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Teil 1: Vom Labor in den Alltag und vom Alltag ins Labor

Das 20. Jahrhundert wird oft als das Jahrhundert der Medizin bezeichnet. Die Entwicklungen der medizinischen Diagnostik ermöglichten eine immer genauere Beschreibung von Erkrankungen, die Pharmazie erforschte Mittel zur Behandlung einer Vielzahl dieser Krankheitsbilder.

Heutzutage eröffnet die moderne Biotechnologie immer neue Möglichkeiten, Krankheiten zu verstehen und zu behandeln. Man spricht sogar schon von der "individualisierten Medizin". Dabei dabei wird angestrebt, nicht alle Patienten nach einem Therapieschema zu behandeln, sondern ein individuelles Therapieschema für jeden Patienten mit Hilfe immer genauerer Untersuchungsmethoden zu erstellen. Eine Möglichkeit wäre beispielsweise die Entwicklung einer Methode zur Vorhersage, welcher MS-Betroffene auf welche immunmodulatorische Basistherapie anspricht.

 

Der lange Weg bis zur Zulassung

Aber woher kommen eigentlich die vielen neuen Wirkstoffe und wie gelangen diese letztendlich in die Apotheke? Welche Wege muss ein Hersteller beschreiten, um eine Zulassung zur Behandlung von Menschen zu erhalten?

Gerade Menschen, die von MS betroffen sind, interessieren sich natürlich besonders für den medizinischen Fortschritt und werden immer wieder mit "Studien", "klinischen Studien", "Registern" oder ähnlichen Untersuchungen konfrontiert. Auf der anderen Seite kursieren auch regelmäßig Meldungen über gescheiterte Studien, neu erkannte Nebenwirkungen, zu hohe Forschungs- und Entwicklungskosten und fehlende Innovationen.

Wir möchten Ihnen hier einen kurzen Eindruck vermitteln, wie die Entwicklung eines Medikaments bis zu seiner Zulassung zur Behandlung von Menschen und darüber hinaus abläuft. Dann wissen Sie in Zukunft Bescheid, wenn es um Formulierungen wie "open-label follow-up einer kontrollierten, doppelt blinden, plazebokontrollierten Kohortenstudie" geht.

Die Entwicklung von Arzneimitteln durchläuft verschiedene Phasen, wobei man zunächst präklinische von klinischen Untersuchungen unterscheidet. In der Regel dauert die präklinische Prüfung im Reagenzglas und im Tierversuch etwa ein Jahrzehnt und beginnt normalerweise mit einem sogenannten Screening-Verfahren:

 

Wirkstoffe aus der Natur

Der Volksmund sagt: "Gegen jede Krankheit ist ein Kraut gewachsen". Allerdings muss dieses in vielen Fällen erst einmal gefunden werden. Der erste Schritt auf dem Weg zu neuen Therapien ist die Entdeckung von chemischen Wirkstoffen, die im menschlichen Organismus einen spezifischen Effekt ausüben könnten. Viele dieser Wirkstoffe kommen tatsächlich aus der Natur. Durch die genaue Untersuchung althergebrachter Naturheilverfahren, die Erforschung von Tiergiften oder Inhaltsstoffen von Pflanzen, Pilzen oder Mikroorganismen wurde bereits eine Vielzahl von Arzneimitteln entdeckt. Weidenrinde enthält beispielsweise Salicylsäure (Vorstufe zu Acetylsalicylsäure) und Botulinumtoxin ist ein Bakteriengift.

Das Reservoir neuer Substanzen in der Natur ist riesig, aber wie kommt man darauf, einen Wirkstoff für medizinische Zwecke zu nutzen? Ein wichtiger Hinweis kommt dabei natürlich von der Nutzung bestimmter Stoffe in der Naturmedizin. Ein in der Naturmedizin für Wundverbände genutzter Pflanzenextrakt kann im Labor auf seine antibiotische, entzündungshemmende, heilungsfördernde oder andere Wirkungen untersucht werden. Anschließend wird der eigentliche Wirkstoff isoliert und chemisch nachgebildet.

