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Erythropoetin

Erythropoetin

Erythropoetin

OberflĂ€chenmodell von Erythropoetin (Mitte) im Komplex mit seinem Rezeptor, nach PDB 1EER
Vorhandene Strukturdaten: 1buy, 1cn4, 1eer
Masse/LĂ€nge PrimĂ€rstruktur 165 AminosĂ€uren; 34 kDa
SekundÀr- bis QuartÀrstruktur Glykoprotein
PrÀkursor PrÀPro-EPO-Protein
Bezeichner
Gen-Namen EPO; EP; MGC138142
Externe IDs OMIM133170 UniProtP01588   MGI95407 CAS-Nummer113427-24-0 Darbepoetin: 11096-26-7
Arzneistoffangaben
ATC-Code B03XA01
B03XA02
DrugBank DB00016
Wirkstoffklasse Hormon
Verschreibungspflicht ja
Vorkommen
Homologie-Familie Erythropoetin-2
Übergeordnetes Taxon Euteleostomi
Erythropoetin (eˌʁʏtʁoˈpo.e.tÉȘn, von altgriech. ጐρυΞρός erythros „rot“ und Ï€ÎżÎčÎ”áż–Îœ poiein „machen“, Synonyme: EPO, Erythropoietin, Epoetin, historisch auch: HĂ€matopoetin) ist ein Glykoprotein-Hormon, das als Wachstumsfaktor fĂŒr die Bildung roter Blutkörperchen (Erythrozyten) wĂ€hrend der Blutbildung (HĂ€matopoese) von Bedeutung ist. Erythropoetin zĂ€hlt damit zu den so genannten „Erythropoiesis Stimulating Agents“ (Kurzform: ESA). Als Therapeutikum wird biotechnologisch hergestelltes Erythropoetin vorwiegend bei der Behandlung der Blutarmut von Dialysepatienten, bei denen die Blutbildung infolge eines Nierenversagens gestört ist, und nach aggressiven Chemotherapiezyklen eingesetzt. Durch zahlreiche DopingfĂ€lle im Profisport erlangte Erythropoetin eine große Bekanntheit.

Inhaltsverzeichnis

Biosynthese

Bei vermindertem Sauerstoffgehalt des Blutes wird durch Transkriptionsfaktoren die Biosynthese von EPO in Gang gebracht. Diese findet hauptsĂ€chlich in den Nieren statt. Das erzeugte Hormon gelangt ĂŒber den Blutkreislauf an seine Wirkungsorte.

Im Menschen wird EPO etwa zu 85–90 % in der Niere durch die Endothelzellen der um die NierenkanĂ€lchen gelegenen Kapillaren und zu 10–15 % auch durch die Hepatozyten der Leber gebildet. Zudem konnte eine SyntheseaktivitĂ€t im Gehirn, in der GebĂ€rmutter, im Hoden, in der Milz und sogar in Haarfollikel-Zellen[1] nachgewiesen werden.

Das EPO-Gen im Menschen befindet sich auf dem Chromosom 7 (Position 7q21-7q22). Die Synthese wird stimuliert durch eine verminderte SauerstoffsĂ€ttigung (Hypoxie) des Blutes. Dies fĂŒhrt zur Verlagerung der α-Untereinheit des „Hypoxie-induzierten Faktors“ (kurz HIF) vom Zytoplasma in den Zellkern EPO-exprimierender Zellen. Dort bindet HIF-α an die zugehörige ÎČ-Untereinheit (HIF-ÎČ), wodurch das fertige Heterodimer HIF-1 entsteht. Dieses wiederum bindet nachfolgend an das „cAMP response element-binding protein“ (kurz CREB) und einen weiteren Transkriptionsfaktor (p300). Der daraus resultierende, aus nunmehr drei Elementen bestehende Proteinkomplex leitet dann durch Bindung an das 3'-Ende des EPO-Gens die Transkription in die zugehörige mRNA ein. Diese wird an den Ribosomen in das Protein Erythropoetin translatiert.

Biologische Funktion

Schnittstellen der Wirkung von EPO wÀhrend der HÀmatopoese (modifiziert nach G. Croston)
rote Pfeile: Erythropoese;
TGF = Transforming Growth Factor;
MIP = Macrophage Inflammatory Protein;
IL = Interleukin;
G-CSF = Granulocyte-Colony Stimulating Factor;
SCF = Stem Cell Factor;
IGF = Insulin-like Growth Factor;
FLT-3/FLK-2 = Rezeptor-Tyrosinkinase;
BFU-E = Erythroid Burst Forming Unit;
CFU-E = Erythroid Colony Forming Unit

Erythropoetin wirkt ĂŒberall dort im Körper, wo der so genannte EPO-Rezeptor auf der OberflĂ€che der Zellen gebildet wird. Das sind neben anderen Geweben insbesondere die Stammzellen im Knochenmark, aus denen kontinuierlich neue Blutzellen hervorgehen. EPO bewirkt, dass aus diesen Stammzellen Erythrozyten (rote Blutkörperchen) entstehen.

Über die Bildung und Entwicklung roter Blutkörperchen siehe auch den Hauptartikel Erythropoese.

Die Serumkonzentration des Hormons im gesunden Menschen liegt zwischen 6 und 32 mU/mL und die Plasmahalbwertszeit zwischen 2 und 13 Stunden.[2] Bei der Erythropoese bindet EPO im Knochenmark an den transmembranen Erythropoetin-Rezeptor der VorlĂ€uferzellen des Typs BFU-E (Erythroid Burst Forming Unit), die zunĂ€chst zu den reiferen VorlĂ€uferzellen des Typs CFU-E (Erythroid Colony Forming Unit) und schließlich zu Erythrozyten ausdifferenzieren.

JAK-STAT-Signalweg nach Bindung von EPO an seinen Rezeptor (vereinfachte Darstellung)

Der Rezeptor (EpoR) gehört zur Familie der Zytokin-Rezeptoren, deren strukturelle Gemeinsamkeiten in zwei oder mehr immunglobulin-Ă€hnlichen DomĂ€nen, vier gleich angeordneten Cystein-Resten und der extrazellulĂ€ren Sequenz WSXWS (Trp-Ser-variable AminosĂ€ure-Trp-Ser) bestehen. Die Bindung von EPO fĂŒhrt zu einer Homodimerisierung des Rezeptors, welche wiederum via Transphosphorylierung das rezeptorgekoppelte Enzym Januskinase-2 aktiviert. Dabei werden spezifische, intrazellulĂ€r rezeptorassoziierte Tyrosin-Reste phosphoryliert und dienen hierdurch als Kopplungsstation fĂŒr das Signaltransduktionsprotein STAT5, wodurch verschiedene Signaltransduktionskaskaden in Gang gesetzt werden. Insgesamt sind daran 94 Proteine beteiligt.

Pro Tag werden circa 200 Milliarden Erythrozyten gebildet. ZusĂ€tzlich zur eigentlichen Erythropoese wirkt EPO bei der Differenzierung der VorlĂ€uferzellen als Apoptosehemmer und stimuliert in geringem Maße auch die Bildung von Megakaryozyten. Akute und chronische Insuffizienzen infolge degenerativer Erkrankungen der Niere fĂŒhren zu verminderten EPO-Bildung und damit zur renalen AnĂ€mie.

Die Aufgabe von EPO im Organismus ist nicht allein auf die Bildung neuer Erythrozyten beschrĂ€nkt. Immunzytochemische Hybridisierungsuntersuchungen haben gezeigt, dass EpoR in den unterschiedlichsten somatischen Zellen zu finden ist. Dazu gehören Neurone, Astrozyten, Mikroglia- und Herzmuskelzellen. EPO/EpoR-Interaktionen wurden in den verschiedensten nicht blutbildenden Geweben in Zusammenhang mit ZellteilungsvorgĂ€ngen, Chemotaxis, Angiogenese, Aktivierung intrazellulĂ€ren Calciums und Apoptosehemmung nachgewiesen. Spezifische EPO-Bindungsstellen wurden in Nervenzellen nachgewiesen, insbesondere auch im Hippocampus, einer Hirnregion, die besonders anfĂ€llig fĂŒr eine durch Sauerstoffmangel verursachte SchĂ€digung ist. Im Mausmodell wurde nachgewiesen, dass durch die gezielte Gabe von EPO die NerventĂ€tigkeit im Hippocampus gesteigert wird und so verbesserte Lern- und Erinnerungsleistungen bei den Tieren zu beobachten sind, und dies unabhĂ€ngig von den blutbildenden Eigenschaften des Hormons.[3] In mehreren Tiermodellen des Hirninfarkts und des Sauerstoffmangels konnte ein schĂŒtzender Effekt von EPO nachgewiesen werden. Diese Erkenntnisse könnten neue TherapieansĂ€tze fĂŒr chronische Krankheiten (Multiple Sklerose, Schizophrenie) sowie akuten neurologischen Erkrankungen (Schlaganfall) bieten (siehe hierzu Indikationen fĂŒr die Therapie mit EPO).

Im Mausmodell konnte nachgewiesen werden, dass die zytoprotektive Eigenschaft von EPO bei Herzmuskelzellen auf der Wirkung des Enzyms HĂ€moxygenase-1 beruht, dessen durch EPO vermittelte Expression ĂŒber die p38 MAPK-Signaltransduktionskaskade in Gang gesetzt wird.[4]

Strukturelle Eigenschaften

Schematische Darstellung des EPO-MolekĂŒls mit Zuckerseitenketten (Glykosylierungen)
Asn24: N-glykosyliert, tri-antennÀr, di-sialyliert.
Asn38: N-glykosyliert, tetra-antennÀr, tetra-sialyliert.
Asn83: N-glykosyliert, tetra-antennÀr, tri-sialyliert.
Ser126: O-glykosyliert, mono-antennÀr, di-sialyliert.

EPO gehört phylogenetisch zu einer Zytokinfamilie, die neben EPO auch Somatropin, Prolaktin, die Interleukine 2–7 sowie die so genannten „Colony Stimulating Factors“ (G-CSF, M-CSF und GM-CSF) umfasst.

AminosÀuresequenz von EPO (Einbuchstabencode)[5]

        10         20         30         40         50         60
MGVHECPAWL WLLLSLLSLP LGLPVLGAPP RLICDSRVLE RYLLEAKEAE NITTGCAEHC

        70         80         90        100        110        120
SLNENITVPD TKVNFYAWKR MEVGQQAVEV WQGLALLSEA VLRGQALLVN SSQPWEPLQL

       130        140        150        160        170        180
HVDKAVSGLR SLTTLLRALG AQKEAISPPD AASAAPLRTI TADTFRKLFR VYSNFLRGKL

       190
KLYTGEACRT GDR


Kalottenmodell des EPO-MolekĂŒls

Das EPO-Gen (5,4 kb, 5 Exons und 4 Introns) codiert ein PrĂ€Pro-EPO-Protein mit 193 AminosĂ€ureresten. Bei der posttranslationalen Modifikation wird N-terminal ein Signalpeptid mit 27 AminosĂ€ureresten sowie C-terminal ein Argininrest durch eine intrazellulĂ€re Carboxypeptidase abgespalten.

Chemisch ist humanes EPO ein saures, unverzweigtes Polypeptid aus 165 AminosĂ€uren mit einer MolekĂŒlmasse von etwa 34 kDa. Die SekundĂ€rstruktur besteht aus vier antiparallelen α-Helices inklusiver benachbarter Schleifen. Der Kohlenhydratanteil, der etwa 40 % der MolekĂŒlmasse betrĂ€gt, besteht aus einer O-glykosidisch (Ser 126) und drei N-glykosidisch (Asn 24, Asn 38 und Asn 83) gebundenen Zuckerseitenketten. Die Seitenketten ihrerseits setzen sich aus den Monosacchariden Mannose, Galaktose, Fucose, N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalactosamin und N-AcetylneuraminsĂ€ure zusammen. Die N-glykosidisch gebundenen Seitenketten besitzen mehrere Verzweigungen, die man auch als “Antennen” bezeichnet. Im Gegensatz zur konstanten AminosĂ€uresequenz des EPO-MolekĂŒls sind die Zuckerstrukturen variabel. Man spricht in diesem Zusammenhang von der MikroheterogenitĂ€t des EPO-MolekĂŒls, die sowohl im natĂŒrlichen (nativen) als auch im rekombinanten EPO auftritt. Diese ist einerseits gekennzeichnet durch variable Abfolgen der Monosaccharide in den Zuckerseitenketten, anderseits durch die variable Anzahl der endstĂ€ndigen N-AcetylneuraminsĂ€uren. Diese, auch unter dem Trivialnamen SialinsĂ€uren bekannt, sind entscheidend fĂŒr die biologische AktivitĂ€t des Glykoproteins: Je höher der Sialylierungsgrad, desto höher sind die AktivitĂ€t und die Serumhalbwertszeit des Hormons. Bemerkenswert ist, dass hoch-sialylierte Isoformen in In-vitro-Experimenten eine geringere AffinitĂ€t zum EPO-Rezeptor zeigen. Dies erklĂ€rt wiederum, weshalb die asialylierten Isoformen, bei denen die endstĂ€ndigen SialinsĂ€uren entfernt sind, auf Grund der hohen RezeptoraffinitĂ€t unmittelbar in der Leber durch die parenchymalen Zellen (Hepatozyten), die den EPO-Rezeptor tragen, abgereichert werden und somit wirkungslos sind. Funktionale Isoformen werden dagegen nach und nach auch durch andere Körperzellen, die den EPO-Rezeptor tragen, abgebaut. Beim Abbau werden die EPO-MolekĂŒle durch eine rezeptorvermittelte Endocytose in Lysosomen internalisiert und dort zerlegt. In weiterfĂŒhrenden Untersuchungen mit EPO-Ă€hnlichen MolekĂŒlen ohne RezeptoraffinitĂ€t konnte gezeigt werden, dass die ĂŒber den EPO-Rezeptor vermittelte Endocytose nur zum Teil zur Abreicherung von EPO aus dem Blutkreislauf beitrĂ€gt. Vielmehr scheinen Abbauwege ĂŒber das Stroma-Gewebe und das LymphgefĂ€ĂŸsystem ausschlaggebend zu sein. Offenbar sind auch Makrophagen und neutrophile Granulozyten daran beteiligt.[6]

Die Zuckerseitenketten beeinflussen auch die StabilitĂ€t des EPO-MolekĂŒls und ĂŒben dabei eine Schutzfunktion aus. Deglykosyliertes EPO, das keine Zuckerseitenketten besitzt, ist deutlich empfindlicher gegenĂŒber pH- und temperaturinduzierten Denaturierungen als natĂŒrliches, glycosyliertes EPO.[7]

Eine optionale Besonderheit des EPO-MolekĂŒls ist die Sulfatierung N-glykosidischer Zuckerseitenketten. Die genaue Funktion der Sulfatierung, die sowohl im nativen als auch im rekombinanten MolekĂŒl nachweisbar ist, ist bisher unbekannt.

