8. 12. 2019  11:13 Marína
Akademický informačný systém

Sylabus predmetu N414M1_4B - Medicínska chémia (FCHPT - ZS 2020/2021)


     Informačný list          ECTS          Sylabus          


     Slovenčina          Angličtina          


Vysoká škola: Slovenská technická univerzita v Bratislave
Fakulta: Fakulta chemickej a potravinárskej technológie
Kód predmetu: N414M1_4B
Názov predmetu: Medicínska chémia
Druh, rozsah a metóda vzdelávacích činností:
prednáška2 hod. týždenne (prezenčná metóda)
cvičenie1 hod. týždenne (prezenčná metóda)

 
Počet kreditov: 3
 
Odporúčaný semester/trimester: -- obsah tejto položky nebol definovaný --
Stupeň štúdia: 1.
Podmieňujúce predmety: žiadne
 
Podmienky na absolvovanie predmetu:
Skúška pozostáva z písomného testu a ústnej skúšky za 50 bodov. Na úspešné zvládnutie skúšky musi študent dosiahnúť minimálne 28 bodov.
Hodnotenie úspešnosti skúšky je nasledovné: A 46-50 bodov, B 41-45 bodov, C 37-40 bodov, D 32-36 bodov, E 28-31 bodov.
 
Výsledky vzdelávania:
Ambíciou predmetu je priblížiť študentom základné aspekty vývoja lieku, od hľadania účinnej látky, molekulárneho cieľa jej
pôsobenia, až po klinické testovanie. Vývoj liekovej formy, výroba, uvedenie liekovej formy na trh a jej marketing predmet nerozoberá. Kostra predmetu je identická s vnútornou štruktúrou väčšiny uznávaných učebníc v oblasti, napríklad Graham L. Patrick: An Introduction to Medicinal Chemistry (4th edition, Oxford Press 2009) alebo Heinz Lülmann et all: Color Atlas of Pharmacology (2nd edition, Thieme Stuttgart, 2000)
 
Stručná osnova predmetu:
Fázy vývoja lieku a ich trvanie. Náklady na vývoj liečiv a ekonomické aspekty ich vývoja. Úvod do patentového práva. FDA, jeho medzinárodný význam a jeho kompetencie. Typy procedúr FDA. Fázy klinických testov liečiva a ich náplň. Druhy liekových foriem. Definícia pojmov farmakokinetika a farmakodynamika. Základné farmakokinetické veličiny a ich vzájomné vzťahy. Určenie terapeutickej dávky a princípy dávkovania liečiva. Clearance a jej zložky.

Princíp chemoterapie. Typy interakcií medzi liečivom a receptorom. Lipofilita/hydrofilita, logP, jeho meranie a výpočet, princíp pinocytózy, lipozómy. Lipinského výberové pravidlá, "drug likeness". Farmakodynamika a jej základné veličiny, princíp toxicity, moderné testy chronickej a latentnej toxicity: Amesov test, hERG test, mikrojadierkový test.Signálny aparát bunky. Základné princípy prenosu signálu z membránového receptora na efektorový proteín. Typy membránových receptorov a princíp ich funkcie.

Základné princípy chemoterapeutického pôsobenia na receptor. Kompetitívna a nekompetitívna inhibícia, Lineweaver-Bourke grafy. Alosterický a dáždnikový efekt. Negatívne účinky receptorových inhibítorov: senzibilizácia/desenzibilizácia, tolerancia, vznik závislosti. Afinita, potencia a efektivita receptorového inhibítora. Kinázy a kinázová kaskáda, klasifikácia kináz. Izozýmy a problematika izozýmovej selektivity. Efektorové proteíny.

DNA a morfológia chromozómu. Rekombinantné DNA techniky. DNA a RNA vektory. PCR. Typy génových manipulácií. DNA interkalatujúce liečivá a ich použitie. Topoizomerázy a DNA gyrázy. Klasifikácia a inhibítory týchto proteínov. Vývoj inhibítorov topoizomerázy I na báze prírodného kamtotecínu. Nekamtotecínové inhibítory topoizomeráz. DNA alkylačné a pseudoalkylačné činidlá ako kancerostatické látky. DNA terminátory. Inhibítory transportných proteínov, tunelové molekuly. Liečivá pôsobiace na tvorbu a rozklad cytoskeletu.

Drug discovery a jeho fázy. Lead identification a stratégie hľadania "lead" štruktúr. Princípy všeobecného screeningu. Definícia kombinatoriálnej chémie, pojmy virtuálnej a reálnej knižnice, in-silico, in-vitro a in-vivo screening, HTS. Stratégia návrhu knižnice pre všeobecný screening. Metodika návrhu knižnice, softvérové riešenia pre enumeráciu knižnice a jej virtuálny
profiling. Produkcia knižnice: koncepcia paralelnej syntézy, príklady hardware pre paralelnú syntézu. Princípy vývoja syntetických postupov vhodných pre paralelnú syntézu. LP syntéza v MTP formáte, moderné liquid phase metódy syntézy amidov a cross-coupling reakcie.

