Erythropoetin

Erythropoetin (von altgriech. ἐρυθρός erythros „rot“ und ποιεῖν poiein „machen“, Synonyme: EPO, Erythropoietin, Epoetin, historisch auch: Hämatopoetin) ist ein Glykoprotein-Hormon, das als Wachstumsfaktor für die Bildung roter Blutkörperchen (Erythrozyten) während der Blutbildung (Hämatopoese) von Bedeutung ist. Erythropoetin zählt damit zu den sogenannten “Erythropoiesis Stimulating Agents” (Kurzform: ESA). Als Therapeutikum wird biotechnologisch hergestelltes Erythropoetin vorwiegend bei der Behandlung der Blutarmut von Dialysepatienten, bei denen die Blutbildung infolge eines Nierenversagens gestört ist und nach aggressiven Chemotherapiezyklen eingesetzt (ATC-Code B03XA). Daneben erwarb sich EPO durch zahlreiche Dopingskandale insbesondere im Radsport den zweifelhaften Ruf als „Radfahrerdroge“.  

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Biosynthese und biologische Funktion

EPO gehört phylogenetisch zu einer Zytokinfamilie, die neben EPO auch Somatropin, Prolaktin, die Interleukine 2–7, sowie die sogenannten „Colony Stimulating Factors“ (G-CSF, M-CSF und GM-CSF) umfasst. Im Menschen wird EPO etwa zu 85-90 % in der Niere durch die Endothelzellen der um die Nierenkanälchen gelegenen Kapillaren und zu 10–15 % auch durch die Hepatozyten der Leber gebildet. Zudem konnte eine Syntheseaktivität im Gehirn, in der Gebärmutter, im Hoden und in der Milz nachgewiesen werden.

Das EPO-Gen im Menschen befindet sich auf dem Chromosom 7 (Position 7q21-7q22). Die Synthese wird stimuliert durch eine verminderte Sauerstoffsättigung (Hypoxie) des Blutes. Dies führt zur Translokation der α-Untereinheit des „Hypoxie-induzierten Faktors“ (kurz HIF) vom Zytoplasma in den Zellkern EPO-exprimierender Zellen. Dort bindet HIF-α an die zugehörige β-Untereinheit (HIF-β), wodurch das fertige Heterodimer HIF-1 entsteht. Dieses wiederum bindet nachfolgend an das „cAMP response element-binding protein“ (kurz CREB) und einen weiteren Transkriptionsfaktor (p300). Der resultierende aus nunmehr drei Elementen bestehende Proteinkomplex leitet dann durch Bindung an die 3'-Flanke des EPO-Gens die Transkription in die zugehörige mRNA ein, deren Konstruktionscode anschließend ribosomal in das Proteingerüst des EPO-Moleküls translatiert wird.

Die Serumkonzentration des Hormons im gesunden Menschen liegt bei bis zu 19 mU/mL. Bei der Erythropoese bindet EPO im Knochenmark an den transmembranen Erythropoetin-Rezeptor der Vorläuferzellen des Typs BFU-E (Erythroid Burst Forming Unit), die zunächst zu den reiferen Vorläuferzellen des Typs CFU-E (Erythroid Colony Forming Unit) und schließlich zu Erythrozyten ausdifferenzieren.

  Der Rezeptor (EpoR) gehört zur Familie der Zytokin-Rezeptoren, deren strukturelle Gemeinsamkeiten in zwei oder mehr immunglobulin-ähnlichen Domänen, vier gleich angeordneten Cystein-Resten und der extrazellulären Sequenz WSXWS (Trp-Ser-variable Aminosäure-Trp-Ser) bestehen. Die Bindung von EPO führt zu einer Homodimerisierung des Rezeptors, welche wiederum via Transphosphorylierung das rezeptorgekoppelte Enzym Janus Kinase 2 aktiviert. Dabei werden spezifische, intrazellulär rezeptorassoziierte Tyrosin-Reste phosporyliert und dienen hierdurch als Kopplungsstation für das Signaltransduktionsprotein STAT5, wodurch verschiedene Signaltransduktionskaskaden in Gang gesetzt werden. Insgesamt sind daran 94 Proteine beteiligt.

Pro Tag werden circa 200 Milliarden Erythrozyten gebildet. Zusätzlich zur eigentlichen Erythropoese wirkt EPO bei der Differenzierung der Vorläuferzellen als Apoptosehemmer und stimuliert in geringem Maße auch die Bildung von Megakaryozyten. Akute und chronische Insuffizienzen infolge degenerativer Erkrankungen der Niere führen zu verminderten EPO-Bildung und damit zur renalen Anämie.

Die Aufgabe von EPO im Organismus ist nicht allein auf die Bildung neuer Erythrozyten beschränkt. Immuncytochemische Hybridisierungsuntersuchungen haben gezeigt, dass EpoR in den unterschiedlichsten somatischen Zellen zu finden ist. Dazu gehören Neurone, Astrozyten, Mikroglia- und Herzmuskelzellen. EPO/EpoR-Interaktionen wurden in den verschiedensten nicht-blutbildenden Geweben in Zusammenhang mit Zellteilungsvorgängen, Chemotaxis, Angiogenese, Aktivierung intrazellulären Calciums und Apoptosehemmung nachgewiesen. Spezifische EPO-Bindungsstellen wurden in Nervenzellen nachgewiesen, insbesondere auch im Hippocampus, einer Hirnregion die besonders anfällig für eine durch Sauerstoffmangel verursachte Schädigung ist. In mehreren Tiermodellen des Hirninfarkts und des Sauerstoffmangels konnte ein schützender Effekt von EPO nachgewiesen werden.

Strukturelle Eigenschaften

    Das EPO-Gen (5,4 kb, 5 Exons und 4 Introns) codiert ein Pro-EPO-Protein mit 193 Aminosäureresten. Bei der posttranslationalen Modifikation wird N-terminal ein Peptid mit 27 Aminosäureresten sowie der danach verbleibende C-terminale Asparaginrest durch eine intrazelluläre Carboxypeptidase abgespalten.

Chemisch ist humanes EPO ein saures, unverzweigtes Polypeptid aus 165 Aminosäure-Monomeren und einer Molekülmasse von etwa 34 kDa. Die Tertiärstruktur besteht aus vier antiparallelen α-Helices inklusiver benachbarter Schleifen. Der Kohlenhydratanteil, der etwa 40 % der Molekülmasse beträgt, besteht aus einer O-glykosidisch (Ser 126) und drei N-glykosidisch (Asn 24, Asn 38 und Asn 83) gebundenen Zuckerseitenketten. Die Seitenketten ihrerseits setzen sich aus den Monosacchariden Mannose, Galaktose, Fucose, N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalactosamin und N-Acetylneuraminsäure zusammen. Die N-glykosidisch gebunden Seitenketten besitzen mehrere Verzweigungen, die man auch als “Antennen” bezeichnet. Im Gegensatz zur konstanten Aminosäuresequenz des EPO-Moleküls sind die Zuckerstrukturen variabel. Man spricht in diesem Zusammenhang von der Mikroheterogenität des EPO-Moleküls, die sowohl im natürlichen (nativen) als auch im rekombinanten EPO auftritt. Diese ist einerseits gekennzeichnet durch variable Abfolgen der Monosaccharide in den Zuckerseitenketten, anderseits durch die variable Anzahl der endständigen N-Acetylneuraminsäuren. Diese, auch unter dem Trivialnamen Sialinsäuren bekannt, sind entscheidend für die biologische Aktivität des Glykoproteins: Je höher der Sialylierungsgrad, desto höher sind die Aktivität und die Serumhalbwertszeit des Hormons. Bemerkenswert ist, dass hoch-sialylierte Isoformen in in vitro-Experimenten eine geringere Affinität zum EPO-Rezeptor zeigen. Dies erklärt wiederum, weshalb die asialylierten Isoformen, bei denen die endständigen Sialinsäuren entfernt sind, aufgrund der hohen Rezeptoraffinität unmittelbar in der Leber durch die parenchymalen Zellen (Hepatozyten), die den EPO-Rezeptor tragen, abgereichert werden und somit wirkungslos sind. Funktionale Isoformen werden dagegen nach und nach auch durch andere Körperzellen, die den EPO-Rezeptor tragen, abgebaut. Beim Abbau werden die EPO-Moleküle durch eine rezeptorvermittelte Endocytose in Lysosomen internalisiert und dort zerlegt.

Die Zuckerseitenketten beeinflussen auch die Stabilität des EPO-Moleküls und üben dabei eine Schutzfunktion aus. Deglycosyliertes EPO, das keine Zuckerseitenketten besitzt, ist deutlich empfindlicher gegenüber pH- und temperaturinduzierten Denaturierungen als natürliches, glycosyliertes EPO ^[1].

Eine optionale Besonderheit des EPO-Moleküls ist die Sulfatierung N-glykosidischer Zuckerseitenketten. Die genaue Funktion der Sulfatierung, die sowohl im nativen als auch im rekombinanten Molekül nachweisbar ist, ist bisher unbekannt.

EPO als Therapeutikum

Forschungsgeschichte

Die Forschungsgeschichte des Erythropoetins ist naturgemäß eng verknüpft mit dem Erkenntnisgewinn über Entstehung und Funktion des Blutes. Schon seit der Frühgeschichte ist die Bedeutung des Blutes für die Vitalität des Menschen bekannt. In vielen Kulturkreisen stand Blut im Zentrum ritueller Zeremonien. Häufig wurde das Blut eines starken Tieres oder eines getöteten Feindes verabreicht, um dessen Kraft und Mut auf den Empfänger zu übertragen. Selbst in der Bibel ist seine Bedeutung niedergeschrieben. Im 3. Buch Mose, Kapitel 17, Vers 11 heißt es: „Denn des Leibes Leben [Seele] ist im Blut (...)“.

Die erste erfolgreiche Bluttransfusion zur Behandlung einer Anämie nahmen Jean-Baptiste Denis (* 1643, † 1704), Leibarzt von Ludwig XIV. und der Chirurg Paul Emmerez († 1690) am 15. Juni 1667 in Paris vor. Sie führten dem Patienten, dessen Zustand sich nach der Transfusion deutlich besserte, das Blut eines Lammes zu. Der englische Gynäkologe und Geburtshelfer James Blundell (* 1791, † 1878) führte 1825 die erste erfolgreiche homologe Transfusion am Menschen durch, bei der eine Patientin mit starken Blutungen das Blut ihres Ehemanns erhielt. Der genaue Hintergrund für die Wirkung ihrer Therapien blieb den behandelnden Ärzten jedoch verborgen. Erst zur Mitte des 19. Jahrhunderts lieferten Felix Hoppe-Seyler mit der Entdeckung des Hämoglobin und Ernst Neumann durch seine Arbeiten über das Knochenmark als Ort der Blutbildung erste fundamentale Erkenntnisse über die Entstehung und die Funktion des Blutes.

