Ferngesteuerter Medikamenten-Chip: Apotheke unter der Haut

Aus Vancouver berichtet

Medikamente sind lebensnotwendig - und ihre Einnahme häufig lästig. Vor allem Patienten, die sich täglich etwas spritzen müssen, leiden unter der Prozedur. Das könnte bald enden: Forscher haben ein Implantat entwickelt, das Arzneimittel direkt im Körper abgibt und Befehle per Funk empfängt.

Medikamentenversorgung: Implantat zum Anfunken Fotos
MicroCHIPS

Multiple Sklerose, chronische Schmerzen, Krebs: Bei vielen Krankheiten sind Betroffene auf regelmäßige Medikamentengaben angewiesen. Was ihr Leben lebenswert macht oder gar rettet, kann schnell auch zur Last werden. Jeden Tag müssen sich manche Patienten Spritzen setzen, immer zur selben Uhrzeit. Zur psychischen Belastung kommt häufig körperliches Leid. Gerade bei älteren Menschen verkalken die Arterien, ein kleiner Pikser wird schnell zur Qual. Damit soll bald Schluss sein, versprechen Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Unternehmens Microchips zum Auftakt der AAAS in Vancouver, einer der weltgrößten Wissenschaftskonferenzen.

Ihre Pläne klingen extrem ehrgeizig, was sich in ihrer Wortwahl widerspiegelt. Die Forscher sprechen von einem Durchbruch, von einem Türöffner hin zur Medizin der Zukunft. Das Gerät dagegen ist klein und unscheinbar: Ein Apparat, etwa so groß wie ein USB-Stick. Auf zwei winzigen grünen Silizium-Chips, die auch bei genauem Hinschauen gewöhnlichen Computer-Platinen ähneln, birgt er kleine Kammern mit Medikamenten. In den Körper implantiert kann die Miniatur-Apotheke die Arzneimittel zu einem gewünschten Zeitpunkt freisetzen. Die Befehle erhält sie per Funk.

Spritzen-Ersatz mit Hightech-Implantat

In einem ersten Praxistest hatten acht Frauen aus Dänemark das Implantat unter die Haut gesetzt bekommen. Bei einer versagte die Technik sofort. Die restlichen sieben versorgte es bis zu 20 Tage lang einmal täglich zuverlässig mit einem Osteoporose-Medikament, schreiben die Forscher um Robert Farra von Microchips in der Fachzeitschrift "Science Translational Medicine". Auf tägliche Spritzen konnten die Patientinnen in der Zeit verzichten. Auch mussten sie nicht an die Einnahme des Medikaments denken. Die Apparate folgten bei der Abgabe einem programmierten Zeitplan. Dies ist neben dem Verzicht auf Spritzen eine der größten Errungenschaften des Geräts: Mehrere Studien zeigen, dass sich nur jeder zweite Patient an seinen Therapieplan hält. "Bei täglichen Spritzen ist die Zuverlässigkeit noch viel niedriger", sagt Farra.

Die Idee, den Körper von innen mit Medikamenten zu versorgen, ist nicht neu. Zum Beispiel bringen Stents, kleine Drahtgerüste, die verengte Blutgefäße weiten, in ihrer Beschichtung oft Arzneimittel mit in den Körper. Sie sondern ihre Medikamente jedoch langsam und kontinuierlich ab. Beim neuen Gerät gelangen die Wirkstoffe wie bei einer Spritze schnell und auf einen Schlag in die Blutbahn. Das können sonst nur implantierte Pumpen - etwa mit Schmerzmitteln oder Insulin.

Der Medikamenten-Schub ist bei manchen Therapien essentiell, so auch bei dem Osteoporose-Mittel. Unter dem Knochenschwund leiden vor allem Frauen nach den Wechseljahren. Das Medikament, eine Form des Parathormons, erhöht den Kalziumgehalt im Blut und kurbelt dadurch die Knochenbildung an. Dies geschieht allerdings nur, wenn es in Schüben in den Blutkreislauf gelangt. Sickert das Parathormon langsam in die Blutbahn, kehrt sich die Wirkung ins Negative um und verschärft den Knochenschwund.

15 Jahre von der Vision bis zum Gerät

Die Idee zu einem ferngesteuerten Medikamenten-Implantat hatten Michael Cima und sein Kollege Robert Langer vom MIT vor 15 Jahren. Kurz darauf gründeten die Forscher die Firma Microchips, die auch die aktuelle Studie finanziert und betreut hat. Erst entwickelten sie ein Verfahren, mit dem sie Tagesrationen des Medikaments in kleine Kammern füllten. Dann bastelten sie den Öffnungsmechanismus. Schlüssel und zugleich Schutz des Medikaments ist ein hauchdünner Deckel aus Titan und Platin. Ungestört kann er die Dosen jahrelang vor Einflüssen von außen schützen. Erreicht ihn jedoch ein winziger Stromstoß, schmilzt das Metall in Bruchteilen einer Sekunde und entlässt die Arznei in den Körper. Die kleine freigesetzte Menge Metall ist nach Angaben der Wissenschaftler unproblematisch.

Glaubt man den Forschern, bestand die Technik den ersten Praxistest mit Bravour. Dreißig Minuten dauerte es, dann hatten Ärzte den älteren Damen - alle zwischen 60 und 75 Jahre alt - die Apparate in die Leiste implantiert. Obwohl ihr Körper das Gerät mit einer dünnen Gewebekapsel abschirmte, wirkten die Medikamente, als hätten sie sie gespritzt. Vier Monate trugen die Frauen das Implantat in sich, an 20 Tagen versorgte es sie mit dem Medikament. Die geringe Kapazität ist die größte Schwachstelle des Chips. Nebenwirkungen haben die Forscher nicht beobachtet: "Einige Teilnehmerinnen haben sogar vergessen, dass das Implantat existiert", sagt Farra.

Bis die Erfindung auf den Markt kommt, wird es trotzdem dauern. "In den nächsten zwei Jahren wollen wir die 20 Kammern auf 365 erweitern", sagt Farra. "Dann würde das Implantat die Patienten ein Jahr lang versorgen." Weitere zwei Entwicklungsjahre rechnen die Forscher ein, um das Gerät mit den vielen Kammern in größeren klinischen Studien zu testen. Dann wird sich zeigen, ob es tatsächlich hält, was die Forscher versprechen, oder ob sich Nebenwirkungen und Risiken zeigen, die in der ersten, kleinen Studie nicht aufgetreten sind. Falls alles gut geht, ist das Osteoporose-Implantat in vier Jahren auf dem US-Markt, hoffen die Entwickler.

Hohe Kosten, großes Potential

Was den deutschen Markt betrifft, sind Experten noch skeptisch: "Die Behandlung mit Parathormon ist vergleichsweise teuer und wird in Deutschland in der Regel erst eingesetzt, wenn die anderen gängigen Osteoporose-Therapien nicht gefruchtet haben", sagte Michael Amling, Sprecher einer Osteoporose-Forschungsgruppe der Deutschen Forschungsgemeinschaft gegenüber der Nachrichtenagentur dpa. Das Implantat wird die Patienten mit Einsetzen und Entfernen umgerechnet etwa 7600 bis 9100 Euro im Jahr kosten. Generell hält Amling, der am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf arbeitet, den Chip jedoch für innovativ.

Die Entwickler des Chips sehen in ihrem Osteoporose-Gerät den Beginn eines neuen Therapiezeitalters. Multiple Sklerose, Krebs, Schmerzmedikamente - obwohl der erste Apparat noch nicht auf dem Markt ist, diskutieren sie bereits über das nächste ferngesteuerte Medikamenten-Implantat.

Einmal, so hoffen sie, können sie verschiedene Arzneimittel in unterschiedlichen Dosierungen im Chip verpacken. Dann sollen auch Sensoren im Chip stecken, die ständig die Körperfunktionen überwachen. "Ich könnte mir vorstellen, dass der Apparat einmal merkt, wenn ein Mensch einen Herzinfarkt hat und sofort reagiert", sagt Langer. Dies ist freilich nur eine Vision - aber vor 15 Jahren hatte der Forscher auch einen Traum, der schon fast wahr geworden ist.

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