Die zytoprotektiven Eigenschaften von EPO (siehe Kapitel Biologische Funktion) werden offenbar bestimmt durch Peptidsequenzen der α-Helix B im EPO-MolekĂŒl. Dies haben In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen mit synthetischen sequenzhomologen Peptiden gezeigt. DemgegenĂŒber haben besagte Sequenzen keine erythropoetische Eigenschaften.[8]

EPO als Therapeutikum

Forschungsgeschichte

Die Forschungsgeschichte des Erythropoetins ist naturgemĂ€ĂŸ eng verknĂŒpft mit dem Erkenntnisgewinn ĂŒber Entstehung und Funktion des Blutes. Schon seit der FrĂŒhgeschichte ist die Bedeutung des Blutes fĂŒr die VitalitĂ€t des Menschen bekannt. In vielen Kulturkreisen stand Blut im Zentrum ritueller Zeremonien. HĂ€ufig wurde das Blut eines starken Tieres oder eines getöteten Feindes verabreicht, um dessen Kraft und Mut auf den EmpfĂ€nger zu ĂŒbertragen. Selbst in der Bibel ist seine Bedeutung niedergeschrieben. Im 3. Buch Mose, Kapitel 17, Vers 11 heißt es: „Denn des Leibes Leben [Seele] ist im Blut (...)“.

Die erste erfolgreiche Bluttransfusion zur Behandlung einer AnĂ€mie nahmen Jean-Baptiste Denis (* 1643, † 1704), Leibarzt von Ludwig XIV. und der Chirurg Paul Emmerez († 1690) am 15. Juni 1667 in Paris vor. Sie fĂŒhrten dem Patienten, dessen Zustand sich nach der Transfusion deutlich besserte, das Blut eines Lammes zu. Der englische GynĂ€kologe und Geburtshelfer James Blundell (* 1791, † 1878) fĂŒhrte 1825 die erste erfolgreiche homologe Transfusion am Menschen durch, bei der eine Patientin mit starken Blutungen das Blut ihres Ehemanns erhielt. Der genaue Hintergrund fĂŒr die Wirkung ihrer Therapien blieb den behandelnden Ärzten jedoch verborgen. Erst zur Mitte des 19. Jahrhunderts lieferten Felix Hoppe-Seyler mit der Entdeckung des HĂ€moglobin und Ernst Neumann durch seine Arbeiten ĂŒber das Knochenmark als Ort der Blutbildung erste Erkenntnisse ĂŒber die Entstehung und die Funktion des Blutes.

1863 erkannte der französische Arzt Denis Jourdanet indirekt den Zusammenhang zwischen erniedrigtem Sauerstoffpartialdruck und Erhöhung der Erythrozytenzahl, als er hĂ€matokritische Untersuchungen an Personen durchfĂŒhrte, die sich lĂ€ngere Zeit in alpinen Höhenlagen aufgehalten hatten. Jourdanet stellte fest, dass das Blut seiner Probanden dickflĂŒssiger war als dasjenige seiner “normalen” Patienten. Den direkten Zusammenhang stellte Friedrich Miescher 1893 her. Miescher beschrieb die Bildung der Erythrozyten als Ergebnis einer verminderten Sauerstoffversorgung des Knochenmarks. Auf dieser Grundlage gab es Bestrebungen, AnĂ€mien mittels gezielt induzierten Hypoxien zu therapieren.

Im Jahr 1906 stellten der Franzose Paul Carnot (* 1869, † 1957) und seine Mitarbeiterin Catherine Deflandre erstmals die Hypothese auf, dass ein humoraler Faktor die Blutbildung regele. Ihre Hypothese grĂŒndete auf Experimenten, bei denen das Blutserum von Kaninchen, die zuvor durch Aderlass anĂ€misch gemacht wurden, nach Injektion in gesunde Kaninchen bei diesen die Anzahl roter Blutkörperchen deutlich erhöht. Zahlreiche Versuche anderer Forscher, die Ergebnisse von Carnot und Deflandre zu reproduzieren, schlugen fehl. Erst durch die Verwendung von Phenylhydrazin, einer hĂ€molytischen Chemikalie zur Induktion einer AnĂ€mie, konnten auch andere Forscher, wie zum Beispiel 1911 Camillo Gibelli von der UniversitĂ€t Genua, in der Versuchsanordnung von Carnot und Deflandre deren Hypothese aufrechterhalten. Weitere Hinweise fĂŒr die Richtigkeit der Hypothese eines humoralen Faktors lieferten Experimente, bei denen die Blutbildung in normalen Tieren durch Serum von Tieren verstĂ€rkt werden konnte, die unter hypoxischen Bedingungen gehalten wurden. Hier konnte insbesondere Georges Sandor (* 1906, † 1997) vom Institut Pasteur in den 1930er Jahren bedeutende Erfolge erzielen. Die beiden finnischen Nephrologen Eva Bonsdorff (* 1918) und Eeva Jalavisto (* 1909, † 1966) gaben schließlich 1948 diesem Faktor den Namen Erythropoetin, kurz EPO.

Als eigentlicher „Entdecker“ gilt gemeinhin Allan Jacob Erslev, der 1953 die ersten fundierten wissenschaftlichen Publikationen veröffentlichte, in denen die Existenz von Erythropoetin zweifelsfrei bewiesen wurde. Zur SchlĂŒsselfigur der weiteren EPO-Forschung wurde jedoch Eugene Goldwasser. 1954 bestĂ€tigten er und seine Arbeitsgruppe von der University of Chicago die Arbeiten Erslevs durch eigene Ergebnisse. Goldwasser und sein Mitarbeiter Leon Orris Jacobson konnten zunĂ€chst 1957 indirekt nachweisen, dass EPO in der Niere gebildet wird, und 1977 dann erstmals humanes EPO im Milligramm-Maßstab aus dem Urin isolieren. 1983 gelang Fu-Kuen Lin, einem Mitarbeiter bei Amgen, die Identifizierung des humanen EPO-Gens.[9] 1984 berichtete Sylvia Lee-Huang vom New York University Medical Center erstmals von einer erfolgreichen Klonierung und Expression von rekombinantem humanem EPO (rhEPO) in Escherichia coli,[10] die 1985 dann auch in SĂ€ugetierzellen gelang.[11] Hierdurch wurde die großtechnische Produktion von rekombinantem EPO in geeigneten Mengen möglich.

Indikationen fĂŒr die Therapie mit EPO

Von den gegenwĂ€rtig klinisch eingesetzten Wachstumsfaktoren besitzt EPO das grĂ¶ĂŸte Indikationsspektrum. Die klassische EPO-Therapie zielt darauf ab, die Bildung roter Blutkörperchen bei Patienten mit renaler AnĂ€mie, TumoranĂ€mie und AnĂ€mien als Folge von Chemotherapien in Gang zu setzen oder zu unterstĂŒtzen. Zudem gilt mittlerweile als gesichert, dass die Ansprechrate von hypoxischen Tumoren auf eine Radio- oder Chemotherapie durch die Zunahme der Tumoroxygenierung nach EPO-Applikation gesteigert werden kann.

HĂ€matologische Erkrankungen

Bei der renalen AnĂ€mie wird den Patienten EPO meist begleitend zur HĂ€modialyse verabreicht. Eine US-amerikanischen Kurzzeitstudie ergab Hinweise darauf, dass es populationstypisch unterschiedliche Erfordernisse bei der Anwendung von EPO gibt. Dialysepatienten schwarzafrikanischer Abstammung benötigten in dieser Studie im Durchschnitt 12 % höhere EPO-Dosen als Weiße zur Anhebung des HĂ€moglobinspiegels in einen physiologischen Bereich.[12]

In einer weiteren, retrospektiven Studie wurde festgestellt, dass die Überlebensrate bei Dialysepatienten mit Niereninsuffizienz im Endstadium nach Verabreichung von EPO steigt, wenn diese Patienten in alpinen Höhenlagen leben.[13] Vielfach kann die EPO-Therapie durch die gleichzeitige Verabreichung von EisenprĂ€paraten zur Blutbildung unterstĂŒtzt werden.[14] Der molekulare Pathomechanismus einer TumoranĂ€mie, der sich durch die Zugabe von EPO beheben lĂ€sst, beruht auf einer gestörten Eisenverwertung. Da diese Mechanismen auch bei chronischen Infektionen (etwa Morbus Crohn, Colitis ulcerosa) oder Sepsis nachweisbar sind, wird der Einsatz von EPO als therapieunterstĂŒtzende Maßnahme seit einigen Jahren in klinischen Studien untersucht. Ferner werden EPO-Therapieformen beim Fatigue-Syndrom, beim Myelodysplastischen Syndrom, bei der Aplastischen AnĂ€mie, Osteomyelofibrose und HIV-Infektionen diskutiert.

Bei der so genannten infantilen Pyknozytose, eine Sonderform der hereditÀren Poikilozytose, handelt es sich um eine seltene Erkrankung bei Neugeborenen, die gekennzeichnet ist durch deformierte Erythrozyten und begleitet wird von schwergradigen AnÀmien. Bisher waren zur Behandlung dieser Krankheit hÀufige Erythrozytentransfusionen erforderlich. Eine italienische Forschergruppe berichtete im September 2008 erstmals von erfolgreichen TherapiefÀllen mit EPO, bei denen nachfolgend auf Erythrozytentransfusionen gÀnzlich verzichtet werden konnte.[15]

Experimentelle BehandlungsansÀtze bei neurologischen Erkrankungen

Seine zytoprotektiven Eigenschaften in Zellkultur- und Tiermodellen machen EPO zudem zu einem interessanten Kandidaten fĂŒr die Behandlung von akuten neurologischen Erkrankungen wie beispielsweise dem Schlaganfall. WĂ€hrend sich in Tiermodellen des Schlaganfalls sowie einer ersten Pilotstudie am Menschen vielversprechend waren, blieben die Ergebnisse einer großen randomisierten klinischen Studie zur Behandlung von Schlaganfallpatienten jedoch ernĂŒchternd.[16]

Basierend auf experimentellen Arbeiten und kleinen klinischen Studien ist auch eine Rolle fĂŒr die Behandlung chronischer Erkrankungen des zentralen Nervensystems postuliert worden. So wurde basierend auf einer an acht Patienten durchgefĂŒhrten Studie spekuliert, ob hochdosiertes EPO möglicherweise bei der Symptombehandlung von chronisch fortschreitender Multipler Sklerose sein könnte.[17] In einer an 12 Patienten mit Friedreich-Ataxie durchgefĂŒhrten Studie wurde nach EPO-Gabe eine Reduktion der lymphozytĂ€ren Frataxinkonzentrationen beobachtet.[18] Im Mausmodell zeigte EPO eine verzögernde Wirkung bei der Entstehung der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS).[19] Im Rattenmodell befördert EPO offenbar das axonale Wachstum durchtrennter Nervenfasern.[20]

Experimentelle BehandlungsansÀtze bei psychiatrischen Erkrankungen

Laut einer 2006 veröffentlichten Pilotstudie könnte EPO als Zusatztherapeutikum bei der Behandlung von schizophrenen Patienten möglicherweise eine leichte Verbesserung der kognitiven FĂ€higkeiten bewirken.[21] Die Autoren nehmen an, dass der beobachtete Effekt auf den protektiven Eigenschaften von EPO gegenĂŒber neurodegenerativen Mechanismen beruhen könnte, die Ergebnisse sind jedoch bisher nicht durch weitere Forschungsgruppen bestĂ€tigt worden. In einer weiteren, neuropsychologischen Einzelstudie wurden stimmungsaufhellende Effekte bei gleichzeitiger Verbesserung kognitiver FĂ€higkeiten durch Verabreichung von EPO bei Patienten mit AngstzustĂ€nden und Depression beobachtet.[22]

Weitere experimentelle BehandlungsansÀtze

Die zytoprotektiven Eigenschaften von EPO sind nicht allein auf neuronales Gewebe beschrĂ€nkt. Auch Herzmuskelzellen sind nach einer Behandlung mit EPO deutlich unempfindlicher gegenĂŒber ansonsten letalen Stressfaktoren, wie sie z. B. bei einem Herzinfarkt durch eine mangelhafte Sauerstoffversorgung (Hypoxie) auftreten. Somit könnte EPO bei entsprechenden Risikopatienten vorbeugend verabreicht werden.[23] Doch auch noch nach Auftreten eines ischĂ€mischen Infarktes kann die Anwendung von EPO hilfreich sein, da die Herzmuskelzellen bei der Reperfusion des Organs vor der sonst ĂŒblichen weiteren SchĂ€digung bewahrt werden.[24] In einer Studie in der Schweiz konnte belegt werden, dass dieser protektive Effekt auf der durch EPO vermittelten Produktion von Stickstoffmonoxid in den koronaren Endothelzellen beruht.[25] Die durch Stickstoffmonoxid verursachte GefĂ€ĂŸerweiterung fĂŒhrt offenbar zu einer höheren Durchblutung und damit zu einer verbesserten Sauerstoffversorgung des Gewebes. In einer ersten Studie mit 138 Patienten zur Behandlung des Herzinfarkts mit EPO konnte jedoch kein Vorteil durch Verabreichung des Zytokins beobachtet werden.[26]

