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An der Universität Zürich haben Forscher ein Verfahren entwickelt, dass nicht nur die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigen könnte, sondern gleichzeitig die Anzahl an Versuchstieren verringert.
Pro neuem Wirkstoff ein Versuchstier. Diese Regel galt bisher in der Arzneimittelforschung. Ein Team an der Universität Zürich hat nun eine Technologie entwickelt, mit der beispielsweise rund 25 Antikörper gleichzeitig an einer einzigen Maus getestet werden können. Die Forscher versprechen sich davon nicht nur, die Forschungs- und Entwicklungspipeline zu beschleunigen, sondern auch, die Anzahl der Versuchstiere zu verringern.
Der Fokus auf Antikörper ist spannend, weil viele moderne Therapien mittlerweile darauf beruhen. Allerdings müssen Für Antikörper wie auch für andere, auf Eiweiß basierende Biotherapeutika umfangreiche präklinische Tests an Tieren durchgeführt werden, bevor sie am Menschen geprüft werden können.
Aufwändige präklinische Tests
Das Problem: Antikörperkandidaten werden einzeln in Tiermodellen analysiert. Für jede Prüfung werden meist zahlreiche Versuchstiere eingesetzt. Präklinische Tests machen deshalb einen großen Teil der Versuchstierzahlen in der pharmazeutischen Industrie aus. Mehrere Substanzen gleichzeitig in einem einzelnen Tier zu testen, war bisher technisch allerdings auf maximal vier Wirkstoffe pro Versuchstier beschränkt.
Und genau diese Hürde hat das Team unter der Leitung von Markus Seeger vom Institut für Medizinische Mikrobiologie und Johannes vom Berg vom Institut für Labortierkunde an der Universität Zürich nun überwunden. „Mit dem von uns entwickelten Ansatz konnten wir 25 verschiedene Antikörper gleichzeitig in einer einzigen Maus prüfen. Das beschleunigt den Prozess und verringert die Anzahl der benötigten Tiere“, sagt vom Berg. Für die Studie verwendete das Team Antikörper, die bereits als Medikament zugelassen oder aktuell in der klinischen Entwicklung sind.
Proteinbruchstücke als Barcodes
Arzneimittel müssen mehrere Eigenschaften aufweisen, um erfolgreich zu sein. Erstens darf der Wirkstoff nur langsam ausgeschieden werden, um seine Wirkung im Körper zu entfalten und sich idealerweise präzise gegen eine bestimmte Zielstruktur wenden. Um diese Eigenschaften der Antikörper aus den komplexen Plasma- oder Gewebeproben der Mäuse einzeln analysieren zu können, haben die Forschenden eine Art Barcode entwickelt.
Vereinfacht ausgedrückt besteht er aus definierten Proteinbruchstücken – sogenannten Flycodes – mit denen jeder Antikörper individuell markiert werden kann. Nachdem die Antikörper an die Maus verbreicht wurden, können die einzelnen Antikörperkandidaten aus dem Gemisch getrennt und separat analysiert werden. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Flycodes-Technologie qualitativ hochwertige präklinische Daten über die untersuchten Antikörper liefern. Wir erhalten viel mehr Daten mit weniger Mäusen und von besserer Qualität, da man die Analysen direkt vergleichen kann“, sagt Studienleiter Seeger.
Großes Potential
Die Forscher haben zudem gezeigt, dass die Antikörper im Körper der Tiere ihre Zielstrukturen korrekt finden: So erkannten zwei in der Krebsmedizin eingesetzte Antikörper zuverlässig den sogenannten EGF-Rezeptor, den vorwiegend die Tumorzellen auf der Oberfläche tragen. Die gezielte Anreicherung im Tumorgewebe funktionierte auch im Gemisch zusammen mit 20 anderen Antikörpern – was belegt, dass Flycodes die Wirkung der Antikörper im lebenden Organismus nicht beeinträchtigen.
Darüber hinaus hat das Team mithilfe von Flycodes die Eigenschaften und Daten für eine Reihe von 80 arzneimittelähnlichen synthetischen Biomolekülen – Sybodies genannt – effizient in einem einzigen Experiment analysiert. „Bei minimalem Ressourceneinsatz ermöglicht die Flycode-Technologie einen direkten Vergleich von Arzneimittelkandidaten unter identischen Versuchsbedingungen. Sie dürfte die präklinischen Forschungspipelines zukünftig viel effizienter voranbringen“, führt Seeger weiter aus. Sämtliche Daten dieser Studie stammen von nur 18 Mäusen. Im Prinzip lässt sich mit der neuen Methode die Anzahl der benötigten Tiere um bis zu 100-fach reduzieren.
