Biotechnologie
BioTech im Jahr 2023 – Alzheimer, Sichelzellenkrankheit und Fettleibigkeit
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Die Biotechnologiebranche hat in den letzten Jahren ein signifikantes Wachstum erlebt, wobei die Forschung in diesem Sektor wertvolle Erkenntnisse liefert, um medizinische Behandlungen zur Bekämpfung von Krankheiten zu verbessern, die Lebensqualität zu steigern und die menschliche Lebensspanne zu verlängern.
Biotechnologie ist der Zweig der angewandten Wissenschaft, der gesundheitsbezogene Produkte durch Nutzung lebender Organismen herstellt. Sie kombiniert mehrere Disziplinen, darunter Wissenschaft, Biologie, Physik, Chemie, Mathematik und Technologie.
Unternehmen wie Eli Lilly, Merck, Pfizer (PFE ), Amgen (AMGN ), Gilead Sciences (GILD ), Biogen, Modena, Regeneron Pharmaceuticals (REGN ), Johnson & Johnson (JNJ ), Roche, Idec, Celgene und AbbVie (ABBV ) geben Millionen von Dollar aus, um Lösungen im Bereich Gesundheit, Medizin, Genomik, Lebensmittelproduktion, Biokraftstoffe und Umweltsicherheit zu erforschen und zu entwickeln.
Mit einer Größe von 860 Milliarden Dollar wird die Branche bis zum Ende dieses Jahrzehnts voraussichtlich fast doppelt so groß sein. In diesem Jahr haben kontinuierliche Forschung und Entwicklung bereits zahlreiche spannende Durchbrüche hervorgebracht, mit bedeutenden Entdeckungen und den fortschrittlichsten Fortschritten im Kampf gegen Alzheimer, Sichelzellenkrankheit und Fettleibigkeit. Schauen wir uns diese also an!
Die neuen Behandlungen für Alzheimer
Die Alzheimer‑Krankheit (AD) nimmt schnell zu, mit geschätzten 6.2 million individuals mit AD‑Demenz in den USA und geschätzten 55 million individuals mit AD‑Demenz weltweit.
Eine fortschreitende Erkrankung, Alzheimer ist die häufigste Form von Demenz, die mit leichter Gedächtnisstörung beginnt. Die Krankheit schädigt und zerstört Gehirnzellen, die Denken, Gedächtnis und Sprache steuern. Im Laufe der Zeit führt sie zu einem allmählichen Verlust der Fähigkeit, sich zu erinnern, zu denken, Sprache zu verwenden und auf die Umwelt zu reagieren. Es kann sogar zu einer Reihe von Verhaltensänderungen aufgrund der Alzheimer‑Krankheit kommen.
Dennoch hat das Jahr 2023 einen großen Meilenstein in der AD‑Behandlung gesetzt. Wissenschaftler und Forscher entschlüsseln weiterhin die Komplexität von Alzheimer, um die Krankheit nicht nur besser zu verstehen und zu behandeln, sondern sie auch vollständig zu verhindern.
Anfang dieses Jahres hat die US‑amerikanische Food and Drug Administration (FDA) eine beschleunigte Zulassung für die bahnbrechende Behandlung namens LEQEMBI (lecanemab-irmb) erteilt. Entwickelt von Biogen und Eisai zeigte die Behandlung eine hohe Wirksamkeit bei der Verlangsamung des Krankheitsfortschritts sowie eine moderate Reduktion des kognitiven Verfalls bei Patienten im frühen Stadium von AD. Dies war tatsächlich die erste Behandlung, die nachweislich den Verlauf der Alzheimer‑Krankheit beeinflusst.
Das Medikament wird alle zwei Wochen per intravenöser Infusion (direkt in die Vene) verabreicht. Es wirkt, indem es ein klebriges Protein namens Amyloid aus dem Gehirn entfernt, das als Ursache für das Fortschreiten der Alzheimer‑Krankheit gilt.
“Es ist sehr aufregend, weil dies die erste Behandlung in unserer Geschichte ist, die eine eindeutige Verlangsamung des Rückgangs bei Alzheimer zeigt.”
