарських засобів необхідна модель ак- тивної зони (центру зв’язування) ферменту або рецептора, структура яких має бути отримана попередньо на основі даних рентгеноструктур- ного аналізу або ЯМР. При відсутності даних про структуру рецептора або ферменту в сучас- ній фармакології застосовуються такі методи, які визначають кількісну залежність фармако- логічної активності групи синтезованих і дослі- джених речовин від параметрів структури їх молекул, тобто QSAR-мо де лювання. Незалежно від напрямку проведення дослі- джень зі встановлення молекулярних механізмів дії медикаментів базовим предметом квантової фармакології є квантово-хімічні властивості мо- лекул лікарських засобів, які прийнято називати дескрипторами. Найчастіше кван то во-хімічні де- скриптори використовуються в QSAR-моде лю- ванні, оскільки ці параметри заз вичай корелюють з фармакологічною активністю речовин. ПРОГНОЗУВАННЯ ФАРМАКОЛОГІЧНОЇ АКТИВНОСТІ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ В дослідженнях використовують комп’ю тер- ну програму PASS Inet (Prediction of Ac ti vity Spectra for Substances), яка прогнозує 2468 ви- дів біологічної активності, включаючи фарма- кологічні, біохімічні ефекти, мутагенність, кан- церогенність, тератогенність та ембріотоксич- ність [28]. Точність прогнозу в 85 % достатня для практичного використання системи PASS з метою прогнозу спектра біологічної актив- ності нових речовин. Результати прогнозу ви- водяться програмою у вигляді списку назв мож- ливих видів активності з розрахованими оцін- ками вірогідності наявності (Ра) та відсутності (Рі) кожного виду активності, які мають зна- чення від 0 до 1. Чим більше для конкретної активності величина Pa і чим менше величина Pi, тим більший шанс підтвердити дану актив- ність в експерименті. Програма PASS дає мож- ливість обирати бажану точність прогнозу, але ця характеристика тісно пов’язана з повнотою прогнозу. Якщо при аналізі прогнозованого списку активностей для дослідження обирають- ся ті види активності, для яких Pa > 90 %, то іс- нує ризик пропустити близько 90 % дійсно ак- тивних сполук, але вірогідність хибно-поз и ти- вних прогнозів при цьому дуже низька: для Pa > > 80 % пропущено буде 80 % активних сполук, але і вірогідність хибно-позитивних прогнозів підвищиться; для умови Pa > Pi вірогідності по- милок першого і другого роду однакові. БІЛОК-ЛІГАНДНІ ВЗАЄМОДІЇ ПІД ЧАС РЕАКЦІЇ МІЖ ЛІКАРСЬКИМИ ЗАСОБАМИ ТА БІОМОЛЕКУЛАМИ Найбільш важливим і складним підходом до вивчення білок-лігандних взаємодій із застосу- ванням комп’ютерного моделювання є молеку- лярний докінг — дослідження структурної та електронної компліментарності мак ро молекули- біомішені (наприклад, ферменту біл ка або рецеп- тора) низькомолекулярного ліганду (лікарського засобу) з метою ідентифікації області зв’язування та особливостей розташування і орієнтації ліган- ду [29, 30]. Застосування молекулярного докінгу в сучасних дослідженнях білків-мішеней лікар- ських засобів пов’я зане з дослідженнями мішеней білків онкогенезу (P38 MAP Kinase, IM PDH, CDK-2 Src ki nase, HDM2, Chk1, JNK 3), вірусних білків (Neuraminidase, HIV-1 Protease), бактері- альних білків (Carboxypeptidase A, Thermolysin, Gyrase B), факторів зсідання крові (Thrombin, Factor Xa) [31—33] та ін. ВИСНОВОК В результаті постійного прогресу комп’ю- терних технологій збільшуються можливості �2.indd 33�2.indd 33 27.04.2010 14:12:2627.04.2010 14:12:26 34 Наука та інновації. № 2, 2010 Наукові основи інноваційної діяльності для вирішення одного із фундаментальних за- вдань квантової фармакології: більш глибоке пізнання важливих процесів, які відбуваються як у нормальних, так і в патологічних станах організму. Поєднання методів квантової хімії, фізики та механіки, медичної хімії, а також їх постійне вдосконалення сприяють вирішенню основного завдання квантової фармакології: прискореного синтезу нових лікарських засо- бів на основі застосування методів SAR і QSAR, ab initio, de novo, встановлення первин- ної фармакологічної реакції нових і відомих медикаментів, зменшення їх побічної дії з ме- тою лікування різних захворювань. ЛІТЕРАТУРА 1. Дьюар М. Теория молекулярных орбиталей в органи- ческой химии. — М.: Мир, 1972. — 305 с. 2. Лобанів В.В., Стрижак Г.Є. Курс лекцій з теорії хіміч- ного зв’язку та основ хемосорбції. — К.: Наук. думка, 2008. — 284 с. 3. Соловьев М.Е., Соловьев М.М. Компьютерная химия. — М.: Солон-пресс, 2005. — 325 с. 4. Степанов Н.Ф. Квантовая механика и квантовая хи- мия. — М.: Мир, 2001. — 519 с. 5. Чекман І.С. Квантова фармакологія: стан наукових досліджень // Лікарська справа. Врачебное дело. — 2007. — № 8. — С. 3—11. 6. Clary D.C. Quantum chemistry of complex system // Science. — 2006. — Vol. 314. — P. 265—266. 7. Загородний М.І., Пашковський О.А, Пузиренко А.М. та ін. Квантово-хімічні аспекти взаємодії пентокси- філіну з амінокислотами // Науковий вісник НМУ ім. О.О. Богомольця. — 2006. — № 4. — С. 48—53. 8. Небесна Т.Ю., Чекман І.С. Дослідження квантово- хімічних властивостей бета-адреноблокаторів — ате- нололу, метопрололу, пропранололу // Науковий ві- сник НМУ ім. О.О. Богомольця. — 2006. — № 4. — С. 79—86. 9. Небесна Т.Ю., Загородний М.І., Ягупова А.С. та ін. Вив чення молекулярної структури та квантово-хі- міч них властивостей ацетилцистеїну // Український нау ково-медичний молодіжний журнал. — 2007. — № 1—2. — С. 19—23. 10. Чекман І.С., Казакова О.О., Небесна Т.Ю. Квантово-хі- міч ні та топологічні дескриптори в дослідженнях за- лежності «структура-активність» (огляд літератури та власних досліджень) // Журнал Академії медичних наук України. — 2008. — Т. 14, № 4. — С. 636—649. 11. HyperChem™, Release 5.1 Pro for Windows, Copyright ©1998 Hypercube, Inc. Internet Download. 12. Stewart J.J.P. MOPAC: A semiempirical molecular orbital program // J. Computer-Aided Molecular Design. — 1990. — Vol. 4, № 1. — P. 1—105. 13. Stewart J.J.P. Aplicatoin of the PM6 method to mo de- ling proteins // J. Mol. Model. — 2009. — Vol. 15, № 7. — P. 767–805. 14. Ugliengo P., Viterbo D., Chian G. MOLDRAW: A program for Representing Molecules and Crystal on Personal Computers // Torino University, Release 1.0, Version A. 15. Xidos J. D., Li J., Zhu T. et al. GAMESOL-version 3.1, University of Minnesota, Minneapolis, 2002, based on the General Atomic and Molecular Electronic Structure System (GAMESS). 16. Basak S.C., Mills D., Mumtaz M.M. A quantitative struc- ture-activity relationship (QSAR) study of dermal ab sor ption using theoretical molecular descriptors // SAR and QSAR in Environmental Research. — 2007. — Vol. 18, N 1, 2. — P. 45—55. 17. Basulev B.F., Saidkhodzhaev A.I., Narzullaev S.S. et al. Mo- lecular modeling and QSAR analysis of the este ro ge nic and terpenoids isolated from Fedula plants // SAR QSAR Environ Res. — 2007. — V. 18, № 7—8. — P. 663–673. 18. Clare B.W., Supuran C.T. A physically interpretable qu- an tum-theoretic QSAR for some carbonic anhydrase in hi bitors with diverse aromatic rings, obtained by a new QSAR procedure // Bioorg. Med. Chem. — 2005. — Vol. 13, № 6. — P. 2197—2211. 19. Popelier P.L., Smith P.J. QSAR models based on quantum topological molecular similarity // Eur. J. Med. Chem. — 2006. — Vol. 41, № 5. — P. 862—873. 20. Sutherland J.J., O’Brien L.A., Weaver D.F. A comparison of methods modeling quantitative structure – Activity Re la- tionships // J. Med. Chem. — 2004. — Vol. 47. — P. 5541— 5554. 21. Tropsha A. Variable selection QSAR modeling, model va- lidation, and virtual screening // An. Rep. Comp. Chem. — 2007. — Vol. 2. — P. 113—168. 22. Zhang L., Zhou P., Yang F. et al. Computer-based QSARs for predicting mixture toxicity of benzene and its de- ri va ti ves // Chemosphere. — 2007. — Vol. 67, № 2. — P. 396—401. 23. Miani A., Raugei S., Carloni P. et al. Structure and Raman spectrum of clavulanic acid in aqueous solution // J. Phys. Chem. — 2007. — Vol. 111. — P. 2621—2630. 24. Чекман И.С., Казакова О.А., Небесная Т.Ю. и др. Изу- чение квантово-фармакологических свойств дигок- сина // Доповіді Національної академії наук Украї- ни. — 2008. — № 4. — С. 182—187. 