Neuer Ansatz zur Medikamentenmessung in der Lunge: Auszeichnung mit dem Willi-Stahlhofen-Preis

Forschende des Fraunhofer-Institutes für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM haben erstmals gezeigt, dass sich Medikamentenspiegel direkt in der Lunge über Partikel in der Ausatemluft messen lassen.

Für die Arbeit, die zu dieser Erkenntnis führte, haben Prof. Jens Hohlfeld und Dr. Olaf Holz Ende Juni in Washington, D.C. (USA) den Willi-Stahlhofen-Preis der International Society for Aerosols in Medicine (ISAM) erhalten. Die prämierte Studie belegt, dass sich mit „Exhaled Breath Particles“ (PEx) nicht invasiv pharmakokinetische Profile erstellen lassen – das Fraunhofer ITEM stuft dies als „Meilenstein für die Entwicklung und Optimierung inhalativer Therapien“ ein.

Die der Preisvergabe zugrunde liegende Publikation im „Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery“ beschreibt einen völlig neuen Ansatz zur Messung der Arzneimittelverteilung in der Lunge. In der klinischen Studie erhielten gesunde Probanden entweder eine inhalative oder orale Dosis des Bronchodilatators Salbutamol. Anschließend wurden PEx gesammelt – winzige Tröpfchen aus der Ausatemluft, die entstehen, wenn beim Einatmen zuvor kollabierte kleine Atemwege wieder aufgehen. Die Analyse zeigte: Nach Inhalation ließen sich aus diesen Partikeln klare pharmakokinetische Profile ableiten – mit deutlich höheren Wirkstoffkonzentrationen verglichen mit Proben aus der Nase und dem Blut. Die Studie liefert laut dem ITEM damit einen überzeugenden Proof-of-Concept, dass sich mit PEx-Proben Medikamentenspiegel direkt im epithelialen Lungenflüssigkeitsfilm bestimmen lassen – nicht invasiv und gezielt.

Rückblick auf 20 Jahre Forschung

Der Veröffentlichung ging eine jahrzehntelange wissenschaftliche Entwicklung voraus. Bereits 2005 hatten Hohlfeld und Holz im Rahmen einer Task Force der European Respiratory Society auf die Limitierungen der klassischen Ausatemluftanalyse (Exhaled Breath Condensate [EBC]) hingewiesen. Ihre zentrale Forderung damals: Partikel aus der Ausatemluft müssen gezielt erfasst und physikalisch wie analytisch charakterisiert werden, um verlässliche Aussagen über Prozesse in der Lunge treffen zu können.

Daraus entstanden zwei Forschungsstränge – ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördertes Projekt zur physikalischen Charakterisierung exhalierten Aerosols, inklusive Messungen in der Schwerelosigkeit, sowie die technische Entwicklung eines Auffanggerätes für PEx-Partikel, initiiert von der Prof. Anna-Carin Olin an der Universität Göteborg (Schweden). Das heute kommerziell verfügbare Gerät (PExA) wurde nun erstmals für eine pharmakokinetische Untersuchung erfolgreich eingesetzt.