Pharma & Chemie «Comet»-Themenzeitung
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Pharma & Chemie Heilungschancen von Krebs Radiopharmka spüren Metastasen auf und töten Tumorzellen ab
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Ausgezeichnet und günstig Günstiger Schweizer Generikaanbieter Helvepharm wird für Verpackung ausgezeichnet
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«Hand aufs Herz» Eine aktuelle Kampagne informiert über das persönliche Herzinfarktrisiko
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Pharmaland Schweiz –
Neuigkeiten aus Forschung und Prävention
Zu welchen neuen Forschungsergebnissen ist die ETH Zürich gekommen? Wie schützt man sich aktiv vor Herzinfarkt und Hautkrebs? Wo erhält man günstige Medikamente? Antworten finden Sie in dieser Beilage.
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Pharma & Chemie
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Hochselektive Radiopharmaka spüren Krankheiten auf und töten Tumorzellen ab Der Bereich Radiopharmazie versorgt die Nuklearmedizin mit radioaktiv markierten Arzneimitteln für die Diagnostik und Therapie von Krebskranken. Mit den eingesetzten Radiopharmaka lassen sich physiologische Vorgänge in der jeweils zu untersuchenden Körperregion ohne vorherigen invasiven Eingriff sichtbar machen und Metastasen ab etwa drei Millimeter Grösse aufspüren. Über die Anreicherung oder Ausscheidung der Substanzen sind Rückschlüsse auf Funktionen, Stoffwechselumsätze oder die regionale Durchblutung von Organen möglich. Wenn ein Radiopharmakon mit einem Radionuklid an die Krebszellen bindet und so die Tumoren lokal bestrahlt, lässt sich im Rahmen der Radionuklidtherapie sogar eine gezielte Abtötung von Tumorzellen erreichen. Ein Schwerpunkt der gemeinsamen Arbeitsgruppe Radiopharmazie des Departementes Chemie und Angewandte Biowissenschaften der ETH Zürich und des Paul Scherrer Institutes (PSI) in Villigen ist die Entwicklung spezifisch wirkender radioaktiver Moleküle, die an bestimmte Zellrezeptoren andocken. In den Labors am PSI werden mit Hilfe des Hochenergiezyklotrons hauptsächlich Radiokonjugate für die Bekämpfung von Tumormetastasen entwickelt, während in den Labors der ETH mit dem Babyzyklotron solche für die diagnostische Abbildung von Neuro- und andern Krankheiten erforscht werden. >> FORTSETZUNG AUF DER FOLGENDEN SEITE
Liebe Leserin, lieber Leser,
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ine gute Mischung ist entscheidend – das war auch der Leitgedanke bei der Realisierung der Themenbeilage «Pharmaland Schweiz». Die Gesundheitsförderung spielt eine zunehmende Rolle im Gesundheitswesen. Mit der Lancierung der Kampagne «Hand aufs Herz – kennen Sie ihr Infarktrisiko» werden über 600 Fachapotheken, die Mitglied von PharmaSuisse sind, aufschlussreiche Tests an Interessierten durchführen. Der Sommer steht vor der Tür und die meisten möchten die vornehme Blässe in gebräunt Haut umwandeln. Doch eine gesunde Bräune gibt es derweil nicht mehr. Jede noch so kleine Sonneneinstrahlung bewirkt ein erhöhtes Hautkrebsrisiko. Wie Sie sich, liebe Leserinnen und Leser, über Ihre aktuelle Gefährdung informieren können, erfahren Sie auf den folgenden Seiten. Ebenfalls interessant dürfte es in der Beilage für die Tausenden von Probanden klinischer Studien werden. Denn obwohl die zahlreichen Tests meistens ohne Folgen durchgeführt werden können, stellt sich doch die Frage: Wer kommt für allfällige Behandlungskosten und das Schmerzensgeld auf, sollte doch einmal etwas schief laufen? Auch für die äusserst Wissensbegierigen bieten die verschiedenen ETH-Studien über hochselektives Radiopharmaka, zuckerhaltige Impfstoffe und den Arzneimittelkreislauf eine spannende Lektüre. Nun wünscht der Comet-Verlag Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, viel Lesevergnügen mit spannenden und hilfreichen Berichten zum Pharmaland Schweiz.
Herausgeber: COMET VERLAG Mühlegasse 23 8001 Zürich Telefon:
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71 547 Exemplare Beilage der «CASH»-Gesamtauflage
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in «molecular imaging» überprüft, ob ein Organ gesund oder erkrankt ist Ein Radiopharmakon setzt sich aus den zwei funktionellen Komponenten Radionuklid und biologisches Tracermolekül zusammen. Letzteres bestimmt durch seine Struktur die Aufnahme und Anreicherung in der zu untersuchenden Körperregion, die Organspezifität und den Metabolismus des Gesamtmoleküls. Über die ausgesandte Strahlung des angekoppelten Radionuklids wird der Radioaktivitätsverlauf des Radiopharmakons im menschlichen Körper von aussen verfolgt. Die Verteilung des Pharmakons im beobachteten Körperbereich zeigt pathologische Veränderungen über eine Differenzierung zwischen gesundem, krankem oder abgestorbenem Gewebe auf und ermöglicht eine Ortsbestimmung von Primär- und Rezidivtumoren oder Metastasen. Auch lässt die Methodik eine Einteilung des Tumorstadiums sowie eine Erfolgskontrolle nach einer Chemo- oder Strahlentherapie zu oder für Abklärungen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Morbus Alzheimer oder Herzund Gefässerkrankungen. Zu den für diagnostische Untersuchungen eingesetzten Methoden gehören die Szintigraphie mit Gammakameras, welche entweder flächenhafte Darstellungen räumlicher Strukturen liefern oder mit der Gamma-Emissionstomographie (SinglePhoton-Emissions-(Computer-)Tomographie, SPET oder SPECT) eine dreidimensionale Darstellung. Dabei werden über die Gammastrahlung des Patienten Querschnittsbilder und Aufnahmerekonstruktionen in allen drei Raumebenen der Körperregion erstellt. Das wohl am häufigsten verwendete Radionuklid zur Erzeugung von Szintigrammen mit Hilfe von Gammakameras ist das Technetium-99m., das in kommerziell erhältlichen Tc99m- Generatoren hergestellt wird. Für PET-Aufnahmen werden Positronen emittierende Radionuklide verwendet. Zur Generierung von derartigen PET-Nukliden wird ein Teilchenbeschleuniger (Baby-Zyklotron) verwendet. Die am Zyklotron hergestellten Radionuklide werden anschliessend in abgeschirmten «heissen» Zellen radiochemisch in die verschiedenen Biomoleküle eingebaut. Derzeit produzieren die ETH/PSI-Wissenschaftler für ihre laufenden Projekte PET-, SPET- und Therapienuklide. Mit der Eröffnung des neuen «Imaging Centers» der ETH Hönggerberg können mit dem dortigen Kleinzyklotron die diagnostischen PET-Nuklide lokal hergestellt werden. Zucker-Anreicherungsmuster für eine aussagekräftige Diagnose Um Tumorzellen über die Blutbahnen aufzuspüren, verwenden die Forscher Moleküle, die wegen ihrer Beteiligung am Stoffwechsel in die nähere Umgebung oder sogar ins Innere der Zellen gelangen. Dazu gehören Substanzen wie Zucker für die Energiegewinnung, Aminosäuren für die Synthese von Proteinen oder Nukleinbasen als Bausteine der DNA-Erbsubstanz. Da sich die malignen Tumorzellen viel schneller teilen als gesunde Zellen, weisen sie einen hohen Bedarf an solchen biologischen Molekülen auf. Werden diese mit radioaktiven Nukliden beladen, können die damit angereicherten Tumorzellen sichtbar gemacht oder abgetötet werden. Ein häufig angewendetes Radiopharmakon ist die Markersubstanz Fluor-18-Desoxyglucose (FDG), eine im Körper verstoffwechselte Glukose, welche an ein Positronen emittierendes Radionuklid gekoppelt ist und dem Patienten intravenös injiziert wird.
