Medizin der Zukunft - research - Das Bayer

Medizin Titelthema
Krebs …
erfordert individuelle Behandlungsstrategien. Denn jeder Tumor ist anders. Deshalb wird jede Tumorprobe wie
hier von Bayer-Forscherin Kirsten Steiner-Hahn spezifisch analysiert. Erst nach der exakten Charakterisierung
des Krebsgewebes können Mediziner die passenden Wirkstoffe und die beste zielgerichtete Therapie für den
Patienten identifizieren. Denn eine gute Diagnose ist Voraussetzung für eine effektive Therapie bei Krebs ...
krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen gezielt behandeln
Fotos: Peter Ginter/Bayer AG (12), Raymond Ng/Bayer AG (1), Gschmeissner/SPL/Agentur Focus (1),
Pasieka/SPL/Agentur Focus (1), privat (1)
Medizin der Zukunft
Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs zählen weltweit zu den häufigsten
Todesursachen. Bayer-Wissenschaftler arbeiten auf beiden Gebieten an
neuen, zielgerichteten Therapien, um die Patienten in Zukunft noch effek­
tiver behandeln zu können. Bei nierenkranken Herzpatienten beispielsweise
untersuchen sie die Wechselwirkungen zwischen Herz und Nieren, um neue
Wirkstoffe zu entwickeln, die beide Organe gleichzeitig schützen. Und auch
Tumortherapien können dank der Personalisierten Medizin immer individu­
eller auf den jeweiligen Patienten zugeschnitten werden: Forscher von Bayer
HealthCare wollen gemeinsam mit Kooperationspartnern zu jeder neuen,
zielgerichteten Therapie einen spezifischen diagnostischen Test entwickeln.
So soll in Zukunft jeder Patient die Behandlung erhalten, die am besten zu
seinem Krankheitsbild passt.
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Medizin Titelthema
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… und Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems
Gerade auf diesem Feld müssen Mediziner bei der Diagnose und Therapieauswahl immer auch die Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Organen im Blick haben. So darf etwa die Therapie bei Herzpatienten keine negativen Auswirkungen für die Nieren haben. Deshalb analysieren Biologielaboranten wie Lara
Göbel und Svenja Schwafertz (v. li.) regelmäßig Urinproben der Patienten auf kritische Veränderungen.
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Tiefe Einblicke: Von außen sehen die Gewebeproben aus Krebsgeschwüren oft identisch aus, doch unter
dem Mikroskop und bei den molekularen Diagnostik-Tests zeigen sich dann die Unterschiede. Dafür werden
die Tumorproben in Paraffin eingebettet und haltbar gemacht.
Titelthema Medizin
Personalisierte Medizin: Neue Diagnose-Tools für zielgerichtetere Tumortherapien
Besser leben mit Krebs
Forscher bei Bayer HealthCare entwickeln Krebstherapien, die speziell solche Zielmoleküle ins Visier nehmen, die für die
Bösartigkeit von Tumorzellen verantwortlich sind. Parallel dazu entwickeln die Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit
Kooperationspartnern spezifische diagnostische Tests, die diese Zielmoleküle im Tumor eines Patienten identifizieren
können. Sie wollen die Entwicklung solch zielgerichteter Therapien mit begleitenden Diagnose-Tools vorantreiben.
Damit soll in Zukunft jeder Krebspatient die Behandlung erhalten, die am besten zu seiner Tumorerkrankung passt.
Krebs hat einen Namen – aber die Krankheit zeigt sich in Hunderten Ausprägungen: Jeder Krebs ist anders und braucht deshalb
eine möglichst exakte Diagnose als Basis für eine individuelle
­Therapie. Krebs kann aus verschiedenen Zellarten in unterschied­
lichen Organen entstehen – und damit zu einer Vielzahl bösartiger Geschwüre führen. „Wir müssen uns für jeden Tumor deshalb
eine individuelle Behandlungsstrategie überlegen, indem wir die
am besten passende Therapiemethode auswählen“, sagt Dr. Karl
Ziegelbauer, Leiter des Forschungsbereichs Onkologie bei Bayer
HealthCare.
Mediziner suchen für jeden Krebspatienten
nach einer individuelleren Behandlungsstrategie
Damit Mediziner zur jeweils richtigen Behandlung oder zur richtigen Wirkstoff-Kombination greifen, ist es besonders wichtig, dass
die molekularen Eigenschaften des Tumors identifiziert sind. Deshalb gewinnt die individualisierte Krebsdiagnostik immer mehr an
Bedeutung. In den vergangenen Jahrzehnten wurden auf diesem
Gebiet enorme Fortschritte erzielt, und die Richtung ist klar: „Wir
wollen Krebserkrankungen in Zukunft ähnlich in den Griff bekommen, wie es uns mit anderen chronischen Erkrankungen wie
Diabetes heute schon gelungen ist“, erklärt Dr. Joachim Reischl,
Leiter Global Biomarker Strategy & Development bei Bayer
HealthCare. Auch wenn dieses Vorhaben bei manchen Tumorarten noch in weiter Ferne scheint, sind die Hoffnungen durchaus
berechtigt. Denn je mehr Bayer-Forscher wie Reischl und Ziegelbauer über die speziellen Eigenschaften eines Tumors wissen,
desto zielgerichteter können sie auch Medikamente dagegen
entwickeln und einsetzen. „Die Diagnostik wird in Zukunft mit
neuen Therapien regelrecht verheiratet“, prognostiziert Reischl.
