Wirkstoffdesign

Die vorliegende 3. Auflage bringt das Thema Wirkstoffdesign wieder auf den aktuellen Stand der Forschung. Der Leser lernt neue Methoden in der Gentechnologie und die erweiterte Palette strukturbiologischer Verfahren kennen. Gerade in den letzten 10 Jahren wurden durch Einsatz dieser Methoden viele komplexe Zielstrukturen wie die G-Protein gekoppelten Rezeptoren oder Ionenkanäle aufgeklärt. Der Leser erfährt wie diese lange ersehnten Komplexstrukturen mit klassischen Arzneistoffen aussehen und wie die therapeutische Wirkung erzielt wird.

Im Wirkstoffdesign ist die räumliche Struktur der interagierende Moleküle von zentraler Bedeutung. Hier liegt der Schlüssel, warum ein bestimmter Wirkstoff in seiner Gestalt praktisch durch die Geometrie und den Wirkmechanismus des Zielproteins festgelegt wird. Daher wurden die Farbabbildungen in der 3. Auflage neu gestaltet und mit Videos verknüpft, die entweder direkt über QR Codes mit üblichen Handys oder Tablets (siehe Beispiel unten)oder short URLs (https://sn. pub/BYvDuq) mit der Springer More Media App aufgerufen werden können. Die bewegten Moleküldarstellungen geben dem Leser einen leichten Zugang zum räumlichen Verständnis der molekularen Strukturen und Interaktionen.

Dieses Lehrbuch wurde ursprünglich von Hans-Joachim Böhm, Gerhard Klebe und Hugo Kubinyi begründet und richtet sich an Studierende der Pharmazie, Chemie und der Biowissenschaften, aber auch an Quereinsteiger und Medizinische Chemiker in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der Pharmazeutischen Industrie. Es wurde mit dem Literaturpreis des Fonds der Chemischen Industrie ausgezeichnet. Konzeptionell hebt es sich sehr stark von klassischen Lehrbüchern der pharmazeutischen Chemie ab und rückt den Weg zum neuen Arzneistoff in den Mittelpunkt. Die Auswahl der Fallbeispiele erfolgte nach didaktischen Gesichtspunkten und versucht einen weiten Überblick über Methoden und Strategien zu geben, ohne den Blick zurück auf die Anfänge dieses Arbeitsgebiet zu vergessen. So spannt sich der Bogen von der Geschichte der Arzneimittelforschung, den Wirkmechanismen der Arzneistoffe und den Methoden zur Leitstruktursuche und -optimierung über Strukturbestimmungsverfahren, Modelling, Moleküldynamik und QSAR-Methoden bis zum struktur- und computergestützten Design.

In der 3. Auflage werden neue Methoden und Konzepte wie die Epigenetik, der PROTAC-Ansatz, die CRISPR-Cas9-Genschere, Strukturvorhersagen aus der Sequenz, der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und neue Screening-Technologien aus der Biophysik erörtert. Erfolge beim Stören bzw. Verstärken von Protein-Protein-Wechselwirkungen als Konzept der Arzneistofftherapie werden vorgestellt und Überlegungen zur Optimierung von Arzneistoffen unter Berücksichtigung ihrer thermodynamischen wie kinetischen Bindungsprofile werden diskutiert.

Videos per App: einfach die SN More Media App kostenfrei herunterladen, einen Link mit dem Play-Button scannen und sofort das video auf Smartphone oder Tablet ausspiele.

Über den Autor:

Gerhard Klebe ist Professor für Pharmazeutische Chemie an der Philipps-Universität Marburg. Seit April 2020 ist er im Ruhestand. Seine Forschungsschwerpunkte sind Struktur-Aktivitätsbeziehungen, 3D-QSAR-Methoden, Konformations- und Pharmakophoranalysen, Dockingmethoden, Datenbankanalysen, Proteinkristallographie, strukturbasiertes Wirkstoffdesign und die biophysikalische Charakterisierung von Protein-Ligand-Wechselwirkungen. Vor seiner Berufung nach Marburg hat er an der Universität Heidelberg gelehrt und war im Hauptlaboratorium der BASF AG in Ludwigshafen im Bereich Wirkstoffdesign und Kristallographie tätig.

Erklärtext. - Vorwort. - Einführung. - Teil I Grundlagen der Arzneimittelforschung. - 1 Arzneimittelforschung gestern, heute, morgen. - 2 Am Anfang stand der glückliche Zufall. - 3 Beispiele der klassischen Arzneimittelforschung. - 4 Protein-Ligand-Wechselwirkungen als Grundlage der Arzneistoffwirkung. - 5 Optische Aktivität und biologische Wirkung. - Teil II Die Suche nach der Leitstruktur. - 6 Die klassische Suche nach der Leitstruktur. - 7 Screening-Technologien zur Leitstruktursuche. - 8 Die Optimierung der Leitstruktur. - 9 Der Entwurf von Prodrugs. - 10 Peptidomimetika. - Teil III Experimentelle und theoretische Methoden. - 11 Kombinatorik: Chemie mit großen Zahlen. - 12 Gentechnologie in der Arzneimittelforschung. - 13 Experimentelle Methoden zur Strukturaufklärung. - 14 Beschreibung der Struktur von Biomolekülen. - 15 Molecular Modelling. - 16 Konformationsanalyse. - Teil IV Quantitative Struktur-Wirkungsbeziehungen und Design-Methoden. - 17 Pharmakophorhypothesen, Molekülvergleiche und Datenbanksuchen. - 18 Quantitative Struktur-Wirkungsbeziehungen. - 19 Von in vitro zu in vivo: Optimierung von ADME-Tox-Eigenschaften. - 20 Proteinmodellierung und strukturbasiertes Wirkstoffdesign. - 21 Ein Beispiel: Strukturbasiertes Design von Inhibitoren der tRNA-Guanintransglycosylase. - Teil V Erfolge beim rationalen Design von Wirkstoffen. - 22 Wie wirken Arzneistoffe: Angriffspunkte für eine Therapie. - 23 Inhibitoren für Hydrolasen mit Acylenzym-Zwischenstufe. - 24 Aspartylprotease-Inhibitoren. - 25 Inhibitoren von hydrolytisch spaltenden Metalloenzymen. - 26 Hemmstoffe für Transferasen. - 27 Hemmstoffe für Oxidoreduktasen. - 28 Agonisten und Antagonisten für nucleäre Rezeptoren. - 29 Agonisten und Antagonisten von membranständigen Rezeptoren. - 30 Liganden für Kanäle, Poren und Transporter. - 31 Liganden für Oberflächenrezeptoren. - 32 Biopharmaka: Peptide, Proteine, Nucleotide und Makrolide als Wirkstoffe.