BioCampus

Im Fokus sind immer häufiger Biologika. Mit Stand September 2022 sind 81 Wirkstoffe in der klinischen Entwicklung, davon mehr als zwei Drittel Biologika. Diese werden im Gegensatz zu klassischen Arzneimitteln nicht synthetisiert, sondern von lebenden Organismen erzeugt. Das können Säugetierzellen, Hefen oder Bakterien sein. Zu den Biologika gehören neben Insulinen unter anderem Antikörper, Impfstoffe und Nanobody^®-Moleküle.

Nicht nur die biologischen Wirkstoffe, auch deren Anwendungsgebiete werden immer zahlreicher. Ursprünglich vor allem in der Transplantationsmedizin und bei der Behandlung von Krebserkrankungen eingesetzt, gehören heutzutage Multiple Sklerose, Hypercholesterinämie, rheumatoide Arthritis, allergisches Asthma oder die Schuppenflechte zu den Erkrankungen, die man mithilfe von Antikörpern behandelt.

Biologika, auch Biopharmazeutika genannt, lassen sich in ihrer Wirkung immer weiter verfeinern und an individuelle Bedürfnisse unserer Patient*innen anpassen. Mit ihnen wird personalisierte Medizin möglich. Meist handelt es sich bei Biologika um Antikörper, also komplexe Eiweißstrukturen, die sich passend entwickeln lassen. Ein Beispiel: Ein bispezifischer Antikörper kann eine Krebszelle erkennen und gleichzeitig eine T-Zelle anlocken, welche die Krebszelle tötet. So schaffen es hochkomplexe, zielgenaue Biologika auch, spezifische Krankheitsbilder immer effektiver anzugehen.

Die Entwicklung neuer Biologika eröffnet also Chancen, gezielt gegen Krankheiten vorzugehen. Biologika sind jedoch in ihrer Molekülstruktur deutlich komplexer, in der Herstellung anspruchsvoller und gegenüber Umwelteinflüssen empfindlicher. Auch sind sie größer als die Moleküle der klassischen, synthetischen Arzneimittel, die sogenannten „Chemicals“ oder auch „Small Molecules“. Daher können sie oft nicht wie gewohnt über Tabletten eingenommen werden. Welcher Weg in den Körper am besten für den neuen Wirkstoff ist, kommt immer auf den Einzelfall an. Entsprechende Applikationshilfen werden am BioCampus ebenfalls entwickelt. Im Austausch erarbeiten unsere Teams soganzheitliche Lösungen für neue Medikamente.

Hier werden auch Nanobody^®-Moleküle entwickelt. Die sind zwar immer noch deutlich größer als chemisch synthetisierte Moleküle, aber deutlich kleiner als gewöhnliche Antikörper. Das hat viele Vorteile, weshalb unser Frankfurter Forschungsteam gemeinsam mit unseren Kolleg*innen in der ganzen Welt an der Entwicklung dieser vielversprechenden Nanobody^®-Moleküle arbeitet. Außerdem werden am BioCampus Kapazitäten aufgebaut, um bald Nanobody^®-Moleküle für alle angestrebten Indikationen herstellen zu können.

Auch für Biologika beginnt die Wertschöpfungskette in der Forschung. Nur etwas anders als bei den klassischen Arzneimitteln: Beispielsweise versuchen unsere Forschenden, die Eigenschaften mehrerer Antikörper, von denen jeder ganz spezifische Eigenschaften hat, effektiv miteinander zu kombinieren. So lassen sich theoretisch Hunderttausende neuer multispezifischer Antikörper bauen.

Während man sich vor noch nicht allzu langer Zeit wegen des hohen Aufwands auf 30 bis 50 möglichst aussichtsreiche Kandidaten beschränken musste, ermöglichen es heute neue Roboteranlagen und Datenmaschinen am BioCampus in Frankfurt-Höchst, bis zu 10.000 Kandidaten parallel zu testen. Damit sind unsere Erfolgschancen deutlich höher, einen geeigneten Wirkstoff zu finden. Es entstehen auch große und informationsreiche Datensätze, die mithilfe künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. So nutzen unsere Forschenden die immensen Datenschätze und verbessern stetig die Entwicklung neuer Medikamente.

Der Entwicklungs- und Herstellungsprozess für Biologika ist aufwendig und interdisziplinär. Dazu braucht es die Fachkenntnis vieler Expert*innen und die passende Infrastruktur. Der BioCampus wird dem gerecht, weil wir die Entwicklungen als Plattformen sehen. Zum einen für die klinische Forschung und Entwicklung, aber auch für die Produktion der Wirkstoffe nach der Zulassung. Das gibt es so bei uns nur am BioCampus und ermöglicht schnelle Entwicklungen neuer Medikamente. Die Produktion in einer Anlage ist vor allem möglich, weil hochwirksame Biologika oft nur in einem Bruchteil der Menge klassischer Arzneimittel benötigt werden.

Nach der erfolgreichen Entwicklung steht die Frage im Raum: Wie können wir den Wirkstoff unseren Patient*innen zugänglich machen? Nicht zuletzt muss das Medizinprodukt, mit dem sich die Patient*innen die Biologika injizieren, optimal an einen Wirkstoff angepasst werden. Denn je nach Mischung und Konzentration von Arzneimittelwirkstoff und Hilfsstoffen kann die Formulierung zäh- oder dünnflüssig, licht-, druck-, kälte- oder wärmeempfindlich sein. Darüber hinaus muss die Handhabung der Applikationshilfen einfach sein.

Menschen nehmen Farbe, Form und Funktion unterschiedlich wahr, die Kraft in ihren Händen ist unterschiedlich groß, auch abhängig von ihrer Erkrankung und es gelten auch nicht überall auf der Welt dieselben Regeln und Konventionen. Das stellt unsere Design- und Technikentwicklungsteams vor Herausforderungen. Denn erst die richtige Anwendungsform macht aus einem Wirkstoff ein sicheres und gebrauchsfähiges Medikament. Daran arbeiten Mitarbeiter*innen bei uns am BioCampus interdisziplinär zusammen.

Auf lange Sicht sind nur Standorte zukunftsfähig, die Kontakte und Übergänge von der Forschung zur Entwicklung bis zur Anwendung fördern. Diese Vernetzung von unterschiedlichen Expert*innen und Infrastrukturen ist auf unserem BioCampus gegeben. Er ist einer der größten integrierten Standorte, an dem von der frühen Forschung bis zum fertigen Produkt für die Patient*innen alles zusammengeführt ist. Gemeinsam entwickeln unsere Forscher*innen, Mediziner*innen und Ingenieur*innen so die Medikamente von morgen.