Weniger Hepatotoxizität ist das Ziel: Neues Tool zeigt, wie sich Wirkstoffe auf Männer und Frauen unterschiedlich auswirken

US-Forschende haben ein leistungsstarkes neues Tool entwickelt, um zu verstehen, wie sich Medikamente unterschiedlich auf Männer und Frauen auswirken. Es könne dazu beitragen, in Zukunft sicherere und wirksamere Medikamente zu entwickeln, glauben die Wissenschaftler.

Frauen leiden im Vergleich zu Männern überproportional häufig an Leberproblemen aufgrund der Einnahme von Medikamenten. Gleichzeitig seien sie, so erklären die Autoren einer neuen Studie, bei Wirkstoffstudien normalerweise unterrepräsentiert. Um dieses Problem anzugehen, haben Wissenschaftler von der Universität Virginia (UVA; USA) anspruchsvolle Computersimulationen männlicher und weiblicher Lebern entwickelt, um anhand dieser geschlechtsspezifische Unterschiede in der Wirkung von Medikamenten auf das Gewebe aufzudecken.

Das neue Modell habe bereits wichtige Einblicke in die biologischen Prozesse geliefert, die in der Leber bei Männern als auch bei Frauen ablaufen, berichten die Autoren einer neuen Veröffentlichung dazu. Das Modell stellt ihrer Ansicht nach aber auch ein leistungsstarkes neues Werkzeug für die Arzneimittelentwicklung dar – es trage dazu bei sicherzustellen, dass neue Medikamente keine schädlichen Nebenwirkungen verursachen.

„Es gibt unglaublich komplexe Netzwerke von Genen und Proteinen, die steuern, wie Zellen auf Medikamente reagieren“, erklärt UVA-Forscher Prof. Jason Papin, einer der Entwickler des Modells. „Wir wussten, dass ein Computermodell erforderlich sein würde, um diese wichtigen klinischen Fragen zu beantworten, und wir hoffen, dass diese Modelle weiterhin Erkenntnisse liefern werden, die die Gesundheitsversorgung verbessern können.“

Negative Folgen von Wirkstoffen

Papin, Mitarbeiter in der Abteilung für biomedizinische Technik der UVA, entwickelte das Modell in Zusammenarbeit mit Connor Moore, einem Doktoranden, und Dr. Christopher Holstege, einem Notfallmediziner der UVA und Direktor des Blue Ridge Poison Center der UVA Health. „Es ist äußerst wichtig, dass sowohl Männer als auch Frauen die empfohlenen Medikamente in der richtigen Dosis erhalten“, betonte Holstege. „Die medikamentöse Therapie ist komplex und bei geringfügigen Dosisänderungen für bestimmte Personen kann es zu Toxizität kommen.“

Bevor sie ihr Modell entwickelten, untersuchten die Wissenschaftler zunächst das Adverse Event Reporting System der US-amerikanischen Food and Drug Administration, um die Häufigkeit gemeldeter Leberprobleme bei Männern und Frauen zu bewerten. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass Frauen durchweg häufiger über unerwünschte Ereignisse im Zusammenhang mit der Leber berichteten als Männer.

Anschließend versuchten die Forschenden zu erklären, woran dies liegen könnte. Zu diesem Zweck entwickelten sie Computermodelle der männlichen und weiblichen Leber, die riesige Datenmengen über Genaktivität und Stoffwechselprozesse innerhalb der Zellen umfassten. Diese hochmodernen Lebersimulationen lieferten wichtige Erkenntnisse darüber, wie Medikamente das Gewebe bei Männern und Frauen unterschiedlich beeinflussen, und ermöglichten den Wissenschaftlern zu verstehen, warum.

„Wir waren überrascht, wie viele Unterschiede wir fanden, insbesondere bei sehr unterschiedlichen biochemischen Signalwegen“, berichtet Moore, Student der Biomedizintechnik in Papins Labor. „Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse deutlich machen, wie wichtig es für Wissenschaftler in der Zukunft ist, zu berücksichtigen, welche Auswirkungen ihre Forschung auf Männer und auf Frauen hat.“

In ihrer Arbeit konnten die Verfasser der aktuellen Veröffentlichung bereits eine Reihe wichtiger zellulärer Prozesse identifizieren, die Unterschiede zwischen den Geschlechtern in Bezug auf Leberschäden erklären. Die Forschenden fordern weitere Untersuchungen dazu, um die Hepatotoxizität in diesem Kontext besser zu verstehen. Letztendlich hoffen sie, dass sich ihr Modell bei der Entwicklung sicherer Medikamente als weithin nützlich erweisen wird.

„Wir hoffen, dass diese Ansätze dazu beitragen werden, viele andere Fragen zu beantworten, bei denen Männer und Frauen unterschiedliche Reaktionen auf Medikamente oder Krankheitsprozesse haben“, erklärt Papin. „Unsere Fähigkeit, prädiktive Computermodelle komplexer Systeme in der Biologie zu erstellen, wie die in dieser Studie, eröffnet wirklich alle möglichen neuen Wege zur Bewältigung einiger der schwierigsten biomedizinischen Probleme.“