Принципи створення нових лікарських форм. Етапи розробки лікарських засобів
Вступ
Незважаючи на досягнення сучасної анестезії, продовжуються пошуки менш небезпечних засобів для наркозу, розробка різних варіантів багатокомпонентного виборчого наркозу, що дозволяє значно зменшити їхню токсичність та побічні негативні впливи.
Створення нових лікарських речовин включає 6 стадій:
створення лікарської речовиниза допомогою комп'ютерного моделювання.
лабораторний синтез.
Біоскринінг та доклінічні випробування.
Клінічні випробування.
Промислове виробництво.
У Останнім часомкомп'ютерне моделювання дедалі впевненіше входить у практику технології створення нових синтетичних лікарських речовин. Попередньо проведений комп'ютерний скринінг економить час, матеріали та сили за аналогового пошуку лікарських препаратів. Як об'єкт дослідження обрано місцевоанестезуючий препарат дикаїн, який має більш високий рівень токсичності в ряді своїх аналогів, але при цьому не замінний в очній та оториноларингологічній практиці. Для зниження та збереження або посилення місцевоанестезуючого ефекту розробляються композиційні склади, що додатково містять протигістамінні засоби, що містять аміноблокатори, адреналін.
Дикаїн належить до класу складних ефірів п-амінобензойної кислоти (β-диметиламіноетиловий ефір п-бутіламінобензойної кислоти гідрохлорид) . Відстань C-N у 2-аміноетанольній групі визначає двоточковий контакт молекули дикаїну з рецептором через диполь-дипольну та іонну взаємодію.
В основу модифікування молекули дикаїну для створення нових анестетиків нами покладено принцип введення хімічних угруповань та фрагментів у існуючий анестезіофор, які посилюють взаємодію речовини з біорецептором, знижують токсичність та дають метаболіти з позитивною фармакодійством.
Тому нами запропоновані наступні варіанти нових молекулярних структур:
У бензельне кільце введена "обладнання" карбоксильна група, диметиламіногрупа заміщена на більш фармакоактивну діетиламіногрупу.
Аліфатичний н-бутильний радикал заміщений на адреналіновий фрагмент
Ароматична основа п-амінобензойної кислоти заміщена на нікотинову кислоту
Бензольна кільце заміщене на піперидинове, характерне для ефективного анестетика промедол.
У роботі виконано комп'ютерне моделювання всіх зазначених структур із застосуванням програми HyperChem. На наступних етапах комп'ютерного конструювання досліджено біологічну активність нових анестетиків із застосуванням програми PASS.
1. Огляд літератури
1.1 Лікарські засоби
Незважаючи на величезний арсенал наявних ліків, проблема пошуку нових високоефективних лікарських засобівзалишається актуальною. Це зумовлено відсутністю чи недостатньою ефективністю ліків на лікування деяких захворювань; наявність побічної дії деяких лікарських засобів; обмеженнями терміну придатності лікарських засобів; величезними термінами придатності лікарських засобів чи його лікарських форм.
Створення кожної нової оригінальної лікарської речовини є результатом розвитку фундаментальних знань та досягнень медичних, біологічних, хімічних та інших наук, проведення напружених експериментальних досліджень, вкладення великих матеріальних витрат. Успіхи сучасної фармакотерапії стали наслідком глибоких теоретичних досліджень первинних механізмів гомеостазу, молекулярних основ патологічних процесів, відкриття та вивчення фізіологічно активних сполук (гормони, медіатори, простагландини та ін.). Одержанню нових хіміотерапевтичних засобів сприяли досягнення у вивченні первинних механізмів інфекційних процесів та біохімії мікроорганізмів.
Лікарський засіб – однокомпонентний або комплексний склад, що має профілактичну та лікувальну ефективність. Лікарська речовина – індивідуальна хімічна сполука, яка використовується як лікарський засіб.
Лікарська форма - фізичний стан лікарського засобу, зручний для застосування.
Лікарський препарат – дозований лікарський засіб в адекватній для індивідуального застосування лікарській формі та оптимальним оформленням з додатком інструкції про його властивості та використання.
В даний час кожна потенційна лікарська речовина проходить 3 стадії вивчення: фармацевтичну, фармакокінетичну та фармакодинамічну.
На фармацевтичній стадії встановлюють наявність корисної дії лікарської речовини, після чого піддається доклінічному вивченню інших показників. Насамперед визначається гостра токсичність, тобто. смертельна доза для 50% дослідних тварин. Потім з'ясовується субхронічна токсичність за умов тривалого (кілька місяців) введення лікарської речовини у терапевтичних дозах. При цьому спостерігають можливі побічні ефекти та патологічні зміни всіх систем організму: тератогенність, вплив на репродуктивність та імунну систему, ембріотоксичність, мутагенність, канцерогенність, алергенність та інші шкідливі побічні дії. Після цього етапу лікарський засіб може бути допущений до клінічних випробувань.
На другій стадії – фармакокінетичній – вивчають долю лікарської речовини в організмі: шляхи її введення та всмоктування, розподіл у біорідинах, проникнення через захисні бар'єри, доступ до органу-мішені, шляхи та швидкість біотрансформації шляху виведення з організму (з сечею, калом, потім та диханням).
На третій – фармакодинамічній – стадії вивчаються проблеми розпізнавання лікарської речовини (або її метаболітів) мішенями та їх подальшої взаємодії. Мішенями можуть бути органи, тканини, клітини, клітинні мембрани, ферменти, нуклеїнові кислоти, регуляторні молекули (гормони, вітаміни, нейромедіатори і т.д.), а також біорецептори. Розглядаються питання структурної та стереоспецифічної комплементарності взаємодіючих структур, функціональної та хімічної відповідності лікарської речовини або метаболіту його рецептору. Взаємодія між лікарською речовиною та рецептором або акцептором, що призводить до активації (стимулювання) або дезактивації (інгібування) біомішені і супроводжується відповіддю організму в цілому, в основному забезпечується за рахунок слабких зв'язків – водневих, електростатичних, ван-дер-ваальсових, гідрофобних.
1.2 Створення та дослідження нових лікарських засобів. Основний напрямок пошуку
Створення нових лікарських речовин виявилося можливим на основі досягнень у галузі органічної та фармацевтичної хімії, використання фізико-хімічних методів, проведення технологічних, біотехнологічних та інших досліджень синтетичних та природних сполук.
Загальноприйнятим фундаментом створення теорії цілеспрямованих пошуків тих чи інших груп лікарських засобів є встановлення зв'язків між фармакологічною дією та фізичними особливостями.
В даний час пошук нових лікарських засобів ведеться за такими основними напрямками.
