Dokumen tersebut membahas tentang obat-obatan dan kimia obat. Ia menjelaskan bahwa biaya pengembangan obat baru sangat mahal, hanya 10% yang berhasil dipasarkan. Dokumen ini juga menjelaskan bagaimana ahli kimia obat menemukan senyawa aktif dari berbagai sumber alam seperti tanaman, laut, hutan hujan, dan mikroba. Selanjutnya dibahas mengenai uji klinis untuk mengetahui ke

1. Medicinal Chemistry

2. Medicines
Obat-obatan adalah salah satu produk yang paling banyak
digunakan di planet ini. Biaya rata-rata untuk
mengembangkan calon obat baru adalah £515 juta yang
mengejutkan. Biaya pengembangan tidak hanya mencakup
penelitian dan pengembangan awal, uji klinis, dan urusan
regulasi, tetapi harus memperhitungkan tingkat gesekan yang
tinggi dengan hanya 10% molekul yang berhasil dipasarkan.
Jebakan potensial termasuk efek samping yang parah,
komplikasi dengan pengiriman atau mungkin tidak berfungsi
sebagaimana mestinya. Ahli kimia obat harus terus
memperbarui aturan desain obat dan mengembangkan taktik
untuk memaksimalkan peluang keberhasilan molekul. Jadi apa
yang membuat obat sukses?

3. What do drugs/medication do?
• Obat adalah zat yang mengubah proses biokimia dalam
tubuh.
• Jika zat tersebut memiliki efek menguntungkan itu adalah
obat.
• Obat biasanya mengandung bahan aktif (obat) dan bahan
lainnya.

4. Discovery and Design
• Rak-rak apotek biasa berisi sekitar 2000 obat.
• Kebanyakan obat mengandung bahan aktif tunggal, biasanya
senyawa organik.

5. Paracetamol
Paracetamol works as a painkiller by affecting chemicals in the
body called prostaglandins.
N CH3
O
H
O
H

6. Paracetamol
Prostaglandin adalah zat yang dilepaskan sebagai respons
terhadap penyakit atau cedera.
Parasetamol memblokir produksi prostaglandin, membuat
tubuh kurang menyadari rasa sakit atau cedera.

7. Paracetamol
Efek samping dapat meliputi:
• ruam atau pembengkakan – ini bisa menjadi tanda
reaksi alergi
• hipotensi (tekanan darah rendah) ketika diberikan di
rumah sakit dengan infus (tetesan obat terus menerus
ke dalam pembuluh darah di lengan)
• kerusakan hati dan ginjal, bila diberikan pada dosis
yang lebih tinggi dari yang direkomendasikan
(overdosis)

8. Discovery and Design
• Tujuan ahli kimia medisinal adalah untuk
menemukan senyawa yang memiliki efek kuat pada
penyakit tertentu dengan efek samping yang
minimal.
• Obat harus selektif, harus diangkut ke sel yang benar
di dalam tubuh dan harus bereaksi di sel yang dipilih.

9. Herbal yang digunakan oleh manusia sejak zaman dahulu
dapat memberikan titik awal untuk obat-obatan.
Discovery and Design
Quinine from the bark of
cinchona tree is used to
treat malaria
Foxglove/Digitalis
contains digitoxin a
cardiac stimulant

10. Herbal yang digunakan oleh manusia sejak zaman dahulu
dapat memberikan titik awal untuk obat-obatan.
Discovery and Design
Willow bark contains
salicylates used to
treat fever
Opium compounds
from poppies are
used for sever pain
By 1882 more than fifty different herbs where being grown to treat the sick

11. Lead compounds
• Ahli kimia masih mencari tanaman, buah, flora dan fauna di
dunia yang mungkin mengandung obat-obatan baru.
• Begitu mereka menemukan dan mengisolasi serta
menentukan struktur obat alami, obat itu dapat berfungsi
sebagai prototipe dalam desain senyawa aktif biologis lainnya.

12. Lead compound
• Senyawa prototipe disebut senyawa pemandu.
• Analog dari senyawa pemandu disintesis untuk mencoba dan
meningkatkan sifat terapeutik atau mengurangi efek samping.
• Mengubah gugus fungsi dan struktur disebut modifikasi
molekul.

