Scientist@Sanofi – Dietmar Weitz: Den Arzneimittelstoffwechsel im Blick

„Damit ein Wirkstoff sein Ziel im Körper, also das sogenannte Target, in notwendiger Konzentration erreicht und diese auch über das gewünschte Zeitintervall aufrechterhalten werden kann, müssen zahlreiche Mechanismen zusammenspielen“, erläutert Weitz. Dazu muss sein Team genau verstehen, wie ein Wirkstoff aufgenommen wird, wie er sich danach in den verschiedenen Organen verteilt und wie schnell er wieder abgebaut oder ausgeschieden wird. Darüber hinaus gehört es zu den Aufgaben der Sanofi-Forscher*innen, neue Moleküle auf potenzielle Interaktionen mit anderen Wirkstoffen zu untersuchen. Deshalb haben Dietmar Weiz und seine Kolleg*innen eine Reihe von in vitro Modellen entwickelt, mit denen sich Absorption, Verteilung und Elimination, aber auch potenzielle Wechselwirkungen mit anderen Substanzen wie Co-Medikationen vorhersagen lassen.

Im Austausch mit Chemikern, Pharmakologen und Toxikologen

Dieses Wissen bringt der promovierte Biochemiker in interdisziplinäre Forschungsprojekte ein, die von der ersten Idee eines Wirkstoffs bis zum Start der klinischen Studien reichen. Dabei werden die verschiedenen Projektteams bei ganz unterschiedlichen Fragestellungen unterstützt: Neue Wirkstoffe müssen in Bezug auf ihre pharmakokinetischen Eigenschaften  optimiert werden. “Dazu arbeiten wir mit den Chemikern bei Sanofi zusammen.  Mit den prä-klinischen Pharmakolog*innen konzipieren wir die pharmakologisch aktive Dosis und das bestmögliche Dosierungsintervall und gemeinsam mit Toxikolog*innen stellen wir sicher, dass sich die pharmakologische Wirkung weit unterhalb von Dosen mit potenziellen Nebenwirkungen befindet“, erklärt Weitz.  Denn pharmazeutische Erfolge sind das Produkt von Teamwork und erst ganz am Ende dieses Entwicklungsprozesses wartet dann die Königsdisziplin für uns Pharmakokinetiker: die Vorhersage der pharmakologischen Dosis für die klinischen Studien mit Patient*innen“. 

Sein Forschungswissen anwendungsbezogen letztlich zum Wohle von Patient*innen nutzen zu können, ist Weitz persönlicher Antrieb: „In einer alternden Bevölkerung nehmen viele Menschen diverse Medikamente gleichzeitig, auch bei vielen Erkrankungen sind Patienten auf mehr als einen Wirkstoff angewiesen“, sagt der Wissenschaftler, „Interaktionen, die wir im Voraus durch unsere Studien erkennen, können wir im frühen Forschungsstadium oft eleminieren und reduzieren dadurch das Potenzial von Nebenwirkungen in der klinischen Anwendung.“

Beispielsweise können mit Ergebnissen aus in vitro Experimenten im Reagenzglas oder an Zellkulturen Interaktionen mit anderen Wirkstoffen vorhergesagt werden. Sind diese Wechselwirkung klinisch bestätigt, werden sie im Beipackzettel des Medikamentes beschrieben. Das gibt den verschreibenden Ärzt*innen eine Entscheidungsgrundlage und hilft unerwünschte Nebenwirkungen bei ihren Patient*innen zu verhindern.

Computergestützte Modelle und Künstliche Intelligenz

In der Vergangenheit brauchte es viele zeit- und arbeitsintensive Versuche im Labor, um Wissen zur Absorption, Verteilung und Elimination von neuen Substanzen zu verstehen. Heute können die Forscher*innen die Daten mit Hilfe von computergestützten Modellen und Künstlicher Intelligenz so verarbeiten, dass sich Vorhersagen für neue, noch nicht experimentell getestete Moleküle treffen lassen. „Das hilft uns, die Entwicklungszeit eines Medikamentes deutlich zu verkürzen“, betont Weitz.

Neue Substanzklassen verstehen

Zudem drängen neben den klassischen, kleinen chemischen Molekülen und therapeutischen Antikörpern immer neue Modalitäten in den Fokus der Medikamentenentwicklung: mRNAs, multispezifische Antikörper und Antikörper-Wirkstoff-Konjugate oder Protacs. „Für all diese neuen Substanzklassen müssen wir Absorption, Verteilung und Elimination aber auch das Interaktionspotential verstehen“, erläutert Weitz. „Dafür müssen wir unseren experimentellen Instrumentenkasten ständig erweitern und anpassen. Die medizinische Biologie ist so faszinierend wie komplex – da bleibt immer genug zu tun.“