กระบวนการค้นหาสารออกฤทธิ์ ( H2L ) หรือที่เรียกว่าการสร้างสารออกฤทธิ์เป็นขั้นตอนในการค้นพบยา ในระยะเริ่มต้น โดยจะทำการประเมิน สารออกฤทธิ์ โมเลกุลขนาดเล็กจากกระบวนการคัดกรองแบบความเร็วสูง (HTS) และทำการปรับปรุง อย่าง จำกัดเพื่อระบุ สารออกฤทธิ์ ที่มีศักยภาพ ^{[ 1 ] [ 2 ]} สารออกฤทธิ์เหล่านี้จะได้รับการปรับปรุงอย่างละเอียดมากขึ้นในขั้นตอนต่อไปของการค้นพบยาที่เรียกว่าการปรับปรุงสารออกฤทธิ์ (LO) ^{[ 3 ] [ 4 ]}โดยทั่วไปกระบวนการค้นพบยาจะดำเนินไปตามเส้นทางต่อไปนี้ ซึ่งรวมถึงขั้นตอนการค้นหาสารออกฤทธิ์:

• การตรวจสอบเป้าหมาย (TV) → การพัฒนาการทดสอบ → การคัดกรองความเร็วสูง (HTS) → การค้นหาตัวยาที่มีศักยภาพ (H2L) → การปรับปรุงตัวยาที่มีศักยภาพ (LO) → การพัฒนาก่อนคลินิก → การพัฒนาทางคลินิก

ขั้นตอนการค้นหาสารออกฤทธิ์ (Hit-to-Lead หรือ H2L) เริ่มต้นด้วยการยืนยันและประเมินผลสารออกฤทธิ์เบื้องต้นจากการคัดกรอง และตามด้วยการสังเคราะห์สารอะนาล็อก (การขยายสารออกฤทธิ์) โดยทั่วไป สารออกฤทธิ์เบื้องต้นจากการคัดกรองจะแสดงความสามารถในการจับกับเป้าหมายทางชีวภาพในระดับไมโครโมลาร์ ( ความเข้มข้น 10⁻⁶ โมลาร์⁾ ผ่านการปรับปรุง H2L อย่างจำกัด ความสามารถในการจับของสารออกฤทธิ์มักจะดีขึ้นหลายลำดับความ magnitud ไปอยู่ในช่วงนาโนโมลาร์ (ความเข้มข้น 10⁻⁹ ^M ) นอกจากนี้ สารออกฤทธิ์ยังได้รับการปรับปรุงอย่างจำกัดเพื่อเพิ่มครึ่งชีวิตการเผาผลาญเพื่อให้สามารถทดสอบสารประกอบในแบบจำลองโรคในสัตว์และเพื่อเพิ่มความจำเพาะต่อการ จับกับ เป้าหมายทางชีวภาพอื่นๆที่อาจส่งผลให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์

โดยเฉลี่ยแล้ว มีเพียงสารประกอบ 1 ใน 5,000 ชนิดที่เข้าสู่ขั้นตอนการค้นพบยาไปจนถึงขั้นตอนการพัฒนาก่อนคลินิกเท่านั้นที่จะกลายเป็นยาที่ได้รับการอนุมัติ^{[ 5 ]}

หลังจากระบุผลลัพธ์ที่ตรงกันจากการคัดกรองที่มีประสิทธิภาพสูงแล้ว ผลลัพธ์เหล่านั้นจะได้รับการยืนยันและประเมินโดยใช้วิธีการดังต่อไปนี้:

• การทดสอบยืนยัน: สารประกอบที่พบว่ามีฤทธิ์ต่อเป้าหมายที่เลือกไว้จะถูกนำมาทดสอบซ้ำโดยใช้เงื่อนไขการทดสอบเดียวกันกับที่ใช้ในระหว่างการทดสอบ HTS เพื่อให้แน่ใจว่าฤทธิ์ดังกล่าวสามารถทำซ้ำได้
• _{กราฟแสดงความ สัมพันธ์ ระหว่าง ขนาด}ยาและผลตอบสนอง: ทำการทดสอบสารประกอบในช่วงความเข้มข้นต่างๆ เพื่อหาความเข้มข้นที่ทำให้เกิดการจับตัวหรือฤทธิ์สูงสุดครึ่งหนึ่ง ( ค่า IC50หรือEC50ตามลำดับ)
• การทดสอบแบบตั้งฉาก: ผลการทดสอบที่ยืนยันแล้วจะถูกตรวจสอบโดยใช้การทดสอบอื่น ซึ่งโดยปกติแล้วจะใกล้เคียงกับสภาวะทางสรีรวิทยาเป้าหมายมากกว่า หรือใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน
• การคัดกรองขั้นที่สอง: สารที่ได้ผลดีจะถูกนำไปทดสอบในระบบวิเคราะห์ทางชีวภาพเพื่อประเมินประสิทธิภาพ
• ความเป็นไปได้ในการสังเคราะห์: นักเคมีด้านยาประเมินสารประกอบตามความเป็นไปได้ในการสังเคราะห์และพารามิเตอร์อื่นๆ เช่น การขยายขนาดการผลิต หรือต้นทุนสินค้า
• การทดสอบทางชีวฟิสิกส์: การเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR), แคลอริเมตรีการไทเทรต แบบไอโซเทอร์มอล (ITC), การกระเจิงแสงแบบไดนามิก (DLS) , การเรโซ แนนซ์พลาสมอนพื้นผิว (SPR), อินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบโพลาไรซ์คู่ (DPI), เทอร์โมโฟเรซิสระดับไมโครสเกล (MST) มักใช้เพื่อประเมินว่าสารประกอบนั้นจับกับเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่จลนศาสตร์อุณหพลศาสตร์และสัดส่วน ของการจับ การ เปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เกี่ยวข้องและเพื่อตัดความเป็นไปได้ของการจับแบบไม่จำเพาะเจาะจง
• การจัดอันดับและการจัดกลุ่มสารออกฤทธิ์: สารประกอบที่ได้รับการยืนยันว่าเป็นสารออกฤทธิ์จะถูกจัดอันดับตามการทดลองยืนยันสารออกฤทธิ์ต่างๆ
• การประเมิน เสรีภาพในการดำเนินงาน : โครงสร้างการตีจะถูกตรวจสอบในฐานข้อมูลเฉพาะเพื่อพิจารณาว่าสามารถจดสิทธิบัตรได้หรือไม่^{[ 6 ]}

