InnoRa: Medikamentenbeschichtete Ballonkatheter

Aus der Forschung zum Unternehmer

Professor Ulrich Speck mit seiner Erfindung: dem medikamentenbeschichteten Ballonkatheter, der innerhalb von Sekunden den Wirkstoff Paclitaxel ans Gewebe abgibt. Mit seiner Firma InnoRa vertreibt er sein Medizinprodukt weltweit.

Quelle: VDI TZ/Inken Sarah Mischke
KMU-innovativ

Medikamentenbeschichtete Stents halten verkalkte Herzkranzgefäße langfristig offen. Bei der arteriellen Verschlusskrankheit in den Beinen begnügen sich Mediziner mit der Aufdehnung der Gefäße über einen Ballon. Doch die Ergebnisse sind unbefriedigend: Nahezu jedes zweite Gefäß zum Beispiel in den Beinen verschließt sich wieder. Nun liefern beschichtete Ballonkatheter, die nur wenige Sekunden im Gefäß verbleiben, deutlich bessere Ergebnisse – am Herzen und in den Beinen. Der Berliner Forscher Ulrich Speck hat die spezielle Beschichtung  entwickelt. Die auf Basis dieser Arbeit gegründete Firma InnoRa geht sogar noch einen Schritt weiter. In einem neuen Verbundprojekt, das vom BMBF mit 900.000 Euro gefördert wird, untersucht Speck die Behandlung des unbeherrschbaren Bluthochdrucks mithilfe des medikamentenbeschichteten Ballonkatheters. von Beate Wagner

InnoRa ist kein klassisches Start-up: Als Ausgründung der Charité und noch immer dort im Gebäude tätig, erinnern die Räumlichkeiten eher an die eines wissenschaftlichen Instituts als an die Produktionsstätte eines Hightech-Medizinprodukts.

Quelle: VDI TZ/Inken Sarah Mischke

So manche Wahrheit geht von einem Irrtum aus. Dieser Aphorismus der österreichischen Schriftstellerin Marie von Ebner-Eschenbach fasst die Geschichte der InnoRa GmbH in Berlin in einem Satz zusammen. Betritt man die Wirkstätte der kleinen Firma nahe der Universitätsklinik Charité, ist auf den ersten Blick nichts zu sehen von der Spitzenforschung, die hier zum Wohle von Millionen Menschen weltweit betrieben wird: graue Flure mit ein paar wissenschaftlichen Postern an der Wand, Büros voller Rechner, meterlange Regale mit Akten und eingeschweißten Katheterschläuchen. Einzig zwei Labore mit typischem Gerät von Mikroskop über Massenspektrometer bis hin zu einer Reinraumkabine lassen erahnen, dass hier Wissenschaftler tüfteln.

Firmenmitgründer Ulrich Speck bittet  in sein Büro, das gleichzeitig als Konferenzraum und Materiallager fungiert. „Bei uns ist alles ein bisschen anders, als Sie es vielleicht von modernen Start-Ups kennen“, sagt der 75-jährige Berliner bescheiden. „Wir hatten eine gute Idee“, beschreibt der Professor, „und nun ja, wenn man sie umsetzen will, braucht man eben noch so etwas wie ein Unternehmen drum herum.“

Weltweit bekannt für innovative Beschichtung

Mit dem Ballonkatheter lassen sich Blutgefäße aufweiten. Den Wirkstoff, den der Ballonkatheter abgibt, zieht in Sekunden ins Gewebe ein und verhindert den Gewebenachwuchs und damit Restenosen

Quelle: VDI TZ/ Inken Sarah Mischke

Der studierte Biologe kam über die pharmazeutische Forschung zur experimentellen Radiologie an die Charité. Mit seinem umtriebigen Forschergeist hat er es weit gebracht: Speck gilt als Pionier und Erfinder einer speziellen Beschichtung auf Ballonkathetern – und ist für diese Innovation weltweit bekannt. 2001 hat sich die Firma InnoRa (Innovation in Radiology) aus der Charité ausgegründet. Ein zweiter Standort liegt in Sachen-Anhalt. In einem alten Gut nahe Magdeburg finden die Tierversuche für die klinischen Studien statt. Insgesamt beschäftigt Speck etwa 20 Mitarbeiter.