Da nahezu alle Alzheimer-Patienten einen reduzierten Glukosemetabolismus besonders in den temporoparietalen Anteilen im Schläfenseitenbereich des Gehirns aufweisen, kann auf diese Weise beispielsweise auch ein Morbus Alzheimer von einer vaskulären Demenz unterschieden werden, die von Durchblutungsstörungen im Gehirn ausgelöst wird. Das für die Erkrankung typische Anreicherungsmuster des Zuckerstoffwechsels ist bereits im Frühstadium nachweisbar. Ähnliches gilt für die veränderten Hirnfelder bei Epileptikern. Auch im Herzen wird das durch einen Infarkt stoffwechselinaktiv gewordene Narbengewebe markierbar. Antikörper weisen den Radionukliden einen spezifischen Erkennungsweg Neuartige Radiopharmaka sollten eine höhere therapeutische Wirksamkeit mit gezielterer, sensitiverer Erkennung und niedrigerer Strahlenbelastung aufweisen. Seit Ende der 80erJahre kommt unter anderen das 131I-mIBG (meta-Iodbenzylguanidin, ein Katecholaminanalogon) zum Einsatz, das speziell von Neuroblastomen, Paragangliomen und Phäochromozytomen in der Nebennierenrinde und inoperablen medullären Schilddrüsenkarzinomen aufgenommen wird. Ein Phäochromozytom ist eine seltene Erkrankung mit einer Überproduktion von Katecholaminen durch einen von den chromaffinen Zellen ausgehenden Tumor. Der zumeist gutartige Tumor der Nebenniere führt über die unkontrollierte Bildung und Abgabe der Hormone Adrenalin und/oder Noradrenalin ins Blut beispielsweise zu Bluthochdruck. Bei Neuroblastomen handelt es sich um embryonale Tumoren, die vor allem im frühen Kindesalter festgestellt werden. Etwa ein Drittel der betroffenen Kinder erkrankt im ersten Lebensjahr, wobei nahezu 90 Prozent der Patienten jünger als sechs Jahre sind. Die Tumore infiltrieren schon bald Knochenmark und Knochen und können überall dort auftreten, wo sich sympathisches Gewebe des vegetativen Nervensystems befindet, wie in den Nebennieren, im Halsbereich-, Brustkorbbereich- und Bauchbereich-Nervengrenzstrang sowie in den Paraganglien. In Stufe I und II ist die Erkrankung meist heilbar. Haben sich allerdings schnell wachsende und dazu noch gegenüber einer Chemotherapie resistente Metastasen entwickelt, wird die Prognose ungünstig. Auch NeuroblastomZellen speichern aufgrund ihres veränderten Stoffwechsels vermehrt das MetaIodbenzylguanidin (mIBG). Dieses wird daher zur spezifischen, szintigraphischen Erkennung und Therapie von Primärtumoren sowie Fernmetastasen eingesetzt. Im Verlaufe der Krankheit treten jedoch häufig Metastasen auf, welche gegen mIBG resistent sind. Andererseits gibt es Neuroblastom-Tumorzellen, die auf ihrer Zelloberfläche übermässig grosse Mengen des Adhäsionsproteins L1-CAM bilden. Diese können mit dem spezifischen monoklonalen Antikörper chCE7, der mit einem therapeutisch wirksamen Radionuklid markiert wird, gezielt bekämpft werden. Bifunktionelle Chelatoren zur Steigerung der Effektivität Die Wahl eines geeigneten Therapienuklides für ein bestimmtes Biomolekül ist bestimmt durch die Art der Strahlung, das Verhältnis von eindringender zu nicht invasiver Strahlung, die physikalische Halbwertszeit, die Stabilität entstehender Tochternuklide, sonstige Eigenschaften einschliesslich der Immunogenizität, aber auch durch die Herstellungsmöglichkeiten.
Ist das Therapienuklid für ein bestimmtes Biomolekül ausgewählt, müssen beide so miteinander verknüpft werden, dass sich die gebildeten Komplexe im Körper stabil verhalten. Während beispielsweise Iod kovalent an einen Tyrosinrest eines Proteins gebunden werden kann, ist das für metallische Radionuklide nicht möglich. Deshalb sind zweckmässige Chelatoren notwendig. Diese müssen aber über eine zweite Funktion auch die Ankoppelung an das Biomolekül ermöglichen, also als bifunktionelle Chelatoren wirken. Jede Änderung eines Teilaspektes er-
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fordert es, jeweils die Auswirkungen auf das Verhalten des Gesamtmoleküls zu prüfen. Ein entscheidender Parameter für die Effektivität einer Radionuklidtherapie bleibt die best erreichbare Tumordosis unter Berücksichtigung der damit verbundenen, für die gesunden Organe noch unschädlichen Dosis.
Von Dr. Barbara Brauckmann, Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, ETH Zürich Für weitere Informationen: schubiger@chem.ethz.ch
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Helvepharm ausgezeichnet und preiswert Das Frauenfelder Pharmaunternehmen Helvepharm gehört zu den günstigsten Generikaanbietern auf dem Schweizer Markt. Zu verdanken sind diese niedrigen Medikamenten-Preise der Philosophie der Firma «Bescheidenheit auf allen Stufen».
Prozent, was weit über dem Marktwachstum liegt.» Für das neuartige Verpackungsdesign erhielt Helvepharm in diesem Frühjahr ausserdem Gold in der Kategorie Kleinunternehmen bei der «Swiss Marketing Trophy». Auch bei dem internationalen Wettbewerb «Red dot design award» wurden die Verpackungen des Schweizer Konzerns ausgezeichnet.
