Vom Labor auf den Markt: Wie Gefäßchips die Arzneimittelprüfung verändern

Die Medizin ist immer mehr auf der Suche nach einer ethischen und präzisen Alternative zu herkömmlichen Arzneimitteltests. Die Gefäßchip-Technologie ist eine vielversprechende Lösung. Diese Technologie verspricht größere Genauigkeit und einen geringeren Bedarf an Tierversuchen.

In einem Interview mit MEDICA.de informiert Dr. Abhishek Jain über die Auswirkungen der Gefäßchip-Technologie auf den medizinischen Bereich sowie über die Hindernisse und strategischen Schritte zur Kommerzialisierung dieses Ansatzes.

Herr Dr. Jain, inwiefern unterscheidet sich die Gefäßchip-Technologie von den herkömmlichen Methoden der Arzneimittelprüfung?

Abhishek Jain: Bei herkömmlichen Arzneimitteltests werden in der präklinischen Phase häufig Tiermodelle verwendet. Nachdem ein vielversprechendes Molekül identifiziert wurde, wird es an Tieren getestet, bevor es in Studien am Menschen eingesetzt wird. In 95 Prozent der Fälle scheitern jedoch Behandlungen, die im Tierversuch funktionieren, in Versuchen am Menschen, was auf eine erhebliche Diskrepanz zwischen Tiermodellen und menschlichen Ergebnissen hinweist. Diese Kluft wird immer größer, da neuere Medikamente auf immer komplexere Krankheiten abzielen, während die präklinische Pipeline unverändert bleibt, was zu höheren Misserfolgsraten und steigenden Kosten führt. Diese finanzielle Belastung geht letztlich zu Lasten der Patientinnen und Patienten.

Organs-on-Chip oder Gewebechips bieten eine Lösung, indem sie die physiologischen Funktionen bestimmter Organe oder Gewebe nachahmen. Mit diesen mikrofluidischen Gefäß-Chip-Systemen können Krankheitsmodelle für genauere Arzneimitteltests erstellt werden.

Was sind die Vorteile in Bezug auf Präzision und Personalisierung im medizinischen Bereich?

Jain: Die Arbeit mit Gewebesystemen ermöglicht es uns, kleine Mengen menschlicher Zellen zum Aufbau von Gewebekonstrukten zu verwenden und so im Grunde eine miniaturisierte Version eines Menschen für Medikamententests zu schaffen.

Dieser Ansatz bietet zwei entscheidende Vorteile: Personalisierung und verbesserte Vorhersagbarkeit. Gewebechips können aus einzelnen Zellen hergestellt werden, die durch Biopsien oder Blutproben gewonnen wurden, und ermöglichen es uns, menschliches Gewebe für detaillierte Untersuchungen und Medikamententests nachzubilden.

Indem man Tiermodelle umgeht und tatsächliches menschliches Gewebe auf einem Chip verwendet, verbessert sich die Genauigkeit der Prognosen. Diese Modelle bilden zwar nicht die gesamte Komplexität des menschlichen Körpers ab, sind aber darauf ausgelegt, bestimmte Gewebe oder Moleküle zu testen, indem relevante Signalwege isoliert werden. Diese Methode verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis und liefert präzisere Ergebnisse bei der Arzneimittelprüfung.

Wie können diese neuen Möglichkeiten die Abhängigkeit von Tierversuchen verringern?

Jain: Der neue FDA-Modernisierungspakt 2.0 erlaubt es, Medikamente ohne obligatorische Tierversuche in die klinische Prüfung zu geben, wenn alternative Methoden die FDA-Standards erfüllen. Dieses Gesetz hat In-vitro-Methoden, die zuvor vernachlässigt wurden, in den Mainstream gebracht und ihnen den gleichen Stellenwert wie Tiermodellen verliehen. Wenn diese Modelle validiert sind und qualitativ hochwertige Daten liefern, können klinische Versuche ohne Tierversuche durchgeführt werden, was dazu beiträgt, den Einsatz von Tieren in der Arzneimittelentwicklung zu reduzieren.

Gab es besondere Herausforderungen bei der Entwicklung der Gefäßchip-Technologie?

Jain: Eine wesentliche Herausforderung ist die Förderung der interdisziplinären Zusammenarbeit, die für den Erfolg entscheidend ist. Eine weitere ist die Gewinnung von Investierenden sowie Geldgebenden, die an das Potenzial des Projekts glauben. Vor zehn Jahren stießen wir auf erheblichen Widerstand, und diesen Widerstand gibt es auch heute noch. Wir führen nicht nur neue Technologien ein, sondern stellen ein über Jahrzehnte gewachsenes Glaubenssystem in Frage.

Diese Denkweise zu ändern, braucht Zeit, und viele sehen es als ein hochriskantes Unterfangen an. Pharmaunternehmen, die FDA, Investierende und Bundesbehörden sind nach wie vor skeptisch, aber die eigentliche Herausforderung besteht darin, sie davon zu überzeugen, dass die Technik komplexe biologische Probleme lösen kann, ohne sich auf traditionelle Tiermodelle zu verlassen.

Wie haben Sie diese Herausforderungen gemeistert?

Jain: Beharrlichkeit ist der Schlüssel. Beginnen Sie damit, Studierende - Ingenieurinnen und Ingenieure, Biologinnen und Biologen sowie Medizinstudierende - darüber aufzuklären, dass Tiere nicht die einzige Option für die Arzneimittelforschung sind. Weisen Sie auf die Wirksamkeit der technischen Hilfsmittel hin. Informieren Sie dann Ihre Fachkolleginnen und -kollegen und die Geldgebenden durch Veröffentlichungen und Diskussionen, um das Vertrauen in diese Methoden zu stärken.

Laufende Gespräche mit der FDA und Pharmaunternehmen zeigen, dass diese Technologie zwar noch neu ist und weiterer Validierung bedarf, dass sie aber letztendlich die Abhängigkeit von Tiermodellen verringern kann. Es geht nicht darum, Tiersysteme sofort zu ersetzen, sondern sie zu ergänzen und zu reduzieren. Durch die Integration von Organs-on-Chip in die präklinische Pipeline können wir beide Ansätze verfeinern und eine Rückkopplungsschleife schaffen, die die Effizienz verbessert und die Kosten senkt. Dieser kombinierte Ansatz könnte dazu beitragen, dass klinische Versuche am Menschen schneller und effizienter durchgeführt werden können.

Ihre Arbeit hat zur Gründung eines Start-up-Unternehmens geführt. Könnten Sie die Rolle des Start-ups bei der Weiterentwicklung der Gefäßchiptechnologie näher erläutern?

Jain: Nach fast fünfzehn Jahren auf diesem Gebiet, mit mehr als 50 Veröffentlichungen und zehn Patentanmeldungen, sind wir bereit, von der Forschung zur Kommerzialisierung überzugehen. Angesichts der zunehmenden Akzeptanz von In-vitro-Methoden ist jetzt der richtige Zeitpunkt, diese Technologie aus dem Labor auf den Markt zu bringen.

Wir haben einen Markt für unsere spezifischen Organs-on-Chip identifiziert und uns von unseren Wettbewerbenden abgegrenzt. Auf dieser Grundlage sind wir zuversichtlich, dass wir Investitionen anziehen und die Kommerzialisierung vorantreiben können. Dieser Prozess hat gerade erst begonnen.

Was sind die nächsten Schritte für Ihr Team und das Start-up bei der Skalierung der Gefäßchiptechnologie?

Jain: Wir müssen dem Unternehmen noch einen Namen geben und Leute finden, die nicht nur über einen akademischen Hintergrund, sondern auch über Geschäftserfahrung verfügen. Als Akademiker ist es wichtig, ein Team zu haben, das unsere Erfindung in ein profitables Unternehmen umwandeln kann. Wir konzentrieren uns darauf, den Markt zu identifizieren und die Lücke zwischen dem Erfolg im Labor und dem kommerziellen Wert zu schließen.

Wir haben zwar eine Anfangsinvestition, aber wir brauchen Leute, die das Unternehmen vergrößern und in den nächsten zehn Jahren rentabel machen können.