1. Емпіричне вивчення того чи іншого виду фармакологічної активності різних речовинотриманих хімічним шляхом. В основі цього вивчення лежить метод «проб і помилок», при якому фармакологи беруть існуючі речовини та визначають за допомогою набору фармакологічних методик їхню приналежність до тієї чи іншої фармакологічній групі. Потім серед них відбирають найбільш активні речовини та встановлюють ступінь їхньої фармакологічної активності та токсичності в порівнянні з існуючими лікарськими засобами, які використовуються як стандарт.
2. Другий напрямок полягає у відборі з'єднань з одним певним видомфармакологічної активності. Цей напрямок отримав назву направленого дослідження лікарських засобів.
Перевага цієї системи полягає у швидшому відборі фармакологічно активних речовин, А недоліком є відсутність виявлення інших, можливо дуже цінних видів фармакологічної активності.
3. Наступний напрямок пошуку – модифікація структур наявних лікарських засобів. Цей шлях пошуку нових лікарських засобів є тепер досить поширеним. Хіміки-синтетики замінюють у існуючому з'єднанні один радикал іншим, вводять до складу вихідної молекули інші хімічні елементи або виробляють інші модифікації. Цей шлях дозволяє збільшити активність лікарського препарату, зробити його дію більш вибірковим, а також зменшити небажані сторони дії та його токсичність.
Цілеспрямований синтез лікарських речовин означає пошук речовин із заздалегідь заданими фармакологічними властивостями. Синтез нових структур із передбачуваною активністю найчастіше проводиться у тому класі хімічних сполук, де вже знайдені речовини, що мають певну спрямованість дії на даний орган або тканину.
Для основного скелета шуканої речовини можуть бути обрані ті класи хімічних сполук, до яких належать природні речовини, що беруть участь у здійсненні функцій організму. Цілеспрямований синтез фармакологічних речовин важче вести у нових хімічних класах сполук через відсутність необхідних початкових відомостей про зв'язок фармакологічної активності зі структурою речовини. І тут необхідні дані про користь речовини чи елемента.
Далі до обраного основного скелета речовини додають різні радикали, які сприятимуть розчиненню речовини в ліпідах та воді. Синтезовану структуру доцільно зробити розчинною одночасно і у воді, і в жирах з тією метою, щоб вона могла всмоктатися в кров, перейти з неї через гематотканевые бар'єри в тканини та клітини і потім вступити у зв'язок з клітинними мембранами або проникнути через них усередину клітини та з'єднатися з молекулами ядра та цитозоля.
Цілеспрямований синтез лікарських речовин стає вдалим, коли вдається знайти таку структуру, яка за розміром, формою, просторовим положенням, електронно-протонними властивостями та рядом інших фізико-хімічних показників відповідатиме живій структурі, що підлягає регулюванню.
Цілеспрямований синтез речовин має не тільки практичну мету - отримання нових лікарських речовин з потрібними фармакологічними та біологічними властивостями, а й одна із методів пізнання загальних і приватних закономірностей життєвих процесів. Для побудови теоретичних узагальнень необхідно подальше вивчення всіх фізико-хімічних характеристик молекули та з'ясування вирішальних змін у її структурі, що зумовлюють перехід одного виду активності до іншого.
Складання комбінованих препаратів є одним з найбільш ефективних шляхівпошуку нових лікарських засобів. Принципи, на основі яких відносяться багатокомпонентні лікарські препарати, можуть бути різними і змінюються разом з методологією фармакології. Розроблено основні засади та правила складання комбінованих засобів.
Найчастіше до комбінованих засобів включаються лікарські речовини, які впливають на етіологію захворювання та основні ланки патогенезу хвороби. У комбіноване засіб зазвичай включаються лікарські речовини у малих чи середніх дозах, якщо з-поміж них існують явища взаємного посилення дії (потенціювання чи підсумовування).
Комбіновані засоби, складені з урахуванням зазначених раціональних принципів, відрізняються тим, що вони викликають значний лікувальний ефект за відсутності чи мінімум негативних явищ. Остання їхня властивість обумовлена введенням малих доз окремих інгредієнтів. Істотна перевага малих доз полягає і в тому, що вони не порушують природних захисних або компенсаторних механізміворганізму.
Комбіновані препарати складаються також і за принципом включення до них таких додаткових інгредієнтів, які усувають негативну дію основної речовини.
Комбіновані препарати складаються з включенням різних засобів, що коригують, усувають небажані властивості основних лікарських речовин (запах, смак, подразнення) або регулюють швидкість звільнення лікарської речовини з лікарської форми або швидкість всмоктування його в кров.
Раціональне складання комбінованих засобів дозволяє цілеспрямовано збільшити фармакотерапевтичний ефект та усунути чи зменшити можливі негативні сторони дії лікарських засобів на організм.
При комбінуванні лікарських засобів окремі компоненти повинні бути сумісні між собою у фізико-хімічному, фармакодинамічному та фармакокінетичному відношеннях.
3. ПРО СТВОРЕННЯ НОВИХ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ
3. ПРО СТВОРЕННЯ НОВИХ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ
Прогрес фармакології характеризується безперервним пошуком та створенням нових, більш активних та безпечних препаратів. Шлях від хімічної сполуки до лікарського засобу представлений на схемі 1.1.
Останнім часом в отриманні нових лікарських засобів все більшого значення набувають фундаментальні дослідження. Вони стосуються не тільки хімічних (теоретичної хімії, фізичної хіміїта ін), а й суто біологічних проблем. Успіхи молекулярної біології, молекулярної генетики, молекулярної фармакології стали істотно позначатися на такому прикладному аспекті фармакології, як створення нових препаратів. Справді, відкриття багатьох ендогенних лігандів, вторинних передавачів, пресинаптичних рецепторів, нейромодуляторів, виділення окремих рецепторів, розробка методів дослідження функції іонних каналів та зв'язування речовин із рецепторами, успіхи генної інженерії тощо. - все це відіграло вирішальну роль у визначенні найперспективніших напрямів конструювання нових лікарських засобів.
Велика значимість фармакодинамічних досліджень на вирішення прикладних завдань сучасної фармакології очевидна. Так, відкриття механізму дії нестероїдних протизапальних засобів принципово змінило шляхи пошуку та оцінки таких препаратів. Новий напрямок у фармакології пов'язаний з виділенням, широким дослідженням та впровадженням у медичну практику простагландинів. Відкриття системи простациклін-тромбоксан стало серйозною науковою основою для цілеспрямованого пошуку та практичного застосування антиагрегантів. Виділення енкефалінів та ендорфінів стимулювало дослідження щодо синтезу та вивчення опіоїдних пептидів з різним спектром рецепторної дії. Встановлення ролі протонового насоса у секреції хлористоводневої кислоти шлунка призвело до створення невідомих раніше препаратів – інгібіторів протонового насоса. Відкриття ендотеліального релаксуючого фактора (NO) дозволило
Схема 1.1.Послідовність створення та впровадження лікарських засобів.
