Quelltext der Seite Bioisosterie

'''Bioisosterie''' ist ein Begriff aus der [[Medizinische Chemie|medizinischen Chemie]].<ref name="Römpp">[[Otto-Albrecht Neumüller]] (Hrsg.): [[Römpp Lexikon Chemie|''Römpps Chemie-Lexikon.'']] Band 3: ''H–L.'' 8. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franckh’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983, ISBN 3-440-04513-7, S.&nbsp;1968.</ref> Zwei [[Molekül]]e werden als '''bioisoster''' bezeichnet, wenn sie eine biologisch vergleichbare [[Pharmakodynamik|Wirkung]] ''[[in vivo]]'' (also im lebenden System) zeigen und [[Isosterie|isoster]] sind. Ein Beispiel wären die [[Opiat]]e, bei denen die meisten untereinander bioisoster sind, da sie fast dieselbe biologische Wirkung haben. Der Begriff wird insbesondere im Zusammenhang mit dem sogenannten ''rationalen [[Wirkstoffdesign]]'' benutzt. Die wörtliche Übersetzung von Bioisosterie bedeutet etwa ''biologisch gleiche Wirkung bei gleicher Gestalt'' (isos = gleich, steros = Ort, Gestalt).

Da einer Bioisosterie meist ein [[Schlüssel-Schloss-Prinzip]] wie bei [[Mimetika]] zu Grunde liegt, überlappen die Begriffe ''bioisostere Wirkstoffe'' und ''Mimetika'' einander.

Bei der Betrachtung der Bioisosterie spielt die Ähnlichkeit zwischen [[Molekül]]en und deren [[Funktionelle Gruppe|funktionellen Gruppen]] bezüglich ihrer biologischen Wirkung die größte Rolle. [[Alfred Burger (Chemiker)|Alfred Burger]] definierte bioisostere Wirkstoffe folgendermaßen:
{{Zitat|Verbindungen oder Molekülgruppen mit fast identischer Molekülform und Volumen, sowie ungefähr gleicher Verteilung der Elektronen, die ähnliche physikalische Eigenschaften aufweisen.|A. Burger (1970)}}

Diese Definition ist weitreichender als etwa der Ansatz von Langmuir (1919), der die gleiche Anzahl und die gleiche Anordnung der Elektronen verlangt und schließt gleichermaßen das [[Grimmscher Hydridverschiebungssatz|Grimmsche Hydridverschiebungsgesetz]] (1925) ein. Ein ähnliches Konzept liegt auch dem [[Isolobalität|Isolobalkonzept]] (R. Hoffmann, Nobelpreis für Chemie 1981) zugrunde, die neben der Anzahl der Elektronen vor allem die Gestalt und Energie der [[Grenzorbital]]e der zu vergleichenden Molekülfragmente heranzieht.

Man unterscheidet zwischen klassischen Bioisosteren, die sterisch und elektronisch sehr ähnlich sind (z. B. die Halogenide -F, -Cl, -Br, -I, sowie die Cyanogruppe -CN die jeweils eine freie Bindung belegen) und nichtklassischen Bioisosteren. Bei letzteren können die Austauschungen wesentlich komplexer sein, etwa eine cyclische Struktur (Ringsystem) gegen eine acyclische (offenkettiger Rest).

[[Datei:Bioisostere klassisch.PNG|500px|zentriert]]

Die Bedeutung von Bioisosteren wird vor allem vor dem Hintergrund [[Stoffwechsel|metabolischer]] und [[Toxikologie|toxikologischer]] Erwägungen deutlich. Während ein Benzolring leicht [[Epoxidierung|epoxidiert]] wird, ist die bioisostere Methylthiophengruppe metabolisch stabiler.

[[Datei:Benzol thiophen.PNG|mini|500px|zentriert|Gegenüberstellung von [[Clozapin]] und [[Olanzapin]]]]

Durch den Austausch einer Carbonsäuregruppe gegen einen Tetrazolring wird die [[Bioverfügbarkeit]] bei vergleichbarer [[Acidität]] deutlich erhöht.

[[Datei:Cooh tetrazol.PNG|mini|500px|zentriert|Gegenüberstellung von [[Telmisartan]] und [[Candesartan]]]]

Auf diese Weise ermöglichen bioisostere Austauschungen das Feintuning von Wirkstoffeigenschaften. Prominentes Beispiel hierfür sind die Phosphodiesterase-5 Inhibitoren [[Sildenafil]] und [[Vardenafil]], wobei mit letzterem auch der Patentschutz umgangen werden konnte.

[[Datei:Sildenafil vardenafil.PNG|mini|500px|zentriert|Gegenüberstellung von [[Sildenafil]] und [[Vardenafil]]]]

== Ring-zu-Ring-Transformation ==

Die Ring-zu-Ring-Transformation bezeichnet den Austausch eines heterocyclischen (oder carbocylischen) Rings durch einen anderen.

So lässt sich ein Benzolring durch Heterocyclen wie Thiophen, Furan, [[Pyrrol]], Selenophen, Oxazol, Thiazol, Isaoxal, Isothiazol, Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin ersetzen, wobei Thiophen im Vergleich zu den vorher genannten Heteroaromaten die größte physikochemische Ähnlichkeit zu Benzol besitzt.<ref>{{Literatur |Autor=Daniel Trachsel, David Lehmann, Christoph Enzensperger |Titel=Phenethylamine: von der Struktur zur Funktion |Verlag=Nachtschatten Verlag |Ort=Solothurn |Datum=2013 |Seiten=341 |ISBN=978-3-03788-700-4}}</ref>

== Literatur ==
* Carsten D. Siebert: ''Das Bioisosterie-Konzept: Arzneistoffentwicklung.'' In: ''[[Chemie in unserer Zeit]].'' Band 38, 2004, S.&nbsp;320–324, [[doi:10.1002/ciuz.200400331]].
* Hans-Joachim Böhm, Gerhard Klebe, Hugo Kubinyi: ''Wirkstoffdesign.'' Spektrum Akademischer Verlag, 2002, ISBN 3-8274-1353-2, S 149–152. (unveränderter Nachdruck der 1. Auflage, 1996).
* {{Literatur
   |Autor=Daniel Trachsel, David Lehmann, Christoph Enzensperger
   |Titel=Phenethylamine: von der Struktur zur Funktion
   |Verlag=Nachtschatten Verlag
   |Ort=Solothurn
   |Datum=2013
   |ISBN=978-3-03788-700-4}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Pharmakologie]]