Az előző részben összefoglaltuk a vezérmolekula választás szempontjait és megmutattuk, hogy a kiválasztás kritériumai az egyes vállalatoknál akár jelentős mértékben is különbözhetnek. A vezérmolekula kiválasztásának szerteágazó szempontjai és a sokszor igen szigorú kritériumok között nyilvánvaló, hogy megfelelő vezérmolekulát találni egyáltalán nem egyszerű feladat. A gyógyszeripari kutatásokat jellemző időkorlátok mellett a kritériumok egy része szinte bizonyosan nem teljesül, ezért a vezérmolekula választás a gyakorlatban mindig gondos mérlegelés eredménye. Ennek során az előző fejezetekben ismertetett szempontok szerint jellemzett vezérmolekula jelölteket összehasonlítják és az egyes molekulák esetében mérlegelik a kritériumokkal ütköző tulajdonságok jelentette kockázatokat. A rendelkezésre álló idő alatt általában nem találunk olyan vezérmolekulát, illetve vegyületcsaládot, sőt vegyületcsaládokat, amelyek valamennyi kritériumnak egyaránt megfelelnek. Ezért a gyakorlatban a sikeres vezérmolekula választás nagy részben a korábban szerzett tapasztalatokon és a kockázatok reális értékelésén múlik.

 

 

A vezérmolekulaként választott vegyület esetében a kötődési affinitást és a funkcionális aktivitást is sikerült jelentős mértékben javítani. A patkány hepatocitán mért metabolikus stabilitás ugyan nem érte el a megfelelő szintet, viszont a kiindulóponthoz képest mintegy felére csökkent. Ugyanakkor a humán mikroszómán mért metabolikus stabilitás értéke mindkét vegyület esetében megfelelt a kritériumoknak. Az in vitro hatékonyság javítása a molekulatömeg és a logP, illetve logD növekedésével járt együtt. A molekulatömeg ezzel együtt is a kritériumon belül maradt, a logP és logD azonban a küszöbértéket meghaladja. Ez az eltérés a biológiai közegekben lényegesebb logD esetében lényegesen kisebb mértékű, így a vegyület logD tekintetében közel teljesíti is a kritériumot. A vezérmolekulaként azonosított vegyület patkány PK profilja igen bíztató képet mutat, így a javuló patkány metabolikus stabilitás, a közel elfogadható logD és az in vivo PK alapján a kritériumot nem teljesítő patkány metabolikus stabilitás érték és az enyhén emelkedett lipofilitás jelentette kockázat vállalhatónak látszik.

 

 

Bár a korai optimálás során az in vitro hatékonyságot jelentősen sikerült javítani, ez az eredmény a molekulatömeg és a lipofilitás növekedésének rovására valósult meg. Érdekes módon a patkány és humán in vitro metabolikus stabilitás adatok ellentétes irányban változtak. Míg a patkány hepatocitán mért metabolikus stabilitás javult, addig a humán mikroszómán mért metabolikus stabilitás csökkent. Utóbbi kedvezőtlen változás hátterében feltehetően egy humán specifikus metabolikus átalakulás áll. Jóllehet a lipofilitás növekedése sem logP-ben, sem pedig logD-ben kifejezve nem volt jelentős, a vegyület oldhatósága mégis drasztikusan csökkent. Valószínűleg éppen a vegyület oldhatóság limitált felszívódása lehet a felelős a mérsékelt biohasznosulásért. Tekintetbe véve a humán metabolikus stabilitás értékének a kritériumtól való kismértékű eltérését, valamint a vegyületcsaládban előállított vegyületek nagyobb humán metabolikus stabilitását úgy tűnik van esély e paraméter javítására. A legnagyobb kihívást a vegyületcsalád esetében a rossz oldhatóság jelenti, ezt végső esetben formulációval kísérelhetik meg javítani. Mindezek alapján a közel kritériomon lévő lipofilitás, az enyhén csökkent humán metabolikus stabilitás, de még a rossz oldhatóság is vállalható kockázatot jelent. Jóllehet VM1 vezérmolekula profilja és a család tulajdonságai előnyösebbek VM2-nél az AstraZeneca ezt a vegyületcsaládot is a vezérmolekula optimálásba emelte.

