Ein langer Weg

Die Entwicklung eines neuen Medikaments ist eine wahrlich herkulische Aufgabe: Meist sind daran hunderte von Forschern beteiligt, der ganze Weg - von der ersten, zündenden Idee eines Forschers bis zum fertigen Medikament - dauert im Durchschnitt zwölf Jahre und verschlingt heute etwa eine Milliarde Franken. Aber auch der Lohn ist immens: Ein wirksames Medikament kann im allerbesten Fall Millionen von Menschenleben retten (zum Beispiel Penicillin und andere Antibiotika, aber auch Impfungen) und der Firma viel Geld einbringen. Die erfolgreichsten Medikamente, so genannte Blockbuster, haben einen Umsatz von 1 Milliarde Dollar und mehr pro Jahr.

Am Anfang eines jeden Medikamentes steht eine Idee einer Forscherin oder eines Forschers oder eine Zufallsentdeckung. Oft - aber bei weitem nicht immer - kommen diese Ideen aus der Grundlagenforschung. Tausende Forscher suchen an Schweizer Universitäten und in forschenden pharmazeutischen Firmen nach den grundlegenden Prozessen der Krankheitsentstehung (Forschung). Forscher in den Firmen entwicklen diese Ideen weiter und überprüfen sie in der Praxis, um daraus ein Medikament zu machen (Entwicklung).

Der erste Schritt der Medikamentenentwicklung ist die Entdeckung eines so genannten Targets, eines Zielmoleküls. Ein Target ist zum Beispiel ein Protein, bei dem Forscher vermuten, dass es an der Entstehung von Krebs beteiligt ist. Solche Moleküle können genutzt werden: Werden sie blockiert oder stimuliert, so die Hoffnung, lässt sich die Krankheit lindern oder gar heilen. Der menschliche Körper ist jedoch äusserst komplex und an der Entstehung der meisten Volkskrankheiten sind viele verschiedene Moleküle beteiligt. Nur in seltenen Fällen lässt sich durch das Drehen an einem einzelnen «Rädchen» deshalb die ganze Krankheit heilen. Eine wichtige Hilfe bei der Medikamentenentwicklung stellt das seit wenigen Jahren bekannte menschliche Genom dar, denn aus den genetischen Informationen ergeben sich viele Hinweise auf das Zusammenspiel der Biomoleküle im Körper (siehe Kapitel Bio- und Gentechnik).

Ist ein Target identifiziert, gilt es Substanzen zu finden, welche dessen Wirkung beeinflussen. Dazu haben Pharmafirmen riesige Bibliotheken entwickelt, welche bis zu zwei Millionen Substanzen enthalten. Diese Substanzen werden einzeln mit dem Target zusammengebracht. Der Vorgang heisst «High-Throughput-Screening» und wird massgeblich von Robotern durchgeführt. Diese schaffen derzeit bis zu 200'000 Tests pro Tag. Eine erkennbare Veränderung (z. B. Färbung der Mischung deutet daraufhin, dass die Substanz sich tatsächlich an das Target angelagert hat. Diejenigen Substanzen, die zumindest eine schwache Wirkung zeigen, werden genauer untersucht und danach über mehrere Schritte verbessert. Denn meist sind die ursprünglichen Substanzen als Medikament noch ungeeignet, zum Beispiel weil sie im Körper zu rasch abgebaut werden oder zu schlecht in Fett löslich sind. Bei der Auswahl aussichtsreicher Substanzveränderungen helfen heute auch Computerprogramme. Im Durchschnitt werden von ursprünglich 5'000 bis 10'000 untersuchten Wirksubstanzen nur 20 weiter entwickelt.

Hohe Anforderungen

Damit eine Substanz als Wirkstoff in Frage kommt, muss sie in erster Linie eine Aufgabe erfüllen: die Krankheit lindern oder gar heilen. Daneben muss sie aber noch vielfältigen, weiteren Anforderungen genügen, zum Beispiel:

• Sie muss alle anderen Moleküle im Körper möglichst nicht beeinträchtigen - sonst könnte es zu unerwünschten Wirkungen kommen.
• Die Substanz sollte auch bei mehrfacher Überdosierung nicht giftig sein.
• Sie muss den Ort der Krankheit erreichen, ehe der Körper sie abgebaut oder ausgeschieden hat. Sie darf aber nicht so stabil sein, dass sie vom Körper nicht abgebaut oder ausgeschieden werden könnte.
• Sie muss zuverlässig und möglichst einfach herstellbar sein.

Wirkung und Verträglichkeit im Labor geprüft

Ist ein Wirkstoff gefunden, wird er zunächst im Labor auf seine Wirksamkeit getestet. Es wird studiert, wie gut verträglich die Substanz ist oder wie gut sie sich im Körper verteilt. Gleichzeitig untersuchen Toxikologen mit umfassenden Sicherheitsprüfungen, ob (und wenn ja, ab welcher Konzentration) der Wirkstoffkandidat giftig ist, ob er Embryonen schädigt, Krebs oder Veränderungen des Erbguts auslöst. Für all diese Tests sind neben Zellkulturen auch Tiere erforderlich. Auf Tierversuche kann man bei der Medikamentenentwicklung nicht verzichten. Viele Fragen zu einem neuen Wirkstoff lassen sich zwar mittlerweile mit Bakterien, Zell- und Gewebekulturen, mit chemischen Tests oder dem Einsatz von Computer klären. Doch sind all diese Testsysteme nicht in der Lage, das komplexe Vorgehen im lebenden Körper nachzuahmen. Das aber ist wichtig, um mögliche schädliche Wirkungen einer Substanz erkennen zu können, bevor sie beim Menschen geprüft wird.

Substanzen, die sich in all diesen Tests bewähren, kommen als Wirkstoffkandidaten in Betracht. Mehrere Jahre lang werden von diesen Kandidaten immer wieder neue Varianten entworfen, getestet und bei negativen Resultaten verworfen. Sind die Wissenschaftler von einem Wirkstoff überzeugt, melden sie diesen zum Patent an.

Chemiker müssen im Hinblick auf die im nächsten Schritt anstehenden klinischen Studien herausfinden, wie die Wirkstoffe möglichst in grossen Mengen, umweltschonend, einfach und günstig hergestellt werden können. Von den 20 Wirksubstanzen sind nach diesen ausgiebigen Tests nur noch 10 übrig und bereits fünf Jahre sind vergangen.

Studien mit wenigen Gesunden: Phase I
Nun kann der Wirkstoff erstmals an Menschen getestet werden. Vor der Wirksamkeit muss aber die Verträglichkeit eines Wirkstoffkandidaten beim Menschen festgestellt werden. Dazu wird bei gesunden Freiwilligen geprüft, wie sich geringe Mengen des Wirkstoffkandidaten im Körper verhalten und ab welcher Konzentration sie beginnen, Nebenwirkungen zu verursachen. Üblicherweise werden neue Präparate zunächst bei einigen Dutzend Personen eingesetzt. Damit beginnen die so genannten «klinischen» Studien, die strengen wissenschaftlichen Kriterien genügen müssen. Diese Studien werden entweder in Arztpraxen, in Spitälern oder von entsprechenden Firmen durchgeführt. Die Teilnahme der Patienten an diesen Studien ist freiwillig. Für jede einzelne Phase müssen Bewilligungen von den zuständigen Behörden eingeholt werden und diese Versuche werden durch Ethikkommissionen überwacht. Mit Hilfe der Daten der Phase I-Studien entwickeln so genannte Galeniker die Darreichungsform, mit der aus dem Wirkstoff das eigentliche Medikament wird. Mögliche Formen sind: Tabletten, Kapseln, Zäpfchen, Injektionslösung, Creme oder Pflaster.