1863 erkannte der französische Arzt Denis Jourdanet indirekt den Zusammenhang zwischen erniedrigtem Sauerstoffpartialdruck und Erhöhung der Erythrozytenzahl, als er hämatokritische Untersuchungen an Personen durchführte, die sich längere Zeit in alpinen Höhenlagen aufgehalten hatten. Jourdanet stellte fest, dass das Blut seiner Probanden dickflüssiger war als dasjenige seiner “normalen” Patienten. Den direkten Zusammenhang stellte Friedrich Miescher 1893 her. Miescher beschrieb die Bildung der Erythrozyten als Ergebnis einer verminderten Sauerstoffversorgung des Knochenmarks. Auf dieser Grundlage gab es Bestrebungen, Anämien mittels gezielt induzierten Hypoxien zu therapieren.

Im Jahr 1906 stellten der Franzose Paul Carnot (* 1869, † 1957) und seine Mitarbeiterin Catherine Deflandre erstmals die Hypothese auf, dass ein humoraler Faktor die Blutbildung regele. Ihre Hypothese gründet auf Experimenten, bei denen das Blutserum von Kaninchen, die zuvor durch Aderlass anämisch gemacht wurden, nach Injektion in gesunde Kaninchen bei diesen die Anzahl roter Blutkörperchen deutlich erhöht. Zahlreiche Versuche anderer Forscher, die Ergebnisse von Carnot und Deflandre zu reproduzieren, schlugen fehl. Erst durch die Verwendung von Phenylhydrazin, einer hämolytischen Chemikalie zur Induktion einer Anämie, konnten auch andere Forscher, wie zum Beispiel 1911 Camillo Gibelli von der Universität Genua, in der Versuchsanordnung von Carnot und Deflandre deren Hypothese aufrecht erhalten. Weitere Hinweise für die Richtigkeit der Hypothese eines humoralen Faktors lieferten Experimente, bei denen die Blutbildung in normalen Tieren verstärkt werden konnte durch Serum von Tieren, die unter hypoxischen Bedingungen gehalten wurden. Hier konnte insbesondere Georges Sandor (* 1906, † 1997) vom Institut Pasteur in den 1930er Jahren bedeutende Erfolge erzielen. Die beiden finnischen Nephrologen Eva Bonsdorff (* 1918) und Eeva Jalavisto (* 1909, † 1966) gaben schließlich 1948 diesem Faktor den Namen Erythropoetin, kurz EPO.

Als eigentlicher „Entdecker“ gilt gemeinhin Allan Jacob Erslev, der 1953 die ersten fundierten wissenschaftlichen Publikationen veröffentlichte, in denen die Existenz von Erythropoetin zweifelsfrei bewiesen wurde. Zur Schlüsselfigur der weiteren EPO-Forschung wurde jedoch Eugene Goldwasser. 1954 bestätigten er und seine Arbeitsgruppe von der University of Chicago die Arbeiten Erslevs durch eigene Ergebnisse. Goldwasser und sein Mitarbeiter Leon Orris Jacobson konnten zunächst 1957 indirekt nachweisen, dass EPO in der Niere gebildet wird und 1977 dann erstmals humanes EPO aus dem Urin isolieren. 1983 gelang Fu-Kuen Lin, einem Mitarbeiter bei Amgen, die Identifizierung des humanen EPO-Gens.^[2] 1984 berichtete Sylvia Lee-Huang vom New York University Medical Center erstmals von einer erfolgreichen Klonierung und Expression von rekombinantem humanem EPO (rhEPO) in Escherichia coli;^[3] die 1985 dann auch in Säugetierzellen gelang.^[4] Hierdurch wurde die großtechnische Produktion von rekombinantem EPO in geeigneten Mengen möglich.

Indikationen für die Therapie mit EPO

Von den gegenwärtig klinisch eingesetzten Wachstumsfaktoren besitzt EPO das größte Indikationsspektrum. Die klassische EPO-Therapie zielt darauf ab, die Bildung roter Blutkörperchen bei Patienten mit renaler Anämie, Tumoranämie und Anämien als Folge von Chemotherapien in Gang zu setzen oder zu unterstützen. Zudem gilt mittlerweile als gesichert, dass die Ansprechrate von hypoxischen Tumoren auf eine Radio- oder Chemotherapie durch die Zunahme der Tumoroxygenierung nach EPO-Applikation gesteigert werden kann.

Der molekulare Pathomechanismus einer Tumoranämie, der sich durch die Zugabe von EPO beheben lässt, beruht auf einer gestörten Eisenverwertung. Da diese Mechanismen auch bei chronischen Infektionen (etwa Morbus Crohn, Colitis ulcerosa) oder Sepsis nachweisbar sind, wird der Einsatz von EPO als therapieunterstützende Maßnahme seit einigen Jahren in klinischen Studien untersucht. Ferner werden EPO-Therapieformen beim Fatigue-Syndrom, beim Myelodysplastischen Syndrom, bei der Aplastischen Anämie, Osteomyelofibrose und HIV-Infektionen diskutiert.

Seine zytoprotektiven Eigenschaften in Zellkultur- und Tiermodellen machen EPO zudem zu einem interessanten Kandidaten für die Behandlung von akuten neurologischen Erkrankungen wie beispielsweise dem Schlaganfall, aber auch neurodegenerativen Erkrankungen. Laut einer 2006 veröffentlichten Pilotstudie kann EPO als Zusatztherapeutikum bei der Behandlung von schizophrenen Patienten möglicherweise eine leichte Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten bewirken.^[5] Die Autoren nehmen an, dass der beobachtete Effekt auf den protektiven Eigenschaften von EPO gegenüber neurodegenerativen Mechanismen beruhen könnte, die Ergebnisse sind jedoch bisher nicht durch weitere Forschungsgruppen bestätigt worden. In einer weiteren, neuropsychologischen Einzelstudie wurden stimmungsaufhellende Effekte bei gleichzeitiger Verbesserung kognitiver Fähigkeiten durch Verabreichung von EPO bei Patienten mit Angstzuständen und Depression beobachtet.^[6] Im Mausmodell zeigte EPO eine verzögernde Wirkung bei der Entstehung der Amyotrophen Lateralsklerose (kurz: ALS)^[7]. Im Rattenmodell befördert EPO offenbar das axonale Wachstum durchtrennter Nervenfasern ^[8]. In einer weiteren Pilotstudie wurden erste Erfolge bei der Behandlung der Friedreich-Ataxie erzielt^[9]. Hochdosiertes EPO ist offenbar auch hilfreich bei der Symptombehandlung von chronisch fortschreitender Multipler Sklerose ^[10].

Die zytoprotektiven Eigenschaften von EPO sind nicht allein auf neuronales Gewebe beschränkt. Auch Herzmuskelzellen sind nach einer Behandlung mit EPO deutlich unempfindlicher gegenüber ansonsten letalen Stressfaktoren, wie sie z.B. bei einem Herzinfarkt durch eine mangelhafte Sauerstoffversorgung (Hypoxie) auftreten. Somit könnte EPO bei entsprechenden Risikopatienten vorbeugend verabreicht werden ^[11]. Doch auch noch nach Auftreten eines ischämischen Infarkts kann die Anwendung von EPO hilfreich sein, da die Herzmuskelzellen bei der Reperfusion des Organs vor der sonst üblichen weiteren Schädigung bewahrt werden ^[12].

EPO-Präparate der ersten Generation

Im Gegensatz zum Insulin, das vor der Anwendung rekombinanter Insulinpräparate aus Bauchspeicheldrüsen von Schweinen stammte (siehe Organon), gab es eine solch „archaische“ Herkunft für EPO nicht. Erst durch die Isolierung des EPO-Gens sowie durch seine Klonierung und Expression in Säugerzellen war es mit Hilfe biotechnologischer Herstellungsverfahren möglich, das Hormon in Mengen zu produzieren, die für die Therapie ausreichten.
 

• Das US-amerikanische Biotechnologieunternehmen Amgen brachte 1989 das erste rekombinante EPO-Präparat (Epogen, Epoetin α) auf den Markt. In klinischen Studien der Phasen I und II konnte bereits ab 1986 an der University of Washington in Seattle nachgewiesen werden, dass die Therapie von Anämien mit rekombinantem EPO bei Krebs- und Nierenpatienten wesentlich nebenwirkungsärmer ist als Behandlungen mit Bluttransfusionen. Die patentrechtliche Lage erlaubt Amgen die Exklusivvermarktung von EPO-Präparaten in den USA bis ins Jahr 2015 (nach anderer Quelle läuft das Amgen-Patent 2011 aus.^[13]) Amgens Lizenznehmer in Japan ist der Brauereikonzern Kirin, dessen Pharmasparte die Epoetin α-Variante seit 2001 unter dem Handelsnahmen ESPO vertreibt. Im Oktober 2004 kündigte Kirin an, seine Kooperation mit dem japanischen Pharmakonzern Daiichi Sankyo im Vertrieb von ESPO auf dem asiatischen Markt im März 2005 zu beenden.^[14]
• Der US-amerikanische Pharmakonzern Johnson & Johnson entwickelte unter der Amgen-Lizenz ein Epoetin α, das unter den Handelsnamen Procrit innerhalb und Eprex außerhalb der USA erhältlich ist. In Europa wird das Präparat unter dem Handelsnamen Erypo durch Janssen Cilag (Ortho Biotech), einer Tochtergesellschaft von Johnson & Johnson, vertrieben. Weitere Handelsnamen für den Vertrieb in Italien sind Epoxitin und Globuren. In Spanien und Portugal ist Eprex auch unter dem Namen Epopen durch die Firma Esteve (Laboratorios Pensa) auf dem Markt. In Polen, Russland und der Ukraine wird das Präparat unter dem Namen Epoglobin durch Jelfa Pharmaceuticals vertrieben. Ebenfalls in Polen ist das Präparat Epox über den Arzneimitteldistributor Genexo auf dem Markt. In Bolivien ist ein durch die Firma Laboratories Bagó produziertes Präparat mit dem Namen Eritrogen erhältlich.
• Boehringer Mannheim brachte 1990 ein Epoetin-β-Präparat unter dem Namen NeoRecormon auf den Markt. 1997, als Boehringer Mannheim durch Hoffmann-La Roche aufgekauft wurde, erhielt der Pharmakonzern durch die EMEA die Zulassung für die europaweite Einführung. In Japan stellt die Firma Chugai, ein seit 2002 zu Hoffmann-La Roche gehöriges Pharmaunternehmen, ebenfalls seit 1990 ein Epoetin-β-Präparat unter dem Handelsnahmen Epogin her.
• Elanex Pharmaceuticals beziehungsweise seit 2001 Baxter International entwickelte mit dem Präparat Epomax (Epoetin ω) eine weitere EPO-Variante, die insbesondere in Ost-Europa (zum Beispiel Polen über die in Herne ansässige Firma Fumedica) für den Vertrieb zugelassen ist. In Indien vertreibt Hindustan Antibiotics Epomax als Baxters Lizenznehmer unter dem Handelsnahmen Hemax. Die ω-Variante wird in Argentinien bereits seit 1990 durch die Firma Bio Sidus ebenfalls unter dem Handelsnamen Hemax produziert.
  