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ls Anbieter von preiswerten Generika verzichtet Helvepharm auf jeglichen unnötigen Luxus und investiert sein Geld lieber in die Produkte. So hat der viertgrösste Generikahersteller der Schweiz nebst einer tiefen Preisstrategie auch eine schlanke Führungsstruktur. Wo Helvepharm überall spart, macht das Unternehmen zurzeit in einer für diese Branche ungewöhnlichen Werbekampagne deutlich: Anhand von MedikamentenBlistern zeigt die Unternehmung, dass man bei ihren Generikas nebst den Aufwandskosten nicht auch noch teure Freizeitaktivitäten des Geschäftsführer mitfinanzieren muss. Des Weiteren setzt Helvepharm auf eine schlankere Organisation als bei anderen Pharmaunternehmen üblich ist, um auch in diesem Bereich kostengünstig Generika herzustellen – getreu dem Motto: «Helvepharm - das bescheidene Pharmaunternehmen». Preisgekrönte Verpackung Ungewöhnliche Wege geht die Frauenfelder Unternehmung auch in Sachen Medikamentenverpackung. Das neue Verpackungsdesign mit verschiedenen Leuchtfarben für unter-
CEO Helvepharm Christoph Stoller.
«Schon bald nach der Einführung der neuen Verpackungen konnten wir einen Erfolg feststellen», erklärt Geschäftsführer Christoph Stoller.
schiedliche Medikamentengruppen wurde vergangenen Sommer eingeführt und hat im Pharmamarkt grosse Zustimmung geerntet. «Schon bald nach der Einführung der neuen
Verpackungen konnten wir einen Erfolg feststellen», erklärt Geschäftsführer Christoph Stoller. «Im Jahr 2006 verzeichnete Helvepharm schliesslich ein Umsatzwachstum von 120
Eine günstige Alternative Das Hauptziel von Helvepharm ist es, zu den drei günstigsten Anbietern von Generika auf dem Schweizer Markt zu gehören. Effiziente Arbeit, schlanke Kostenstrukturen und die Konzentration auf das Wesentliche machen es möglich, dass mit Generika von Helvepharm bis zu 70 Prozent gegenüber Erstanbieterpräparaten eingespart werden kann. Mit über 50 Wirkstoffen in über 200 Darreichungsformen bietet der Generikahersteller bereits heute auf vielen Therapiegebieten eine günstige Alternative - zum Wohle aller im Gesundheitswesen.
Weitere Infos zu Generika von Helvepharm: www.helvepharm.ch
Helveparm
Generika, bei denen Sie keine grosse Konzernleitung mitbezahlen. Helvepharm hat nur einen Geschäftsleiter. So können wir hohe Lohnkosten vermeiden und den einzelnen Mitarbeitern mehr Verantwortung übertragen, was ihre Motivation und somit ihre Produktivität steigert. Helvepharm, das bescheidene Pharmaunternehmen.
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«Hand aufs Herz» – kennen Sie Ihr Infarktrisiko?
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In über 600 Fachapotheken, die Mitglied von pharmaSuisse sind, beginnt am 1. Mai die diesjährige Kampagne «Hand aufs Herz» – kennen Sie Ihr Infarktrisiko? Diverse Apotheken engagieren sich, indem sie Screening-Tests im Einführungsmonat zu äusserst günstigen Preisen anbieten.
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eute wissen praktisch alle: falsche Ernährung, Rauchen und Bewegungsmangel schaden der Gesundheit. Und trotzdem breiten sich Übergewicht, Erkrankungen der Gefässe und Herzinfarkte nach wie vor dramatisch aus. Damit auf Wissen Handeln folgen kann, braucht es Unterstützung, Beratung und vor allem persönliche und verlässliche Information. Die Gesundheitsförderung spielt eine immer grössere Rolle im Gesundheitswesen. Experten rechnen mit einem rapiden Wachstum der Nachfrage nach zuverlässigen und zugleich niederschwelligen Testangeboten. Die Fachapotheken ermitteln mit einem einfachen Set von Messungen das persönliche Risikoprofil. Basierend auf diesen Erkenntnissen geben sie individuelle Empfehlungen für alle Interessierten. So kann das Infarktrisiko deutlich vermindert werden. Die Apotheke steht als Gesprächspartner zur Verfügung und verweist bei Bedarf an Spezialisten für Ernährungsberatung, an Ärzte oder an Spezialisten für Raucherberatung. Dies ist Ihr Mehrwert durch die ApothekenKampagne «Hand aufs Herz»: «Wir helfen den Risikoträgern vom allgemeinen Wissen zum persönlichen Handeln zu kommen.» Der Check ist dabei ein Hilfsmittel. Das Resultat sind die Empfehlungen und die Einbindung in Aktionen zur Verminderung der persönlichen Risiken. Persönliches Risikoprofil Herzinfarkte sind plötzlich auftretende, einschneidende Ereignisse. Wichtig zu wissen ist aber: das Risiko einen Herzinfarkt zu erleiden lässt sich heute relativ zuverlässig abschätzen und vor allem in frühen Stadien auch stark beeinflussen. Die Kampagne ermittelt drei Risikogruppen. Gruppe Rot: Diese Menschen haben ein deutlich erhöhtes Risiko in den nächsten zehn Jahren einen Herzinfarkt zu erleiden. Sie werden dem Arzt zur weiteren Abklärung und, wenn nötig, Behandlung zugewiesen. Gruppe Orange: Dies ist die Zielgruppe der Aktion. Diesen Menschen kann mit konkreten Massnahmen im Bereich der Raucherentwöhnung, der Ernährung, der Stressbewältigung und der Bewegung viel geholfen werden. Eine Umstellung der Lebensumstände kann hier in vielen Fällen das Infarktrisiko erheblich vermindern. Gruppe Grün: Dies sind die Glücklichen. Sie haben noch ein sehr kleines Herzinfarktrisiko. Ihnen kann man lediglich sagen: weiter so. Günstiger und aufschlussreicher Test Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache, noch häufiger als Krebs. Im fortgeschrittenen Stadium, wenn die Ge-
fässe einmal beschädigt sind und sich die andauernde Überlastung des Herzens bemerkbar macht, gibt es zwar heute interventionelle und chirurgische Eingriffe, die oft eine Verschlimmerung abwenden können. Doch diese sind teuer, mit einem zumindest kurzen Spitalaufenthalt verbunden, nicht risikofrei und: sie können die Gefässe nicht mehr völlig heilen. Der Test in den ausgewiesenen Fachapotheken kostet weniger als 50 Franken, im Kampagnenmonat Mai sogar nur 29 Franken. Die Apothekerinnen und Apotheker, die an der Kampagne teilnehmen, werden in einem speziellen Programm auf die Aufgabe vorbereitet. Dazu gehören beispielsweise ein Selbststudium in einer Online-Schulungssequenz, ein Schulungsteil mit einem medizinisch-wissenschaftlichen Referat und eine labortechnisch-analytische Schulung am Gerät. Die Beratungssituation kann anschliessend individuell mit der Projektleitung besprochen und optimiert werden. Die Kampagne wird zudem wissenschaftlich begleitet. Die umfangreichen Daten werden im Rahmen einer Studie epidemiologisch ausgewertet.