Genauso kann die Funktion von Stoffen in der Natur Hinweise geben: Gerade Gifte –beispielsweise von Schlangen oder Spinnen – entfalten ihre gefährliche Wirkung durch sehr spezifische biochemische Reaktionen. Durch einen gezielten Einsatz winziger Mengen solcher Stoffe kann aber möglicherweise eine ganz andere Wirkung erzielt werden. Vielleicht haben Sie schon von Atropin, einem Giftstoff der Tollkirsche, gehört. Diesen setzten bereits Frauen in der Renaissance ein, um ihre Pupillen zu erweitern: ein Schönheitsideal dieser Zeit. Heute wird der Wirkstoff unter anderem in der Augenheilkunde und bei Störungen des Magen-Darm-Traktes eingesetzt.

Wichtig für die gezielte pharmazeutische Entwicklung ist, dass die Forscher bereits Hinweise auf die Wirkungen bestimmter Substanzen haben und im Labor in der Lage sind, eine große Anzahl von Stoffen in kurzer Zeit und mit relativ geringem Aufwand auf bestimmte biochemische Wirkungen hin zu testen. So können mit modernen Verfahren sogenannte Substanzbibliotheken mit Tausenden, Hunderttausenden oder gar Millionen von Einzelsubstanzen untersucht werden ("high throughput screening").

Allerdings bedeutet dies noch lange nicht, dass diese Substanz jemals im Tierversuch getestet werden wird. Zunächst erfolgt eine Vielzahl weiterer Tests zu den physikalischen, chemischen und toxikologischen Eigenschaften. Man versucht, den Wirkmechanismus zu klären und im Tierversuch Aussagen über die Dosierung und Verträglichkeit zu machen. Erst wenn die präklinische Phase die gewünschten Ergebnisse liefert, wird das Präparat am Menschen eingesetzt.

 

Chemisches Wirkstoffdesign

Kommen alle diese Wirkstoffe aus der Natur? Nein, die moderne Chemie ist heute in der Lage, Tausende nah verwandter Substanzen in verhältnismäßig wenigen Schritten herzustellen, zu reinigen und einem schnellen Hochdurchsatz-Testverfahren zuzuführen. Als Vorbild für diese neuen Substanzen fungieren nach wie vor Naturstoffe, aber auch vollkommen neue Substanzen. Man geht dabei von einer "Leitsubstanz" aus, die in einem biochemischen Testsystem eine Wirkung zeigte, und verändert diese chemisch so, dass man eine Vielzahl ähnlicher Substanzen erhält, die dann erneut auf ihre Wirkung getestet werden.

 

Biotechnologie

Die modernen Biowissenschaften machen rasende Fortschritte und liefern ständig neue Einsichten zu Krankheitsmechanismen und normalen Funktionen unseres Organismus. Dadurch werden laufend neue Vorgänge in unserem Körper auf der Ebene einzelner Zellen oder gar Moleküle entdeckt. Mit neuen Methoden wie der funktionalen Genomik und Proteomik versucht man systematisch, die Funktionen aller Gene und ProteineEiweiße im menschlichen Organismus und deren Beteiligung an bestimmten Prozessen zu ermitteln. Diese Ansätze leisten einen wertvollen Beitrag bei der Ermittlung potenzieller therapeutischer Ziele. Diese Kenntnisse fließen mehr und mehr in die pharmazeutische Medizin mit ein.

Mittlerweile sind eine Mehrzahl der Wirkstoff-Neuentwicklungen sogenannte "Biologics". Dies sind, vereinfacht gesagt, bio- oder gentechnisch hergestellte Wirkstoffe, derzeit meist Proteine, die direkt aus der biotechnologischen Grundlagenforschung abgeleitet werden. Diese Biologics greifen durch die Beeinflussung von Regulationsmechanismen im Körper sehr gezielt in Krankheitsprozesse ein. Lesen Sie dazu "Forschung und Studien in der Medizin – Teil 2".

Viele Wirkstoffe der modernen Medizin haben ihren Ursprung in der Natur. Im Labor werden sie analysiert und chemisch nachgebaut. Allerdings ist es der modernen Chemie auch möglich, neue Substanzen herzustellen.


Quellen:

  • Oliver Kayser. Grundwissen Pharmazeutische Biotechnologie.
    Vieweg+Teubner; Auflage: 1 (Januar 2002)

  • William J. Thieman, Michael A. Palladino. Biotechnologie. Pearson Studium, März 2007.


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