  Das rekombinante Expressionsvehikel für die Produktion der Varianten Epoetin α und β ist jeweils ein genetisch modifizierter Subclon einer Ovarialzelllinie des Chinesischen Streifenhamsters (Cricetulus griseus), eine so genannte CHO-Zelllinie (Chinese Hamster Ovary). Bei der Produktion der Variante Epoetin ω wird eine genetisch modifizierte und subclonierte Zelllinie aus der Niere eines Jungtieres des Syrischen Goldhamsters (Mesocricetus auratus auratus) verwendet (BHK-Zellen, Baby Hamster Kidney).

Alle rekombinanten EPO-Varianten unterscheiden sich vom nativen, endogenen Molekül in der Zusammensetzung der Zuckerstrukturen (Glykosylierungsmuster). Zudem gibt es auch Unterschiede zwischen den rekombinanten Varianten: Epoetin β weist gegenüber Epoetin α eine geringfügig höhere Molekülmasse, ein breiteres Spektrum basischer Isoformen und damit einen niedrigeren Sialylierungsgrad auf. Der Anteil tetra-sialylierter Seitenketten ist bei Epoetin β jedoch mehr als doppelt so hoch wie bei Epoetin α. Nach Desialylierung zeigte Epoetin β im Vergleich zu Epoetin α im Mausmodell eine 20 % höhere pharmakologische Aktivität. Epoetin ω, bedingt durch die unterschiedliche Expressionszelllinie, unterscheidet sich strukturell von der α- und β-Variante durch die Abfolge der Zuckermonomere sowie durch die Anzahl der Verzweigungen in den Zuckerseitenketten (Antennärität).

EPO-Präparate der nächsten Generation

Der enorme Erfolg der ersten EPO-Präparate hat dazu geführt, dass (wie bei keinem anderen rekombinant hergestellten Wachstumsfaktor) zahlreiche Strategien entwickelt wurden, um die biologische Aktivität des EPO-Moleküls zu steigern, seine Anwendung zu erleichtern und seine Verträglichkeit zu verbessern. Ein Schwerpunkt lag dabei auf Strukturmodifikationen des Ausgangsmoleküls (Stichworte: Protein-Engineering, Proteindesign). Zudem konnten durch neue Erkenntnisse aus der medizinischen Grundlagenforschung neue Therapiefelder abgesteckt werden. Zur jüngsten Entwicklung in diesem Bereich gehören EPO-Analoga (im Englischen auch als „Mimetics“ bezeichnet), gentherapeutische Ansätze zur Steigerung der EPO-Verfügbarkeit im Organismus und Kombipräparate, die zum Beispiel zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt werden sollen.

Modifikationen des EPO-Moleküls

• 2001 generierte Amgen unter dem Handelsnamen Aranesp (Darbepoetin α) ein gentechnisch verändertes Erythropoetin. Dieses enthält durch den Austausch von fünf Aminosäuren weitere Zuckerseitenketten, wodurch sich der Anteil endständiger Sialinsäuren und hierdurch die Serumhalbwertszeit um etwa den Faktor drei erhöht. Unter den EPO-Präparaten der nächsten Generation ist es das erste therapeutisch zugelassene. Lizenznehmer für Amgens Darbepoetin α in Italien ist die Firma Dompe Biotec, die das Produkt unter dem Namen Nespo vertreibt. Darbepoetin α wird in CHO-Zellen produziert. 2004 startete Amgen eine Phase-I-Studie zur Anwendung eines hyperglykoslylierten Aranesp-Analogon mit der Kennung „AMG114“ bei der Behandlung von chemotherapie-induzierter Anämie. Im Juni 2006 stellte ein internationales Forscherteam auf dem 43sten Kongress der American Society of Clinical Oncology (ASCO) Ergebnisse einer Phase-III-Multicenterstudie vor, nach denen „AMG114“ bei einer Serumhalbwertszeit von 131 Stunden geeignet erscheint, um zeitgleich zur Chemotherapie unterschiedlicher Tumorformen (Brustkrebs, Darmkrebs, Non-Hodgkin-Lymphom) angewendet zu werden.
  
• Unter dem Aspekt einer längeren Wirkungsdauer wurde von Hoffmann-La Roche das EPO-Derivat CERA (Continuous Erythropoiesis Receptor Activator, interne Roche-Kennung: Ro 50-3821) entwickelt, bei dem das EPO-Molekül (das aus dem Präparat NeoRecormon bekannte Epoetin β) mit einem Methoxypolyethylenglycolpolymer verknüpft ist (so genannte PEGylierung). Durch die Polymerverknüpfung hat CERA eine Molekülmasse von 66 kDa und ist damit fast doppelt so groß wie natives EPO. Mircera wird wie Aranesp in CHO-Zellen produziert. Die Serumhalbwertszeit nach intravenöser Gabe liegt gemäß Untersuchungen aus der klinischen Phase II bei rund 133 Stunden und ist damit mehr als fünfmal länger als bei Darbepoetin α. Gemäß pharmakokinetischer Untersuchungen ist die Wirkung von CERA bestimmt durch eine schwächere Bindung des Moleküls an den Erythropoetinrezeptor.^[15] Nach erfolgter Bindung löst sich CERA zudem schneller vom EPO-Rezeptor. Gegenwärtig befindet sich CERA auch in einer klinischen Studie (Phase III) bei der Therapie des Non-Hodgkin-Lymphom. Im April 2006 wurde bei der EMEA der Antrag eingereicht, das Präparat unter dem Handelsnamen Mircera in den Verkehr zu bringen. Im Juli 2007 erfolgte die Zulassung der EMEA ^[16], allerdings nur in der Indikation Nephrologie ("Zur Behandlung der Anämie bei chronischen Nierenerkrankungen (CKD). Die Sicherheit und Wirksamkeit der MIRCERA Therapie wurde bei anderen Indikationen nicht belegt. [...] In zwei kontrollierten klinischen Studien, in denen MIRCERA Patienten mit verschiedenen Krebserkrankungen einschließlich Kopf- und Hals-Tumoren und Mammakarzinom angewendet wurde, zeigte sich eine ungeklärte erhöhte Mortalität." - Quelle: deutsche Mircera-Fachinformation)
• An der Entwicklung pegylierter EPO-Präparate, die sich gegenwärtig in vorklinischen Versuchsstadien befinden, sind auch andere Unternehmen wie Bolder Biotechnology, Prolong Pharmaceuticals (mit EPEG), Neose (pegyliertes EPO aus Insektenzellen), Lipoxen (Polysialinsäure statt Polyethylenglycol als Pegylierungspolymer) und das in Heidelberg ansässige Unternehmen Complex Biosystems (reversible PEGylierung zur kontrollierten Freisetzung des Wirkstoffs) beteiligt.
• Die US-amerikanische Firma Syntonix arbeitet gegenwärtig auf der Grundlage ihrer patentierten Transceptor-Technologie an der Entwicklung eines Inhalationspräparates. Bei diesem ist das EPO-Molekül (Funktionseinheit) mit dem kristallinen Fragment (Fc) eines Antikörpers (Transporteinheit) zu einem Fusionsprotein verknüpft (so genannte Epo-Fc). Da das Lungenepithel eine hohe Dichte an Rezeptoren aufweist, die mit dem Fc-Fragment interagieren (so genannte FcRn), wird Epo-Fc, als Inhalationsspray zugeführt rasch in der Lunge aufgenommen und in den Blutkreislauf transportiert. Die Fc-Einheit des Fusionsproteins sorgt zudem dafür, dass die Serumhalbwertszeit gegenüber dem „nackten“ EPO-Molekül deutlich verlängert ist. Dies beruht zum einen auf der erhöhten Molekülgröße (siehe CERA von Hoffmann-La Roche), die das Ausschleusen über die Niere verhindert. Zum anderen wird Epo-Fc nach Endocytose durch die Erythroblasten über den endosomalen Rezyklisierungsweg wieder in den Blutkreislauf abgegeben und steht so erneut zur Verfügung. Epo-Fc befindet sich in der klinischen Erprobungsphase (Klinik Phase I).
• Das US-amerikanische Biotechnologieunternehmen Warren Pharmaceuticals hat zusammen mit der dänischen Pharmafirma H. Lundbeck A/S ein EPO-Derivat entwickelt, das bei der Therapie neurodegenerativer Erkrankungen helfen soll. Bei dem Präparat CEPO (Kurzform für carbamyliertes EPO) wurde an sämtliche Lysinmonomere des EPO-Moleküls ein Carbamylrest gekoppelt, wodurch sich seine Affinität zu spezifischen neuronalen Rezeptoren erhöht. Im Gegensatz zum nativen EPO-Molekül hat CEPO keine erythropoetischen Eigenschaften. Die Wirkung des Präparats beruht vielmehr auf antiapoptotischen Effekten, die das Absterben von myokardialem und neuronalem Gewebe unterbindet. Im Maus- und Rattenmodell konnten erste Erfolge bei der Behandlung von Schlaganfall und Enzephalitis erzielt werden ^[17]. Gleiches gilt für die Therapie des Herzinfarktes im Rattenmodell^[18].
• Das in Wien ansässige Pharmaunternehmen Modigene hat ein EPO-Präparat (MOD-701) entwickelt, bei dem das EPO-Molekül an ein carboxyterminales Peptid des humanen Choriongonadotropin gekoppelt ist. MOD-701 zeigte gegenüber Standardpräparaten eine verlängerte Serumhalbwertszeit und eine höhere pharmakologische Aktivität^[19]. Das Unternehmen wendet diese Technik auch zur strukturellen Modifikation anderer therapeutischer Hormone (Somatotropin, Interferon-β) an.