13. Cocaine
• Cocaine comes from leaves of erythroxlon coca.
• Ini adalah anestesi lokal yang efektif dalam dosis rendah
tetapi memiliki efek merusak pada sistem saraf pusat,
merangsang detak jantung dan menyebabkan euforia yang
dengan cepat digantikan oleh depresi.

14. Cocaine
Cocaine
Lead compound
Improved lead compound
Memecah molekul kokain selangkah demi selangkah dan
menguji turunannya, menghasilkan senyawa pemandu yang
lebih baik.

15. Anaesthetics based on cocaine
lebih dari 100 ester telah disintesis, mengubah panjang rantai,
menambahkan substituen ke cincin dan mengubah gugus alkil
yang melekat pada nitrogen.
Benzocaine Procaine Lidocaine (one of the
most widely used
anaesthetics)

16. Opioids
morphine
Opioids are among the world's oldest known drugs; the therapeutic
use of the opium poppy predates recorded history.
Morfin pertama kali diisolasi pada tahun
1804 oleh Friedrich Sertürner, Merck
mulai memasarkannya secara komersial
pada tahun 1827. Pada saat itu, Merck
adalah sebuah toko kimia kecil.
Morfin masih merupakan analgesik
terbaik; senyawa penghilang rasa sakit
dan merupakan standar yang digunakan
untuk mengukur agen penghilang rasa
sakit lainnya.
Efek samping termasuk kecanduan,
sembelit dan tidak lagi menanggapi dosis
yang sama (toleransi obat).

17. Opioids
codeine
Kodein pertama kali diisolasi
beberapa dekade kemudian pada
tahun 1832 oleh Pierre Robiquet.
Hal ini digunakan untuk
menghilangkan batuk yang
menyakitkan dan nyeri ringan.
Saat ini kodein dibuat dari morfin.
Kodein menunjukkan 1/10 dari
sifat analgesik morfin.

18. Opioids
Heroin
Diacetylmorphine
Heroin (diacetylmorphine) pertama kali disintesis
pada tahun 1874 oleh peneliti Inggris, C.R. Wright.
Pada tahun 1895 Heinrich Dreser yang bekerja untuk
The Bayer Company of Germany, menemukan
bahwa pengenceran morfin dengan etanoat
anhidrida menghasilkan obat baru tanpa efek
samping morfin umum yang kemudian dia
konfirmasi sebagai heroin.
Pembentukan turunan ester dari dua gugus hidroksil
morfin menghasilkan molekul yang kurang polar
sehingga melintasi sawar darah otak lebih cepat
sehingga menghasilkan efek yang lebih cepat. Itu
dilarang karena disalahgunakan secara luas.
Pengotor asam etanoat sering hadir dalam heroin
yang diproduksi secara ilegal, anjing pelacak obat
dilatih untuk mengenali bau asam etanoat .

19. Opioids
Etrophine
Memahami bagaimana morfin mengikat reseptor opiat
mengakibatkan ahli kimia merancang etrofin. Etrofin 2000 kali lebih
kuat dari morfin tetapi tidak aman untuk digunakan pada manusia.

20. Marine chemistry
• Kimia kelautan adalah sumber obat yang menjanjikan untuk
masa depan. Studi tentang karang telah menunjukkan bahwa
mereka mengandung campuran besar bahan kimia, banyak di
antaranya baru ditemukan baru-baru ini. Beberapa terlihat
menarik sebagai agen antikanker potensial.

21. Marine chemistry
Bengamide A berasal dari spons oranye, ia memiliki sifat anti
tumor yang unik dan berbagai analog sedang dikembangkan.
Bengamide A
contains six chiral
centres
Bengamide A marine sponge

22. Rainforests
Hutan hujan mengandung keanekaragaman tumbuhan dan
kehidupan serangga, seringkali dalam area yang sangat kecil.
Karena itu, mereka menyediakan sumber spesies tanaman yang
kaya. Masing-masing spesies tanaman ini dapat memiliki bahan
kimia yang terkunci di dalam selnya yang dapat menjadi obat
untuk memerangi kanker atau AIDS. Oleh karena itu,
dikhawatirkan banyak spesies tumbuhan telah hilang dan akan
terus hilang akibat deforestasi.

