NACHRICHTEN: Was gibt es Neues in der Wirkstoffforschung 2023?

Im Jahr 2022 genehmigte die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) 37 neue Medikamente, davon 20 chemische Wirkstoffe und 17 Biologika.¹ Im Jahr 2023 bleibt die Wirkstoffforschung stark, mit vielen neuen Fortschritten, die auf veränderte Rahmenbedingungen sowohl bei den Arten der entwickelten Medikamente als auch bei den neuen und innovativen Assays zurückzuführen sind, die zur präklinischen Bewertung von Medikamenten eingeführt werden. Die therapeutische Entwicklung konzentriert sich weiterhin stark auf Krankheiten, die große Bevölkerungsgruppen betreffen und für die es an wirksamen Behandlungen mangelt. Die am meisten erwarteten Markteinführungen von Medikamenten im Jahr 2023 werden voraussichtlich in den Bereichen Krebs, Alzheimer-Krankheit, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Colitis ulcerosa liegen.²

von Adrienne L. Watson, PhD
Chief Scientific Officer, World Precision Instruments

Die heute entwickelten Therapien sehen ganz anders aus als die Medikamente der Vergangenheit, mit einem großen Anteil an Biologika, Zell- und Gentherapien. Tatsächlich wuchs im Jahr 2022 die Pipeline für Zell-, Gen- und RNA-Therapien auf 3.726 Therapien in Entwicklung, ein Wachstum von 7 % gegenüber dem Vorjahr.³ Diese fortschrittlichen Therapien haben zu einem erhöhten Bedarf an fortschrittlicher Herstellung und einem Wachstum der synthetischen Biologie geführt. Während viele der ersten Zell- und Gentherapien monogenetische Krankheiten anvisierten, befassen sich Forschungslabore und Pharmaunternehmen nun mit komplexeren Krankheiten, von denen viele möglicherweise auf einen Kombinationsansatz angewiesen sind, um Patienten effektiv zu behandeln. Kombinationstherapien fügen sowohl den präklinischen Studien als auch dem Design klinischer Studien eine zusätzliche Komplexitätsebene hinzu. Komplexe Krankheiten wie Krebs und neurodegenerative Erkrankungen erfordern, dass Patienten als Individuen behandelt werden, wodurch die personalisierte Medizin in den Vordergrund der Wirkstoffforschung und -entwicklung rückt. Wir verstehen jetzt, wie unterschiedlich zwei Tumore sein können, selbst wenn sie aus demselben Organ stammen. Zum Beispiel können zwei Tumore desselben Typs im Gehirn genetisch unterschiedlicher sein als ein Leber- und ein Lungentumor, sich völlig unterschiedlich verhalten und daher für unterschiedliche Medikamente empfänglich sein. Daher sind Ansätze wie Genomik, Transkriptomik und KI entscheidend, um die Art von personalisierter Medizin zu liefern, die benötigt wird, um die aggressivsten und schwer behandelbaren Krankheiten anzugehen. Dies führt auch zu neuen Wegen, wie Medikamente in klinische Studien gelangen, mit einem Fokus auf blut- und gewebebasierte Biomarker für patientenzentrierte klinische Studien. Patientenzentrierte klinische Studien stellen die Bedürfnisse der Patienten in allen Phasen der Studie in den Mittelpunkt – vom Studiendesign über die Einschreibung bis hin zur Ergebnisberichterstattung – und helfen sicherzustellen, dass die Ergebnisse für die Patienten relevant und bedeutsam sind.⁴

