So entsteht ein neues Medikament

So entsteht ein neues Medikament

von 16. September 2016

Was lange währt, wird endlich gut

So oder so ähnlich könnte der Leitsatz für die Entwicklung neuer Medikamente oder für die Forschung auf Zellebene lauten. Die Entwicklung von stets neuen und wirksamen Medikamenten bedarf stets neuester Analyse- und Synthesetechnik, gentechnischer Labors, Hochleistungs-Computer, Analyseroboter und vieles mehr. Neue Arzneimittel sind daher immer mit relativ hohen Kosten (Milliardenbereich) verbunden und brauchen bis zur Marktreife im Durchschnitt mehr als 13 Jahre, unglaublich, oder?

Leben heißt Veränderung

Diese Erfahrung machen wir alle täglich aufs Neue, unsere Körper verändern sich ständig. Leider kommt es dabei nicht selten auch zu unerwünschten Veränderungen, wie einem weiteren grauen Haar, einem Fältchen oder ein paar Pfündchen mehr. Alles nicht wirklich schlimm. Unangenehm wird es nur dann, wenn diese Veränderungen Krankheiten auslösen. Zum Glück aber gibt es in der heutigen Zeit eine große uns stetig wachsende Anzahl von Medikamenten. Doch diese können ihre Wirksamkeit u.U. mit der Zeit verlieren, weil sich der Körper eben anpasst bzw. verändert.

Also müssen neue Medikamente her

Zentraler Bestandteil eines jedes Medikaments ist sein Wirkstoff, also ein Stoff, der im Körper eine heilende oder zumindest lindernde Wirkung erzielt.

Ist ein Mensch krank, weil ihm eine bestimmte Substanz fehlt, liegt die Lösung des Problems klar auf der Hand: die fehlende Substanz wird hergestellt oder gewonnen. Und in Form eines Medikaments, z.B. als Eisen-Tablette anschließend dem Kranken zugeführt.

Meistens müssen Pharmaforscher jedoch erst einmal eine Stelle im Organismus finden, an der die Substanz wirkt bzw. der Wirkstoff eingreifen könnte – ein sogenanntes Target. In der Regel ist das ein Molekül, das im Krankheitsprozess eine wesentliche Rolle spielt. Noch komplizierter wird es erst dadurch, dass selbst an einer harmlosen Krankheit viele Moleküle beteiligt sind, von denen sich allerdings nur sehr wenige als Targets eignen.

Welches Target ist nun das richtige?

Ist nun ein Target doch gefunden, suchen die Forscher nach Wirkstoffen, die imstande sind, darauf einzuwirken. Die Wirkstoff-Moleküle müssen Eigenschaften aufweisen, die es ihnen ermöglichen, sich an Target-Moleküle zu binden. Vereinfacht gesprochen, ist es wie mit einem Schlüssel und einem Türschloss. Durch die Bindung von Wirkstoff-Molekül und Target-Molekül wird die Funktionalität des Letzteren, idealerweise in gewünschter Form, verändert. Das Türschloss lässt sich schließlich auch erst mit dem richtigen Schlüssel öffnen (verändertes Verhalten).

Um herauszufinden, welche Moleküle sich an Targets binden, müssen Forscher Hunderttausende oder sogar Millionen von unterschiedlichen Substanzen durchtesten. Wussten Sie das? Diese Auswahl könnte natürlich manuell erfolgen, es wäre allerdings alles andere als effizient.

Warum langsam, wenn es auch schneller gehen kann?

In der Regel kommen hierfür sog. High-Throughput-Screening (HTS)-Systeme zum Einsatz. Wobei HTS hauptsächlich für High Speed Screenings von Zellverbänden und nicht für detaillierte Scans von einzelnen Zellen gedacht ist. Im Gegensatz dazu sind High-Content-Analysis (HCA)-Systeme zusätzlich in der Lage, Veränderungen (verschiedener Parameter) im Zellinnern zu registrieren.

Der CellVoyager 7000S ist ein HCA-System State of the Art, das die Entwicklung neuer Medikamente deutlich effizienter gestalten kann, da es u.a. die Analyse von Zellfunktionen in Echtzeit ermöglicht. Das Herzstück eines solchen Systems ist ein konfokales Mikroskop im Verbund mit einem ausgeklügelten Scan-Mechanismus. Letzterer erlaubt die Bestrahlung von Zellen mit relativ starken Laserstrahlen, ohne dabei die Zellstruktur in irgendeiner Weise zu beschädigen. Das von den Zellen anschließend fluoreszierende Licht wird anschließend von einem sCMOS Kamera-Trio detektiert und den Vorgaben entsprechend mit spezieller Software ausgewertet und analysiert. Wann nutzen Sie Lasertechnik im Alltag?

Was sein muss, muss sein

Ist nun die passende Substanz, von Forschern „Hit“ genannt, gefunden, ausgiebig untersucht und optimiert worden, kann sie zum Patent angemeldet werden. Im Anschluss wird diese Substanz in die vorklinische Entwicklung weitergereicht, wo es noch eine ganze Weile dauert, bis sie als Medikament dann endlich zugelassen werden kann.

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Oder besuchen Sie uns auf der NAMUR und lassen Sie sich den CellVoyager live vorstellen.

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