बायोआइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन सिद्धांत

बायोआइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन एक रासायनिक समूह या खंड को दूसरे से प्रतिस्थापित करने की रणनीति है जिसमें व्यापक रूप से समान भौतिक या रासायनिक गुण होते हैं, ताकि अणु की जैविक गतिविधि को बनाए रखा जा सके जबकि अन्य विशेषताओं में सुधार किया जा सके। यह लीड ऑप्टिमाइजेशन में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली युक्तियों में से एक है, जिससे रसायनज्ञ एक कार्यशील संरचना-गतिविधि संबंध को छोड़े बिना संरचना को बदल सकते हैं।

Definition

एक बायोआइसोस्टेरेंट एक प्रतिस्थापक, समूह या खंड है जो एक बायोएक्टिव अणु में दूसरे को प्रतिस्थापित कर सकता है जबकि व्यापक रूप से समान जैविक गतिविधि उत्पन्न करता है; बायोआइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन ऐसी प्रतिस्थापनों का जानबूझकर उपयोग है ताकि गतिविधि को बनाए रखा जा सके जबकि भौतिक-रासायनिक, फार्माकोकाइनेटिक या अन्य गुणों को संशोधित किया जा सके।

Scope

यह प्रविष्टि आइसोस्टेरिज्म की अवधारणा और बायोआइसोस्टेरिज्म तक इसके विस्तार, शास्त्रीय और गैर-शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस के बीच अंतर, प्रतिस्थापन को प्रेरित करने वाले लक्ष्य (शक्ति, चयनात्मकता, चयापचय स्थिरता, घुलनशीलता, पेटेंटेबिलिटी), और सामान्य प्रतिस्थापनों के पीछे के तर्क को शामिल करती है। यह एक डिजाइन सिद्धांत पर संदर्भ और शैक्षिक सामग्री है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

• दो समूहों को बायोआइसोस्टेरिक क्या बनाता है, और यह भौतिक आइसोस्टेरिज्म के पुराने विचार को कैसे विस्तारित करता है?
• शास्त्रीय और गैर-शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस में क्या अंतर है?
• रसायनज्ञ आमतौर पर बायोआइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन करते समय किन गुणों में सुधार करने की कोशिश कर रहे होते हैं?
• एक प्रतिस्थापन कुछ संदर्भों में गतिविधि को क्यों संरक्षित कर सकता है लेकिन दूसरों में नहीं?

Key concepts

• आइसोस्टेरिज्म
• शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस
• गैर-शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस
• कार्यात्मक-समूह समतुल्यता
• चयापचय स्थिरीकरण
• गुण मॉड्यूलेशन (घुलनशीलता, लिपोफिलिसिटी, पारगम्यता)
• रिंग और मचान प्रतिस्थापन (मचान कूद)
• प्रमुख अंतःक्रियाओं का प्रतिधारण

Mechanisms

बायोआइसोस्टेरिक प्रतिस्थापन काम करता है क्योंकि जैविक गतिविधि अणु के अपने लक्ष्य के लिए सही विशेषताओं को प्रस्तुत करने पर निर्भर करती है, इसलिए एक समूह को दूसरे के लिए स्वैप किया जा सकता है जो उन अंतःक्रियाओं और समग्र आकार को पुन: उत्पन्न करता है जो मायने रखते हैं जबकि उन गुणों को बदलते हैं जो बंधन को प्रभावित नहीं करते हैं। शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस समान संयोजकता और स्टेरिक या इलेक्ट्रॉनिक चरित्र वाले परमाणु या समूह होते हैं; गैर-शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस कम स्पष्ट रूप से समान समूह होते हैं (जिसमें पूरे रिंग सिस्टम या खंड शामिल हैं) जो फिर भी मूल की प्रासंगिक ज्यामिति, इलेक्ट्रॉनिक्स, हाइड्रोजन-बंधन, या अम्लता की नकल करते हैं। रसायनज्ञ इन प्रतिस्थापनों का उपयोग चयापचय के स्थलों को अवरुद्ध करने, लिपोफिलिसिटी, घुलनशीलता, या आयनीकरण को समायोजित करने, शक्ति या चयनात्मकता को ट्यून करने, या नए रासायनिक स्थान में जाने के लिए करते हैं, जबकि फार्माकोफोर द्वारा कैप्चर किए गए प्रमुख संपर्कों को संरक्षित करने का लक्ष्य रखते हैं। क्या एक प्रतिस्थापन सफल होता है यह संदर्भ-निर्भर है, क्योंकि एक समूह का योगदान सूक्ष्म प्रभावों को शामिल कर सकता है जो एक स्पष्ट समकक्ष पुन: उत्पन्न नहीं करता है।