Примітка. МОЗ РФ – Міністерство охорони здоров'я РФ.
пояснити механізм судинорозширювальної дії м-холіноміметиків. Ці роботи сприяли також з'ясуванню механізму вазодилатуючого ефекту нітрогліцерину та натрію нітропрусиду, що важливо для подальших пошуків нових фізіологічно активних з'єднань. Дослідження механізмів фібринолізу дозволило створити цінний вибірково діючий фібринолітик – тканинний активатор профібринолізину. Таких прикладів можна навести багато.
Створення лікарських засобів зазвичай починається з досліджень хіміків та фармакологів, творча співдружність яких є основою для «конструювання» нових препаратів.
Пошук нових лікарських засобів розвивається за такими напрямами.
I. Хімічний синтез препаратівА. Спрямований синтез:
1) відтворення біогенних речовин;
2) створення антиметаболітів;
3) модифікація молекул сполук із відомою біологічною активністю;
4) вивчення структури субстрату, з яким взаємодіє лікарський засіб;
5) поєднання фрагментів структур двох з'єднань із необхідними властивостями;
6) синтез, заснований на вивченні хімічних перетвореньречовин в організмі (проліки; засоби, що впливають на механізми біотрансформації речовин).
Б. Емпіричний шлях:
1) випадкові знахідки;
2) скринінг.
ІІ. Одержання препаратів з лікарської сировини та виділення індивідуальних речовин:
1) тваринного походження;
2) рослинного походження;
3) із мінералів.
ІІІ.Виділення лікарських речовин, які є продуктами життєдіяльності грибів та мікроорганізмів; біотехнологія (клітинна та генна інженерія)
Як зазначалося, нині лікарські засоби отримують головним чином у вигляді хімічного синтезу. Один з важливих шляхів спрямованого синтезу полягає в відтворенні біогенних речовин,що утворюються у живих організмах. Так, наприклад, були синтезовані адреналін, норадреналін, γ -аміномасляна кислота, простагландини, ряд гормонів та інші фізіологічно активні сполуки
Пошук антиметаболітів (антагоністів природних метаболітів) також призвів до одержання нових лікарських засобів. Принцип створення антиметаболітів полягає у синтезі структурних аналогів природних метаболітів, які надають протилежну метаболітам дію. Наприклад, антибактеріальні засоби сульфаніламіди подібні до будови з параамінобензойною кислотою (див. нижче), необхідною для життєдіяльності мікроорганізмів, і є її антиметаболітами. Змінюючи структуру фрагментів молекули ацетилхоліну, можна також отримати його антагоністи. Нижче
наведено будову ацетилхоліну та його антагоніста - гангліоблокатора гігронія. В обох випадках є явна структурна аналогія в кожній парі сполук.
Один з найпоширеніших шляхів пошуку нових лікарських засобів - хімічна модифікація сполук із відомою біологічною активністю.Головне завдання таких досліджень полягає у створенні нових препаратів (активніших, менш токсичних), що вигідно відрізняються від вже відомих. Вихідними сполуками можуть бути природні речовини рослинного (рис. I.8) і тваринного походження, і навіть синтетичні речовини. Так, на основі гідрокортизону, що продукується корою наднирника, синтезовано багато значно активніших глюкокортикоїдів, що меншою мірою впливають на водно-сольовий обмінніж їх прототип. Відомі сотні синтезованих сульфаніламідів, барбітуратів та інших сполук, з яких лише окремі речовини, структура яких забезпечує необхідні фармакотерапевтичні властивості, запроваджені у медичну практику. Подібні дослідження рядів сполук спрямовані також на вирішення однієї з основних проблем фармакології – з'ясування залежності між хімічною будовою речовин, їх фізико-хімічними властивостямита біологічною активністю. Встановлення таких закономірностей дозволяє проводити синтез препаратів цілеспрямованіше. При цьому важливо з'ясувати, які хімічні угруповання та особливості структури визначають основні ефекти дії речовин, що досліджуються.
Останніми роками намітилися нові підходи до створення лікарських засобів. За основу береться не біологічно активна речовина, як це робилося раніше, а субстрат, з яким вона взаємодіє (рецептор, фермент тощо). Для таких досліджень необхідні максимально докладні дані про тривимірну структуру макромолекул, які є основною «мішенню» для препарату. В даний час є банк таких даних, що включають значну кількість ферментів і нуклеїнових кислот. Прогресу у цьому напрямі сприяла низка факторів. Насамперед було вдосконалено рентгеноструктурний аналіз, а також розроблено спектроскопію, засновану на ядерно-магнітному резонансі. Останній метод відкрив нові можливості, оскільки дозволив встановлювати тривимірну структуру речовин у розчині, тобто. у некристалічному стані. Істотним моментом стало і те, що за допомогою генної інженерії вдалося отримати достатню кількість субстратів для детального хімічного та фізико-хімічного дослідження.
Використовуючи дані про властивості багатьох макромолекул, вдається за допомогою комп'ютерів моделювати їх структуру. Це дає чітке уявлення про геометрію не тільки всієї молекули, а й її активних центрів, що взаємодіють із лігандами. Досліджуються особливості топографії поверхні
Мал. I.8.(I-IV) Отримання препаратів із рослинної сировини та створення їх синтетичних замінників (на прикладі курареподібних засобів).
I.Спочатку з низки рослин Південної Америкиіндіанцями було виділено стрільну отруту - кураре, що викликає параліч скелетних м'язів.
а, б - рослини, з яких одержують кураре;в - висушені гарбузові горщики з кураре та знаряддя полювання індіанців;г - полювання за допомогою кураре. У довгі люльки (духові рушниці) індіанці поміщали маленькі легкі стріли з вістрями, змащеними кураре; енергійним видихом мисливець посилав стрілу в ціль; з місця влучення стріли кураре всмоктувалося, наступав параліч м'язів, і тварина ставала здобиччю мисливців.
ІІ.У 1935 р. було встановлено хімічна будоваодного з основних алкалоїдів кураре – тубокурарину.
ІІІ.У медицині очищене кураре, що містить суміш алкалоїдів (препарати курарин, інтокострин), почали застосовувати з 1942 р. Потім почали використовувати розчин алкалоїду тубокурарину хлориду (лікарський препарат відомий також під назвою тубарин). Тубокурарину хлорид застосовують для розслаблення кістякових м'язів під час проведення хірургічних операцій.
IV.Надалі було отримано багато синтетичних курареподібних засобів. При їх створенні виходили із структури тубокурарину хлориду, що має 2 катіонні центри (N+- N+), розташовані на певній відстані один від одного.