„Natürliche“ EPO-Varianten

• Ein Gemeinschaftsunternehmen der Firmen Sanofi-Aventis und dem US-amerikanischen Unternehmen Transkaryotic Therapies (seit 2005 vom britischen Pharmaproduzenten Shire Pharmaceuticals ^[20] akquiriert) beabsichtigt, eine durch Genaktivierung aus transformierten, humanen Zellen (Linie HT-1080, isoliert aus einem acetabularem Fibrosarkom) erzeugtes EPO unter dem Markennamen DynEpo (Epoetin δ) zu vermarkten. Shire veröffentlichte erstmals im September 2006 Ergebnisse erfolgreicher Phase-III-Studien.^[21] Seit 15. März 2007 ist Dynepo auf dem deutschen Markt eingeführt. Weitere europäische Länder folgen noch dieses Jahr ^[22].
• Das französische Biotechunternehmen GenOdyssee hat durch Reihenuntersuchungen eine durch einen so genannten SNP gekennzeichnete natürliche EPO-Variante entdeckt, die in in vitro-Experimenten gegenüber nativem EPO eine um 30–50 % gesteigerte Aktivität aufweist. Die als „GO-EPO“ bezeichnete Variante zeigt allein durch den Austausch einer singulären Aminosäure in der Tertiärstruktur eine Konfigurationsänderung nahe der EPO-Rezeptor-Bindungstelle, die die Affinität des Moleküls zum Rezeptor deutlich erhöht.
• Der US-amerikanische Firma GlycoFi ist es gelungen, ein humanisiertes EPO in Hefen der Gattung Pichia (P. pastoris) zu generieren. Durch Einführung genetischer Knock-out-Elemente sowie humanspezifischer Gensequenzen in die Hefezellen konnten bei der postranslationalen Modifikation hefespezifische Glykosylierungen unterbunden und im Gegenzug humanspezifische Glykosylierungsschritte eingeführt werden. Im Mai 2006 wurde GlycoFi durch den US-Pharmakonzern Merck & Co. übernommen.

EPO-Mimetics

• Die in San Francisco ansässige biopharmazeutische Firma Gryphon Therapeutics (vormals Gryphon Sciences) hat das erste Synthetische Erythropoese-Protein (SEP) entwickelt. SEP ist ein vollsynthetisches Makromolekül, bestehend aus einem Polypeptidrückgrat mit 166 Aminosäuremonomeren, das eine hohe Sequenzhomologie zu dem nativen EPO-Molekül aufweist. Dieses Polypeptid enthält zwei nicht-natürliche Lysin-Monomere (Lys 24 (Nε-levulinyl) und Lys 126 (Nε-levulinyl)), über die es chemische verknüpft ist mit einem negativ geladenen Polymer definierter Länge. Die Aktivität von SEP in vitro ist mit der von EPO vergleichbar. Dagegen ist die Serumhalbwertszeit etwa 2,5mal länger. Bereits 2002 erwarb Hoffmann-La Roche die Lizenz für die Anwendung des Proteins in den klassischen EPO-Therapiefeldern.^[23]
• Die US-amerikanische Firma Affymax entwickelt ein Präparat unter dem Namen Hematide™. Dabei handelt es sich um ein kurzkettiges, zyklisches Polypeptid mit einer Disulfidbrücke, dessen Wirkungsweise der des nativen EPO entspricht (EPO-Analogon), dessen Aminosäuresequenz aber keine Homologie zum nativen EPO-Molekül aufweist. Zur Vermeidung einer raschen Ausscheidung über die Nieren und zur Strukturstabilisierung ist das Peptid zudem PEGyliert (siehe CERA von Hoffmann-La Roche). Seine Wirksamkeit im Tiermodell hat das Präparat bereits unter Beweis gestellt. Laut der Studienergebnisse geht Affymax von einem Behandlungsregime aus, das bei der Behandlung von Anämien lediglich alle drei bis vier Wochen eine Gabe des Präparats erforderlich macht. Hematide™ befindet sich in der klinischen Phase II zur Behandlung von Anämien, die durch Krebserkrankungen hervorgerufen werden, sowie in der klinischen Phase III bei der Therapie der renalen Anämie.
• Die kanadische Firma ProMetic Biosciences hat mit „PBI-1402“ ein niedermolekulares EPO-Analogon entwickelt, das in klinischen Studien der Phase I stimulierende und antiapoptotische Effekte auf die Bildung von Erythrozyten und Granulozyten gezeigt hat. Inzwischen wird die Substanz in klinischen Phase II-Studien an Patienten mit Anämien, die durch Chemotherapeutika hervorgerufen werden, untersucht. Veröffentlichungen zu Ergebnissen dieser Studien werden im Verlauf des Jahres 2008 erwartet.^[24]
• Unter der Kennung „PT-401“ arbeitet das in Florida ansässige Unternehmen DNAPrint Genomics in gegenwärtig vorklinischen Studien an einem EPO-Dimer-Präparat, das eine deutlich höhere Affinität zum EPO-Rezeptor haben soll als das native EPO.
• Das deutsche Biopharma-Unternehmen AplaGen Biopharmaceuticals aus Baesweiler bei Aachen hat ein EPO-Mimetikum, HemoMer™, entwickelt, bei dem das Funktionspeptid an ein Polysacharid-basiertes Makromolekül gekoppelt ist. Ähnlich wie bei PEGylierten soll durch die Erhöhung der Molekülgröße die Ausscheidung über die Nieren verzögert werden. Das sogenannte Supravalenz-Prinzip sorgt zudem dafür, daß im Gegensatz zur PEGylierung zum einen die Wirksamkeit verstärkt und zum anderen der Wirkstoffträger auch im Körper abgebaut wird. Das Präparat befindet sich gegenwärtig in den präklinischen Studien und kann bisher sowohl intravenös als auch parenteral angewandt werden. Das Unternehmen arbeitet auch an weiteren Cytokin-Mimetika sowie alternativen Darreichungsformen.^[25]
• Die Firma Abbott Laboratories hat einen therapeutischen humanisierten Antikörper (ABT007) entwickelt, der in präklinischen Untersuchungen im Mausmodell durch Bindung an den EPO-Rezeptor die Reifung von Vorläuferzellen zu Erythrozyten und damit eine Erhöhung des Hämatokrits bewirkt. Aufgrund der besonderen Bindungseigenschaften des Antikörpers sei eine im Vergleich zu EPO-Standardpräparaten weniger häufige Verabreichung erforderlich^[26].

Gentherapie

• Einen gentherapeutischen Ansatz verfolgt das britische Unternehmen Oxford BioMedica mit seinem Präparat Repoxygen in der vorklinischen Phase. Das Mittel wird intramuskulär gegeben und enthält adenovirale Genshuttle, mit Hilfe derer das EPO-Gen in die Muskelzellen transferiert wird. Die Expression des EPO-Gens wird gesteuert über einen sauerstoffsensitiven Transkriptionsfaktor. Auf diese Weise wird nur dann EPO in den transfizierten Muskelzellen gebildet, wenn die Sauerstoffsättigung im Blut einen kritischen Wert unterschreitet. Im Rahmen des Verfahrens gegen den Leichtathletiktrainer Thomas Springstein wegen des Verdachts auf Gendoping im Januar 2006 teilte Firmengründer Alan Kingsman mit, dass Oxford BioMedica die Produktion des Wirkstoffs bis auf weiteres eingestellt habe. ^[27]

Induktoren der EPO-Synthese

• Das US-amerikanische Unternehmen FibroGen arbeitet an der Entwicklung eines Medikaments mit der Bezeichnung „FG-2216“. Die Substanz inhibiert die Funktion des Enzyms Prolylhydroxylase, das für den Abbau des so genannten „Hypoxie-induzierten Faktors“ (kurz: HIF, siehe Kapitel Biosynthese und biologische Funktion) verantwortlich ist. Durch die so erreichte HIF-Stabilisierung wird das EPO-Gen überexprimiert. Eine entsprechende Wirkungsweise hat auch das ebenfalls von FibroGen entwickelte Präparat „FG-4592“, das bei der Behandlung des so genannten ACD-Syndroms (engl. Anemia of Chronic Disease) angewendet werden soll. Zudem scheinen beide Substanzen die Expression weiterer für die Erythropoese wichtiger Gene zu fördern (EPO-Rezeptor, Transferrin, Transferrin-Rezeptor, Ferroportin). Der japanische Pharmakonzern Astellas erwarb im April 2006 die Rechte für den Vertrieb beider Präparate außerhalb der USA ^[28].
• Das südkoreanische Pharmaunternehmen CrystalGenomics arbeitet in Konkurrenz zu FibroGen ebenfalls an der Entwicklung von Therapeutika, die die Wirkung des HIF-Proteins stabilisieren ^[29].

Chimäre EPO-Proteine und Kombinationstherapien

• 1999 patentierte der italienische Pharmakonzern Menarini die Produktion eines Fusionsproteins in CHO-Zellen, das sich aus EPO und dem „Granulozyten-Makrophagen koloniestimuliernder Faktor“ (kurz: GM-CSF) zusammensetzt (US-Patent 5,916,773). Das Fusionsprotein mit der Bezeichnung „MEN 11303“ erzielte in In-vitro-Untersuchungen eine im Vergleich zu äquimolaren Dosen der Einzelfaktoren signifikante Verbesserung bei der Expansion von erythroiden Progenitorzellen. Gegenwärtig wird die Möglichkeit des Präparats bei der Ex-vivo-Vermehrung menschlicher Stammzellen untersucht.
• Das kanadische Unternehmen Stem Cell Therapeutics hat mit NTx-265 ein Behandlungsverfahren entwickelt, bei dem durch kombinatorischer Gabe von hCG (Humanes Choriongonadotropin) und EPO im Tiermodell Erfolge bei der Behandlung von Schlaganfällen erzielt werden konnten.

Nachahmerpräparate (Biogenerika, Biosimilars, Follow-on-Biologicals)

Mit dem Ablauf der Patente für einige Biopharmazeutika (darunter auch EPO) seit 2004 und mit Hilfe der von der EMEA erlassenen Richtlinien für ähnliche biologisch-medizinische Produkte ^[30] im Allgemeinen und der Richtlinien für ähnliche biologisch-medizinische Produkte, die rekombinantes Erythropoetin enthalten ^[31] im Speziellen stehen die Generikahersteller in den Startlöchern. In einigen Ländern außerhalb der Europäischen Union sowie in Asien, Afrika und Südamerika sind EPO-Generika (Biosimilars) bereits verfügbar. Vielfach wäre es sinnvoller, von EPO-Plagiaten zu sprechen, da entsprechende EPO-Präparate bereits seit vielen Jahren im Umlauf sind und bei deren Herstellung und Vertrieb auf Patente und Lizenzen nur wenig Rücksicht genommen wurde. In den USA hat Amgen aufgrund der patentrechtlichen Situation gegenwärtig ein exklusives Vertriebsrecht. Richtlinien zur Einführung von Nachahmerpräparaten, wie sie die EMEA erlassen hat, wurden zwar bereits 2003 von der FDA angekündigt, bisher jedoch nicht umgesetzt. Nach gegenwärtigem Stand können US-amerikanische Generikahersteller erst im Jahr 2009 auf entsprechende Regularien hoffen ^[32]. Innerhalb der EU sind die ersten EPO-Biosimilars im August 2007 zugelassen worden.

Für Nachahmerpräparate hochkomplexer Proteine hat sich bisher kein einheitlicher Begriff durchgesetzt (siehe auch: Biogenerikum). In der wissenschaftlichen Literatur wird jedoch am häufigsten der Begriff Biosimilar verwendet.

Asien

• Seit 2000 drängen zahlreiche indische Pharmaunternehmen mit eigenen Präparaten auf den heimischen Markt. In der Mehrzahl handelt es sich um EPO-Biosimilars zu Johnson & Johnsons Präparat Eprex, das in Indien seit 1995 vertrieben wird. Hierzu zählen die Firmen Emcure mit den Präparaten Vintor und Epofer, Wockhardt mit Wepox, Zydus Biogen mit Zyrop, Ranbaxy mit dem Präparat Ceriton, Shantha Biotechnics mit Shanpoietin sowie Intas Pharmaceuticals mit den Präparaten Epofit und Erykine und Claris Lifesciences mit Epotin. Das in Bangalore ansässige Biotechunternehmen Biocon plant die Fertigstellung der nach eigenen Angaben größten Produktionsanlage zur Herstellung rekombinanter Proteine (darunter auch EPO) bis Ende 2005. Die Anlage wurde im April 2006 in Betrieb genommen.
• Das in Vancouver ansässige kanadische Pharmaunternehmen Dragon Biotech produziert seit 2004 ein generisches EPO in einer Anlage in Nanjing (China) und vertreibt dieses in China, Indien, Ägypten, Brasilien, Peru, Ecuador, Trinidad & Tobago sowie in der Dominikanischen Republik und im Kosovo. Zudem kündigt das Unternehmen die Entwicklung eines neuen EPO-Produktes für den europäischen Markt an.
• Neben Dragon Biotech sind weitere Unternehmen mit EPO-Präparaten auf dem chinesischen Markt vertreten. Zu ihnen gehören die in Hongkong ansässigen Firmen Refinex Medical und Medichem, ferner die Unternehmen Supertrade International (Präparat: SEPO), Beijing Four Rings Biopharmaceuticals, Shandong Kexing Bioproducts (Präparat: EPOSINO), Kelun Biopharmaceuticals und Shenyang Sunshine Pharmaceuticals (kurz: SSP). Die Firma PlasmaSelect aus München beabsichtigt die Vermarktung des von SSP vertriebenen EPO-Präparats EPIAO in Europa ^[33], das in China einen Marktanteil von etwa 40 % besitzt. Das in Shijiazhuang ansässige Pharmaunternehmen North China Pharmaceutical Group Corporation (NCPC), Chinas größter Produzent von Antibiotika, vertreibt ein durch sein Joint Venture GeneTech Biotechnology produziertes EPO-Präparat unter dem Handelsnamen GerEpo.
• In Vietnam produziert das in Ho-Chi-Minh-Stadt ansässige Unternehmen Nanogenpharma ein EPO-α-Präparat unter dem Namen „Bioetin“.
• In Süd-Korea ist das EPO-Präparat Epokine (EPO α) vom biopharmazeutischen Unternehmen CJ Corp auf dem Markt. Epokine ist auch in anderen asiatischen Ländern (zum Beispiel Pakistan und Philippinen) und Südamerika (zum Beispiel Chile) durch lokale Distributoren erhältlich. Das Präparat Eporon wird durch CJ Corps heimischen Konkurrenten Dong-A Pharmaceutical vertrieben. Im südamerikanischen und pazifischen Raum ist Eporon durch die kolumbianische Firma Chalver Laboratorios unter dem Namen Eritina auf dem Markt. Ein drittes Unternehmen ist LG Lifescience mit Espogen, das auch durch die Tochtergesellschaft LG Lifescience India in Indien vertrieben wird. Seit 2000 besteht eine Kooperationsvereinbarung zwischen LG Lifescience und dem schweizer Biogenerikaentwickler Biopartners für eine geplante Einführung von Espogen und anderen Biopharmazeutika in der Europäischen Union.
• Am 5. Februar 2007 wurde die nach Angaben des Leiters des Pasteur Institute of Iran, Abdolhossein Rouholamini Najafabadi, größte Produktionsanlage für rekombinante Proteine (darunter Erythropoetin) in Südwest-Asien in Anwesenheit des iranischen Präsidenten Mahmud Ahmadinedschad eingeweiht ^[34].

USA, Mittel- und Südamerika

• In Brasilien hat das Pharmaunternehmen Cristália in Kooperation mit dem halbstaatlichen Forschungsinstitut Instituto Butantan ein rezeptfrei erhältliches generisches EPO^[35] entwickelt.
• Auf Kuba wurde unter Federführung des staatlichen Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología eine generische α-Variante in CHO-Zellen entwickelt, die vom Pharmaunternehmen Heber Biotec mit Sitz in Havanna unter dem Handelsnamen Heberitro für den heimischen Markt vertrieben wird. Heber Biotecs lokaler Mitanbieter ist das Unternehmen CIMAB S.A. mit dem Produkt EPOCIM.
• Das US-amerikanische biopharmazeutische Serviceunternehmen Protein Sciences hat ein Verfahren zur Produktion eines EPO-Biosimilars in Insektenzellen entwickelt und bietet dieses Verfahren als Lizenzgeber an. Das in Insektenzellen, die mit Baculoviren transfiziert sind, generierte EPO hat laut Firmeninformation eine biologische Aktivität, die etwa dem Doppelten des EPO-Standardpräprats (Epogen) entspricht.
• Die AXXO GmbH, ein in Hamburg ansässiges Unternehmen, erwarb unlängst die mexikanische Firma Nedder Farmaceuticos, die als Tochtergesellschaft unter dem Namen Axxo Mexico firmierte und unter anderem ein rekombinantes EPO für den lateinamerikanischen Markt produziert. Die heimischen Konkurrenten sind die Pharmaunternehmen Probiomed mit BIOYETIN™ , Pisa mit EXETIN-A und Laboratorios Cryopharma mit EPOMAX.

Afrika und Nahost

• In Südafrika wird seit 1997 durch die Firma Bioclones aus Johannesburg ein EPO-Präparat unter dem Handelsnamen Repotin (EPO α) hergestellt.
• Mindestens vier Unternehmen in Ägypten stellen EPO-Präparate für den heimischen Markt her: EIPICO mit Epoform, Amoun Pharmaceuticals mit Erypoietin, Sedico mit Epoetin und T3A Pharma mit Pronivel. In Argentinien wird Pronivel durch das Pharmaunternehmen Laboratorio Elea vermarktet.
• In Israel findet sich mit InSight Biopharmaceuticals der bisher einzige Hersteller von generischem EPO als Bulk-Ware. Die Firma Prospec TechnoGene produziert zwar ebenfalls α- und β-Varianten von EPO in CHO-Zellen, dies allerdings nur für Laborzwecke.

Europa

• Im Juni 2005 erhielt das kroatische Pharmaunternehmen Pliva durch die zuständige lokale Zulassungsbehörde die Erlaubnis, ein EPO-Generikum (Epoetal) in Kroatien zu vermarkten. Eine Ausweitung der Vertriebsrechte für den gesamteuropäischen Markt wurde in Zusammenarbeit mit dem australischen Unternehmen Mayne Pharma angestrebt, gemäß Pressemitteilung vom 22. Februar 2006^[36] allerdings eingestellt. Hintergrund für diese Entscheidung sind möglicherweise die bei einer Inspektion im Januar/Februar 2006 durch die FDA festgestellten massiven Verstöße gegen die Richtlinien der Good Manufacturing Practice in Plivas Produktionsstätte in Zagreb ^[37]. Nachdem auch eine Übernahme durch den isländischen Generikahersteller Actavis gescheitert ist, bemüht sich seit Juni 2006 das US-amerikanische Pharmaunternehmen Barr Pharmaceuticals um Pliva.
• In der Ukraine produziert das Unternehmen Biopharma ein EPO-Präparat unter dem Produktnamen Epocrin (Епокрин) für den heimischen und den russischen Markt.
• In England kündigte der Generikahersteller GeneMedix bereits im Mai 2005 die Markteinführung eines EPO-Präparats mit dem Produktnamen Epostim an, der inzwischen angestrebte Termin ist allerdings erst das dritte Quartal 2007.
• Der Unternehmensvorstand von Stada Arzneimittel erklärte in einer Pressemitteilung vom 30. März 2006^[38], dass man die Einreichung der Zulassungsunterlagen bei der EMEA für die Produktion und den Vertrieb eines EPO-Generikums im zweiten Quartal 2006 plane und mit der Markteinführung Ende 2006 beziehungsweise Anfang 2007 zu rechnen sein werde. In vergleichbaren Entwicklungsphasen befindet sich offenbar auch Stadas Mitbewerber in Deutschland Ratiopharm^[39]. Am 30. Juni 2006 ließ STADA verlauten, dass das Unternehmen die Zulassungsunterlagen bei der EMEA für die Produktion eines Erythropoetin zeta am selben Tag eingereicht habe^[40]. Kooperationspartner für die Produktion des Biosimilars für die klinische Studie ist das in Bielefeld ansässige Biotechunternehmen Bibitec^[41]. Das US-amerikanische Unternehmen Hospira erwarb im November 2006 die Vertriebsrechte für Erythropoetin zeta für die Vermarktung in der Europäischen Gemeinschaft sowie in Kanada/USA^[42]. Am 18. Oktober 2007 erhielten STADA und Hospira einen Positivbescheid des Ausschusses für Humanarzneimittel der EMEA (CHMP) für die Markteinführung der Präparate Silapo bzw. Retacrit^[43].
• Der britische Generikahersteller Therapeutic Proteins kündigte in einer Pressemitteilung vom 12. Mai 2006^[44] an, Zulassungsunterlagen bei der EMEA für die Produktion und den Vertrieb eines EPO-Generikums unter dem Handelsnamen TheraPoietin sowie für zwei weitere Biosimilars einzureichen. Die Produktion aller drei Biosimilars soll in Zusammenarbeit mit dem britischen Auftragsproduzenten Angel Biotechnology erfolgen.
• Der aus der Übernahme der Hexal AG durch den Pharmakonzern Novartis hervorgegangene Generikahersteller Sandoz erhielt am 28. August 2007 die Zulassung durch die EU-Kommission für das generische EPO-Präparat Binocrit (Epoetin α) ^[45]. Das Präparat wurde auch unter den Markennamen Epoetin alfa Hexal durch die Hexal AG^[46] sowie Abseamed durch den Arzneimittelhersteller Medice zugelassen. ^[47] Alle drei Präparate werden von der Firma Rentschler Biotechnologie in Laupheim in Lohnfertigung hergestellt.

Der Fall „Eprex“

Ab 1998 kam es infolge einer Novelle der EMEA zu schweren Nebenwirkungen bei der Anwendung des EPO-Mittels Eprex/Erypo. Auf Veranlassung der EMEA mussten sämtliche humane Proteinbestandteile im Zuge möglicher Kontaminationsrisiken durch HIV beziehungsweise Erreger der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit aus der Formulierung von Arzneimitteln entfernt werden. Der Hersteller Ortho Biotech verwendete daraufhin anstelle von humanem Serumalbumin den Stabilisator Sorbitol 80 (auch als Polysorbat 80 bezeichnet). Die Zugabe von Sorbitol führte fatalerweise zur Bildung von Mizellen. Diese lösten bei mindestens 250 mit Erypo behandelten Patienten Immunreaktionen und eine Erythroblastopenie (engl. Pure Red Cell Aplasia = PRCA) aus. Eine von Johnson & Johnson durchgeführte Studie ergab, dass Sorbitol 80 organische Bestandteile aus den unbeschichteten Gummistopfen der Applikationsspritzen herausgelöst hatte, welche wiederum zur Präzipitation und Mizellbildung des Präparats geführt haben. Dieser Zwischenfall warf weltweit die Frage auf, inwieweit auch veränderte Aminosäuresequenzen, abgewandelte Glykostrukturen oder Verunreinigungen bei der Herstellung therapeutischer Proteine und derer Derivate (zum Beispiel Biosimilars) zu derartigen Nebenwirkungen führen können. Die brasilianische Zulassungsbehörde Agência Nacional de Vigilância Sanitária (kurz: ANVISA) verhängte noch im selben Jahr ein Importverbot zweier EPO-Präparate. Bei einer Studie der Universität Utrecht zu acht Präparaten, die außerhalb der EU und der USA vertrieben werden, wurden gravierende Mängel hinsichtlich Wirksamkeit, Reinheit und Formulierungskonsistenz festgestellt. Deshalb ist davon auszugehen, dass auf Hersteller von Biosimilars zukünftig schärfere Kontrollen im Rahmen klinischer Studien und strengere Regularien zur Markteinführung zukommen.

Darreichungsformen

Die übliche galenische Form der durch zuständige Behörden gegenwärtig zugelassenen EPO-Präparate ist die einer Injektionslösung mit unterschiedlicher Wirkstoffkonzentration (etwa 500 bis 30.000 IE). Neben EPO enthält die Lösung auf der Basis von Wasser für Injektionszwecke zusätzlich Hilfsstoffe (etwa Harnstoff, Polysorbat 20, verschiedene Aminosäuren und Natriumsalze), die der Wirkstoffstabilität dienen. Die Injektionslösungen werden entweder subkutan oder intravenös appliziert. Je nach Applikation, Wirkstoffkonzentration, Indikation und Wirkungsdauer oder Serumhalbwertszeit des Präparats sind mehrere Injektionen pro Woche oder auch nur eine einmalige Injektion pro Monat erforderlich.

An alternativen Darreichungsformen wird insbesondere im Zusammenhang mit der Entwicklung neuer erythropoetischer Medikamente gearbeitet (z. B. intrapulmonale Gabe des EPO-Fc-Präparats der Firma Syntonix und intramuskuläre Gabe des Präparats Repoxygen von Oxford BioMedica, siehe dazu im Kapitel EPO-Präparate der nächsten Generation). Bei den Standardpräparaten (z. B. Procrit von Johnson & Johnson) wurden Formulierungen mit verzögerter Freisetzung untersucht, z. B. über die sogenannte Enkapsulierung in biologisch abbaubaren Mikrosphären^[48]. Das Hauptziel dabei war, die Intervalle zwischen den Einzelgaben zu verlängern und die Verträglichkeit zu verbessern. Ein gravierendes Problem der Enkapsulierung ist die Bildung von EPO-Aggregaten, die eine Anwendung am Patienten ausschließt. Ende der 1990er Jahre konnte die US-amerikanische Firma Alkermes dieses Problem durch ihre patentierte ProLease-Technologie umgehen^[49]. Jedoch stellen die Mikrosphären mögliche antigene Adjuvantien dar, die beim Patienten unerwünschte Immunreaktionen auslösen können. Dies erklärt möglicherweise, weshalb es bisher nicht zu klinischen Untersuchungen dieser Formulierungen kam.
Auch an oralen Applikationsformen wurde geforscht, bei der das Problem der Säuredenaturierung durch den Magensaft überwunden werden musste. In Kooperation mit Johnson & Johnson arbeitete die britische Firma Provalis (vormals Cortecs International) an oralen Formulierungen. Ergebnisse hierzu wurden jedoch nie veröffentlicht. Mit der Insolvenz von Provalis im Jahr 2006 kamen diese Aktivitäten zum erliegen.

Nebenwirkungen und Kontraindikationen

Da EPO-Rezeptoren auf der Oberfläche verschiedenster Tumorzellen gebildet werden, besteht grundlegend die Möglichkeit, dass die Verabreichung von EPO-Präparaten das Wachstum von Malignomen jeglicher Art stimulieren kann. Zwei kontrollierte klinische Studien, in denen Patienten mit verschiedenen Krebsarten einschließlich Kopf-Hals-Tumoren sowie Brustkrebs mit rekombinantem EPO behandelt wurden, zeigten einen ungeklärten Anstieg der Mortalität^{[50] [51]}. Gute Erfahrungen bestehen bei der Anämiebehandlung von Multiplem Myelom^[52], Non-Hodgkin-Lymphom und chronisch lymphatischer Leukämie^[53]. Aufgrund der Nebenwirkungsweise ist bei hypertonischen Patienten besondere Vorsicht geboten. Missbrauch von Gesunden (etwa für Dopingzwecke) kann zu einem übermässigen Anstieg des Hämatokritwertes führen. Dies ist mit dem Risiko lebensbedrohlicher Komplikationen des Herz-Kreislauf-Systems (Thromboserisiko durch Hämokonzentration bei Polyglobulie) verbunden.
Im Frühjahr 2007 veröffentlichte die US-amerikanische Arzneimittelzulassungsbehörde FDA einen Warnhinweis zur Anwendung erythropoese-stimulierender Substanzen infolge der Ergebnisse aus vier klinischen Studien^{[54] [55] [56] [57]}, bei denen es in bisher ungeprüften Behandlungsregimen zu lebensbedrohliche Nebenwirkungen kam. Hämoglobin-Level über 12 g/dL, die mittels EPO-Präparaten bei den betroffenen Patienten eingestellt wurden, führten zu einem signifikanten Anstieg der Mortalitätsrate. Aufgrund dessen verordnete die FDA die Abänderung der bisherigen Warnhinweise auf den Beipackzetteln der Präparate Aranesp, Epogen und Procrit^[58].

Marktdaten für EPO-Präparate

Als Therapeutikum rangiert EPO unter den zehn weltweit erfolgreichsten Medikamenten überhaupt, unter den Biopharmazeutika ist es der herausragende Blockbuster. Eprex/Procrit von Johnson & Johnson erzielte im Jahr 2004 3,6 Milliarden US-Dollar, Amgens Epogen 2,6 Milliarden Dollar und Roches NeoRecormon 1,7 Milliarden Dollar (Quelle: Chemical & Engineering News Nr. 83). Aranesp, das erste zugelassene EPO-Präparat der nächsten Generation, hat seit seiner Therapieeinführung eine durchschnittliche Zuwachsrate von rund 800 Millionen Dollar pro Jahr und wird die Umsatzzahlen der bisherigen Standardpräparate im Jahr 2007 voraussichtlich übertreffen. Nach einer neuen Veröffentlichung lag Amgens Umsatz mit Aranesp in 2006 bei 4,1 Milliarden US-Dollar^[59]. Bei den Nachfolgepräparaten Mircera und DynEpo wird mit anfänglichen Umsatzraten von 300 Millionen Dollar (DynEpo) oder 900 Millionen Dollar (Mircera) gerechnet. Der weltweite Bedarf an EPO zu Therapiezwecken ist bei weitem nicht gedeckt. Nach Schätzungen von Marktanalysten werden Hersteller von EPO-Präparaten im Jahr 2010, aufgrund zunehmender Indikationen und trotz der Einführung von Nachahmerpräparaten, insgesamt bis zu 17 Milliarden Dollar erwirtschaften (Quelle: Piribo – Online Business Intelligence for the BioPharma Industry, Feb. 2005: Therapeutic Proteins, Strategic Report, Visiongain). Weltweit erhalten circa 350.000 Patienten rekombinantes EPO (Stand: 1999^[60]). Da sich die Umsatzzahlen der EPO-Präparate zwischen 1999 und 2005 mehr als verdreifacht haben^[61] , dürfte die Zahl der mit EPO behandelten Patienten entsprechend gestiegen sein.

EPO-Doping

Je mehr rote Blutkörperchen dem menschlichen Blutkreislauf zur Verfügung stehen, desto leistungsfähiger arbeitet der gesamte Organismus, weil den Zellen entsprechend viel Sauerstoff zur Verfügung steht. Aus diesem Grund wird EPO bereits etwa seit Ende der 1980er Jahre zum Zweck der Leistungssteigerung missbraucht. Vor allem Ausdauersportler profitieren von der Wirkung; durch den erhöhten Anteil an Erythrozyten im Blut steigt allerdings die Gefahr von Blutgerinnseln. EPO (und in der Folge auch alle weiteren Derivate wie zum Beispiel Darbepoetin) steht seit 1990 auf der Dopingliste der internationalen Anti-Doping-Organisation (WADA), der Einsatz ist also im Wettkampfsport verboten. Ein praktikables Nachweisverfahren von nicht körpereigenem EPO kann seit 2000 auch bei Urinproben angewandt werden (s. u.).

Nach Berechnungen des italienischen Sportwissenschaftlers Prof. Alessandro Donati dopen sich weltweit 500.000 Menschen mit EPO. Gemäß den Untersuchungen Donatis übersteigt die jährlich produzierte Menge an EPO den tatsächlichen therapeutischen Bedarf um das Fünf- bis Sechsfache. ^[62]

EPO-Dopingfälle im Profisport

Radsport

• EPO wurde mit der gewichtigen Nebenrolle, die es bei der Tour de France 1998 unter anderem durch Funde bei der Festina-Mannschaft erlangte, Inbegriff der leistungssteigernden, aber nur schwer nachweisbaren Sportdroge. Die Funde und die Ermittlungen rund um die Festina-Mannschaft wurden auch unter dem Namen Festina-Affäre bekannt. In der Folge wurden die für Festina startenden Radprofis Richard Virenque, Laurent Brochard und Alex Zülle durch die UCI gesperrt.

• Im Jahr 2000 gestand der ehemalige Schweizer Radprofi Rolf Järmann, seit Beginn der 1990er Jahre systematisch mit EPO gedopt zu haben.

• Im Vorfeld der Deutschland-Tour 2000 wurde der Radprofi Holger Sievers des EPO-Dopings überführt, vom Bund Deutscher Radfahrer mit einer siebenmonatigen Sperre belegt und von seinem damaligen Team „Nürnberger“ fristlos entlassen.

• Die A-Probe des dänischen Radrennfahrers Bo Hamburger wurde am 19. März 2001 positiv auf EPO getestet. Die B-Probe lag dagegen unterhalb der kritischen Kenngröße, jedoch über dem sonst üblichen Normalwert. Hamburger wurde zwar des Dopings freigesprochen, dennoch entließ ihn sein Rennstall Team CSC fristlos.