23. Venoms
Racun ular telah menyediakan senyawa pemandu untuk
pengembangan obat baru. Mungkin aneh untuk memikirkan
bahan kimia beracun yang digunakan dalam pengobatan.
Namun, semua obat adalah racun jika diberikan dalam dosis
yang terlalu tinggi. Misalnya, morfin akan membunuh pasien
dalam dosis tinggi dengan menghentikan pernapasan. Banyak
racun yang ditemukan di alam dapat memiliki efek yang
berguna jika diberikan dalam dosis tidak beracun yang jauh
lebih rendah.

24. Microbes
Mikroorganisme seperti bakteri dan jamur telah menjadi
sumber obat antibakteri yang kaya, terutama sejak Perang Dunia
Kedua. Bakteri dan jamur menghasilkan agen antibakteri karena
mikroorganisme terus bersaing satu sama lain untuk menjajah
dan bertahan hidup. Mikroorganisme yang dapat menghasilkan
racun untuk membunuh pesaingnya jelas menguntungkan dan
lebih mungkin untuk berkembang.

25. Biochemistry
• Tubuh kita sendiri memberi kita petunjuk untuk obat baru.
Dengan memahami bagaimana tubuh bekerja pada tingkat
molekuler, kita dapat merancang obat baru berdasarkan
mekanisme kerja hormon dan pembawa pesan kimia lainnya di
dalam tubuh.
• Oleh karena itu, ahli kimia obat perlu bekerja sama secara erat
dengan ahli farmakologi, ahli genetika, ahli biokimia, dan ahli
mikrobiologi.

26. Serendipity in drug development
Pekerja yang menggunakan nitrogliserin di pabrik bahan peledak
mengalami sakit kepala parah. Ditemukan melebarkan pembuluh
darah di otak dan sekarang digunakan untuk meredakan gejala
angina.
Viagra disintesis oleh Pfizer's, disaring sebagai pengobatan untuk
angina dan hipertensi. Selama uji coba fase 1, ditemukan bahwa
ia memiliki kemampuan untuk mengobati disfungsi ereksi.
Nitroglycerin Viagra (silenafil)

27. Computational chemistry
Teknik analitik modern yang digabungkan dengan pemodelan
molekul dengan bantuan komputer telah memungkinkan ahli
biokimia untuk mengerjakan struktur yang tepat dari beberapa
enzim dan struktur reseptor.

28. Computational chemistry
Model yang dihasilkan komputer dari kemungkinan senyawa aktif
kemudian dapat dicocokkan dengan enzim atau situs aktif. Dari
sini, daftar molekul target dapat dibuat dan ahli kimia dapat
merancang metode untuk mensintesis molekul-molekul ini di
laboratorium sehingga mereka dapat diuji aktivitas
farmakologinya.

29. Combinatorial chemistry
Ahli kimia penelitian di seluruh dunia terus membuat senyawa
baru dan merupakan hal yang umum bagi perusahaan farmasi
untuk memasukkan bahan kimia ini melalui proses penyaringan
biologis untuk melihat apakah ada di antara mereka yang
memiliki aktivitas farmakologis. Dalam beberapa tahun terakhir,
ilmu yang disebut kimia kombinatorial telah dikembangkan. Ini
seperti menempelkan balok-balok lego secara acak.

30. How do we know drugs are safe

31. • Pada tahun 1937, perusahaan AS S E Massengill mencampurkan
diethylene glycol, dengan sulfanilamide untuk membuat obat
dalam bentuk sirup dengan rasa yang manis.
• Persiapan manis memiliki aftertaste asam - lebih dari 100 orang,
kebanyakan anak-anak, meninggal setelah meminumnya. Dietilen
glikol beracun.
Elixir sulfanilamide disaster of 1937

32. Thalidomide
• 1953 Thalidomide disintesis oleh Chimie Grünenthal
• 1955 Didistribusikan sebagai obat epilepsi
• 1957 Diluncurkan sebagai pengobatan morning sickness
• 1961 William McBride dari Australia mengaitkan ratusan
kasus malformasi dengan thalidomide