субстрату, характер його структурних елементів та можливі видиміжатомної взаємодії з ендогенними речовинами чи ксенобіотиками З іншого боку, комп'ютерне моделювання молекул, використання графічних систем та відповідних статистичних методівдозволяють скласти досить повне уявлення про тривимірну структуру фармакологічних речовин та розподіл їх електронних полів. Така сумарна інформація про фізіологічно активні речовини та субстрат має сприяти ефективному конструюванню потенційних лігандів з високими комплементарністю та афінітетом. Досі про такі можливості можна було лише мріяти, зараз це стає реальністю.
Генна інженерія відкриває додаткові можливості дослідження значимості окремих компонентів рецептора для їхнього специфічного зв'язування з агоністами або антагоністами. Цими методами вдається створювати комплекси з окремими субодиницями рецепторів, субстрати без передбачуваних місць зв'язування лігандів, білкові структури з порушеним складом чи послідовністю амінокислот тощо.
Не доводиться сумніватися, що ми перебуваємо на порозі принципових змін у тактиці створення нових препаратів.
Привертає увагу можливість створення нових препаратів на основі вивчення їх хімічних перетворень в організмі.Ці дослідження розвиваються у двох напрямках. Перший напрямок пов'язаний із створенням так званих проліків. Вони є або комплекси «речовина-носій - активна речовина», або є біопрекурзорами.
При створенні комплексів «речовина-носій-активна речовина» найчастіше мають на увазі спрямований транспорт. «Речовина-носій» зазвичай поєднується з активною речовиною за рахунок ковалентних зв'язків. Вивільняється активна сполука під впливом відповідних ферментів дома дії речовини. Бажано, щоб носій розпізнавався клітиною-мішенню. У цьому випадку можна досягти значної вибірковості дії.
Функцію носіїв можуть виконувати білки, пептиди та інші сполуки. Так, наприклад, можна отримати моноклональні антитіладо специфічних антигенів епітелію молочних залоз Такі антитіла-носії у комплексі із протиобластомними засобами, очевидно, можуть бути випробувані при лікуванні дисемінованого раку молочної залози. З пептидних гормонівяк носій представляє інтерес β-меланотропін, який розпізнається злоякісними клітинами меланоми. Глікопротеїни можуть досить вибірково взаємодіяти з гепатоцитами та деякими клітинами гепатоми.
Виборче розширення ниркових судин спостерігається при використанні γ-глутаміл-ДОФА, який піддається ниркам метаболічним перетворенням, що призводять до вивільнення дофаміну.
Іноді «речовини-носії» використовують для транспортування препаратів через біологічні мембрани. Так відомо, що ампіцилін погано всмоктується з кишечника (близько 40%). Його естерифікований ліпофільний пролік - бакампіцилін - абсорбується з травного тракту на 98-99%. Сам бакампіцилін неактивний; Протимікробна активність проявляється тільки при відщепленні естеразами в сироватці крові ампіциліну.
Для полегшення проходження через біологічні бар'єри зазвичай використовують ліпофільні сполуки. Крім наведеного прикладу, можна назвати цетиловий ефір γ-аміномасляна кислота (ГАМК), який на відміну від ГАМК легко проникає в тканини мозку. Добре проходить через рогову оболонкуока фармакологічно інертний дипіваліновий ефір адреналіну. У тканинах ока він піддається ензиматичному гідролізу, що призводить до локального утворення адреналіну. У зв'язку з цим дипіваліновий ефір адреналіну, названий дипівефрином, виявився ефективним при лікуванні глаукоми.
Інший різновид проліків отримав назву біопрекурзорів (або метаболічних прекурзорів). На відміну від комплексу «речовина-носій-активна речовина», заснованого на тимчасовому зв'язку обох компонентів, біопрекурзор є новою хімічна речовина. В організмі з нього утворюється інша сполука – метаболіт, який і є активною речовиною. Приклади утворення в організмі активних метаболітів добре відомі (пронтозил-сульфаніламід, іміпрамін-дезметиліміпрамін, L-ДОФА-до-фамін та ін.). За цим же принципом було синтезовано про-2-РАМ,який на відміну від 2-рамдобре проникає в ЦНС, де вивільняється активний реактиватор ацетилхолінестерази 2-РАМ.
Крім підвищення селективності дії, збільшення ліпофільності та відповідно біодоступності, проліки можуть бути використані
для створення водорозчинних препаратів (для парентерального введення), а також для усунення небажаних органолептичних та фізико-хімічних властивостей.
Другий напрямок, заснований на дослідженні біотрансформації речовин, передбачає вивчення механізмів їх хімічних перетворень. Знання ферментативних процесів, які забезпечують метаболізм речовин, дозволяє створювати препарати, які змінюють активність ферментів. Так, наприклад, синтезовані інгібітори ацетилхолінестерази (прозерин та інші антихолінестеразні засоби), які посилюють та пролонгують дію природного медіатора ацетилхоліну. Отримано також інгібітори ферменту МАО, що бере участь в інактивації норадреналіну, дофаміну, серотоніну (до них відносяться антидепресант ніаламід та ін.). Відомі речовини, що індукують (підсилюють) синтез ферментів, що беруть участь у процесах детоксикації хімічних сполук (наприклад, фенобарбітал).
Крім спрямованого синтезу, досі зберігає певне значення емпіричний шлях отримання лікарських засобів. Ряд препаратів було введено в медичну практику внаслідок випадкових знахідок. Так, зниження рівня цукру крові, виявлене при використанні сульфаніламідів, призвело до синтезу їх похідних із вираженими гіпоглікемічними властивостями. Зараз вони широко застосовуються при лікуванні цукрового діабету(бутамід та аналогічні йому препарати). Дія тетурама (антабуса), що використовується при лікуванні алкоголізму, також було виявлено випадково у зв'язку з його застосуванням у промисловому виробництві під час виготовлення гуми.
Одним з різновидів емпіричного пошуку є скринінг 1. У цьому випадку будь-які хімічні сполуки, які можуть бути призначені для немедичних цілей, перевіряють на біологічну активність з використанням різноманітних методик. Скринінг - дуже трудомісткий та малоефективний шлях емпіричного пошуку лікарських речовин. Однак іноді він неминучий, особливо якщо досліджується новий клас хімічних сполук, властивості яких, виходячи з їхньої структури, важко прогнозувати.
В арсеналі лікарських засобів, окрім синтетичних препаратів, значне місце посідають препарати та індивідуальні речовини з лікарської сировини(Рослинного, тваринного походження та з мінералів; табл. I.2). Таким шляхом отримані багато широко застосовуваних медикаментів не тільки у вигляді більш-менш очищених препаратів (галенові, новогаленові, органопрепарати), але також у вигляді індивідуальних хімічних сполук (алкалоїди 2, глікозиди 3). Так, з опію виділяють алкалоїди морфін, кодеїн, папаверин, з раувольфії змієподібної – резерпін, з наперстянки – серцеві глікозиди дигітоксин, дигоксин, з ряду ендокринних залоз- Гормони.
1 Від англ. to screen- Просіювати.
2 Алкалоїди - азотисті органічні сполуки, що містяться головним чином рослинах. Вільні алкалоїди є підставами [звідси назва алкалоїдів: al-qili(арабськ.) - луг, eidos(грец.) – вид]. У рослинах вони зазвичай містяться у вигляді солей. Багато алкалоїдів мають високу біологічну активність (морфін, атропін, пілокарпін, нікотин та ін.).
3 Глікозиди – група органічних сполук рослинного походження, що розпадаються при впливі ферментів або кислот на цукор, або глікон (від грец. glykys- солодкий), і нецукристу частину, або аглікон. Ряд глікозидів використовується як лікарські засоби (строфантин, дигоксин та ін).
Таблиця І.2.Препарати природного походження
Деякі лікарські речовини є продуктами життєдіяльності грибів та мікроорганізмів.
Успішний розвиток цього шляху призвів до створення сучасної біотехнології,яка заклала основи для створення нового покоління лікарських засобів. У фармацевтичній промисловості вже зараз відбуваються великі зміни, а у найближчій перспективі очікуються радикальні зміни. Пов'язано це з бурхливим розвитком біотехнології. У принципі, біотехнологія була відома давно. Вже у 40-ті роки ХХ ст. стали отримувати пеніцилін методом ферментації із культури певних видів цвілевого гриба пеніциліум. Ця технологія була використана при біосинтезі інших антибіотиків. Однак у середині 70-х років відбувся різкий стрибоку розвитку біотехнології. Це з двома великими відкриттями: розробкою гібридомної технології (клітинна інженерія) і методу рекомбінантних ДНК (генна інженерія), які й визначили прогрес сучасної біотехнології.
Біотехнологія - це мультидисципліна, у розвитку якої велику роль грають молекулярна біологія, включаючи молекулярну генетику, імунологія, різні галузі хімії та ряд технічних дисциплін. Основним змістом біотехнології є використання в промисловості біологічних систем та процесів. Зазвичай для отримання необхідних сполук використовують мікроорганізми, культури клітин, тканин рослин і тварин.
На основі біотехнології вдалося створити десятки нових лікарських засобів. Так, отримано інсулін людини; гормон росту; інтерферони; інтерлейкін-2; фактори росту, що регулюють гемопоез - еритропоетин, філграстим, молграмостим; антикоагулянт лепірудин (рекомбінантний варіант гірудину); фібринолітик урокіназу; тканинний активатор профібринолізину алтеплазу; протилейкемічний препарат L-аспарагіназа та багато інших.
Великий інтерес становлять моноклональні антитіла, які можуть бути використані при лікуванні пухлин (наприклад, препарат цієї групи трастузумаб ефективний при раку молочної залози, а ритуксімаб - при лімфогранулематозі). До групи моноклональних антитіл відноситься також антиагрегант абциксимаб. Крім того, моноклональні антитіла знаходять застосування як антидоти, зокрема, при інтоксикації дигоксином та іншими серцевими глікозидами. Один із таких антидотів випускається під назвою Digoxin immune fab (Digibind).
Цілком очевидно, що роль та перспективи біотехнології щодо створення препаратів нових поколінь дуже великі.
При фармакологічному дослідженні потенційних препаратівдокладно вивчається фармакодинаміка речовин: їхня специфічна активність, тривалість ефекту, механізм та локалізація дії. Важливим аспектом дослідження є фармакокінетика речовин: всмоктування, розподіл та перетворення в організмі, а також шляхи виведення. Спеціальна увага приділяється побічним ефектам, токсичності при одноразовому та тривалому застосуванні, тератогенності, канцерогенності, мутагенності Необхідно порівнювати нові речовини з відомими препаратами тих самих груп. При фармакологічній оцінці сполук використовують різноманітні фізіологічні, біохімічні, біофізичні, морфологічні та інші методи дослідження.
Велике значення має вивчення ефективності речовин за відповідних патологічних станах(Експериментальна фармакотерапія). Так, лікувальна діяпротимікробних речовин випробовують на тваринах, заражених збудниками певних інфекцій, протиобластомні засоби – на тваринах з експериментальними та спонтанними пухлинами. Крім того, бажано мати відомості про особливості дії речовин на тлі тих патологічних станів, при яких вони можуть бути використані (наприклад, при атеросклерозі, інфаркті міокарда, запаленні). Цей напрямок, як зазначалося, отримав назву «патологічної фармакології». На жаль, існуючі експериментальні моделі рідко повністю відповідають тому, що спостерігається у клініці. Проте вони певною мірою імітують умови, у яких призначають лікарські засоби, і тим самим наближають експериментальну фармакологію до практичної медицини.
Результати дослідження речовин, перспективних як лікарських препаратів, передають до Фармакологічного комітету МОЗ РФ, до якого входять експерти різних спеціальностей (переважно фармакологи та клініцисти). Якщо Фармакологічний комітет вважає проведені експериментальні дослідження вичерпними, пропоновану сполуку передають до клінік, які мають необхідний досвід дослідження лікарських речовин. Це дуже важливий етап, оскільки вирішальне слово щодо оцінки нових лікарських засобів належить клініцистам. Велика роль у цих дослідженнях відводиться клінічним фармакологам, основним завданням яких є клінічне вивчення фармакокінетики та фармакодинаміки лікарських речовин, у тому числі нових препаратів, та розробка на цій основі найбільш ефективних та нешкідливих методів їх застосування.
При клінічному випробуваннінових лікарських засобів слід виходити із низки принципів (табл. I.3). Насамперед їх необхідно дослідити на значному контингенті хворих. У багатьох країнах часто передує випробування на здорових (добровольцях). Дуже важливо, щоб кожна нова речовина порівнювалася з добре відомими препаратамитієї ж групи (наприклад,
Таблиця І.3.Принципи клінічного дослідженнянових лікарських засобів (їх фармакотерапевтичної ефективності, побічних та токсичних ефектів)
опіоїдні анальгетики – з морфіном, серцеві глікозиди – зі строфантином та глікозидами наперстянки). Новий лікарський засіб обов'язково має відрізнятися від наявних на краще.
При клінічному випробуванні речовин необхідно використовувати об'єктивні методи, що дозволяють кількісно оцінити ефекти, що спостерігаються. Комплексне дослідження з використанням великого набору адекватних методик - ще одна з вимог, що висуваються до клінічних випробувань фармакологічних речовин.