Im Mausmodell konnte nachgewiesen werden, dass EPO auf Wundheilungsprozesse einen positiven Einfluss hat: Eine hohe Einzeldosis des Zytokins EPO beschleunigt unter anderem die Epithelisation und die Differenzierung des mikrovaskulĂ€ren BlutgefĂ€ĂŸsystems.[27] Zurzeit wird die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen im Rahmen einer Multicenterstudie untersucht.[28]

In einer Langzeitstudie am Kinderkrankenhaus auf der Bult, Hannover, konnte gezeigt werden, dass EPO bei extrem frĂŒh Geborenen vor Hirnblutungen schĂŒtzen kann.[29]

Bezeichnung und Eigenschaften von EPO-PrÀparaten

Mikroskopisches Bild von CHO-Zellen in Suspension

Die Weltgesundheitsorganisation WHO hat 1989 fĂŒr rekombinante EPO-Varianten eine INN-Nomenklatur eingefĂŒhrt. Danach werden alle Substanzen mit dem gleichen Wirkmechanismus wie Erythropoetin mit dem Wortstamm „-poetin“ versehen. Bei „Epoetin“ handelt es sich um einen Wirkstoff, der die gleiche AminosĂ€uresequenz inklusive DisulfidbrĂŒcken und Glykosylierungsstellen aufweist, wie natĂŒrliches humanes Erythropoetin. Alle rekombinanten EPO-Varianten unterscheiden sich jedoch vom nativen, endogenen MolekĂŒl in der Zusammensetzung der Zuckerstrukturen (Glykosylierungsmuster). Zudem gibt es auch Unterschiede zwischen den rekombinanten Varianten. Zur Unterscheidung der Varianten wird daher der Bezeichnung „Epoetin“ ein griechischer Buchstabe angehĂ€ngt. Folgende EPO-Varianten sind gegenwĂ€rtig gemĂ€ĂŸ INN-Nomenklatur bei der WHO gelistet: Epoetin alpha (Epoetin α), Epoetin beta (Epoetin ÎČ), Epoetin gamma (Epoetin Îł), Epoetin delta (Epoetin ÎŽ), Epoetin epsilon (Epoetin Δ), Epoetin zeta (Epoetin ζ), Epoetin theta (Epoetin Ξ), Epoetin kappa (Epoetin Îș) und Epoetin omega (Epoetin ω).[30]

Das rekombinante Expressionsvehikel fĂŒr die Produktion der Varianten Epoetin α und ÎČ ist jeweils ein genetisch modifizierter Subclon einer Ovarialzelllinie des Chinesischen Streifenhamsters (Cricetulus griseus), eine so genannte CHO-Zelllinie (Chinese Hamster Ovary). Bei der Produktion der Variante Epoetin ω wird eine genetisch modifizierte und subklonierte Zelllinie aus der Niere eines Jungtieres des Syrischen Goldhamsters (Mesocricetus auratus auratus) verwendet (BHK-Zellen, Baby Hamster Kidney).

Epoetin ÎČ weist gegenĂŒber Epoetin α eine geringfĂŒgig höhere MolekĂŒlmasse, ein breiteres Spektrum basischer Isoformen und damit einen geringfĂŒgig niedrigeren Sialylierungsgrad auf. Der Anteil tetra-sialylierter Seitenketten ist bei Epoetin ÎČ jedoch mehr als doppelt so hoch wie bei Epoetin α. Nach Desialylierung zeigte Epoetin ÎČ im Vergleich zu Epoetin α im Mausmodell eine um 20 Prozent höhere pharmakologische AktivitĂ€t. Epoetin ω, bedingt durch die unterschiedliche Expressionszelllinie, unterscheidet sich strukturell von der α- und ÎČ-Variante durch die Abfolge der Zuckermonomere sowie durch die Anzahl der Verzweigungen in den Zuckerseitenketten (AntennĂ€ritĂ€t).

Epoetin Îł wird durch eine rekombinante murine Fibroblastenzelllinie exprimiert, Epoetin Δ durch eine BHK-Linie (vergleiche Epoetin ω). Beide Varianten haben jedoch, wie auch die Variante Epoetin Îș, offenbar keine klinische Relevanz.

Bei Epoetin ζ (Silapo bzw. Retacrit) von Stada/ Hospira und Epoetin α von Hexal/Sandoz (Epoetin alfa Hexal, Binocrit) handelt es sich um NachahmerprĂ€parate des Epoetin α PrĂ€parates Erypo/Eprex von Janssen Cilag. Im Vergleich zu Erypo/Eprex enthalten die NachahmerprĂ€parate weniger O-Glycane sowie weniger der unerwĂŒnschten SialinsĂ€ure-Derivate N-GlycolylneuraminsĂ€ure und O-AcetylneuraminsĂ€ure.[31]

Die EPO-Menge wird eher in Internationalen Einheiten (IE) als in Gramm oder Mol angegeben, da natives oder rekombinantes EPO Mixturen von Isoformen unterschiedlicher biologischer AktivitĂ€t darstellen. Eine EPO-Einheit hat per Definition im Nagetiermodell dieselbe erythropoetische Wirkung wie 5 Mikromol Cobaltchlorid. Als Referenzmaterial diente zunĂ€chst aus Urin isoliertes humanes EPO.[32][33] 1992 wurde durch die WHO fĂŒr rekombinantes EPO ein eigener Referenzstandard entwickelt.[34] Das EuropĂ€ische Direktorat fĂŒr die QualitĂ€t von Arzneimitteln hat fĂŒr therapeutisches rekombinantes EPO wiederum einen separaten Referenzstandard etabliert (sogenannter BRP-Standard, BRP = (engl.) biological reference preparation). Dabei handelt es sich um ein 1:1-Gemisch von Epoetin α und Epoetin ÎČ.[35]

EPO-PrÀparate der ersten Generation

Im Gegensatz zum Insulin, das vor der Anwendung rekombinanter InsulinprĂ€parate aus BauchspeicheldrĂŒsen von Schweinen stammte (siehe Organon), gab es eine solch „archaische“ Herkunft fĂŒr EPO nicht. Erst durch die Isolierung des EPO-Gens sowie durch seine Klonierung und Expression in SĂ€ugerzellen war es mit Hilfe biotechnologischer Herstellungsverfahren möglich, das Hormon in Mengen zu produzieren, die fĂŒr die Therapie ausreichten.

Biotechnologische GMP-Produktionsanlage fĂŒr rekombinantes EPO (rhEPO)
  • Das US-amerikanische Biotechnologieunternehmen Amgen brachte 1989 das erste rekombinante EPO-PrĂ€parat (Epogen, Epoetin α) auf den Markt. In klinischen Studien der Phasen I und II konnte bereits ab 1986 an der University of Washington in Seattle nachgewiesen werden, dass die Therapie von AnĂ€mien mit rekombinantem EPO bei Krebs- und Nierenpatienten wesentlich nebenwirkungsĂ€rmer ist als Behandlungen mit Bluttransfusionen. Die patentrechtliche Lage erlaubt Amgen die Exklusivvermarktung von EPO-PrĂ€paraten in den USA bis ins Jahr 2015 (nach anderer Quelle lĂ€uft das Amgen-Patent 2011 aus.[36]) Amgens Lizenznehmer in Japan ist der Brauereikonzern Kirin, dessen Pharmasparte die Epoetin α-Variante seit 2001 unter dem Handelsnahmen ESPO vertreibt. Im Oktober 2004 kĂŒndigte Kirin an, seine Kooperation mit dem japanischen Pharmakonzern Daiichi Sankyo im Vertrieb von ESPO auf dem asiatischen Markt im MĂ€rz 2005 zu beenden.[37]
  • Der US-amerikanische Pharmakonzern Johnson & Johnson entwickelte unter der Amgen-Lizenz ein Epoetin α, das unter dem Handelsnamen Procrit innerhalb und Eprex außerhalb der USA erhĂ€ltlich ist. In Deutschland und Österreich wird das PrĂ€parat unter dem Handelsnamen Erypo durch Janssen Cilag (Ortho Biotech), einer Tochtergesellschaft von Johnson & Johnson, vertrieben. Weitere Handelsnamen fĂŒr den Vertrieb in Italien sind Epoxitin und Globuren. In Spanien und Portugal ist Eprex auch unter dem Namen Epopen durch die Firma Esteve (Laboratorios Pensa) auf dem Markt. In Polen, Russland und der Ukraine wird das PrĂ€parat unter dem Namen Epoglobin durch Jelfa Pharmaceuticals vertrieben. Ebenfalls in Polen ist das PrĂ€parat Epox ĂŒber den Arzneimitteldistributor Genexo auf dem Markt. In Bolivien ist ein durch die Firma Laboratories BagĂł produziertes PrĂ€parat mit dem Namen Eritrogen erhĂ€ltlich.
  • Boehringer Mannheim brachte 1990 ein Epoetin-ÎČ-PrĂ€parat unter dem Namen NeoRecormon auf den Markt. 1997, als Boehringer Mannheim durch Hoffmann-La Roche aufgekauft wurde, erhielt der Pharmakonzern durch die EuropĂ€ische Arzneimittelagentur die Zulassung fĂŒr die europaweite EinfĂŒhrung. In Japan stellt die Firma Chugai, ein seit 2002 zu Hoffmann-La Roche gehöriges Pharmaunternehmen, ebenfalls seit 1990 ein Epoetin-ÎČ-PrĂ€parat unter dem Handelsnahmen Epogin her.

EPO-PrÀparate der nÀchsten Generation

Der enorme Erfolg der ersten EPO-PrĂ€parate hat dazu gefĂŒhrt, dass (wie bei keinem anderen rekombinant hergestellten Wachstumsfaktor) zahlreiche Strategien entwickelt wurden, um die biologische AktivitĂ€t des EPO-MolekĂŒls zu steigern, seine Anwendung zu erleichtern und seine VertrĂ€glichkeit zu verbessern. Ein Schwerpunkt lag dabei auf Strukturmodifikationen des AusgangsmolekĂŒls (Stichworte: Protein-Engineering, Proteindesign). Zudem konnten durch neue Erkenntnisse aus der medizinischen Grundlagenforschung neue Therapiefelder abgesteckt werden. Zur jĂŒngsten Entwicklung in diesem Bereich gehören EPO-Analoga (im Englischen auch als „Mimetics“ bezeichnet), gentherapeutische AnsĂ€tze zur Steigerung der EPO-VerfĂŒgbarkeit im Organismus und KombiprĂ€parate, die zum Beispiel zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt werden sollen.

