NEUROFARMAKOLÓGIA 12. CNS gyógyszerek kutatásának, fejlesztésének folyamata

NEUROFARMAKOLÓGIA 12. CNS gyógyszerek kutatásának, fejlesztésének folyamata

MIRŐL LESZ SZÓ? Farmakológiai kutatás az iparban célok egy kutatási program folyamata gyógyszerkutatási módszerek receptor kötési teszt molekulatervezés sejtes módszerek izolált szerves vizsgálatok állatmodellek szerkezet-hatás összefüggés vizsgálatok gyógyszerjelölt kiválasztása, humán klinikai vizsgálatok új gyógyszer ipari gyógyszerkutatás szakaszai, költségei egy gyógyszer életútja a gyógyszeripar válsága transzlációs kutatások

ALAPHELYZET Orvosi igények Gyógyszergyárak gyógyszergyártás TB támogatás (ritka betegségek) Kielégítetlen orvosi igények Gyógyszergyárak R&D Akadémiai/egyetemi kutatóintézetek Kutatási támogatás

KUTATÁSI PROGRAM INDÍTÁSA Explorációs kutatás, irodalmazás Kutatási javaslat (kutatási team) Molekuláris célpont, hatásmód definiálása Terápiás célpont definiálása Koncepció kifejtése: miért várható, hogy a kiválasztott célponton ható gyógyszermolekula javítani fogja a betegség lefolyását, tüneteit? Munkaterv kifejtése (milyen vizsgálati modellekre van szükség?) Kémiai háttér (analóg kutatás, HTS, molekulatervezés lehetősége) Orvosi igények, kompetítor helyzet, piaci helyzet elemzése Döntés: kutatásvezetés/management Stratégia Erőforrás helyzet Kis- és nagy rizikójú programok - monitorozás

GYÓGYSZERKUTATÁSI PROGRAM SZAKASZAI KÉMIAI KIINDULÓPONT AZONOSÍTÁSA (HTS hit-ek, exploráció, ismert molekulák) LEAD MOLEKULA KERESÉS LEAD OPTIMALIZÁCIÓ GYÓGYSZERJELÖLT KIVÁLASZTÁSA FEJLESZTÉS (PREKLINIKAI, KLINIKAI)

GYÓGYSZERKUTATÁS, FEJLESZTÉS EXPLORÁCIÓ: alapkutatás, biológiai, kémiai koncepció target és indikáció megfogalmazása PREKLINIKAI KUTATÁS I. FÁZIS kutatási eszközpark összeállítása lead molekula kiválasztása PREKLINIKAI KUTATÁS II. FÁZIS lead optimalizáció gyógyszerjelölt molekula kiválasztása PREKLINIKAI FEJLESZTÉS kg. léptékű gyártás toxikológia KLINIKAI FEJLESZTÉS Fázis 1: tolerabilitás Fázis 2: klinikai koncepció bizonyítása Fázis 3: alkalmasság bizonyítása REGISZTRÁCIÓ 2-3 év 1,5 év 2 év 2 év 1 év 2 év 3 év 1 év

GYÓGYSZERKUTATÁS, FEJLESZTÉS

A GYÓGYSZERKUTATÁS KÖLTSÉGEI EXPLORÁCIÓ (2-3 év) PREKLINIKAI KUTATÁS I. FÁZIS (1,5 év) PREKLINIKAI KUTATÁS II. FÁZIS (2 év) teljes költség 1%-a teljes költség 1%-a teljes költség 7%-a PREKLINIKAI FEJLESZTÉS (2 év) teljes költség 9%-a KLINIKAI FEJLESZTÉS Fázis 1: tolerabilitás (1 év; 85% kiesési ráta) teljes költség 6%-a Fázis 2: klinikai koncepció bizonyítása (2 év; 75%) teljes költség 14%-a Fázis 3: alkalmasság bizonyítása (3 év; 50%) teljes költség 35%-a REGISZTRÁCIÓ (1 év; 5%) PIACI ELŐKÉSZÍTÉS teljes költség 9%-a teljes költség 18%-a Egy új gyógyszermolekula (NME=new molecular entity) kifejlesztésének költsége: kb. 2000000000 USD