– Dr. Christopher van Dyck, Direktor der Alzheimer Disease Research Unit an der Yale University, der die Studie leitete und zudem bezahlter Berater des Pharmaunternehmens Eisai ist
Die Studie für die Behandlung umfasste 1,795 Teilnehmer mit frühem, symptomatischem Alzheimer. Veröffentlicht im New England Journal of Medicine zeigten die Ergebnisse der Phase‑III‑Studie von Lecanemab, dass das Medikament nach eineinhalb Jahren Behandlung den klinischen Rückgang um 27 % im Vergleich zu Placebo‑Empfängern verlangsamte. Die Behandlung zielt selektiv auf Formen des Amyloid‑Proteins ab, von denen angenommen wird, dass sie „am toxischsten für Gehirnzellen“ sind, und bei den Behandelten wurde in Bildgebungsuntersuchungen ein signifikanter Rückgang des Proteins festgestellt.
Studienteilnehmer erfuhren zudem eine 37 %ige Verlangsamung des Rückgangs bei einer Messung der Alltagsfähigkeiten und eine 26 %ige Verlangsamung des Rückgangs bei einer wichtigen sekundären Messgröße der kognitiven Funktion im Vergleich zur Placebo‑Gruppe. Gleichzeitig wird Lecanemab in der globalen AHEAD-Studie getestet, die Personen anspricht, die zwar kognitiv normal sind, aber aufgrund erhöhter Amyloid‑Spiegel im Gehirn ein hohes Risiko für Symptome haben.
Laut Dr. van Dyck ist dies erst der Anfang, wobei Daten darauf hindeuten:
“Je länger die Behandlungsdauer, desto besser die Wirkung. Wir könnten einen größeren Nutzen sehen, wenn wir eingreifen, bevor erhebliche Hirnschäden aufgetreten sind.”
Was die Nebenwirkungen betrifft, treten typischerweise Hautrötungen, Schüttelfrost, Fieber, Hautausschlag und Gliederschmerzen auf, wobei die Mehrheit davon mild bis moderat ist und meist unmittelbar nach der ersten Dosis auftritt. Zusätzlich besteht das potenzielle Risiko von bildgebenden Anomalien im Zusammenhang mit Amyloid, die Gehirnblutungen, Ödeme oder Flüssigkeitsansammlungen im Gehirn umfassen können.
Die Behandlung wird unter dem Markennamen Leqembi™ verkauft, wobei Eisai den Preis auf 26,500 $ pro Jahr festsetzt. Der Preis könnte jedoch variieren, da das bundesstaatliche Krankenversicherungsprogramm Medicare angekündigt hat, 80 % der Kosten zu übernehmen, ohne dass eine Teilnahme an einer randomisierten klinischen Studie erforderlich ist. Die Centers for Medicare & Medicaid Services (CMS) bestätigten dies in der zweiten Jahreshälfte.
Im Juli hat die FDA dem Medikament zudem zum ersten Mal seit zwei Jahrzehnten eine vollständige traditionelle Zulassung erteilt. Allerdings gibt es eine „Black‑Box“-Warnung, die strengste Warnung der Behörde, bezüglich Hirnschwellungen und Blutungen bei dem Medikament aus Sicherheitsgründen.
Neben Leqembi hat dieses Jahr auch Fortschritte bei Alzheimer‑Impfstoffen gebracht. Das US‑Unternehmen Vaxxinity berichtete über erfolgreiche Phase‑2‑Studien von UB‑311, das toxische Amyloid‑Beta‑Formen im Gehirn anvisiert, wodurch nicht nur eine Immunantwort ausgelöst, sondern auch die Sicherheit demonstriert wurde. Als neuartiger Ansatz in der Alzheimer‑Behandlung könnte diese synthetische, peptidbasierte aktive Immuntherapie den Weg für langlebigere und kostengünstigere Alternativen zu den aktuellen Behandlungen ebnen, indem sie eine zielgerichtete Antikörperreaktion induziert.
Diese biotechnologischen Durchbrüche haben zweifellos neue Türen in der Alzheimer‑Forschung geöffnet, eine Grundlage für zukünftige Innovationen geschaffen und zu gezielteren und wirksameren Behandlungen geführt.
Neue Gentherapien gegen Sichelzellenkrankheit sind da
Eine seltene, schmerzhafte, erbliche Blutkrankheit, die Sichelzellenkrankheit (SCD), betrifft mehr als 100.000 Menschen in den USA und etwa 20 Millionen Menschen weltweit. Dies ist eine lebenslange und lebensbedrohliche Erkrankung, die sogar zu einem frühen Tod führen kann.
