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Europäischer Erfinderpreis

Tore Curstedt (Schweden)

Finalist für den Europäischen Erfinderpreis 2016

Tore Curstedt (top visual)

Video:

Kategorie: Lebenswerk

Sektor: Medizin

Unternehmen: Chiesi Farmaceutici S.p.A. (Italien)

Patentnummern: EP2185588, EP2152288, EP2078038

Erfindung: Atemhilfe für Neugeborene

Die Erfindung von Lungensurfactants durch den schwedischen Laborarzt Tore Curstedt am Karolinska-Institut in Stockholm eröffnete völlig neue Möglichkeiten, das Leben von Frühgeborenen zu retten, die unter dem Atemnotsyndrom Frühgeborener (Respiratory Distress Syndrome, RDS) leiden. Die Lungenkrankheit war über mehrere Jahrzehnte hinweg die Haupttodesursache bei Neugeborenen.

Tore Curstedt (side visual)Curstedts Behandlungsmethode wurde 1989 in einer Testphase vorgestellt. Dabei wird über einen in die Luftröhre eingeführten Schlauch (tracheale Intubation) eine Schutzschicht in die Lunge des Neugeborenen eingebracht. Diese Schicht besteht aus einer natürlich vorkommenden schlüpfrigen Substanz, dem sogenannten "Surfactant", die aus Schweinelungen gewonnen wird. So wird verhindert, dass die Luftbläschen in der Lunge, die Alveolen, kollabieren. Inzwischen ist Curstedts Erfindung eine Standardbehandlung bei Neugeborenen, die etwa drei bis zehn Wochen zu früh auf die Welt kommen und an RDS leiden. Die Behandlungsergebnisse wurden durch die Erfindung entscheidend verbessert, und bis heute wurde die Behandlung bei mehr als 3 Millionen Neugeborenen durchgeführt.

Curstedt und seinem Miterfinder Bengt Robertson (1935-2008) gelang der Durchbruch, indem sie die natürlichen Eigenschaften von Surfactants zur Erhaltung der Oberflächenspannung im Lungengewebe nutzten. Dies erforderte auch einen neuen Ansatz für die Herstellung der Substanz mit dem chemischen Namen "Poractant alfa" in großen Mengen, denn das aus einer Schweinelunge gewonnene Surfactant reichte nur für die Behandlung von zwei Neugeborenen. Dank translationaler Forschungsbemühungen erhielten die Forscher Unterstützung vom italienischen Pharmaunternehmen Chiesi Farmaceutici, das das Medikament unter dem Namen Curosurf auf den Markt brachte. Der Name ist eine Kombination aus Curstedt, Robertson und Surfactant.

Gesellschaftlicher Nutzen

Noch in den 1950er- und 1960er-Jahren betrug die Säuglingssterblichkeit bei RDS 90 %; sie war damit die häufigste Todesursache bei Neugeborenen. Das jüngste Kind des US-Präsidenten John F. Kennedy und der First Lady Jacqueline Kennedy kam als Frühgeburt zur Welt und starb nur zwei Tage später an RDS. Daraufhin stieg das Interesse, die Krankheit zu heilen.

Etwa eines von acht Kindern in den USA und eines von vierzehn Kindern in Europa kommen aktuell laut National Center for Health bzw. EFCNI zu früh auf die Welt. Dank Curstedts Erfindung und der breiten Verfügbarkeit anderer Surfactantbehandlungen konnten die Überlebenschancen jedoch stark verbessert werden. So lag die Sterblichkeitsrate 2015 in den Industrieländern unter 5 %.

Noch nie konnten Lungenschäden bei Frühgeborenen so gut behandelt werden. Klinische Studien haben ergeben, dass sich durch die Surfactantbehandlung die Sterblichkeit bei Säuglingen mit RDS um rund 30 % und das Auftreten pulmonaler Air-Leaks um rund 50 % senken lässt.

Wirtschaftlicher Nutzen

Curosurf wurde 1992 in Europa und 1999 von der amerikanischen FDA in den USA zugelassen. Seitdem sind über 3 Millionen Neugeborene mit Lungenkrankheiten damit behandelt worden. Das Medikament ist nun in 80 Ländern erhältlich. Inzwischen wird Curosurf routinemäßig als Vorsorgemaßnahme Säuglingen verabreicht, die vor der 30. Schwangerschaftswoche (also mindestens 10 Wochen zu früh) zur Welt kommen und intubiert werden müssen. Das Medikament war ein riesiger Markterfolg. Chiesi verzeichnete 2014 einen Umsatz von 175 Mio. EUR aus dem Verkauf von Curosurf. Das Produkt, das in über 80 Ländern der Welt erhältlich ist, hat somit einen globalen Marktanteil von 73 %.