У випадках, коли в ефективності речовин істотну рольможе грати елемент сугестії (навіювання), використовують плацебо 1 - лікарські форми, які за зовнішнім виглядом, запахом, смаком та іншими властивостями імітують прийнятий препарат, але не містять лікарської речовини (складаються лише з індиферентних формоутворюючих речовин). При «сліпому контролі» у невідомій для хворого послідовності чергують лікарську речовину та плацебо. Тільки лікар знає, коли хворий приймає плацебо. При «подвійному сліпому контролі» про це поінформовано третю особу (завідувач відділення або інший лікар). Такий принцип дослідження речовин дозволяє особливо об'єктивно оцінити їхню дію, тому що при низці патологічних станів (наприклад, при деяких болях) плацебо може давати позитивний ефекту значної частини хворих.
Достовірність даних, отриманих різними методами, має бути підтверджена статистично.
Важливим елементом клінічного дослідження нових препаратів є дотримання етичних принципів. Наприклад, необхідна згода пацієнтів на включення їх до певної програми вивчення нового лікарського засобу. Не можна проводити випробування на дітях, вагітних жінках, пацієнтах із психічними захворюваннями. Застосування плацебо виключено, якщо захворювання загрожує життю. Однак вирішувати ці питання не завжди просто, тому що в інтересах хворих іноді доводиться йти на певний ризик. Для вирішення цих завдань існують спеціальні етичні комітети, які роз-
1 Від латів. placeo- Сподобаюся.
дивляться відповідні аспекти під час проведення випробувань нових лікарських засобів.
У багатьох країнах клінічне випробування нових лікарських речовин зазвичай проходить 4 фази.
1-ша фаза.Проводиться на невеликій групі здорових добровольців. Встановлюються оптимальні дозування, які викликають бажаний ефект. Доцільні також фармакокінетичні дослідження щодо всмоктування речовин, періоду їх «напівжиття», метаболізму. Рекомендується, щоб такі дослідження виконували клінічні фармакологи.
2-а фаза.Проводиться на невеликій кількості хворих (зазвичай до 100-200) із захворюванням, для лікування якого пропонується даний препарат. Детально досліджуються фармакодинаміка (включаючи плацебо) і фармакокінетика речовин, реєструються побічні ефекти, що виникають. Цю фазу апробації рекомендується проводити у спеціалізованих клінічних центрах.
3-тя фаза.Клінічне (рандомізоване 1 контрольоване) випробування на великому контингенті хворих (до кількох тисяч). Докладно вивчаються ефективність (включаючи «подвійний сліпий контроль») та безпечність речовин. Спеціальну увагу звертають на побічні ефекти, у тому числі алергічні реакції та токсичність препарату. Проводиться зіставлення коїться з іншими препаратами цієї групи. Якщо результати проведеного дослідження позитивні, матеріали подаються в офіційну організацію, яка дає дозвіл на реєстрацію та випуск препарату для практичного застосування. У нашій країні це Фармакологічний комітет МОЗ РФ, рішення якого затверджуються міністром охорони здоров'я.
Хіміко-фармацевтична промисловість випускає дуже багато лікувально-профілактичних препаратів. У нашій країні зареєстровано та занесено до Державний реєстрпонад 3 тис. лікарських засобів. Однак перед фармакологами та хіміками стоїть завдання постійного пошуку та створення нових, ефективніших лікувально-профілактичних засобів.
Особливого успіху у створенні нових препаратів досягли фармакологія та фармацевтична промисловість у другій половині минулого століття. 60-90% сучасних лікарських засобів було відомо ще 30 – 40 років тому. Розробка та виробництво нових лікарських засобів - тривалий процес ретельних, багатоетапних фармакологічних дослідженьта різнобічної організаційної діяльності фармакологів, хіміків, фармацевтів.
Створення лікарських препаратів можна поділити на кілька етапів:
1) складання плану пошуку індивідуальної речовини або сумарного препарату, який можна отримати з різних джерел;
2) одержання речовин, які намічені;
3) первинне дослідженнянового препарату на лабораторних тваринах. При цьому вивчають фармакодинаміку речовин (специфічна активність, тривалість ефекту, механізм та локалізація дії) та фармакокінетику препарату (всмоктування, розподіл, перетворення в організмі та виведення). Визначають також побічний ефект, токсичність, канцерогенність, тератогенність та імуногенність, ефективність речовин при патологічних станах;
4) більше детальне дослідженнявідібраних речовин та порівняння їх з відомими лікарськими препаратами;
5) передача перспективних лікарських препаратів до фармакологічного комітету, що складається з експертів різних спеціальностей;
6) клінічне випробування нових лікарських засобів. Від лікарів у цей час потрібний творчий, суворо Научний підхіду визначенні дозувань, схеми застосування, встановленні показань, протипоказань та побічних явищ;
7) вторинне подання результатів клінічних випробувань до фармакологічного комітету. При позитивному рішенні лікарська речовина отримує «запис про народження», йому надається фармацевтична назва та видається рекомендація для промислового виробництва;
8) розробка технології промислового виробництва препаратів.
До джерел отримання лікарських засобів можна віднести:
· - мінеральні речовини;
· - сировина рослинного та тваринного походження;
· - синтетичні сполуки;
· - Продукти життєдіяльності мікроорганізмів та грибів.
В даний час пошук лікарських речовин ведеться за такими напрямками:
· - Хімічний синтез препаратів;
· - Отримання препаратів з лікарської сировини;
· - Біосинтез лікарських речовин - продуктів життєдіяльності мікроорганізмів та грибів;
· - Генетична інженерія лікарських засобів.
Хімічний синтез препаратів поділяється на два напрямки:
· Спрямований синтез;
· Емпіричний шлях.
Спрямований синтезможе здійснюватися шляхом відтворення біогенних речовин, які синтезуються живими організмами. Таким шляхом були отримані адреналін, норадреналін, окситоцин та ін. До спрямованого синтезу відноситься пошук антиметаболітів – антагоністів природних метаболітів. Наприклад, антиметаболіти параамінобензойної кислоти, необхідної для росту та розвитку мікроорганізмів, - сульфаніламідні препарати. Створення нових лікарських речовин може здійснюватись шляхом хімічної модифікації молекул сполук з відомою біологічною активністю. Цим шляхом синтезовано багато більш ефективних сульфаніламідних препаратів. Певний інтерес є шлях створення нових лікарських засобів, заснований на вивченні хімічних перетворень ліків в організмі та їх продуктів метаболізму, а також механізмів хімічних перетворень речовин. Наприклад, у процесі біотрансформації імізину в організмі утворюється диметиліміпрамін, що має більш високу активність. Отримання нових препаратів можливе шляхом поєднання структур двох і більше відомих сполук з необхідними властивостями.
Певне значення у створенні нових препаратів має і емпіричний шлях.В результаті випадкових знахідок було відкрито низку препаратів. Близько 40 років тому косметичні фірми стали випускати крем для гоління з додаванням речовин, які дратували м'язові волокна, що піднімають волосся (бороду легше голити). Випадково один допитливий перукар звернув увагу на те, що у його клієнтів, які хворіли гіпертонічною хворобою, після застосування нового крему кров'яний тискзменшується. Клофелін, який входив до складу крему, в даний час широко застосовують для зниження артеріального тиску. Випадково відкрито проносний засіб фенолфталеїн та антидіабетичний препарат будамід.