Modifikationen des EPO-MolekĂŒls

  • 2001 generierte Amgen unter dem Handelsnamen Aranesp (Darbepoetin α) ein gentechnisch verĂ€ndertes Erythropoetin. Dieses enthĂ€lt durch den Austausch von fĂŒnf AminosĂ€uren weitere Zuckerseitenketten, wodurch sich der Anteil endstĂ€ndiger SialinsĂ€uren und hierdurch die Serumhalbwertszeit um etwa den Faktor drei erhöht. Unter den EPO-PrĂ€paraten der nĂ€chsten Generation ist es das erste therapeutisch zugelassene. Lizenznehmer fĂŒr Amgens Darbepoetin α in Italien ist die Firma Dompe Biotec, die das Produkt unter dem Namen Nespo vertreibt. Darbepoetin α wird in CHO-Zellen produziert. 2004 startete Amgen eine Phase-I-Studie zur Anwendung eines hyperglykosylierten Aranesp-Analogon mit der Kennung „AMG114“ bei der Behandlung von Chemotherapie-induzierter AnĂ€mie. Im Juni 2006 stellte ein internationales Forscherteam auf dem 43-sten Kongress der American Society of Clinical Oncology (ASCO) Ergebnisse einer Phase-III-Multicenterstudie vor, nach denen „AMG114“ bei einer Serumhalbwertszeit von 131 Stunden geeignet erscheint, um zeitgleich zur Chemotherapie unterschiedlicher Tumorformen (Brustkrebs, Darmkrebs, Non-Hodgkin-Lymphom) angewendet zu werden. WeiterfĂŒhrende Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass das MolekĂŒl eine zu geringe AffinitĂ€t zum EPO-Rezeptor hat. Daher wurden alle klinischen Studien mit „AMG114“ beendet.[38]
  • Unter dem Aspekt einer lĂ€ngeren Wirkungsdauer wurde von Hoffmann-La Roche das EPO-Derivat CERA (Continuous Erythropoiesis Receptor Activator, interne Roche-Kennung: Ro 50-3821) entwickelt, bei dem das EPO-MolekĂŒl (das aus dem PrĂ€parat NeoRecormon bekannte Epoetin ÎČ) am N-terminalen Alanin (ALA 1) oder an einem der Lysinreste (LYS 45 oder LYS 52) mit einem Methoxypolyethylenglycolpolymer verknĂŒpft ist (so genannte PEGylierung). Durch die PolymerverknĂŒpfung hat CERA eine MolekĂŒlmasse von 66 kDa und ist damit fast doppelt so groß wie natives EPO. Die Serumhalbwertszeit nach intravenöser Gabe liegt gemĂ€ĂŸ Untersuchungen aus der klinischen Phase II bei rund 133 Stunden und ist damit mehr als fĂŒnfmal lĂ€nger als bei Darbepoetin α. GemĂ€ĂŸ pharmakokinetischer Untersuchungen ist die Wirkung von CERA bestimmt durch eine schwĂ€chere Bindung des MolekĂŒls an den Erythropoetinrezeptor.[39] Nach erfolgter Bindung löst sich CERA zudem schneller vom EPO-Rezeptor. GegenwĂ€rtig befindet sich CERA auch in einer klinischen Studie (Phase III) bei der Therapie des Non-Hodgkin-Lymphoms. Im April 2006 wurde bei der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur der Antrag eingereicht, das PrĂ€parat unter dem Handelsnamen Mircera in den Verkehr zu bringen. Im Juli 2007 erfolgte die Zulassung durch die EuropĂ€ische Kommission[40] in der Indikation Nephrologie („Zur Behandlung der AnĂ€mie bei chronischen Nierenerkrankungen (CKD). Die Sicherheit und Wirksamkeit der Mircera-Therapie wurde bei anderen Indikationen nicht belegt. [...] In zwei kontrollierten klinischen Studien, in denen Mircera-Patienten mit verschiedenen Krebserkrankungen einschließlich Kopf- und Hals-Tumoren und Mammakarzinom angewendet wurde, zeigte sich eine ungeklĂ€rte erhöhte MortalitĂ€t.“ – Quelle: deutsche Mircera-Fachinformation). Im November 2007 erteilte die FDA die Zulassung fĂŒr Mircera in den USA bei der Behandlung der renalen AnĂ€mie mit einmal monatlicher Erhaltungsdosis.
  • An der Entwicklung pegylierter EPO-PrĂ€parate, die sich noch in vorklinischen Versuchsstadien befinden, sind auch andere Unternehmen wie Bolder Biotechnology (mit BBT-009), PolyTherics (mit Epo TheraPEG), Prolong Pharmaceuticals (mit EPEG), Neose (mit NE-180 = pegyliertes EPO aus Insektenzellen), Lipoxen (ErepoXen, PolysialinsĂ€ure statt Polyethylenglycol als Pegylierungspolymer) und das in Heidelberg ansĂ€ssige Unternehmen Complex Biosystems (reversible PEGylierung zur kontrollierten Freisetzung des Wirkstoffs) beteiligt. Im Februar 2008 gab Neose bekannt, dass die AktivitĂ€ten zu ihrem PrĂ€parat NE-180 auf Grund anhaltender Sicherheitsdiskussionen ĂŒber den Einsatz erythropoesestimulierender Substanzen und hierdurch fehlender Marktperspektiven eingestellt werden. Lipoxen vermeldete im April 2008 den erfolgreichen Abschluss einer in Indien durchgefĂŒhrten Phase-I-Studie mit ErepoXen und kĂŒndigte im Juni 2008 den Beginn einer zweiten Phase-I-Studie in Kanada an. Eine erste Phase-II-Studie mit dem PrĂ€parat soll in Indien im zweiten Quartal 2009 gestartet werden. Mit einer MarkteinfĂŒhrung von ErepoXen in Russland rechnet das Unternehmen im Jahr 2011.
  • Bei dem durch die US-amerikanische Firma CoGenesys entwickelten PrĂ€parat Albupoetin ist das EPO-MolekĂŒl mit einem humanen Albumin-MolekĂŒl verknĂŒpft. Wie bei der PEGylierung erhöht sich durch diese Modifikation die Wirkungsdauer, da das EPO langsamer ĂŒber die Nieren aus dem Blutkreislauf abgereichert wird. Seine Wirksamkeit habe Albupoetin gemĂ€ĂŸ Firmeninformation in zahlreichen In-vitro- und In-vivo-Studien gezeigt. Die Technik der AlbuminverknĂŒpfung wird durch CoGenesys auch bei anderen Therapeutika (zum Beispiel Somatropin, G-CSF, BNP und Insulin) eingesetzt. Im Januar 2008 wurde CoGenesys durch den israelischen Generikahersteller Teva ĂŒbernommen.
  • Unter der Kennung „PT-401“ arbeitet das in Florida ansĂ€ssige Unternehmen DNAPrint Genomics in gegenwĂ€rtig vorklinischen Studien an einem EPO-Dimer-PrĂ€parat, das eine deutlich höhere AffinitĂ€t zum EPO-Rezeptor haben soll als das native EPO. Im Februar 2008 wurde DNAPrint Genomics durch das US-Pharmaunternehmen Nanobac Pharmaceuticals ĂŒbernommen.
  • Die US-amerikanische Firma Syntonix arbeitet auf der Grundlage ihrer patentierten Transceptor-Technologie an der Entwicklung eines InhalationsprĂ€parates. Bei diesem ist das EPO-MolekĂŒl (Funktionseinheit) mit dem kristallinen Fragment (Fc) eines Antikörpers (Transporteinheit) zu einem Fusionsprotein verknĂŒpft (so genannte Epo-Fc). Da das Lungenepithel eine hohe Dichte an Rezeptoren aufweist, die mit dem Fc-Fragment interagieren (so genannte FcRn), wird Epo-Fc, als Inhalationsspray zugefĂŒhrt rasch in der Lunge aufgenommen und in den Blutkreislauf transportiert. Die Fc-Einheit des Fusionsproteins sorgt zudem dafĂŒr, dass die Serumhalbwertszeit gegenĂŒber dem „nackten“ EPO-MolekĂŒl deutlich verlĂ€ngert ist. Dies beruht zum einen auf der erhöhten MolekĂŒlgrĂ¶ĂŸe (siehe CERA von Hoffmann-La Roche), die das Ausschleusen ĂŒber die Niere verhindert. Zum anderen wird Epo-Fc nach Endocytose durch die Erythroblasten ĂŒber den endosomalen Rezyklisierungsweg wieder in den Blutkreislauf abgegeben und steht so erneut zur VerfĂŒgung. Epo-Fc befindet sich in der klinischen Erprobungsphase (Klinik Phase I). Am 1. Februar 2007 wurde Syntonix zu einem Tochterunternehmen des Biotechkonzerns Biogen Idec.
    Syntonix Mitbewerber auf diesem Gebiet ist Bolder Biotechnology, das ebenfalls ein Epo-Fc entwickelt hat (sogenanntes ImmunoFusion Protein, Kennung: BBT-021).
  • Das US-amerikanische Biotechnologieunternehmen Warren Pharmaceuticals hat zusammen mit der dĂ€nischen Pharmafirma H. Lundbeck A/S ein EPO-Derivat entwickelt, das bei der Therapie neurodegenerativer Erkrankungen helfen soll. Bei dem PrĂ€parat CEPO (Kurzform fĂŒr carbamyliertes EPO) wurde an sĂ€mtliche Lysinmonomere des EPO-MolekĂŒls ein Carbamylrest gekoppelt, wodurch sich seine AffinitĂ€t zu spezifischen neuronalen Rezeptoren erhöht. Im Gegensatz zum nativen EPO-MolekĂŒl hat CEPO keine erythropoetischen Eigenschaften. Die Wirkung des PrĂ€parats beruht vielmehr auf antiapoptotischen Effekten, die das Absterben von myokardialem und neuronalem Gewebe unterbindet. Im Maus- und Rattenmodell konnten erste Erfolge bei der Behandlung von IschĂ€mischen SchlaganfĂ€llen und Enzephalitis erzielt werden[41]. Gleiches gilt fĂŒr die Therapie des Herzinfarktes im Rattenmodell.[42] Im Oktober 2007 wurde CEPO erstmalig in der klinischen Phase I eingesetzt.
  • Das israelische Pharmaunternehmen Modigene (seit Juni 2009 in PROLOR Biotech umbenannt) hat ein EPO-PrĂ€parat (MOD-7023) entwickelt, bei dem das EPO-MolekĂŒl an ein carboxyterminales Peptid des humanen Choriongonadotropin gekoppelt ist. MOD-7023 zeigte gegenĂŒber StandardprĂ€paraten eine verlĂ€ngerte Serumhalbwertszeit und eine höhere pharmakologische AktivitĂ€t.[43] Das Unternehmen wendet diese Technik auch zur strukturellen Modifikation anderer therapeutischer Hormone (Somatotropin, Interferon-ÎČ) an.

„NatĂŒrliche“ EPO-Varianten

  • Ein Gemeinschaftsunternehmen der Firmen Sanofi-Aventis und dem US-amerikanischen Unternehmen Transkaryotic Therapies (seit 2005 vom britischen Pharmaproduzenten Shire Pharmaceuticals[44] akquiriert) vermarktete eine durch Genaktivierung ĂŒber Transfektion eines viralen Promotor (CMV) von transformierten, humanen Zellen (Linie HT-1080, isoliert aus einem acetabularem Fibrosarkom) erzeugte EPO-Variante unter dem Markennamen DynEpo (Epoetin ÎŽ). Shire veröffentlichte erstmals im September 2006 Ergebnisse erfolgreicher Phase-III-Studien.[45] Am 15. MĂ€rz 2007 wurde DynEpo auf dem deutschen Markt eingefĂŒhrt. Weitere europĂ€ische LĂ€nder folgten noch im Jahr 2007.[46] Am 31. Juli 2008 gab Shire bekannt, die Produktion von DynEpo zum Ende des Jahres 2008 einzustellen.[47]
  • Das französische Biotechunternehmen GenOdyssee hat durch Reihenuntersuchungen eine durch einen so genannten SNP gekennzeichnete natĂŒrliche EPO-Variante entdeckt, die in In-vitro-Experimenten gegenĂŒber nativem EPO eine um 30–50 % gesteigerte AktivitĂ€t aufweist. Die als „GO-EPO“ bezeichnete Variante zeigt allein durch den Austausch einer singulĂ€ren AminosĂ€ure in der TertiĂ€rstruktur eine KonfigurationsĂ€nderung nahe der EPO-Rezeptor-Bindungstelle, die die AffinitĂ€t des MolekĂŒls zum Rezeptor deutlich erhöht.
  • Der US-amerikanische Firma GlycoFi ist es gelungen, ein humanisiertes EPO in Hefen der Gattung Pichia, insbesondere Pichia pastoris, zu generieren. Durch EinfĂŒhrung genetischer Knock-out-Elemente sowie humanspezifischer Gensequenzen in die Hefezellen konnten bei der posttranslationalen Modifikation hefespezifische Glykosylierungen unterbunden und im Gegenzug humanspezifische Glykosylierungsschritte eingefĂŒhrt werden. Im Mai 2006 wurde GlycoFi durch den US-Pharmakonzern MSD Sharp & Dohme ĂŒbernommen. Der Einsatz einer pegylierten Form des humanisierten EPO (Kennung: MK2578) wurde in klinischen Studien der Phase II untersucht. Die Entwicklung wurde jedoch 2010 eingestellt.
  • Schon seit mehr als einem Jahrzehnt gibt es Bestrebungen, EPO mit Hilfe transgener Tiere (Rinder, Schweine, Ziegen, Schafe) herzustellen. Japanischen Forschern von der UniversitĂ€t in Nagoya gelang erstmals die Produktion von humanem EPO mit Hilfe transgener HĂŒhner. Dabei wird das Hormon aus den Eiern der Tiere isoliert. Die biologische AktivitĂ€t des so gewonnen EPOs in vitro sei mit derjenigen gewöhnlichen rekombinanten EPOs aus CHO-Zellen vergleichbar. Allerdings sei die Glykosylierung unvollstĂ€ndig – so fehlten vielfach die endstĂ€ndigen SialinsĂ€uren.[48]