Ab 2018 soll jedes neue Krebsmedikament von Bayer einen Partner und Begleiter mit auf den Weg bekommen: „Companion Diagnostics“ heißt das Schlagwort, das bereits seit einigen Jahren in
Häufige und tödliche Tumore
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation WHO sterben jedes Jahr
etwa 7,6 Millionen Menschen an Krebs. Die Krebsarten, die zu den meisten
Todesfällen jedes Jahr führen, sind Lungen-, Magen-, Leber-, Darm- und
Brustkrebs. Doch die Häufigkeiten unterscheiden sich zwischen Männern
und Frauen.
Männer
Speiseröhre
276.100
Leber
478.300
Prostata
258.400
Zahl der Krebstoten weltweit
(Schätzung aus dem Jahr 2008)
Frauen
Lunge und Bronchien
951.000
Brust 458.400
Lunge und Bronchien
427.400
Magen
464.400
Magen 273.600
Darm
320.600
Leber 217.600
Darm 288.100
Gebärmutterhals
275.100
Quelle: American Cancer Society, Global Cancer Facts & Figures, GLOBOCAN 2008
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haben, sind in klinischen Studien scheinbar wirkungslos – wenn
im Vorfeld nicht die richtigen Patienten ausgewählt wurden.
„Doch dann lohnt oft ein zweiter Blick“, sagt Reischl – und schildert ein Beispiel aus der jüngsten Forschung bei Bayer HealthCare: Im Verlauf einer Studie mit 58 Leberkrebspatienten war bei
nur vier Studienteilnehmern ein positiver Effekt auf eine neue
Kombinationstherapie zu sehen. Drei von ihnen lebten auch noch
mehr als 18 Monate nach Therapiebeginn. Ein großer Erfolg, wenn
auch für wenige Patienten. Denn in der Regel sterben Menschen
mit Leberkrebs bereits im ersten Jahr nach der Diagnose.
Arbeiten im Netzwerk: Um optimale Krebstherapien für Menschen rund um
den Erdball entwickeln zu können, schließen Dr. Karl Ziegelbauer (Foto oben
links, 2. v. li.) und Prof. Kishore Bhakoo vom Singapore Bioimaging Consortium
(Foto oben links, re.) direkt vor Ort Kooperationen. Doch egal, aus welcher
Region die Tumorproben (Foto oben rechts) stammen, Dr. Joachim ­Reischl
sucht mit seinem Team derweil bereits nach den passenden DiagnostikPartnern: In Dr. Frank Diehl, Wissenschaftlicher Leiter, und Philipp Angenendt,
Technischer Leiter (Foto unten, v. li.), vom Start-up-Unternehmen Sysmex
Inostics hat er bereits verlässliche Kooperationspartner gefunden.
der Krebsmedizin die Runde macht. Gemeint ist damit ein Test,
der bereits im Vorfeld der Behandlung hilft, herauszufinden, ob
ein bestimmtes Medikament bei einem Patienten wirken kann
oder nicht. „So verlieren wir keine Zeit bei der Therapie – und
können unnötige Nebenwirkungen vermeiden“, so Reischl. Die
begleitende Diagnostik ist nicht auf die Krebstherapie beschränkt,
sondern wird beispielsweise auch bei der Therapieauswahl für
AIDS-Patienten eingesetzt. Mit „Companion Diagnostics“ könnten
neue Medikamente in Zukunft viel zielgerichteter genau den Patienten zugutekommen, die davon am meisten profitieren. Denn:
„Unsere Medikamente sind heute oft so spezifisch auf bestimmte
Tumormutationen zugeschnitten, dass es immer wichtiger wird,
genau die Patienten auszuwählen, die einen Tumor mit genau
dieser Mutation haben“, erklärt Reischl. Die Folge: Substanzen,
die in präklinischen Untersuchungen beachtliche Effekte gezeigt
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Neue, zielgerichtete Therapien wirken oft nur bei
wenigen Patienten – bei diesen aber sehr effektiv
„Trotzdem hätten wir unsere Studie eigentlich wegen der – im
Vergleich zu den gängigen Standardtherapien – geringen Erfolgsrate beenden müssen“, erklärt Reischl. Kollegen aus der Abteilung
Global Biomarker und Clinical Development nahmen allerdings
die spezifischen genetischen Veränderungen bei den Patienten, die von der Therapie profitiert hatten, noch einmal genau
unter die Lupe – und fanden bei drei von ihnen tatsächlich eine
Gemeinsamkeit, die sonst kaum ein Patient teilte: Sie alle hatten
eine Mutation in einem bestimmten Gen, das für Wachstum und
Überleben von Zellen wichtig ist. „Es ist bekannt, dass das Gen
mit dem Namen ‚Ras’ in vielen Tumorarten mutiert und damit
dauerhaft aktiv ist“, erklärt Reischl. Und das macht es zu einem
oft genutzten Angriffsziel für die Krebsforscher. Das neue BayerTestmolekül mit dem Namen Refametinib, kombiniert mit Sorafenib, schien in dieser Untergruppe von Leberkrebspatienten sehr
effektiv zu wirken. „Nun ist es wichtig, diese Erkenntnisse bei
Leberkrebspatienten zu bestätigen, bei denen vor der Therapie
eine Ras-Mutation diagnostiziert werden konnte“, so Reischl.
