Medikamenten-Entwicklung: Wie gelingt der nächste große Durchbruch?

Beim Gang in die nächstgelegene Apotheke sieht sich der Kunde umgeben von einer Vielzahl farbenfroher Flaschen, Schachteln und Blisterpackungen. Hinter den Kulissen werden außerdem hunderte weiterer Medikamente in schlichterer Verpackung gelagert. Viele von ihnen tragen Namen wie Methotrexat oder Atorvastatin, deren Bedeutung nicht auf den ersten Blick erschließbar ist.

Als Ganzes repräsentieren diese Arzneimittel einen Wert geistigen Eigentums, der in die Billionen geht – denn ein Medikament auf den Markt zu bringen, ist nicht einfach. In den USA durchläuft die Entwicklung eines neuen Präparats in durchschnittlich zwölf Jahren einen komplexen und teuren Prozess. Der Erfolg ist dabei nicht garantiert. Im Jahr 2015 befanden sich weltweit etwa 7.000 Medikamente in der Entwicklung, von der Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelbehörde der Vereinigten Staaten (United States Food and Drug Administration; FDA) wurden jedoch nur 56 neue Zulassungen erteilt. Medikamente müssen zur Markteinführung – berechtigterweise – hohe Standards erfüllen. Das macht ihre Entwicklung jedoch zu einer Mammutaufgabe.

Ob es sich nun um ein neues Krebsmedikament oder eine Erkältungsarznei handelt: Am Anfang steht die tiefgreifende Erforschung der komplexen molekularen Prozesse, die die Krankheit verursachen. Auf dieser Grundlage können sich die Wissenschaftler dann auf die Suche nach dem Zielmolekül machen. Dieses große Biomolekül – oft ein Protein – spielt eine immens wichtige Rolle für die Ursache der Krankheit. Zerstört man das Zielmolekül, wird die Krankheit damit aufgehalten.

Medikamente wirken, da ihre aktiven Bestandteile in die Blutbahn absorbiert und so zum Zielmolekül transportiert werden. Dort lösen sie eine disruptive Reaktion aus, wodurch der Patient sich besser fühlt. Das richtige Zielmolekül zu finden, ist sehr schwierig. Noch schwieriger ist jedoch, den passenden Disruptor zu finden.

Im Labor nimmt ein ausgeklügeltes Verfahren namens Hochdurchsatz-Screening automatisiert eine scheinbar unmögliche Aufgabe in Angriff. Es testet, wie das Zielmolekül auf tausende andere Moleküle reagiert. Dockt eines von ihnen an das Zielmolekül an, haben die Wissenschaftler eine Spur gefunden.

Medizinalchemiker modifizieren dann jedes dieser Leitmoleküle in Tausenden verschiedenen Varianten, um deren Lebensdauer im menschlichen Körper und das Auslösen der richtigen Reaktion zu optimieren. Alle Variationen werden von einer Vielzahl an Wissenschaftlern, von Pharmakologen bis zu Toxikologen, analysiert. Unter anderem unterziehen sie die vielversprechendsten Ansätze vorklinischen Versuchen, in denen ihre Wirksamkeit und die Sicherheit für den lebenden Organismus getestet werden.

Nur wenige Moleküle schaffen es überhaupt bis in dieses Stadium. Einige von ihnen könnten vielleicht zu sicheren und nutzbaren Medikamente weiterentwickelt werden, doch der Prozess ist damit noch lange nicht abgeschlossen.

Bislang war der Wirkstoff nur auf das Labor beschränkt, ab jetzt testen klinische Studien das Präparat am Menschen. Dies ist eine hochsensible Phase, die vier Stufen durchläuft und strengen wissenschaftlichen und ethischen Richtlinien unterliegt. Die wichtigste Rolle hierbei spielt die Einwilligung der umfassend vorinformierten Patienten: Sie verstehen, wie das Medikament wirkt, was die Studie untersucht und sind über alle eventuellen Risiken aufgeklärt.

Zu diesem Zeitpunkt wurden bereits weitreichende Anstrengungen unternommen, um zu beweisen, dass das Medikament am Menschen wirksam und für die Patienten ungefährlich ist. Doch selbst in diesem fortgeschrittenen Stadium der Entwicklung sind die Erfolgsaussichten gering: Nur etwa zehn Prozent der Präparate, die klinische Studien durchlaufen, landen letztendlich in den Regalen der Apotheken.

In Phase 1 der Studie wird das Arzneimittel entweder einer kleinen Anzahl gesunder oder an der Zielkrankheit leidender Menschen verabreicht, um die Sicherheit des Präparats zu testen. In Phase 2 erhält dann nur noch eine kleine Gruppe von Personen, die an der entsprechenden Krankheit leiden, das Medikament. So sollen die richtige Dosierung, die Häufigkeit der Einnahme, die Auswirkungen einer gleichzeitigen Einnahme von Medikament und Nahrung sowie die effektivste Darreichungsform des Präparats ermittelt werden. Wenn die Ergebnisse durchweg positiv sind, geht die Studie in Phase 3 dazu über, das Medikament an einer statistisch signifikanten Anzahl von Patienten zu testen – manchmal sogar an Tausenden auf der ganzen Welt. Während der klinischen Studie werden die Ergebnisse sorgfältig überwacht, analysiert und zur Begutachtung durch unabhängige Kollegen veröffentlicht, bis feststeht, dass das Medikament sicher und wirksam ist.

Erst jetzt wird ein Antrag auf Zulassung bei Behörden wie der FDA in den USA und der Europäischen Arzneimittel-Agentur (EMA) in Europa eingereicht. Die komplette Datenlage des gesamten Entwicklungsprozesses wird dargelegt, was gut 500.000 Seiten an Dokumentation umfassen kann. Diese wird sorgfältig geprüft, hinterfragt und verifiziert, bevor die Behörde ihre Zustimmung erteilt.

Anschließend geht das Medikament in Phase 4 der klinischen Studie über. Hier wird konstant und engmaschig seine Wirkung und Wirksamkeit während der Anwendung dokumentiert. Wenn das Präparat schließlich industriell im großen Maßstab produziert wird, können seit Beginn der Entwicklung gut und gerne zehn Jahre vergangen sein und die Kosten können bei über fünf Milliarden Dollar liegen. Aber das neue Medikament kann ab sofort verschrieben und in der nächstgelegenen Apotheke abgeholt werden – und eine weitere Krankheit kann nun besser bekämpft werden. 

Was macht unser Leben besser? Auf natgeo.de/fragenfuereinbesseresleben könnt ihr entdecken, wie wir die größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts meistern können.