Welche technologischen, strukturellen und regulatorischen Herausforderungen müssen im Forschungs‒ und Unternehmensbereich dringend angegangen werden?
Wessel: Die rasche Integration neuer Technologien in den Alltag der Arzneimittelforschung ist ein wesentlicher Aspekt, um das oben skizzierte Ziel zu erreichen. Dieser Prozess vollzieht sich nicht nur in der akademischen Forschung und den Unternehmen, sondern auch im regulatorischen Bereich. Sollten sich OoCs daher als geeignet erweisen, beispielsweise für das Ersetzen bestimmter Tierversuche in der präklinischen Entwicklung, so ist eine entsprechende Berücksichtigung durch die regulatorischen Behörden erforderlich.
Können Sie über konkrete, erfolgreiche Anwendungsbeispiele von OoC‒Technologien in der Industrie und im Klinikalltag berichten?
Wessel: OoC‒Technologien werden zunehmend in der Arzneimittelforschung eingesetzt, um genauere und für den Menschen relevante Modelle zu erstellen und damit die Vorhersage der Wirksamkeit und Sicherheit von Arzneimitteln zu verbessern. Ich nenne gerne ein paar Beispiele:
• Forscher haben eine Plattform entwickelt, die künstlich hergestelltes menschliches Tumorgewebe und Herzgewebe integriert, um sowohl die Anti‒Tumor‒Wirksamkeit als auch die potenzielle Kardiotoxizität von Medikamenten zu bewerten. Beispielsweise wurde das Krebsmedikament Linsitinib mit diesem System getestet und lieferte Einblicke in seine Wirkung auf Tumor‒ und Herzgewebe, die mit den Ergebnissen klinischer Studien übereinstimmten (Chramiec et al Integrated human organ‒on‒a‒chip model for predictive studies of anti‒tumor drug efficacy and cardiac safety. Lab on a Chip. 23, 2020)
• Das Unternehmen InSphero hat einen Mikrofluidik‒Chip entwickelt, der verschiedene 3D‒Mikroorgane wie Leber‒ und Bauchspeicheldrüsenmodelle miteinander verbindet, um die Wechselwirkungen zwischen menschlichen Organen zu simulieren. Mit dieser Technologie können Arzneimittel an Organnetzwerken getestet werden, was zu einem besseren Verständnis der Auswirkungen von Arzneimitteln auf den menschlichen Körper führt und möglicherweise die Notwendigkeit von Tierversuchen verringert (InSphero | 3D In Vitro Models for Non‒animal Drug Testing).
• Die Firma TNO hat translationale präklinische Modellierungsplattformen für menschliche Organe entwickelt, darunter Liver‒on‒a‒Chip und Gut‒on‒a‒Chip. Diese Plattformen ermöglichen ADME‒Studien (Absorption, Distribution, Metabolismus und Ausscheidung von Arzneimitteln) mit mittlerem bis hohem Durchsatz sowie Wirksamkeitsstudien, die ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Interventionen auf die menschliche Gesundheit (Organ‒on‒a‒Chip offers more accurate preclinical studies)
Das NMI (Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut) mit Sitz in Reutlingen fokussiert sich auf die Entwicklung mikrofluidischer Plattformen, welche die Mikroarchitektur und die Funktionen menschlicher Organe nachbilden. Die Entwicklung von Organ‒on‒Chip‒Systemen zielt darauf ab, komplexe menschliche biologische Prozesse zu simulieren und präzisere Modelle für die Evaluierung der Pharmakologie und Toxizität von Arzneimitteln zur Verfügung zu stellen (Organ‒on‒Chip | NMI).