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Medikamententests an Herzzellen


Um Nebenwirkungen von Medikamenten feststellen zu können, waren bisher Tierversuche nötig. Modelle, aus Stammzellen erzeugt, können ebenfalls Nebenwirkungen anzeigen, ohne dass Versuchstiere benötigt werden. Derartige Herzmodelle sind im Labor sehr gefragt.

Medikamente haben Nebenwirkungen, zu den ganz tückischen gehören Herzrhythmusstörungen. Sie werden oft erst dann erkannt, nachdem das Medikament millionenfach verordnet wurde. Mit diesem Problem beschäftigten sich Stammzellforscher der Universitätsklinik in Leiden. Sie entwickelten mit menschlichen Herzzellen einen Test, die aus Stammzellen erzeugt wurden. Zur Jahrestagung des Deutschen Netzwerkes Stammzellforschung (GSCN), die in Berlin stattfand, sagte Christine Mummery, dass es mit Hilfe der Herzzellen möglich sei, riskante Nebenwirkungen eines Arzneimittels bereits dann zu erkennen, ehe klinische Studien angelaufen sind.

Das Labor hat großen Bedarf an derartigen Herzmodellen. Häufig führt plötzliches, unerwartetes Auftreten von Rhythmusstörungen des Herzens zum Abbrechen der klinischen Studien oder Arzneimittel werden zurückgerufen. So musste der Pharmahersteller Merck sein Schmerzmittel Vioxx September 2004 vom Markt nehmen. Es wurde fünf Jahre zur Behandlung verschrieben, aber vermutlich hat es das Herzkrankheitsrisiko erhöht. Das Institut für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (Iqwig) schätzt, dass allein nur in Deutschland 7000 Menschen, die Vioxx eingenommen hatten, erkrankt oder sogar verstorben seien.

Derartige Rücknahmen kosten den Pharmafirmen Milliarden. Seit 1990 verloren über 20 Präparate ihre Zulassung, weil bei den Patienten unerwartete Herzprobleme aufgetreten waren. So hat auch die FDA (US-amerikanische Medikamentenaufsicht) bereits im Juli reagiert und veranlasste eine Neubewertung der Gefahr durch Herzrhythmusstörungen. In den USA sollen ab Mitte 2016 strengere Regeln eingeführt werden: Vor dem klinischen Einsatz sind Zelltests im Labor Pflicht.

Den Härtetest hat das neue Verfahren bereits bestanden. So waren sogar erfahrende Pharmahersteller über das Ergebnis einer Studie der Uni Leiden erstaunt: „Aus für uns unbekannten Substanzen konnten wir die als gefährlich identifizieren, die auch als Arzneimittel vom Markt verschwinden mussten. “ berichtete Christine Mummery. Auffälligkeiten zeigte auch Vioxx. Die Uniklinik erhielt von den Pharmafirmen die 20 Arzneistoffe, bei denen sich die Gefahr der Herzrhythmusstörungen manifestiert hatte. Millionenfach kamen sie am Patienten zum Einsatz. Die EKG-Messungen lieferten in 18 Fällen in der Petrischale gleich das richtige Ergebnis, etwas verändert werden musste die Methode für die zwei anderen Fälle.

Relativ einfach lassen sich Herzmuskelzellen aus den sog. induzierten Pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) herstellen. Im Labor beginnen diese so erzeugten Herzmuskelzellen sogar spontan zu pulsieren. Die Leidener Wissenschaftler messen die elektrischen Impulse von diesen Zellen mit einem Trick. So erläutert Mummery, dass die Herzzellen auf einen Chip aufgebracht wurden. Die so gewonnenen Kurven entsprechen ähnlich dem EKG des Menschen. Werden dann die Herzmuskelzellen mit Arzneistoffen konfrontiert, könne man ihre Reaktion oft sofort feststellen.

Mummery sagt, dass Experimente an menschlichen Zellen geeigneter und besser als mit Mäusen seien. Allerdings gelte diese Aussage nicht generell für Versuche an Tieren zur Medikamentenverträglichkeit, aber für Nebenwirkungs-Untersuchungen am Herzen schon. Außerdem haben die Herzen von Mensch und Maus wenige Gemeinsamkeiten, was eigentlich auch nicht überrascht. Bei den Nagern ist die Herzfrequenz um sechsmal höher und der Blutdruck geringer. Mummery bemerkt weiter, dass zwischen Herzrhythmusstörungen und Fehlfunktionen an den Ionenkanälen, verantwortlich für die Weiterleitung von Signalen, häufig ein Zusammenhang bestehe. Den Forschern sei lange schon bekannt, dass die Funktionsweise der Ionenkanäle von Mensch und Maus sehr verschieden ist.

