ತರ್ಕಬದ್ಧ ಔಷಧ ವಿನ್ಯಾಸ – ಪ್ರೊ. ಎಚ್. ಎಸ್. ಸಾವಿತ್ರಿ

ಪ್ರೊ. ಎಚ್.ಎಸ್.ಸಾವಿತ್ರಿ

ನಾಸಿ (ಎನ್ಎಎಸ್ಐ) ಹಿರಿಯ ವಿಜ್ಞಾನಿ, ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗ
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ, ಬೆಂಗಳೂರು 560012

“1928ರ ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ 28ರ ಮುಂಜಾನೆ ನಾನು ಎಚ್ಚೆತ್ತಾಗ, ವಿಶ್ವದ ಮೊದಲ ಪ್ರತಿಜೀವಕ ಅಥವಾ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಸಂಹಾರಕವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವ ಮೂಲಕ ಎಲ್ಲಾ ಔಷಧಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನುಂಟುಮಾಡುವ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ನಾನು ಖಂಡಿತವಾಗಿಯೂ ಹೊಂದಿರಲಿಲ್ಲ”

– ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಫ್ಲೆಮಿಂಗ್

ಸ್ಕಾಟಿಷ್ ವೈದ್ಯ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಮಜೀವಿಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಜ್ಞಾನಿಯಾದ ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಫ್ಲೆಮಿಂಗ್.ರವರು ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್ (ಚಿತ್ರ 1) ಅನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಇಂದಿಗೂ ಅದರ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಅನೇಕ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ರೋಗಗಳಿಗೆ ಆದ್ಯತೆಯ ಔಷಧವಾಗಿದ್ದು, ನಿಜಕ್ಕೂ ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ವೈದ್ಯಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನುಂಟುಮಾಡಿದೆ. ಪೆನ್ಸಿಲಿಯಮ್ ರೂಬೆನ್ಸ್ ಎಂಬ ಶಿಲೀಂಧ್ರದಿಂದ ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್ ಎಫ್ ಎಂಬ ಶುದ್ಧ ಸಂಯುಕ್ತವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಿದ ಹೊವಾರ್ಡ್ ಫ್ಲೋರೆ ಮತ್ತು ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ಚೈನ್.ರವರುಗಳ ಜೊತೆಗೆ 1945ರಲ್ಲಿ ಇವರಿಗೆ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ನೀಡಲಾಯಿತು. ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್ ಮತ್ತು ಅದರ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು (β-ಲ್ಯಾಕ್ಟಮ್ ಪ್ರತಿಜೀವಕಗಳು) ಈಗ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತಿದ್ದು, ಅನೇಕ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಸೋಂಕುಗಳ ವಿರುದ್ಧ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸ್ಟಾಫಿಲೋಕೊಕಿ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ರೆಪ್ಟೊಕೊಕಿಗಳ ವಿರುದ್ಧ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿವೆ. ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್.ನ ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಆಕಸ್ಮಿಕವಾಗಿ ಆದಂತಹದು. ಅದರ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ರೋಗಕಾರಕಗಳು ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ ಬಗ್ಗೆ ವ್ಯಾಪಕ ಸಂಶೋಧನೆಯ ನಂತರ ಸ್ಪಷ್ಟೀಕರಣ ದೊರೆಯಿತು. ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಜೀವಕೋಶದ ಗೋಡೆಯ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಅಂತಿಮ ಹಂತವಾದ ಪೆಪ್ಟಿಡೋಗ್ಲಿಕನ್.ಗಳ ಅಡ್ಡ-ಜೋಡಣೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಟ್ರಾನ್ಸ್ ಪೆಪ್ಟಿಡಾಸ್.ಗಳ (ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್ ಬಂಧನ ಪ್ರೋಟೀನ್) ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ತಡೆಯುವ ಮೂಲಕ ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಕೊಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಅಡ್ಡ-ಕೊಂಡಿಗಳಿಂದಾಗಿ ಜೀವಕೋಶದ ಗೋಡೆಯು ದುರ್ಬಲಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ಜೀವಕೋಶದೊಳಗೆ ಅನಿಯಂತ್ರಿತ ನೀರಿನ ಹರಿವಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.  ಇದರಿಂದ ಕೋಶವು ಕುಸಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು ಬೀಟಾ ಲ್ಯಾಕ್ಟಮೇಸ್.ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿ ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್.ನ ಬೀಟಾ ಲ್ಯಾಕ್ಟಮ್ ಉಂಗುರವನ್ನು ಸೀಳಬಹುದು ಮತ್ತು ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್.ಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕವಾಗಬಹುದು. ಅಂತಹ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಪೆನ್ಸಿಲಿನ್.ನ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ಲ್ಯಾಕ್ಟಮೇಸ್ ಪ್ರತಿಬಂಧಕಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಫ್ಲೆಮಿಂಗ್ ನ ನಂತರ, ಸೆಲ್ಮನ್ ವಾಕ್ಸ್ಮನ್  ಸೂಕ್ಮಜೀವಿ ವಿರೋಧಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು  ‘ಝೋನ್ ಆಫ್ ಕ್ಲಿಯರೆನ್ಸ್’ ತಂತ್ರ ರೂಪಿಸಿದರು. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಕಲ್ಚರ್ ಅನ್ನು ಅಗರ್ ಪ್ಲೇಟ್.ನಲ್ಲಿ ಲೇಪಿಸಿ ರಾತ್ರಿಯಿಡಿ ಬೆಳೆಯಲು ಬಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ, ಸಣ್ಣ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಮಾಡಿ ವಿವಿಧ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು /ಸಾರಗಳನ್ನು ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಅಗರ್ ನೊಂದಿಗೆ ಹರಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾರವು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ ನಿರೋಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಅದು ಜೀವಕೋಶಗಳನ್ನು ಕೊಂದು ಕ್ಲಿಯರೆನ್ಸ್ ವಲಯಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ತೆರವಾದ ವಲಯದ ವ್ಯಾಸವು ಸಾರದ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ-2). ಇಂದಿಗೂ ಈ ತಂತ್ರವನ್ನು ವಿವಿಧ ಸಾರಗಳ ತಪಾಸಣೆಗೆ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.