Ablauf des Checks Phase 0 (Basis): Information zum Kampagnenthema, Zielgruppenselektion und -ansprache Phase 1 (Screening): Durchführung des SHS-Risikotests und Follow-Up Phase 2 (Analytik): Messung von Lipidprofil und Blutzucker, AGLA-Risikoscoreund Follow-Up Phase 3 (Riskmanagement/Beratung): Strukturierte Beratung durch den Apotheker, Abgabe Gesundheitspass Die Zielsetzungen der Kampagne • • • • •
Sensibilisierung der Bevölkerung auf Infarkt-und Diabetesrisiken Früherkennung von Risikoträgern und erstellen von individuellem Risikoprofil Triage in drei Risikogruppen, Betreuen der mittleren, Weiterweisen der hohen Risiken Beitrag zu Kosteneffizienz und Prävention im Gesundheitswesen Beispielhaftes Umsetzen moderner Public Health Konzepte durch Apotheken
Rolle der Apothekerin oder Apotheker
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Versicherung von Probanden klinischer Studien – ein freiwilliges Obligatorium? Kranke und gesunde Menschen nehmen jährlich an unzähligen klinischen Studien teil. Doch was passiert, wenn etwas passiert?
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ausende Tests für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika und vieles mehr werden jährlich an zahlreichen Personen ohne Komplikationen durchgeführt. Dennoch kommt es gelegentlich zu Schwierigkeiten. Schnell stellt sich die Frage, wer für die Behandlungskosten und das Schmerzensgeld der Testperson aufkommt? Eine Probandenversicherung, die der Auftraggeber der Studie bezahlt, ist in den meisten Ländern gesetzlich vorgeschrieben. Aric, die Unternehmung für Risiko-Management und Versicherung klinischer Studien, rät den forschenden Unter-
nehmen deshalb, auch in Ländern, in denen nicht Schweizer Normen gelten, für einen adäquaten Versicherungsschutz zu sorgen. Die Testperson ist damit geschützt und niemand kann der Unternehmung vorwerfen für eine Kostensenkung die Studie in eine Region verlegt zu haben, in der noch nicht die gleichen Standards wie hierzulande gelten. Stets sollte bedacht werden, dass Imageschäden enorm hoch und irreparabel sein können. Weitere Infos zu diesem Thema: www.aric-global.com
Wir sehen Innovationen mit den Augen der Patienten Die Entwicklung bahnbrechender neuer Medikamente steht für Novartis an erster Stelle. Sie schaffen neue Behandlungsmöglichkeiten für bislang unerfüllte medizinische Bedürfnisse der Patienten. Patienten und ihre Bedürfnisse können jedoch sehr unterschiedlich sein. Deshalb bietet Novartis neben innovativen Medikamenten auch Möglichkeiten zur Krankheitsvorbeugung sowie Generika an und verbessert den Zugang zu medizinischer Versorgung.
www.novartis.com
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Zuckerhaltige Impfstoffe zum Schutz vor Malaria, Leishmaniose und Anthrax In der Arbeitsgruppe von Professor Seeberger am Laboratorium für Organische Chemie der ETH Zürich stehen komplexe Oligosaccharide im Mittelpunkt. Speziell solche Zucker, die auf Zelloberflächen als biologische Marker für Tumorzellen oder in bakteriellen und parasitären Infektionszyklen eine Rolle spielen. Synthetische Kohlenhydrate können genutzt werden, um gezielt Immunantworten auszulösen und damit der Vorbeugung oder Therapie von tropischen Infektionserkrankungen, Entzündungsreaktionen und Krebs dienen. Basierend auf der Entwicklung eines neuartigen Automaten für die Zuckersynthese beschäftigen sich die Wissenschaftler nun vorrangig mit neuen Impfstoffen gegen Malaria, Leishmaniose und HIV/Aids, Tuberkulose und Anthrax.
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chlüsselrolle der komplexen Oligosaccharide in vielen Krankheitsprozessen Viele Zucker auf der Oberfläche von Zellen sind an der Übertragung von Signalen während der Zellkommunikation beteiligt. Krankheitserreger beispielsweise erkennen ihre bevorzugten Wirtszielzellen an charakteristischen Kohlenhydraten und interagieren mit diesen Rezeptormolekülen. Zucker auf der Oberfläche von Tumorzellen und Infektionserregern unterscheiden sich meist stark von denen auf gesunden menschlichen
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Zellen. Diese Moleküle erleichtern den Erregern das Eindringen in die Wirtszelle und das Entkommen vor der Immunabwehr. Kann das Immunsystem gezielt dazu angeregt werden, gegen derartige Kohlenhydrate Antikörper zu bilden, liessen sich mit Hilfe von therapeutischen Impfstoffen solche Toxine oder Krebszellen erkennen und zerstören. Um eine Immunantwort auf derartige Glykokonjugate auszulösen, müssen die identifizierten Wirkstoffkandidaten in ausreichender Menge und hoher Reinheit zur Verfügung stehen. Bis vor einigen Jahren bereitete die Herstellung genügender Mengen vollsynthetischer Zucker jedoch noch Schwierigkeiten, die sich vor allem auf die strukturelle Vielfalt der Zuckermoleküle zurückführen liessen. Abhilfe schaffte ein automatisierter Oligosaccharid-Synthesizer mit einem System zur Festphasen-Synthese von Oligosacchariden. In dem Automaten lassen sich ausgewählte Zuckerbausteine miteinander verknüpfen. Dazu ist jeder Zucker zunächst an eine kleine Plastikkugel fixiert, welche eine wachsende Zuckerkette enthält, die sich nach jeder Reaktion mit einem weiteren Zucker stetig weiter verlängert. Auf diese Weise können komplexe und verzweigte Zucker hergestellt werden. Die Produktion von Oligosacchariden aus zwölf Zuckereinheiten würde üblicherweise einige Monate dauern, kann aber mit diesem System in weniger als einem Tag abgeschlossen werden. Ein Zucker verrät Anthrax – Detektor entwickelt Sporen des gefürchteten Bacillus anthracis wurden bereits als Biowaffe gegen die Zivilbevölkerung eingesetzt. Einmal eingeatmet, führt der Milzbrand-Erreger fast immer zum
Tode, wenn die Opfer nicht innerhalb von 24 bis 48 Stunden behandelt werden. Eine rasche zuverlässige Diagnostik ist lebenswichtig. Verschiedene Testverfahren zur AnthraxDiagnostik gibt es bereits. Dazu zählen sehr genaue, aber ausgesprochen komplexe, zeitaufwendige und teure genetische Methoden. Vor allem bereitete die Ähnlichkeit der Sporen-Oberfläche zu den Sporen anderer, bei Menschen häufiger vorkommender Bakterien Probleme: Die bisherigen Anthrax-Antikörper waren nicht spezifisch genug. Ein aus vier Zuckerbausteinen bestehendes Kohlenhydrat auf der Oberfläche von Anthrax-Sporen entdeckt war von Forschern in den USA entdeckt worden. Für ihren neuen immunologischen Ansatz wählte die Seeberger-Gruppe diesen Vierfachzucker als Angriffspunkt aus. Da der Zucker nicht vom tödlichen Bakterium gewonnen werden kann, wurde der Zucker im Labor mit dem Syntheseautomaten zusammengesetzt, an ein Trägereiweiss geknüpft und Mäusen injiziert. Aus einem der so immunisierten Tiere konnten die Forscher monoklonale Antikörper gewinnen, die ganz spezifisch an Anthrax-Sporen binden. Diese Antikörper dienen als Basis für eine hochempfindliche Anthrax-Diagnostik, die derzeit entwickelt wird. Zuätzlich wird der Zucker als Impfstoff an Tieren getestet. Impfstoffansatz gegen Leishmania Mit Hilfe des Syntheseautomaten wurde auch ein Impfstoffkandidat gegen den Verursacher der Leishmaniose hergestellt. Diese Infektionskrankheit wird durch Sandfliegen übertragen und verursacht schwere Schäden in weltweit mehr als 25 Millionen Menschen. Pro Jahr werden bis zu zwei Millionen Menschen in rund 88 Ländern neu infiziert.
