Drug, drug targets

 

 

 

Drug

좋은 약이랑 나쁜 약은 무엇일까?

• 페니실린과 같은 약은 좋은 drug, 헤로인은 나쁜 drug 이런식으로 분류가 가능할까
• 대마초나 니코틴, 알코올은 어디에 포함되어야 할까

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이런 질문에 대한 답은 어떤 관점이냐에 따라 달려있는 것 같다. 법의 규정에 따르면 명확히 구분할 수 있지만 약을 공부하는 관점에서는 좋은 약, 나쁜 약으로 분류하기에는 약의 효과는 너무 다양한 것 같다. 

 

그래도 흔히 말하는 좋은 약에 대해 잠깐 생각해보면 의도한 효과를 나타내고, 독성이나 부작용이 없으며 복용이 간편하다면 좋은 약이라고 할 수 있을 것 같다. 페니실린은 지금까지 발견된 가장 안전하고 효과적인 항균제 중 하나이지만 모든 세균을 죽일 수 없고 시간이 지나면 세균 균주가 내성을 가질 수 있다는 단점이 있다. 모르핀은 효과 좋은 진통제지만 내성이나 중독 등 심각한 부작용이 있고 과량 복용시에는 인체에 치명적이다. 

 

암에 걸린 사람에게 부작용이 있다는 것을 알면서도 약을 투여할 때, 이 약은 좋은 약인가 나쁜 약인가 그런 것을 이분법으로 나눌 수 있을까 모든 약에는 장점과 단점이 반드시 공존한다. 마치 사람처럼 약도 고유한 특성을 가진다. 

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생물학적 관점에서 drug는 어떻게 정의할 수 있을까? 

• 생물학적 시스템과 상호작용하여 생물학적 반응을 일으키는 화합물
• 의약화학에서는 drug의 안전성을 나타내는 지표 therapeutic index를 사용
• therapeutic index(50%의 환자에게 독성 효과를 나타내는 용량과 50%의 환자에게 최대 치료 효과를 나타내는 용량을 비교한 값)가 높을수록 투여 용량에 대한 여유가 어느정도 있다는 뜻
• 좋다고 알려진 drug가 고용량 또는 장기간 사용 시 독으로 변할 수 있듯이 독이 저용량에서는 의약품이 되는 경우가 있다. 
• '독'은 안 좋은 것으로 생각될 수 있지만, drug 또한 독이다. 하지만 selective toxicity이다. drug는 '문제가 되는 세포'에는 독성을 보이지만 정상 세포에는 독성을 보이지 않기 때문이다. 

 

 

 

Drug target

 

 

 

cell structure

• drug는 단순한 화합물이지만 체내에 들어가 다양한 화학 반응이 일어나며 특정한 drug target과 상호작용한다. 
• 생명은 세포로 이뤄져 있으므로 drug는 세포에서 작용한다.
• 인체의 모든 세포는 cell membrane과 cytoplasm이 존재한다. 

 

Phosphoglyceride structure

 

drug는 세포에서 작용하므로 세포에 들어가기 전 cell membrane에 들어가야 한다. cell membrane은 어떻게 구성되어 있을까?

• 인지질로 구성되어 있는데, Polar head와 2개의 Hydrophobic tails이 존재한다.
• Hydrophobic tails이 서로 마주보며 인지질 이중층들이 연결되어 세포막이 구성된다. 
• 세포 환경은 물로 이루어져 있기 때문에 세포막이 유지되기 위해서 바깥쪽은 Polar head로 안쪽은 Hydrophobic tail로 구성되는 것이다.
• Cell membrane은 lipid bilayer뿐만 아니라 Glycoprotein도 존재한다.
• 세포막의 안쪽 또는 바깥쪽 표면에 부착되어 있고 양쪽 표면으로 노출되어 있는 단백질도 있다. (세포막 안쪽으로 들어간 단백질은 hydrophobic한 아미노산을 가진다.)

 

Th e equilibrium of a drug being bound and unbound to its target

 

Molecular level에서의  drug target

• Drug의 주요 target은 protein, nucleic acids (분자량이 큰 macromolecule)
• Drug가 target과 interaction하는 과정은 binding, 일어나는 곳은 target에서 binding site라고 한다.
• Induced fit은 drug가 target과 결합하여 interaction으로 인해 target이 drug에 맞게 변화하는 것을 말한다. 

 

 

이런 binding을 위한 Intermolecular bonding forces(분자간 결합)에는 어떤 것이 있을까?

보통 이러한 interaction은 drug의 구조와 존재하는 functional group에 따라 달라진다. 

 

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Reference

• Cell Structure | SEER Training
• Medicinal chemistry, fifth edition, GRAHAM L. PATRICK