Das Industrieporträt Chemie Pharma Life Sciences finden Sie in Grafiken
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Innovation als Basis für den wirtschaftlichen Erfolg

Die wissenschaftlich-technischen Innovationen bilden die Basis des wirtschaftlichen Erfolges der schweizerischen chemisch-pharmazeutischen Industrie. Insgesamt setzte die Industrie für Forschung und Entwicklung im 2014 rund CHF 6.5 Mrd. in der Schweiz ein.

Neue wissenschaftliche und technische Forschungsergebnisse müssen von den Unternehmen in marktfähige Produkte umgesetzt werden. Dazu ist eine Vielzahl von unternehmerischen Fähigkeiten notwendig. Beispielsweise muss die projektorientierte und interdisziplinäre Zusammenarbeit quer durch bestehende Strukturen innerhalb und ausserhalb des Unternehmens gefördert werden. Um den wirtschaftlichen Erfolg einer technischen Innovation zu sichern, müssen auch Arbeitsabläufe verkürzt, Produktionskapazitäten erstellt oder neue Absatzwege gefunden werden. Immer wichtiger wird dabei, dass die Innovation rasch marktwirksam wird. Der Erfolg eines Unternehmens der chemisch-pharmazeutischen Industrie hängt nicht nur vom wissenschaftlichen Niveau einzelner Spitzenforscher ab, sondern wird immer mehr von der Qualifikation der gesamten Belegschaft bestimmt.
 
Wissenschaftlich-technische Innovationen sind die Basis des wirtschaftlichen Erfolges der chemisch-pharmazeutischen Industrie.
 
Dennoch bleibt der wissenschaftlich-technische Fortschritt nach wie vor die wichtigste Grundlage für den wirtschaftlichen Erfolg der chemisch-pharmazeutischen Industrie, wie aus den folgenden Beispielen hervorgeht:

Beispiel 1: Diagnose und Behandlung von AIDS

Bereits Mitte der 80er Jahre wurde im Forschungszentrum der Basler Roche das Grundkonzept für ein völlig neuartiges AIDS-Medikament geboren, das die Blockierung eines speziellen Virusenzyms, der HIV-Proteinase, zum Ziele hatte. Dieses Enzym schneidet aus einem Proteinfaden einzelne Eiweisse für den Aufbau neuer Viren. Mit Hilfe der Gentechnik gelang der Roche-Forschung die Herstellung der (selbst nicht infektiösen) HIV-Proteinase in solchen Mengen, dass in breit angelegten Labortests die Suche nach geeigneten Protease-Hemmern beginnen konnte.

1989 hatten Roche-Chemiker mit Ro 31-8959 oder Saquinavir einen höchst selektiven Wirkstoff in den Händen, Ende 1995 wurde Invirase von Roche als weltweit erstes Medikament der neuen Klasse der HIV-Proteinase-Inhibitoren registriert und dann in den verschiedenen Märkten eingeführt.

Fast gleichzeitig hat die von Roche erworbene und zur vollen Reife entwickelte PCR-Technologie - eine Art molekularbiologisches Schnellkopier-Verfahren für Gene oder Gensequenzen - die AIDS-Diagnostik revolutioniert: Mit dem hochempfindlichen HIV-Amplicor-Test lässt sich das AIDS-Virus nämlich bereits kurz nach der Infektion direkt über seine Gene nachweisen, wenn der indirekte immunologische Nachweis noch nicht möglich ist oder aus besonderen Gründen keine Aussage erlaubt. Vor allem aber kann heute mit dem quantitativen PCR-Test im HIV-Amplicor Monitor-Kit auch die Menge der Viren im Blut gemessen werden. Dies ermöglicht nun eine für jeden einzelnen Patienten optimierte Therapie und Erfolgskontrolle der Behandlung in einer Genauigkeit, wie dies noch vor wenigen Jahren für unmöglich gehalten wurde.

Als Folge der Virusmutationen entstehen Resistenzen gegen vorhandene Arzneimittel, und weitere Medikamente mit völlig neuartigen Wirkmechanismen sind erforderlich.

Als erster Vertreter einer solchen neuartigen Generation von Medikamenten seit sieben Jahren wurde das von Roche zusammen mit der US Firma Trimeris entwickelte Fuzeon im  März 2003 von der US FDA zugelassen. Im Gegensatz zu allen heute auf dem Markt befindlichen Anti-HIV-Medikamenten hindert Fuzeon das Virus am Eintritt in menschliche Immunzellen. Dadurch wird die Vermehrung des HI-Virus unterbunden, welche die körpereigene Abwehr HIV-infizierter Menschen zerstören kann.
Fuzeon bedeutet einen wesentlichen Fortschritt im Kampf gegen die HIV-Infektion und Aids. Neben dem medizinischen Fortschritt stellt Fuzeon auch einen bedeutenden Fortschritt bei der industriellen Synthese von Peptiden dar. Dieses moderne Herstellungsverfahren ist am Produktionsstandort von Roche in Boulder, Colorado, USA, erfolgreich umgesetzt worden.