ಕ್ಷಯರೋಗದ ವಿರುದ್ಧ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾದ ಮೊದಲ ಪ್ರತಿಜೀವಕ ಸ್ಟ್ರೆಪ್ಟೊಮೈಸಿನ್ ಅನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಸೆಲ್ಮನ್ ವಾಕ್ಸ್ಮನ್.ರವರಿಗೆ 1952 ರಲ್ಲಿ ಶರೀರಶಾಸ್ತ್ರ ಅಥವಾ ಔಷಧಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡಲಾಯಿತು. ಇವರನ್ನು ಪ್ರತಿಜೀವಕಗಳ ಪಿತಾಮಹ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಹೊಸ ಔಷಧದ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಅನೇಕ ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ: ಗುರಿ (ಟಾರ್ಗೆಟ್) ಗುರುತಿಸುವಿಕೆ, ಮಾನ್ಯತೆ, ಸಾಂಭವ್ಯ ಸಂಯುಕ್ತ ಗುರುತಿಸುವಿಕೆ, ಸಾಂಭವ್ಯದ ಉತ್ಕ್ರುಷ್ಟತೆ ನಂತರ ವೈದ್ಯಕಿಯಪೂರ್ವ ಮತ್ತು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳು. ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹಲವಾರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಒಟ್ಟಿನ ಶ್ರಮದೊಂದಿಗೆ ಹತ್ತು ಹಲವಾರು ವರ್ಷಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೋಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ತರ್ಕಬದ್ಧ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಹೊಸ ಔಷಧಗಳ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ತಗಲುವ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ. ಈ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಗುರಿ (ಟಾರ್ಗೆಟ್) ಗುರುತಿಸುವಿಕೆ

ನಾವೀನ್ಯ ಔಷಧಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಹೊಸ, ವೈದ್ಯಕೀಯವಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತುತವಾಗಿರುವ ಅಣ್ವಿಕ ಗುರಿಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುವುದು ಅತ್ಯಂತ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ. ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರೋಗದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 10 ವಂಶವಾಹಿಗಳು ಹಾಗೂ ಜೊತೆಗೆ, ರೋಗಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಸುಮಾರು 5 ರಿಂದ 10 ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವಂಶವಾಹಿಗಳು ಹಾಗೂ 100 ಪ್ರಮುಖ ರೋಗಗಳಿವೆ ಎಂದು ನಾವು ಭಾವಿಸಿದರೆ, ಔಷಧ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಗುರಿಗಳು 5000 ರಿಂದ 10,000 ಗಳಿರಬಹುದು.

ಆದರೆ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಾಗಿ ಕೇವಲ 500 ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುರಿಗಳನ್ನು  ಮಾತ್ರ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದ್ದು, ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ಔಷಧ ಗುರಿಗಳು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ ಮತ್ತು ಅಂತಹ ವಿನೂತನ ಗುರಿಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸುವುದು ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ. ಔಷಧದ ಗುರಿಯು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಚಯಾಪಚಯ ಅಥವಾ ಸಂಕೇತಿ ಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಅಣುವಾಗಿದ್ದು, ಅದು ರೋಗದ ಸ್ಥಿತಿ ಅಥವಾ ರೋಗಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ ಅಥವಾ ರೋಗಕಾರಕದ ಸೋಂಕು ಅಥವಾ ಉಳಿವಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ. ಮೊದಲೇ ಹೇಳಿದಂತೆ, ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಅಂತಹ ಗುರಿಗಳನ್ನು ಆಕಸ್ಮಿಕವಾಗಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಅವುಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಯಿತು. ಆದರೆ, ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಅತ್ಯಂತ ಸಂಭವನೀಯ

ಗುರಿಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ರೋಗದ ಅಣ್ವಿಕ ಮತ್ತು ಶಾರೀರಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸಮಗ್ರ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಮೊದಲಿಗೆ ರೋಗಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಜೀವಿಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ಜೀನೋಮ್ ಅನುಕ್ರಮ, ಅವುಗಳ ವಂಶವಹಿಗಳ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿ ಚಿತ್ರಣ (ಟ್ಯಾನ್ಸ್ ಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟೋಮ್.ಗಳು), ಅವುಗಳ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್ (ಪ್ರೋಟಿಯೋಮ್) ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೋಗಗ್ರಸ್ತ ವ್ಯಕ್ತಿಯ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯ ವ್ಯಕ್ತಿಯ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್ ನೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಲು ಅಥವಾ ಸಾಮಾನ್ಯ ಜೀವಕೋಶದ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್ ಅನ್ನು ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಜೀವಕೋಶದೊಂದಿಗೆ ಅಥವಾ ಆತಿಥೇಯ ಮತ್ತು ರೋಗಕಾರಕಗಳ ನಡುವೆ ಹೋಲಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದಾದ ವಿಧಾನಗಳಿವೆ. ಅಂತಹ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಪ್ರೋಟಿಯೋಮ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ ಜೀವಕೋಶ/ಅಂಗಾಂಶಸಾರದಿಂದ ಸಾವಿರಾರು ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳನ್ನು ಎರಡು ಆಯಾಮದ (2ಡಿ) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫೋರೆಸಿಸ್ (ಚಿತ್ರ 3) ಮೂಲಕ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಆಯಾಮದಲ್ಲಿ (ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಜೆಲ್ ಅನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವುದು) ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಗಾತ್ರದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಇನ್ನೊಂದು ಆಯಾಮದಲ್ಲಿ (ಬೇರ್ಪಡಿಸುವ ಜೆಲ್ ನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ) ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ 2ಡಿ ಜೆಲ್.ಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಅಗಾಧವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಿದ್ದು, ಬಹಳ ಸಣ್ಣ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಕಲೆಗಳಾಗಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಬಹುದು.  ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ನೆರವಿನಿಂದ ನಕ್ಷೆಗಳ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ಮಾಡಿ ರೋಗಕ್ಕೆ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಬಹುದು. 

ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಲೆಗಳಲ್ಲಿ ಪಿಕೋಮೋಲಾರ್ ಪ್ರಮಾಣಗಳಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳನ್ನು ಮಾಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂದಿನ ಮಾಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್.ಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳ ಅಣ್ವಿಕ ರಾಶಿಯನ್ನು ಶೇ. 0.005-0.1 ರಷ್ಟರ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ನಿಶ್ಚಯಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ನಿಖರವಾದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ, ಪ್ರೋಟೀನ್ ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲದೆ, ಕಿಣ್ವಕ ಸೀಳಿನಿಂದ ಪಡೆದ ಪೆಪ್ಟೈಡ್.ಗಳನ್ನು ಸಹ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 4).    ಪ್ರೋಟೀನ್ ಅನುಕ್ರಮ ದತ್ತಾಂಶದಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ವಿಶಿಷ್ಟ ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಬೆರಳಚ್ಚಿನ (ಸೀಳು ತುಣುಕುಗಳ ರಾಶಿ) ಹೋಲಿಕೆಯು ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಗುರಿ ಮಾನ್ಯತೆ

ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರೋಗಕ್ಕೆ ಗುರುತಿಸಲಾದ ಗುರಿಗಳನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಹಲವಾರು ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೋಗದೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿರುವ ಯಾವುದೇ ರೂಪಾಂತರಗಳಿವೆಯೇ ಎಂದು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು ದತ್ತಾಂದಲ್ಲಿರುವವರೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗುರಿಯ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿ ಮಟ್ಟವು ರೋಗದ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗಿದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಹಿಂದೆ ಉತ್ತಮ ಔಷಧ ಗುರಿಗಳೆಂದು ಗುರುತಿಸಲಾದ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಗಳೊಂದಿಗೆ ಗುರಿಯ ಪ್ರೋಟೀನ್ ರಚನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೋಲುತ್ತದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಹ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು. ಗುರಿಯ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಬಗ್ಗೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಆಳವಾದ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಅದಕ್ಕನುಗುಣವಾದ ವಂಶವಹಿ ತುಕಡಿಯನ್ನು ಪಾಲಿಮರೇಸ್ ಸರಪಳಿಕ್ರಿಯೆ (ಪಿಸಿಆರ್) ನಿಂದ ವರ್ಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಸಮರೂಪತೆಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ತ ವಾಹಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅತಿಅಭಿವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹರಳುಗಳಾಗಿಸಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿಷ್ಕರ್ಷಿಸಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5). ಈ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ ತಾಂತ್ರಿಕ ಕ್ರಾಂತಿಯಾಗಿದೆಯೆಂದರೆ, ಸಮಯದ ಪ್ರಮಾಣವು ಹಲವಾರು ವರ್ಷಗಳಿಂದ ಒಂದೆರಡು ತಿಂಗಳುಗಳ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.

ಸಾಂಭವ್ಯ ಸಂಯುಕ್ತ ಗುರುತಿಸುವಿಕೆ

ಸಂಭವನೀಯ ಲಿಗಾಂಡ್ / ಔಷಧ ಬಂಧಕ ಪಾಕೆಟ್.ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು, ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಬಂಧಿಸಬಲ್ಲ ಹಾಗೂ ಪ್ರಾಯಶಃ ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವ ಅಣುಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಬಯೋಇನ್ಫರ್ಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ರಚನೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿವಿಧ ಡಾಕಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಪ್ರೋಗ್ರಾಂಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ನೆರವಿನ ಅಣು ವಿನ್ಯಾಸದಿಂದ ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ ನತ್ತ ಲಿಗಾಂಡ್ ನ ಆಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ.  ಈ ಅಣುಗಳ ಬಂಧಕ ಸ್ಥಿರಾಂಕದ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಕಂಪೂಟರ್ ಸಿಮುಲೇಶನ್ ಮೂಲಕ ನಡೆಸಿ, ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ Ki ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅಣುಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಹಾಗೂ ಅಂತಹ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವುದು ಸಂಭವನೀಯ. ನಂತರ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಜೀವಿಯ ಹೊರಗಡೆ ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿ ದ್ರಾವ್ಯತೆ/ಬಂಧಕ ಬಲ ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸುವಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಮತ್ತೊಮ್ಮೆ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಜೀವಿಯ ಒಳಗಡೆ ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್.ನ ಕಾರ್ಯದ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ಅಣು ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ, ಜೀವಕೋಶ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ, ಜೈವಿಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ಬಯೋಇನ್ಫರ್ಮ್ಯಾಟಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ರಚನಾತ್ಮಕ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರದಂತಹ ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ತಜ್ಞ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಭರವಸೆಯ ಸಂಭವ್ಯಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ.

ಸಾಂಭಾವ್ಯ ಸಂಯುಕ್ತದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸುಧಾರಣೆ

ಬೃಹತ್ ಪ್ರಮಾಣದ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬೇಕಾಗುವುದು. ಇದು ಔಷಧದ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಹಾಗೂ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಔಷಧಗಳು ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್-ಪ್ರತಿಬಂಧಕ ಸಂಕೀರ್ಣದ ಅತ್ಯಲ್ಪ Ki ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿತ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿ, ಅದರ ಗುರಿಯ ಹೊರಗಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲಾಗುವುದು (ಇದರಿಂದ ಅಡ್ಡ ಪರಿಣಾಮ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ). ಅಣುಗಳ ಭೌತಿಕ, ರಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಚಯಾಪಚಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸಹ ವಿವರವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉಳಿಕೆಯ ಸಂಗ್ರಹವು ಚಯಾಪಚಯ ಪ್ರತಿರೋಧಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಆಸ್ಪಾರ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ ಕಾರ್ಬಮೈಲೇಸ್.ನ ಬಿಗಿ ಬಂಧಕ ಪ್ರತಿಬಂಧಕವಾದ ಫೋಫೋನೊಅಸಿಟೈಲ್ ಎಲ್ ಆಸ್ಪಾರ್ಟೇಟ್ (PAcAsp) ಎಂಬ ಸಂಯುಕ್ತವು ಜೀವಿಯ ಒಳಗಡೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಈ ಕಿಣ್ವದಿಂದ ವೇಗವರ್ದಿತವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಉಳಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಕಾರ್ಬೊಮೈಲ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ನ ಶೇಖರಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೂ ಸಹ ಸಾಂಭವ್ಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸುಧಾರಣೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮಲೇರಿಯಾ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಔಷಧವಾದ ಆರ್ಟೆಮಿಸಿನಿನ್ ಅನ್ನು ಚೀನಾ ಮತ್ತು ವಿಯೆಟ್ನಾಂನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ  ಹುಲ್ಲಿನಿಂದ ತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೂ, ಇದು ಅತ್ಯಲ್ಪ ದ್ರಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ರಕ್ತದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹೀರಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಈ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಸಂಯುಕ್ತವು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿದೆ.  ಆರ್ಟೆಮಿಸಿನಿಎನ್.ನ ಕರಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವತ್ತ ನಡೆದ ಪ್ರಯತ್ನಗಳಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಸಂಯುಕ್ತದ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ.