Die von Specks Arbeitsgruppe entwickelte Ballon-Beschichtung mit dem Wirkstoff Paclitaxel bewirkt, dass verkalkte Blutgefäße nach Wiedereröffnung mit einem Katheterballon dauerhaft geöffnet bleiben. Die Ballonkatheter verhindern erneute Gefäßverengungen infolge von Arteriosklerose effektiver als herkömmliche Stents – obwohl beide Medikamente freisetzen. Specks Innovation hat die erfolgreiche Behandlung vieler Gefäßerkrankungen somit maßgeblich beeinflusst.

300.000 Menschen erleiden in Deutschland jährlich einen Herzinfarkt

Die Firma InnoRa hat ihren Sitz im Hauptgebäude der Charité. Jährlich werden hier tausende Patienten mit verschlossenen oder verengten Blutgefäßen behandelt. Ein idealer Standort für die Firma zum Austausch mit Anwendern und Patienten.

Quelle: VDI TZ/Inken Sarah Mischke

Schmerzen in der Brust, Atemnot, Angstgefühle: All das sind typische Anzeichen für verengte Herzkranzgefäße, in denen sich Fett und Kalk abgelagert haben. In Deutschland erleiden jährlich allein 300.000 Menschen einen Herzinfarkt als Folge. Herz-Kreislauf-Leiden sind nach wie vor die häufigsten Erkrankungen in der westlichen Welt und die mit Abstand häufigste Todesursache. Neben den Gefäßen, die das Herz mit Blut versorgen, können sich auch andere Gefäße verschließen. Beispielsweise führen verengte Arterien der Beine zur sogenannten Schaufensterkrankheit. Die Muskeln der Beine sind schlechter durchblutet, der Mangel an Sauerstoff und Nährstoffen nimmt bei körperlicher Aktivität zu, es treten Schmerzen auf. Sie lassen erst nach, wenn die Betroffenen ein paar Minuten „vor dem Schaufenster“ innehalten. Unbehandelt kann eine Amputation von Fuß oder Bein die Folge sein.

Um das zu verhindern, führen Gefäßspezialisten üblicherweise eine Ballondilatation durch, pro Jahr hierzulande knapp 300.000 Mal. Dabei führt der Mediziner einen Ballonkatheter unter örtlicher Betäubung durch die Leiste des Patienten bis zum verschlossenen Gefäß im Herzen oder im Bein. Dann bläst er den Ballon auf, säubert und dehnt die Ader von innen auf. Vor allem an den Herzkranzgefäßen setzt er zudem oft ein winziges röhrenförmiges Metallgitter ein. Dieser Stent soll das Gefäß von innen stützen und offenhalten. Doch das kleine Metallgitter führt oft zu mikrofeinen Verletzungen in der Gefäßwand – mit dem Ergebnis, dass diese vernarbt und das Gefäß sich wieder verschließt. Experten sprechen von einer Restenose.

Wirkstoff wird in wenigen Sekunden ans Gewebe abgegeben

In den Röhrchen werden bei InnoRa Versuchskatheter aufbewahrt, deren Produkteigenschaften von den Mitarbeitern getestet worden sind.

Quelle: VDI TZ/ Inken Sarah Mischke

Specks Ballonkatheter mit der neuen Beschichtung durchbricht nun den Teufelskreis – und hinterlässt in der Gefäßwand weder Narben noch Metall. Der in der Beschichtung enthaltene Wirkstoff wird während der Aufdehnung von der Ballonoberfläche in nur wenigen Sekunden direkt an die Gefäßwand abgegeben. Dort unterdrückt er das überschüssige Gewebewachstum. Anschließend wird der Ballonkatheter wieder entfernt. Restenosen gibt es deutlich seltener. „Beim unbeschichteten Ballon oder auch Stent muss man in einigen Arterien nach etwa jedem zweiten Eingriff damit rechnen, beim beschichteten Ballonkatheter allein nur in etwa fünf Prozent“, schätzt Speck.