Mit diesen Innovationen bei Diagnose und Therapie hat sich in der heute üblichen Kombinationstherapie das Krankheitsbild grundlegend gewandelt: Das vormals tödliche AIDS-Syndrom ist zu einer chronischen Infektionskrankheit mit langer Ueberlebenszeit und befriedigender Lebensqualität für die Betroffenen geworden.

Beispiel 2: L-Carnitin - das "Energievitamin"

Als die Amerikaner begannen, die lebensnotwendigen Nährstoffe für die Ernährung von Astronauten zu erforschen, stellte sich heraus, dass ausser den 13 bekannten Vitaminen auch das natürliche körpereigene L-Carnitin zu diesen Nährstoffen gehört. Dieser der Vitamin B-Gruppe verwandte Nährstoff ist essentiell für die Verbrennung von Fettsäuren und unterstützt bei körperlicher und geistiger Belastung die optimale Leistungsfähigkeit. Seit über zwei Jahrzehnten wird L-Carnitin in Kindernährmitteln und in Nahrungsergänzungsmittel für Sportler eingesetzt. In letzter Zeit findet man auch immer mehr Nahrungsmittel mit L-Carnitin ("functional food"). Zusätzlich entwickelte man zahlreiche Arzneimittelanwendungen: Trinkampullen für Herz und Immunsystem, Infusionslösungen zur Behandlung von Herz- und Kreislaufproblemen, Tabletten für die orale Behandlung von angeborener oder induzierter L-Carnitin-Defizienz.

Lonza stieg 1983 in den L-Carnitin-Markt ein, baute diesen auf und prägte ihn massgeblich. Lonza's Erfolg basiert auf Innovationen im Bereich Produkteformen, Produktionsprozessen sowie der Entwicklung und Patentierung neuer Anwendungen.

Die hohe Wasseranziehung des reinen L-Carnitins erschwerte seine Verarbeitung, und die Formulierer (Tabletten, Kapseln, feste Darreichungsformen) standen vor Produktionsschwierigkeiten. Dieses Problem sowie ein fischartiger Geruch des reinen L-Carnitins konnten dank der Entwicklung der zwei patentierten Produkte L-Carnitin L-tartrat sowie L-Carnitin Magnesium-Citrat zur vollsten Kundenzufriedenheit gelöst werden.

Die Biotransformation aus einem natürlichen "Precursor", eine neue patentierte Produktionstechnologie, die höchste Reinheit (0.0 % D-Carnitin) garantiert, ist ein weiterer Erfolgsfaktor. Der Prozess ermöglicht eine geringere Umweltbelastung durch weniger Abfälle sowie einen Verzicht auf Lösungsmittel, die bei der traditionellen chemischen Synthese zur Trennung von L-Carnitin und D-Carnitin verwendet werden.

Lonza erschloss sich mit L-Carnitin eine Vielzahl neuer Märkte und patentierte diverse Anwendungen u.a. auch im Bereich Tierernährung (Fütterung von Muttersauen zur Erhöhung der Wurfrate, Förderung der Gesundheit des Herzens von Haustieren sowie Fütterung von Hennen zur Reduzierung von Stress induzierten Todesfällen).

Beispiel 3: Femara® – Weniger Rückfälle bei Brustkrebs

Mit dem Aromatasehemmer Femara (Letrozol) engagiert sich Novartis stark für Frauen mit Brustkrebs. Dieses Engagement ist nötig, denn obwohl in den letzten Jahrzehnten in der Brustkrebstherapie grosse Fortschritte erzielt wurden, kommt es immer noch bei einem Drittel der Frauen in den ersten 15 Jahren nach der Diagnose zu einem Rückfall. Über die Hälfte dieser Rückfälle ereignet sich fünf Jahre nach der Erstdiagnose. Besonders gefürchtet sind die Fernmetastasen. Eines der Ziele in der Brustkrebstherapie ist es deshalb, das Rückfallrisiko ständig weiter zu reduzieren.

Geschlechtshormone wie das Östrogen regen die Zellen bestimmter Organe und Tumoren zum Wachstum an. Durch die Unterdrückung der Hormonwirkung (Antihormon-Therapie) können Tumorwachstum und Metastasenbildung bei hormonsensiblem Brustkrebs gestoppt oder verzögert werden. Bei Frauen nach den Wechseljahren entsteht Östrogen nicht mehr in den Eierstöcken, sondern in anderen Geweben und Organen. Dazu braucht es das Enzym Aromatase. Durch die Blockierung der Aromatase verhindert Letrozol die Hormonproduktion von Anfang an.