Bei dieser Erkrankung liegt das Problem in einer Mutation des Proteins, das in unseren roten Blutkörperchen den Sauerstoff transportiert, also des Hämoglobins. Durch diese Mutation verwandeln sich die normalerweise scheibenförmigen roten Blutkörperchen in die Form einer „Sichel“, die dazu neigt, zusammenzukleben. Diese mutierten Zellen verengen die Blutgefäße und reduzieren die Sauerstoffversorgung des gesamten Körpers, was zu starken Schmerzen, Schlaganfällen, Infektionen und Organversagen führt.
Derzeit ist eine Knochenmarktransplantation die einzige Heilung für diese lebensbedrohliche Krankheit, jedoch erfordert sie die schwierige Suche nach einem passenden Spender sowie das Risiko einer Abstoßung durch das Immunsystem. Daher hat sich die Gentherapie hier als mögliche Heilung für diese potenziell tödliche Erkrankung entwickelt.
Im Jahr 2023 kamen Gen‑ und Zelltherapien zur Behandlung von SCD dem Markteintritt näher als je zuvor. In einer wegweisenden Entscheidung genehmigte das US‑Department of Health and Human Services die ersten zellbasierten Gentherapien zur Behandlung von SCD bei Patienten ab 12 Jahren. Zu diesen Behandlungen gehören Casgevy von dem in Boston ansässigen Unternehmen CRISPR Therapeutics (CRSP ) und Vertex Pharmaceuticals (VRTX ) sowie Lyfgenia vom Arzneimittelhersteller Bluebird Bio Inc.
Von den beiden ist Casgevy die erste von der FDA zugelassene Behandlung, die mit der CRISPR‑Cas9‑Genom‑Editierungstechnologie entwickelt wurde, die laut Vertex wegen ihrer Fähigkeit ausgewählt wurde, permanente und präzise Änderungen an einem spezifischen Ort vorzunehmen, jedoch „ohne Hinweise auf Off‑Target‑Effekte\”.
Bei CRISPR‑Cas9 wird die DNA der Patienten an gezielten Stellen geschnitten, dann präzise bearbeitet, um DNA hinzuzufügen, zu entfernen oder zu verändern, und anschließend werden die modifizierten Zellen zurück in den Patienten transplantiert. Sobald sie im Körper sind, verankern sie sich und wachsen im Knochenmark und erhöhen die Produktion von fetalem Hämoglobin (HbF), um das Verformen der roten Blutkörperchen zu verhindern. Vertex sagte:
“Wir sind sehr zufrieden mit der Stärke unserer Daten für exa‑cel – Wirksamkeit, Sicherheit und Dauerhaftigkeit der Reaktion – und wir glauben, dass die auf der EHA präsentierten Daten ein differenziertes Profil bei SCD etabliert haben.”
Lyfgenia nutzte kein CRISPR. Stattdessen verfolgte es den traditionellen Weg der Gentherapie, indem ein lentiviraler Vektor, eine Virusfamilie, zur Genmodifikation eingesetzt wurde. Hier werden die hämatopoetischen Stammzellen von SCD‑Patienten genetisch modifiziert, um ein spezielles Hämoglobin HbAT87Q zu produzieren, das ähnlich wie normales erwachsenes Hämoglobin funktioniert, jedoch aus der Gentherapie stammt und dem Patienten verabreicht wird.
Im Fall der zellbasierten Gentherapie Casgevy nahmen insgesamt 44 Patienten an der Studie teil. Davon hatten 31 ausreichend lange Nachbeobachtungszeiten, um ausgewertet zu werden, was zeigte, dass 29 Patienten mindestens ein Jahr lang schwere VOC‑Episoden (vaso‑okklusive Krisen) beseitigt hatten, während bei allen keine Transplantatabstoßung oder -versagen auftrat. Ähnlich erreichten im Lyfgenia‑Studienarm 22 von 32 Patienten eine vollständige Auflösung der VOEs.
Was die Nebenwirkungen betrifft, waren Mundgeschwüre, Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen, Fieber sowie niedrige Werte von Blutplättchen und weißen Blutkörperchen die häufigsten. Im Fall von Casgevy traten zudem muskuloskelettale Schmerzen und Bauchschmerzen auf, während bei Lyfgenia auch hämatologische Malignität bzw. Blutkrebs gemeldet wurde, was zu einer Box‑Warnung der FDA führte, nachdem zwei Studienpatienten an einer Form von Leukämie starben.
