Science
22.12.2017

Medikamente aus der Zellfabrik

Biotech © Bild: AbbVie

Proteine spielen in der Medizin eine große Rolle. Das Herstellungsverfahren von entsprechenden Medikamenten ist komplex.

Proteine sind an sämtlichen biochemischen Prozessen im Körper beteiligt. Deshalb eignen sie sich auch hervorragend dazu, regulierende Eingriffe vorzunehmen. Das wohl bekannteste Proteinmedikament ist Insulin, das bereits seit etwa 100 Jahren als Arzneimittel für Diabetiker zum Einsatz kommt. Das Potenzial der Eiweißwirkstoffe ist aber weit größer. Allerdings gibt es auch Hürden.

Die maßgeschneiderte Herstellung von Proteinen ist komplex und die Endprodukte müssen neben der gewünschten Wirkung auch die notwendige Stabilität besitzen, um den Transport durch den Körper an die gewünschte Wirkstätte zu überstehen. Zudem sind viele wirksame Proteine weitaus aufwendiger zu gewinnen als Insulin. Hier haben technische Fortschritte in den vergangenen Jahren dazu geführt, dass heute eine weitaus größere Zahl von potenziellen Medikamenten hergestellt werden kann. In den Labors der Forschungsinstitutionen arbeiten Biochemiker daran, die technisch anspruchsvollen Verfahren weiter zu perfektionieren.

Zellen machen Arbeit

Die Arbeit der Wissenschaftler hat bereits dazu geführt, dass den Ärzten heute eine neue Klasse von Proteinmedikamenten zur Verfügung steht, die sogenannten Biologika. Diese werden nicht wie viele andere Arzneimittel im Chemielabor synthetisiert, sondern in entsprechend modifizierten, lebenden Zellen. Das macht die Verfahren nochmals schwieriger, da viel Know-how notwendig ist, um die biologischen Fabriken entsprechend abzustimmen. Ein Beispiel sind die sogenannten monoklonalen Antikörper, die etwa gegen chronische Entzündungskrankheiten wie Rheuma und Psoriasis oder auch in der Krebstherapie eingesetzt werden können. Der Begriff monoklonal bedeutet, dass sich diese Proteine auf Basis eines einzigen Merkmals selektiv an bestimmte Moleküle binden können.

Im Falle des Einsatzes gegen Entzündungskrankheiten binden die Antikörper etwa an einen Botenstoff, der entscheidend an Entzündungsreaktionen beteiligt ist. Dieser wird dadurch gehemmt, wodurch die Symptome gemildert und die Beschwerden der Patienten abgeschwächt werden können. Im Falle der Krebstherapie wird daran gearbeitet, dass die Antikörper an Krebszellen binden und diese dadurch direkt oder durch Auslösen einer gezielten Immunantwort bekämpfen. Einige Antikörper sind für die Onkologie bereits zugelassen, das Gebiet ist aber weiterhin Gegenstand aktiver Forschung.

Nobelpreisgekrönt

Die Herstellung der monoklonalen Antikörper wird durch die Kultivierung entsprechender Zelllinien erreicht. Für die Entwicklung des Verfahrens wurde 1984 der Nobelpreis für Medizin vergeben. Im Grunde werden Antikörper produzierende B-Zellen aus Mäusen, Primaten oder Menschen entnommen, die dann modifiziert werden. Damit die B-Zellen den gewünschten Antikörper produzieren, muss das entsprechende Antigen in den Organismus eingebracht werden, um eine spezifische Immunantwort auszulösen. Danach können die Zellen aus der Milz entnommen werden. Damit sie im Labor vermehrt werden können, werden sie mit Zellen, die aus einem Plasmozytom (einer entarteten Plasmazelle im Blut) stammen, fusioniert.

Die daraus entstehenden Zelllinien produzieren die gewünschten Antikörper und lassen sich problemlos vermehren. So können sie in Bioreaktoren kultiviert werden, wo Billionen von Zellen das pharmazeutisch interessante Antigen in verwertbaren Mengen erzeugen. Die so erzeugten Medikamente kommen bei der Behandlung von Entzündungskrankheiten vor allem in schweren Fällen zum Einsatz, wenn beispielsweise Entzündungshemmer oder Medikamente, welche die Funktionen des Immunsystems unterdrücken, keine zufriedenstellende Wirkung mehr erzielen.

Dieser Artikel ist im Rahmen einer Kooperation zwischen AbbVie und futurezone entstanden.