Ένα πεπτιδομιμητικό είναι μια ένωση που έχει σχεδιαστεί για να μιμείται ένα βιολογικά ενεργό πεπτίδιο, αλλά έχει δομικές διαφορές που δίνουν μεγαλύτερα πλεονεκτήματα για τη λειτουργία του ως φάρμακο. Για παράδειγμα, ένα πεπτιδομιμητικό που έχει σχεδιαστεί για να μιμείται μια ορμόνη θα έχει μεγαλύτερη σταθερότητα και θα είναι πιο διαθέσιμο στον υποδοχέα στόχο του για τη μετάδοση σημάτων. Ένα πεπτίδιο είναι ένα μεγάλο μόριο που αποτελείται από αμινοξέα που συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς. Τα πεπτιδομιμητικά μπορεί να έχουν αφύσικα αμινοξέα ή άλλες ασυνήθιστες ενώσεις για να σταθεροποιήσουν τη δομή τους ή να αλλάξουν τη βιολογική τους δραστηριότητα.
Ο λόγος για το ενδιαφέρον για τα πεπτίδια είναι ότι πολλά έχουν σημαντική βιολογική δραστηριότητα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να λειτουργήσουν ως ορμόνες και μόρια σήματος για το κεντρικό νευρικό σύστημα και το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα πεπτίδια μπορούν να επηρεάσουν ένα ευρύ φάσμα κυτταρικής δραστηριότητας, μεταξύ των οποίων η πέψη, η αναπαραγωγή και η ευαισθησία στον πόνο. Πολλές πεπτιδικές δραστηριότητες παρουσιάζουν ενδιαφέρον ως στόχοι για φάρμακα, αλλά μπορεί να είναι δύσκολο για αυτά να διασχίσουν τη μεμβράνη για να εισέλθουν σε ένα κύτταρο. Επίσης, τα πεπτίδια που το κάνουν σε κύτταρο είναι συχνά ασταθή.
Τα πεπτιδομιμητικά αρχικά σχεδιάστηκαν για να περιορίσουν τη διαμορφωτική κινητικότητα του πεπτιδίου – με άλλα λόγια, τον βαθμό στον οποίο μπορεί να κάμπτεται. Η σταθεροποίηση των πεπτιδίων στη θέση τους καθιστά πιο πιθανό ότι θα αντιδράσουν με τον επιθυμητό στόχο και περιορίζει τις ανεπιθύμητες παρενέργειες. Ένας άλλος στόχος είναι να αυξηθεί η σταθερότητά τους. Η ενσωμάτωση μη φυσικών ενώσεων στη ραχοκοκαλιά τους καθιστά πολύ λιγότερο πιθανό αυτές οι νέες ενώσεις να αποικοδομηθούν από τα ένζυμα που διασπούν τα πεπτίδια και τα πεπτιδομιμητικά.
Τα πεπτίδια αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων που συνδέονται με έναν πεπτιδικό δεσμό μεταξύ του καρβοξυτελικού άκρου ενός αμινοξέος και του αμινοτελικού άκρου του επόμενου. Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους τα πεπτιδομιμητικά μπορούν να τροποποιηθούν. Ένα πεπτιδομιμητικό μπορεί να έχει τον πεπτιδικό δεσμό πλήρως εκτοπισμένο, αντικαθιστώντας τον με βήτα αμινοξέα, τα οποία περιέχουν δύο επιπλέον άτομα άνθρακα μεταξύ του αμινο και του καρβοξυτελικού άκρου δύο γειτονικών αμινοξέων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ένα ευρύ φάσμα διαμορφώσεων που είναι βιολογικά ενεργές και ανθεκτικές στη διάσπαση.
Οι οργανικοί χημικοί έχουν εντοπίσει πολλούς άλλους τρόπους αντικατάστασης του πεπτιδικού δεσμού. Επιπλέον, οι πλευρικές αλυσίδες συχνά μεταβάλλονται, μερικές φορές με την προσθήκη κυκλικών πεπτιδίων. Πρόκειται για πεπτίδια στα οποία συνδέονται το αμινοτελικό άκρο και το καρβοξυτελικό άκρο του ίδιου μορίου. Όλες αυτές οι αλλαγές συνήθως έχουν σχεδιαστεί για να ενισχύσουν τη σταθερότητα του πεπτιδομιμητικού.
Άλλοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τη σύνθεση πεπτιδομιμιμητικών είναι η βέλτιστη προσαρμογή της θέσης δέσμευσης και εάν οι στρατηγικές περιοχές ευνοούν την ύπαρξη σε υδατικό διάλυμα ή σε μεμβράνες. Η μεταφορά μέσω βιολογικών μεμβρανών είναι ένας ακόμη παράγοντας που μπορεί να βελτιωθεί με τη στοχευμένη σύνθεση ενός πεπτιδομιμητικού. Απαιτείται λεπτομερής γνώση του στόχου για τη λήψη αυτών των αποφάσεων.
Αυτή η προσέγγιση ήταν ιδιαίτερα πολύτιμη για τον εντοπισμό νέων δραστικών ενώσεων. Μερικά επιτυχημένα φάρμακα έχουν αναπτυχθεί χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, συμπεριλαμβανομένου ενός πεπτιδομιμητικού αναστολέα του μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης (ACE), που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της υψηλής αρτηριακής πίεσης και άλλων καταστάσεων. Άλλοι πεπτιδομιμητικούς αναστολείς περιλαμβάνουν εκείνους που έχουν σχεδιαστεί για να πυροδοτούν τα καρκινικά κύτταρα να οδηγήσουν σε προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, γνωστό ως απόπτωση. Αρκετά ερευνητικά εργαστήρια είχαν επιτυχία με αυτήν την τεχνική σε συστήματα μοντέλων και τουλάχιστον ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας έχει υποβληθεί σε αυτόν τον τομέα.
Η σύνθεση πεπτιδομιμητικών μπορεί να γίνει με σχεδιασμό για μια συγκεκριμένη ένωση ή μεγάλες βιβλιοθήκες μπορούν να συντεθούν και να εξεταστούν. Ένα παράδειγμα της τελευταίας προσέγγισης χρησιμοποιεί τη συνδυαστική χημεία. Αυτή είναι η στρατηγική σύνθεσης μεγάλου αριθμού μορίων που σχετίζονται δομικά. Η βιβλιοθήκη των παραγόμενων ενώσεων μπορεί στη συνέχεια να ελεγχθεί για δραστικές ενώσεις.
Το πεδίο του πεπτιδομιμητικού σχεδιασμού διασχίζει μια σειρά από επιστημονικούς κλάδους. Το ποσοστό επιτυχίας για την ταυτοποίηση βιολογικά ενεργών ενώσεων από βιβλιοθήκες πεπτιδομιμητικών ενώσεων είναι πολύ υψηλότερο από αυτό από βιβλιοθήκες διαλογής πεπτιδίων. Με τα συχνά πλεονεκτήματα της αυξημένης σταθερότητας και της διαθεσιμότητας στον στόχο τους, ο τομέας των πεπτιδομιμητικών αυξάνεται.