Mit einem Gesamtumsatz von 1,34 Mrd. EUR im Jahr 2014 und jährlichen Investitionen von 237 Mio. EUR in Forschung und Entwicklung ist das Familienunternehmen Chiesi Farmaceutici einer der großen europäischen Konzerne im Bereich Arzneimittelentwicklung. In einer aktuellen Studie hatten Frühgeborene mit RDS, die mit Curosurf behandelt wurden, eine um 20 % höhere Überlebenschance gegenüber Behandlungen mit den beiden wichtigsten konkurrierenden Surfactants. Unabhängige Analysten von MarketsandMarkets schätzen den US-amerikanischen Markt für die Behandlung von Frühgeborenen (Ausrüstung, Medikamente, Rezepturen) auf einen Wert von 13,04 Mrd. EUR im Jahr 2015. In einer weiteren Studie von Mordor Intelligence, die nur den europäischen Markt für die Ausrüstung zur Behandlung von Neugeborenen untersucht, wird bei einer jährlichen Wachstumsrate von 8,33 % ein Wert von 1,51 Mrd. EUR (1,79 Mrd. USD) bis zum Jahr 2019 prognostiziert.

  • Tore Curstedt (gallery 1)

    Tore Curstedt

  • Tore Curstedt (gallery 2)

    Tore Curstedt in seinem Labor

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    Aus Schweinelungen gewonnenes Surfactant

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    Tore Curstedt in seinem Labor

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    Tore Curstedt

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    Tore Curstedt vor dem Karolinska-Institut


Funktionsweise

Die Hauptursache für RDS wurde bereits 1959 von Mary Ellen Avery und Jere Mead an der Harvard School of Public Health dokumentiert. Die Erkrankung tritt auf, wenn zu früh geborene Säuglinge nicht genügend Surfactants in der Lunge haben. Diese Substanz senkt normalerweise die Oberflächenspannung der Lungenbläschen und verhindert so das Kollabieren der Lunge. In den zehn darauffolgenden Jahren suchten Forscher nach einer Alternative, die ebenfalls die Eigenschaft hat, sich an die Oberfläche der Lungen zu hängen und dabei den Luftstrom fließen zu lassen. Tore Curstedt griff schließlich auf einen natürlich vorkommenden Ersatz zurück, nämlich Poractant alfa aus Schweinelungen.

Poractant alfa gehört zu einer Gruppe von Chemikalien, die Phospholipide genannt werden. Es handelt sich dabei um Fettsäuren, die in Kontakt mit Wasser ganz besondere Eigenschaften aufweisen. Während herkömmliche Fettzellen wasserabstoßend sind, haben Phospholipide einen doppelten Effekt: Eine Seite kann an Wasser binden, z. B. an die Oberfläche von Zellen in der Lunge. Die andere Seite, die Lipidseite, ist dagegen wasserabstoßend und wirkt damit als Schutzschicht für die Oberflächen im Körper, wie die Lunge. Curstedts Surfactants werden über einen in die Luftröhre eingeführten Atemschlauch auf die Lungenmembranen von Frühgeborenen aufgebracht, wo sie die Oberflächenspannung senken und RDS verhindern.

Der Erfinder

Bereits als junger Forscher begann Tore Curstedt Mitte der 1970er-Jahre im Labor des Karolinska-Instituts, mit Surfactants als Heilmittel für Lungenkrankheiten zu experimentieren. Im Laufe der Zeit profilierte er sich zu einem weltweit renommierten Experten auf dem Gebiet der Isolierung, Trennung und Charakterisierung von Phospholipiden - der Grundlage seiner bahnbrechenden Entdeckung.

Während seiner 40-jährigen Laufbahn als Laborarzt veröffentlichte er rund 200 eigene Artikel, über 30 Review-Artikel und mehrere Buchkapitel. 2013 gab er seine Position als stellvertretender Leiter des Karolinska University Laboratory auf. Aktuell führt Curstedt abschließende klinische Studien durch, um kostengünstiges synthetisches Surfactant auf den Markt zu bringen, das ganz ohne tierische Produkte hergestellt wird. Das Medikament mit der Arbeitsbezeichnung CHF5633 wird voraussichtlich 2019 auf den Markt kommen.

Curstedt hat für seine wegweisende Forschung zur Reduzierung der Säuglingssterblichkeit zahlreiche Auszeichnungen erhalten, u. a. den Lars-Werkö-Preis der schwedischen Herz- und Lungenstiftung (2004; mit Bengt Robertson) und den Chiesi-Preis für exzellente Leistungen im Bereich der Neonatologie (2011).

Wussten Sie das?

Die Entdeckung von Surfactants zeigt auf faszinierende Weise das Zusammenspiel von Medizin und Physik. Mary Ellen Avery und Jere Mead haben in jahrelanger Forschung ausgehend von den Erkenntnissen des Physiologen John Clements entdeckt, dass die kleinen, feingliedrigen Lungenbläschen in der menschlichen Lunge ihre Form dank der reduzierten Oberflächenspannung halten können. Ohne Surfactant wäre die Oberflächenspannung zu hoch, und die Lungenbläschen würden kollabieren. Das ist vergleichbar mit Seifenblasen, bei denen die Seife für einen geringen Druckunterschied zwischen der Innen- und der Außenseite der Blase sorgt.

Physikalisch gesprochen: Über die Young-Laplace-Gleichung wird die maximale Größe einer Blase bis zum Platzen bestimmt. Mit genau diesem Prinzip bestimmen Forscher auch, welche reduzierte Oberflächenspannung nötig ist, damit die Lungenbläschen bei Babys (und auch bei Erwachsenen) ihre Funktion einwandfrei erfüllen.