EPO-Mimetics

Tetra-antennÀres, negativ geladenes Levulinyl-Polymer als Seitenkette des Synthetischen Erythropoese-Protein (SEP)
  • Die in San Francisco ansĂ€ssige biopharmazeutische Firma Gryphon Therapeutics (vormals Gryphon Sciences) hat das erste Synthetische Erythropoese-Protein (SEP) entwickelt. SEP ist ein vollsynthetisches MakromolekĂŒl, bestehend aus einem PolypeptidrĂŒckgrat mit 166 AminosĂ€uremonomeren, das eine hohe Sequenzhomologie zu dem nativen EPO-MolekĂŒl aufweist. Dieses Polypeptid enthĂ€lt zwei nicht natĂŒrliche Lysin-Monomere (Lys 24 (NΔ-levulinyl) und Lys 126 (NΔ-levulinyl)), ĂŒber die es chemische verknĂŒpft ist mit einem negativ geladenen Polymer definierter LĂ€nge. Die AktivitĂ€t von SEP in vitro ist mit der von EPO vergleichbar. Dagegen ist die Serumhalbwertszeit etwa 2œ Mal lĂ€nger. Bereits 2002 erwarb Hoffmann-La Roche die Lizenz fĂŒr die Anwendung des Proteins in den klassischen EPO-Therapiefeldern.[49]
  • Die US-amerikanische Firma Affymax entwickelt ein PrĂ€parat unter dem Namen Hematideℱ. Dabei handelt es sich um ein kurzkettiges, zyklisches Polypeptid mit einer DisulfidbrĂŒcke, dessen Wirkungsweise der des nativen EPO entspricht (EPO-Analogon), dessen AminosĂ€uresequenz aber keine Homologie zum nativen EPO-MolekĂŒl aufweist. Zur Vermeidung einer raschen Ausscheidung ĂŒber die Nieren und zur Strukturstabilisierung ist das Peptid zudem PEGyliert (siehe CERA von Hoffmann-La Roche). Seine Wirksamkeit im Tiermodell hat das PrĂ€parat bereits unter Beweis gestellt. Laut der Studienergebnisse geht Affymax von einem Behandlungsregime aus, das bei der Behandlung von AnĂ€mien lediglich alle drei bis vier Wochen eine Gabe des PrĂ€parats erforderlich macht. Hematideℱ befindet sich in der klinischen Phase III bei der Therapie der renalen AnĂ€mie. Im Januar 2008 wurde in Kooperation mit dem Pharmaunternehmen Takeda Pharmaceuticals eine Phase-III-Studie zur Behandlung von AnĂ€mien, die durch Krebserkrankungen hervorgerufen werden, gestartet. Mit einer MarkteinfĂŒhrung des PrĂ€parats rechnet der Hersteller im Verlauf des Jahres 2010.
  • Die kanadische Firma ProMetic Biosciences hat mit „PBI-1402“ ein niedermolekulares EPO-Analogon entwickelt, das in klinischen Studien der Phase I stimulierende und antiapoptotische Effekte auf die Bildung von Erythrozyten und Granulozyten gezeigt hat. Inzwischen wird die Substanz in klinischen Phase-II-Studien an Patienten mit AnĂ€mien, die durch Chemotherapeutika hervorgerufen werden, untersucht. Erste Ergebnisse dieser Studien wurden auf dem 13. Kongress der EuropĂ€ischen Gesellschaft fĂŒr HĂ€matologie in Kopenhagen im Juni 2008 veröffentlicht.[50]
  • Das deutsche Biopharma-Unternehmen AplaGen Biopharmaceuticals aus Baesweiler bei Aachen hat ein EPO-Mimetikum, HemoMerℱ, entwickelt, bei dem das Funktionspeptid an ein Polysacharid-basiertes MakromolekĂŒl gekoppelt ist. Ähnlich wie bei PEGylierten soll durch die Erhöhung der MolekĂŒlgrĂ¶ĂŸe die Ausscheidung ĂŒber die Nieren verzögert werden. Das so genannte Supravalenz-Prinzip sorgt zudem dafĂŒr, dass im Gegensatz zur PEGylierung zum einen die Wirksamkeit verstĂ€rkt und zum anderen der WirkstofftrĂ€ger auch im Körper abgebaut wird. Das PrĂ€parat befindet sich gegenwĂ€rtig in den prĂ€klinischen Studien und kann bisher sowohl intravenös als auch parenteral angewandt werden. Das Unternehmen arbeitet auch an weiteren Cytokin-Mimetika sowie alternativen Darreichungsformen. Im Jahr 2010 musste das Unternehmen Insolvenz anmelden.[51]
  • Die Firma Abbott Laboratories hat einen therapeutischen humanisierten Antikörper (ABT007) entwickelt, der in prĂ€klinischen Untersuchungen im Mausmodell durch Bindung an den EPO-Rezeptor die Reifung von VorlĂ€uferzellen zu Erythrozyten und damit eine Erhöhung des HĂ€matokrits bewirkt. Aufgrund der besonderen Bindungseigenschaften des Antikörpers sei eine im Vergleich zu EPO-StandardprĂ€paraten weniger hĂ€ufige Verabreichung erforderlich.[52]
  • Die Bindung von EPO an seinen zugehörigen Rezeptor (EpoR) kann durch bestimmte Substanzen verhindert werden, die ihrerseits anstelle von EPO an den Rezeptor binden (siehe kompetitive Hemmung). Der US-Pharmakonzern Merck hat durch ein kompetitives Screening-Verfahren eine solche Substanz (N-3-[2-(4-biphenyl)-6-chloro-5-methyl]indolyl-acetyl-L-lysin-methyl-ester) identifiziert, die im Zellkulturmodell als Oktamer-MolekĂŒl (sternförmige VerknĂŒpfung von acht EinzelmolekĂŒlen ĂŒber ein zentrales „KernmolekĂŒl“, Bezeichnung: „Compound 5“) eine zu EPO identische Rezeptor-Antwort (Homodimerisierung und nachfolgende Signaltransduktionskaskaden) bewirkt.[53] „Compound 5“ ist vollsynthetisch und besitzt als bisher einziges ESA, dessen Wirkung direkt ĂŒber den EPO-Rezeptor vermittelt wird, kein AminosĂ€ure-RĂŒckgrat. Hierdurch wĂ€re im Gegensatz z. B. zu den EPO-StandardprĂ€paraten auch eine perorale Verabreichung denkbar (siehe auch Kaptitel Darreichungsformen). WeiterfĂŒhrende Studien im prĂ€klinischen oder klinischen Einsatz von „Compound 5“ wurden allerdings bisher nicht veröffentlicht.
  • Das US-amerikanische Biotechnologie-Unternehmen Centocor hat unter der Kennung „CTNO 528“ ein EPO-mimetisches Antikörper-Fusionsprotein ohne strukturelle Ähnlichkeit zu Erythropoetin entwickelt. Im Rattenmodell war „CTNO 528“ bei der Behandlung von Erythrozytenaplasie erfolgreich. In einer ersten Phase-I-Studie am Menschen konnte durch das PrĂ€parat dosisabhĂ€ngig die Anzahl der Retikulozyten sowie die HĂ€moglobinkonzentration erhöht werden.[54]
  • Das US-amerikanische Pharmaunternehmen Ligand Pharmaceuticals arbeitet an der Entwicklung eines nicht peptidischen, oral applizierbaren EPO-Mimetikums.

Gentherapie

  • Einen gentherapeutischen Ansatz verfolgt das britische Unternehmen Oxford BioMedica mit seinem PrĂ€parat Repoxygen in der vorklinischen Phase. Das Mittel wird intramuskulĂ€r gegeben und enthĂ€lt adenovirale Genshuttle, mit Hilfe derer das EPO-Gen in die Muskelzellen transferiert wird. Die Expression des EPO-Gens wird gesteuert ĂŒber einen sauerstoffsensitiven Transkriptionsfaktor. Auf diese Weise wird nur dann EPO in den transfizierten Muskelzellen gebildet, wenn die SauerstoffsĂ€ttigung im Blut einen kritischen Wert unterschreitet. Im Rahmen des Verfahrens gegen den Leichtathletiktrainer Thomas Springstein wegen des Verdachts auf Gendoping im Januar 2006 teilte FirmengrĂŒnder Alan Kingsman mit, dass Oxford BioMedica die Produktion des Wirkstoffs bis auf weiteres eingestellt habe.[55]
  • Das US-amerikanische Pharmaunternehmen Medgenics arbeitet an der Entwicklung einer so genannten „Biopumpe“. Dabei wird dem Patienten unter LokalanĂ€sthesie durch eine minimal-invasive Biopsie subdermales Gewebe, ein so genanntes „Mikroorgan“, entnommen. Das so gewonnene Mikroorgan wird anschließend mittels adenoviraler Vektoren mit dem EPO-Gen transfiziert. Die auf diese Weise genetisch verĂ€nderten Zellen produzieren dann das gewĂŒnschte Protein (Erythropoetin). Nach einigen Zwischenschritten zur Entfernung ĂŒberschĂŒssiger Adenoviren und zur funktionellen ÜberprĂŒfung wird das Mikroorgan zurĂŒck in den Patienten transplantiert (so genannte autologe Transplantation). GemĂ€ĂŸ Angaben durch Medgenics bleibt die Funktion dieser Biopumpe ĂŒber einen Zeitraum von 6 Monaten erhalten.[56] Im MĂ€rz 2009 berichtete Medgenics von erfolgreichen Ergebnissen einer Phase-I/II-Studie ihrer EPODURE-Therapie. Danach lebte ein Patient bereits seit 11 Monaten mit drei EPODURE-Transplantaten ohne jegliche externe EPO-Zufuhr.
  • Bei 5 bis 10 % derjenigen Dialysepatienten, bei denen die Erythropoese trotz Behandlung mit hochdosierten EPO-PrĂ€paraten nicht anspricht (so genannte EPO-HyporesponsivitĂ€t), liegt die Ursache hierfĂŒr in einer erhöhten Expression des Proteins SHP-1. Bei SHP-1 handelt es sich um eine Protein-Phosphatase, die in hĂ€matopoetischen VorlĂ€uferzellen des Typs BFU-E durch Dephosphorylierung des Enzyms Janus Kinase 2 den Ablauf der JAK-STAT-Signaltransduktionskaskade nach Bindung von EPO an seinen Rezeptor unterbindet und damit die Reifung der VorlĂ€uferzellen zu Erythrozyten verhindert (siehe hierzu Kapitel Biologische Funktion). Eine japanische Forschergruppe konnte zeigen, dass durch das Einschleusen von Antisense-RNA in VorlĂ€uferzellen des Typs BFU-E, die zuvor aus EPO-hyporesponsiven Dialysepatienten isoliert wurden, die Proteinbiosynthese des SHP-1 durch komplementĂ€re Bindung an die zugehörige mRNA verhindert wird. Die so behandelten VorlĂ€uferzellen setzten den durch EPO gesteuerten Reifungsprozess fort.[57] Anstelle eines solchen gentherapeutischen Ansatzes schlagen die Autoren allerdings die Identifizierung von Substanzen vor, welche die AktivitĂ€t von SHP-1 hemmen. Zu diesen Substanzen könnte möglicherweise 4-Hydroxynonenal gehören, dessen inhibierende Wirkung auf SHP-1 in physiologischer Konzentration bereits beschrieben wurde.[58]

Induktoren der EPO-Synthese

  • Das US-amerikanische Unternehmen FibroGen arbeitet an der Entwicklung eines Medikaments mit der Bezeichnung „FG-2216“. Die Substanz inhibiert die Funktion des Enzyms Prolylhydroxylase, das fĂŒr den Abbau des so genannten „Hypoxie-induzierten Faktors“ (kurz: HIF, siehe Kapitel Biosynthese) verantwortlich ist. Durch die so erreichte HIF-Stabilisierung wird das EPO-Gen ĂŒberexprimiert. Eine entsprechende Wirkungsweise hat auch das ebenfalls von FibroGen entwickelte PrĂ€parat „FG-4592“, das bei der Behandlung des so genannten ACD-Syndroms (engl. Anemia of Chronic Disease) angewendet werden soll. Zudem scheinen beide Substanzen die Expression weiterer fĂŒr die Erythropoese wichtiger Gene zu fördern (EPO-Rezeptor, Transferrin, Transferrin-Rezeptor, Ferroportin). Der japanische Pharmakonzern Astellas erwarb im April 2006 die Rechte fĂŒr den Vertrieb beider PrĂ€parate außerhalb der USA.[59]
  • Auch das PrĂ€parat „AKB-6548“ des US-amerikanischen Unternehmens Akebia Therapeutics ist ein Inhibitor der Prolylhydroxylase. Im September 2009 kĂŒndigte Akebia eine Phase-I-Studie nach oraler Verabreichung bei Patienten mit chronischem Nierenleiden und PrĂ€-Dialysepatienten an.[60]
  • Das sĂŒdkoreanische Pharmaunternehmen CrystalGenomics arbeitet in Konkurrenz zu seinen amerikanischen Mitanbietern ebenfalls an der Entwicklung von Therapeutika, die die Wirkung des HIF-Proteins stabilisieren.[61] Palkon Inc., ein Joint-Venture zwischen CrystalGenomics und der Risikokapitalgesellschaft ProQuest Investment, kĂŒndigte im Juni 2009 den Beginn prĂ€klinischer Studien mit PrĂ€paraten zur HIF-Stabilisierung an.
  • Unter Beteiligung des Arzneimittelherstellers Kowa Pharmaceuticals wird in Japan an einem PrĂ€parat mit der Bezeichnung „K-11706“ gearbeitet. Die Wirkung des PrĂ€parats beruht auf der Inhibition des Transkriptionsfaktors GATA2, der durch Bindung an den EPO-Promotor die Expression von Erythropoetin verhindert. K-11706 soll therapeutisch zur Behandlung des ACD-Syndroms (siehe oben), bei dem inflammatorische Zytokine wie Interleukin 1-ÎČ und TNF-α die DNA-Bindung von GATA2 begĂŒnstigen, eingesetzt werden. Erste Erfolge wurden im Mausmodell nach oraler Verabreichung erzielt.[62]

ChimÀre EPO-Proteine und Kombinationstherapien

  • 1999 patentierte der italienische Pharmakonzern Menarini die Produktion eines Fusionsproteins in CHO-Zellen, das sich aus EPO und dem „Granulozyten-Makrophagen koloniestimulierender Faktor“ (kurz: GM-CSF) zusammensetzt (US-Patent 5,916,773). Das Fusionsprotein mit der Bezeichnung „MEN 11303“ erzielte in In-vitro-Untersuchungen eine im Vergleich zu Ă€quimolaren Dosen der Einzelfaktoren signifikante Verbesserung bei der Expansion von erythroiden Progenitorzellen. GegenwĂ€rtig wird die Möglichkeit des PrĂ€parats bei der Ex-vivo-Vermehrung menschlicher Stammzellen untersucht.
  • Das kanadische Unternehmen Stem Cell Therapeutics hat mit NTx-265 ein Behandlungsverfahren entwickelt, bei dem durch kombinatorische Gabe von hCG (Humanes Choriongonadotropin) und EPO im Tiermodell Erfolge bei der Behandlung von SchlaganfĂ€llen erzielt werden konnten. Von einer erfolgreichen Phase-II-Studie an Patienten wurde im Februar 2008 berichtet.
  • Wissenschaftler des Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) in Lausanne haben in einem Mausmodell herausgefunden, dass das Protein Gas6 die Bildung roter Blutkörperchen positiv beeinflusst. Bei gesunden MĂ€usen, denen man EPO verabreichte, produzierten bestimmte VorlĂ€uferzellen der Erythrozyten (so genannte Erythroblasten) das besagte Protein. Gas6 wiederum fĂŒhrte zu einer verbesserten Ansprechrate der MĂ€use auf EPO hinsichtlich der Bildung neuer roter Blutkörperchen. Bei akut und chronisch anĂ€mischen MĂ€usen, die auf EPO allein nicht ansprachen, fĂŒhrte die Zugabe von Gas6 zu einer Erhöhung des HĂ€matokrit. Auf Grundlage dieser Ergebnisse im Tierversuch gehen die Autoren davon aus, dass zukĂŒnftig Gas6 allein oder in Verbindung mit EPO bei AnĂ€mietherapien von Patienten eingesetzt werden kann, bei denen die alleinige Verabreichung von EPO bisher keinen Erfolg erzielt hat.[63]

NachahmerprÀparate (Biogenerika, Biosimilars, Follow-on-Biologicals)

