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Letztendlich geht es bei der kommerziellen Zulassung von Arzneimitteln darum, dass die Vorteile potenzielle Nebenwirkungen überwiegen, und vor allem darum, dass ernsthafte Komplikationen – buchstäblich – um jeden Preis verhindert werden. Trotz aller Bemühungen, solche Situationen zu vermeiden, sind unerwünschte Begleiterscheinungen von Medikamenten weiterhin die fünfthäufigste Todesursache in der EU.
Kardiale Komplikationen stehen weit oben auf der Liste unerwünschter Begleiterscheinungen, die es vor der Kommerzialisierung eines Arzneimittels auszuschließen gilt, was jedoch nicht verhindern konnte, dass in den letzten 60 Jahren Hunderte Medikamente vom Markt genommen werden mussten, weil sie mit genau solchen Nebenwirkungen einhergingen. Die pharmazeutische Industrie steht unter Druck, zuverlässigere Bewertungen bereitzustellen, jedoch sind bestehende Technologien und Verfahren immer noch mit Einschränkungen verbunden.
Das vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) geförderte Projekt MAREP möchte sich dieser annehmen. „Die MAREP-Plattform ergänzt bestehende kommerzielle Mikroelektroden-Array-Systeme um eine innovative Lasertechnologie“, so ERC-Stipendiat Francesco De Angelis. „Wir nutzen ultrakurze Laserimpulse und nanoporöse Elektroden aus, um eine hochgradig lokalisierte Poration der Zellmembran zu erreichen. So kann die Elektrode des Mikroelektroden-Arrays direkt mit dem inneren Zellkompartiment (dem Cytosol) in Berührung kommen. Mit anderen Worten: Wenn die Herzzelle ein Aktionspotenzial auslöst, kann die Elektrode die ionischen Transmembranströme direkt aufzeichnen.“
Um die Leistungsfähigkeit der Technologie zu verifizieren, führte das Team Untersuchungen verschiedener Modelle von Kardiomyozyten durch, die von menschlichen pluripotenten Stammzellen abstammen. Die Forschenden wandten mehrere Arzneimittel und Verbindungen von der international anerkannten Liste an, die vom Konsortium Comprehensive in vitro Proarrhythmia Assay (CiPA) veröffentlicht wird.
Vorteile in vielerlei Hinsicht
De Angelis war mit dem Ergebnis äußerst zufrieden: „Die MAREP-Technologie ermöglichte uns, all die erwarteten Effekte der untersuchten Moleküle auf verschiedene kardiale Modelle mit hoher Präzision zu beobachten. Bedeutsamerweise konnten wir dieses Ergebnis erzielen, indem wir nur sehr wenige biologische Proben und unabhängige Tests nutzen mussten. Wir können mit gutem Gewissen verkünden, dass MAREP zu einer erheblichen Verringerung bei Zeit- und Geldaufwand geführt hat, um die Toxizität eines Arzneimittels zu bewerten, die auf Herzzellen einwirkt.“
Neben einer schnelleren und kostengünstigeren Arzneimittelerprobung besteht der Hauptvorteil des Verfahrens darin, dass es nur geringfügig invasiv ist. Die Poration der Zellmembran ist so klein und kurzzeitig, dass die Zellmembran sich in wenigen Minuten neu bilden kann, ohne dass bleibender Schaden entsteht. Das erklärt, warum Arzneimittelsicherheitsbewertungen mehrmals am selben Prüfkörper vorgenommen werden können, nachdem der Arzneimittelkandidat verabreicht wurde, und gleichzeitig Bewertungen der Kardiotoxizität durchgeführt werden können, die sich über mehrere Tage oder Wochen erstrecken.
Das ist jedoch nicht der einzige Vorteil. „MAREP ermöglicht eine genaue und gleichzeitige Überwachung der elektrischen Signale sehr vieler Herzzellen in 2D-Synzytien. Dabei werden äußerst genaue und große Datensätze zum Zwecke der statistischen Signifikanz mit hochgradiger Parallelisierung kombiniert“, erklärt De Angelis.
Das Projekt MAREP ging im April 2021 zu Ende und führte dazu, dass ein Start-up – Foresee Biosystems – gegründet wurde, um die Kommerzialisierung zu übernehmen. Das Unternehmen wird auf dem Wettbewerbsvorteil aufbauen, den MAREP erarbeitete, um innovative Produkte und Dienstleistungen auf den Markt zu bringen. Foresee Biosystems erhielt Startkapitalfinanzierung in Höhe von 500 000 EUR von Unternehmensinvestierenden und erhofft sich, sein Hauptprodukt bis Ende 2021 zur Marktreife zu bringen, sodass es Anfang 2022 vermarktet werden kann. Bei diesem ersten Produkt wird es sich um ein Auftischgerät für Forschungslabors und Auftragsforschungsinstitute handeln, die sich mit Herz-Elektrophysiologie und der kardialen Arzneimittelsicherheit befassen.
„Wir haben auch die Entwicklung einer neuen Plattform in Angriff genommen, um die MAREP-Technologie auf Hochdurchsatz-Screenings anwenden zu können, die pharmazeutische Unternehmen durchführen müssen. Wir werden eine MAREP-Plattform mit Multiwell-Kapazität entwickeln und kommerzialisieren und auch Sicherheitsbewertungen von Herzmedikamenten als Dienstleistung anbieten“, schließt De Angelis.