Инновационный путь развития технологии создания новых лекарственных средств

Введение

После распада СССР и государственного экономического кризиса 1998 года химико-фармацевтическая промышленность пришла в упадок. На данный момент объем продаж импортных готовых лекарственных средств составляет 75% по стоимости и 35% по объему. По мнению Российской Ассоциации Фармацевтического Маркетинга для возрождения химико-фармацевтической промышленности требуется следующее:

1) введение новых международных стандартов, например GMP;

2) внедрение новых инновационных и эффективных технологий;

3) разработка новых эффективных лекарственных препаратов;

4) привлечение инвесторов;

5) повышение квалификации кадров. [1]

В 2004 году Министерство здравоохранения и социального развития РФ подтвердило актуальность проблемы отсутствия новых отечественных лекарственных субстанций на рынке. Было предложено решение проблемы при помощи использования новой технологии биоскрининга активных веществ на базе «Исследовательского института химического разнообразия» (г.Химки Московская область)[2].

Биоскрининг — это набор одинаковых тестов, которые проводят c разного рода биологическими объектами, с целью выявить среди них несколько особенных экземпляров, обладающих выделяющимися свойствами. За счет использования информационных технологий и вычислительной техники сильно сокращается время биоскрининга. Примером таких информационных технологий является компьютерное моделирование новых лекарственных препаратов. В данной курсовой работе рассмотрена возможность разработки технологической схемы направленного компьютерного поиска новых лекарственных средств.

1. Методы молекулярного моделирования в основе направленного поиска лекарственных средств

1.1 Создание компьютерной модели молекулы

Вначале создается компьютерная модель объекта, а также применяется компьютерное моделирование для формирования молекул на месте проведения исследования. Модель может быть как двухмерной, так и трехмерной.

Для создания двухмерной модели используется теория графов. Граф - это абстрактная структура, которая содержит узлы, соединенные ребрами. В молекулярных графах узлами соответствуют атомы, а ребра - связям между атомами. Часто в молекулярных графах опущены атомы водорода. Узлы и ребра могут иметь свойства связанные с ними. Например, для узлов это может быть атомное число или тип атома, а для ребер число связей. Эти свойства могут быть полезны при проведении операций над молекулярным графом. Графы дают только представление о том, в каком порядке связаны между собой атомы в молекуле. Подграфы – это подмножество узлов и ребер в графе, например, бензол является подграфом молекулярного графа аспирина. Таким образом, данный граф может выполнен различными способами и не соответствовать стандартному изображению химической структуры. Изображение в виде «дерева» - это особый вид графа, в котором есть только один единственный путь подключения каждой пары вершины, то есть, нет циклов и ароматических колец.

Также необходимо иметь средства для распространения информации о молекулярных графах от компьютера к компьютеру. Это достигается различными способами. Наиболее общий способ это использование таблиц соединения. Альтернативный путь представления и распространения молекулярного графа через использование линейного описания. Недавно нашло широкое признание линейное представление - упрощенная молекулярная внутренняя линейная вводная спецификация (Simplified Molecular Input Line Entry Specification (SMILES)). Одна из причин широкого использования SMILES заключается в том, что всего несколько правил необходимо для написания и понимания большинства SMILES строк.

Такая интерпретация молекул может быть названа «естественным языком» органической химии. Тем не менее, они лишь указывают на атомы и порядок их связывания. Стерические и электронные свойства могут зависеть от того, в каком положении в пространстве находятся трехмерная структура или конформация. Таким образом, это придает особый интерес к разработке алгоритмов и систем баз данных, содержащих информацию о трехмерной структуре и конформации.