Die Entwicklung eines neuen Medikaments ist ein Ausschlussverfahren. Man beginnt mit einem biologischen Zielmolekül, einem Protein oder Signalweg, der an einer Krankheit beteiligt ist. Anschließend werden Tausende oder Millionen von Verbindungen gescreent, um eine zu finden, die mit diesem Zielmolekül interagiert. Die meisten scheitern. Diejenigen, die sich als geeignet erweisen, werden zu Leitstrukturen, und die darauffolgenden Jahre der Optimierung verwandeln ein vielversprechendes Molekül in einen Kandidaten, der an Menschen getestet werden kann.

Historisch gesehen beruhte die Wirkstoffforschung auf Naturprodukten und Zufallsfunden. Penicillin wurde aus Schimmelpilzen gewonnen, Aspirin aus Weidenrinde. Heute nutzen Forscher Hochdurchsatz-Screening, computergestützte Modellierung und rationales Wirkstoffdesign. Sie können mit der Struktur eines Zielproteins beginnen und darauf abgestimmte Moleküle entwerfen oder innerhalb weniger Tage riesige Substanzbibliotheken durchsuchen. Die fragmentbasierte Wirkstoffforschung baut Medikamente Stück für Stück auf. Die Entwicklung von Biologika nutzt Zellen zur Produktion von Antikörpern oder Proteinen, die Zielstrukturen angreifen, die für kleine Moleküle unerreichbar sind.

Entdeckungsphasen:

• Zielidentifizierung. Auffinden eines an einer Krankheit beteiligten biologischen Moleküls.
• Assayentwicklung. Entwicklung eines Tests zur Messung der Aktivität.
• Screening. Testen großer Bibliotheken auf Treffer.
• Leitoptimierung. Verbesserung von Potenz, Selektivität und Sicherheit.
• Präklinische Tests. Bewertung an Zellen und Tieren vor klinischen Studien am Menschen.

Die meisten Forschungsprogramme scheitern. Eine Substanz, die im Reagenzglas funktioniert, funktioniert möglicherweise nicht in einer Zelle, und eine, die in einer Zelle funktioniert, funktioniert möglicherweise nicht in einem Tier.