Fragt man den Wissenschaftler nach der Geburtsstunde seiner Entwicklung, schmunzelt der mittlerweile 68-Jährige schüchtern. Lange Geschichte, kurzes Happy End. „Eigentlich wollte ich nur einen Irrtum aufdecken – und machte dabei eine überraschende Entdeckung“, erinnert er sich. Als junger Mann war er bei einem großen Pharmakonzern angestellt. Er forschte an Kontrastmitteln. Radiologen spritzen sie ihren Patienten, um dann im Röntgenbild Verlauf und Bau von Gefäßen besser erkennen zu können. Ein Kollege ärgerte ihn mit einer Publikation. Sie bescheinigte dem Konkurrenzprodukt dabei eine vermeintlich bessere Wirksamkeit als dem Kontrastmittel der Firma, für die Speck arbeitete. „Das wollten wir experimentell überprüfen.“

Paclitaxel: Das Mittel, um Restenosen zu verhindern

Zwei Wissenschaftlerinnen sitzen im sogenannten Beschichtungslabor. Sie simulieren die Einführung des Katheters in ein Blutgefäß. Dabei prüfen sie, ob das Medikament in der Beschichtung verbleibt, bis der Ballon am Ort des Geschehens angekommen ist.

Quelle: VDI TZ/ Inken Sarah Mischke

Fortan experimentierte er mit Kontrastmitteln und dem Medikament Paclitaxel. Seit Ende der 1990er Jahre war bekannt, dass das Krebsmedikament nicht nur das Wachstum von Krebszellen behindert. Beschichtet man Stents damit, bremst Paclitaxel auch die Zellteilung in der Gefäßmuskulatur – und verhindert das erneute Zuwachsen. „Der Patentschutz von Paclitaxel lief gerade aus und der Wirkstoff war billig verfügbar, also haben wir es damit versucht“, erinnert er sich. Der junge Forscher versetzte verschiedene Kontrastmittel-Lösungen mit der Arznei, jagte die Mischungen durch Schweineherzen und entdeckte Erstaunliches: Paclitaxel wirkte sich schon in dieser Flüssigkeit und bereits nach wenigen Sekunden positiv auf die Verengung der Gefäßwände in den Tierherzen aus.

Bald war aus der sensationellen Beobachtung eine Geschäftsidee geboren: Wenn Paclitaxel schon als Bestandteil eines Kontrastmittels in so kurzer Zeit so effektiv ist, welche Wirkung würde es dann erst als Beschichtung auf einem Ballonkatheter bringen? Dass Paclitaxel auf Stents funktioniert, führte man auf die lange Einwirkzeit zurück, die das Medikament samt Gefäßstütze an der Gefäßwand hat. Ob das auch funktioniert, wenn der Kontakt wie beim reinen Aufdehnen mit dem Ballonkatheter nur ein paar Sekunden dauerte? Diese Frage hatte vor Speck schlichtweg niemand gestellt.

Der neugierige Wissenschaftler war sicher, die Antwort schon zu kennen. Nun galt es, die Idee in ein marktfähiges Produkt umzusetzen. Praktisch über Nacht wurde aus dem Forscher Speck der Unternehmer Speck. Und die Firma InnoRa entwickelte gemeinsam mit Herzspezialisten der Uni Saar und Medizintechnikern der Firma B. Braun den ersten Ballonkatheter mit Medikamentenabgabe überhaupt. Die Substanz Paclitaxel wird dabei über eine kurzlebige Matrix in die Gefäßwand abgegeben, die Matrix löst sich nach Einsatz restlos auf. So wird die Heilung des Gefäßes langfristig nicht behindert.

Zwei Patente und zahlreiche Auszeichnungen

Die medikamentenbeschichteten Ballonkatheter liefert InnoRa weltweit an Ärzte und Krankenhäuser. Weil erste Patente im Jahr 2021 ablaufen, wird bereits Ausschau nach neuen Handlungsfeldern gehalten.

Quelle: VDI TZ/Inken Sarah Mischke

Gleich die ersten Versuche am Schwein bestätigten: Der Wissenschaftler hatte den richtigen Riecher. Viele Jahre harte Arbeit folgten, doch die Studien waren alle vielversprechend: Kliniker konnten immer wieder zeigen, dass der beschichtete Ballonkatheter funktionierte. Hochrangige Fachmagazine wie das britische Ärzteblatt publizierten seine Arbeiten. Anfang der 2000er Jahre meldete Speck zwei Patente auf seine Beschichtung an.

