Online-Referenzbibliothek bietet ein genaueres Bild der Arzneimittelexposition.

Von Ärzten und Forschern gesammelte Informationen über Medikamente

Ärzte und Forscher versuchen zu verstehen, welche Medikamente eine Person eingenommen hat, indem sie direkt die Patienten befragen oder die medizinischen Unterlagen einsehen. Diese Informationen sind jedoch oft unvollständig. Menschen können vergessen, was sie eingenommen haben, rezeptfreie Medikamente verwenden, übrig gebliebene verschreibungspflichtige Medikamente nehmen, Arzneimittel online kaufen oder unbeabsichtigt durch Lebensmittel und die Umwelt mit Medikamenten in Kontakt kommen. Infolgedessen können bedeutende Medikamentenexpositionen übersehen werden. Zu wissen, welche Medikamente vorhanden sind, ist wichtig, da sie unerwartete Auswirkungen auf den Körper und die Gesundheit haben können.

Neue Bibliothek für chemische „Fingerabdrücke“

Ein Forscherteam von der Universität von Kalifornien in San Diego und deren Kollegen haben eine öffentlich zugängliche Online-Bibliothek mit chemischen „Fingerabdrücken“ von Tausenden von Medikamenten, deren Abbauprodukten und verwandten Verbindungen erstellt. Die Studie wurde am 9. Dezember 2025 in Nature Communications veröffentlicht.

Was sind chemische Fingerabdrücke?

Ein chemischer Fingerabdruck ist eine einzigartige chemische Struktur eines bestimmten Medikaments oder Stoffes, die helfen kann, diesen Stoff im Körper zu identifizieren.

Der Vergleich unbekannter Verbindungen im Blut, Urin oder anderen biologischen Proben eines Patienten mit denen in der Global Natural Product Social Molecular Networking (GNPS) Drug Library zeigt ein genaueres Bild ihrer Medikamentenexposition, als es in den medizinischen Unterlagen eines Patienten aufgeführt ist, so die Forscher.

Wie wurde die Bibliothek erstellt?

Um die Bibliothek aufzubauen, verwendete das Forschungsteam die Massenspektrometrie, ein Verfahren, bei dem elektrische Ladungen auf die Moleküle von Medikamenten angewendet werden, um sie nach Gewicht zu sortieren und dann zu zerlegen, um einen chemischen Fingerabdruck zu erzeugen. Jeder Medikamenteintrag in der Bibliothek ist mit Beschreibungen verlinkt, woher es kommt (Verschreibung, rezeptfrei usw.), welcher Medikamentenklasse es angehört, wofür es verwendet wird und wie es im Körper wirkt.

Massenspektrometrie einfach erklärt

Massenspektrometrie ist eine Technik, die verwendet wird, um die Masse und Struktur von Molekülen zu bestimmen. Man kann sich das wie ein großes Laborgerät vorstellen, das die chemische Zusammensetzung von Substanzen analysiert.

Um die Leistungsfähigkeit der Bibliothek zur genauen Erkennung tatsächlicher Medikamentenexpositionen in biologischen Proben von Patienten zu testen, verwendeten die Forscher eine spezielle Art der Massenspektrometrie, die als untargeted Metabolomics bezeichnet wird. Diese Methode analysiert Tausende von Molekülen gleichzeitig, um die Abbauprodukte von Medikamenten in der Probe zu identifizieren.

„Egal welche Probe wir in das Massenspektrometer geben, seien es Urin, Muttermilch oder sogar eine Umweltwasserprobe, es wird in der Lage sein, alle Chemikalien in der Probe zu erkennen.“

Nina Zhao, Ph.D., Co-erstautor, postdoktorale Wissenschaftlerin im Labor von Co-Autor Pieter Dorrestein, Ph.D., Professor an der UC San Diego Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences und Professor für Pharmakologie und Pädiatrie an der UC San Diego School of Medicine

Ergebnisse der Forschung

Die Forscher fanden heraus, dass:

• Proben von Menschen mit entzündlichen Darmerkrankungen, Kawasaki-Erkrankungen oder Zahnschmerzen eine hohe Häufigkeit von Antibiotika aufwiesen, was der typischen Behandlung dieser Erkrankungen entspricht.
• Hautabstriche von Menschen mit Psoriasis oft reich an Antipilzmitteln waren, was gängige Antipilztherapien für Hautläsionen widerspiegelt.

Das Forschungsteam testete die Bibliothek auch mit Proben von fast 2.000 Teilnehmern des American Gut Projects, das die Vielfalt von Darmmikroben in den Vereinigten Staaten, Europa und Australien untersucht. Diese Analyse entdeckte 75 verschiedene Medikamente, was eine Liste der am häufigsten verschriebenen Medikamentenklassen und Arzneimittel in diesen Regionen widerspiegelt.

„Wir haben erwartet, dass diese Medikamente am häufigsten vorkommen, und tatsächlich war dies das, was wir beobachtet haben, was bestätigt, dass diese Bibliothek wie vorgesehen funktioniert“, sagte Co-Erstautorin Kine Eide Kvitne, eine postdoktorale Forscherin im Labor von Co-Autorin Shirley Tsunoda, Pharm.D., Professorin für klinische Pharmazie und stellvertretende Dekanin für Pharmazieausbildung an der Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences.

Unterschiede zwischen Regionen und Geschlechtern

Die Analyse ergab auch, dass amerikanische Teilnehmer mehr nachweisbare Medikamente pro Person trugen als europäische oder australische Teilnehmer. Schmerzmittel wurden häufiger bei Frauen gefunden, während Medikamente gegen erektile Dysfunktion meist bei Männern nachgewiesen wurden.

Relevanz für die medizinische Überwachung

Die Bibliothek kann auch die Verwendung von Medikamenten für Begleiterkrankungen aufdecken, die klinisch relevant sein können, um bestimmte Krankheiten zu überwachen. Beispielsweise spiegelten Proben von Alzheimerpatienten die Verwendung von kardiovaskulären und psychiatrischen Medikamenten wider, was mit Behandlungen für Zustände übereinstimmt, die häufig zusammen mit der neurodegenerativen Krankheit auftreten.

In Proben aus einer klinischen Studie von Menschen mit dem menschlichen Immunschwächevirus (HIV) erkannte die Bibliothek nicht nur die Anwesenheit von antiviralen Medikamenten, sondern auch von kardiovaskulären und psychiatrischen Medikamenten, was mit den höheren Raten von Herzkrankheiten und Depressionen übereinstimmt, die bei Menschen mit HIV beobachtet werden. Dies ermöglichte es den Forschern, die Teilnehmer basierend auf den Medikamenten, die sie tatsächlich einnahmen, zu gruppieren. Die Forscher entdeckten auch, dass bestimmte HIV-Medikamente mit spezifischen Veränderungen in molekularen Produkten aus dem Darm assoziiert waren, was zeigt, wie Medikamentenexposition das Mikrobiom umformen kann.

Was ist das Mikrobiom?

Das Mikrobiom ist die Gemeinschaft von Mikroben (Bakterien, Viren, Pilzen), die unseren Körper besiedeln, insbesondere im Darm. Diese Mikroben spielen eine wichtige Rolle in unserer Gesundheit, einschließlich der Immunfunktion.

„Eine Vielzahl verschiedener Medikamente hat einen enormen Einfluss auf das Darmmikrobiom, das mit Ihrem Immunsystem verbunden ist“, sagte Zhao.

Entdeckungen in Lebensmitteln

Bei der Untersuchung von mehr als 3.000 Lebensmitteln fand das Team Antibiotika in Fleischprodukten und ein Pestizid in Gemüse, das auch bei Menschen verwendet wird. Sie glauben, dass die Bibliothek auch hilfreich sein wird, um versteckte Umwelteinflüsse von Arzneimitteln aufzudecken, wie z. B. solche in wiederaufbereitetem Wasser und Schnee.

Ein einzigartiges Projekt

Die GNPS Drug Library ist die erste ihrer Art und legt den Grundstein für zukünftige Studien, die Medikamentenexposition, mikrobiologische Abbauprodukte und Patientenergebnisse verknüpfen. Laut den Forschern wird die umfassende Ressource im Laufe der Zeit weiter wachsen, während sie derzeit die Verwendung von großen Sprachmodellen und generativer künstlicher Intelligenz explorieren, um neue Daten zu kuratieren.

Benutzerfreundliche Analyse-App

Die benutzerfreundliche Online-Datenanalyse-App der Bibliothek ermöglicht es klinischen und öffentlichen Gesundheitsforschern ohne Apothekenhintergrund, zu verstehen, wie Medikamente und ihre Metaboliten die Gesundheit beeinflussen.

„Im Grunde geben Sie Ihre Datensätze ein, und mit einem Klick erhalten Sie alle Informationen darüber, welche Medikamente darin enthalten sind, sowie Grafiken und Diagramme“, sagte Zhao.

Die Bibliothek könnte auch dazu beitragen, die Präzisionsmedizin zu fördern, indem sie erklärt, warum nicht alle Patienten auf eine Behandlung gleich reagieren, abhängig davon, wie sie Medikamente verstoffwechseln.

„Indem wir das verstehen, können wir möglicherweise diese Informationen nutzen, um die Medikamentenbehandlung zu optimieren“, sagte sie.

Quellen: