الكيمياء الطبية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
نموذج فارماكوفور لموقع ارتباط البنزوديازيبين على مستقبل GABA<sub>A</sub>

الكيمياء الطبية أو الصيدلانية هي فرع علمي يقع عند تقاطع الكيمياء والصيدلة، ويعنى بتصميم وتطوير الأدوية . تشمل الكيمياء الطبية تحديد وتخليق وتطوير مركبات كيميائية جديدة مناسبة للاستخدام العلاجي بالاعتماد على بنيتها. كما تشمل دراسة الأدوية الموجودة، وخصائصها البيولوجية، وعلاقاتها الكمية بين البنية والنشاط (QSAR). [ 1 ] [ 2 ]

الكيمياء الطبية هي علم متعدد التخصصات يجمع بين الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية والكيمياء الحاسوبية وعلم الأدوية والبيولوجيا الجزيئية والإحصاء والكيمياء الفيزيائية .

تُعدّ المركبات العضوية في أغلب الأحيان هي المركبات المستخدمة كأدوية ، والتي تُصنّف عادةً إلى فئتين رئيسيتين: الجزيئات العضوية الصغيرة (مثل أتورفاستاتين ، فلوتيكازون ، كلوبيدوغريل ) والأدوية البيولوجية ( مثل إنفليكسيماب ، إريثروبويتين ، إنسولين غلارجين )، والتي غالباً ما تكون مستحضرات طبية من البروتينات ( الأجسام المضادة الطبيعية والمُعاد تركيبها ، والهرمونات ، إلخ). كما يمكن أن تكون الأدوية مركبات غير عضوية وعضوية فلزية ، تُعرف عادةً بالأدوية المعدنية (مثل عوامل البلاتين والليثيوم والغاليوم ، مثل سيسبلاتين ، وكربونات الليثيوم ، ونترات الغاليوم ، على التوالي). يدرس فرع الكيمياء الطبية غير العضوية دور المعادن في العلاج المعدني، والذي يشمل دراسة وعلاج الأمراض والحالات الصحية المرتبطة بالمعادن غير العضوية في الأنظمة البيولوجية. توجد العديد من العلاجات المعدنية المعتمدة لعلاج السرطان (مثل تلك التي تحتوي على البلاتين، والروثينيوم، والغادولينيوم، والتيتانيوم، والجرمانيوم، والفاناديوم، والغاليوم)، ومضادات الميكروبات (مثل الفضة، والنحاس، والروثينيوم)، وداء السكري (مثل الفاناديوم والكروم)، والمضادات الحيوية واسعة الطيف (مثل البزموت)، واضطراب ثنائي القطب (مثل الليثيوم). [ 3 ] [ 4 ] تشمل مجالات الدراسة الأخرى: علم المعادن ، وعلم الجينوم ، وعلم البروتينات ، وعوامل التشخيص (مثل التصوير بالرنين المغناطيسي: الغادولينيوم، والمنغنيز؛ والأشعة السينية: الباريوم، واليود)، والمستحضرات الصيدلانية الإشعاعية (مثل التكنيتيوم -99m للتشخيص، والرينيوم -186 للعلاج).

يشمل علم الكيمياء الطبية، في ممارسته الأكثر شيوعًا - والذي يركز على الجزيئات العضوية الصغيرة - الكيمياء العضوية التركيبية وجوانب المنتجات الطبيعية والكيمياء الحاسوبية، وذلك بالتكامل الوثيق مع علم الأحياء الكيميائي وعلم الإنزيمات وعلم الأحياء البنيوي ، بهدف اكتشاف وتطوير عوامل علاجية جديدة. عمليًا، يتضمن هذا العلم الجوانب الكيميائية لتحديد المركبات الكيميائية الجديدة ، ثم إجراء تعديلات تركيبية منهجية وشاملة عليها لجعلها مناسبة للاستخدام العلاجي. كما يشمل الجوانب التركيبية والحاسوبية لدراسة الأدوية الموجودة والعوامل قيد التطوير فيما يتعلق بنشاطها البيولوجي (الأنشطة والخصائص البيولوجية)، أي فهم علاقات التركيب بالنشاط (SAR). أما الكيمياء الصيدلانية، فتركز على جوانب جودة الأدوية وتهدف إلى ضمان ملاءمتها للغرض المرجو منها. [ 5 ]

على مستوى التفاعل البيولوجي، تتحد الكيمياء الطبية لتشكيل مجموعة من العلوم متعددة التخصصات، حيث تضع تركيزها العضوي والفيزيائي والحسابي جنبًا إلى جنب مع المجالات البيولوجية مثل الكيمياء الحيوية ، والبيولوجيا الجزيئية ، وعلم العقاقير، وعلم الأدوية ، وعلم السموم، والطب البيطري والبشري ؛ هذه ، إلى جانب إدارة المشاريع ، والإحصاءات ، وممارسات الأعمال الصيدلانية، تشرف بشكل منهجي على تغيير العوامل الكيميائية المحددة بحيث تكون آمنة وفعالة بعد التركيب الصيدلاني ، وبالتالي مناسبة للاستخدام في علاج الأمراض.

في مسار اكتشاف الأدوية

اكتشاف

الاكتشاف هو تحديد مركبات كيميائية فعّالة جديدة، تُعرف غالبًا باسم "المركبات الرائدة"، والتي يتم العثور عليها عادةً من خلال فحص المركبات بحثًا عن نشاط بيولوجي مرغوب فيه . [ 6 ] يمكن أن تنشأ المركبات الرائدة الأولية من إعادة توظيف عوامل موجودة لعلاج عمليات مرضية جديدة، [ 7 ] ومن ملاحظات التأثيرات البيولوجية لمنتجات طبيعية جديدة أو موجودة من البكتيريا والفطريات، [ 8 ] والنباتات، [ 9 ] وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، تنشأ المركبات الرائدة بشكل روتيني من الملاحظات الهيكلية لجزيئات صغيرة "شظايا" مرتبطة بأهداف علاجية (إنزيمات ، مستقبلات، إلخ)، حيث تعمل الشظايا كنقاط انطلاق لتطوير أشكال أكثر تعقيدًا كيميائيًا عن طريق التخليق. أخيرًا، تنشأ المركبات الرائدة أيضًا بشكل منتظم من الاختبار الجماعي للمركبات الكيميائية ضد أهداف بيولوجية باستخدام فحوصات كيميائية حيوية أو كيميائية بروتينية ، حيث قد تكون المركبات من مكتبات كيميائية اصطناعية جديدة معروفة بامتلاكها خصائص معينة (نشاط تثبيط الكيناز، أو التنوع، أو خصائص شبيهة بالأدوية، إلخ)، أو من مجموعات أو مكتبات مركبات كيميائية تاريخية تم إنشاؤها من خلال الكيمياء التوافقية . على الرغم من وجود عدد من الأساليب لتحديد وتطوير النتائج الإيجابية، إلا أن أنجح التقنيات تعتمد على الحدس الكيميائي والبيولوجي الذي يتم تطويره في بيئات الفريق من خلال سنوات من الممارسة الصارمة التي تهدف فقط إلى اكتشاف عوامل علاجية جديدة.

الوصول إلى العملاء المحتملين وتحسين عملية جذبهم

يلزم إجراء المزيد من التحليلات الكيميائية، أولًا لتحديد المركبات "الفرزية" التي لا تُظهر خصائص مناسبة من حيث العلاقة بين التركيب والنشاط الكيميائي، وخصائص كيميائية مرتبطة بإمكانية تطويرها على المدى الطويل. ثم لتحسين السلاسل المتبقية من المركبات الواعدة فيما يتعلق بالنشاط الأساسي المطلوب، فضلًا عن الأنشطة الثانوية والخصائص الفيزيائية والكيميائية، بحيث يكون المركب مفيدًا عند استخدامه مع المرضى. في هذا السياق، يمكن للتعديلات الكيميائية تحسين التعرف على المركبات المرشحة وهندسة ارتباطها ( المجموعات الدوائية )، وبالتالي زيادة تقاربها مع أهدافها، بالإضافة إلى تحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية للجزيء التي تُشكل أساس الخصائص الحركية الدوائية / الديناميكية الدوائية (PK/PD) والسمية (مثل الثبات تجاه التحلل الأيضي، وانعدام السمية الجينية والكبدية والقلبية، إلخ)، بحيث يكون المركب الكيميائي أو البيولوجي مناسبًا لإدخاله في الدراسات على الحيوانات والبشر.

كيمياء العمليات والتطوير

تتضمن المراحل النهائية للكيمياء التركيبية إنتاج مركب رائد بكمية ونوعية مناسبتين لإجراء اختبارات واسعة النطاق على الحيوانات، ثم التجارب السريرية على البشر . ويشمل ذلك تحسين مسار التخليق للإنتاج الصناعي بكميات كبيرة، واكتشاف أنسب تركيبة دوائية . لا يزال الأول من اختصاص الكيمياء الطبية، بينما يُدخل الثاني تخصص علم التركيبات الدوائية (بمكوناته من الكيمياء الفيزيائية وكيمياء البوليمرات وعلوم المواد). يُطلق على تخصص الكيمياء التركيبية في الكيمياء الطبية، والذي يهدف إلى تكييف مسار التخليق وتحسينه للتخليق الصناعي بكميات تصل إلى مئات الكيلوغرامات أو أكثر، اسم " التخليق العملياتي" ، ويتضمن معرفة شاملة بالممارسات التركيبية المقبولة في سياق التفاعلات واسعة النطاق (ديناميكا حرارة التفاعل، والاقتصاد، والسلامة، وما إلى ذلك). ومن الأمور الحاسمة في هذه المرحلة الانتقال إلى متطلبات ممارسات التصنيع الجيدة الأكثر صرامة فيما يتعلق بمصادر المواد ومعالجتها وتركيبها الكيميائي.

التحليل التركيبي

تخضع المنهجية التركيبية المستخدمة في الكيمياء الطبية لقيود لا تنطبق على التخليق العضوي التقليدي . ونظرًا لإمكانية زيادة حجم التحضير، تُعدّ السلامة ذات أهمية قصوى. وتؤثر السمية المحتملة للكواشف على المنهجية. [ 5 ] [ 10 ]

التحليل الهيكلي

تُقيّم هياكل المستحضرات الصيدلانية بطرقٍ عديدة، جزئيًا كوسيلةٍ للتنبؤ بالفعالية والاستقرار وسهولة الاستخدام. تركز قاعدة ليبينسكي الخماسية على عدد مانحي ومستقبلي الروابط الهيدروجينية، وعدد الروابط القابلة للدوران، ومساحة السطح، ومحبة الدهون. ومن المعايير الأخرى التي يستخدمها الكيميائيون الطبيون لتقييم أو تصنيف مركباتهم: التعقيد التركيبي، والكيرالية، والتسطيح، وعدد الحلقات العطرية.

غالبًا ما يُجرى التحليل البنيوي للمركبات الرائدة باستخدام الطرق الحسابية قبل التخليق الفعلي للرابطة (أو الروابط). ويُجرى ذلك لعدة أسباب، منها على سبيل المثال لا الحصر: اعتبارات الوقت والتكاليف (النفقات، وما إلى ذلك). بمجرد تخليق الرابطة المطلوبة في المختبر، يُجرى التحليل باستخدام الطرق التقليدية (مثل كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة، والرنين النووي المغناطيسي، وكروماتوغرافيا الغاز/مطياف الكتلة، وغيرها). [ 5 ]