33. Thalidomide
In all, 8000–12 000 babies were affected, only about
5000 surviving beyond childhood.

34. How do we know drugs are safe
Thalidomide yang dihasilkan adalah rasemat, ada dua
enansiomer, satu enansiomer bertanggung jawab atas manfaat
kesehatan. Yang lain menghambat enzim penting untuk
pertumbuhan anggota badan.
racemic

35. • Pengujian obat diawasi oleh BPOM
• Tes pra-klinis
• Pengujian in vitro dan in vivo untuk menentukan apakah obat
tersebut cukup aman untuk pengujian pada manusia.
How do we know drugs are safe

36. Uji klinis fase 1
• Pengujian manusia awal pada sekelompok kecil sukarelawan
sehat (enam pasien yang diberikan dosis lebih rendah
daripada yang terbukti aman pada hewan).
How do we know drugs are safe

37. Uji klinis fase 2
• Tes pada sekelompok kecil pasien (dirancang untuk menguji
apakah aman pada pasien dengan penyakit dan apakah itu
memiliki manfaat kesehatan).
Uji klinis fase 3
• Uji dalam kelompok besar pasien untuk menunjukkan
keamanan dan kemanjuran (5000 pasien).
How do we know drugs are safe

38. Aplikasi otorisasi pemasaran
• Pengajuan ke BPOM untuk persetujuan.
Manufaktur
• Mulai produksi skala penuh.
Studi yang sedang berlangsung dan uji coba Fase 4
• Melanjutkan pemantauan dan pengecekan obat yang
digunakan.
How do we know drugs are safe

39. Animal tests
• Penggunaan hewan dalam pengujian keamanan merupakan
tahap kunci dalam pengembangan obat.
• Yang terpenting, tes pada hewan mengurangi risiko pada
sukarelawan manusia
• Meskipun ada alternatif yang dapat menggantikan beberapa
aspek pengujian keamanan, belum ada yang dapat
memodelkan kompleksitas organisme hidup.

40. How drugs work

41. How drugs work
• Reseptor biokimia adalah molekul protein besar yang dapat
diaktifkan oleh pengikatan molekul atau obat.
• Reseptor biasanya molekul protein pada permukaan sel, atau
enzim yang mengkatalisis reaksi kimia (reseptor katalitik).
• Reseptor protein memiliki lubang atau celah yang disebut
situs pengikatan di mana molekul pembawa pesan dapat
masuk dan mengikat.

42. Protein Cell receptors
cell
active
molecule
Ketika
molekul aktif
mengikat ke
permukaan
itu memicu
RESPON
BIOLOGIS
Muscle cell
contracts
Nerve cell
sends an
impulse
Stomach
cell
excretes
acid
Cell receptor
Protein
molecule with
binding site
Banyak jenis sel dalam tubuh memiliki
molekul protein di permukaan yang
bertindak sebagai reseptor
The active molecule
leaves the site
unchanged

43. Enzymes as receptors (catalytic
receptors)
Enzyme
Substrate
doesn't fit
Molekul aktif mengikat ke situs reseptor enzim
menyebabkan situs aktif enzim berubah
memungkinkan substrat untuk menyesuaikan diri
dan reaksi berlangsung
products
Reseptor juga dapat dikaitkan dengan
enzim. Ketika molekul aktif mengikat
reseptor itu menghasilkan enzim berubah
bentuk.
Enzyme
receptor
(binding site)
Active site

44. Enzyme inhibitors
Enzyme
Substrates
Product
Active
compound
inhibitor

45. Enzyme inhibitors
Enzyme
Substrates
Active
compound
inhibitor
Senyawa aktif mengikat ke situs aktif menghambat atau
menghalangi enzim dari mengkatalisis reaksi substrat.

46. Enzyme inhibitors
'Obat pintar', yang dirancang untuk meningkatkan daya ingat
pada penyakit Alzheimer, menghambat enzim yang
mendegradasi asetilkolin – neurotransmitter penting. Karena
neurotransmiter tidak terdegradasi, ia memiliki masa pakai
yang lebih lama, menghasilkan transmisi saraf yang
ditingkatkan dan memori yang lebih baik.

