Bioverfügbarkeitsstudie – Definition & Ablauf

Was ist eine Bioverfügbarkeitsstudie?

Eine Bioverfügbarkeitsstudie ist eine wissenschaftliche Untersuchung, die bestimmt, welcher Anteil eines verabreichten Wirkstoffs in unveränderter Form in den systemischen Blutkreislauf gelangt und somit am Wirkort verfügbar ist. Der Begriff Bioverfügbarkeit beschreibt also das Ausmaß und die Geschwindigkeit, mit der ein Wirkstoff vom Körper aufgenommen wird. Solche Studien sind grundlegend für die Arzneimittelentwicklung, Zulassungsverfahren und die Optimierung von Therapien.

Ziele und Bedeutung

Bioverfügbarkeitsstudien verfolgen mehrere wesentliche Ziele:

• Bestimmung der absorbierten Menge eines Wirkstoffs nach oraler, intravenöser oder anderer Verabreichung
• Vergleich verschiedener Darreichungsformen (z. B. Tablette vs. Kapsel vs. Lösung)
• Ermittlung des Einflusses von Nahrung, Alter, Geschlecht oder Erkrankungen auf die Aufnahme
• Grundlage für die Festlegung geeigneter Dosierungen
• Nachweis der Bioäquivalenz generischer Arzneimittel zu Originalpräparaten

Arten von Bioverfügbarkeitsstudien

Absolute Bioverfügbarkeit

Die absolute Bioverfügbarkeit wird ermittelt, indem die systemische Verfügbarkeit nach einer nicht-intravenösen Gabe (z. B. oral) mit der nach intravenöser Verabreichung verglichen wird. Bei intravenöser Gabe gilt die Bioverfügbarkeit definitionsgemäß als 100 %. Der Vergleich gibt Aufschluss darüber, welcher Anteil des oral verabreichten Wirkstoffs tatsächlich in den Blutkreislauf gelangt.

Relative Bioverfügbarkeit

Die relative Bioverfügbarkeit vergleicht zwei unterschiedliche Darreichungsformen oder Formulierungen desselben Wirkstoffs miteinander, ohne dass eine intravenöse Referenz verwendet wird. Sie ist besonders relevant bei der Entwicklung neuer Generika oder bei der Reformulierung eines bestehenden Medikaments.

Bioäquivalenzstudien

Ein Sonderfall der Bioverfügbarkeitsstudie ist die Bioäquivalenzstudie. Hier wird geprüft, ob zwei Arzneimittelformulierungen (z. B. ein Generikum und ein Originalpräparat) eine so ähnliche Bioverfügbarkeit aufweisen, dass sie therapeutisch als gleichwertig betrachtet werden können. Behörden wie die EMA (Europäische Arzneimittel-Agentur) oder die FDA (US-amerikanische Zulassungsbehörde) verlangen solche Studien für die Zulassung von Generika.

Durchführung einer Bioverfügbarkeitsstudie

Bioverfügbarkeitsstudien werden in der Regel als klinische Studien der Phase I an gesunden Probanden oder in bestimmten Fällen an Patientengruppen durchgeführt. Der typische Ablauf umfasst folgende Schritte:

• Studiendesign: Häufig wird ein Cross-over-Design gewählt, bei dem alle Teilnehmenden nacheinander verschiedene Formulierungen erhalten, um individuelle Unterschiede zu minimieren.
• Verabreichung des Wirkstoffs: Der Proband erhält den Wirkstoff in der zu testenden Form (z. B. als Tablette) sowie ggf. eine Referenzformulierung.
• Blutentnahme: Zu festgelegten Zeitpunkten werden Blutproben entnommen, um die Wirkstoffkonzentration im Plasma zu messen.
• Pharmakokinetische Analyse: Aus den Messwerten wird ein Konzentrations-Zeit-Profil erstellt. Wichtige Parameter sind die AUC (Area under the Curve, Fläche unter der Konzentrations-Zeit-Kurve), die Cmax (maximale Plasmakonzentration) und die Tmax (Zeitpunkt der maximalen Konzentration).
• Statistische Auswertung: Die Ergebnisse werden statistisch analysiert und mit den regulatorischen Grenzwerten verglichen.

Einflussfaktoren auf die Bioverfügbarkeit

Die Bioverfügbarkeit eines Wirkstoffs kann durch zahlreiche Faktoren beeinflusst werden:

• Chemische Eigenschaften: Löslichkeit, Stabilität und Molekülgröße des Wirkstoffs
• Darreichungsform: Tabletten, Kapseln, Flüssigkeiten oder Pflaster können unterschiedliche Absorptionsraten aufweisen
• First-Pass-Effekt: Beim oralen Weg wird ein Teil des Wirkstoffs bereits in der Darmwand oder Leber abgebaut, bevor er den Blutkreislauf erreicht
• Nahrungsaufnahme: Bestimmte Lebensmittel können die Absorption eines Wirkstoffs beschleunigen, verlangsamen oder hemmen
• Individuelle Faktoren: Alter, Geschlecht, genetische Unterschiede im Stoffwechsel sowie Begleiterkrankungen
• Wechselwirkungen: Gleichzeitig eingenommene Medikamente können die Bioverfügbarkeit beeinflussen

Regulatorische Anforderungen

Bioverfügbarkeitsstudien sind ein zentraler Bestandteil der Arzneimittelzulassung. Die zuständigen Behörden, darunter die EMA in Europa und die FDA in den USA, haben detaillierte Leitlinien für die Planung, Durchführung und Auswertung solcher Studien entwickelt. In Deutschland werden diese Studien zusätzlich durch das Arzneimittelgesetz (AMG) geregelt. Die Einhaltung der Good Clinical Practice (GCP) und der Good Laboratory Practice (GLP) ist dabei verpflichtend.

Bedeutung für Patienten

Für Patienten sind Bioverfügbarkeitsstudien von großer praktischer Relevanz: Sie stellen sicher, dass ein Generikum genauso wirksam ist wie das Originalpräparat, und helfen, optimale Dosierungen zu definieren. Außerdem liefern sie wissenschaftliche Belege dafür, ob ein Medikament mit oder ohne Mahlzeit eingenommen werden sollte oder ob bestimmte Nahrungsmittel oder andere Medikamente die Wirkung beeinflussen können.

Quellen

1. European Medicines Agency (EMA): Guideline on the Investigation of Bioequivalence. CPMP/EWP/QWP/1401/98 Rev. 1, 2010. Verfügbar unter: https://www.ema.europa.eu
2. U.S. Food and Drug Administration (FDA): Guidance for Industry - Bioavailability and Bioequivalence Studies for Orally Administered Drug Products. FDA, 2003. Verfügbar unter: https://www.fda.gov
3. Mutschler E., Geisslinger G., Kroemer H.K., Ruth P., Schäfer-Korting M.: Mutschler Arzneimittelwirkungen - Pharmakologie, Klinische Pharmakologie, Toxikologie. 10. Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart, 2012.