В основному емпіричний шлях відкриття нових препаратів здійснюється шляхом скринінгу(Від англ. To Screen - просівати). Цей шлях заснований на випробуванні багатьох хімічних сполук для виявлення нового ефективного препарату. Це малоефективний і трудомісткий шлях пошуку лікарських речовин. У середньому на 5-10 тис. досліджених сполук припадає один оригінальний препарат. Вартість одного препарату, що отримується цим шляхом, становить близько 7 млн дол.
Біотехнологія- один із майбутніх напрямків отримання лікарських засобів із сировини рослинного та тваринного походження та мікроорганізмів.
Перспективним напрямом для фармакології у створенні нових лікарських засобів є використання досягнень генетичної інженерії.Так, маніпуляції з генами дозволили створити бактерії, які продукують інсулін, гормон росту людини, інтерферон. Ці препарати в сотні разів дешевші за свої природні аналоги, і їх часто вдається отримати в більш очищеному вигляді. А якщо врахувати, що низка активних речовин білкового походження є в організмі людини і тварин у мізерних кількостях і навіть для їх дослідження доводиться переробляти кілограми біоматеріалу, то перспективи цього напряму у фармакології стають зрозумілими. На основі генно-інженерних методів отримано білки, що регулюють імунну відповідь; білки, що є основою зубної емалі; білки з вираженою протизапальною дією; білки, що стимулюють зростання та розвиток кровоносних судин.
У ряді країн вже почали застосовувати генно-інженерний активізатор плазміногену, що дозволяє швидко та ефективно розчинити тромби в кровоносних судинах. Все ширше використовується генно-інженерний фактор некрозу пухлин – ефективний протираковий засіб.
Технічні стандарти виробництва лікарського засобу та її форм, методи контролю якості стверджує Фармакопейний комітет Росії. Тільки з його схвалення лікарський препарат випускається для широкого медичного чи ветеринарного застосування.
Розробка нових лікарських засобів здійснюється спільними зусиллями багатьох галузей науки, при цьому основна роль належить фахівцям у галузі хімії, фармакології, фармації. Створення нового лікарського засобу є рядом послідовних етапів, кожен з яких повинен відповідати певним положенням і стандартам, затвердженим державними установами- Фармакопейним Комітетом, Фармакологічним Комітетом, Управлінням М3 РФ щодо впровадження нових лікарських засобів.
Процес створення нових лікарських засобів виконується відповідно до міжнародними стандартами- GLP (Good Laboratory Practice - Якісна лабораторна практика), GMP (Good Manufacturing Practice - Якісна
виробнича практика) та GCP (Good Clinical Practice - Якісна клінічна практика).
Знаком відповідності нового лікарського засобу, що розробляється, цим стандартам є офіційний дозвіл процесу їх подальшого дослідження - IND (Investigation New Drug).
Отримання нової активної субстанції ( діючої речовиниабо комплексу речовин) йде за трьома основними напрямками.
Хімічний синтез лікарських речовин Емпіричний шлях: скринінг, випадкові знахідки; Спрямований синтез: відтворення структури ендогенних речовин; хімічна модифікація відомих молекул; Цілеспрямований синтез (раціональний дизайн хімічної сполуки), заснований на розумінні залежності «хімічна структура - Фармакологічна дія».
Емпіричний шлях (від грец. Empeiria - досвід) створення лікарських речовин заснований на методі «проб і помилок», при якому фармакологи беруть ряд хімічних сполук та визначають за допомогою набору біологічних тестів(На молекулярному, клітинному, органному рівнях і на цілому тваринному) наявність або відсутність у них певної фармакологічної активності. Так, наявність протимікробної активності визначають мікроорганізмах; спазмолітичної активності – на ізольованих гладком'язових органах (ex vivo); гіпоглікемічної активності - за здатністю знижувати рівень цукру в крові випробуваних тварин (in vivo). Потім серед досліджуваних хімічних сполук вибирають найбільш активні та порівнюють ступінь їх фармакологічної активності та токсичності з існуючими лікарськими засобами, які використовуються як стандарт. Такий шлях відбору активних речовин отримав назву лікарського скринінгу (від англ, screen – відсівати, сортувати). Ряд препаратів було впроваджено у медичну практику внаслідок випадкових знахідок. Так було виявлено протимікробну дію азобарвника з сульфаніламідним бічним ланцюгом (червоного стрептоциду), внаслідок чого з'явилася ціла група хіміотерапевтичних засобів – сульфаніламіди.
Інший шлях створення лікарських речовин полягає у отриманні сполук з певним видом фармакологічної активності. Він отримав назву спрямованого синтезу лікарських речовин. Перший етап такого синтезу полягає у відтворенні речовин, що утворюються в живих організмах. Так були синтезовані адреналін, норадреналін, ряд гормонів, простагландини, вітаміни.
Хімічна модифікація відомих молекул дозволяє створити лікарські речовини, що мають більш виражені фармакологічним ефектомі меншим побічною дією. Так, зміна хімічної структуриінгібіторів карбоангідрази призвело до створення тіазидних діуретиків, які мають сильнішу діуретичну дію.
Введення додаткових радикалів та фтору в молекулу налідіксової кислоти дозволило отримати нову групу протимікробних засобів- фторхінолонів з розширеним спектром протимікробної дії.
Цілеспрямований синтез лікарських речовин передбачає створення речовин із заздалегідь заданими фармакологічними властивостями. Синтез нових структур із передбачуваною активністю найчастіше проводиться у тому класі хімічних сполук, де вже знайдено речовини, які мають певну спрямованість дії. Прикладом може бути створення блокаторів Н2-гістамінових рецепторів. Було відомо, що гістамін є потужним стимулятором секреції хлористоводневої кислоти в шлунку і що протигістамінні засоби (застосовуються при алергічних реакціях) не усувають цей ефект. На цій підставі було зроблено висновок, що існують підтипи гістами – нових рецепторів, що виконують різні функції, і ці підтипи рецепторів блокуються речовинами різної хімічної структури. Було висунуто гіпотезу, що модифікація молекули гістаміну може призвести до створення селективних антагоністів гістамінових рецепторівшлунку. В результаті раціонального дизайну молекули гістаміну в середині 70-х років XX століття з'явився противиразковий засіб циметидин – перший блокатор Н2-гістамінових рецепторів.
Виділення лікарських речовин з тканин та органів тварин, рослин та мінералів
Таким шляхом виділено лікарські речовини чи комплекси речовин: гормони; галенові, новогаленові препарати, органопрепарати та мінеральні речовини.