Um genau diese Patienten künftig zu finden, hat Bayer
HealthCare viele Partner ins Boot geholt: Das Start-up-Unternehmen Sysmex Inostics mit Sitz in Deutschland und den USA
beispielsweise hat eine Technologie entwickelt, die Patienten mit
Titelthema Medizin
Ras-Mutationen genau identifizieren kann – und das einzig
mithilfe einer Blutprobe. „Unser Verfahren ist hoch innovativ
und sehr sensitiv“, erklärt Dr. Frank Diehl, Wissenschaftlicher
Leiter von Sysmex Inostics. Das Unternehmen macht sich eine
Erkenntnis zunutze, die für die Zukunft der Medizin an Bedeutung
gewinnen wird: Im Blut tummeln sich nicht nur Blutkörperchen,
Eiweißmoleküle oder Immunzellen, sondern auch Zellreste und
DNA-Fragmente, die der Tumor in den Blutstrom verliert. Sysmex
Inostics hat eine Technologie entwickelt, mit der sich diese Erbgutschnipsel auf bestimmte Mutationen untersuchen lassen.
„Einfach durch eine Blutentnahme können wir erkennen, ob es
bei einem Patienten eine erhöhte Wahrscheinlichkeit gibt, dass
er von der neuen Bayer-Wirkstoffkombination aus Refametinib
und Sorafenib profitiert“, erklärt Diehl. Und in Zukunft könnten
die Tests laut Reischl auch darüber hinausgehen: „Blutbasierte
Tests könnten uns die Möglichkeit geben, den Verlauf einer Krebserkrankung und den Therapieeffekt besser zu überprüfen.“ Aber
„Companion Diagnostics“ sind nicht auf Bluttests beschränkt,
auch herkömmliche Methoden lassen sich einsetzen, um nach
spezifischen Merkmalen im Gewebe der Patienten zu suchen.
Bayer HealthCare kooperiert dazu mit erfahrenen DiagnostikUnternehmen wie Qiagen und Ventana.
Das richtige Netzwerk ist also entscheidend, um im Kampf
gegen Krebs erfolgreich zu sein.
Tumorforschung im Netzwerk und vor Ort:
Kooperationsmodell „Biopolis“ in Singapur
„Als globales Unternehmen widmen wir uns auch Therapien für
die verschiedenen Patientengruppen auf unserem Erdball – und
das am besten jeweils direkt vor Ort“, erklärt Prof. Dr. Eckhard
Ottow, Leiter Global External Innovation & Alliances. Er und sein
Team koordinieren die strategischen Partnerschaften von Bayer
HealthCare weltweit. „Diese Allianzen ermöglichen uns Zugang zu
Diagnostik-Partner für jedes neue Krebsmedikament
Bayer-Forscher entwickeln heute zusammen mit Kooperationspartnern zu jedem neuen Krebsmedikament einen begleitenden diagnostischen
Test. Das Beispiel zeigt, wie mithilfe einer Blutprobe aus einer Gruppe von Leberkrebspatienten diejenigen Personen identifiziert werden können,
die mit hoher Wahrscheinlichkeit von dem neuen Wirkstoff Refametinib in einer Kombinationstherapie mit Sorafenib profitieren werden: Sie
tragen eine Veränderung in ihrer Tumor-DNA ­– eine Mutation im Ras-Molekül ­–, die das Molekül dauerhaft aktiviert und die Tumorzellen zu
ständigen Teilungen anregt. Refametinib stoppt die Zellteilungen, indem es das MEK-Molekül und damit die Signalweiterleitungskette hemmt.
Spezifischer diagnostischer Test
(„Companion Diagnostics“)
Blut mit allen Bestandteilen
(Blutkörperchen, Eiweißmoleküle, Tumor-DNA ...)
Reinigung
Patient
mit
Diagnose
Leberkrebs
Wachstumsfaktor
Rezeptor
Tumorzelle
Tumor-DNA
Zellkern
Blutprobe
Leber
Zielgerichtete Therapie: Refametinib
(in Kombination mit Sorafenib)
Analyse der
Tumor-DNA auf
Ras-Mutation
Ras mutiertes Ras-Molekül
ist dauerhaft aktiviert
Zellkern
Tumor
MEK-Molekül
MEK
Wirkstoff
Refametinib
verhindert
ständige
Zellteilungen
Patienten ohne
Ras-Mutation
Patient mit
Ras-Mutation
Zellteilung
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Medizin Titelthema
Wissen über lokal dominante Krebsarten. Dadurch können wir von
den vorhandenen Erfahrungen profitieren und so den Übergang
der Forschung aus dem Labor in die Klinik beschleunigen“, erklärt
Dr. Hwee Ching Ang, verantwortlich für die Kollaborationen von
Bayer HealthCare mit Forschungsinstituten und Kliniken in Singapur. In dem kleinen südostasiatischen Inselstaat stirbt fast jeder
Dritte an Krebs. Und diese Kooperation ist nur ein Beispiel von
vielen aus dem globalen Forschungsnetzwerk von Bayer. „Singapur hat sich in den vergangenen Jahren zu einem Hotspot für
die Lebenswissenschaften in Asien entwickelt“, begründet Ottow
das Engagement von Bayer. Die Regierung des Landes setzt seit
einigen Jahren gezielt auf Investitionen in die biomedizinische
Forschung – und bringt so erfolgreich Eliteforscher aus der ganzen Welt im R&D-Zentrum „Biopolis“ zusammen. Bayer HealthCare profitiert seit mittlerweile fünf Jahren von dem innovativen
Umfeld und hat die Kooperationen zu einem Netzwerk für translationale Onkologie ausgebaut, das vor allem an Therapien für
Patienten in Asien arbeiten soll. Partner sind unter anderem das
Krebsforschungsinstitut an der Nationalen Universität von Singapur (NUS), das Universitätsklinikum, das nationale Krebszentrum
und das Singapore Bioimaging Consortium. „Die Bayer-Forscher
haben oft neue Ideen für Wirkstoffe, und wir Kontakt zu genau
den Patienten, die davon profitieren könnten“, erklärt Mediziner
Dr. Boon Cher Goh vom NUS Krebsforschungsinstitut die Winwin-Situation. Derzeit leitet der Onkologe eine klinische Studie
mit Patienten, die an Magenkrebs leiden. Der neue Wirkstoff setzt
direkt an der Wurzel der Erkrankung an – und kann direkt in die
Fehlsteuerung der Tumorzellen eingreifen. „Oft kombinieren wir
unsere neuen Medikamente noch mit anderen Molekülen oder
sogar einer Chemotherapie“, so Ziegelbauer. „Bisweilen müssen
die Ärzte die Therapien auch dem individuellen Krankheitsverlauf
immer wieder anpassen. Denn Tumorzellen kämpfen um ihr Überleben – und können Resistenzen entwickeln.“
Trotz aller Forschungsanstrengungen wird sich Krebs wohl
niemals ganz besiegen lassen. Aber durch die Forschung an innovativen Kombinationen aus individueller Diagnostik und personalisierten Wirkstoffen können Bayer-Forscher hoffentlich dabei
helfen, der Erkrankung etwas von ihrem Schrecken zu nehmen.
Interaktives Onkologie-Tool „Dem Krebs auf der Spur“
http://bayer.de/re2502
www.research.bayer.de/krebsdiagnostik
Weitere Infos zum Thema
„Wirksame Anwendungen
bei Patienten“
Boon
Cher Goh
Dr. Boon Cher Goh ist Leiter und Senior Consultant im Bereich Hämatologie/
Onkologie am National University Cancer Institute von Singapur. „research“
sprach mit ihm über die Kooperationsprojekte mit Krebsforschern von Bayer.
Wie profitieren die Patienten von den klinischen Studien, die Sie
am National University Hospital in Singapur durchführen?
Wir können unseren Patienten dadurch zusätzliche Behandlungsmöglichkeiten anbieten – wenn auch immer verbunden mit der
Entnahme von Blut- und Gewebeproben. Denn Studien haben eben
auch immer experimentellen Charakter. Einige Studienteilnehmer
haben bereits profitiert. Aber natürlich können wir nie allen Patienten helfen.
Wie profitieren die Ärzte von diesen Studien?
Wir sind natürlich sehr stolz darauf, wenn wir mithilfe neuester
Technologien zu Fortschritten in der klinischen Forschung beitragen
können. Wir sind so an der klinischen Entwicklung hochinteressanter Arzneimittel beteiligt. Denn es ist immer eine wissenschaftliche
Herausforderung, Patienten mit Krebserkrankungen zu helfen, die
auf bisherige Standardtherapien nicht ansprechen. Das spornt uns
an, nach immer besseren Behandlungsmöglichkeiten zu suchen.
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Und was ist mit den Forschern?
Alle Forscher im Labor wollen neue Entdeckungen machen, die das
Leben der Patienten verbessern können. Sie wissen, dass sie eng mit
Ärzten zusammenarbeiten müssen. Nur so kommen wir zu den entscheidenden klinischen Fragen, die es zu beantworten gilt.
Warum suchen Sie nach Partnern wie Bayer? Was können Sie
­voneinander lernen?
Bayer verfügt über weitreichende Erfahrungen in der Arzneimittelentwicklung. So entstehen vielfältige Strategien und Produkte, die
wir dann in klinischen Studien untersuchen können. Die Zusammenarbeit zwischen den Arzneimittelforschern von Bayer und unseren
akademisch orientierten Forschern kann erheblich dazu beitragen,
große Entdeckungen zu machen. Die Bayer-Forscher setzen eine
Fülle verschiedenster Technologien dafür ein, um anhand von
Daten und Tumormerkmalen Patienten für klinische Versuche auszuwählen. Das ist ein sehr vorausschauender Ansatz.
Krebsforscher mit Vision: Bayer-Wissenschaftler wie Dr. Joachim Reischl und Laborleiterin Dr. Claudia Schneider
haben bei ihrer täglichen Arbeit viele Tumorarten und ­Gewebeschnitte im Blick. Ihr Ziel ist klar: Sie wollen mit
ihrer Forschung Krebs auf Dauer ähnlich in den Griff bekommen, wie es bei anderen chronischen Erkrankungen
wie ­Diabetes heute schon gelungen ist.
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Winzige Probe: Aus einem kleinen Geschwür kann sich ein bösartiger Tumor entwickeln. Welche
Eigenschaften das Krebsgewebe jeweils hat und welche Therapien sich deshalb am besten
für den einzelnen Patienten eignen würden, ermitteln Bayer-Wissenschaftler wie Tran Nam Nguyen,
Diplomand bei Bayer-HealthCare, in zahlreichen zellbiologischen Untersuchungen.
Fleißige Filter: Jede Niere besteht aus etwa 1.000.000 Nierenkörperchen. In deren Innern liegen die hier abge­
bildeten Blutgefäßknäuel – auch Glomeruli genannt. Sie filtern Abfallstoffe aus dem Blut. Nach der Resorption
von weiteren Stoffen an anderen Stellen in der Niere wird die Flüssigkeit als Urin in die Blase abtransportiert.
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Lebenswichtige Organe: Schwache Nieren schädigen das Herz. Arbeiten sie nicht mehr ordnungsgemäß, leidet
aber bald auch der gesamte Körper – eine gefährliche Abwärtsspirale setzt sich in Gang. Deshalb entwickeln
­Wissenschaftler von Bayer HealthCare derzeit neue Wirkstoffe, die Herz und Nieren gleichzeitig schützen.
Titelthema Medizin
Neue Therapien für Patienten mit Herz- und Nieren-erkrankung
Schutz im Doppelpack
Ein schwaches Herz schädigt die Nieren – und schwache Nieren schädigen das Herz. Erfolgreiche Therapien müssen
daher mehrere Strategien berücksichtigen. Forscher von Bayer HealthCare entwickeln derzeit neue Wirkstoffe, die beide
Organe gleichzeitig schützen.
Sie sind unzertrennlich: Herz und Nieren. Erkrankt das eine Organ,
ist auch das andere betroffen. „Nierenpatienten haben sogar dann
schon ein erhöhtes Risiko, eine Herz-Kreislauf-Erkrankung zu entwickeln, wenn sie noch gar nichts von ihrer Nierenschädigung
wissen“, erklärt Prof. Dr. Frank Eitner, Leiter des Forschungsbereichs Nierenerkrankungen bei Bayer HealthCare in Wuppertal.
Die bohnenförmigen Organe sind die Klärwerke des menschlichen
Körpers: Nieren filtern Giftstoffe aus dem Blut, regeln Wasserund Elektrolythaushalt und justieren den Blutdruck. Arbeiten sie
nicht mehr ordnungsgemäß, leidet bald der gesamte Körper –
eine gefährliche Abwärtsspirale setzt sich in Gang. In der Lunge
sammelt sich beispielsweise Wasser. Dadurch ist der Gasaustausch behindert – immer weniger Sauerstoff gelangt ins Blut.
Das bringt das Herz auf Hochtouren – „und das hinterlässt auf
Dauer Spuren“, sagt Eitner. Die Leistung der Lebenspumpe sinkt.
Die häufigsten Ursachen
für Nierenversagen
Nieren filtern Giftstoffe aus dem Blut, regeln Wasser- und
Elektrolythaushalt und justieren den Blutdruck. Arbeiten sie nicht
ordnungsgemäß, hinterlässt das Spuren im gesamten Körper.
Die Grafik zeigt die Hauptursachen für chronisches Nierenversagen.
Nierenentzündungen
7,6 %
Herz und Nieren sind ein unzertrennliches Paar:
Erkrankt das eine Organe, leidet auch das andere
Das wiederum wirkt sich auf die Nieren aus: Sie werden schlechter durchblutet und weiter in ihrer Funktion geschwächt.