Princípy všeobecného skríningu. Syntéza na tuhej fáze, Merrifieldova syntéza peptidov. Typy tuhých fáz a linkerov pre SP reakcie. Zhodnotenie výhod a nevýhod SP v paralelnej syntéze. Hardware pre SP. Metóda "mix and split". Mikromanipulačné techniky SP, on-chip syntéza. Princíp SAMDI/MALDI MS spektrometra ako základného analytického nástroja pre on-chip reakcie. On-chip PCR. Flow chemistry, paralelná syntéza v prietokovom mikroreaktore. Screening prírodných látok. Porovnanie screeningu prírodných

látok a všeobecného screeningu z pohľadu úspešnosti, patentovej bezpečnosti a ekonomickej náročnosti. Fázy vývoja liečiva na báze prírodnej látky na príklade kamptotecínu. Princípy skríningu podľa štruktúry, CADD (computer aided drug design) a jeho obvyklé fázy. Typy digitálnych formátov pre zápis molekulovej štruktúry. Z-matica, SMILES, karteziánske súradnice, databázové súbory typu .sdf. Optimalizácia geometrie molekuly, hyperplocha potenciálnej energie molekuly, techniky lokalizácie lokálneho a totálneho minima a iných extrémov. Stacionárne body hyperplochy, jej prvá a druhá derivácia (gradient, hessián) a ich význam. Metódy hľadania stacionárnych bodov. Iteračné metódy, Monte-Carlo metódy, molekulová dynamika, simulované žíhanie.

Metódy výpočtu energie molekuly. Newtonovské a relativistické metódy (molekulová vs kvantová mechanika) a ich porovnanie. Výber molekulovo-mechanickej metódy podľa typu výpočtovej úlohy. Princíp Hartree-Fockovej, DFT a semiempirickej metódy riešenia Schrodingerovej rovnice. Kombinované metódy výpočtu energie, QM+MM, QM-MM. Molekulový docking a jeho princípy. Interakčná energia, Connolyho povrch, komplementarita a dynamické usadzovanie. Fragment-based skríning a jeho princíp. Porovnanie so všeobecným skríningom. Požiadavky na fragmenty a linkery. Príklad FBS.

QSAR a jeho princípy. Rozdiel medzi 2D a 3D QSAR, rozdiel medzi 3D QSAR a molekulovým dockingom. Deskriptor, definícia a typy deskriptorov. Základné QSAR rovnice: Free-Wilsonova, Hanschova. koeficient hydrofobicity, Hammetov elektronický a Taftov sterický koeficient, ich stanovenie, výpočet a fyzikálny význam. Topliss-schéma. Bioizostéry.

3D QSAR. Predpoklady úspechu 3D QSAR. Molekulové pole, princíp. Princíp metódy COMFA založenej na 3D deskriptoroch získaných z popisu molekulového poľa. Porovnanie COMFA a klasickej Hanschovej metódy, praktické a ekonomické argumenty. VOLSURF a jeho 3D deskriptory.

Metabolizmus liečiv. Typy metabolických reakcií. Metódy skríningu metabolitov. Metódy modifikácie metabolickej odolnosti liečiva. Princíp prodrug stratégie, klasifikácia prodrug liečiv. Príklady prodrug liečiv 1. triedy. VDEP, ADEP, GDEP stratégie pri prodrug liečivách 2. triedy.
 
Odporúčaná literatúra:
Základné:
HAMPL, F. -- PALEČEK, J. Farmakochemie. Praha : Vydavatelství VŠCHT, 2002. 413 s. ISBN 80-7080-495-5.
BERKEŠ, D. -- VINŠOVÁ, J. -- KUTSCHY, P. -- TOROK, M. Základy farmaceutickej chémie. Košice: UPJŠ, 2003. 150 s.
PATRICK, G L. An Introduction to Mediinal Chemistry. New York: Oxford University Press Inc., 2009. 752 s. ISBN 978-0-19-923447-9.

Odporúčaná:
Heinz Lülmann et all: Color Atlas of Pharmacology (2nd edition, Thieme Stuttgart, 2000)

 
Jazyk, ktorého znalosť je potrebná na absolvovanie predmetu: slovenský jazyk alebo anglický jazyk
 
Poznámky:
Predmet je odporúčaný pre 3. rok štúdia programu Chémia, medicínska chémia a materiály
 
Hodnotenie predmetov:
Celkový počet hodnotených študentov: 485

ABCDEFX
2,5 %7,8 %16,5 %22,9 %49,9 %0,4 %
Vyučujúci: doc. Ing. Dušan Berkeš, CSc. (zodpovedný za predmet) - slovenský jazyk, anglický jazyk
 
Dátum poslednej zmeny: 20. 5. 2019
Schválil: doc. Ing. Dušan Berkeš, CSc. a garant príslušného študijného programu


Poslednú zmenu urobil Ing. Tomáš Molnár dňa 20. 05. 2019.

Typ výstupu: