Российские ученые разработали алгоритм поиска сокристалла фармацевтического назначения, который уменьшает стоимость и время вывода новых биодоступных препаратов на рынок. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Института химии растворов (ИХР) им. Г.А. Крестова РАН.
Одна из ключевых проблем при разработке новых лекарств — их слабая растворимость. Около 40% лекарственных соединений, представленных на рынке, и 80% соединений, находящихся на стадии разработки в фармацевтических компаниях, плохо растворяются в водных средах. Соответственно, такие лекарства не усваиваются организмом, имеют невысокую терапевтическую эффективность и вызывают побочные эффекты. Ввиду этого сегодня особое значение приобретают исследования, направленные на создание растворимых препаратов.
Наибольшие перспективы с этой точки зрения имеют многокомпонентные молекулярные кристаллы (сокристаллы). Они включают в себя молекулу плохо растворимого лекарственного соединения и молекулу хорошо растворимого соединения, разрешенного для использования в фармацевтике.
Однако создание подходящих сокристаллов — непростая задача, так как даже получение сокристалла из предполагаемого активного фармацевтического ингредиента и коформера (второго компонента) еще не гарантирует более высокую растворимость.
Поэтому алгоритм поиска сокристалла фармацевтического назначения разбивается на две части: скрининг сокристаллов с целью их получения, а затем изучение характеристик растворимости уже полученных сокристаллов. Это требует большого количества времени и средств. Поэтому для оптимизации процесса разрабатываются различные теоретические модели и алгоритмы.
Предложенный учеными ИХР РАН подход основан на анализе баз данных по растворимости индивидуальных соединений, входящих в сокристаллы, и сокристаллов, описанных в литературе, температурах и энтальпиях (удельная теплота) их плавления. В результате обнаружены корреляционные зависимости, связывающие основные физико-химические характеристики сокристаллов и индивидуальных соединений. Базовые знания только о характеристиках индивидуальных соединений дают возможность оценивать растворимость гипотетических двухкомпонентных молекулярных кристаллов — в этом и состоит преимущество подхода перед существующими.
«Двухкомпонентный молекулярный кристалл фармацевтического назначения состоит из плохо растворимой молекулы активного фармацевтического ингредиента (лекарственного соединения) и молекулы хорошо растворимого соединения, разрешенного для использования в фармацевтике. В кристаллической решетке эти молекулы соединены друг с другом водородными связями. При растворении эти пары покидают кристаллическую решетку вместе, причем вторая — нелекарственная — молекула способствует лучшему взаимодействию с растворителем (водной средой), тем самым повышая растворимость. В какой-то момент времени водородная связь между растворенной парой обрывается, и лекарственная молекула отправляется в «самостоятельное плавание» в поисках необходимого рецептора», — рассказал заведующий лабораторией физической химии лекарственных соединений ИХР РАН Герман Перлович.
По словам ученых, разработанный алгоритм существенно уменьшает стоимость и время вывода новых биодоступных препаратов на рынок. Научная статья опубликована в журнале CrystEngComm. Исследование проводилось при финансовой поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда.