Wirkstoffe einfach grüner designen?

Grundsätzlich ist es möglich, die spätere Umweltverträglichkeit eines Arzneimittels bereits in der Phase der Wirkstofffindung (Drug Discovery) zu berücksichtigen, von der frühen Phase der „Hit Selection“ (Screening nach potenziell geeigneten Molekülen) bis hin zur späteren „Lead Optimization“ (Optimierung der geeignetsten Kandidaten). Zu diesem Schluss kommen Neele Puhlmann, Rodrigo Vidaurre und Klaus Kümmerer, nachdem sie sich mit 30 Experten aus der Wirkstoffentwicklung sowie für Umweltfragen von sieben internationalen Pharmaunternehmen in der Form von strukturierten Interviews ausgetauscht haben. Aber es müssen eben auch einige Voraussetzungen erfüllt sein.

Win-Win bei der Parameteroptimierung möglich

Einige der Parameter würden dabei gleichzeitig die Umweltverträglichkeit erhöhen, als auch die Wirkstoffeigenschaften in anderer Hinsicht verbessern. Beispielsweise reduziert eine hohe Target-Spezifität nicht nur unerwünschte Off-Target-Effekte bei den Behandelten, sondern auch in der Umwelt. Eine hohe Bioverfügbarkeit führt zu geringeren erforderlichen Dosierungen bei den Patient:innen und gleichzeitig zu geringeren in die Umwelt ausgeschiedenen Wirkstoffmengen.

Bei anderen Parametern gab es hingegen Bedenken, dass eine Optimierung zugunsten von Umweltaspekten möglicherweise an anderer Stelle von Nachteil sein könnte. So sollte trotz Optimierung der Bioabbaubarkeit eines Wirkstoffes in der Umwelt eine ausreichende Stabilität für Lagerung und Anwendung gewährleistet sein.

Off-Target-Effekte auch am Fischmodell untersuchen

Damit entsprechende Parameter im Entwicklungsprozess berücksichtigt werden, heben die Befragten immer wieder die Relevanz von geeigneten computerbasierten (in silico) Modellen und In-vitro-Testverfahren hervor, mit denen sich die Umweltverträglichkeit von Wirkstoffkandidaten in erster Näherung abschätzen lässt. Das Auftreten von Off-Target-Effekten würde derzeit in der Regel an murinen oder humanen Enzymen getestet. Denkbar wäre beispielsweise eine Erweiterung solcher Test-Panele um Enzyme aus Fischen, um abschätzen zu können, welche unerwünschten Wirkungen bei diesen zu erwarten sind. Ob solche Modelle und Testverfahren vorhanden sind, welchen Durchsatz sie haben und welche Kosten bei der Anwendung anfallen, spielen hierbei eine große Rolle für den tatsächlichen Einsatz.

Hilfreich wären des Weiteren ein früherer Einbezug von Fachleuchten für Umweltfragen in die Arzneistoffentwicklung. Diese Expert:innen würden derzeit oft erst in der Phase der Präklinik konsultiert – einer Entwicklungsphase, in der am Wirkstoffmolekül nichts mehr verändert wird. Auch Anreize finanzieller, sozialer oder regulatorischer Natur betrachteten die interviewten Experten als sinnvoll, um die Entwicklung möglichst grüner Wirkstoffe zu fördern.

^Literatur

^{Puhlmann N., et al. Designing greener active pharmaceutical ingredients: Insights from pharmaceutical industry into drug discovery and development. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2024;192:106614. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2023.106614}