GYÓGYSZERKUTATÁS SORÁN ALKALMAZOTT FONTOSABB MÓDSZEREK

MOLEKULA TERVEZÉS Klasszikus gyógyszerkémia SAR: szerkezet-hatás vizsgálat (structure-activity relationship) In silico megközelítések: FARMAKOFÓR MODELLEK Ligandok közötti hasonlóságon alapul RECEPTOR SZERKEZETÉN ALAPULÓ MODELLEK dokkoló programok intermolekuláris erők kiszámolása, Kovalens kötés (irreverzibilis) Elektrosztatikus (ionos) kölcsönhatás H-híd kötés Van der Waals erők Hidrofób kölcsönhatás MOLEKULA OPTIMALIZÁCIÓ

RECEPTOR KÖTÉSI (BINDING) TESZT, RADIOLIGANDOK Radioligand (pl.: 11 C-WAY-100635-5-HT1A receptor) Izotóp Fél-életidő Specifikus aktivitás (Ci/mmol) Kívánatos tulajdonságok: specificitás erős affinitás magas specifikus aktivitás 3 H 12,43 év 28,8 125 I 59,6 nap 2176 32 P 14,3 nap 9131 35 S 87,4 nap 1494 14 C 5730 év 0,062

RECEPTOR KÖTÉSI (BINDING) TESZT, KVANTITATÍV ÖSSZEFÜGGÉSEK Telítési vizsgálat B/F Specifikus és nem-specifikus kötés B/F=-B/K D +B max /K D Bound concentration (B) Heterogén receptor populáció: megtört egyenes Módszerek: Szűrés, Centrifugálás Folyadék szcintillációs számláló

Specifikus kötés RECEPTOR KÖTÉSI (BINDING) TESZT: LESZORÍTÁSI TESZT % 100 80 60 40 20 0,0 0.1 1.0 10 100 Hideg ligand koncentráció (nm) IC 50 K i (agonista koncentráció független) Cheng and Prusoff

HTS (HIGH-THROUGHPUT = NAGY ÁTERESZTŐKÉPESSÉGŰ SCREEN) FLIPR (Fluorimetric Imaging Plate Reader) - ipar(ág)i standard HTS-műszer (>350db készülék >80cégnél) - funkcionális HTS élő sejteken előnyök a kötési tesztekkel szemben: nem radioaktív, többlet információ áteresztőképesség akár >100E adatpont/nap - G-protein kapcsolt receptorokon ható szerek felfedezéséhez alapvető eszköz (a jelenleg piacon lévő gyszerek kb. 50%-a GPCR-okra hat, a humán genom program számos, egyelőre ismeretlen funkciójú GPCR-t azonosított) Elterjedőben: High-content screening (HCS) HTS Fragmens szűrés

VEGYÜLETEK SZŰRŐVIZSGÁLATA SCREENING SZINTETIKUS VEGYÉSZEK: Új molekulák előállítása SAR (structur-activity relationship) hit to lead lead optimization FARMAKOLÓGUSOK: Tesztek, kritériumok definiálása Áteresztőképesség Primér szűrővizsgálat (szkrín): Hatékonyság (kötődési, funkcionális) Szelektivitás Korai ADME vizsgálatok (in vitro) Másodlagos szkrín: In vivo hatékonyság Mellékhatás kockázatok Orális biohasznosulás Harmadlagos szkrín: In vivo (pl. anxiolitikus) profilírozás Részletes jellemzés Biztonsági vizsgálatok Fejlesztési kandidátus kiválasztása

SEJTES METODIKÁK Primer kultúrák Sejtvonalak Rekombináns fehérjéket expresszáló vonalak molekuláris biológiai módszerek klónozás vektorok transzfekció (stabil, tranziens riporter fehérjék) Toxicitási esszék Biokémiai paraméterek mérése (LDH, IP3, camp mérés) Fluorszcens (membrán potenciál, Ca 2+ ) festékek Label-free módszerek Elektrofiziológia

MEMBRÁNPOTENCIÁL FLUORIMETRIÁS MÉRÉSE Festék: bis-oxonol (Molecular Devices) Alapelv: A fluoreszcens festék potenciál-függő újrarendeződése dye extra + + + + depolarizáció - - - - intra - - - - + + + + nyugalmi F depolarizált F Kolok Sándor, Richter

VERATRIDINNEL KIVÁLTOTT MP VÁLTOZÁS patkány kisagyi sejteken 200000 veratridine Na + 180000 160000 extra intra + + + + + + + + + + 140000 120000 VGSC 100000 80000 60000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Time (secs) Well G2 G5 G6 G7 G8 G9 G10 (Max(NullOutside(!Lm1, 51))-Min(!Lm1))/Min(!Lm1) 0.089 0.345 0.545 0.700 0.833 0.920 0.996 Kolok Sándor, Richter

[Ca 2+ ] i MÉRÉSE FUORIMETRIÁSAN Indikátorok: fluoreszcens festékek, spektrális tulajdonságaik szerint két fő típus: 2. Rációmetrikus: pl. fura-2 A plate readerre épülő [Ca 2+ ]imérőrendszer vázlatos rajza: adagoló pumpa 1.Intenzitás-moduláló: pl. fluo-4 xenon lámpa gerjesztés filterek emisszió 96-os plate detektor (fotomultiplier) Forrás: Handbook of Fluorescent Probes and Research Products, 8 th Edition Kolok Sándor, Richter

NYERS FLUORESZCENCIA ADATOK EGYETLEN 96-OS PLATE-RŐL primer kortikális tenyészet A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A A 9 1 A 0 1 A 1 1 2 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B B 9 1 B 0 1 B 1 1 2 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 C C 9 1 C 0 1 C 1 1 2 NMDA dózis-hatás görbe D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 8 D D 9 1 D 0 1 D 1 1 2 (p. kort. t.; n=4): E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E E 9 1 E 0 1 E 1 1 2 300 F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 F F 9 1 F 0 1 F 1 1 2 G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G G8 G9 1 G0 1 1 1 2 H 1 H 2 H 3 H 4 H 5 H 6 H 7 H 8 H H 9 1 H 0 1 H 1 1 2 D[Ca 2+ ]i (nm) 200 100 0 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 [NMDA] (mm) Kolok Sándor, Richter

% gátlás NMDA ANTAGONISTÁK GÁTLÓ HATÁSA 100 % gátlás 80 60 40 APV 20 MK-801 eritro-ifenprodil 0 10-2 10-1 10 0 10 1 10 2 10 3 koncentráció (mm) primer kortikális tenyészet % inhibition 100 75 50 25 Reprodukálhatóság: erythroifenprodil dózis-hatás görbéje két független kísérletsorozatból 0 IC50=490 ±65nM IC50=482 ±46nM 10-2 10-1 10 0 10 1 10 2 [erythro-ifenprodil] (m M) Kolok Sándor, Richter

AUTOMATA PATCH-CLAMP (IonWorks, QPatch) PLANÁRIS ELEKTRÓDOK

IZOLÁLT SZERVI VIZSGÁLATOK izolált ileum izolált duodenum izolált trachea izolált uterus izolált szív agyszelet

KÍSÉRLETI ANYAGOK VIZSGÁLATA ÁLLATMODELLEKBEN Altatott, vagy éber, szabadon mozgó állatok Kezelési módok (p.o., i.p., i.v., i.c.v.) Akut, vagy krónikus kezelés Betegségmodellek Toxikológiai vizsgálatok terápiás index FIGYELEMBE VENNI: Fajspecificitással kapcsolatos komplikációk különbség a receptorokban különbség az ADME tulajdonságokban ADME tulajdonságok Modell validitása (face, construct, predictive validity) Állatetikai kérdések

HUMÁN VIZSGÁLATOK Dokumentumok Hatósági engedélyek (humán kipróbáláshoz; IND; IB) Klinikai vizsgálat fázisai: Fázis I: egészséges önkéntesek (< 100, tolerabilitás) Fázis II: kis beteganyagon (100-300, proof of concept) Fázis III: multicentrikus vizsgálat >1000 betegen NDA a gyógyszerhatóságnak regisztráció Fázis IV: postmarketing surveilance