Nierenerkrankungen beginnen gewöhnlich ohne spezifische
Symptome oder Schmerzen. Ärzte testen die Nierenfunktionen
deshalb, indem sie Urin und Blut auf bestimmte Inhaltsstoffe
analysieren. Ausgehend von diesen Diagnosewerten können sie
die Patienten dann in Gruppen mit leicht, moderat oder schwer
beeinträchtigter Nierenfunktion einteilen. Häufige Ursachen für
die Entwicklung einer chronischen Nierenerkrankung sind Diabetes, hoher Blutdruck und Entzündungserkrankungen. Die am
weitesten fortgeschrittene Stufe einer chronischen Nierenerkran-
2,3 %
zystische Erkrankungen
2,0 %
urologische
Erkrankungen
sonstige
Erkrankungen
hoher Blutdruck
26,8 %
17,5 %
43,8 %
Diabetes
Quelle: NIDDK
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Analysen: Während Biologielaborantin Eve-Maria
Dietlmeier (Foto links) an einer speziellen Analyse­
einheit die Eiweißmoleküle in Urinproben von
Patienten untersucht, überlegen Prof. Dr. Stefan
Schäfer und Prof. Dr. Frank Eitner (Foto oben, v. li.)
gemeinsam, wie sie Patienten mit Herz- und
Nierenerkrankungen in Zukunft neue Therapie­
optionen ermöglichen können, die auf die Be­dürf­
nisse beider Organe abgestimmt sind.
kung erfordert eine Dialyse oder Nierentransplantation. DialysePatienten können nur überleben, weil Flüssigkeiten und Gifte
während der Blutwäsche entfernt werden. Doch der Preis, den
diese Patienten zahlen, ist hoch: Ihre allgemeine Lebenserwartung sinkt deutlich. Hauptursache für die erhöhte Sterblichkeit
der Dialyse-Patienten ist der dramatische Anstieg an kardiovasku­
lären Erkrankungen. Aber auch Patienten mit einer chronischen
Herzschwäche leiden häufig an einem langsamen, aber stetig
voranschreitenden Nierenfunktionsverlust.
Medizinische Gratwanderung in der Therapie
erfordert Know-how aus zwei Fachdisziplinen
Bayer-Forscher suchen nach neuen Behandlungsoptionen für
Herz-Kreislauf-Erkrankungen – mit Fokus auf Patienten mit Nierenerkrankungen. Dazu arbeitet Eitner eng mit Prof. Dr. Stefan
Schäfer von der Abteilung Experimentelle Medizin für kardiovaskuläre Erkrankungen und Hämatologie bei Bayer HealthCare in
Wuppertal zusammen. „Wir sind heute mit einer sehr schwierig
zu behandelnden Gruppe konfrontiert, Patienten mit gleichzeitiger Herz- und Niereninsuffizienz.“ Dafür müssen die Forscher die Funktionen beider Organe genau verstehen. Und diese
Kompetenz für das unzertrennliche Paar verkörpern die beiden
Bayer-Wissenschaftler und Medizinexperten, die aus ihrer Zeit
als Klinikärzte die Schwierigkeiten von Nieren- und Herzpatienten aus der Praxis kennen: Eitner hat sich auf Innere Medizin
und Nierenheilkunde spezialisiert, Schäfer ist Internist und Kardiologe. Die medizinische Behandlung wird zur Gratwanderung,
insbesondere, wenn beide Organe, Herz und Nieren, geschwächt
sind: „Manche Standardtherapien für Herzpatienten haben
bei Nierenerkrankten schwere Nebenwirkungen“, so Eitner.
Beispielsweise sogenannte Mineralokortikoid-Rezeptor-Antago-
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nisten – kurz MR-Antagonisten – zur Behandlung einer chronischen Herzinsuffizienz. Sie erhöhen die Natrium- und damit
auch die Wasserausscheidung des Körpers. Der Wasseranteil im
Blut nimmt ab, ebenso die Blutmenge. Dadurch sinkt der Blutdruck – und das entlastet das Herz. Gleichzeitig steigt aber vor
allem bei Patienten mit einer chronischen Nierenerkrankung das
Risiko, dass sich in ihrem Blut Kalium anreichert. Die Folge: Ein
Überschuss des sensiblen Elektrolyts kann zu gefährlichen Herzrhythmusstörungen führen. „Eine Hyperkaliämie kann innerhalb
weniger Stunden lebensbedrohlich werden“, erklärt Eitner. Ärzte
müssen deshalb genau abwägen und Patienten, die mit dieser
Medikamentenklasse behandelt werden, engmaschig kontrollieren. Herzpatienten mit Nierenerkrankung sind dann oft von vornherein ausgeschlossen. „Weniger als die Hälfte der Herzpatienten,
die das Medikament eigentlich bräuchten, bekommen es auch“,
beschreibt Eitner das Dilemma.
Ein neuer Kandidat aus der Bayer-Forschung für Patienten
mit Herz- und Nierenerkrankungen ist ein neuer MR-Antagonist: Die Bayer-Wissenschaftler optimierten den Wirkstoff so,
dass er wirksam vor chronischen Herz- oder Nierenschäden
schützt – und dabei das Risiko von Störungen im Elektrolyt­haus­­
halt möglichst minimiert. Eine erste klinische Studie bei Patienten mit Herz­insuffizienz und chronischer Nierenerkrankung hat
gezeigt, dass dieser neue MR-Antagonist das Kaliumlevel im Blut
innerhalb des therapeutischen Bereichs in einem viel geringeren
Ausmaß beeinflusst (s. a. „Für ein geschmeidiges Herz“, research
24). Weltweite klinische Studien zur Sicherheit und Wirksamkeit des neuen MR-Antagonisten haben gerade begonnen.