• Im Vorfeld der Tour de France 2001 wurde der für das Euskaltel-Euskadi-Team startende Baske Txema Del Olmo des EPO-Dopings überführt. Der spanische Radsportverband sah jedoch von einer Sperre mit der Begründung ab, die neue Nachweismethode sei fehlerhaft. Der halbstaatliche französische Anti-Dopingrat CPLD verhängte demgegenüber im Februar 2002 eine dreijährige Sperre gegen Del Olmo.

• Beim Giro d'Italia 2003 wurde der litauische Radprofi Raimondas Rumšas der illegalen Einnahme von EPO überführt, vom UCI gesperrt und darauf von seinem Team Lampre suspendiert.

• Bei der Tour de France 2003 wurde der spanische Radprofi Javier Pascual Llorente (Kelme) nach der zwölften Etappe positiv auf EPO getestet und im November desselben Jahres vom internationalen Sportgerichtshof für 18 Monate gesperrt.

• Im März 2004 veröffentlichte die spanische Zeitung As eine Serie von Berichten, in denen der spanische Radprofi Jesús Manzano eine detaillierte Beschreibung der Dopingpraktiken im Team Kelme gab. Laut Manzanos Aussage wurden ihm während der Tour de France EPO, Cortison, Wachstumshormone und Tierplasma verabreicht. Außerdem sei das Doping im ganzen Team professionell geplant und durchgeführt worden.

• Im Juni 2004 gestand der für das Team Equipe Cofidis startende britische Radprofi David Millar nach polizeilichen Verhören ein, beim Titelgewinn der Zeitfahr-WM in Hamilton (Kanada) mit EPO gedopt gewesen zu sein. Der Australier Michael Rogers wurde daraufhin nachträglich zum Weltmeister erklärt und Millar von Cofidis fristlos entlassen.

• Am 22. Juli 2004 wurde der Schweizer Profi-Radrennfahrer Oscar Camenzind bei einer Doping-Kontrolle positiv auf EPO getestet. Er verzichtete darauf auf eine Teilnahme an den Olympischen Sommerspielen 2004 in Athen, wurde von seinem Radsportteam Phonak Cycling Team am 9. August 2004 freigestellt und verkündete am darauffolgenden Tag in Luzern sein Karriereende.

• Der belgische Mountainbiker Filip Meirhaeghe, Gewinner der Silbermedaille bei den Olympischen Sommerspielen 2000 in Sydney, wurde am 29. Juli 2004 beim Weltcup in Mont Sainte-Anne (Québec, Kanada) des EPO-Dopings überführt und für 15 Monate von allen Wettkämpfen ausgeschlossen.

• Im Dezember 2004 wurden laut einem Bericht der französischen Zeitung L'Équipe vom 23. August 2005 in tiefgefrorenen Urinkonserven des siebenmaligen Tour-de-France-Siegers Lance Armstrong sowie sechs weiterer Radprofis (darunter auch Manuel Beltrán) aus dem Jahr 1999 Spuren von nicht körpereigenem EPO nachgewiesen. Jedoch bestreitet Armstrong, gedopt zu haben.

• Im August 2005 gestand der italienische Radprofi Dario Frigo vom Team Fassa Bortolo ein, bei der vergangenen Tour de France mit EPO gedopt zu haben, nachdem er vor Beginn der elften Etappe der Tour von der französischen Polizei wegen Doping-Verdachts festgenommen worden war. Frigo wurde im Oktober 2005 in Zusammenhang mit der Dopingaffaire beim Giro d'Italia 2001 zu sechs Monaten Haft auf Bewährung und einer Geldstrafe von 12.000 Euro verurteilt.

• Im November 2005 wurde Vuelta-Rekordsieger Roberto Heras positiv auf EPO getestet. Der Gewinn seines letzten Titels bei der Spanienrundfahrt wurde ihm daraufhin aberkannt und stattdessen der Russe Denis Menschow zum Sieger erklärt. Heras bestreitet die wissentliche Einnahme von Dopingmitteln und kündigte im Februar 2006 die Einleitung eines Berufungsverfahrens gegen die gegen ihn erlassene zweijährige Sperre an. Sein Rennstall Liberty Seguros-Würth (seit Mai 2006 Team Astana) entließ ihn dennoch fristlos. Am 23. Mai 2006 wurde Teamchef Manolo Saiz zusammen mit dem Physiotherapeuten von Liberty Seguros-Würth, Eufemiano Fuentes, von der Guardia Civil festgenommen. Weitere Konsequenz der Durchsuchung war die Suspendierung von Jan Ullrich, Oscar Sevilla und Rudy Pevenage vom Team T-Mobile sowie der Ausschluss von 56 weiteren Radsportlern (darunter Ivan Basso vom Team CSC), die ebenfalls im Verdacht stehen, mit Fuentes zusammengearbeitet zu haben, von der Tour de France 2006. Dabei soll es sich auch um Blutdoping und den Missbrauch von EPO handeln. siehe Hauptartikel: Dopingskandal Fuentes

• Am 21. September 2006 gab der Österreichische Radsportverband bekannt, dass drei österreichische U23 Radfahrer, die bei der Heim-WM hätten starten sollen, positiv auf EPO getestet wurden.^[63]

• Das belgische Radsportidol Johan Museeuw gab im Januar 2007 zu, während seiner aktiven Zeit auf verbotene Substanzen zur Leistungssteigerung, darunter auch EPO, zurückgegriffen zu haben^[64]. Bereits 2004 sperrte ihn der belgische Radsportverband auf Grundlage von Telefon- und SMS-Abhörprotokollen, die einen Medikamentenmissbrauch nahelegten. Museeuw hat jedoch bisher stets bestritten, gedopt zu haben.

• Am 5. Februar 2007 erschien das autobiographische Buch „Ik ben God niet“ (dt. „Ich bin nicht Gott“) des belgischen Radprofis Frank Vandenbroucke, in dem dieser zugibt, mit EPO gedopt zu haben.

• Der russische Radprofi Alexander Filippow, Sieger der Friaul-Rundfahrt 2007, wurde am 25. März 2007 beim Rennen “Piccola Sanremo” positiv auf EPO getestet ^[65].

• Radprofi Bert Dietz gestand am 21. Mai 2007 in der ARD-Sendung Beckmann, seit 1995 zunächst beim damaligen Team Telekom und später beim Team Nürnberger unter Anleitung durch die inzwischen geständigen Team Telekom-Ärzte Lothar Heinrich und Andreas Schmid vom Universitätsklinikum Freiburg regelmäßig mit EPO, humanem Wachstumsfaktor und Cortison gedopt zu haben. In diesem Zusammenhang wurden auch in leitender Position tätige Betreuer des damaligen Teams Telekom genannt, die unter anderem mit der Abrechnung der durch den Fahrer verbrauchten Dopingmittel befasst gewesen sein sollen. Im Wesentlichen bestätigte Dietz damit die Beschuldigungen des damaligen Masseurs des Team Telekom, Jef D’hont, die dieser in seinem Buch Memoires van een wieler-verzorger (Erinnerungen eines Radfahrer-Pflegers) im April 2007 veröffentlicht hatte.

• Die Aussagen von Bert Dietz einer systematischen Verabreichung verbotener Substanzen an Fahrer des Team Telekom wurden am 22. Mai 2007, also nur einen Tag später, durch dessen damaligen Mannschaftskollegen Christian Henn bestätigt. Auch Henn gab zu, in seiner aktiven Laufbahn zwischen 1995 und 1999 EPO zur Leistungssteigerung von den Teamärzten verabreicht bekommen zu haben.

• Am 23. Mai 2007 gestand auch Udo Bölts, Edelhelfer in Jan Ullrichs Tour-de-France-Team 1997, bis nach der Tour de France 1997 mit EPO gedopt zu haben.

• Am 24. Mai 2007 bestätigen die Radprofis Erik Zabel und Rolf Aldag in einer Pressekonferenz des Team T-Mobile in Bonn, dass sie wie Bert Dietz ebenfalls mit EPO gedopt haben.

• Als sechster Ex-Telekom-Fahrer räumte der Däne Brian Holm den Missbrauch von EPO zu Dopingzwecken ein.

• Als erster Toursieger und siebter ehemaliger Telekom-Fahrer gestand am 25. Mai 2007 der Däne Bjarne Riis EPO-Missbrauch. Der ehemalige Radprofi gab zu, sich auch beim Gewinn der Frankreich-Rundfahrt 1996 als Kapitän des Teams Telekom EPO gespritzt zu haben. Er habe dies zwischen 1993 und 1998 getan. Inzwischen wurde Riis aus der Siegerliste der Tour de France gestrichen und von der Tourleitung in der Funktion des Teamchefs des Rennstalls CSC als „Persona non grata“ deklariert.

• Der italienische Radprofi Luca Ascani wurde nach seinem Gewinn der italienischen Meisterschaft im Zeitfahren am 26. Juni 2007 des EPO-Dopings überführt.

• In einem Interview mit dem Nachrichtenmagazin "Der Spiegel" vom 30. Juni 2007 gestand der ehemalige Telekom-Profi Jörg Jaksche, jahrelang gedopt zu haben. Er habe 1997 mit der Einnahme von EPO begonnen und sich ab 2005 verbotenen Eigenbluttherapien als Kunde des spanischen Doping-Arztes Fuentes unterzogen ^[66]. In diesem Zusammenhang belastet Jaksche seine ehemaligen sportlichen Leiter bei den Teams Polti und Telekom, Gianluigi Stanga und Walter Godefroot, schwer. Jaksche sagte weiter, dass er bei der Aufklärung der "Puerto"-Affäre helfen und somit eine kürzere Sperre für sich bewirken wolle.

• Bei der erneut von Dopingskandalen überschatteten Tour de France 2007 wurde die A-Probe des baskischen Radprofis Iban Mayo bei einer Dopingkontrolle während des zweiten Ruhetages positiv auf EPO getestet. Trotz noch ausstehender B-Probe wurde Mayo von seinem Team Saunier Duval-Prodir umgehend suspendiert.

• Im Rahmen umfangreicher Aussagen zu den Doping-Praktiken des Teams T-Mobile hat der des Testosteron-Dopings überführte Radprofi Patrick Sinkewitz im November 2007 eingestanden, seit 2003 auch mit EPO gedopt zu haben.

Leichtathletik

• Der für Belgien startende Langstreckenläufer Mohammed Mourhit wurde 2002 wegen Missbrauchs von EPO mit einer dreijährigen Sperre belegt, die später um ein Jahr reduziert wurde.

