[スポンサーリンク]

chemglossary

生物学的等価体 Bioisostere

[スポンサーリンク]

医薬分子において生物学的に同じ役割を果たす他の部分構造を生物学的等価体(bioisostere)と呼ぶ[1, 2]。薬物の主要生物活性に影響を与えることなく、医薬に含まれる官能基を他のもので置換えることで、医薬特性を改善させる目的に有効となる考え方。


歴史的経緯

等価性(isosterism)という用語自体は1919年に物理学者のIrving Langmuirによって導入された。主に物理化学的観点からの関連性に主眼を置いた概念であった。

1932年にErlenmeyerらが報告した一連の詳細な研究から、分子の最外殻電子配置が同じであるものを等価体としてみなすことで、生物学上の問題に対して適用可能であることが示された。

1951にはHarris Friedmanが、物理化学的類似性によらず化合物に共通の生物学的性質があることを指す用語として”bioisostere”を導入した。

創薬化学の分野では、1979年にThornberが提唱したより幅広い定義、すなわち以下のものが一般的に受け入れられている。

「広く同様な生物的効果を示し、化学的及び物理的な類似性を有する官能基や分子」

具体例

立体的あるいは電子的性質が類似している官能基同士に生物活性類似性が認められる場合が多い。

たとえば医薬分子中のカルボキシル基はスルホンアミド、リン酸エステル、テトラゾールなどで置換えることができる。

bioisostere_1

元素単位で言えば、水素と立体的に類似しているが代謝抵抗性を持つ重水素、電気的性質を逆転させうるフッ素置換も生物学的等価体の例として捉えることができる。ケイ素原子も炭素の生物学的等価体として扱える[3]。

bioisostere_3

ペプチド結合は体内に存在するプロテアーゼなどで分解されやすいため、置換アルケンやヒドロキシエチルアミン構造などに置き換えることで、薬物動態に改善をもたらすことができる。この場合はとくにペプチドミメティクスと呼称される[4]。

bioisostere_2
最近ではオキセタン骨格がカルボニル基[5]、ビシクロ[1.1.1]ペンタン骨格がベンゼン環と置換可能(冒頭図)[6]であることなども示されつつある。

 

関連文献

  1. “Synopsis of Some Recent Tactical Application of Bioisosteres in Drug Design” Meanwell, N. A. J. Med. Chem. 2011, 54, 2529. DOI: 10.1021/jm1013693
  2. “Bioisosterism:  A Rational Approach in Drug Design” Patani, G. A.; LaVoie, E. J. Chem. Rev. 1996, 96, 3147. DOI: 10.1021/cr950066q
  3. “Organosilicon Molecules with Medicinal Applications” Franz, A. K.; Wilson, S. O. J. Med. Chem. 2013, 56, 388. DOI: 10.1021/jm3010114
  4.  “ペプチドミメティックによる創薬研究” 鳴海哲夫,玉村啓和, 生化学 2010, 82, 515. [PDF]
  5.  “Oxetanes as Versatile Elements in Drug Discovery and Synthesis” Burkhard, J. A.; Wuitschik, G.; Rogers-Evans, M.; Muller, K.; Carreira, E. M. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9052. DOI: 10.1002/anie.200907155
  6. “Application of the Bicyclo[1.1.1]pentane Motif as a Nonclassical Phenyl Ring Bioisostere in the Design of a Potent and Orally Active γ-Secretase Inhibitor” Stepan, A. F. et al. J. Med. Chem. 2012, 55, 3414. DOI: 10.1021/jm300094u

関連書籍

外部リンク

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 合成後期多様化法 Late-Stage Diversificat…
  2. メカニカルスターラー
  3. 色素増感型太陽電池 / Dye-sensitized Solar…
  4. 逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR; reverse tr…
  5. 光薬理学 Photopharmacology
  6. 高速液体クロマトグラフィ / high performance …
  7. 酵素触媒反応の生成速度を考える―ミカエリス・メンテン機構―
  8. 二水素錯体 Dihydrogen Complexes

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 2009年人気記事ランキング
  2. 第7回HOPEミーティング 参加者募集!!
  3. 企業の研究開発のつらさ
  4. 第56回―「メタボロミクスを志向した質量分析技術の開発」Gary Siuzdak教授
  5. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑥
  6. アステラス病態代謝研究会 2018年度助成募集
  7. 「重曹でお掃除」の化学(その2)
  8. 銀ジャケを狂わせた材料 ~タイヤからの意外な犯人~
  9. tert-ブチルメルカプタン:tert-Butyl Mercaptan
  10. ナフサ、25年ぶり高値・4―6月国産価格

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2015年12月
« 11月   1月 »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

注目情報

注目情報

最新記事

NIMS WEEK2021-材料研究の最新成果発表週間- 事前登録スタート

時代を先取りした新材料を発信し続けるNIMS。その最新成果を一挙ご紹介する、年に一度の大イベント「N…

元素記号に例えるなら何タイプ? 高校生向け「起業家タイプ診断」

今回は化学の本質とは少し離れますが、元素をモチーフにしたあるコンテンツをご紹介します。実験の合間…

多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性

第346回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院総合文化研究科(和田・神保研究…

10手で陥落!(+)-pepluanol Aの全合成

高度な縮環構造をもつ複雑天然物ペプラノールAの全合成が、わずか10工程で達成された。Diels–Al…

吉野彰氏が2021年10月度「私の履歴書」を連載。

今年の10月はノーベル化学賞が有機化学分野から出て、物理学賞を真鍋淑郎先生が受賞して、非常に盛り上が…

ガラス工房にお邪魔してみたー匠の技から試験管制作体験までー

実験器具を試して見たシリーズ第10弾! ついにシリーズ10回目を迎えました。今回は特別編です…

ダイセルよりサステナブルな素材に関する開発成果と包括的連携が発表される

株式会社ダイセルは、環境にやさしい酢酸セルロースを当社独自の技術で加工した真球状微粒子を開発し、20…

市販の化合物からナノグラフェンライブラリを構築 〜新反応によりナノグラフェンの多様性指向型合成が可能に〜

第345回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院 理論化学研究室(前田・高橋研究室)…

PCに眠る未採択申請書を活用して、外部資金を狙う新たな手法

みなさんは毎年何本の研究申請書を書きますか?そして、残念ながら日の目を見ずに、アイデアのままパソコン…

フラーレン〜ケージを拡張、時々、内包〜

トリアジン誘導体とN-フェニルマレイミドを用いた、フラーレンのケージを拡張する新規手法が開発された。…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP