Zukunftspreis Molekulare Rasterfahndung

Bis ein Medikament auf den Markt kommt, können Jahrzehnte vergehen. Eine an der Universität München entwickelte Messmethode soll die Entwicklungszeit verkürzen, indem sie frühzeitig wirksame von unwirksamen Wirkstoffen unterscheidet. Die Technologie ist für den Deutschen Zukunftspreis nominiert.

München - Zehn bis fünfzehn Jahre Zeit und mehr als 500 Millionen Euro braucht es bisher durchschnittlich zur Entwicklung eines einzigen neuen Medikaments. Von anfänglich mehreren zehn- bis hunderttausend getesteten Wirkstoffen schaffen es gerade mal zehn bis zu Studien am Menschen - ein langwieriges und kostspieliges Verfahren.

Eine an der Universität München entwickelte automatisierte Messmethode soll dazu beitragen, dass dies in Zukunft schneller geht. Das für den Deutschen Zukunftspreis nominierte nanobiotechnologische Verfahren hilft dabei, schon frühzeitig wirksame von unwirksamen Substanzen zu unterscheiden.

Die Technik automatisiert ein Verfahren, das bereits in den 1970er Jahren entwickelt wurde, die sogenannte Patch-Clamp-Technik. Damit lassen sich winzige Poren in der Hülle von Zellen untersuchen. Eine typische Zelle besitzt Hunderte verschiedene dieser auch Ionenkanäle genannten Poren. Sie steuern den Ein- und Ausstrom von Molekülen in die und aus der Zelle und damit auch die Kommunikation der Zellen untereinander.

"Wenn die Ionenkanäle kaputt sind, dann haben Menschen Krankheiten wie Herzrhythmusstörungen, Diabetes oder neurologische Probleme", erklärt Andrea Brüggemann. Sie ist Gesellschafterin von Nanion Technologies, der Firmenausgründung der Münchener Verfahrensentwickler.

Aufgrund dieser wichtigen biologischen Funktion sind Ionenkanäle auch ein Ansatzpunkt vieler Medikamente. Zähne werden zum Beispiel betäubt, indem Natriumkanäle mit einem Medikament blockiert werden. Die Untersuchung von Ionenkanälen war allerdings bislang sehr aufwendig. Die einzelnen Zellen mussten mit einer winzigen Glaspipette unter dem Mikroskop manipuliert werden. Mehr als zehn Zellen konnte auch ein erfahrener Wissenschaftler damit pro Tag nicht untersuchen. "Unser chipbasiertes Verfahren vereinfacht die Messtechnik insoweit, als man es jemandem, der völlig unbedarft ist, innerhalb von wenigen Stunden erklären und beibringen kann", erklärt Niels Fertig, Mitentwickler des Verfahrens und Geschäftsführer von Nanion Technologies.

Bei der "Patch-Clamp-on-a-chip"-Technik werden die Zellen in einer Flüssigkeit auf einen flachen Glaschip aufgebracht. Dieser besitzt zahlreiche, etwa einen Mikrometer, also einen Millionstel Meter, kleine Löcher, in denen die Zellen durch Unterdruck fixiert werden. Auf diese Weise entfällt das mühsame Pipettieren unter dem Mikroskop. Erwünschte und unerwünschte Wirkungen der Testsubstanzen an den Ionenkanälen können in einer Art molekularer Rasterfahndung schneller und kostengünstiger analysiert werden.

Das Verfahren wird nach Ansicht der Entwickler auch dazu beitragen, Medikamente sicherer zu machen. "Es gibt zum Beispiel einen Ionenkanal, der für gefährliche Nebenwirkungen verantwortlich ist", erläutert Brüggemann. Er verursache Herzrhythmusstörungen, und viele Medikamente hätten aufgrund von plötzlichen Todesfällen vom Markt genommen werden müssen. "Unsere Technologie ermöglicht es, genau gegen diesen sensiblen Ionenkanal zu testen", sagt Brüggemann. Während solche Tests bislang erst in einer späten Entwicklungsphase des Medikaments möglich waren, könne nun bereits frühzeitig überprüft werden, ob ein Wirkstoff den Ionenkanal beeinträchtigt oder nicht.

Die Idee zur chipbasierten Patch-Clamp-Technik entstand 1998 am Center for Nanoscience der Universität München. Vier Jahre später folgte die Firmenausgründung, erste Messungen wurden der Fachwelt präsentiert. Den ersten kommerziellen Patch-Clamp-Automaten gibt es seit 2003, das Unternehmen beschäftigt mittlerweile rund 20 Mitarbeiter.

Anja Garms, dpa

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