Seitdem sind nahezu 15 Jahre vergangen. Speck hat zahlreiche Preise für seine Entwicklung erhalten, so den Innovationspreis Berlin/Brandenburg 2008. 2013 verlieh die Deutsche Röntgengesellschaft ihm für sein Lebenswerk die Herrmann-Rieder-Medaille. Dass er ein echter Erfinder ist, findet der Professor nebensächlich, ebenso das mittlerweile einträgliche Geschäft der InnoRa. Speck geht es vor allem um die Verbreitung und Weiterentwicklung des Know-Hows und weniger um den Profit. „Wir haben die Beschichtung nie wirklich verkauft, interessierte Unternehmen zahlen Lizenzgebühren, die dann wieder unserer Innovation zugute kommen.“

Kunden hat Speck mittlerweile auf der ganzen Welt. „Die Kisten da in der Ecke gehen demnächst nach China“, so der Forscher und Unternehmer.

Können beschichtete Ballonkatheter bald prophylaktisch helfen?

In den nächsten Jahren gibt es dennoch viel zu tun. „Die ersten Patente laufen noch bis 2020/2021, die Methode befindet sich weltweit gerade erst in der Einführung“, sagt Speck. Seit 2009 ist der mit Paclitaxel beschichtete Ballonkatheter hierzulande zugelassen, in den USA und Japan erst seit 2013. Gibt es neue zukünftige Einsatzgebiete? „Sicherlich denken wir darüber nach, ob Patienten nicht profitieren könnten, bevor ihre verkalkten Gefäße sich überhaupt verschließen.“ Dann wäre nicht nur die Restenose eine geeignete Indikation, sondern bereits die starke Arteriosklerose. Das aber sei nicht so einfach, schließlich bringe die Ballondilatation als ein invasiver operativer Eingriff auch Risiken mit sich.

Seit 2014 erforscht die InnoRa im Rahmen eines Verbundprojekts mit der Charité und der Universität des Saarlandes, ob der beschichtete Ballonkatheter beispielsweise für die Behandlung des therapieresistenten Bluthochdrucks geeignet sein könnte. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Risikopatienten könnten von neuer Methode profitieren

Bluthochdruck gehört zu den wichtigsten Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Schlaganfälle. Betroffen sind etwa 30 bis 40 Prozent der Bevölkerung. Eine besondere Risikogruppe stellen Patienten dar, bei denen trotz Behandlung mit mindestens drei blutdrucksenkenden Medikamenten keine ausreichende Senkung des Blutdruckes möglich ist. Bei dieser sogenannten therapierefraktären Hypertonie spielt die Überaktivität des vegetativen Nervensystems, genauer des Sympathikus´, eine wesentliche Rolle.

„Wir untersuchen, ob der Wirkstoff mithilfe des Katheters effektiv über die Arterienwand in das Gewebe rund um die Gefäße gelangt und das Nervengeflecht dort nachhaltig schädigt“, beschreibt InnoRa-Mitgründer Speck. Dann würde die Überaktivität des Sympathikus sinken und damit der Bluthochdruck. „Bisher laufen die Studien noch, es ist noch zu früh, um Schlüsse zu ziehen“, sagt er.

Doch ganz gleich, wie die Untersuchung ausgeht, eines weiß Speck schon jetzt sehr genau: Er ist als Wissenschaftler angetreten, um interessante Fragen zu untersuchen. Dass ihm das gelungen ist, hat neben harter Arbeit auch mit ein bisschen Glück zu tun. Wo stünde er heute, wenn ihn damals nicht  Studienergebnisse seines Kollegen in Sachen Kontrastmittel geärgert hätten? Speck zuckt die Schultern und lacht. „Das alles hat sich im Nachhinein übrigens als ein Irrtum herausgestellt“, er sich. „Nie wieder konnte eine Studie bestätigen, dass das Kontrastmittel der Konkurrenz wirklich das bessere ist.“

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