Die Entwicklung und der Einsatz von Biopharmazeutika in der Medizin seit den 1980er Jahren haben zu wesentlichen Fortschritten in der Therapie von schwerwiegenden Erkrankungen, wie Stoffwechselstörungen sowie Krebs- und Autoimmunerkrankungen gefĂŒhrt. Allerdings sind Biopharmazeutika sehr teuer und können das 25fache eines herkömmlichen Arzneimittels kosten, was zu erheblichen Belastungen des Gesundheitsystems fĂŒhren kann. Der Ablauf der Patente fĂŒr einige Biopharmazeutika (darunter auch EPO) seit 2004 und die von der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur erlassenen Leitlinien fĂŒr Ă€hnliche biologisch-medizinische Produkte[64] im Allgemeinen und die Leitlinien fĂŒr Ă€hnliche biologisch-medizinische Produkte, die rekombinantes Erythropoetin enthalten[65] im Speziellen erlaubten Generikaherstellern, in das GeschĂ€ft mit EPO und anderen Biopharmazeutika einzusteigen (siehe Kapitel Marktdaten fĂŒr EPO-PrĂ€parate). Aufgrund der hohen Anforderungen an das Know-how und die hohen Entwicklungskosten können das allerdings nur wenige Generikahersteller. In einigen LĂ€ndern außerhalb der EuropĂ€ischen Union sowie in Asien, Afrika und SĂŒdamerika waren EPO-Generika (Biosimilars) bereits frĂŒhzeitig verfĂŒgbar. Vielfach wĂ€re es sinnvoller, bei Produkten außerhalb der EuropĂ€ischen Union von EPO-Plagiaten zu sprechen, da entsprechende EPO-PrĂ€parate bereits seit vielen Jahren im Umlauf sind und da bei deren Herstellung und Vertrieb auf Patente und Lizenzen nur wenig RĂŒcksicht genommen wurde. In den USA hat Amgen auf Grund der patentrechtlichen Situation gegenwĂ€rtig ein exklusives Vertriebsrecht. Strenge und standardisierte Zulassungsrichtlinien zur EinfĂŒhrung von NachahmerprĂ€paraten, wie sie die EuropĂ€ische Arzneimittelagentur erlassen hat, wurden zwar bereits 2003 von der FDA angekĂŒndigt, bisher jedoch nicht umgesetzt. Nach dem Regierungswechsel in den USA und dem erklĂ€rten Ziel von PrĂ€sident Barack Obama, die Arzneimittelkosten drastisch zu senken, wurde als erster Schritt fĂŒr die EinfĂŒhrung von NachahmerprĂ€paraten im MĂ€rz 2009 dem US-Kongress der sogenannte Biosimilar Act als Gesetzentwurf vorgelegt. Im November 2010 fanden Anhörungen vor der FDA statt. Innerhalb der EU sind die ersten EPO-Biosimilars im August 2007 zugelassen worden.

FĂŒr NachahmerprĂ€parate hochkomplexer Proteine hat sich bisher kein einheitlicher Begriff durchgesetzt. In der wissenschaftlichen Literatur wird jedoch am hĂ€ufigsten der Begriff Biosimilar verwendet. Der Name nimmt Bezug auf die hohe Ähnlichkeit zwischen dem Biosimilar und seinem Referenzprodukt (similar = englisch fĂŒr "Ă€hnlich"), das landlĂ€ufig auch als Original oder OriginalprĂ€parat bezeichnet wird. Dass OriginalprĂ€parat und Biosimilar nicht zu hundert Prozent identisch sein können, liegt an der Besonderheit des Herstellungsprozesses. Der Nachbau hĂ€ngt, da der Wirkstoff biotechnologisch produziert wird, entscheidend von den Spezifikationen des Herstellungsprozesses ab. Dazu gehören unter anderem die Auswahl der Zelllinie, die Wahl der Produktionsanlage, die Zusammensetzung der NĂ€hrsubstanz sowie Temperatur- und DruckverhĂ€ltnisse wĂ€hrend der Produktion. Alle Biopharmazeutika einer Wirkstoffgruppe unterscheiden sich geringfĂŒgig. Das trifft nicht nur auf Biosimilars und ihr Referenzprodukt, sondern auch auf die OriginalprĂ€parate untereinander zu. Weil sie aus lebenden Zellen gewonnen werden, gibt es immer geringfĂŒgige Unterschiede, etwa zwischen den Chargen eines einzelnen Herstellers oder zwischen Herstellern desselben Wirkstoffs.

In Europa wird der Herstellungsprozess engmaschig kontrolliert, um eine grĂ¶ĂŸtmögliche Ähnlichkeit zwischen dem Biosimilar und seinem Referenzprodukt zu garantieren. Er unterliegt den gleichen strengen QualitĂ€tsrichtlinien, die auch fĂŒr die OriginalprĂ€parate gelten. Bevor ein Biosimilar auf den europĂ€ischen Markt kommt, mĂŒssen die Hersteller von Biosimilars ein umfassendes Studienprogramm durchfĂŒhren. Art und AusfĂŒhrung der Biosimilars-Studien werden von der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur (EMA) vorgeschrieben und die Ergebnisse im Rahmen des Zulassungsverfahrens geprĂŒft. Die Zulassung ist ein GĂŒtesiegel und Voraussetzung fĂŒr den therapeutischen Einsatz. Die gelegentlich verwendete Bezeichnung „Biogenerikum“ (plur.: „Biogenerika“) ist eine unzureichende Charakterisierung dieser regulatorischen Arzneimittelklasse (amerikanische Bezeichnung: „Follow-on biologics“).

Asien

  • Seit 2000 drĂ€ngen zahlreiche indische Pharmaunternehmen mit eigenen PrĂ€paraten auf den heimischen Markt. Hierzu zĂ€hlen die Firmen Emcure mit den PrĂ€paraten Vintor und Epofer, Wockhardt mit Wepox, Zydus Biogen mit Zyrop, Ranbaxy mit dem PrĂ€parat Ceriton, Shantha Biotechnics mit Shanpoietin sowie Intas Pharmaceuticals mit den PrĂ€paraten Epofit und Erykine, Claris Lifesciences mit Epotin und Zuventus mit Eporise. Die nach eigenen Angaben grĂ¶ĂŸte Produktionsanlage zur Herstellung rekombinanter Proteine (darunter auch EPO) des in Bangalore ansĂ€ssige Biotechunternehmen Biocon wurde im April 2006 in Betrieb genommen. Inzwischen vertreibt Biocon das EPO-PrĂ€parat ERYPRO. Im Juni 2009 ging Biocon eine strategische Partnerschaft mit dem US-amerikanischen Pharmaunternehmen Mylan fĂŒr den Vertrieb in den USA ein. Der aus der Übernahme der britischen Firma GeneMedix durch das indische Unternehmen Reliance Industries hervorgegangene Arzneimittelhersteller Reliance Life Sciences vertreibt seit 2008 das EPO-PrĂ€parat ReliPoietin.
  • Das in Vancouver ansĂ€ssige kanadische Pharmaunternehmen Dragon Biotech produziert seit 2004 ein generisches EPO in einer Anlage in Nanjing (China) und vertreibt dieses in China, Indien, Ägypten, Brasilien, Peru, Ecuador, Trinidad & Tobago sowie in der Dominikanischen Republik und im Kosovo. Zudem kĂŒndigt das Unternehmen die Entwicklung eines neuen EPO-Produktes fĂŒr den europĂ€ischen Markt an.
  • Neben Dragon Biotech sind weitere Unternehmen mit EPO-PrĂ€paraten auf dem chinesischen Markt vertreten. Zu ihnen gehören die in Hongkong ansĂ€ssigen Firmen Refinex Medical und Medichem, ferner die Unternehmen SciProgen (PrĂ€parat: SEPO), Beijing Four Rings Biopharmaceuticals, Shandong Kexing Bioproducts (PrĂ€parat: EPOSINO), Kelun Biopharmaceuticals, Chengdu Diao, Shanghai Ke-hua, Shangdong Ahua, Shenzhen Xinpeng, Shanghai Sanwei und 3SBio Shenyang Sunshine Pharmaceuticals (kurz: SSP). Die Firma PlasmaSelect aus MĂŒnchen beabsichtigt die Vermarktung des von SSP vertriebenen EPO-PrĂ€parats EPIAO in Europa,[66] das in China einen Marktanteil von etwa 40 % besitzt. Das in Shijiazhuang ansĂ€ssige Pharmaunternehmen North China Pharmaceutical Group Corporation (NCPC), Chinas grĂ¶ĂŸter Produzent von Antibiotika, vertreibt ein durch sein Joint Venture GeneTech Biotechnology produziertes EPO-PrĂ€parat unter dem Handelsnamen GerEpo.
  • In Vietnam produziert das in Ho-Chi-Minh-Stadt ansĂ€ssige Unternehmen Nanogenpharma ein EPO-α-PrĂ€parat unter dem Namen „Bioetin“.
  • In SĂŒdkorea ist das EPO-PrĂ€parat Epokine (EPO α) vom biopharmazeutischen Unternehmen CJ Corp auf dem Markt. Epokine ist auch in anderen asiatischen LĂ€ndern (zum Beispiel Pakistan und Philippinen) und SĂŒdamerika (zum Beispiel Chile) durch lokale Distributoren erhĂ€ltlich. Das PrĂ€parat Eporon wird durch CJ Corps heimischen Konkurrenten Dong-A Pharmaceutical vertrieben. Im sĂŒdamerikanischen und pazifischen Raum ist Eporon durch die kolumbianische Firma Chalver Laboratorios unter dem Namen Eritina auf dem Markt. Ein drittes Unternehmen ist LG Lifescience mit Espogen, das auch durch die Tochtergesellschaft LG Lifescience India in Indien vertrieben wird. Seit 2000 besteht eine Kooperationsvereinbarung zwischen LG Lifescience und dem Schweizer Biogenerikaentwickler Biopartners fĂŒr eine geplante EinfĂŒhrung von Espogen und anderen Biopharmazeutika in der EuropĂ€ischen Union.
  • Am 5. Februar 2007 wurde die nach Angaben des Leiters des Pasteur Institute of Iran, Abdolhossein Rouholamini Najafabadi, grĂ¶ĂŸte Produktionsanlage fĂŒr rekombinante Proteine (darunter Erythropoetin) in SĂŒdwest-Asien in Anwesenheit des iranischen PrĂ€sidenten Mahmud Ahmadinedschad eingeweiht.[67] In dieser Anlage produziert der iranische Pharmakonzern Pooyesh Darou Pharmaceuticals unter anderem das EPO-PrĂ€parat PDpoetin.
  • Das iranische Biotechnologie-Unternehmen Cinnagen produziert in Zusammenarbeit mit dem Arzneimittelhersteller Zahravi Pharmaceuticals das EPO-PrĂ€parat Erytrex (Epoetin ÎČ).
  • In Indonesien sind die Pharmaunternehmen Novell Pharmaceutical Laboratories und Kalbe Farma mit den PrĂ€paraten Epotrex beziehungsweise Hemapo vertreten.
  • Das grĂ¶ĂŸte Pharmaunternehmen der Philippinen, United Laboratories Inc., vertreibt ĂŒber sein Tochterunternehmen Biomedis Inc. das PrĂ€parat Renogen.

USA, Mittel- und SĂŒdamerika

  • In Brasilien hat das Pharmaunternehmen CristĂĄlia in Kooperation mit dem halbstaatlichen Forschungsinstitut Instituto Butantan ein rezeptfrei erhĂ€ltliches generisches EPO[68] entwickelt. Ebenfalls in Brasilien vertreten ist das Pharmaunternehmen Blausiegel mit den PrĂ€paraten Eritromax und AlfaEpoetina.
  • In Argentinien werden (neben dem PrĂ€parat Hemax, siehe oben) die PrĂ€parate Epoyet und Hypercrit durch das Pharmaunternehmen Bio Sidus produziert.
  • Auf Kuba wurde unter FederfĂŒhrung des staatlichen Centro de IngenierĂ­a GenĂ©tica y BiotecnologĂ­a eine generische α-Variante in CHO-Zellen entwickelt, die vom Pharmaunternehmen Heber Biotec mit Sitz in Havanna unter dem Handelsnamen Heberitro fĂŒr den heimischen Markt vertrieben wird. Heber Biotecs lokaler Mitanbieter ist das Unternehmen CIMAB S.A. mit dem Produkt EPOCIM.
  • Das US-amerikanische biopharmazeutische Serviceunternehmen Protein Sciences hat ein Verfahren zur Produktion eines EPO-Biosimilars in Insektenzellen entwickelt und bietet dieses Verfahren als Lizenzgeber an. Das in Insektenzellen, die mit Baculoviren transfiziert sind, generierte EPO hat laut Firmeninformation eine biologische AktivitĂ€t, die etwa dem Doppelten des EPO-StandardprĂ€parats (Epogen) entspricht.
  • Die AXXO GmbH, ein in Hamburg ansĂ€ssiges Unternehmen, erwarb unlĂ€ngst die mexikanische Firma Nedder Farmaceuticos, die als Tochtergesellschaft unter dem Namen Axxo Mexico firmierte und unter anderem ein rekombinantes EPO fĂŒr den lateinamerikanischen Markt produziert. Die heimischen Konkurrenten sind die Pharmaunternehmen Probiomed mit BIOYETINℱ , Pisa mit EXETIN-A und Laboratorios Cryopharma mit EPOMAX.

Afrika und Nahost

  • In SĂŒdafrika wird seit 1997 durch die Firma Bioclones aus Johannesburg ein EPO-PrĂ€parat unter dem Handelsnamen Repotin (EPO α) hergestellt.
  • Mindestens vier Unternehmen in Ägypten stellen EPO-PrĂ€parate fĂŒr den heimischen Markt her: EIPICO mit Epoform, Amoun Pharmaceuticals mit Erypoietin, Sedico mit Epoetin und T3A Pharma mit Pronivel. In Argentinien wird Pronivel durch das Pharmaunternehmen Laboratorio Elea vermarktet.
  • In Israel findet sich mit InSight Biopharmaceuticals der bisher einzige Hersteller von generischem EPO als Bulk-Ware. Die Firma Prospec TechnoGene produziert zwar ebenfalls α- und ÎČ-Varianten von EPO in CHO-Zellen, dies allerdings nur fĂŒr Laborzwecke.
  • Das im Emirat Ra’s al-Chaima ansĂ€ssige Pharmaunternehmen Julphar (Gulf Pharmaceuticals Industries) stellt eine EPO-α-Variante unter dem Handelsnamen Epotin her.

Europa

  • Im Juni 2005 erhielt das kroatische Pharmaunternehmen Pliva durch die zustĂ€ndige lokale Zulassungsbehörde die Erlaubnis, ein EPO-Generikum (Epoetal) in Kroatien zu vermarkten. Eine Ausweitung der Vertriebsrechte fĂŒr den gesamteuropĂ€ischen Markt wurde in Zusammenarbeit mit dem australischen Unternehmen Mayne Pharma angestrebt, gemĂ€ĂŸ Pressemitteilung vom 22. Februar 2006[69] allerdings eingestellt. Hintergrund fĂŒr diese Entscheidung sind möglicherweise die bei einer Inspektion im Januar/Februar 2006 durch die FDA festgestellten massiven VerstĂ¶ĂŸe gegen die Richtlinien der Good Manufacturing Practice in Plivas ProduktionsstĂ€tte in Zagreb.[70] Nachdem auch eine Übernahme durch den islĂ€ndischen Generikahersteller Actavis gescheitert ist, bemĂŒht sich seit Juni 2006 das US-amerikanische Pharmaunternehmen Barr Pharmaceuticals um Pliva. Durch ein am 18. Juli 2008 abgeschlossenes Übernahmeverfahren gehört Barr Pharmaceuticals und damit auch Pliva zum israelischen Pharmakonzern Teva Pharmaceutical Industries.
  • In der Ukraine produziert das Unternehmen Biopharma ein EPO-PrĂ€parat unter dem Produktnamen Epocrin (Đ•ĐżĐŸĐșŃ€ĐžĐœ) fĂŒr den heimischen und den russischen Markt. Hersteller der Epocrin-Variante (Đ­ĐżĐŸĐșŃ€ĐžĐœ) in Russland ist die Pharmafirma Sotex.
  • In England kĂŒndigte der Generikahersteller GeneMedix bereits im Mai 2005 die MarkteinfĂŒhrung eines EPO-PrĂ€parats mit dem Produktnamen Epostim an. Zwischenzeitlich wurde der angestrebte Termin auf das dritte Quartal 2007 verschoben. Am 31. MĂ€rz 2008 gab GeneMedix bekannt, die Herstellerlaubnis fĂŒr Epostim in der Produktionsanlage in Tullamore (Irland) und die Genehmigung zur DurchfĂŒhrung klinischer Studien in der EuropĂ€ischen Union erhalten zu haben. Inzwischen wurde GeneMedix durch das indische Unternehmen Reliance Industries ĂŒbernommen.
  • Der Unternehmensvorstand von Stada Arzneimittel erklĂ€rte in einer Pressemitteilung vom 30. MĂ€rz 2006[71], dass man die Einreichung der Zulassungsunterlagen bei der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur fĂŒr die Produktion und den Vertrieb eines EPO-Generikums im zweiten Quartal 2006 plane und mit der MarkteinfĂŒhrung Ende 2006 beziehungsweise Anfang 2007 zu rechnen sein werde. Am 30. Juni 2006 ließ STADA verlauten, dass das Unternehmen die Zulassungsunterlagen bei der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur fĂŒr die Produktion eines Erythropoetin zeta am selben Tag eingereicht habe.[72] Kooperationspartner fĂŒr die Produktion des Biosimilars fĂŒr die klinische Studie ist das in Bielefeld ansĂ€ssige Biotechunternehmen Bibitec.[73] Das US-amerikanische Unternehmen Hospira erwarb im November 2006 die Vertriebsrechte fĂŒr Erythropoetin zeta fĂŒr die Vermarktung in der EuropĂ€ischen Gemeinschaft sowie in Kanada/USA.[74] Am 18. Oktober 2007 erhielten STADA und Hospira einen Positivbescheid des Ausschusses fĂŒr Humanarzneimittel (CHMP) der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur fĂŒr die MarkteinfĂŒhrung der PrĂ€parate Silapo bzw. Retacrit.[75]. Den endgĂŒltigen Zulassungsbescheid zur MarkteinfĂŒhrung beider PrĂ€parate fĂŒr das erste Quartal 2008 erhielt STADA am 19. Dezember 2007[76]
  • Der britische Generikahersteller Therapeutic Proteins kĂŒndigte in einer Pressemitteilung vom 12. Mai 2006[77] an, Zulassungsunterlagen bei der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur fĂŒr die Produktion und den Vertrieb eines EPO-Generikums unter dem Handelsnamen TheraPoietin sowie fĂŒr zwei weitere Biosimilars einzureichen. Die Produktion aller drei Biosimilars soll in Zusammenarbeit mit dem britischen Auftragsproduzenten Angel Biotechnology erfolgen.
  • Der Generikahersteller HEXAL erhielt 2007 als erste die Zulassung der EU-Kommission fĂŒr ein Epoetin-Biosimilar unter dem Handelsnamen Epoetin alfa Hexal.[78] Das PrĂ€parat wurde auch unter dem Markennamen Binocrit durch Sandoz [79] sowie Abseamed durch Medice zugelassen.[80] Alle drei PrĂ€parate werden von der Firma Rentschler Biotechnologie in Laupheim in Lohnfertigung hergestellt. Mit dem Medizintechnikunternehmen Gambro einigte sich Sandoz im Januar 2008 auf die Entwicklung einer gemeinsamen Vertriebsstruktur fĂŒr das PrĂ€parat Binocrit in Deutschland.
  • Der Generikahersteller Ratiopharm erhielt im Juli 2009 die Zulassungsempfehlung des humanmedizinischen Ausschusses (CHMP) der EuropĂ€ischen Arzneimittelagentur fĂŒr ein selbst entwickeltes EPO-Biosimilar. Die endgĂŒltigen Marktzulassung des PrĂ€parates Eporatio (Epoetin Ξ), das auch durch die Berliner CT Arzneimittel unter dem Handelsnamen Biopoin vertrieben wird, erfolgte im Dezember 2009.[81]

Der Fall „Eprex“

Ab 1998 kam es zu schweren Nebenwirkungen bei der Anwendung des EPO-Mittels Eprex/Erypo. Auf Veranlassung der zustĂ€ndigen Behörde mussten sĂ€mtliche humane Proteinbestandteile wegen möglicher Kontaminationsrisiken durch HIV beziehungsweise Erreger der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit aus der Formulierung von Arzneimitteln entfernt werden. Der Hersteller Ortho Biotech verwendete daraufhin anstelle von humanem Serumalbumin den Stabilisator Sorbitol 80 (auch als Polysorbat 80 bezeichnet). Eine von Johnson & Johnson durchgefĂŒhrte Studie ergab, dass die Zugabe von Sorbitol fatalerweise zur Herauslösung von Weichmachern aus den Gummistopfen der Epo-Spritzen fĂŒhrte. Diese lösten bei mindestens 250 mit Erypo behandelten Patienten Immunreaktionen und eine Erythroblastopenie (engl. Pure Red Cell Aplasia = PRCA) aus. Dieser Zwischenfall warf weltweit die Frage auf, inwieweit auch verĂ€nderte AminosĂ€uresequenzen, abgewandelte Glykostrukturen oder Verunreinigungen bei der Herstellung therapeutischer Proteine und derer Derivate (zum Beispiel Biosimilars) zu derartigen Nebenwirkungen fĂŒhren können. Die brasilianische Zulassungsbehörde AgĂȘncia Nacional de VigilĂąncia SanitĂĄria (kurz: ANVISA) verhĂ€ngte noch im selben Jahr ein Importverbot zweier EPO-PrĂ€parate. Bei einer Studie der UniversitĂ€t Utrecht zu acht PrĂ€paraten, die außerhalb der EU und der USA vertrieben werden, wurden gravierende MĂ€ngel hinsichtlich Wirksamkeit, Reinheit und Formulierungskonsistenz festgestellt. Diese Ergebnisse wurden durch eine neuerliche Studie mit PrĂ€paraten aus Korea, China und Indien bestĂ€tigt.[82] Neuere Untersuchungen an der UniversitĂ€t Utrecht der nach den europĂ€ischen Richtlinien in Europa zugelassenen Epo-Biosimilars zeigen jedoch, dass diese eine zu den OriginalprĂ€paraten mindestens gleichwertige QualitĂ€t haben.[83]

Darreichungsformen

Die ĂŒbliche galenische Form der durch zustĂ€ndige Behörden gegenwĂ€rtig zugelassenen EPO-PrĂ€parate ist die einer Injektionslösung mit unterschiedlicher Wirkstoffkonzentration (etwa 500 bis 30.000 IE). Neben EPO enthĂ€lt die Lösung auf der Basis von Wasser fĂŒr Injektionszwecke zusĂ€tzlich Hilfsstoffe (etwa Harnstoff, Polysorbat 20, verschiedene AminosĂ€uren und Natriumsalze), die der WirkstoffstabilitĂ€t dienen. Die Injektionslösungen werden entweder subkutan oder intravenös appliziert. Je nach Applikation, Wirkstoffkonzentration, Indikation und Wirkungsdauer oder Serumhalbwertszeit des PrĂ€parats sind mehrere Injektionen pro Woche oder auch nur eine einmalige Injektion pro Monat erforderlich. Der DDD-Wert liegt bei den PrĂ€paraten der ersten Generation bei 1000 IE, im Fall der PrĂ€parate Aranesp und Mircera bei je 4,5 Mikrogramm.

An alternativen Darreichungsformen wird insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung neuer erythropoetischer Medikamente gearbeitet (z. B. intrapulmonale Gabe des EPO-Fc-PrĂ€parats der Firma Syntonix und intramuskulĂ€re Gabe des PrĂ€parats Repoxygen von Oxford BioMedica, siehe dazu im Kapitel EPO-PrĂ€parate der nĂ€chsten Generation). Bei den StandardprĂ€paraten (z. B. Procrit von Johnson & Johnson) wurden Formulierungen mit verzögerter Freisetzung untersucht, z. B. ĂŒber die so genannte Enkapsulierung in biologisch abbaubaren MikrosphĂ€ren.[84] Das Hauptziel dabei war, die Intervalle zwischen den Einzelgaben zu verlĂ€ngern und die VertrĂ€glichkeit zu verbessern. Ein gravierendes Problem der Enkapsulierung ist die Bildung von EPO-Aggregaten, die eine Anwendung am Patienten ausschließt. Ende der 1990er Jahre konnte die US-amerikanische Firma Alkermes dieses Problem durch ihre patentierte ProLease-Technologie umgehen.[85] Jedoch stellen die MikrosphĂ€ren mögliche antigene Adjuvanzien dar, die beim Patienten unerwĂŒnschte Immunreaktionen auslösen können. Dies erklĂ€rt möglicherweise, weshalb es bisher nicht zu klinischen Untersuchungen dieser Formulierungen kam. Eine japanische Arbeitsgruppe konnte dagegen im Mausmodell zeigen, dass eine Einbettung von EPO in Gelatine-Hydrogel-MikrosphĂ€ren erfolgreich bei der Behandlung von Durchblutungsstörungen in den unteren ExtremitĂ€ten eingesetzt werden kann.[86]
Auch an oralen Applikationsformen wurde geforscht, bei denen das Problem der SĂ€uredenaturierung durch den Magensaft ĂŒberwunden werden musste. In Kooperation mit Johnson & Johnson arbeitete die britische Firma Provalis (vormals Cortecs International) an oralen Formulierungen. Ergebnisse hierzu wurden jedoch nie veröffentlicht. Mit der Insolvenz von Provalis im Jahr 2006 kamen diese AktivitĂ€ten zum erliegen. An einem neuerlichen Ansatz der oralen Verabreichung von EPO arbeitet die US-amerikanische Firma Access Pharmaceuticals. Dabei wird der natĂŒrliche Aufnahmeweg des Vitamin B12 genutzt. Durch das Beschichten von EPO mit dem Vitamin-B12-Derivat Cyanocobalamin entstehen Nanopartikel, die in Zusammenspiel mit dem im Mundspeichel enthalten Haptocorrinen und dem im Magen befindlichen Intrinsic-Faktor einen Komplex bilden, der vor der Zerstörung durch den SĂ€ureangriff im Magen geschĂŒtzt ist und im DĂŒnndarm rezeptorvermittelt in den Blutkreislauf eingeschleust wird. Die Entwicklung eines solchen PrĂ€parates befindet sich gegenwĂ€rtig noch in vorklinischen Versuchsstadien.
An Techniken zur intrapulmonalen Verabreichung von EPO arbeitet das australische Nanotechnologie-Unternehmen Nanotechnology Victoria. Hierzu wurde ein InhalationsgerÀt entwickelt, das auf der Grundlage der akustischen OberflÀchenwelle die Erzeugung nanopartikulÀrer Tröpfchen hochmolekularer Therapeutika ermöglicht.[87]
Das US-amerikanische Pharma-Unternehmen Zosano hat nach eigenen Angaben eine Mikroinjektionstechnologie entwickelt, die eine transdermale Verabreichung therapeutischer Proteine ermöglicht. Die Anwendung dieser Technik mit EPO befindet sich gegenwÀrtig in prÀklinischen Versuchsstadien.

