Het vinden van een nieuw medicijn is een proces van eliminatie. Je begint met een biologisch doelwit, een eiwit of een signaalroute die betrokken is bij een ziekte. Vervolgens screen je duizenden of miljoenen verbindingen om er een te vinden die ermee interacteert. De meeste vallen af. De verbindingen die wel slagen, worden potentiële kandidaat-geneesmiddelen, en de jarenlange optimalisatie die daarop volgt, transformeren een veelbelovend molecuul in een kandidaat die op mensen kan worden getest.

Historisch gezien berustte de ontdekking van geneesmiddelen op natuurlijke producten en toeval. Penicilline werd bijvoorbeeld gewonnen uit schimmels. Aspirine werd gewonnen uit wilgenbast. Tegenwoordig gebruiken onderzoekers high-throughput screening, computermodellering en rationeel geneesmiddelenontwerp. Ze kunnen beginnen met de structuur van een doelwitproteïne en moleculen ontwerpen die daarop aansluiten, of enorme bibliotheken met verbindingen in enkele dagen screenen. Fragmentgebaseerde ontdekking bouwt geneesmiddelen stukje voor stukje op. Biologische geneesmiddelenontwikkeling maakt gebruik van cellen om antilichamen of eiwitten te produceren die zich richten op doelen die kleine moleculen niet kunnen bereiken.

Fasen van ontdekking:

• Doelwitidentificatie. Het vinden van een biologisch molecuul dat betrokken is bij een ziekte.
• Assayontwikkeling. Een test ontwikkelen om activiteit te meten.
• Screening. Testen van grote bibliotheken op hits.
• Optimalisatie van de werkzame stof. Verbetering van potentie, selectiviteit en veiligheid.
• Preklinische testen. Evaluatie in cellen en dieren vóór proeven op mensen.

De meeste onderzoeksprogramma's mislukken. Een stof die in een reageerbuis werkt, werkt mogelijk niet in een cel, en een stof die in een cel werkt, werkt mogelijk niet in een dier.