Die Nadel im Heuhaufen - das Abenteuer, einen neuen Wirkstoff zu entwickeln

Wien (OTS) - Die Suche nach einem neuen Wirkstoff ist ein höchst
komplexer Vorgang. Im Rahmen der achten Amgen Press Academy gaben
Prof. Dr. Giulio Superti-Furga, CEO and Scientific Director, CeMM
Research Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of
Sciences, und Dr. Johannes Knop, Research Operations Senior Manager,
Amgen Germany, einen Einblick in ihre Tätigkeitsfelder und gingen der
spannenden Frage nach, wie und wo die Forschung bei der Suche nach
neuen, potenziellen Wirkstoffkandidaten überhaupt ansetzt und mit
Hilfe welcher Verfahren ein potenzieller Wirkstoffkandidat
identifiziert wird.

Genombasierte medizinische Revolution

"Durch die bloße Entschlüsselung des menschlichen Genoms haben
sich Möglichkeiten eröffnet, die einer Revolution gleichkommen: die
"Genomische Revolution", so Prof. Superti-Furga. Er betonte, dass
"wir erstmals in der Lage sind, die genauen Kausalzusammenhänge
zwischen Genom und Krankheitsbildern sowie deren 'individuelle'
Auswirkungen auf den einzelnen Menschen zu entschlüsseln." Nur das
Verständnis davon, wie Arzneistoffe auf molekularer Ebene wirken,
erlaube, diese weiter den Patientenbedürfnissen anzupassen oder
gegebenenfalls zu modifizieren, um ähnliche oder auch völlig
unterschiedliche Krankheiten behandeln zu können. Ziel sei es,
Therapeutika zu entwickeln, die bei definierten Patientengruppen
infolge entsprechender vorhergehender Diagnosen effektiv und
möglichst ohne Nebenwirkungen eingesetzt werden.

Molekulare Netzwerke als weiterer "Schlüssel" für
personifizierte Therapien

Die Erforschung der molekularen Wirkungsweise von Arzneistoffen
und experimentellen Wirkstoffen ist jedenfalls ein Schlüssel zur
raschen Entdeckung neuer Zusammenhänge zwischen Therapeutika und
Krankheiten. Superti-Furga: "Ein Verständnis der Zusammensetzung und
Funktion dieser Netzwerke erlaubt uns, gesunde und kranke Zustände
als Veränderungen von Gleichgewichten zu begreifen und dadurch das
Wirken von Arzneistoffen neu zu verstehen und zu gestalten. Da jedes
Netzwerk individuell und zudem noch dynamisch ist, d.h. jeder Mensch
seine eigene Geschichte an Krankheiten und Umwelteinflüssen hat,
müssen in Zukunft mehr spezifische Medikamente eingesetzt werden."

Molekularmedizinische Grundlagenforschung schafft Basis

Die molekularmedizinische Grundlagenforschung schafft die Basis
für das bessere Verständnis und die Entwicklung besserer
Diagnosemöglichkeiten und zielgerichteter Therapien. Die
Entschlüsselung des Genoms habe uns das Handwerkszeug bereitgestellt,
anhand dessen wir in der Lage sind, immer mehr "Grundbausteine" des
menschlichen Organismus zu kennen. Die personalisierte Medizin
orientiere sich an diesen genetischen Informationen, so
Superti-Furga. Biologische Verfügbarkeit im Organismus und
Toxikologie spielen Schlüsselrollen bei der Wirksamkeit eines
Medikamentes. "Neueste ex vivo-Zellkultursysteme und computerbasierte
prädiktive Modelle erlauben eine immer effizientere Entschlüsselung
der molekularen Wirkstoffmechanismen, wodurch auch Nebenwirkungen
besser kontrolliert werden können."
Post-genomische "OMICs-Technologien" stellen ein weiteres wichtiges
Werkzeug dar. Die Einbindung sogenannten "OMICs-Technologien"
(Gen-omik, Prote-omik etc.) ermöglicht eine parallele,
multiparametrische und systematische Analyse auf systemischer Ebene.
Somit wird nicht mehr nur das Verhalten eines einzelnen Bausteines,
wie z.B. die Aktivität eines Enzymstoffes, sondern eine Vielzahl
verschiedener Messwerte für alle Eiweißstoffe zugleich betrachtet.
Superti-Furga abschließend: "Die biomedizinische Revolution ist
bereits im Gange und wird dieses Jahrhundert mit einer
partizipatorischen und genombasierten Medizin entscheidend und
nachhaltig prägen."

Kein Weg ohne Ziel

Was genau tun Forscher in ihren Labors, um hinzugewonnenes
Verständnis molekularer Ursachen von Krankheiten in einen neuen
Arzneiwirkstoff zu übersetzen? Dieser Frage ging Dr. Johannes Knop in
seinem Vortrag nach. Er betonte, dass es "keinen Weg ohne Ziel bzw.
kein Medikament ohne vorher genau definierte Zielstruktur" gäbe.
Praktisch jede Krankheit werde durch Zellen im Körper verursacht, die
außer Kontrolle geraten sind und ihre normale Funktion nicht mehr
wahrnehmen können. Wissenschaftler in der Arzneimittelforschung
versuchten daher herauszufinden, welches Rezeptorprotein
("Zielstruktur") für, zum Beispiel im Falle von Krebs, ungehemmte
Zellteilung verantwortlich ist, um dann einen Wirkstoff zu
identifizieren, mit dem sich die Reaktion der Krebszelle auf den
Wachstumsfaktor unterbinden lässt. Grundsätzlich stehen dabei zwei
Wirkstoffklassen zur Verfügung: Klassisch-chemische und
proteinbasierte Arzneistoffe (z.B. Antikörper), die sogenannten
Biologika.

Knop: "Während erstere kleine, organisch-chemische Verbindungen
sind, die synthetisch optimiert und hergestellt werden, sind
Biologika große, hochkomplexe Proteinmoleküle, die gentechnologisch,
also von lebenden Zellen, produziert werden. Da sie von natürlich
vorkommenden Proteinen abgeleitet sind, haben Biologika das
Potenzial, bei guter Verträglichkeit eine hohe Wirksamkeit zu zeigen,
denn die biologische Evolution hat bereits einen großen Teil der
Optimierungsarbeit geleistet." Doch auch klassische Arzneistoffe
seien keineswegs "von gestern" und spielten immer noch eine wichtige
Rolle im Werkzeugkasten der Arzneimittelforscher. "Letztendlich
entscheiden immer die Zielstruktur und die medizinische Indikation,
welche Wirkstoffklasse am ehesten geeignet ist."

Hits landen und Rosinen picken - Substanzbibliotheken und
Hochdurchsatz-Screening

In seinem Vortrag beschrieb Knop die Entwicklung synthetischer
Arzneistoffe. Dabei werden Substanzen in Reihenexperimenten auf ihre
Tauglichkeit bzgl. der Zielstruktur hin getestet. Knop: "Dazu werden
riesige Bibliotheken von verschiedenen organisch-chemischen
Verbindungen zusammengestellt, die sich als Arzneistoffkandidaten
eignen könnten. Zellen, die als Krankheitsmodell dienen, müssen nun
auf ihre Reaktion mit diesen Substanzen hin überprüft werden. Dies
gelingt heute mittels Hochdurchsatz-Screenings. Nach den ersten
Testreihen, die Wochen oder Monate dauern können, werden die
gefundenen "Hits", also potenzielle Wirkstoffkandidaten, weiteren
ausführlichen Tests unterzogen. Die so gefundenen "Rosinen", also die
vielversprechendsten Kandidaten, werden weiter "auf Herz und Nieren"
überprüft.

Vom Labor zum Krankenbett

Knop: "Mit etwas Glück bleiben ein paar Dutzend chemische
Substanzen übrig, die das gewünschte Aktivitätsprofil aufweisen, um
als Ausgangspunkt für die eigentliche Arzneistoffentwicklung zu
dienen. Viele weitere Jahre werden vergehen, in denen diese
sogenannten 'Leitstrukturen' von Chemikern synthetisch optimiert und
von Biologen, Biochemikern, Pharmakologen und Toxikologen in
zunehmend komplexen Krankheitsmodellen charakterisiert werden, bis
ein Arzneistoff identifiziert ist, dessen ausgewogenes Verhältnis von
Wirksamkeit und Verträglichkeit eine Erprobung in klinischen Studien
erlaubt. Viele Ansätze erweisen sich als Sackgasse, müssen verworfen
werden oder erfordern einen Neustart. Doch manchmal führt ein 'Hit'
zu einem Medikament, das das Versprechen, Menschen mit schwerer
Krankheit zu helfen, einlösen kann. Darum ist es alle Mühen wert."

Der Text in Langversion sowie weitere Informationen zum Download
unter www.medical-media-consulting.at/pressroom

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