Die gefährlichste Form der Leishmaniose ist die viszerale Form der Erkrankung. Dabei wandern die Leishmanien ins Knochenmark, die Milz und die Lymphknoten. Die Zahl der Immunzellen wird so stark reduziert, dass die Betroffenen meist an sekundären bakteriellen oder viralen Infekten sterben. Zur Behandlung der Erkrankung stehen nur wenige klinisch erprobte Medikamente zur Verfügung. Nebenwirkungen, Resistenz der Parasiten und hohe Medikamentenkosten machen den Schutz vor den Stichen der Sandmücken meist die beste Präventionsmethode. Etwa 20 000 mit Leishmania infizierte Hunde leben in Deutschland. In Griechenland, Süditalien und Südspanien ist Leishmania in Hunden endemisch. Die Bereitstellung eines effizienten Impfstoffes wird also auch in Europa immer dringlicher. Eine neue Chance bieten nun die Forschungsergebnisse der ETH-Chemiker um Peter Seeberger. Ihnen gelang die Synthese eines Tetrasaccharid-Antigens, das sich auf der Oberfläche der Parasiten befindet. Impfstoffkandidaten stehen derzeit in der präklinischen Entwicklungsphase. Jährlich sterben zwei Millionen Menschen an Malaria Die Malaria ist eine durch Plasmodien verursachte Infektion, die über den Stich eines Moskitos von Mensch zu Mensch übertragen wird. 40 Prozent der Weltbevölkerung in rund 90 Ländern sind dem Malariarisiko ausgesetzt. Jedes Jahr werden zwischen 200 und 500 Millionen neue Malariafälle gemeldet. Alle 20 Sekunden stirbt ein kleines Kind in Afrika an Malaria. Da vielfach insbesondere die Zucker in den Zellhüllen der Parasiten der menschlichen Immunabwehr entgehen, stellt die Entwicklung von Kohlenhydrat-Impfstoffen gegen diese Tropenkrankheit derzeit das wichtigstes Projekt im Seeberger-Labor dar. Mäuse sterben ähnlich wie Menschen an Malaria und dienen als Modell in der Impfstoffentwicklung. Ein bestimmterZucker, der sogenannte GPIAnker, spielt eine grosse Rolle bei intrazellulären Signaltransduktionsvorgängen. Dieser «Zucker-Anker» Giftstoff ist die Ursache für die typischen Fieberschübe, zerebralen Entzündungen und Krämpfe als Folge der Mala-
ria. Das neuartige Vakzins besteht daher aus einem Derivat des GPI-Ankers. Die ETH-Forscher haben eine synthetische Version des Malariatoxins hergestellt und es mit einem Trägereiweiss konjugiert. Darauf reagieren Mäuse mit der Bildung von Antikörpern, die an das natürliche Toxin binden. Mit dieser Substanz liessen sich die getesteten Mäuse tatsächlich gegen Symptome der Malaria wie Lungen-Ödeme und Gehirnschäden mit Todesfolge immunisieren. Der neuartige Malaria-Impfstoff befindet sich inzwischen in der Endstufe der vorklinischen Studien. Die Forscher beschäftigen sich nun vermehrt mit Sicherheitsaspekten, aber auch mit neuartigen Synthesewegen für die Produktion grösserer Mengen an Impfstoffen. Die synthetischen Anker werden derzeit eingesetzt, ein neuartiges System zur Blutanalyse zu entwickeln, welches zur schnellen Malariadiagnostik eingesetzt werden kann. Entsprechende Arbeiten sind sehr vielversprechend und werden bereits in der Epidemiologie zur Untersuchung von Blutseren eingesetzt. Der Oligosaccharid-Synthesizer bietet ausserdem das Potenzial zur Herstellung verbesserter Heparine. Die Substanzen dieser Gruppe sind nicht nur an der Blutgerinnung beteiligt, sondern als Wachstumsfaktoren auch an fast 40 Hauptkrankheitsgebieten wie beispielsweise BSE, Krebs oder Alzheimer Demenz. Seit etwa 1935 wird der HeparinNaturstoff bei Operationen vorbeugend gegen Thrombosen verabreicht. Bisher musste das Polysaccharid aus der Schleimhaut von Schweinedärmen extrahiert werden. Das auf diese Weise gewonnene Gemisch aus Molekülketten mit 200 bis 250 Einzelbausteinen verursachte jedoch in etlichen Fällen unerwünschte Nebenwirkungen. Um einen verlässlichen Herstellungsweg für hochwirksame und definierte, kleinmolekulare Heparin-Varianten zu entwickeln, wurde am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge eine modulare Synthese-Strategie entwickelt. Inzwischen ist es der Arbeitsgruppe an der ETH gelungen, die gewünschten Heparinsequenzen synthetisch herzustellen. Von Dr. Barbara Brauckmann, Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, ETH Zürich Für weitere Informationen: seeberger@chem.ethz.ch
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Eine gesunde Bräunung gibt es nicht Jährlich sterben rund 220 Schweizer an einem Melanom oder an dessen Folgen. Wird Hautkrebs früh behandelt, stehen die Heilungschancen gut. Grund genug für die Krebsliga Schweiz, die Schweizerische Gesellschaft für Dermatologie, das Bundesamt für Gesundheit und pharmaSuisse, am 7. Mai 2007 den zweiten nationalen Hautkrebstag zu lancieren. Hautärzte in der ganzen Schweiz bieten an diesem Tag die kostenlose Erstuntersuchung von auffälligen Pigmentmalen an.
A
n den grossen Erfolg der ersten nationalen Hautkrebswoche im letzten Jahr möchten die Organisatoren nun anknüpfen. Im letzen Frühling führten 150 Hautärztinnen und Hautärzte über 10 000 Untersuchungen von auffälligen Pigmentmalen durch. Bei jedem vierten Mann und bei jeder fünften Frau wurde eine krebsverdächtige Hautveränderung entdeckt. 177 davon waren Melanome. Die Resultate der Hautkrebswoche 2006 widerspiegeln die brisante Hautkrebs-Situation in der Schweiz. Dank der Früherkennung, welche die Heilungschancen verbessert, und den immer wirkungsvolleren Therapien, sterben heute in der Schweiz weniger Menschen an Hautkrebs als noch vor einigen Jahren. In der ganzen Schweiz bieten Dermatologinnen und Dermatologen im Rahmen des nationalen Hautkrebstags am Montag, 7. Mai 2007, kostenlose Erstuntersuchungen von auffälligen Pigmentmalen an. Bereits ab 16. April kann in 350 Mitgliedapotheken von pharmaSuisse ein Fragebogen zur Ermittlung des Hautkrebsrisikos ausgefüllt werden. Apotheker beraten Kunden zur regelmässigen Selbstuntersuchung der Haut und empfehlen verdächtige Pigmentmale untersuchen zu lassen.
