نگاهی به فرایند ساخت دارو و ظرفیت استفاده از کامپیوترهای کوانتومی
June 04, 2025
هشدار
این نوشته فهم من از مطالعاتم است. جهت کسب اطلاعات دقیق‌تر توصیه میشه به منابعی که توسط کارشناسان بازنگری شدن رجوع کنید.
انتهای هشدار
مقدمه
هدف از این نوشته اینه که یه مرور مختصری به فرایند ساخت دارو بکنیم. از این طریق بفهمیم که در کدوم قسمت این فرایند چیزی از جنس «محاسبه» نقش داره. و در آخر به این فکر کنیم که آیا این محاسبه از جنسی هست که کامپیوتر کوانتومی بتونه به تسریعش کمک کنه؟
ساختن یا کشف دارو یه فرایند چندمرحله‌ای داره و با آزمون و خطاهای متعدد همراهه. این فرایند معمولا چندین سال طول میکشه و شامل تحقیق و بررسی روی کاغذ، شبیه‌سازی کامپیوتری، ساختن دارو و مطالعه‌اش در آزمایشگاه و نهایتا بررسی تأثیراتش در بدن موجودات زنده است. نهایتا هم قراره یه مولکولی ساخته یا کشف بشه که برای درمان یه بیماری خاص، مؤثر و ایمن باشن. در ادامه یه مرور مختصری میکنیم روی مراحل این فرایند.
برای شروع یه نگاه مختصر به لیست مراحل (فهرست-مطالب-طور):
| مرحله | عنوان انگلیسی | شرح |
|---|---|---|
| اول | Target identification | تعیین بیومولکول مرتبط با بیماری |
| دوم | Hit discovery | کاوش بین انبوهی از مولکول‌ها برای یافتن یه مولکول دارو |
| سوم | Hit-to-Lead optimization | انتخاب چند نامزد از مرحله دوم و دستکاری و بهبودِ ساختار شیمیایی‌شون |
| چهارم | Lead optimization | انتخاب «بهترین» نامزد از مرحله ۳ و بهبودِ بیشترِ ساختارِ شیمیایی |
| پنجم | Preclinical testing | آزمودن دارو روی نمونه سلولی و حیوان |
| ششم | Clinical trial | آزمودن دارو روی انسان |
| هفتم | Regulatory approval and post-market surveillance | تأییدیه گرفتن از مرجع سلامت ملی و پایش ایمنی بلندمدت دارو |
در ادامه با جزئیات بیشتر به هر مرحله می‌پردازیم.
مرحله اول: Target identification
چه وقت علائم بیماری در بدن بوجود میان؟ وقتی که یه سری مولکول‌های حیاتی در بدن، اون کاری که باید بکنن رو نمیکنن (البته برای پیش بردن بحث، زنجیره علل رو همینجا متوقف میکنیم و کاری به اینکه چرا اون مولکول کاری که باید رو نمیکنه نداریم!). برای درمان بیماری، ایده اینه که اول از طریق مشاهدهٔ علائم بیماری، بفهمیم چه بیومولکولی (که معمولا منظورمون یه پروتئینه) عاملشه.
تعداد پروتئین‌هایی که توی بدن انسان هستن خیلی زیاده. بعنوان یه تخمین، تعداد ژن‌هایی که در بدن انسان هستن و عملا دستور ساخت پروتئین‌های مختلف رو دارن، بین ۲۰ تا ۲۵ هزارتاست. این نشون میده که تشخیص پروتئین بیماری‌زا چندان کار راحتی نیست.
برای پیدا کردن پروتئین بیماری‌زا، احتمالا راحت‌ترین گام مرور ادبیاته. یعنی بریم بین گزارش‌های آزمایش‌های پزشکی گذشته بگردیم ببینیم قبلا هم این بیماری و علائمش مشاهده شدن و علتش مشخص شده یا خیر. گام بعدی اینه که برای محدودتر کردن دامنه جستجو، صرفا دنبال مولکول‌هایی بگردیم که میتونن یک یا بعضی از علائمی که دنبالش هستیم رو تولید کنن. مثلا ببینیم چه مولکول‌هایی قبلا شناسایی شدن که منجر به تورم پوست میشن.
درصورتی‌که این گام هم جواب نداد باید دستکش به دست بریم داخل آزمایشگاه. یه مدل مناسب برای شهود گرفتن درباره چنین آزمایشی میتونه این باشه: یه نمونه سلولی سالم و یه نمونه سلولی بیمار رو تصور کنیم. هدف ما اینه که به تفاوت‌های این دو نمونه نگاه کنیم و سعی کنیم با اندازه‌گیری مشاهده‌پذیرهای مختلف و همچنین دستکاری کردن هر یک از نمونه‌ها بفهمیم عامل بیماری‌زا چیه.
مرحله دوم: Hit discovery
بعد از شناسایی پروتئینِ هدف که عملکرد غیرعادی‌اش منجر به ایجاد علائم بیماری شده، برای درمان بیماری باید عملکرد این پروتئین رو دستکاری کنیم. دستکاری کردن در بیشتر موارد به معنی جلوگیری از عملکرد پروتئینه. ولی در بعضی موارد هم منظور از دستکاری کردن میتونه تسهیل کردن عملکرد پروتئین باشه.
برای متوقف کردن عملکرد پروتئین، ایده اینه که یه مولکول دارو (که از نظر تعداد اتم‌ها بسیار کوچکتر از یه پروتئینه) رو بفرستیم سمت پروتئین. این مولکول دارو باید به یه گوشه از پروتئین قفل بشه (شبیه کلید و قفلِ در) و عملکردش رو مختل کنه.