ವೈದ್ಯಕೀಯಪೂರ್ವ ಮತ್ತು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ

ಗುರುತಿಸಲಾದ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅಣುವನ್ನು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪ್ರಾಣಿ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ (ಪ್ರಿಕ್ಲಿನಿಕಲ್ ಪರೀಕ್ಷೆ) ಅದು ಔಷಧ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಪರಿಹರಿಸಲಾಗುವ ಅಂಶಗಳೆಂದರೆ, ಗುರಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆಯೇ? ಗುರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಸಂಯುಕ್ತವು ಒಂದು ಐಸೋಮಾರ್ಫ್.ಗೆ ಮಾತ್ರ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆಯೇ? ಇದರ  ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ವಿತರಣೆ, ಚಯಾಪಚಯ, ವಿಸರ್ಜನಾ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಹೇಗಿವೆ? ಎಂಬುದು. ಯಕೃತ್ತು ಬಹುತೇಕ ಅಣುಗಳನ್ನು ಚಯಾಪಚಯಗೊಳಿಸುವ ಅಂಗವಾಗಿದ್ದು, ಅವು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಮೂತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿಸರ್ಜಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಅಣುವು ಕ್ರಿಯಾ ಸ್ಥಳವನ್ನು ತಲುಪುವ ಮೊದಲು ಅದು ಹೊರಹಾಕಲ್ಪಟ್ಟರೆ, ಔಷಧವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಜೈವಿಕ ಲಭ್ಯತೆ, ವಿಭಿನ್ನ ವಿತರಣಾ ವಿಧಾನಗಳು, ಒಳಸೇರಿಸುವ ಮಾರ್ಗಗಳು, ಡೋಸೇಜ್ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಜೀವನಕ್ರಮ ನಿಯಮವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಬೇಕು. ಔಷಧವು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಸಿದ್ಧವಾಗುವ ಮೊದಲು ವಿಷತ್ವ, ಅಡ್ಡ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಅಡ್ಡ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನೂ ಸಹ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ವೈದ್ಯಕೀಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಸಂಬಂಧಪಟ್ಟ ಪ್ರಾಧಿಕಾರದ ಅನುಮೋದನೆಯೊಂದಿಗೆ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಯೋಗಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುವವರಿಗೆ ಮಾಹಿತಿ ಒದಗಿಸಿ ಅವರ ಸಮ್ಮತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಡಬಲ್ ಬ್ಲೈಂಡ್ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸೂಕ್ತವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿದ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಔಷಧವನ್ನು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ಬಿಡುಗಡೆಗೆ ಅನುಮೋದಿಸುವ ಮೊದಲು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ತಜ್ಞರು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತಾರೆ. ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಾದ ಔಷಧಶಾಸ್ತ್ರ, ವೈದ್ಯಕೀಯ, ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ರಜ್ಞರು ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪಾರ ನಿರ್ವಾಹಕ ತಜ್ಞರು ಒಟ್ಟಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿ ಇದನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತಾರೆ. ಈ ತರ್ಕಬದ್ಧ ಔಷಧ ವಿನ್ಯಾಸವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಬಹುಶಿಸ್ತೀಯ ಪ್ರಯತ್ನವಾಗಿದ್ದು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿಭಾಗಗಳ ಪರಿಣತ ತಜ್ಞರ ಅಗತ್ಯತೆ ಇದೆ.