신약개발 과정에서 의약 화학의 역할, 이해 - 의약 화학자가 하는 일을 통해 신약 개발 과정 이해
지난번 포스팅에서는 국내외 신약개발 승인 현황에 대해 살펴보았습니다. 이번 시간에는 신약 개발의 주요 학문인 의약 화학에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 의약 화학과 신약 개발은 모두 약을 개발하는 과정과 관련된 분야이지만 그 범위와 목적에 있어 차이가 있습니다. 실제 신약개발 승인 현황을 알고 싶다면 지난 포스팅 (국내 외 신약개발 승인 현황) 을 참고 부탁드리며, 오늘은 의약 화학을 다방면으로 이해하는 시간을 가져보도록 하겠습니다.
신약개발 과정에서 의약 화학(Medicinal chemistry) 의 역할
의약 화학의 이해
의약 화학은 약의 기본적인 원리를 이해하고, 이를 바탕으로 새로운 약을 개발하는데 필요한 기술을 연구하는 분야입니다. 약물이 생체 내에서 어떻게 작용하여 약리 효과를 나타내는가 하는 작용기구(MOA:mechanism of action)를 분자적 차원에서 규명하고, 화학구조와 생리작용 간에는 어떤 상관관계가 있는지를 찾아내며 (SAR: structure activity relationship) 이렇게 얻은 지식을 토대로 질병의 치료, 예방 또는 진단의 목적으로 사용할 수 있는 화합물을 설계 합성하는 화학 분야입니다.
따라서 의약 화학은 유기 합성 화학을 바탕으로 약리학, 효소학, 생화학 등 다양한 학문과 유기적 관계를 형성하여 발전하는 학문입니다.
이러한 관점에서 볼때 의약화학자는 모든 것을 조금씩 알고 있지만, 완전히 아는것이 없는 사람일지도 모릅니다 ^^;
JD 기반으로 의약 화학자가 하는 일을 구체적으로 살펴 보자면 다음과 같습니다.
의약 화학자의 역할 (기술 스킬)
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약물 설계
- 활동 : LBDD, SBDD (분자 모델링, 도킹), SAR, FBDD
- 약물 유사 특성 : ADME 및 독성 최적화, SPR
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합성 유기 화학 기술 (Scifinder, Reaxys)
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제품 정제 및 식별 (HPLC, MPLC, NMR, LC-MS, MS/MS)
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화합물 식별을 위한 기기 분석 기술 (H/C-NMR, LC-MS, IR, GC)
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약리학, 생물학, 분자생물학, 독성학 배경 지식
의약 화학자의 연구 덕분에 과거에는 치료가 불가능했던 질병을 치료할 수 있게 됨으로써 인간 수명이 연장되고, 삶의 질은 크게 향상됩니다.
의약화학자는 신약개발 약물 중에서도 합성의약품 개발에 기여하고 있으며 이해를 돕기 위해 합성의약품의 역사부터 한눈에 살펴보도록 하겠습니다.
*신약개발 약물에는 크게 합성의약품과 바이오의약품이 있습니다. 여러 화학 물질을 적절히 배합해 인공적으로 만드는 약물을 '합성의약품', 살아있는 세포를 배양해 만드는 약물을 '바이오의약품'이라 부릅니다.
의약 화학자가 하는 일 - 합성의약품 개발
합성의약품의 역사
19세기 초반 생약으로부터 치료효과의 원인이 되는 약효 성분을 추출하고 규명하기 시작한 후, 1806년 몰핀 (Morphine) 을 분리하는데 성공하였습니다. 이후 키나피에서 퀴닌(Quinine)을 분리하여 말라리아 치료제로 정식 사용하게 됐는데요.
19세기 후반에 이르러서는 인공 합성 화합물을 본격적으로 사용하기 시작합니다. 이 때 유기 합성을 통한 화합물의 구조 변경이 적용돼 새로운 약물인 아스피린 (Aspirin)* 이 개발되었습니다.
*대표적인 진통 해열제인 아스피린은 염증,발열,통증을 일으키는 프로스타글란딘(prostaglandin)의 생성에 관여하는 효소인 사이클로 옥시게나제(cyclooxygenase)-1과 2(COX-1 and 2)를 억제하기 때문에 항염, 해열, 진통 작용을 나타냅니다.
이후, 1932년 Prontosil 이 발견이 되면서 sulfa제 시대의 개막을 열었고 이는 약물 발견 방법의 전환을 가져오는 계기가 됩니다.
다음 표를 통해 살펴보도록 할게요. 염료제로 사용되던 Prontosil 로부터 sulfanilamide 가 발견되었습니다. 혈당감소와 이뇨작용이라는 부작용이 밝혀지면서 이를 해결하기 위해 화합물구조 및 변형 과정을 거치게 됩니다. 이 과정을 통해 혈혈당저하제 (Tolbutamide) 와 이뇨제 (Chlorothiazide) 약물이 승인되었습니다.
1950년 이후에는 비약적 발전이 이루어지며 의약 화학이 하나의 학문분야로 정착되게 됩니다.
1960년대 이후에는 유기 합성법의 괄목할 만한 성장과 더불어 합리적인 방법으로 신약을 개발하는 변화가 가속화 됩니다.
1980년대 이후에는 질병의 원인을 규명할 수 있는 생물학의 발전으로 신약 발견이 합리적인 기법으로 변형 되었고,
2000년대 이후부터 최적화와 합리적 설계 기법으로, 적극적이고 고효율적인 합성의약품 발굴이 가능해졌습니다.
우연한 발견으로부터 시작된 합성의약품의 역사, 어떠신가요? 현재까지도 의약 화학자들은 여전히 약이 되는 물질을 찾아서 지금 이시간에도 어딘가에서 숨겨진 바늘을 찾고 있을 겁니다.
마무리
지금까지 신약개발 과정에서 의약 화학의 이해, 의약 화학자의 역할, 의약 화학자가 하는 일에 대해 살펴보았습니다. 다음 시간에는 신약개발 승인 현황에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 과거부터 현재까지 국내외 신약개발 승인 현황이 궁금하다면 아래 포스팅을 통해 살펴보세요.