UV-Strahlung verursacht Hautkrebs und Hautalterung Rund fünf bis zehn Prozent der Schweizer Bevölkerung haben ein erhöhtes Hautkrebsrisiko. Einerseits betrifft es Menschen mit sehr heller Haut, andererseits jene, die bereits einmal an Hautkrebs erkrankt sind. Auch Personen, die in der Kindheit oft starke Sonnenbrände erlitten haben und regelmässig ungeschützt UVStrahlung ausgesetzt sind, haben ein erhöhtes Risiko an Hautkrebs zu erkranken. Starke UVStrahlung und insbesondere Sonnenbrände schädigen die Haut und fördern die Entwicklung von Pigmentmalen, was das Hautkrebsrisiko erhöht. Die Resultate der Befragungen von Patientinnen und Patienten während der letzten Hautkrebswoche, zeigten, dass das Hautkrebsrisiko deutlich vom Hauttyp abhängt: Je heller der Hauttyp, desto häufiger waren bei Verwandten ersten Grades schon Melanome diagnostiziert worden. Fast ein Viertel der Befragten unterschätzte das Schutzbedürfnis der eigenen Haut, denn sie ordneten sich einem zu dunklen Hauttyp zu.
Prävention beginnt bei interessierten Menschen Marcel Wyler, Leiter Kommunikation und Marketing von PharmaSuisse, ist überzeugt, dass mit kontinuierlicher Öffentlichkeitsarbeit etwas gegen den gesundheitsschädigenden Trend der übertriebenen Sonnenbräunung getan werden kann.
Hautkrebs ist in der Schweiz überdurchschnittlich häufig Die Schweiz steht bei der Häufigkeit von Hautkrebs in Europa an zweiter Stelle. Die Zahl der Erkrankungen hat sich in den letzten zwanzig Jahren mehr als verdoppelt und ist auf jährlich 15 000 Erkrankte gestiegen. Davon haben rund 1600 Personen ein Melanom, die bösartigste Form von Hautkrebs. Diese Häufung von Hautkrebserkrankungen bei der Schweizer Bevölkerung hat verschiedene Ursachen. Schweizerische Verhaltensweisen wie das Sonnenbad während der Mittagszeit schädigen die Haut nachhaltig. Diese kurze aber intensive UV-Bestrahlung der Haut gilt als besonders schädlich. Eine Studie des Schweizerischen Instituts für Sozial- und Präventivmedizin der Universität Zürich zeigt, dass Menschen, die in Büros oder Werkstätten arbeiten, ein überdurchschnittliches Hautkrebsrisiko haben. Obwohl ihre Haut nicht an Sonne gewöhnt ist, geben sich viele von ihnen in Arbeitspausen oder am Wochenende intensiver Sonnenbestrahlung hin. Auch die häufigen Fernreisen und Aufenthalte in den Bergen, wo die UVStrahlung wesentlich intensiver ist als in tieferen Lagen, tragen zur hohen Erkrankungsrate bei. Ausserdem gilt sonnengebräunte Haut in unseren Breitengraden nach wie vor als Schönheitsideal. Bräunung soll Attraktivität, Sportlichkeit und Dynamik suggerieren. Doch jede Sonnenbräunung ist ein Zeichen für angegriffene Haut. Eine gesunde Bräunung gibt es nicht.
Der Risikofragebogen und die Liste der beteiligten Hautärzte: www.hautkrebstag.ch. Weitere Informationen erteilt das Krebstelefon unter 0800 11 88 11.
Comet: Trotz der intensiven Medienpräsenz und den Informationen zum Thema Hautkrebs konnte man die Schweizer nicht vom Sonnenbaden abhalten. Warum gehen die Menschen so leichtfertig mit ihrer Gesundheit um? Marcel Wyler: Beim Sonnenbaden spielt sicher ein Modebild aus dem letzten Jahrhundert eine wichtige Rolle. Der Reiz der Befreiung aus gesellschaftlichen Normen und Zwängen wirkt auch heute noch nach. Allerdings haben sich neue Zwänge etabliert: Eine Bräunung des gesamten Körpers als besonders attraktiv. Das ist eine Erscheinung, die es so in frühern Jahrhunderten nicht gegeben hat und deren Folgen sich heute erst mit rasch zunehmenden Hautkrebsraten in der Bevölkerung manifestiert. Denken Sie, dass durch kontinuierliche Öffentlichkeitsarbeit etwas gegen diese erschreckenden Zahlen von Hautkrebserkrankungen getan werden kann? Wirksamer als die Weitergabe reiner Informationen ist das Gespräch, am besten über die persönlichen Risiken. Hier haben die Apotheken eine ganz besondere Chance und Verantwortung. In den 1350 Geschäften der Mitglieder von pharmaSuisse verkehren täglich etwa 300 000 Personen. Die 18 000 Beschäftigten führen mit ihnen ein kurzes Gespräch. Hier setzt die Kampagne an: Die Apotheken können sensibilisieren, können das persönliche Risiko ermitteln und daraus konkrete Verhaltensempfehlungen ableiten. Als den Leuten ein gratis Hautkrebstest angeboten wurde, profitierten zahlreiche Menschen davon. Denken Sie, dass solche und ähnliche Aktionen zu einem Schritt in die richtige Richtung führen könnten?
Wir sind überzeugt, dass die Prävention am besten bei interessierten Menschen beginnt. Die Aktion hat aber auch gezeigt, dass das Angebot der Dermatologen noch gezielter genutzt werden muss. Daher die Kampagne der Apotheken: wir helfen der Krebsliga auf den Hautkrebstag hinzuweisen und wir nehmen eine gewissen Vortriage vor, so dass möglichst viele potenzielle Melanome von den Spezialisten angesehen werden können. Sind schon weitere Kampagnen gegen Hautkrebs geplant? In den Apotheken, die an der aktuellen mitmachen, können noch den ganzen Sommer lang Risikofragebögen ausgefüllt werden und es werden Beratungen mit einem eigens von der Krebsliga entwickelten Leitfaden angeboten. Wir werden die Erfahrungen mit der Aktion dann sorgfältig auswerten und über eine Fortführung 2008 entscheiden. Was raten Sie jemanden, der zwar etwas gebräunt sein, aber nicht seine Gesundheit aufs Spiel setzen möchte? Jede Sonnenbestrahlung stellt für die Haut eine Beanspruchung dar. Bräunung ist demnach immer mit einer potenziellen Schädigung von Teilen der Haut verbunden. Deshalb wird heute generell vom Sonnenbad abgeraten. Wer im Winter einen gewissen Teint haben möchte, kann dies auch mit geeigneten Cremes erreichen. Über kurz oder lang kommen wir aber nicht darum herum unsere Vorstellung eines modischen, attraktiven Körpers gründlich zu hinterfragen. Vielen Dank für das Gespräch.
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Pharma & Chemie
«Comet»-Themenzeitung
Der «Hürdenlauf» eines Arzneistoffs von der Einnahme bis zur Ausscheidung Mehr als ein Drittel der Fehlschläge in der Arzneimittelentwicklung geht auf ungünstige pharmakokinetische Eigenschaften der getesteten Wirkstoffe zurück. Dies liegt oft daran, dass viele Moleküle aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften nicht oder nur in ungenügendem Ausmass an den Wirkort gelangen, wenn sie verschiedene Zellbarrieren wie die Darmschleimhaut oder Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden können. Ziel der Arbeitsgruppe Biopharmazie am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften (IPW) der ETH Zürich ist es daher, In-vitro-Barrieremodelle zu entwickeln, um solche Substanzen effektiv und frühzeitig zu erfassen und auszusortieren, bevor aufwendige Tierversuche und klinische Studien am Menschen durchgeführt werden. Die Modelle sollen ausserdem zur Entwicklung von Regeln beitragen, mit denen sich eine Barrierenpermeation aufgrund der Molekülstruktur vorhersagen lässt. Von zentraler Bedeutung dabei sind künstliche Membranen wie verschieden zusammengesetzte Liposomen sowie Zellkulturen von Barrierezellen (Epithelien, Endothelien). Bei der Etablierung geeigneter Testsysteme spielen die Konfokale Laser Scanning-Mikroskopie und spezifische zell- und molekularbiologisch-biochemische Methoden eine wichtige Rolle.
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erschiedene Fragestellungen in der Pharmakologie und Biopharmazie Die Pharmakologie und die Biopharmazie sind komplementäre Fachgebiete, bei denen sich ersteres damit beschäftigt, mit Hilfe der Pharmakodynamik zu klären, welchen Einfluss ein Wirkstoff auf den Körper nimmt. Die Biopharmazie befasst sich im weitesten Sinn mit der Wirkung des Körpers auf ein Arzneistoffmolekül und greift dafür auf das wichtige Instrument der Pharmakokinetik zurück. Diese erlaubt, über die Untersuchung des zeitlichen Konzentrationsverlaufs eines Arzneistoffes im Blut oder Plasma, Aufschluss über die Aufnahme, Verteilung und Ausscheidung eines Wirkstoffes zu erhalten. Welche Mengen eines Arzneistoffes sich nach peroraler Gabe im Blutplasma befinden, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Ausmass der Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt, der Verteilung im peripheren Gewebe, dem enzymatischen Abbau (Biotransformation), der renalen (durch die Nieren) und biliären (durch die Galle) Ausscheidung von unverändertem Arzneistoff sowie von seiner Affinität zu arzneistofftransportierenden Proteinen im Plasma. Anhand pharmakokinetischer Kennzahlen lassen sich optimale Schemata mit individuell angepasster Dosis und Dosierungsintervallen festlegen. Eine entscheidende Rolle für die Aufnahme und Verteilung von Wirkstoffen im Organismus spielen die Zellmembranen, welche für eine Abgrenzung und Kompartimentalisierung auf der Ebene von Organen (Blut-, Hirn-Schranke), Zellen sowie Zellorganellen sorgen. Ihr Grundgerüst bildet eine Doppelschicht von hauptsächlich Phospholipiden, welche einen polaren wasseranziehenden (hydrophilen) «Kopfteil» und einen aus zwei langen Fettsäureketten bestehenden wasserabstossenden (hydrophoben) und gleichzeitig fettanziehenden (lipophilen) «Schwanzteil» besitzen. Durch Anlagerung der Fettsäureketten gegenüberliegender Lipide entsteht in der Doppelschicht ein apolarer, lipophiler Bereich, der eine wirksame Barriere für verschiedene Moleküle bildet. Alle Bestandteile der Zellmembran sind in dieser frei beweglich und können sich gegen-
einander verschieben, wobei dieser Effekt mit der Temperatur zunimmt. In der Lipidgrundstruktur sind verschiedene Proteine an- und eingelagert, die wie auch die Lipide als Glykoproteine beziehungsweise -lipide mit Zuckern verknüpft sein können. Periphere Proteine sind an die polaren Kopfgruppen der Lipiddoppelschicht angelagert. Die integralen Proteine tauchen mit ihren hydrophoben Molekülabschnitten in den hydrophoben Bereich der Membran ein oder durchstossen diese als
Transmembranproteine. Derartige Membranproteine dienen häufig als Transporter für kleine Moleküle. Interaktionen mit Lipidmembranen und passiver Durchtritt Die Affinität therapeutischer Agenzien zu den verschiedenen Membrantypen und ihr Durchtritts-(Permeations-)Verhalten hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie der Lipophilie, Molekülgrösse sowie dem pH-Wert der
Umgebung und den pKa-Werten (Dissoziationskonstanten) der betreffenden Arzneistoffe und der Membrankomponenten, welche die Ladungsverhältnisse bestimmen. Obwohl bereits verschiedene Parameter für die Vorhersage des Verhaltens eines Arzneistoffes verwendet werden, ist die Trefferquote noch immer unbefriedigend. Um diese Situation zu verbessern, befasst sich ein Teilprojekt am IPW mit Arzneistoff-Membran-Interaktionen. Dazu wurden In-vitro-Modelle für Verteilungs- und Permeationsstudien entwickelt, die auf künstlichen Membranvesikeln (Liposomen) verschiedener Lipidzusammensetzung basieren. Zur Untersuchung der Verteilungseigenschaften verschiedener Moleküle dient die Gleichgewichtsdialyse in einem Zwei-Kammer-System. Dabei wird in eine der Kammern das zu untersuchende Molekül zusammen mit Liposomen einer bestimmten Lipidzusammensetzung eingefüllt; die andere Kammer enthält nur Puffer mit einem bestimmten pHWert. Nach dem Einstellen des Gleichgewichts nach einigen Stunden wird die Konzentration in beiden Kammern gemessen und das Konzentrationsverhältnis (apparenter Verteilungskoeffizient) berechnet. Da diese Studien über einen grösseren pH-Bereich durchgeführt werden, kann für jedes Molekül ein pH-Verteilungs-Diagramm erstellt werden, das über seine Membranaffinität in verschiedenen Lipidmembranen Auskunft gibt. Auch der Durchtritt (Permeation) durch Lipidmembranen lässt sich in einem liposomalen System untersuchen. Zu diesem Zweck wurde in der Biopharmaziegruppe ein Test entwickelt, der das Auftreten von Fluoreszenzsignalen beim Eintritt von Molekülen ins Innere des Liposoms ausnutzt.