 

A T3 kiindulópont ugyanakkor minden egyéb szempontból javításra szorult. Metabolikus stabilitása mindkét speciesen elégtelennek bizonyult, amit ráadásul gyenge oldhatóság, nagy molekulatömeg és lipofilitás kísért. A korai optimálás elsődleges feladata az in vitro hatékonyság fenntartása mellett a metabolikus stabilitás javítása volt. Mivel mind a humán, mind a patkány metabolikus stabilitás alacsony volt, célszerűnek látszott a metabolikusan érzékeny pontok azonosítása. A metabolizmus vizsgálat alapján a furán gyűrű metil csoportján oxidálódott termék volt a fő metabolit. A metabolikus átalakulás visszaszorítása és a metabolikus stabilitás javítása érdekében mintegy 25, a furán gyűrűn helyettesített származékot állítottak elő. Ezek közül a VM3 metabolikus stabilitása volt a legkedvezőbb. Sajnálatos módon VM3 kedvező lipofilitása mellett is gyenge oldhatósággal, nagy molekulatömeggel és igen gyenge in vitro hatékonysággal rendelkezett. A vegyületcsaládban előállított összes hatékony vegyület metabolikus stabilitása alacsony volt. Ugyanakkor minden valamennyire is metabolikusan stabil vegyület gyakorlatilag inaktívnak mutatkozott. Az ehhez társuló gyenge oldhatóság és nagy molekulatömeg a vegyületcsalád további optimálását rendkívül kockázatossá és így a vezérmolekula kiválasztását lehetetlenné tette.

 

 

A korai optimálás legfontosabb feladata T6 gyors metabolizmusának visszaszorítása volt. Ennek érdekében előbb optimálták az adamantil és aril gyűrűket összekötő láncot, majd a metabolikus stabilitást a vegyületek lipofilitásának csökkentésével kísérelték meg javítani. Szintetikus okok miatt a vegyületek polaritásának változtatását az aromás molekularészlet helyettesítésével oldották meg. Több mint 30 különböző származék előállítása után jutottak VM4-hez, amelynek lipofilitása csaknem megfelelt a kritériumnak. A stratégia helytállóságát igazolja, hogy a csökkent lipofilitás a vegyület metabolikus stabilitásának jelentős javulását eredményezte. VM4 patkány és humán in vitro metabolikus stabilitása egyaránt megfelel a kritériumnak. Az egyetlen kockázatot a patkány in vivo klírensz határértéket meghaladó értéke jelenti, amely azonban a többi ADME és PK adat birtokában vállalhatónak tűnik. Ezek alapján VM4 vegyületet az AstraZeneca vezérmolekulaként ismerte el és az optimálás fázisába emelte.

 

 

Mivel T9 oldhatósága és in vitro membrán permeabilitása is megfelelőnek bizonyult, az ADME adatokból egyértelműen kiderül, hogy a gyenge farmakokinetika a rossz metabolikus stabilitásnak köszönhető. A korai optimálás elsődleges célja ennek megfelelően a metabolikus stabilitás javítása volt. Ennek érdekében közel 30 vegyületet állítottak elő. A metabolikusan érzékeny terminális tiofén gyűrűt a bioizosztéria szabályai szerint előbb fenil csoportra cserélték, majd ezt követően a fenil gyűrű metabolikusan érzékeny 4-helyzetébe egy fluor atomot vezettek be. Így jutottak VM5-höz, amely az oldhatóság kivételével már minden paraméterét tekintve megfelelt a vezérmolekulákkal szemben támasztott követelményeknek. Figyelembe véve VM5 kiváló farmakokinetikai adatait a vegyület gyenge oldhatósága nem jelent vállalhatatlan kockázatot. Ennek megfelelően VM5-öt az AstraZeneca vezérmolekulának fogadta el és megkezdte teljes körű optimálását.