Hoe je een nieuw geneesmiddel vindt

Begrijpen waar het misloopt in de farmaceutische industrie: dat is wat ik in mijn stukken als correspondent Big Pharma wil proberen. Maar om dat te doen moeten we eerst begrijpen wat de meer dan vijf miljoen werknemers van deze industrie wereldwijd^* precies doen. Wat gebeurt er in de farmaceutische laboratoria? Hoe proberen farmaceuten aan te tonen dat een geneesmiddel veilig en effectief is?

Vandaag beginnen we bij het begin: op welke manier proberen farmaceutische bedrijven nieuwe geneesmiddelen te ontdekken?

Mensen zijn complexe biochemische fabriekjes

Een menselijk lichaam bestaat uit honderdduizenden verschillende chemische stofjes. Water, koolstof en zuurstof natuurlijk, maar ook tongbrekers als desoxyribonucleïnezuur of glyceraldehyde-3-fosfaat dehydrogenase. Al die stofjes reageren continu met elkaar. Hier zie je bijvoorbeeld de citroenzuurcyclus,^* een van de processen waarmee je lijf energie genereert.

Als je deze cyclus ingewikkeld vindt, besef dan dat dit maar een van de vele reacties is die continu in jouw lichaam plaatsvinden. Mensen zijn complexe biochemische fabriekjes. Het is dan ook best bijzonder dat als er iets misgaat in je lichaam – wat je doorgaans merkt omdat je ziek wordt – het toevoegen van één stofje aan die enorm complexe chemische soep een verschil kan maken.

Toch werkt dat. Niet met elk stofje natuurlijk, maar als je bijvoorbeeld penicilline toevoegt aan een lichaam dat bedreigd wordt door een ernstige bacteriële infectie, kan dat het verschil maken tussen leven en dood. Dat ene stofje kan ervoor zorgen dat de fabriek niet op hol slaat of hapert, en weer goed begint te draaien.

Die stofjes noemen we geneesmiddelen. Maar hoe ontdek je ze? Hoe vind je tussen de miljoenen bestaande chemische verbindingen precies díé stofjes die een ziek lichaam er weer bovenop kunnen helpen?

Hoe je een zoektocht naar een nieuw medicijn begint

Als je op zoek bent naar een nieuw medicijn kun je moeilijk zieke mensen lukraak verschillende chemische stoffen toedienen, in de hoop dat er iemand geneest. Dat zou niet alleen erg onpraktisch zijn maar ook erg onethisch. Je moet dus een test verzinnen waarbij je liefst geen menselijke proefkonijnen nodig hebt.

Ik werkte ooit in de farmaceutische industrie. Ik was er mede verantwoordelijk voor de automatisering van de labprocessen. Bij mijn bedrijf waren we op zoek naar chemische stofjes die het hiv-virus konden remmen. En dus mengden we in kleine schaaltjes een beetje hiv-virus met menselijke cellen, die dat virus nodig heeft om zich te vermenigvuldigen.

Daarna voegden we aan elk van die schaaltjes een andere chemische stof toe. Het doel was om zo die stoffen te vinden die ervoor zorgden dat het virus zich niet kon vermenigvuldigen. Als we die ontdekten, dan konden die stoffen het virus misschien ook in een menselijk lichaam blokkeren, zo hoopten we.

Pas als je de biochemische processen kent die een ziekte veroorzaken, kun je op zoek gaan naar een stofje dat die beïnvloedt

Niet voor elke ziekte is het verzinnen van zo’n test even eenvoudig. Hoe begin je je zoektocht naar een nieuwe pijnstiller of een nieuw middel tegen de ziekte van Alzheimer? Dat lukt alleen als je de causale keten begrijpt die tot die ziekte leidt.

Dit ontrafelen van de menselijke biochemie gebeurt meestal in de academische wereld. De farmaceutische industrie plukt vervolgens enthousiast de vruchten van dat fundamentele onderzoek. Nadat wetenschappers bijvoorbeeld ontdekten dat het enzym cyclo-oxygenase een belangrijke rol speelt in de ontwikkeling van pijn, ging men in de industrie op zoek naar stofjes die dit enzym konden blokkeren. Zo hoopten ze een nieuwe pijnstiller te ontdekken.

