Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch entzündliche Multisystemerkrankung unbekannter Ursache. Die Erkrankung tritt bei ca. 0,8% der Bevölkerung auf, wobei Frauen im gebärfähigen Alter mehr als viermal häufiger als Männer betroffen sind. Niedrig dosierte orale Glucocorticoide hemmen die Entzündungsreaktion und verzögern evtl. auch die Entwicklung und das Fortschreiten einer möglichen Gelenkdestruktion. ⁽¹⁾ Wie das Forschungsteam berichtet, liegen aufgrund ethischer und praktischer Einschränkungen nur begrenzte Daten zur Pharmakokinetik und Sicherheit häufig verwendeter Kortikosteroide wie Prednison vor. Gängige präklinische Modelle, einschließlich Tierstudien, liefern keine ausreichenden Informationen über die Arzneimittelexposition der Mutter und des ungeborenen Kindes. Im Rahmen des Projekts wurde untersucht, ob bestimmte Medikamente die Blut-Plazenta-Schranke bei Schwangeren überwinden können.⁽²⁾

Hierfür hat das Forschungsteam ein mikrophysiologisches System (MPS) mit menschlichem Darm-, Leber- und Plazentagewebemodelle entwickelt und zusätzlich ein digitales Zwillingsmodell eingesetzt, um die Pharmakokinetik und die fetale Arzneimittelexposition vorherzusagen. Mit dem Multiorgan-on-a-Chip-Modell wurde orale Verabreichung des Arzneimittels simuliert und dessen Verstoffwechslung und der transplazentare Transfer gemessen. ESQ Labs integrierte dabei experimentelle Daten aus der Multi-Organ-Plattform in mathematische Modelle. Mit den Computermodellen lassen sich akute und langfristige Arzneimittelwirkungen simulieren.⁽³⁾

Die Forscherinnen und Forscher konnten mit ihren Modellen die Arzneimitteldynamik wie im menschlichen Körper genau nachahmen, wobei die Vorhersagen eng mit den klinischen Daten von schwangeren Frauen übereinstimmten.  

Sie schlussfolgerten, dass der Ansatz eine potenzielle tierversuchsfreie Alternative bieten könnte, um zur Aufklärung des des Verhaltens von Arzneimitteln und zur Sicherheit gefährdeter Bevölkerungsgruppen wie schwangerer Frauen beizutragen.

Originalpaper:
Graf K, Murrieta-Coxca JM, Vogt T, Besser S, Geilen D, Kaden T, Bothe A-K, Morales-Prieto DM, Amiri B, Schaller S, Kaufmann L, Raasch M, Ammar RM & Maass C (2025). Digital twin-enhanced three-organ microphysiological system for studying drug pharmacokinetics in pregnant women. Front. Pharmacol. 16:1528748. doi: 10.3389/fphar.2025.1528748

Weitere Informationen:
⁽¹⁾ Charité Berlin, www.embryotox.de: Rheumatoide Arthritis. https://www.embryotox.de/erkrankungen/details/ansicht/erkrankung/rheumatoide-arthritis
⁽²⁾ Dynamic42 (2025). Dynamic42 and research partners present three-organ system to reduce animal testing. Pilot project “Multi Organ Model” successfully completed. Press release 19.02.25. https://dynamic42.com/press-release-dynamic42-and-research-partners-present-three-organ-system-to-reduce-animal-testing/
⁽³⁾ Laborpraxis (2025).  „Organ-on-Chip“-Plattform statt Tierversuch Drei-Organ-System testet Wirkstoffe für Schwangere. 24.02.25. online: https://www.laborpraxis.vogel.de/neue-organ-on-chip-plattform-reduziert-tierversuche-in-medikamentenforschung-a-907f2ca09e0a907e33d2e9849ee563fe/