Clinical relevance

बायोआइसोस्टेरिक तर्क बताता है कि एक वर्ग में विपणन की गई दवाएं एक गतिविधि को क्यों साझा कर सकती हैं फिर भी छोटे संरचनात्मक आदान-प्रदान के माध्यम से स्थिरता, घुलनशीलता, या चयनात्मकता में भिन्न हो सकती हैं, और यह इस बात का आधार है कि उम्मीदवार अणुओं को कैसे परिष्कृत किया जाता है। यह सामग्री औषधीय-रसायन विज्ञान डिजाइन सिद्धांत पर शैक्षिक पृष्ठभूमि है और किसी भी यौगिक के नैदानिक उपयोग के लिए मार्गदर्शन नहीं है।

Evidence & guidelines

बायोआइसोस्टेरिज्म व्यापक समीक्षा साहित्य में प्रलेखित है — बायोआइसोस्टेरिक समूहों और उनके तर्क के व्यापक सर्वेक्षण और दवा डिजाइन में सामरिक अनुप्रयोगों के बाद के संकलन — और मानक औषधीय-रसायन विज्ञान संदर्भ ग्रंथों में। ये नैदानिक अभ्यास दिशानिर्देशों के बजाय कार्यप्रणाली डिजाइन सिद्धांत हैं।

History

आइसोस्टेरिज्म का विचार — समान इलेक्ट्रॉन व्यवस्था वाले समूह समान व्यवहार करते हैं — बीसवीं सदी की शुरुआत में भौतिक रसायन विज्ञान में उत्पन्न हुआ और इसे 'बायोआइसोस्टेरिज्म' के रूप में जीव विज्ञान तक विस्तारित किया गया ताकि उन प्रतिस्थापकों का वर्णन किया जा सके जो जैविक गतिविधि को संरक्षित करते हैं। सदी के दूसरे भाग में यह अवधारणा शास्त्रीय, संयोजकता-मिलान वाले आइसोस्टेरेस से गैर-शास्त्रीय प्रतिस्थापनों तक विस्तृत हुई जिसमें पूरे खंड और रिंग शामिल थे। 1990 के दशक में और फिर 2011 के आसपास व्यापक समीक्षाओं ने उपलब्ध बायोआइसोस्टेरेस और उनके सामरिक उपयोगों को सूचीबद्ध किया, जिससे इस दृष्टिकोण को एक मुख्य लीड-ऑप्टिमाइजेशन उपकरण के रूप में मजबूत किया गया।

Key figures

• Irving Langmuir
• Harris Friedman
• George Patani
• Edmond LaVoie
• Nicholas Meanwell

Seminal works

• patani-lavoie-1996
• meanwell-2011

Frequently asked questions

बायोआइसोस्टेरेंट क्या है?

यह एक रासायनिक समूह या खंड है जो एक दवा अणु में दूसरे को प्रतिस्थापित कर सकता है जबकि व्यापक रूप से समान जैविक गतिविधि रखता है, क्योंकि यह उन अंतःक्रियाओं और आकार को पुन: उत्पन्न करता है जो बंधन के लिए मायने रखते हैं। रसायनज्ञ ऐसी प्रतिस्थापनों का उपयोग चयापचय स्थिरता या घुलनशीलता जैसे गुणों में सुधार के लिए करते हैं बिना गतिविधि खोए।

शास्त्रीय और गैर-शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस में क्या अंतर है?

शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस समान संयोजकता और स्टेरिक या इलेक्ट्रॉनिक गुणों वाले परमाणु या सरल समूह होते हैं; गैर-शास्त्रीय बायोआइसोस्टेरेस कम स्पष्ट रूप से समान समूह होते हैं — कभी-कभी पूरे रिंग या खंड — जो फिर भी उस समूह की प्रासंगिक ज्यामिति, इलेक्ट्रॉनिक्स, हाइड्रोजन-बंधन, या अम्लता की नकल करते हैं जिसे वे प्रतिस्थापित करते हैं।