Neue Medikamentenzulassungen: GAO-Bericht "Human Organ-on-a-Chip" unterstützt Innovation und Zulassungspolitik für Nicht-Tiermodelle

Tiermodelle sind nach wie vor von grundlegender Bedeutung für die biomedizinische Forschung und haben zur Entwicklung von Impfstoffen, Medikamenten und chirurgischen Innovationen beigetragen. Ihre weitere Verwendung wird jedoch aufgrund ethischer Bedenken, artspezifischer physiologischer Unterschiede, die die Vorhersagekraft von Tiermodellen für menschliche Krankheiten einschränken, und hoher Kosten zunehmend in Frage gestellt. 

Ein Bericht des Obersten Rechnungshofs vom Mai 2025 deutet auf eine Verlagerung von der explorativen Forschung hin zur standardisierten regulatorischen Anwendung von tierversuchsfreien Modellen (NAMs) hin. Für Innovatoren werfen diese Entwicklungen nicht nur wissenschaftliche und regulatorische Fragen auf, sondern auch komplexe Fragen des geistigen Eigentums und der Datenverwaltung.

Hintergrund

Der U.S. Food & Drug Administration (FDA) Modernization Act 2.0 (2022) hob das gesetzliche Mandat für Tierversuche bei der Zulassung neuer Medikamente auf und ermöglichte es den Sponsoren, NAM-basierte Daten einzureichen. Das Interagency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods (ICCVAM) hat sich zum Ziel gesetzt, die Zahl der Tierversuche bis 2025 zu reduzieren und bis 2035 alle Säugetierversuche abzuschaffen. Die FDA hat auch Initiativen im Rahmen von Advancing Novel Technologies to Improve Predictivity of Non-clinical Studies gestartet. Wir haben die FDA-Leitlinien zur Verwendung von NAMs bereits in dem Artikel "Navigating FDA's Proposed Guidance on AI and Non-Animal Models: Sicherung der Innovation in der Arzneimittelentwicklung".

Die Regulierungsbehörden erkennen zunehmend die Grenzen von Tierversuchen an und fördern aktiv Alternativen, wenn es um die Zulassung neuer Arzneimittel geht. NAMs gewinnen rasch an wissenschaftlicher Glaubwürdigkeit und regulatorischer Zugkraft als Alternativen zu Tierversuchen. Die wachsende politische Dynamik gipfelte in dem weiter unten besprochenen GAO-Bericht, der konkrete Mechanismen skizziert, um NAMs vom Versprechen zur Praxis zu machen.

Der GAO-Bericht. Im Mai 2025 veröffentlichte das U.S. Government Accountability Office (GAO) eine Bewertung von NAMs mit dem Titel "Human Organ-on-a-Chip: Technologies Offer Benefits Over Animal Testing but Challenges Limit Wider Adoption(GAO-25-107335)". Der Bericht bewertet den aktuellen Stand, die Herausforderungen und die politischen Optionen für die Entwicklung von Organ-on-a-Chip (OOC) NAMs für Drogentests. Er kommt zu dem Schluss, dass OOCs zwar Tierversuche ergänzen und teilweise ersetzen können, aber noch nicht ausreichend validiert sind, um als vollständiger Ersatz zu dienen. 

Die Grenzen von Tierversuchen

Die Tatsache, dass bis zu 90 % der Arzneimittelkandidaten, die in Tierversuchen gut abschneiden, in Studien am Menschen jedoch scheitern, unterstreicht den Bedarf an humanrelevanten Systemen. Das Ersetzen oder Ergänzen von Tierversuchen durch NAMs wie OOCs kann die Genauigkeit, Effizienz und das Vertrauen in die translationale Wissenschaft verbessern. Siehe Park et al., Replacing Animal Testing with Stem Cell-Organoids: Advantages and Limitations, Stem Cell Rev Rep, (Aug. 2024).

Das Versprechen von menschenbasierten Plattformen

Von Stammzellen abgeleitete Systeme stehen an der Spitze der tierversuchsfreien Forschung. Organoide und OOCs auf der Grundlage von Stammzellen bieten humanspezifische, physiologisch dynamische Modelle, die Reaktionen auf Gewebeebene genauer nachbilden. Zu den jüngsten Fortschritten gehören:

• Neurowissenschaften: Das Team von Dr. Kathuria hat kürzlich multiregionale Hirnorganoide (MRBOs) entwickelt, die mehrere Hirnregionen und Endothelsysteme integrieren und "unterschiedliche Transkriptionsprofile beibehalten, die eng mit der regionalen Identität des menschlichen fötalen Gehirns korrelieren." Kshirsagar et al., Multi-Region Brain Organoids Integrating Cerebral, Mid-Hindbrain, and Endothelial Systems, Advanced Science (Juli 2025).
• Toxikologie: Das Team von Dr. Ivan Rusyn zeigte, dass mikrophysiologische Systeme (MPS) speziesübergreifende Hepatozytenstudien, kontrollierte Arzneimittelexpositionen und die Erstellung von Längsschnitt-Biomarkerprofilen integrieren können, um die präklinische Sicherheitsbewertung zu verbessern. Negi et al., Comparative Analysis of Species-Specific Hepatocyte Function and Drug Effects in a Liver Microphysiological System PhysioMimix LC12 and 96-Well Plates, ACS Pharm. & Transl. Science (Oktober 2025).
• Standardisierung: Groß angelegte Bemühungen wie der Human Endoderm-derived Organoid Cell Atlas (HEOCA) stellen einheitliche Einzelzelldatensätze bereit, um die Reproduzierbarkeit und das Vertrauen der Behörden zu fördern. Xu et al., An integrated transcriptomic cell atlas of human endoderm-derived organoids, Nature (Mai 2025).

Es ist bewundernswert, wie weit diese Systeme seit dem Erscheinen des ersten Lung-on-a-Chip im Jahr 2010 gekommen sind. Diese Fortschritte veranschaulichen die Art von Nachweisen und Modellen, die die Regulierungsbehörden bald bei der Einreichung von präklinischen Daten erwarten könnten.

Anhaltende Herausforderungen, die die Einführung von NAMs verlangsamen, wie im GAO-Bericht festgestellt

Trotz des zunehmenden Fortschritts behindern systembedingte Hindernisse nach wie vor die breite Einführung von NAMs. Der GAO-Bericht macht deutlich, dass die Hindernisse für die Einführung von NAM sowohl technischer als auch struktureller Natur sind und Folgendes umfassen:

1. Begrenzte Verfügbarkeit von hochwertigen, vielfältigen menschlichen Zellen.
2. Hoher Ressourcenbedarf und Bedarf an Fachwissen.
3. Fehlen technologiespezifischer Normen.
4. Unzureichende Validierungsstudien und Leistungsvergleiche.
5. Eingeschränkter Datenaustausch aufgrund von Bedenken hinsichtlich des geistigen Eigentums.
6. Anhaltende regulatorische Unsicherheit.

Um diese Hindernisse zu überwinden, sind eine koordinierte Finanzierung, öffentlich-private Partnerschaften, Standardentwicklungen und klare rechtliche Rahmenbedingungen erforderlich.

Sechs im GAO-Bericht aufgezeigte notwendige politische Änderungen

1. Erweiterung des Zugangs zu vielfältigen, hochwertigen menschlichen Zellen durch nationale Biobanken und standardisierte Beschaffung.
2. Finanzierung von Benchmark- und Validierungsstudien zur Quantifizierung der Vorhersagegenauigkeit in bestimmten Anwendungsbereichen.
3. Schaffung eines vorwettbewerblichen Rahmens für die gemeinsame Nutzung von Daten, der ein Gleichgewicht zwischen Zusammenarbeit und Schutz des geistigen Eigentums schafft.
4. Bereitstellung klarer regulatorischer Leitlinien, die klarstellen, wann und wie OOC-Daten Tierdaten ersetzen können.
5. Unterstützung der Entwicklung von Normen durch Zusammenarbeit mit dem National Institute of Standards & Technology, der Internationalen Organisation für Normung und der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung.
6. Überwachung der Fortschritte im Rahmen des Status quo bei gleichzeitiger Verbesserung der behördenübergreifenden Koordinierung.

Insgesamt zielen diese Empfehlungen darauf ab, die Reproduzierbarkeit, die Zuverlässigkeit und das Vertrauen der Aufsichtsbehörden in die Daten zu verbessern und so eine breitere Akzeptanz von NAMs wie OOCs in der Arzneimittelentwicklung zu fördern. Für juristische und wissenschaftliche Teams skizzieren sie die nächste Compliance-Landschaft, die sich um Datenherkunft, Validierung und Transparenz dreht. Diese Faktoren sind von zunehmender Bedeutung, da der Schwerpunkt auf Studiendesign, Datenverfügbarkeit, Wirksamkeit, Sicherheit, Bewertung von Verzerrungen, unerwünschten Ereignissen, Geräterückrufen und Risikoklassifizierung von FDA-zugelassenen Geräten mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen (AI/ML) liegt^.1

Innovation und Auswirkungen auf das geistige Eigentum

Der GAO-Bericht unterstreicht, dass Benchmarks, Validierung und Datenaustausch nationale Prioritäten sind. Folglich rücken die Komplexität der Rechte an geistigem Eigentum (IP) und die wirksame Verwaltung von Daten bei Diskussionen über Technologie und Innovation immer stärker in den Vordergrund. 

Die OOC-Technologien bieten beträchtliche Möglichkeiten für patentierbare Fortschritte, die von der Standardisierung von Tests bis zur KI-gesteuerten Datenintegration und der Entwicklung von Multiorgan-Systemen reichen. Innovatoren müssen zunehmend entscheiden, ob sie sich auf den Patentschutz verlassen oder die proprietäre Kontrolle über die Daten- und Softwareinfrastruktur behalten wollen. Unternehmen sollten auch berücksichtigen, wie aufkommende Transparenzanforderungen die Exklusivität aushöhlen könnten. Indem sie den Schutz des geistigen Eigentums und die Datenverwaltung frühzeitig in der Entwicklung aufeinander abstimmen, können Unternehmen ein Gleichgewicht zwischen Offenheit und Wettbewerbsvorteil herstellen und langfristiges Vertrauen in ihre Angebote schaffen.

Wichtigste Erkenntnisse

Der GAO-Bericht unterstreicht, dass NAMs und OOCs zu einem integralen Bestandteil der Art und Weise werden, wie wir die menschliche Biologie modellieren und die Sicherheit bewerten. Wie sollten Unternehmen im Zuge der Formalisierung von Standards für die Validierung von NAMs ein Gleichgewicht zwischen Offenheit und Schutz des geistigen Eigentums herstellen und Zugangs- und Lizenzierungsmodelle für gemeinsam genutzte Daten strukturieren?

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