[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

[amazonjs asin=”B00DF3U7FC” locale=”JP” title=”Bioisosteres in Medicinal Chemistry, Volume 54 (Methods and Principles in Medicinal Chemistry)”][amazonjs asin=”0124172059″ locale=”JP” title=”The Practice of Medicinal Chemistry, Fourth Edition”]

外部リンク

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
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. 国連番号(UN番号)
  2. 卓上NMR
  3. メタンハイドレート Methane Hydrate
  4. 分子糊 モレキュラーグルー (Molecular Glue)
  5. 特殊ペプチド Specialty Peptide
  6. アルカロイド alkaloid
  7. 研究のための取引用語
  8. GHS(化学品の分類および表示に関する世界調和システム)

注目情報

ピックアップ記事

  1. 宝塚市立病院で職員が「シックハウス症候群」に…労基署が排気設備が不十分と是正勧告
  2. 第98回日本化学会春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Part II
  3. ロバート・コリュー R. J .P. Corriu
  4. 核酸塩基は4つだけではない
  5. 【9月開催】第十一回 マツモトファインケミカル技術セミナー   オルガチックスを用いたゾルゲル反応による金属酸化物膜の形成
  6. 理系のための就活ガイド
  7. 【ワイリー】日本プロセス化学会シンポジウム特典!
  8. 1次面接を突破するかどうかは最初の10分で決まる
  9. Xantphos
  10. ラジカルonボロンでフロンのクロロをロックオン

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
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

注目情報

最新記事

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

有機合成化学協会誌2025年3月号:チェーンウォーキング・カルコゲン結合・有機電解反応・ロタキサン・配位重合

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年3月号がオンラインで公開されています!…

CIPイノベーション共創プログラム「未来の医療を支えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第105春季年会(2025)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「未来の医療…

OIST Science Challenge 2025 に参加しました

2025年3月15日から22日にかけて沖縄科学技術大学院大学 (OIST) にて開催された Scie…

ペーパークラフトで MOFをつくる

第650回のスポットライトリサーチには、化学コミュニケーション賞2024を受賞された、岡山理科大学 …

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