Vorklinische und klinische Studien

Großrechner
Hochleistungsfähigen Großrechnern helfen die Wirkung einzuschätzen. Foto: Bernd Müller

In der vor- oder präklinischen Phase überprüfen Pharmakologen und Toxikologen die neuen Wirkstoff-Kandidaten im Experiment. Sie untersuchen sowohl gewünschte als auch unerwünschte Wirkungen, um möglichst viele Reaktionen zu erfassen, die die Substanzen verursachen können.

Im Bereich "Pharmakodynamik" wird geprüft, ob die Bindung der Wirkstoffe an das Target tatsächlich den gewünschten physiologischen Effekt hat, also ob die Substanzen wirklich dazu beitragen können, die Erkrankung zu lindern oder zu heilen.

In der "Pharmakokinetik" wird die Aufnahme, Verteilung, Verstoffwechselung und Ausscheidung der Wirkstoffe analysiert. Es kann vorkommen, dass eine in Magen oder Leber vorzeitig abgebaute Substanz ihren eigentlichen Wirkort gar nicht erreicht.

Erste Bewährung in der präklinischen Phase

Toxikologen untersuchen, ob die Substanzen Nebenwirkungen haben oder gar giftig sind, ob sie Krebs oder Erbgutveränderungen auslösen und ob sie Embryonen schädigen (= teratogen) können. Da die Wirkstoffdosis von großer Bedeutung ist, ermitteln die Wissenschaftler in der präklinischen Phase auch das so genannte therapeutische Fenster der Substanzen: Das ist die Spanne zwischen Minimaldosis, bei der ein therapeutische Effekt sichtbar wird, und Maximaldosis, bei der gerade noch keine toxischen Wirkungen auftreten.

Tests in silico und in vitro

Für diese Untersuchungen stehen den Wissenschaftlern unterschiedliche Testverfahren zur Verfügung. In silico – das heißt mit Computern – simulieren sie zahlreiche Prozesse, um prinzipiell untaugliche Wirkstoff-Kandidaten frühzeitig auszumustern. Dann testen sie die Kandidaten in vitro – also im Reagenzglas und in der Petrischale – an Bakterien und Zell- und Gewebekulturen, und schließlich in vivo, in Tierversuchen, um die komplexen Interaktionen der Wirkstoffe in einem Gesamtorganismus zu analysieren.
Bis zu diesem Entwicklungsstand sind in der Regel bereits drei bis fünf Jahre vergangen und schon viele potentielle Wirkstoff-Kandidaten wieder ausgemustert worden.

Klinische Studien: Die ultimative Bewährungsprobe

Die Wirkstoff-Kandidaten, die die vorklinischen Tests erfolgreich abgeschlossen haben und allen Ansprüchen an Wirksamkeit und Sicherheit genügen, werden dann erstmals am Menschen untersucht – sie treten in die klinische Prüfung ein.

Alles in allem ist es durchaus eine Herausforderung, einen neuen Wirkstoff zu entwickeln. Am Ende muss der Wirkstoff :

•  spezifisch an Moleküle im Körper binden, die in irgendeiner Weise an der Krankheit beteiligt sind
• diese Targets erreichen, ohne zuvor abgebaut und ausgeschieden zu werden
• die Targets so verändern können, dass dadurch die Erkrankung gelindert oder geheilt wird
• wieder abgebaut und ausgeschieden werden können, da sonst Überdosierung droht.

Zudem sollte er selbst bei mehrfacher Überdosierung nicht giftig sein und für Embryonen möglichst unbedenklich sein, sonst muss verhütet werden. Er darf außerdem keine riskanten Nebenwirkungen oder gefährlichen Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten oder Nahrungsmitteln haben. Nicht zuletzt muss er in großem Maßstab – großtechnisch – hergestellt werden können.

Haben die Wirkstoffe diese ersten Bewährungsproben bestanden, geht es an die klinischen Tests. Diese unterteilen sich in vier Phasen.

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