47. Enzyme inhibitors
Penisilin adalah contoh lain dari obat yang
menghambat enzim – dalam hal ini enzim bakteri
yang terlibat dalam sintesis dinding sel bakteri.
Bakteri tidak dapat lagi mensintesis dinding selnya
dan mati.

48. How do drugs work
Other drug targets include DNA and RNA.
Cis-platinum is a chemotherapeutic drug. It binds to DNA
preventing DNA replication and transcription processes.

49. Receptor drug interactions
Pengikatan terjadi sebagai akibat interaksi nonkovalen antara
reseptor dan molekul obat.
Mengetahui tentang interaksi molekul obat dan reseptor
memungkinkan ahli kimia merancang senyawa yang mungkin
memiliki aktivitas biologis yang diinginkan

50. Receptor Shape and binding
Drug
molecule
Receptor protein binding
site
The overall shape and size of the drug has to be
such that it fits the binding site

51. Shape and binding
Drug
molecule
Receptor protein binding
site
Gugus fungsi pada obat dan reseptor diposisikan
sedemikian rupa sehingga obat dapat berinteraksi
dan berikatan dengan reseptor

52. Van der Waal’s interactions
Reseptor dan molekul obat dapat membentuk interaksi van der
Waal ketika didekatkan, mis. Gaya London antara daerah
hidrofobik atau interaksi dipol-diploe.
Hydrophobic pocket Dipole-dipole interactions

53. Gugus yang memberikan hidrogen pada ikatan hidrogen
dikatakan bertindak sebagai donor hidrogen.
Donor ikatan-H: cari atom H yang terhubung ke N atau O
Hydrogen bonding interactions

54. Sebuah kelompok yang menyediakan oksigen atau nitrogen
pasangan mandiri atau fluor dikatakan bertindak sebagai
akseptor ikatan hidrogen.
Akseptor ikatan H: cari NO atau F dengan setidaknya satu
pasangan elektron bebas.
Hydrogen bonding interactions

55. Ionic interactions
Ionic bonds – strong electrostatic interactions

56. O
CH
CH3
CH3
N
H3
+
CH3
O
H
Possible interactions
C
H3
C
O
C
O
O
-
δ-
δ- δ-
δ+
δ+
δ+
Hydrogen bond
London’s forces
Ionic
Dipole-dipole
Pyruvic acid

57. Prozac
Hydrogen
bond
acceptor
Hydrogen
bond
acceptor
Hydrogen bond
acceptor and or
hydrogen bond donor

58. Lidocaine
• Lidocaine is a local anaesthetic (sodium channel blocker)
hydrophobic
hydrophobic
H bond acceptor
H bond acceptor
H bond acceptor or dipole –diploe interaction
hydrophobic
H bond donor
H bond donor or ionic
interaction

59. Classification of drugs
Setelah menempel pada situs reseptor, obat
dapat memulai respons atau mencegah
respons terjadi.

60. Agonist
Agonis adalah obat yang menghasilkan respons yang mirip
dengan respons alami tubuh.
Agonis berinteraksi dengan mengikat situs reseptor dan bersaing
dengan senyawa alami

61. Antagonist
Obat antagonis berinteraksi dengan situs reseptor dan tidak
menghasilkan respons tetapi mencegah aksi senyawa aktif
alami tubuh.

62. Structures of drugs
Fragmen struktural dari molekul obat yang memberikan aktivitas
farmakologis biasanya terdiri dari gugus fungsi yang berbeda
yang diorientasikan dengan benar terhadap satu sama lain.
Bentuk dan ukuran keseluruhan obat harus sedemikian rupa
sehingga cocok dengan tempat pengikatan. Gugus fungsi pada
obat dan reseptor diposisikan sedemikian rupa sehingga obat
dapat berinteraksi dan berikatan dengan reseptor.
Dengan membandingkan struktur obat yang memiliki efek
serupa pada tubuh, fragmen struktural yang terlibat dalam kerja
obat dapat diidentifikasi.