Als je de oorzaken van een ziekte niet weet te doorgronden, is de kans erg klein dat je ooit een geneesmiddel tegen die ziekte zal vinden. We begrijpen bijvoorbeeld nog steeds niet precies wat alzheimer veroorzaakt. En dat is de belangrijkste reden waarom we nog geen effectief middel tegen deze ziekte ontdekt hebben.

Bibliotheken met miljoenen chemische stofjes

Als je de onderliggende biochemie eenmaal wél begrijpt, kun je op zoek gaan naar een stofje dat die biochemische processen beïnvloedt. Farmaceutische bedrijven bezitten enorme bibliotheken met miljoenen chemische stofjes. Al deze stofjes worden één voor één samengevoegd met die chemische stof die je wilt beïnvloeden.

Soms hebben de farmaceutische onderzoekers al een idee van het type stofje dat werkzaam zal zijn en testen ze enkel dat type, maar vaak gebeurt het testen in het wilde weg. Met wat geluk ontdek je na een tijdje een stofje dat erin slaagt de boosdoener – bijvoorbeeld het enzym dat pijn veroorzaakt – te blokkeren. Vaak worden er honderdduizenden stofjes getest voor er eentje gevonden wordt met het gewenste effect.

Het samenvoegen van die stofjes en het aflezen van de resultaten gebeurt gelukkig niet met de hand. Farmaceutische laboratoria staan vol met enorme robots die schaaltjes vullen en metingen uitvoeren. Op die manier kunnen ze meer dan 100.000 verschillende chemische stoffen per dag testen.

Maar dan heb je nog lang geen geneesmiddel

Als je na eindeloos veel testen een stofje ontdekt hebt dat in een schaaltje in je lab werkt, heb je nog geen geneesmiddel. Eerst maak je allerlei varianten van die stof, in de hoop er eentje te vinden die nog beter werkt. Daarna moet je nog bepalen hoe giftig dat stofje is. Morrelen met de menselijke biochemie is niet zonder risico. De kans is klein dat jouw stofje slechts invloed heeft op die processen die jou ziek maken en alle andere chemische reacties in jouw lichaam ongemoeid laat.

Vandaar dat je een hele batterij nieuwe testen op het stofje moet loslaten om na te gaan of het geen vervelende bijwerkingen zal hebben. Een aantal van die testen kun je wederom uitvoeren in schaaltjes in je lab, maar je geeft je stofje ook aan proefdieren. Muizen, ratten, honden, soms zelfs apen. Deze proefdieren geef je steeds hogere dosissen van jouw stofje, zodat je kunt bepalen vanaf welke dosis er schadelijke effecten optreden. Als dat al bij een lage dosis gebeurt, heb je pech. Dan is de kans groot dat jouw toekomstige medicijn ook voor mensen veel te giftig zal zijn.

Die proefdieren heb je ook nodig om te bepalen hoe snel jouw stof afgebroken wordt. Als een lichaam jouw stofje snel afbreekt, moet je toekomstige patiënt heel veel pillen per dag slikken. Alleen dan blijft de concentratie van de werkzame stof hoog genoeg om genezend te werken. Niet echt ideaal.

Een duur en langdurig proces

Het ontdekken van een nieuw geneesmiddel is een langdurig en duur proces. Eer je aangetoond hebt dat je stof werkt in het lab, vermoedelijk geen al te ernstige bijwerkingen zal hebben en niet al te snel afgebroken wordt, ben je gemiddeld een jaar of vijf verder en heb je ongeveer 280 miljoen dollar uitgegeven.

Maar dan ben je er nog niet. Daarna volgt de volgende, veel moeilijkere, stap: je moet je stof testen op mensen. Die zogeheten klinische studies bespreek ik in een volgende explainer.

Meer lezen?