• Der Marokkaner Brahim Boulami wurde im August 2002 nach seinem Weltrekord im 3000 m Hindernislauf beim Golden League Meeting in Zürich der illegalen EPO-Einnahme überführt. Der Weltrekord wurde ihm aberkannt und er wurde für zwei Jahre von allen Leichtathletikwettbewerben ausgeschlossen.

• Der spanische Mittel- und Langstreckenläufer Alberto García und die kenianische Langstreckenläuferin Pamela Chepchumba wurden 2003 bei der Crossweltmeisterschaft des EPO-Dopings überführt.

• Der US-amerikanische 400-m-Weltmeister Jerome Young wurde im Rahmen des Golden-League-Meeting am 23. Juli 2004 in Paris der illegalen Einnahme von EPO überführt. Bereits im Juni 1999 war Young positiv auf das anabole Steroid Nandrolon getestet worden. Als Wiederholungstäter wurde er daraufhin am 3. November 2004 lebenslang gesperrt.

• Im November 2004 wurde die Gewinnerin des Ironman Hawaii, Nina Kraft, positiv auf EPO getestet. Nach ihrem Eingeständnis des Medikamentenmissbrauchs wurde die Athletin der Deutschen Triathlon Union für zwei Jahre gesperrt und die Schweizerin Natascha Badmann nachträglich zur Siegerin erklärt.

• Im Juni 2005 ergab eine Routinekontrolle der Fachkommission für Dopingbekämpfung FDB von Swiss Olympic ein EPO-Doping bei Brigitte McMahon, Siegerin im Triathlon bei den Olympischen Spielen von Sydney 2000. Sie trat daraufhin vom aktiven Leistungssport zurück.

• Im Juni 2006 wurde die A-Probe von US-Sprintstar Marion Jones bei den amerikanischen Leichtathletik-Meisterschaften einer Meldung der Washington Post zufolge positiv auf EPO getestet. Das Ergebnis der Analyse der B-Probe, die vom gleichen Labor an der University of California in Los Angeles untersucht wurde, entlastet dagegen die Athletin.^[67]

• Im Juli 2007 wurde die slowenische Mittelstreckenläuferin Jolanda Čeplak, Hallen-Weltrekordhalterin über 800 Meter, nach einem positivem Dopingbefund vorläufig von der IAAF gesperrt.

Wintersport

• Bei den Olympischen Winterspielen 2002 in Salt Lake City wurde der für Spanien startende Skilangläufer Johann Mühlegg der Einnahme von Darbepoetin überführt und der Gewinn dreier Goldmedaillen daraufhin annulliert. Während der selben Spiele wurden die beiden russischen Langläuferinnen Olga Danilowa und Larissa Lasutina des Dopings mit Darbepoetin überführt. Danilowa wurden ihre Goldmedaille im Verfolgungsrennen über 15 km und die Silbermedaille im Rennen über 10 km klassisch aberkannt. Lasutina musste ihre Goldmedaille beim Rennen über 30 km sowie ihre beiden Silbermedaillen im Verfolgungsrennen über 15 km und im Rennen über 10 km zurückgeben.

• Im Rahmen einer Razzia, die italienische Justizbehörden veranlassten, wurden im Quartier der österreichischen Ski-Langläufer und Biathleten bei den Olympischen Winterspielen 2006 von Turin laut der österreichischen Nachrichtenagentur neben anderen verbotenen Hormonen auch Spuren von EPO gefunden. Jedoch konnte bei keinem der verdächtigten Athleten EPO-Doping nachgewiesen werden.

Fußball

• Im November 2004 wurde der Teamarzt des italienischen Fußballmeisters Juventus Turin, Ricardo Agricola, vom Internationalen Sportgerichtshof (CAS) in Lausanne wegen Sportbetrugs und Verabreichung gesundheitsgefährdender Medikamente zu 22 Monaten Haft auf Bewährung verurteilt. Er hatte laut Gerichtsurteil zwischen 1994 und 1998 Spieler des Vereins unter anderem systematisch mit EPO behandelt. Agricola ist in Berufung gegangen. In besagtem Zeitraum wurde keiner der Spieler in Dopingkontrollen positiv getestet. Forderungen, Juventus die damals gewonnenen Titel abzuerkennen, hatte bereits der Präsident des Weltverbandes Fifa, Joseph Blatter, zurückgewiesen.

Nachweisverfahren

EPO kann erst seit 2000 durch ein mehrstufiges Verfahren, das durch Françoise Lasne und Jaques de Ceaurriz vom Laboratoire national de détection du dopage (LNDD) entwickelt wurde, im Urin nachgewiesen werden. Dies gelingt auch in geringen Konzentrationen.

Glykosylierungen von Proteinen erfolgen speziesspezifisch, das heißt, das Glykosylierungsmuster von humanem EPO unterscheidet sich vom rekombinanten EPO anderer Spezies. Rekombinantes EPO wird gegenwärtig mit Hilfe transformierter Zelllinien unterschiedlicher Gattungen des Hamsters erzeugt (vgl. Abschnitt EPO als Therapeutikum). Beim rekombinanten EPO ist die Neuraminsäure zu etwa 95 % an Stickstoff acetyliert, etwa 2 % liegen als Glykolylacetyl-Derivat vor. Der Grad dieser unterschiedlichen Acetylierung sowie die An- und Abwesenheit sogenannter Repeats (immer wiederkehrende Zuckereinheiten) sind verantwortlich für unterschiedliche isoelektrische Punkte (pI) von humanem und rekombinantem EPO. Diese Eigenschaft wird analytisch bei der Isoelektrischen Fokussierung (IEF) zum EPO-Nachweis ausgenutzt.

Schritt 1: Mikro- und Ultrafiltration

Im ersten Schritt werden zunächst die im Urin enthaltenen Proteine durch Mikro- und Ultrafiltration von unlöslichen Partikeln befreit und konzentriert.

Schritt 2: Isoelektrische Fokussierung

Im zweiten Schritt erfolgt die Trennung zwischen humanem und rekombinantem EPO sowie der anderen enthaltenen Proteine mittels isoelektrischer Fokussierung (IEF) in einem Polyacrylamid-Gel mit geeignetem pH-Gradienten.

Schritt 3: Immunoblotting

  Im dritten Schritt erfolgt der eigentliche Nachweis durch ein Immunoblotting, bei dem die im Elektrophoresefeld aufgetrennten EPO-Isoformen auf eine Membran überführt und nachfolgend mit einem EPO-spezifischen monoklonalen Antikörper (mAK) überschichtet werden (Primäres Blotting). Die bindenden mAK werden anschließend im sauren Milieu und durch Anlegen eines elektrischen Feldes dissoziiert und auf eine zweite Membran übertragen. So erhält man ein erneutes Abbild der einzelnen EPO-Banden. Allerdings befinden sich auf der zweiten Membran keine EPO-Moleküle, sondern die spezifischen monoklonalen Antikörper (Sekundäres Blotting). Die Antikörperbanden werden durch einen anti-EPO-mAK spezifischen zweiten Antikörper sichtbar gemacht. Dieser Sekundärantikörper ist an ein Enzym (zum Beispiel Meerrettichperoxidase (HRP) oder alkalische Phosphatase (AP)) gekoppelt, welches die Umsetzung eines chromogenen Substrates (zum Beispiel Luminol) katalysiert, das sich mittels Chemolumineszenz quantifizieren lässt.

Zu einem akademischen Streit über die Validität des Verfahrens kam es in Zusammenhang mit dem Fall Rutger Beke. Der belgische Triathlet wurde 2005 nach einem positiven Dopingbefund zunächst für 18 Monate gesperrt. Mit Hilfe eines Gutachtens durch das molekularbiologische Forschungsinstitut der Universität Leuven konnte Beke jedoch ein Jahr später einen Freispruch erwirken. Die Entwickler des Nachweisverfahrens wiederum bemängeln nachhaltig die im Gutachten aufgeführten Methoden und Rückschlüsse, die zur Entlastung Bekes geführt hatten.

Vor völlig neuen Herausforderungen stehen Dopinglabors beim Nachweis der Variante Epoetin δ, da es sich um eine „humanisierte“ Form eines rekombinanten EPO-Moleküls handelt. Epoetin δ wird in menschlichen Fibrosarkom-Tumorzellen (Linie HT-1080) exprimiert, in denen das EPO-Gen durch Transfektion eines viralen Promotor (CMV) aktiviert ist. Inwiefern sich Epoetin δ in seinen Kohlenhydratseitenketten vom körpereigenen EPO unterscheidet, ist noch nicht öffentlich bekannt gegeben worden.

Das EPO-Derivat CERA lässt sich selektiv mittels eines ELISA-Tests nachweisen.

Die Problematik für den Nachweis von EPO-Missbrauch liegt in der deutlich kürzeren Halbwertszeit des Hormons im Blut im Vergleich zur Dauer der künstlichen Leistungssteigerung. Das verabreichte EPO ist bereits nach wenigen Tagen völlig abgebaut und nicht mehr nachweisbar, während hingegen der Doping-Effekt zur Leistungssteigerung noch etliche Tage oder sogar Wochen anhält. Neben dem direkten Nachweis geben Verlaufsprotokolle anderer Blutparameter Aufschluss über möglichen EPO-Missbrauch. Zu diesen Parametern zählen der Hämatokritwert und die Konzentration einzelner Blutzelltypen (Retikulozyten und Makrophagen), die Hämoglobin- und Eisentransferrin-Rezeptorkonzentration sowie die Gesamtserumkonzentration von EPO. Auf Grundlage dieser Parameter wurde 2001 von Wissenschaftlern des Australischen Instituts für Sport in Adelaide unter der Leitung des Sportmediziners Robin Parisotto ein statistisches Modell vorgestellt, das den Nachweis eines EPO-Missbrauchs auch noch dann ermöglicht, wenn die künstlich verabreichte Substanz im Urin nicht mehr nachweisbar ist ^[68]. Dieses Modell wurde in den Jahren 2003 und 2006 verfeinert ^{[69] [70]}. Für die Datenerfassung ist die Analyse von Blutproben erforderlich. Dies sieht die gegenwärtige Praxis bei Dopingkontrollen, bei der lediglich Urinproben überprüft werden, jedoch nicht vor.

Siehe auch

• Hämatokrit (Abkürzung: Hct, Hkt oder Hk), bezeichnet in der Medizin den Anteil der zellulären Bestandteile, zumeist rote Blutplättchen/Erythrozyten, am Volumen des Blutes und ist ein Maß für die Zähflüssigkeit des Blutes (Viskosität). Normale Werte liegen bei Männern zwischen 40 und 53 Prozent.
• Bei der Blutsenkungsreaktion – abgekürzt BSR, BKS, Blutsenkung; auch: Erythrozytensedimentationsrate (ESR), handelt es sich um ein unspezifisches, einfaches Suchverfahren auf entzündliche Erkrankungen. Es werden die zellulären Bestandteile des Blutes mit der Länge der zellfreien Säule von Blutplasma verglichen.

Literatur

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Quellenangaben

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