Populationspharmakokinetik in Anästhesie und Intensivmedizin

Die Konzentrationen von Antibiotika bei kritisch kranken PatientInnen liegen zu häufig im subtherapeutischen oder toxischen Bereich. Die Leitlinie der Surviving Sepsis Campaign empfiehlt daher bei der Dosierung von Antibiotika sogenannte pharmakokinetisch/pharmakodynamische Indizes zu berücksichtigen und ein TDM und/oder Dosierungstools zu verwenden. In unserer Arbeitsgruppe zielen wir darauf ab, die Therapie von kritisch kranken PatientInnen zu individualisieren und hierbei pharmakokinetische („Was macht der Körper mit dem Medikament“) und pharmakodynamische („Was macht das Medikament im Körper“) Eigenschaften zu berücksichtigen. Hierzu verwenden wir populationspharmakokinetische (PopPK) Modelle. Die Verwendung eines Modells ggf. in Kombination mit TDM ermöglicht es die Therapie für die PatientInnen zu optimieren und wird als modellbasierte Präzisionsdosierung (MIPD, model-informed precision dosing) bezeichnet. Das Ziel unserer Arbeit ist die Implementierung zielgenauer, modellbasierter Dosierungstechniken in die klinische Praxis. Hierfür müssen jedoch zumeist in einem ersten Schritt die theoretischen Grundlagen geschaffen werden. Die meisten PopPK-Modelle wurden allerdings nicht mit der Intention entwickelt, für MIPD eingesetzt zu werden, sondern zur Beschreibung der PK in einer speziellen Population.

Unsere Aufgabe ist es somit PopPK-Modelle aus der Literatur systematisch auf ihre Anwendbarkeit in einem intensivmedizinischen Setting zu überprüfen (externe Evaluierung) bzw. neue, besser passende Modelle zu entwickeln.

Forschungsprojekte

Forschungsprojekt 1: Individualisierung der Piperacillin-Therapie bei kritisch kranken IntensivpatientInnen

Piperacillin/Tazobactam ist das meistgenutzte Antibiotikum auf deutschen Intensivstationen zur Behandlung schwerer Infektionen. Daher wurden bereits zahlreiche PopPK-Modelle für Piperacillin/Tazobactam entwickelt. Ziel des Projektes ist die Evaluierung bereits publizierter PopPK-Modelle bzgl. ihrer Vorhersagequalität für IntensivpatientInnen inklusive Subgruppenanalyse (z. B. Stratifizierung nach Geschlecht) und wenn nötig die Neuentwicklung eines Modelles für bestimmte Subgruppen vorzunehmen. Hierbei sollen die Voraussetzungen für die klinische Anwendbarkeit eines oder mehrerer Modelle für IntensivpatientInnen geschaffen werden. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert (DFG-Projektnummer: 504995322).

Forschungsprojekt 2: Individualisierung der Linezolid-Therapie bei kritisch kranken IntensivpatientInnen durch Populationspharmakokinetik.

Linezolid gewinnt mit seiner Wirksamkeit gegenüber resistenten Problemkeimen zunehmend an Relevanz. Das Antibiotikum weist jedoch eine hohe pharmakokinetische Variabilität auf, was zu Unter- oder Überdosierung führen kann. In den letzten Jahren sind deshalb viele populations-pharmakokinetische Modelle publiziert worden. Ähnlich wie im Piperacillin-Projekt führen wir für Linezolid eine externe Modellevaluation der bereits publizierten Modelle durch. Das Projekt wird durch die Else-Kröner Fresenius Stiftung gefördert (2022_EKEA.156).

Forschungsprojekt 3: Entwicklung eines Populationspharmakokinetischen Modells für CFTR-Modulatoren mit dem Ziel einer individualisierten Dosierung.

Mukoviszidose (CF) ist die häufigste autosomal rezessiv vererbte Stoffwechselerkrankung mit einer durchschnittlichen Prävalenz von 1:2500 und wird durch Defekte im CFTR-Gen (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) verursacht. Die neuesten und am weitesten entwickelten Medikamente zur Behandlung der Mukoviszidose sind so genannte CFTR-Modulatoren, die die Funktionalität des CFTR-Kanals erhöhen, was zu subjektiven und klinischen Verbesserungen führt. Heute werden etwa 70-80% der CF-Patienten mit einer Kombination von 3 CFTR-Modulatoren behandelt.

Um die Nebenwirkungen zu reduzieren und eine individualisierte, präzise Dosierung zu gewährleisten, analysieren wir Daten aus dem Therapeutischen Drug Monitoring (TDM) von CFTR-Modulatoren und deren Metaboliten.

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines populationspharmakokinetischen Modells mit Hilfe der Software NONMEM. Basierend auf diesem Modell soll in Zukunft eine individualisierte Präzisionsdosierung mittels Bayes'scher Prädiktion ermöglicht werden.

Das Projekt wird vom Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) gefördert.

Forschungsprojekt 4: EMIL-Studie (Evaluation eines TDM-Programms von IntensivpatientInnen im Liquor)

Im Rahmen dieser Studie wird ein routinemäßiges TDM-Programm im Liquor beobachtet und die Dosierungsstrategien mit den gemessenen Konzentrationen korreliert. Hierbei können v.a. Rückschlüsse auf die Penetrationsrate von Antibiotika in den Liquor gezogen und Dosierungsstrategien für eine individualisierte Antibiotikatherapie entwickelt werden.

Forschungsprojekt 5: Einfluss von Extrakorporalverfahren auf die Pharmakokinetik von Antibiotika

Die Elimination von Antibiotika während extrakorporalen Eliminationsverfahren ist weitestgehend unbekannt. Daher werden gemessene TDM-Konzentrationen während und außerhalb von Dialyse oder Adsorptionsverfahren untersucht. Mit Hilfe der Populationspharmakokinetik werden anschließend individualisierte Dosierungsanpassungen während des Einsatzes dieser Extrakorporalverfahren entwickelt.

Kontakt

PD Dr. Uwe Liebchen

Leitung der Arbeitsgruppe

Wichtige Kooperationspartner

  • Abteilung für klinische Pharmazie, Wien, Prof. Minichmayr

  • Mukoviszidose Ambulanz, LMU, Dr. S. Nährig

  • Institut für Laboratoriumsmedizin, LMU, Prof. Vogeser, Dr. Paal

  • Institut für klinische Pharmazie, LMU, PD Mannell

  • Zentrum für Pharmakologie, Universität Köln, Prof. Fuhr

  • Universität Hamburg, Institut für Pharmazie, Prof. Wicha

  • Universität FU Berlin, Institut für Pharmazie, Prof. Kloft

  • Universität Regensburg, klinische Pharmazie, PD Dorn

  • Klinikum Heidenheim, Prof. Brinkmann

  • Universitätsklinikum Jena, PD Hagel

Postdoktorandinnen

  • Dr. Alexandra Kunzelmann

  • Dr. Lea-Marie Schatz

DoktorandInnen

  • Johannes Starp

  • Christina Kinast

  • Sebastian Greppmair

  • Simon Kallee

Ausgewählte Publikationen