Doch das ist nicht alles. Diese neuartigen Therapien zeigen auch Potenzial zur Behandlung anderer Krankheiten über ihre derzeitigen Anwendungen hinaus. Beispielsweise sind CRISPR‑basierte Behandlungen nicht auf SCD beschränkt; sie könnten erbliche Blutkrankheiten wie Beta‑Thalassämie adressieren. Darüber hinaus könnten sie bei familiärer Hypercholesterinämie, einer erblichen Form von hohem Cholesterin, und sogar bei Amyloidose, einer seltenen Lebererkrankung, wirksam sein. Der erfolgreiche Einsatz von CRISPR in diesen Bereichen unterstreicht das breite Potenzial der Gen‑Editierung, die Medizin zu revolutionieren, indem Lösungen für viele zuvor unheilbare Krankheiten bereitgestellt und die öffentliche Gesundheit erheblich verbessert werden.
Obwohl es ein großer Fortschritt ist, ist dies erst der Anfang, und es muss noch viel Arbeit geleistet werden, um die Therapie breit zugänglich zu machen, wobei die größten Hürden die Kosten darstellen. Diese neuen Therapien werden über eine Million Dollar kosten, was bedeutet, dass nicht nur Menschen in anderen Ländern, sondern auch die meisten Amerikaner sich diese nicht leisten können. Daher liegt noch ein weiter Weg vor uns, bis diese Gen‑Editierungs‑Behandlungen erschwinglicher werden.
Das Problem der Fettleibigkeit direkt angehen
Das Jahr 2023 war auch ein bahnbrechendes Jahr in der Biotech‑Industrie, um Fettleibigkeit mit neuen Gewichts‑ und Diabetes‑Medikamenten wie Ozempic und Wegovy von Novo Nordisk zu bekämpfen, die die Welt im Sturm eroberten. Diese neuen Medikamente zeigten eine enorme Wirksamkeit bei der Gewichtsabnahme und wurden daher sehr populär.
Als Mitglieder der Klasse der GLP‑1‑Analoga wirken diese neuen Medikamente, indem sie ein wichtiges GLP‑1‑Hormon aktivieren, das vom Darm als Reaktion auf die Nahrungsaufnahme produziert wird, und unterstützen die Gewichtsabnahme, indem sie den Appetit reduzieren, die Magenentleerung verlangsamen und die Insulinfreisetzung steigern.
In Ozempic und Wegovy ist der Wirkstoff Semaglutid, während der Wirkstoff im Diabetes‑Medikament Mounjaro von Eli Lilly Tirzepatid ist, das ebenfalls zur Gewichtsabnahme führt.
Während innovative Ansätze und neue Behandlungen in diesem Bereich Einzug halten, dringt auch die Gentherapie vor, die langfristige Lösungen für das Gewichtsmanagement bieten kann, indem sie spezifische Gene, die für Fettleibigkeit verantwortlich sind, anvisiert.
Da Fettleibigkeit fast 42 % der erwachsenen US‑Bevölkerung betrifft und das Risiko für Diabetes, Bluthochdruck, Krebs und Herzkrankheiten erhöht, steigt die Forschung und Investition zur Bewältigung dieses Problems erheblich. Eine neue Studie, unterstützt von Fördermitteln des NIH, Novo Nordisk, der National Science Foundation, der Abteilung für Maschinenbau am MIT und einem Schmidt Science Fellowship, weist darauf hin, dass alternative Methoden nötig sind, da Verhaltensänderungen schwer umzusetzen sind und pharmakologische Therapien Grenzen haben.
Die Forschung mit dem Titel „Ein vibrierender, einnehmbarer bioelektronischer Stimulator moduliert die Magen‑Dehnungsrezeptoren für illusorische Sättigung“, veröffentlicht in Science Advances, stellte fest, dass wirksame Therapien zur Behandlung dieser Krankheit eine hohe Patientenadhärenz oder invasive chirurgische Eingriffe erfordern. Daher wurde ein Gerät namens vibrierender, einnehmbarer bioelektronischer Stimulator oder VIBE vorgeschlagen.
Mit ihrem neuen Gerät nutzen Ingenieure des MIT die normalen Funktionen unseres Körpers – wenn wir eine große Mahlzeit zu uns nehmen, dehnt sich unser Magen aus, und Mechanorezeptoren erfassen dies und senden Signale über den Vagusnerv an das Gehirn, was zur Produktion von Hormonen und Insulin führt, die allen dabei helfen, Nahrung zu verdauen, ein Sättigungsgefühl zu erzeugen und das Essen zu beenden, während die Konzentration des hungerfördernden Hormons Ghrelin sinkt.
Im Fall von VIBE wird eine Illusion von Dehnung erzeugt, um Essgewohnheiten anzupassen. Statt ein Glas Wasser vor dem Essen zu trinken, nimmt man hier eine Pille ein.