หลังจากยืนยันผลลัพธ์แล้ว จะมีการเลือกคลัสเตอร์สารประกอบหลายคลัสเตอร์ตามคุณลักษณะที่ได้จากการทดสอบที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ คลัสเตอร์สารประกอบในอุดมคติจะประกอบด้วยสมาชิกที่มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• มีความสัมพันธ์สูงต่อเป้าหมาย (น้อยกว่า 1 μM)
• ความจำเพาะเมื่อเทียบกับเป้าหมายอื่นๆ
• ประสิทธิภาพที่สำคัญในการทดสอบระดับเซลล์
• คุณสมบัติคล้ายยา (น้ำหนักโมเลกุลปานกลางและความชอบไขมันซึ่งมักประเมินจากค่า ClogP ) ความสัมพันธ์ น้ำหนักโมเลกุล และความชอบไขมัน สามารถเชื่อมโยงกันได้ในพารามิเตอร์เดียว เช่นประสิทธิภาพของลิแกนด์และประสิทธิภาพของความชอบไขมัน
• การจับกับ อัลบูมินในซีรั่มของมนุษย์อยู่ในระดับต่ำถึงปานกลาง
• รบกวน เอนไซม์ P450และP-glycoproteins ในระดับต่ำ
• ความเป็นพิษต่อเซลล์ต่ำ
• ความเสถียรของการเผาผลาญ
• การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สูง
• ความสามารถในการละลายในน้ำที่เพียงพอ (มากกว่า 10 μM)
• ความเสถียรทางเคมี
• ความสามารถในการจัดการสังเคราะห์
• ความสามารถในการจดสิทธิบัตร

โดยปกติแล้ว ทีมงานโครงการจะคัดเลือกสารประกอบประมาณสามถึงหกชุดเพื่อทำการศึกษาเพิ่มเติม ขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบสารประกอบที่คล้ายคลึงกันเพื่อหาความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างโครงสร้างและฤทธิ์ทางชีวภาพ (QSAR) สามารถเลือกสารประกอบที่คล้ายคลึงกันได้อย่างรวดเร็วจากคลังข้อมูลภายในหรือซื้อจากแหล่งจำหน่ายทั่วไป ("SAR โดยแคตตาล็อก" หรือ "SAR โดยการซื้อ") นักเคมีด้านยาจะเริ่มสังเคราะห์สารประกอบที่เกี่ยวข้องโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่นเคมีเชิงผสมเคมีแบบความเร็วสูง หรือการสังเคราะห์ ทางเคมีอินทรีย์ แบบดั้งเดิม

วัตถุประสงค์ของขั้นตอนการค้นพบยานี้คือการสังเคราะห์สารประกอบนำร่องซึ่งเป็นอะนาล็อกใหม่ที่มีศักยภาพที่ดีขึ้น ลดกิจกรรมนอกเป้าหมาย และมีคุณสมบัติทางกายภาพเคมี/เมตาบอลิซึมที่บ่งชี้ถึงเภสัชจลนศาสตร์ในร่างกาย ที่ สมเหตุสมผล ^{[ 7 ] [ 8 ]}การเพิ่มประสิทธิภาพนี้สำเร็จได้ด้วยการดัดแปลงโครงสร้างที่ได้ผล โดยเลือกการดัดแปลงโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรม (SAR) รวมถึงการออกแบบตามโครงสร้างหากมีข้อมูลโครงสร้างเกี่ยวกับเป้าหมาย

การปรับปรุงสารออกฤทธิ์เกี่ยวข้องกับการทดสอบและการยืนยันสารประกอบโดยอาศัยแบบจำลองประสิทธิภาพในสัตว์ทดลองและ เครื่องมือ ADMET ( ในหลอดทดลองและในร่างกาย ) ซึ่งอาจตามมาด้วยการระบุเป้าหมายและการตรวจสอบความถูกต้องของเป้าหมาย

เพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา สหพันธ์เคมีทางการแพทย์และชีววิทยาเคมีแห่งยุโรป (EFMC) ได้เผยแพร่ชุดสัมมนาออนไลน์ซึ่งรวมถึง 'แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการค้นหาสารออกฤทธิ์' และ 'กรณีศึกษาการสร้างสารออกฤทธิ์' ^{[ 9 ]}