CADD

Computer - assisted drug design

Computer-assisted drug design (CADD) 또는 computer-assisted molecular design (CAMD)은 최근에 컴퓨터를 이용하여 drug design 하는 방법으로써 적용되는 분야이다. 최근에는 수용체 (receptor)와 상호 작용할 ligand, 즉 가상 drug를 찾는 노력이 진행중이다. 수용체와 리간드의 상호작용에 중요한 factor는 hydrophobic, electrostatic, H-bonding interaction이며 solvation energy도 중요하게 작용한다. CADD 분야는 receptor site에서 ligand를 최적 화시키며 이 과정에서 리간드와 수용체에 대한 정보의 양에 의존한다. 따라서 각각의 정보에 따라 ligand-based molecular design methods나 receptor-based molecular design methods를 적용할 수 있다. 먼저 ligand-based approach는 receptor 구조를 모르나 활성을 가진 일련의 화합물에 대한 정보를 가지고 있을 경우 적용 될 수 있다. 효과적인 경우는 활성이 높은 것과 낮은 것 혹은 그 중간 단계의 활성을 지닌 구조적으로 유사한 화합물을 가지고 있을 때이다. 이런 일련의 화합물을 통하여 receptor site의 geometry에 대응하는 3차원 공간에서의 functional group의 위치로 특징을 나타내는 pharmacophore를 결정해야한다. 따라서 이런 정보를 바탕으로 활성이 높은 새로운 화합물을 design 하는 것이다. Receptor-based molecular design method는 X-ray diffraction이나 NMR 혹은 homology modeling technique에 의해 receptor site의 가능한 model이 있는 경우이며 상호 강하게 interaction하는 ligand를 design하는 것이 목표이다. 이 과정을 수행하기 위해서는 X-ray나 NMR에 의해 이미 밝혀진 수용체나 수용체와 리간드와의 복합체의 3차원 구조로부터 에너지 최소화 및 MD를 계산하고, 한편으로는 시뮬레이션, QSAR 과정 등을 수행하여 부가적 정보를 얻어내고 이러한 과정을 가상 수용액 상태를 취하여 반복 수행한다. 또한 수용체 (receptor)와 리간드 (ligand)의 상호작용을 관찰하기 위해서는 docking 이나 LeapFrog program을 실행한다. 따라서 앞의 경우보다 매우 효율적으로 분자 모델링 연구를 수행할 수 있으나, 각각의 실험적인 한계성 때문에 그런 정보를 갖지 못할 경우에는 computer modeling의 사용 용이성, 경제성, 유용성 등 여러 가지 장점 때문에 computer modeling을 이용한 이론적 계산 방법이 시도되고 있다.