Das Gerät ist so konzipiert, dass es oral eingenommen wird, um Kontakt mit der Magenschleimhaut aufrechtzuerhalten, aktiviert wird, wenn es in Magensaft eingetaucht ist, mit Amplituden vibriert, die ausreichen, um die gastric intraganglionic laminar endings (IGLEs) für einen festgelegten Zeitraum zu stimulieren, und sicher den Magen‑Darm‑Trakt passiert.
Dieses neue Gerät, in Form einer Pille, wird von einer kleinen Silberoxidbatterie betrieben. Beim Schlucken gelangt es durch den Darm und kommt mit Magensaft in Kontakt. Diese Interaktion lässt den Magen etwa 30 Minuten lang vibrieren, stimuliert den Vagusnerv – ähnlich den Effekten einer Magenbypass‑Operation – und erzeugt folglich das Gefühl von Sättigung.
Die neue Erfindung wird mit Ozempic und Wegovy verglichen, da sie Menschen hilft, ihre Kalorienaufnahme zu steuern und Gewichtszunahme zu verhindern.
Laut der ehemaligen MIT‑Absolventin Shriya Srinivasan, Ph.D., die Assistenzprofessorin für Bioengineering an der Harvard University ist, können Menschen, die nicht nur Gewicht verlieren, sondern auch ihren Appetit kontrollieren wollen, diese Pille vor jeder Mahlzeit einnehmen. Srinivasan, die die Hauptautorin der neuen Studie ist, fügte hinzu:
“Das könnte wirklich interessant sein, da es eine Option bieten würde, die die Nebenwirkungen, die wir bei anderen pharmakologischen Behandlungen sehen, minimieren könnte.”
Um die Leistung von VIBES zu untersuchen, verwendeten die Forscher Yorkshire‑Schweine (aufgrund ihrer ähnlichen Magenanatomie zum Menschen) mit einem Gewicht von 50–80 kg und einem Alter von 4 bis 6 Monaten. Die Pille wurde endoskopisch in ihre Magenhöhle eingesetzt. Neben der Stimulierung der Freisetzung von Hormonen, die Sättigung signalisieren, zeigte sich, dass die Tiere, denen die Pille 20 Minuten vor dem Essen verabreicht wurde, eine signifikante Reduktion ihrer Nahrungsaufnahme hatten. Laut Studie führte dies “konsequent zu einer verringerten Nahrungsaufnahme” um etwa 40 % und verringerte die Gewichtszunahme.
Die Studie, laut ihrem leitenden Autor Giovanni Traverso, Gastroenterologe am Brigham and Women’s Hospital:
“Demonstriert die Wirksamkeit einer kostengünstigen, nicht‑invasiven Intervention zur Reduzierung der Nahrungsaufnahme und Kalorienzufuhr.”
Doch obwohl das Gerät effektiv Sättigung induziert und, wie Traverso glaubt, “das Potenzial hat, therapeutische Optionen für Patienten mit Fettleibigkeit zu revolutionieren”, besteht weiterhin Bedarf an weiteren Studien, um “die physiologischen Auswirkungen des Geräts zu untersuchen, bevor es für Patienten verfügbar ist.”
Insgesamt hat ein besseres Verständnis von Fettleibigkeit dazu geführt, dass sich der Arzneimittelmarkt schnell erweitert. Darüber hinaus, da immer mehr Menschen diese Erkrankung als ernsthafte medizinische Bedingung anerkennen, steigt die Nachfrage nach diesen Medikamenten exponentiell, ebenso wie nach wirksameren Behandlungen.
Klicken Sie hier für die Liste der Top‑Unternehmen im Bereich der Fettleibigkeitsbehandlung.
Abschließender Gedanke
Wie wir gesehen haben, hat die Biotechnologie zahlreiche Durchbrüche bei der Behandlung von Alzheimer, Sichelzellenkrankheit und Fettleibigkeit erzielt. Darüber hinaus haben wir viele Entwicklungen in der präzisen Genom‑Editierung, synthetischen Biologie, Onkologie, Organe‑auf‑Chip‑Technologie, Next‑Gen‑Sequenzierung und künstlicher Intelligenz beobachtet.
Während die Branche weiterhin einige der herausforderndsten Gesundheitsprobleme angeht, werden wir im nächsten Jahr noch mehr Fortschritte und Trends sehen, die für Jahre oder Jahrzehnte große Wellen schlagen und unser Leben verbessern werden.