Nebenwirkungen und Kontraindikationen

Da EPO-Rezeptoren auf der OberflĂ€che verschiedenster Tumorzellen gebildet werden, besteht grundlegend die Möglichkeit, dass die Verabreichung von EPO-PrĂ€paraten das Wachstum von Malignomen jeglicher Art stimulieren kann. Zwei kontrollierte klinische Studien, in denen Patienten mit verschiedenen Krebsarten einschließlich Kopf-Hals-Tumoren sowie Brustkrebs mit rekombinantem EPO behandelt wurden, zeigten einen ungeklĂ€rten Anstieg der MortalitĂ€t.[88][89] Gute Erfahrungen bestehen bei der AnĂ€miebehandlung von Multiplem Myelom,[90] Non-Hodgkin-Lymphom und chronisch lymphatischer LeukĂ€mie.[91] Aufgrund der Nebenwirkungsweise ist bei hypertonischen Patienten besondere Vorsicht geboten. Missbrauch von Gesunden (etwa fĂŒr Dopingzwecke) kann zu einem ĂŒbermĂ€ĂŸigen Anstieg des HĂ€matokritwertes fĂŒhren. Dies ist mit dem Risiko lebensbedrohlicher Komplikationen des Herz-Kreislauf-Systems (Thromboserisiko durch HĂ€mokonzentration bei Polyglobulie) verbunden.
Im FrĂŒhjahr 2007 veröffentlichte die US-amerikanische Arzneimittelzulassungsbehörde FDA einen Warnhinweis zur Anwendung erythropoese-stimulierender Substanzen infolge der Ergebnisse aus vier klinischen Studien,[92][93][94][95] bei denen es in bisher ungeprĂŒften Behandlungsregimen zu lebensbedrohlichen Nebenwirkungen kam. HĂ€moglobinspiegel ĂŒber 12 g/dL, die mittels EPO-PrĂ€paraten bei den betroffenen Patienten eingestellt wurden, fĂŒhrten zu einem signifikanten Anstieg der MortalitĂ€tsrate. Aufgrund dessen verordnete die FDA die AbĂ€nderung der bisherigen Warnhinweise auf den Beipackzetteln der PrĂ€parate Aranesp, Epogen und Procrit.[96]
In einer weiteren Multicenter-Studie zum Einsatz von Epoetin ÎČ bei einer AnĂ€mie von Brustkrebspatienten, die sich einer Chemotherapie unterzogen, konnte dagegen kein Anstieg der MortalitĂ€t festgestellt werden.[97] In dieser Studie wurde sogar bereits dann EPO verabreicht, wenn der HĂ€moglobinspiegel unter 12.9 g/dL fiel. Offenbar ist die Sterblichkeit bei einer EPO-Therapie damit nicht unmittelbar abhĂ€ngig vom eingestellten HĂ€moglobin-Level. Vielmehr nimmt sie bei Krebspatienten dann zu, wenn diese keine Chemotherapie erhalten.
Eine Meta-Analyse von 53 klinischen Studien mit fast 14.000 Patienten kam im Mai 2009 zu dem Schluss, dass die Sterblichkeit von Krebspatienten nach Verabreichung von EPO-PrĂ€paraten um den Faktor 1,17 erhöht ist gegenĂŒber solchen, die sich keiner EPO-Therapie unterzogen haben. Bei Patienten, die gleichzeitig eine Chemotherapie bekamen, lag der Faktor bei 1,10.[98][99]
Das Risiko von Krebspatienten bei einer EPO-Therapie ist nicht allein auf eine Tumorprogression, die durch EPO hervorgerufen werden kann, beschrĂ€nkt. So steigt auch das Risiko venöser Thromboembolien bei einer EPO-Therapie von Patienten mit soliden Tumoren signifikant an.[100] Die Deutsche Gesellschaft fĂŒr HĂ€matologie und Onkologie empfiehlt daher, EPO in der Krebsmedizin ausschließlich bei erwachsenen Patienten mit Chemotherapie-induzierter AnĂ€mie, wenn sie Symptome haben, anzuwenden. Weiterhin sollte der HĂ€moglobinspiegel auf maximal 12 g/dl erhöht werden. Die Therapie soll beendet werden, sobald der Ziel-HĂ€moglobinwert von maximal 12 g/dl erreicht ist oder vier Wochen nach Beendigung der Chemotherapie.[101] Bei der Verordnung von Arzneimitteln mit „blutbildenden“ (Erythropoese-stimulierenden) Wirkstoffen (ESAs) zur Behandlung einer symptomatischen Blutarmut bei chronischer Niereninsuffizienz gelten in Deutschland verbindliche Therapiehinweise. Der entsprechende Beschluss des Gemeinsamen Bundesausschusses (G-BA) vom 23. Juni 2011 ist nach der Veröffentlichung im Bundesanzeiger am 22. September 2011 in Kraft getreten.[102]

Marktdaten fĂŒr EPO-PrĂ€parate

Weltweite Marktdaten der gÀngigsten EPO-PrÀparate (Stand: April 2011)
Marktentwicklung von EPO-PrÀparaten in Deutschland seit 2007 (Stand: Juni 2008)

Als Therapeutikum gehörte EPO bis 2004 zu den zehn weltweit erfolgreichsten Medikamenten ĂŒberhaupt, unter den Biopharmazeutika ist es einer der herausragenden Blockbuster. Zwischenzeitlich entfielen mehr als 30 % der UmsĂ€tze mit therapeutischen rekombinanten Proteinen auf EPO-PrĂ€parate. Eprex/Procrit von Johnson & Johnson erzielte im Jahr 2004 3,6  Mrd. US-Dollar, Amgens Epogen 2,6 Mrd. US-Dollar und Roches NeoRecormon 1,7 Mrd. US-Dollar.[103] Aranesp, das erste zugelassene EPO-PrĂ€parat der nĂ€chsten Generation, hatte seit seiner TherapieeinfĂŒhrung anfĂ€nglich eine durchschnittliche Zuwachsrate von rund 800 Mio. US-Dollar pro Jahr. Im Jahr 2006 lag Amgens Umsatz mit Aranesp bei 4,1 Mrd. US-Dollar[104] und ĂŒbertraf damit erstmals die Umsatzzahlen der bisherigen StandardprĂ€parate. Bei den NachfolgeprĂ€paraten DynEpo und Mircera wurde mit anfĂ€nglichen Umsatzraten von 300 Mio. US-Dollar bzw. 900 Mio. US-Dollar gerechnet. Diese Prognosen bestĂ€tigten sich jedoch nicht. Im Jahr 2010 lag der Umsatz mit Mircera bei 285 Mio. US-Dollar, DynEpo wurde bereits Ende 2008 vom Markt genommen. Weltweit erhielten im Jahr 1999 circa 350.000 Patienten rekombinantes EPO.[105] Da sich die Umsatzzahlen der EPO-PrĂ€parate zwischen 1999 und 2005 mehr als verdreifacht haben, dĂŒrfte die Zahl der mit EPO behandelten Patienten im entsprechenden Zeitraum proportional gestiegen sein.
2007 kam es im Zuge der MarkteinfĂŒhrung der ersten NachahmerprĂ€parate in der EuropĂ€ischen Union, der Entwicklung neuer EPO-PrĂ€parate (DynEpo, Mircera) und durch die Sicherheitsdebatte bei der Anwendung von EPO zur Behandlung von TumoranĂ€mien erstmals zu einem RĂŒckgang der Umsatzzahlen der StandardprĂ€parate. So wurden im Jahr 2007 11,8 Milliarden US-Dollar mit den StandardprĂ€paraten umgesetzt, was einem RĂŒckgang gegenĂŒber 2006 von 100 Millionen US-Dollar entspricht.[106] Im Jahr 2010 lag der Umsatz bei nunmehr nur noch 8,2 Mrd. US-Dollar und fiel damit auf den Stand von 2002 zurĂŒck.
In Deutschland wurden im Jahr 2007 rund 470 Millionen US-Dollar mit EPO-PrĂ€paraten umgesetzt. Dies entspricht (gemĂ€ĂŸ offiziell verfĂŒgbarer Daten) etwa 4,5 % des im selben Zeitraum weltweit erzielten Umsatzergebnisses. Die EinfĂŒhrung von NachahmerprĂ€paraten in Deutschland hat zu einem PreisrĂŒckgang gefĂŒhrt. Biosimilars bieten einen deutlichen Preisvorteil im Vergleich zum Festbetrag des Referenzproduktes. Zur Senkung der Arzneimittelkosten in Deutschland plante zum Beispiel die KassenĂ€rztliche Vereinigung Berlin fĂŒr das Jahr 2008, den Verordnungsanteil von EPO-Biosimilars auf 50 % zu steigern. Anfang 2009 lag der Marktanteil der EPO-Biosimilars bei inzwischen 53 %, wĂ€hrend der Anteil der OriginalprĂ€parate und deren Re-Importe auf nunmehr 38 % bzw. 9 % zurĂŒckging. SchĂ€tzungen zufolge wĂŒrden die Krankenkassen durch den Einsatz von Biosimilars bis 2020 insgesamt etwa acht Milliarden Euro einsparen können.[107] In China sind offiziell 14 unterschiedliche EPO-PrĂ€parate im Markt vertreten, deren Gesamtumsatz im Jahr 2006 bei rund 50 Millionen US-Dollar lag. In Indien betrug im Jahr 2006 der Umsatz mit EPO-PrĂ€paraten 22 Millionen US-Dollar, wobei die jĂ€hrlichen Wachstumsraten bis dahin bei 20–30 % lagen.

EPO-Doping

→ Hauptartikel: Erythropoetin als Dopingmittel

Je mehr rote Blutkörperchen dem menschlichen Blutkreislauf zur VerfĂŒgung stehen, desto leistungsfĂ€higer arbeitet der gesamte Organismus, weil den Zellen entsprechend viel Sauerstoff zur VerfĂŒgung steht. Aus diesem Grund wird EPO bereits etwa seit Ende der 1980er Jahre zum Zweck der Leistungssteigerung missbraucht. Vor allem Ausdauersportler profitieren von der Wirkung; durch den erhöhten Anteil an Erythrozyten im Blut steigt allerdings die Gefahr von Blutgerinnseln. EPO (und in der Folge auch alle weiteren Derivate wie zum Beispiel Darbepoetin) steht seit 1990 auf der Dopingliste der internationalen Anti-Doping-Organisation (WADA), der Einsatz ist also im Wettkampfsport verboten. Ein praktikables Nachweisverfahren von nicht körpereigenem EPO kann seit 2000 auch bei Urinproben angewandt werden.

Nach Berechnungen des italienischen Sportwissenschaftlers Prof. Alessandro Donati aus dem Jahr 2007 dopen sich weltweit 500.000 Menschen mit EPO. GemĂ€ĂŸ der Untersuchungen Donatis ĂŒbersteigt die jĂ€hrlich produzierte Menge an EPO den tatsĂ€chlichen therapeutischen Bedarf um das FĂŒnf- bis Sechsfache.[108]

Siehe auch

  • HĂ€matokrit (AbkĂŒrzung: Hct, Hkt oder Hk), bezeichnet in der Medizin den Anteil der zellulĂ€ren Bestandteile, zumeist rote BlutplĂ€ttchen/Erythrozyten, am Volumen des Blutes und ist ein Maß fĂŒr die ZĂ€hflĂŒssigkeit des Blutes (ViskositĂ€t). Normale Werte liegen bei MĂ€nnern zwischen 40 und 53 Prozent.
  • Bei der Blutsenkungsreaktion – abgekĂŒrzt BSR, BKS, Blutsenkung; auch: Erythrozytensedimentationsrate (ESR), handelt es sich um ein unspezifisches, einfaches Suchverfahren auf entzĂŒndliche Erkrankungen. Es werden die zellulĂ€ren Bestandteile des Blutes mit der LĂ€nge der zellfreien SĂ€ule von Blutplasma verglichen.

Handelsnamen

MonoprÀparate[109]
  • Epoetin alfa: Abseamed (D), Binocrit (D), Epoetin alfa HEXAL (D), Erypo (D)
  • Epoetin beta: NeoRecormon (D)
  • Epoetin zeta: Retacrit (D), Silapo (D)
  • Epoetin theta: Biopoin (D), Eporatio (D)

Literatur

Biosynthese und biologische Funktion

  • Watkins P.C. et al. (1986), Regional assignment of the erythropoietin gene to human chromosome region 7pter-q22. Cytogenet Cell Genet 42: 214–218 PMID 2875851
  • Wang G.L., Semenza G.L. (1993), General involvement of hypoxia-inducible factor 1 in transcriptional response of hypoxia. Proc Natl Acad Sci U S A 90: 4304–4308. PMID 8387214
  • Watowich S.S. (1999), Activation of erythropoietin signaling by receptor dimerization., Int J Biochem Cell Biol 31: 1075–1088. PMID 10498627
  • Lappin T.R. et al. (2002), EPO's alter ego: erythropoietin has multiple actions. Stem Cells 20: 485–492. [1] PMID 12456956

Strukturelle Eigenschaften

  • Recny M.A. et al. (1987), Structural characterization of natural human urinary and recombinant DNA-derived erythropoietin. J Biol Chem 262: 17156–17163 PMID 3680293
  • Sasaki H. et al. (1987), Carbohydrate structure of erythropoietin expressed in chinese hamster ovary cells by a human erythropoietin cDNA. J Biol Chem 262: 12059–12076. PMID 3624248
  • Kawasaki N. et al. (2001), Structural analysis of sulfated N-linked oligosaccharides in erythropoietin. Glycobiology 11: 1043–1049. PMID 11805077
  • Gross A.W., Lodish H.F. (2006), Cellular trafficking and degradation of erythropoietin and novel erythropoietin stimulating protein (NESP), J Biol Chem 281: 2024–2032. PMID 16286456

Forschungsgeschichte

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Darreichungsformen

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EPO-Doping

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Nachweisverfahren

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Weblinks

 Commons: Erythropoetin â€“ Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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