Виділення лікарських речовин, що є продуктами життєдіяльності грибів та мікроорганізмів, методами біотехнології (клітинної та генної інженерії)
Виділенням лікарських речовин, що є продуктами життєдіяльності грибів та мікроорганізмів, займається біотехнологія.
Біотехнологія використовує у промисловому масштабі біологічні системи та біологічні процеси. Зазвичай застосовуються мікроорганізми, культури клітин, культури тканин рослин та тварин.
Біотехнологічними методами одержують напівсинтетичні антибіотики. Великий інтерес представляє отримання промисловому масштабі інсуліну людини методом генної інженерії. Розроблено біотехнологічні методи отримання соматостатину, фолікулостимулюючого гормону, тироксину, стероїдних гормонів.
Після отримання нової активної субстанції та визначення її основних фармакологічних властивостейвона проходить низку доклінічних досліджень.
Кожен лікарський засіб до того, як почне застосовуватися в практичній медицині, повинен пройти певну процедуру вивчення та реєстрації, яка гарантувала б, з одного боку, ефективність ліків при лікуванні даної патології, а з іншого боку – його безпеку.
Вивчення лікарського засобу поділяється на два етапи: доклінічний та клінічний.
На доклінічному етапі відбувається створення субстанції лікарської речовини та випробування лікарського препарату на тваринах з метою визначення фармакологічного профілю ліків, визначення гострої та хронічної токсичності, тератогенного (неуспадковані дефекти у потомстві), мутагенної (успадковані дефекти у потомстві) та канцерогенної дії (пухлинна трансформація) . Клінічні випробування проводяться на добровольцях та поділяються на три фази. Перша фаза проводиться на невеликій кількості здорових людейі служить визначення безпеки препарату. Друга фаза проводиться на обмеженій кількості пацієнтів (100-300 осіб). Визначають переносимість терапевтичних доз хворою людиною та очікувані небажані ефекти. Третя фаза виконується на великому числіпацієнтів (щонайменше 1.000-5.000 людина). Визначають ступінь виразності терапевтичного ефекту, уточнюють небажані ефекти При дослідженні паралельно з групою, яка приймає досліджувані ліки, набирається група, яка отримує стандартний препаратпорівняння (позитивний контроль) або неактивний препарат, який зовні імітує ліки, що вивчаються (плацебо контроль). Це необхідно для того, щоб виключити елемент самонавіювання при лікуванні цими ліками. При цьому приймає пацієнт контрольний препарат чи нові ліки може знати як сам пацієнт, а й лікар і навіть керівник дослідження. Паралельно з початком продажів нових ліків фармацевтичний концерн організовує четверту фазу клінічних випробувань (постмаркетингові дослідження). Мета цієї фази – виявити рідкісні, але потенційно небезпечні небажані ефекти ліків. Учасниками цієї фази є всі практикуючі лікарі, які призначають ліки та пацієнту, які його застосовують. При виявленні серйозних недоліків ліки можуть бути відкликані концерном. Загалом процес розробки нових ліків займає від 5 до 15 років.
При проведенні клінічних випробувань зросли інтенсивність спілкування та кооперація фахівців у галузі фундаментальної та клінічної фармакології, токсикології, клінічної медицини, генетики, молекулярної біології, хімії та біотехнології.
Фармакокінетичні та фармакодинамічні параметри стали визначати як на етапі доклінічних фармакологічних та токсикологічних досліджень, так і на стадії клінічних випробувань. Вибір доз став базуватися на оцінці концентрацій лікарських засобів та їх метаболітів в організмі. До арсеналу токсикології увійшли дослідження in vitroта експерименти на трансгенних тваринах, що дозволили наблизити моделі захворювань до реально існуючим хворобамлюдини.
У розвиток фармакології великий внесок зробили вітчизняні вчені. Іван Петрович Павлов (1849 – 1936) керував експериментальною лабораторією у клініці С. П. Боткіна (1879 – 1890), завідував кафедрою фармакології у Військово-медичній академії Санкт-Петербурга (1890 –1895). До цього, 1890 р., його було обрано завідувачем кафедри фармакології в Імператорському Томському університеті. Діяльність І. П. Павлова як фармаколога відрізнялася широким науковим розмахом, блискучою постановкою експериментів та глибоким фізіологічним аналізом
фармакологічні дані. Фізіологічні методи, створені І. П. Павловим, дозволили дослідити лікувальну дію серцевих глікозидів (конвалія, горицвіт, морозник) на серце та кровообіг, встановити механізм жарознижувального ефекту антипірину, вивчити вплив алкалоїдів (пілокарпін, нікотин, атропін, морфін), кислот та гіркоти на травлення.
Геніальним завершенням наукової творчості І. П. Павлова стали роботи з фізіології та фармакології вищої нервової діяльності. За допомогою методу умовних рефлексіввперше було відкрито механізм дії на ЦНС спирту етилового, бромідів, кофеїну. У 1904 р. дослідження І.П. Павлова були удостоєні Нобелівської премії.
Микола Павлович Кравков (1865 – 1924) – загальновизнаний основоположник сучасного етапу розвитку вітчизняної фармакології, творець великої наукової школи, керівник кафедри у Військово-медичній академії (1899 – 1924). Він відкрив новий експериментально-патологічний напрямок у фармакології, впровадив в експериментальну практику метод ізольованих органів, запропонував і спільно з хірургом С. П. Федоровим здійснив у клініці внутрішньовенний наркоз гедоналом. Н. П. Кравков є засновником вітчизняної промислової токсикології, еволюційної та порівняльної фармакології, вперше вивчав дію лікарських засобів на ендокринну систему. Двотомне керівництво М. П. Кравкова "Основи фармакології" видавалося 14 разів. На згадку про видатного вченого засновано премію та медаль за роботи, які зробили значний внесок у розвиток фармакології.
Учні Н. П. Кравкова Сергій Вікторович Анічков (1892 – 1981) та Василь Васильович Закусов (1903–1986) провели фундаментальні дослідження синаптотропних засобів та препаратів, що регулюють функції ЦНС.
Прогресивні напрями у фармакології створили М. П. Миколаїв (досліджував дію лікарських засобів при захворюваннях серцево-судинної системи), В. І. Скворцов (вивчав фармакологію синаптотропних та снодійних засобів), М.В. оцінки дії лікарських засобів, великий фахівець у галузі промислової токсикології), А. В. Вальдман (творець ефективних психотропних препаратів), М. Д. Машковський (творець оригінальних антидепресантів, автор популярного посібника з фармакотерапії для лікарів), Є. М. Думенова (створала ефективні засобидля лікування епілепсії), А. С. Саратиков (запропонував для клініки препарати камфори, психостимулятори-адаптогени, гепатотропні засоби, індуктори інтерферону).