Komplexere und vorhersagendere präklinische Assays werden entwickelt, um die komplexe und ausgefeilte Biologie menschlicher Organsysteme und die Pathologie, die diesen Krankheiten zugrunde liegt, zu modellieren. Während die Modellierung von Komplexität entscheidend ist, wurde 2023 auch das FDA Modernization Act 2.0 verabschiedet, das angemessene Alternativen zu Tierversuchen in der Wirkstoffentwicklung erlaubt.⁵ Daher hat 2023 eine rasche Ausweitung und Weiterentwicklung komplexer präklinischer Assaysysteme wie 3D-Zell- und Gewebemodelle sowie Organ-on-a-Chip-Technologie erlebt, bei der mehrere Organsysteme in einem mikro-physiologischen System nachgebildet werden können, um zu verstehen, wie eine Krankheit funktioniert und Therapeutika zu identifizieren, die die Patientenergebnisse sicher und effektiv verbessern. Diese ausgefeilten und einzigartigen Assays sind multidisziplinär geworden und integrieren Aspekte der Immunologie, Elektrophysiologie, Genetik/Genediting, Physik/Fluidik und Automatisierung, um die idealen präklinischen Simulationen für die Wirkstoffforschung zu entwickeln. Zum Beispiel vereinen einige der komplexesten Organ-on-a-Chip-Modelle verschiedene Zelltypen eines bestimmten Gewebes und die Mikroumgebung dieses Gewebes, wie Gehirnendothelzellen, Neuronen, Astrozyten und Immunzellen wie Mikroglia, um die Blut-Hirn-Schranke zu modellieren, oder Leberchips, die Epithelien, Endothelien, Hepatozyten, Sternzellen und Immunzellen einschließen. Diese mikro-physiologischen Systeme verfügen über mikrofluidische Fähigkeiten, die den physiologischen Fluss im menschlichen Körper nachahmen, wodurch Zellen biologischem Scherstress ausgesetzt werden, und können sogar elektrophysiologische und visuelle Auswertungen des Zellverhaltens und der Medikamentenwirkung integrieren, wie transepitheliale elektrische Resistenz (TEER) zur Überwachung der Barrierefunktion und komplexe Mikroskopie zur Visualisierung des Zellverhaltens. Darüber hinaus ermöglichen Geneditierung und induzierte pluripotente Stammzelltechnologien (iPSC) Forschern, die genetischen Veränderungen, die der Krankheit eines Patienten zugrunde liegen, in den Zellen und Geweben dieser Systeme nachzubilden, um eine bestimmte Krankheit weiter zu modellieren.

Zum Ende des Jahres 2023 werden wir weiterhin einen Wettlauf um die Entwicklung der biologisch relevantesten, komplexesten präklinischen Systeme sehen, wobei schnelle und reproduzierbare Auswertungen von therapeutischer Sicherheit und Wirksamkeit für eine schnelle und genaue Wirkstoffforschung entscheidend sind. Diese neuen präklinischen Modelle müssen nicht nur für kleine Moleküle, sondern auch für Peptide, Antikörper, Zell-, Gen- und RNA-Therapien anwendbar sein, die schnell aus präklinischen Pipelines in die klinische Entwicklung übergehen. Die Assays, die wir im Labor einsetzen, müssen uns darüber informieren, wie biologische Systeme unter normalen Bedingungen, Krankheitsbedingungen und bei Verabreichung von Medikamenten funktionieren, um die Patientenreaktion genau vorherzusagen und Biomarker für therapeutische Verwundbarkeit und Nebenwirkungen zu entwickeln. Diese Systeme müssen sowohl Sicherheit als auch Wirksamkeit auswerten und die Fähigkeit besitzen, vorherzusagen, wie Individuen auf eine bestimmte Therapie reagieren werden.

WPI steht 2023 an der Spitze der Wirkstoffforschung. Wir arbeiten mit Forschungseinrichtungen, Biotechnologieunternehmen und Pharma-Laboren zusammen, um die Instrumentierung zu entwickeln und bereitzustellen, die für die Suche nach Behandlungen und Heilmitteln für die heutigen Krankheitsfokusbereiche entscheidend ist. WPI bietet Lösungen für Zell- und Gewebebiologie, Fluidik, Tierphysiologie und Elektrophysiologie. Unser heutiger Fokus liegt darauf, die schnellsten und reproduzierbarsten Ergebnisse aus unserer Instrumentierung zu ermöglichen, um innovative und erfolgreiche Wirkstoffentwicklungen zu unterstützen. Unser umfangreiches globales Netzwerk und unser unerschütterliches Engagement für die Bereitstellung neuartiger Lösungen bringen World Precision Instruments an die Spitze der Wirkstoffforschung heute.