63. Penicillins
Penisilin adalah keluarga obat yang telah dicoba dengan baik
yang mengikat protein di dinding sel bakteri dan menghambat
sintesis dinding sel bakteri, mereka adalah antagonis. Bentuk
penisilin baru dengan struktur berbeda terus dikembangkan.
Membandingkan molekul aktif memungkinkan ahli kimia
untuk mengidentifikasi fragmen struktural yang bertanggung
jawab atas aktivitas obat.

64. Penicillins
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
NH2
COOH
ampicillin
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
NH2
COOH
O
H
amoxicillin
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
H
COOH
Penicillin G
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
COOH
OCH3
OCH3
methicillin

65. Penicillins
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
NH2
COOH
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
NH2
COOH
O
H
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
H
COOH
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
COOH
OCH3
OCH3
N
S CH3
CH3
O
NH
C
O
C
H
H
COOH
The structural fragment
Melapisi struktur memungkinkan fragmen struktural yang
memberikan aktivitas farmakologis untuk diidentifikasi.

66. Adrenoreceptors
Noradrenalin diproduksi secara alami oleh kelenjar adrenalin
pada saat stres. Ini mengaktifkan situs yang disebut
adrenoreseptor yang menyebabkan perubahan dalam tubuh
termasuk peningkatan tekanan darah.
Phenylephrine juga bekerja langsung pada reseptor sebagai
agonis.
Amfetamin bekerja secara tidak langsung dengan menyebabkan
terminal saraf dalam tubuh memproduksi noradrenalin.

67. Adrenoreceptors
CH
CH2
NH2
OH
OH
O
H
noradrenaline
CH
CH2
NH
OH
OH
CH3
phenylephrine
CH2
CH
NH2
CH3
amphetamine

68. Adrenoreceptors
CH
CH2
NH2
OH
OH
O
H
CH
CH2
NH
OH
OH
CH3
CH
CH2
NH
OH
OH
CH3
The structural fragment
Melapisi struktur memungkinkan fragmen struktural yang
memberikan aktivitas farmakologis untuk diidentifikasi.

69. Opioids
codeine
Heroin
Diacetylmorphine
morphine
Tumpang tindih struktur memungkinkan fragmen struktural yang
memberikan aktivitas farmakologis untuk diidentifikasi.
Setelah fragmen struktural telah
diidentifikasi, ahli kimia dapat
merancang dan mensintesis obat-
obatan potensial dengan
kemungkinan keberhasilan yang
lebih besar.

70. Receptor - enkephalins
Sel-sel saraf melepaskan enkephalins yang mengikat reseptor
permukaan membuka saluran ion mencegah sel-sel saraf dari
menembak dan mengirimkan sinyal rasa sakit. Enzim kemudian
menghapus enkephalins dari reseptor.
Nerve cell
Receptor site
Cell
membrane
K+ K+
K+ Ion channel closed

71. Cell
membrane
Opiates - receptor
Morfin dan opiat lainnya mengikat reseptor tetapi enzim
tidak dapat menghilangkannya sehingga menghilangkan gejala
nyeri.
Receptor site
Flat hole binds
the aromatic
ring
Cavity binds
carbon chain/
ring
Anion site
binds
nitrogen
K+
K+
Nerve cell
cannot fire
K+ Ion channel

72. Bliss receptor sites
Ahli kimia mulai mencari situs reseptor lain. Pada tahun 1988,
reseptor spesifik ditemukan untuk THC (tetrahydrocannibol,
bahan aktif dalam ganja).
Kunci alami reseptor ini ditemukan pada molekul yang disebut
anandamide.

73. Anandamide
Anandamide telah dijuluki sebagai molekul kebahagiaan.
Ini diproduksi di area otak yang terkait dengan gerakan memori
dan pemikiran, menunjukkan perannya lebih dari sekadar
kesenangan.

74. Anandamide and memory
Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa anandamide
menyebabkan pelupa. Zat yang mencegah anandamide
mengikat reseptornya dapat digunakan untuk mengobati
kehilangan memori.

75. Anandamide and chocolate
Cokelat mengandung tiga molekul yang menyerupai
anandamide dan molekul ini dapat bertindak sebagai agonis.
Molekul lain dalam cokelat diduga mencegah pemecahan
anandamide.
Ini berspekulasi ini mungkin mengapa cokelat memberi
kesenangan.