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Pharma & Chemie «Comet»-Themenzeitung
Transporter-Protein schleust Arzneistoffe umgehend aus Krebszellen hinaus Das Auftreten von Resistenzen gegen verschiedene Tumortherapeutika (multidrug-resistance) ist ein gefürchtetes Phänomen bei der Behandlung von Krebserkrankungen. Dieses geht auf verschiedene Transporterproteine zurück, wie beispielsweise das P-Glycoprotein (P-gp), das Arzneistoffe wieder aus Zellen hinauspumpt. Solche Transportermoleküle kommen im gesunden Organismus in Leber, Niere und Darmschleimhaut vor und sind dort an einer raschen Ausscheidung von Fremdstoffen beteiligt. Sie sind aber auch in die Blut-Hirn-Schranke (BHS) eingebaut, die als innere Auskleidung der feinen Blutkapillaren des Gehirns die Grenze zwischen dem Blutgefässsystem und dem Zentralen Nervensystem (ZNS) bildet. Die BHS ist für die Stabilität des ZNS-Milieus aus gelösten Salzen, Eiweissen und anderen Stoffen verantwortlich und bietet Schutz vor toxischen Substanzen. Der ETH-Forschergruppe ist es gelungen, das Transportprotein P-gp aus Zellen zu isolieren und aufzureinigen. Der Einbau des Pgp in Liposomen erlaubt es nun, verschiedene Moleküle auf ihre Aktivität als Substrate, Aktivatoren oder Inhibitoren des Transporters zu prüfen. Tight Junctions als Dichtungsvorrichtung der besonderen Art Da die ungehinderte Membran-Passage eine wichtige Voraussetzung für die Wirksamkeit von Arzneistoffen ist, konzentriert sich ein weiteres Forschungsgebiet der Biopharmazeuten auf die Tight Junction (TJ)-Barriere von Endothelzellen und Epithelien. Bei den TJ handelt es sich um schmale Kontaktstellen zwischen benachbarten Zellmembranen, die
gürtelförmig um jede Zelle herum angeordnet sind und ein Dichtungsnetzwerk zwischen den Zellen formen. Das TJ-Netzwerk verhindert einerseits die freie Diffusion von Membranproteinen innerhalb der Lipidmembranen und kontrolliert andererseits die Passage von gelösten Molekülen. Der molekulare TJ-Komplex setzt sich aus den integralen Membranproteinen wie Occludin, verschiedenen Claudinen und JAMs zusammen, die eine selektiv durchlässige Diffusionsbarriere bilden. Ausserdem sind TJ-Plaque-Proteine beteiligt, welche die integralen TJ-Proteine mit den Aktinfilamenten der Zelle verbinden. Weitere Proteine wie Regulatoren oder Tumor-Supressoren interagieren mit den Plaque-Proteinen und steuern verschiedene Prozesse wie Permeabilität, Zellproliferation, Ausbildung der Zellpolarität und Tumorsupression. Die Claudin-Familie besteht aus unterschiedlichen Proteinen, deren Eigenschaften durch ihre spezifischen Aminosäuresequenzen bestimmt werden. Über die Art ihrer Zusammensetzung nehmen sie einen wesentlichen Einfluss auf die Dichte der Zellschichten und durch die Bildung von ionen- und grössenselektiv wirkenden TJ auch auf die Inhibition oder Selektion der zwischen den Zellen hindurch stattfindenden Ionen- und Molekülpassage. Claudine arrangieren sich ständig neu. Es wird angenommen, dass sich die TJs dadurch zeitweise öffnen und schliessen. Vermutlich besteht dabei ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der extrazellulären Claudin-Stränge und dem von der Dichte der Zellschicht abhängigen transepithelialen Widerstand. Claudine, die nicht miteinander interagieren können, bilden beispielsweise statt eines
Verschlusses einen Kanal, der die Permeabilität steigert. Da TJs ihre Proteinanordnungen während der reversiblen Öffnung verändern, nahmen die ETH-Wissenschaftler Peptidhomologa zu den extrazellulären Molekülbereichen (Schlaufen) von Occludin und Claudin zu Hilfe. Mit diesen zur Proteinsequenz der Schlaufen passenden Peptiden wurde versucht, die Zellverbindungen durch kompetitive Verdrängung zu lösen und damit die TJs zu öffnen. Um eine bessere Bioverfügbarkeit relativ grosser, hydrophiler therapeutischer Moleküle wie Peptide zu ermöglichen, entwickelt die Arbeitsgruppe Strategien, die eine kontrollierte, schonende und zeitlich beschränkte Teilöffnung von TJs in Form einer Porenerweiterung bewirken. Das Ausmass der Teilöffnung wird durch Messung des transepithelialen elektrischen Widerstandes bestimmt. Andererseits werden Permeationsversuche mit dem hydrophilen Mannitol durchgeführt, die die Bestimmung eines Permeationskoeffizienten erlauben und damit wiederum Rückschlüsse auf die Dichte der TJs. Konfokale Laser-Raster-Mikroskopie als eine der Schlüsseltechniken Im TJ-Projekt spielt auch das konfokale LaserRaster-Mikroskop (CLSM) eine wichtige Rolle. Das Prinzip beruht darauf, dass ein Laserstrahl so fokussiert wird, dass er einen sehr kleinen Objektbereich beleuchtet. Das von diesem Bereich zurückkommende Streulicht wird mit einem Strahlenteiler abgetrennt, durchquert eine kleine, als Raumfilter wirkende Blende, die in ihrem Durchmesser zu der Grösse des beleuchteten Bereiches passt und wird von einem optischen Detektor nachgewiesen («konfokales» Prinzip).
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Durch die Punkt-zu-Punkt-Abbildung dieser konfokalen Anordnung wird erreicht, dass Probenbereiche auf der optischen Achse vor oder hinter dem Fokus kaum zum Signal beitragen. Das CLSM zeigt daher ausschliesslich die Strukturen in der Fokusebene an, wodurch sogenannte «optische Schnitte», erzeugt werden. Durch das Rastern eines Objektes in verschiedenen Tiefenbereichen entsteht eine Serie von optischen Schnitten, die mittels Bildverarbeitung überlagert und zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt werden können. Durch die Verwendung von Lasern verschiedener Wellenlänge können gleichzeitig mehrere Fluoreszenzmarker abgebildet werden. Werden fluoreszierende Moleküle unterschiedlicher Exzitations-/Emissionswellenlängen als Marker für Zellbestandteile wie TJs, Aktin oder Zellkerne eingesetzt, können diese dreidimensional abgebildet werden. Es kommen vor allem immunozytochemische Methoden zur Anwendung, wobei Antikörper gegen verschiedene Proteine wie TJ-Proteine verwendet werden. Diese Antikörper werden zuerst mit Zellschichten inkubiert und das Präparat anschliessend mit einem zweiten, Fluoreszenzmolekül-gekoppelten Antikörper versetzt. Durch Verwendung verschieden markierter zweiter Antikörper können mehrere Antigene abgebildet werden.
Von Dr. Barbara Brauckmann, Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften, ETH Zürich Weitere Informationen: wunderli@pharma.ethz.ch
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