Ein weiteres Beispiel aus der Bayer-Wirkstoffforschung ist die
Behandlung der renalen Anämie, unter der häufig Patienten mit
einer fortgeschrittenen chronischen Nierenerkrankung leiden. „Die
derzeitige Therapie kann dem Herzen schaden“, erklärt Schäfer.
Titelthema Medizin
Denn die Niere misst und regelt den Sauerstoffgehalt im Blut.
Enthält das Blut zu wenig Sauerstoff, gibt die Niere das Hormon
Erythropoetin – kurz EPO – ab. Dieses Hormon aktiviert im Knochenmark die Produktion roter Blutkörperchen, der Sauerstoffträger im Blut. Chronisch nierenkranke Patienten produzieren
geringere Mengen EPO und leiden daher oft unter Blutarmut.
Viele Herzpatienten bekommen notwendige
Medikamente wegen der Nebenwirkungen nicht
Die Folge: Sie sind blass, schlapp und haben Schwierigkeiten beim
Atmen. Seit gut 20 Jahren wird dieses Leiden mit synthetisch hergestelltem EPO behandelt. Das kann allerdings den Blutdruck in
die Höhe treiben: „Eine gefährliche Nebenwirkung für Nierenpatienten mit Herz-Kreislauf-Problemen“, erklärt Schäfer. Die BayerForscher wollen der Blutarmut deshalb nun anders vorbeugen:
mit Höhentraining in Tablettenform. „Unser Wirkstoff gaukelt dem
Körper eine Sauerstoffunterversorgung vor, als wäre er im Trainingscamp auf 4.000 Meter Höhe in dünner, also sauerstoffarmer
Luft“, erklärt Eitner. Der Körper regt daraufhin die Produktion roter
Blutkörperchen an. Das verbessert den Sauerstofftransport. Die
Bayer-Substanz greift dafür in einen komplexen Prozess ein: Fällt
der Sauerstoffgehalt im Gewebe, setzt der menschliche Körper
ein Protein mit dem Namen Hypoxie-induzierbarer Faktor – kurz
HIF – frei. Ist ausreichend Sauerstoff vorhanden, wird HIF abgebaut und somit aus dem Körper entfernt. Dieser Abbauprozess
wird von einem Enzym mit dem Namen HIF-Prolylhydroxylase,
kurz HIF-PH, eingeleitet. Bleibt HIF stabil, aktiviert es die zelluläre
EPO-Produktion. „Unsere Substanz blockiert das Enzym HIF-PH, sodass die Niere vermehrt EPO produziert, und das führt letztlich zu
mehr roten Blutkörperchen“, erklärt Schäfer. Der neue Wirkstoff
könnte auch einem Nebeneffekt der derzeitigen Behandlung mit
synthetischem EPO vorbeugen: Die regelmäßigen EPO-Injektionen
führen auf Dauer häufig zu Bluthochdruck, der kardiovaskuläre
Erkrankungen bei Nierenpatienten weiter verschlechtert. Deshalb packen die Bayer-Forscher ihren Wirkstoff in Tablettenform.
„Mit einer Tablette täglich heben wir den EPO-Spiegel im Blut
nur leicht, dafür aber permanent. Das passt wesentlich besser
in die physiologischen Prozesse als regelmäßiges Spritzen, das
hohe Konzentrationen erfordert“, erläutert Schäfer. Da das Medikament oral eingenommen werden kann, verbessert es zusätzlich
die Lebensqualität der Patienten. Erste klinische Studien mit dem
Neuer Wirkstoff für Nierenpatienten mit Blutarmut
Der neue Bayer-Wirkstoff für Nierenpatienten mit Blutarmut greift in einen Regulationsmechanismus bestimmter Nierenzellen ein –
und führt letztlich zu einer verstärkten Produktion von roten Blutkörperchen: Der Bayer-Wirkstoff mit dem Namen HIF-PH-Inhibitor
stabilisiert ein Protein mit dem Namen Hypoxie induzierbarer Faktor (HIF). HIF aktiviert im Zellkern spezieller Nierenzellen die Produktion
von Erythropoetin, kurz EPO. Das Hormon wird dann von den Zellen freigesetzt und regt die Bildung roter Blutkörperchen an.