Der Neurowissenschaftler Oliver Brüstle, er ist Präsident des deutschen Stammzellnetzwerkes (GSCN), stellt fest: „Ein völlig neues Gebiet sei der Einsatz von Stammzellen bei der Entwicklung und Testung von Wirkstoffen.“ Er fordert Forschung und Industrie dazu auf, besser zusammenzuarbeiten. Man könne auch für das Nervensystem oder die Leber aus Stammzellen erzeugte menschliche Zellen dazu verwenden, über die Wirksamkeit von Arzneien bessere Voraussagen zu bekommen oder auch über die Entstehung von Krankheiten Aufschluss erhalten. Oliver Brüstle untersucht in Bonn die Wirksamkeit von Medikamenten gegen Alzheimer auch an solchen Nervenzellen, die von menschlichen Stammzellen abgeleitet worden sind. Er sagt weiter, dass gerade neurodegenerative Erkrankungen und Herzleiden sich an Tiermodellen oder tierischen Zellen nicht ausreichend simulieren lassen. Folglich sind die in derartigen Systemen entwickelten Arzneimittel oft in der Klinik ein Versager.

Gute Ärzte nutzen eine Größe der in Leiden entwickelten Methode bei der Auswertung von EKGs schon länger, es nennt sich QT-Intervall. Zum Bild des EKG gehört es dazu und ist ein Ausdruck für die Zeit, die der Herzmuskel benötigt, um sich zusammenzuziehen und anschließend den Körper mit Blut zu versorgen. Rhythmusstörungen treten dann auf, wenn diese Phase zu lang andauert. Bekannt ist seit Jahren, dass einige Medikamente einen negativen Einfluss auf das QT-Intervall ausüben. Entsprechende Warnungen enthalten die Beipackzettel von hunderten von Medikamenten. Die Verlängerung des Intervalls lässt sich künftig eventuell exakt messen. Damit könne man, so Mummery, das Risiko für die Patienten besser und einfacher bewerten.

Auch Studien, für die sich Tiere nicht eignen, könnten mit Stammzellen stattfinden. So könne man Nerven- oder Herzmuskelzellen auch aus den Hautzellen der Patienten gewinnen und bräuchte keine embryonalen Stammzellen. Von den Wissenschaftlern wird das Gedächtnis dieser Hautzellen gelöscht und in einen anderen Zelltyp umgewandelt.

Damit wäre die Tür zu einer personalisierten Medizin geöffnet. Christine Mummery sagt, dass vor allem Brustkrebspatientinnen Hilfe brauchen. Denn von ihnen leiden viele nach der Therapie an Herzproblemen. Unklar ist bis heute, warum. Die Mediziner nehmen an, dass die Frauen verschieden auf die Medikamente reagieren, je nach ihrer genetischen Disposition. Das Konzept: Man könnte mit Hilfe der Stammzelltechnik (Herzzellen aus der Haut erzeugt) das persönliche, genetische Profil der Patientin behalten. Ganz individuell könnte mit ihnen untersucht werden, wie anfällig das Herz auf bestimmte Arzneimittel während der Brustkrebsbehandlung reagiert.

Der Neurowissenschaftler Oliver Brüstle sieht großes Potential in diesen patientenspezifischen Zellen. Mit dieser Technik können große Mengen an Nervenzellen kultiviert werden, beispielsweise von Alzheimer-Patienten und man könnte deren Funktionseinschränkungen bereits im Lebendzustand untersuchen. Derartige Untersuchungen waren bisher nur an solchen Zellproben möglich, die über eine Autopsie nach dem Tod des Patienten gewonnen wurden.

Werden Stammzellen bei der Medikamentenentwicklung eingesetzt, könnte das die erste größere medizinische Anwendung werden. Mummery sagt, dass anfangs das Ziel war, abgestorbene Zellen bei einem Herzinfarkt durch neue zu ersetzen. Diese Aufgabe klinge zwar einfach, sei aber viel schwieriger als angenommen.


Von: Stefan Lübker
Veröffentlicht am: 27.01.2014 - 21:27 Uhr
Kategorie: Medikamententester News