EGY SIKERES ANTIDEPRESSZÁNS FORGALMÁNAK ALAKULÁSA LUNDBECK

A GYÓGYSZERIPAR TÖRTÉNETE Mai nagy gyógyszercégek megalapítása: XIX. Sz. vége, XX. Sz. eleje XX. Sz. első fele: felfedezések (inzulin, penicillin) - tömegtermelés XX. Sz. közepe: törvényi szabályozás (gyógyszerjelöltek tesztelése, forgalombahozatal engedélyezése, receptre felírható és OTC szerek szétválasztása) 1950-es évektől: szisztematikus, tudományos megközelítés, gyártási technológia fejlődése 1960-as évek: fogamzásgátlók, szteroidok, vérnyomáscsökkentők, neuroleptikumok, benzodiazepinek 1964: Helsinki egyezmény (thalidomid botrány után) standardok 1970: gyógyszeripar fellendülése; rákellenes kemoterápia 1980-as 90-es évek: betegbiztosítási rendszerek, CRO-k, technológia fejlődése blockbuster gyógyszerek környezetvédelmi, biztonsági előírások szigorodása - költségek növeledése, fúziók;

2009 FÚZIÓK, FELVÁSÁRLÁSOK Pfizer (Warner-Lambert, Parke-Davis, 2000) Novartis (Cyba-Geigy, Sandoz, 1996) Sanofi (Aventis, 2004) GlaxoSmithKline (Glaxo Wellcome, Smithkline Beecham, 2000) AstraZeneca (1998-99) Johnson & Johnson (Centra, Jahnsen, 1996) Pfizer (Wyeth, 2009) 2015: Pfizer Allergan 160,000,000,000 Largest pharmaceutical merger in history

GYÓGYSZERIPAR VÁLSÁGA Általános gazdasági visszaesés Csökkenő gyógyszerfogyasztás Csökkenő visszatérítés Gyógyszerek kifejlesztése egyre nehezebb Emelkedő költségek Csökkenő gyógyszeripari nyereség Fúziók, kapacitás leépítések

IGÉNYEK ÚJ GYÓGYSZEREK IRÁNT Gyógyszerekkel nem kezelhető betegségek Újra terjedő betegségek Életmóddal kapcsolatos betegségek Elöregedő társadalom Mellékhatás problémák kiküszöbölése

ENGEDÉLYEZETT ÚJ GYÓGYSZEREK Az FDA által engedélyezett gyógyszerek és biologikumok száma És a ráfordítások milliárd dollárban 2017: 40 NME, ebből 19 biologikum 2013: 33 2014: 53 2015: 45 2016: 22

ENGEDÉLYEZETT ÚJ GYÓGYSZEREK Az FDA által engedélyezett gyógyszerek és biologikumok száma a benyújtott kérelmekkel

KIESÉSI RÁTÁK Legalább 10.000 vegyületet szkrínelünk 250 molekula lép preklinikai tesztelésbe 5-10 kísérleti gyógyszer kerül emberi kipróbálásra 1 gyógyszer kerül bejegyzésre Az eredeti K+F kockázati Tényezői: Biológiai Iparjogi Technológiai Pénzügyi

TRANSZLÁCIÓS KUTATÁS FROM BENCH TO BEDSIDE (laborasztaltól a betegágyig) Forward & reverse translation F2-ben a gyógyszerjelöltek 51%-a hatástalanság miatt esett ki Jobb predikcióval csökkenthető INDIKÁCIÓ SZELEKCIÓ TRANSZLÁCIÓS PROGRAM KUTATÁSI (drug discovery) PROGRAM modell fejlesztés biomarker kutatás target kutatás target validáció FJLESZTÉSI PROGRAM GYÓGYSZER PIACRA JUTTATÁSA

RICHTER KUTATÁS kb. 400 fő (kémia + biológia) ebből a Farmakológián: kb. 160 fő diplomás: kb. 60 fő originális kutatás és fejlesztés nem válik teljesen külön originális témák: kizárólag CNS területen

EGYETEMI, AKADÉMIAI KAPCSOLATOK TDK, Szakdolgozók, PhD hallgatók Kutatási szerződések Richter által kiírt pályázatok (Centenáriumi alapítvány) Felhívás témagenerálásra (témapályázatok)

VÉGE