Bayer-Wirkstoff
HIF-PH-Inhibitor
Bayer-Wirkstoff
HIF-PH-Inhibitor
Hypoxie
induzierbarer
Faktor
(HIF)
Interaktives
Kardiologie-Tool
„HERZENSANGELEGENHEITEN und mehr…“
http://bayer.de/re2503
Zellkern
DNA mit
EPO-Gen
Produktion
des Hormons
Erythropoetin (EPO)
Knochenmark bildet
mehr rote Blutkörperchen
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Medizin Titelthema
Probenparade: Fein säuberlich aufgereiht sind die Urinproben vorbereitet für weitere
Untersuchungen. Nur so lassen sich jedem Patienten die korrekten Ergebnisse zuordnen.
neuen Bayer-Wirkstoff zeigten, dass dieser im therapeutischen
Bereich gut vertragen wurde. Derzeit beginnen weltweite klinische Studien zur Sicherheit und Wirksamkeit des neuen
HIF-PH-Inhibitors für Patienten mit Anämie und chronischer Nierenerkrankung. Aber die Forscher wollen ihre neuen Medikamente
nicht nur verträglicher für die Organe machen. Ein weiteres Ziel:
„Herz und Niere vor krankhaften Gewebeveränderungen schützen,
die oft bei Insuffizienzen auftreten“, sagt Schäfer. Denn wenn
das Bindegewebe bei Patienten mit solchen Krankheiten wuchert,
„Für beide Organe gelten
ähnliche Risikofaktoren“
Luis Miguel Ruilope ist Professor für Innere Medizin an der Universidad
Complutense in Madrid, Spanien. Er leitet die Bluthochdruckstation im
Krankenhaus 12 de Octubre. „research“ sprach mit dem Spezialisten
über die Komplexität von Herz- und Nierenerkrankungen.
Wie würden Sie die Bedeutung von Herz- und Nieren­
erkrankungen einschätzen?
Für beide Organe gelten häufig ähnliche Risikofaktoren, die zur
gleichzeitigen Entwicklung von Erkrankungen des Herz-Kreislauf(HK-)Systems und der Nieren führen. Deshalb leiden Patienten mit
HK-Erkrankungen häufig auch an chronischen Nierenkrankheiten.
Deren Vorhandensein erhöht zudem das Risiko für das Fortschreiten von HK-Erkrankungen, vor allem von Atherosklerose, wodurch
die Wahrscheinlichkeit von HK-Ereignissen wie Herzinfarkt oder
Herztod sowie einer Nierenerkrankung im Endstadium steigt.
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Bayer research 25
wird das Organ steif und kann seine Aufgabe nicht mehr ordentlich erfüllen – Fachleute sprechen von Narbenbildung oder Fibrose. „Fibrose war bei Insuffizienzpatienten bisher unumgänglich“,
sagt Schäfer. Die neuen Bayer-Substanzen greifen das Problem
jetzt mit neuen Wirkmechanismen an: „Indem wir neue Moleküle
entwickeln, die für Herz und Nieren verträglich sind, wollen wir
zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen. Denn viele Patienten leiden sowohl an einer Nieren- als auch einer Herzerkrankung – und
wir wollen ihr Leben verbessern“, so Schäfer.
Der MR-Antagonist, der HIF-PH-Inhibitor und die neuen Substanzen für die Behandlung fortgeschrittener Herz- und Niereninsuffizienz sind alle in den Wuppertaler Laboren entstanden. Doch
aus lokalen sollen nun internationale Entwicklungen werden: „Wir
bauen gerade ein Kooperationsnetzwerk zur Nierenforschung und
-entwicklung auf“, sagt Eitner. Solche Netzwerke sind bereits für
andere Organe wie Lunge und Herz etabliert. Denn bei Bayer
HealthCare sind die Forschungsbereiche in Organe aufgeteilt –
nicht in Krankheitsbilder: „Wir fokussieren uns von Anfang auf
den Patienten und die Organe, die wir behandeln wollen“, erklärt
Eitner. „Das schafft uns in der frühen Entwicklung ein Bewusstsein dafür, was der Mensch wirklich braucht.“ Und Nierenpatienten benötigen eben einen guten Schutz für Herz und Nieren.
www.research.bayer.de/niere
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Luis Miguel
Ruilope
Warum ist es so wichtig, bei der Entwicklung von Arzneimitteln
für das Herz oder die Nieren an beide Organe zu denken?
Geeignete Medikamente können sowohl das HK-System als auch
die Nieren positiv beeinflussen. Bei der Entwicklung chronischer
Nierenerkrankungen erhöhen neue Faktoren das Risiko für das
HK-System wie auch für die Nieren und können dadurch neue
Therapien erfordern – beispielsweise müssen Arzneimittel gegen
Anämie, zur Beeinflussung des Calcium-Phosphat-Stoffwechsels
oder stärker wirkende Diuretika in Erwägung gezogen werden.
Titelthema Medizin
Nierenexperten mit Durchblick: Prof. Dr. Frank Eitner und seine Mitarbeiterin Gerda Grusdat untersuchen
das Gewebe nieren­kranker Patienten an einem luftgefederten Spezialmikroskop für Fluoreszenzaufnahmen.
Bei der Arbeit an neuen Therapien haben sie jedoch nicht nur die Details im Blick, sondern auch die Wechselwirkungen der Nieren mit anderen Organen wie dem Herzen.
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