So gelangen Biopharmazeutika sicher ins Nervensystem

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Schwäbische Zeitung

20 Projektpartner aus Wissenschaft und Industrie schließen sich im Netzwerk „Bio2Brain“ zusammen, um an einer effizienten Wirkstoffverabreichung bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) zu forschen. Dem Netzwerk gehört auch die Fakultät Biotechnologie der Hochschule Biberach (HBC) an. Die große Herausforderung hierbei ist, dass das ZNS des menschlichen Körpers durch biologische Schutzmechanismen bestens abgeschirmt wird. Die Kehrseite ist jedoch, dass auch medizinische Wirkstoffe diese Barriere nur schwer überwinden können.

Um eine Lösung für dieses Problem zu finden, will das Bio2Brain-Netzwerk einen Paradigmenwechsel in der Forschung einleiten und neue Ansätze erproben. Von der Fakultät Biotechnologie sind die Professorinnen Katharina Schindowski Zimmermann und Chrystelle Mavoungou beteiligt. Sie arbeiten bereits in dem Projekt „Brain2Nose“ in einem EU-weiten Netzwerk mit, das sich, wie auch das aktuelle Projekt, mit Krankheiten des Zentralen Nervensystems befasst.

Von solchen Krankheiten sind rund 165 Millionen Menschen in Europa betroffen, dazu zählen Multiple Sklerose, Alzheimer und Parkinson. Diese Erkrankungen sind oftmals mit einem starken Leidensdruck der Patienten und ihrer Familien sowie nicht zuletzt einer enormen Belastung der Sozialsysteme verbunden. Die besonders kritische Herausforderung bei der Behandlung ist die sogenannte Blut-Hirn-Schranke. Diese stellt eine effektive Barriere des Körpers dar, die das Gehirn und das ZNS vor Krankheitserregern und Schadstoffen schützt. Allerdings sorgt sie auch dafür, dass Medikamente und insbesondere Biopharmazeutika das ZNS in nur sehr geringen Mengen erreichen.

Daher werden die Arzneimittel bei bestimmten Erkrankungen bisher durch Injektionen direkt in den Spinalkanal oder ins Gehirn verabreicht. Leider weisen solche Verabreichungsformen einige Nachteile auf, erläutern die Biberacher Professorinnen: „Sie sind invasiv, erfordern einen chirurgischen Eingriff mit hohen Risiken, führen zu einer geringen Therapietreue der Patienten und eignen sich nur eingeschränkt für ambulante Patienten.“ Es bestehe daher ein dringender Bedarf an einem neuen Ansatz für Technologien zur Medikamentenverabreichung bei der nachhaltigen Behandlung von Erkrankungen des ZNS. „Wir benötigen einen Paradigmenwechsel“, sagt Katharina Zimmermann.

„Um diesen Wandel aktiv zu gestalten, haben wir das Netzwerk Bio2Brain ins Leben gerufen“, erklärt Dr. Carmen Gruber-Traub vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, die das Bio2Brain-Projekt leitend koordiniert. Gefördert wird das Netzwerk im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) des EU-Forschungsförderprogramms Horizont 2020. Die Förderung ist zunächst auf vier Jahre festgelegt.

Der Zusammenschluss soll eine Forschungsumgebung für die interdisziplinäre Ausbildung von 13 Nachwuchsforschenden schaffen. Sie werden dabei von elf Forschungseinrichtungen und Universitäten, sechs Industriepartnern und einer akademischen Non-Profit-Organisation unterstützt. Getreu dem Prinzip „Ausbildung durch Forschung“ arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem Programm für eine Dauer von 36 Monaten an ihren eigenen individuellen Forschungsprojekten, die wiederum Teil der wissenschaftlichen Arbeitspakete sind. Sie werden dabei von einem individuellen Trainingsprogramm begleitet. An der Fakultät Biotechnologie der Hochschule Biberach werden sich zwei internationale Doktorandinnen und Doktoranden mit den Mechanismen des Transports von Antikörpern über die Atemwegschleimhäute beschäftigen und dabei den Antikörper biotechnologisch so verändern, dass er verbessert ins Gehirn gelangt. Außerdem sollen auf Basis von KI basierten (datengetriebenen) Modellen neue Ansätze für ein personalisiertes Nebenwirkungsprofil und Wirksamkeit entwickelt werden. An dem Projekt sind zudem Unternehmen aus der Region beteiligt: So unterstützen Boehringer Ingelheim und Vektorpharma aus Uttenweiler die Ausbildung der Doktorandinnen und Doktoranden.

Die Forscherinnen und Forscher erhalten im Laufe dieses Trainingsprogramms Einblick in die Entwicklung neuer fortschrittlicher Materialien, Formulierungen und technischer Proteine für die intranasale ZNS-Verabreichung von Antikörpern, auch auf Seiten der Industriepartner. Sie können dadurch Erfahrung im gesamten transdisziplinären Entwicklungszyklus eines Arzneimittels sammeln, von der pharmakologischen Wirkstoffpfad-Validierung, dem Produkt- und Prozessdesign, der Synthese bis hin zur Charakterisierung, Validierung und Qualitätskontrolle. Hinzu kommen Werkzeuge für die Zeit bis zur Markteinführung und Kommerzialisierung.

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