تمرين

الكيمياء الطبية بطبيعتها علم متعدد التخصصات، ويتمتع ممارسوها بخلفية قوية في الكيمياء العضوية، والتي يجب أن تقترن في نهاية المطاف بفهم واسع للمفاهيم البيولوجية المتعلقة بالأهداف الدوائية الخلوية. [ 11 ] يعمل علماء الكيمياء الطبية في الغالب كعلماء صناعيين (ولكن انظر لاحقًا)، ضمن فريق متعدد التخصصات يستخدم قدراتهم الكيميائية، وخاصة قدراتهم التركيبية، لتطبيق المبادئ الكيميائية في تصميم عوامل علاجية فعالة. مدة التدريب مكثفة، حيث يُطلب من الممارسين غالبًا الحصول على درجة البكالوريوس لمدة أربع سنوات، تليها درجة الدكتوراه في الكيمياء العضوية لمدة تتراوح بين أربع وست سنوات. تتضمن معظم برامج التدريب أيضًا فترة زمالة ما بعد الدكتوراه لمدة سنتين أو أكثر بعد الحصول على درجة الدكتوراه في الكيمياء، مما يجعل إجمالي مدة التدريب تتراوح بين عشر واثنتي عشرة سنة من التعليم الجامعي. [ 12 ] ومع ذلك، تتوفر فرص عمل لحاملي درجة الماجستير في صناعة الأدوية، وعلى مستوى الماجستير والدكتوراه تتوفر فرص عمل إضافية في الأوساط الأكاديمية والحكومية.

تتوفر برامج الدراسات العليا في الكيمياء الطبية في أقسام الكيمياء الطبية التقليدية أو العلوم الصيدلانية، وكلاهما يرتبط تقليديًا بكليات الصيدلة، وفي بعض أقسام الكيمياء. مع ذلك، فإن غالبية الكيميائيين الطبيين العاملين حاصلون على شهادات عليا (ماجستير، وخاصة دكتوراه) في الكيمياء العضوية، وليس في الكيمياء الطبية، [ 13 ] وتتركز غالبية الوظائف في مجال البحث، حيث يكون نطاق البحث أوسع، وتُجرى فيه أنشطة تركيبية واسعة النطاق.

في أبحاث العلاجات الجزيئية الصغيرة، يبرز بوضوح التركيز على التدريب الذي يوفر خبرة واسعة في مجال التخليق الكيميائي وسرعة في العمليات المخبرية (على سبيل المثال، للأفراد الحاصلين على درجة الدكتوراه وما بعدها في مجال التخليق العضوي والطبيعي النقي، المرجع نفسه). أما في مجالات التخصص في الكيمياء الطبية المرتبطة بتصميم وتخليق المكتبات الكيميائية أو تنفيذ عمليات الكيمياء الهادفة إلى تخليق تجاري قابل للتطبيق (وهي مجالات ذات فرص أقل عمومًا)، فإن مسارات التدريب غالبًا ما تكون أكثر تنوعًا (على سبيل المثال، تشمل تدريبًا متخصصًا في الكيمياء العضوية الفيزيائية، والتخليق المتعلق بالمكتبات الكيميائية، وما إلى ذلك).