25. Battacharjee A.K., Skanchy D.J., Jenning B. Analysis of ste- reoelectronic properties, mechanism of action and phar- ma cophore of synthetic indolo[2,1-b]quinazoline-6,12- dione derivatives in relation to antileishmanial activity using quantum chemical, cyclic voltammetry and 3-D- QSAR CATALYST procedures // Bioorg. Med. Chem. — 2002. — Vol. 10. — P. 1979—1989. �2.indd 34�2.indd 34 27.04.2010 14:12:2627.04.2010 14:12:26 35Наука та інновації. № 2, 2010 Наукові основи інноваційної діяльності 26. Alagona G., Ghio C., Monti S. Ab initio modeling of com petitive drug-drug interactions: 5-fluorouracil di- mers in the gas phase and in solution // Intern. J. Quant. Chem. — 2001. — Vol. 83, № 3—4. — P. 128—142. 27. Baker M.L., Jiang W., Wedemeyer W.J. Ab initio modeling of the herpesvirus VP26 core // Comput. Biol. — 2006. — Vol. 2, № 10. — P. 1632—1636. 28. Sadym A.V., Lagunin A.A., Filimonov D.A., Poroikov V.V. In ternet-system for prediction of biological activity spectra of chemical substances // Chim. Pharm. J. – 2002. — Vol. 36, № 10. — P. 21—26. 29. Bertini I., Fragai M., Giachetti A. Combining in ilico tools and NMR data to validate portein-ligand structural models. Application to matrix metalloproteinases // J. Med. Chem. — 2005. — Vol. 48. — P. 7544—7559. 30. Cornell W.D. Recent evaluations of high throughput do- c king methods for pharmaceutical leads finding — con- sensus and caveats // An. Rep. Comp. Chem. — 2007. — Vol. 2. — P. 299—323. 31. Rinaldo D., Philipp D.M., Lippard S.J. et al. Intermediates in dioxygen activation by methane monooxygenase: a QM/MM study // J. Amer. Chem. Soc. — 2007. — Vol. 129. — P. 3135—3147. 32. Wang Y., Cheng J., Qian X. Actions between neo ni co- tinoids and key residues of insect nAChR based on an ab quantum chemistry study: Hydrogen bonding and coo pe rative π−π interaction // Bioorg. Med. Chem. — 2007. — Vol. 15. — P. 2624—2630. 33. Saan H.M., Thiel W. QM/MM methods for biomolecular system // Andrew Chem. INT. Ed. Engl. — 2009. — Vol. 48, № 7. — P. 1198—1229. И.С. Чекман КВАНТОВАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ: НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В ЛЕКАРСТВОВЕДЕНИИ На основе анализа данных литературы и проведенных исследований выделено новое направление в развитии квантовой фармакологии: 1) исследование просторовой и электронной структуры молекул лекарственных средств; 2) установление связи между химической структурой и фармакологической активностью медикаментов (QSAR); 3) роль растворителя в механизме действия препаратов; 4) определение фармакофоров лекарственных средств; 5) разработка de novo дизайна препаратов для лечения различных заболеваний; 6) прогнозирование фармако- логической активности медикаментов; 7) белок-лиганд- ные взаимодействия между физиологически активными веществами препаратов и биомолекулами. Дальнейшее развитие возможностей нового направления в лекарс- твоведении – квантовой фармакологии – способствовать более ускоренному синтезу новых ле карст вен ных средств для лечения различных заболеваний. К л ю ч е в ы е с л о в а: квантовая фармакология, лекарс- твенные средства, фармакофоры, QSAR, прогноз актив- ности химических соединений. I.S. Chekman QUANTUM PHARMACOLOGY: NEW DIRECTION IN MATERIA MEDICA On the basis of literature data analysis and own research new directions in quantum pharmacology development are allocated. They are: 1) research of spatial and electronic structure of materia medica molecules; 2) establishment of dependence between chemical structure and pharmacologi- cal activity of medicines (QSAR); 3) role of solvent in prep- aration effect mechanism; 4) definition of pharmacophores of medical products; 5) design of preparations for various diseases treatment de novo development; 6) forecasting of medicine pharmacological activity; 7) protein-ligand inter- actions between physiologically active substances of prepa- rations and biomolecules. The further development of a new direction in Materia Medica – quantum pharmacology – is to promote more accelerated synthesis of new medical prod- ucts for treatment of various diseases. K e y w o r d s: quantum pharmacology, medical products, pharmacophores, QSAR, forecast of activity of chemical compounds. Надійшла до редакції 26.11.09 �2.indd 35�2.indd 35 27.04.2010 14:12:2627.04.2010 14:12:26

Квантова фармакологія: новий напрям у лікознавстві

Репозитарії

Схожі ресурси