لذا، فإن معظم العاملين المبتدئين في مجال الكيمياء الطبية، وخاصة في الولايات المتحدة، لا يتلقون تدريبًا رسميًا في هذا المجال، بل يحصلون على الخلفية اللازمة في الكيمياء الطبية وعلم الأدوية بعد توظيفهم - عند التحاقهم بالعمل في شركة أدوية، حيث توفر الشركة فهمها أو نموذجها الخاص للتدريب في الكيمياء الطبية من خلال المشاركة الفعالة في عمليات التخليق العملي للمشاريع العلاجية. (وينطبق الأمر نفسه إلى حد ما على تخصصات الكيمياء الطبية الحاسوبية، ولكن ليس بنفس القدر كما هو الحال في المجالات التركيبية).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ديفيس أ، وارد إس إي، محرران. (2015). دليل الكيمياء الطبية . الجمعية الملكية للكيمياء. doi : 10.1039/9781782621836 . ISBN 978-1-78262-419-6.
  2. ↑ باريت ر (2018). الكيمياء الطبية: الأساسيات . لندن: إلسيفير. ISBN 978-1-78548-288-5.
  3. ↑ حنيف م، يانغ إكس، تينوكو إيه دي، بلازوك دي (28 مايو 2020). "افتتاحية: استراتيجيات جديدة في تصميم وتخليق المستحضرات الصيدلانية غير العضوية" . مجلة فرونتيرز إن كيمستري . 8 : 453. Bibcode : 2020FrCh....8..453H . doi : 10.3389/fchem.2020.00453 . PMC 7270431. PMID 32548093 .  
  4. ↑ أنتوني إي جيه، بوليثو إي إم، بريدج ووتر إتش إي، كارتر أو دبليو، دونيلي جيه إم، إمبرتي سي، وآخرون . (نوفمبر 2020). "الأدوية المعدنية فريدة من نوعها: فرص وتحديات الاكتشاف والتطوير" . العلوم الكيميائية . 11 (48): 12888-12917 . doi : 10.1039/D0SC04082G . PMC 8163330. PMID 34123239 .   
  5. 1 2 3 رافلي إس دي، جوردان إيه إم (مايو 2011). "أدوات الكيميائي الطبي: تحليل التفاعلات المستخدمة في البحث عن المرشحين الدوائيين". مجلة الكيمياء الطبية . 54 (10): 3451-3479 . doi : 10.1021/jm200187y . PMID 21504168 . 
  6. ↑ هيوز جيه بي، ريس إس، كاليندجيان إس بي، فيلبوت كيه إل (مارس 2011). " مبادئ الاكتشاف المبكر للأدوية" . المجلة البريطانية لعلم الأدوية . 162 (6): 1239-1249 . doi : 10.1111/j.1476-5381.2010.01127.x . PMC 3058157. PMID 21091654 .  
  7. ↑ جونستون كيه إل، فورد إل، أوماريدي آي، تاونسون إس، سبيشت إس، بفار كيه، وآخرون . (ديسمبر 2014). "إعادة توظيف الأدوية المعتمدة من دستور الأدوية البشري لاستهداف بكتيريا وولباكيا التكافلية الداخلية المسببة لداء كلابية الذنب وداء الفيلاريات اللمفاوية" . المجلة الدولية لعلم الطفيليات. الأدوية ومقاومة الأدوية . تتضمن مقالات من مؤتمرين: "مضادات الديدان: من الاكتشاف إلى المقاومة"، الصفحات 218-315، و " التحديات العالمية لاكتشاف أدوية جديدة ضد الأمراض الطفيلية الاستوائية"، الصفحات 316-357. 4 (3): 278-286 . doi : 10.1016/j.ijpddr.2014.09.001 . PMC 4266796. PMID 25516838 .   
  8. ↑ هارفي، أ. ل. (أكتوبر 2008). "المنتجات الطبيعية في اكتشاف الأدوية". اكتشاف الأدوية اليوم . 13 ( 19-20 ): 894-901 . doi : 10.1016/j.drudis.2008.07.004 . PMID 18691670 . 
  9. ^ كراج جي إم، نيومان دي جي (يونيو 2013). "المنتجات الطبيعية: مصدر مستمر للأدوية الجديدة" . الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية اكتا (BBA) - مواضيع عامة . 1830 (6): 3670–3695 . دوى : 10.1016/j.bbagen.2013.02.008 . بمك 3672862 . بميد 23428572 .  
  10. ↑ كاري جيه إس، لافان دي، طومسون سي، ويليامز إم تي (يونيو 2006). "تحليل التفاعلات المستخدمة في تحضير جزيئات الأدوية المرشحة". الكيمياء العضوية والبيولوجية الجزيئية . 4 (12): 2337-2347 . doi : 10.1039/B602413K . PMID 16763676. S2CID 20800243 .  
  11. ↑ فوي، دبليو أو، ليمكي، تي إل، وويليامز، دي إيه. مبادئ الكيمياء الطبية، الطبعة السابعة، (2013) ليبينكوت ويليامز وويلكنز، 1168 صفحة، رقم ISBN 978-1-60913-345-0
  12. ↑ سيلفرمان، آر بي، وويف، بي. الكيمياء الطبية: منهج جزيئي وكيميائي حيوي، الطبعة الثانية، (2005) مطبعة جامعة أكسفورد، 464 صفحة ، رقم ISBN 978-0195166070{{isbn}}: تحقق من isbnالقيمة: المجموع الاختباري ( مساعدة )
  13. ↑ دالتون، ل. و. (2003). "وظائف عام 2003 وما بعده: الكيمياء الطبية" . أخبار الكيمياء والهندسة . 81 (25): 53-54 ، 56. doi : 10.1021/cen-v081n025.p053 .