Das Enzym Aromatase wurde Mitte der 70er Jahre entdeckt, der Aromatasehemmer Letrozol Ende der 80er Jahre. Letrozol war im Labor etwa zehnmal potenter und hundertmal selektiver als die Vorgängersubstanz. Nachdem alle klinischen Entwicklungsstufen erfolgreich durchlaufen waren, konnte Letrozol 1996 erstmals in Grossbritannien unter dem Markennamen Femara eingeführt werden (fortgeschrittener Brustkrebs). Seitdem hat sich Femara in allen Brustkrebsstadien gegenüber den jeweils etablierten Standardtherapien (Megestrolazetat, Aminoglutethimid, Tamoxifen) als überlegen erwiesen. Die Schweiz war das erste Land Europas, das Femara im Juli 2004 als einziges Medikament für die erweiterte adjuvante Therapie (nach fünf Jahren Tamoxifen-Therapie) bei Brustkrebs im Frühstadium zugelassen hat. Mittlerweile ist Femara in mehr als 75 Ländern zugelassen, teilweise auch schon für die adjuvante (postoperative) Therapie bei Brustkrebs im Frühstadium. In der Schweiz befindet sich diese Indikation zurzeit noch im Registrierungsprozess.

Beispiel 4: Omalizumab - Ein Durchbruch in der Behandlung von allergischem Asthma

Ein breit angelegtes Novartis-Programm zur Erforschung des therapeutischen Potentials von monoklonalen Antikörpern führte zur Zusammenarbeit mit Genentech Inc. und Tanox auf dem Anti-IgE-Gebiet. Das Ziel war Entwicklung eines Arzneimittels, das auf eine dem Asthma zu Grunde liegende Ursache, die IgE-vermittelte allergische Kaskade, direkten Einfluss nimmt. Bei Asthmatikern wird IgE, ein natürlich vorkommender Antikörper, in grossen Mengen gebildet, wenn die Patienten gegenüber einem Allergen - z.B. Hausstaubmilbenkot oder Hautschuppen von Haustieren - sensibilisiert sind und erneut exponiert werden. Diese Antikörper binden sodann an Mastzellrezeptoren, was zur Freisetzung von entzündungsauslösenden Mediatoren wie z.B. Histamin führt. Dies verursacht unter anderem die bekannten Asthmasymptome - pfeifendes Atemgeräusch, Engegefühl in der Brust und Atemnot -, indem die glatte Muskulatur in den Atemwegen kontrahiert wird.

Einige Asthmamittel, etwa die Beta-2-Agonisten, wirken direkt auf die Asthmasymptome, indem sie die konstringierte glatte Muskulatur der Atemwege erschlaffen lassen. Andere, wie z.B. die inhalierbaren Kortikosteroide (ICS), bekämpfen die Entzündung in den Atemwegen, welche dem Krankheitsgeschehen zu Grunde liegt. Inhalierbare Kortikosteroide sind jedoch nur wirksam, wenn sie regelmässig angewandt werden. Mangelhafte Therapiedisziplin der Patienten, welche ICS erhalten, ist ein grosses Problem und kann zu erneutem Auftreten von Asthmaanfällen führen.

Omalizumab fängt freies IgE im Blutserum ab und verhindert somit, dass dieses an Mastzellen bindet; in der Folge wird die Freisetzung entzündungsauslösender Substanzen gestoppt und die Entstehung von Asthmasymptomen wirksam verhindert. Klinische Studien haben gezeigt, dass Omalizumab Asthma-Exazerbationen ("Asthma-Anfälle") verhindern und die Zahl der Beta-2-Spraystösse, die zur Beherrschung der Asthmasymptome notwendig sind, verringern kann. Ein weiterer wichtiger Vorteil: Bei Patienten, die ICS erhalten, kann Omalizumab den Bedarf an Kortikosteroiden reduzieren. Der Dosisreduktion von Kortikosteroiden kommt hohe Bedeutung zu, da diese unerwünschte Nebenwirkungen hervorrufen können, insbesondere bei Kindern, wo es zu Wachstumsstörungen kommen kann.

Omalizumab ist zurzeit in der Schweiz in Registrierung und soll unter dem Markennamen Xolair® zugelassen werden.

Beispiel 5: Hochleistungsfarbstoffe zur optischen Informationsspeicherung - ein Beitrag zur digitalen Revolution

Die Digitalisierung der Welt vollzieht sich mit rasender Geschwindigkeit. Heute kommen in der Schweiz auf 100 Einwohner rund 75 Mobiltelefone, und jeder zweite Schweizer surft regelmässig im Internet. Neben Fotoinitiatoren für Leiterplatten, Farbpigmenten für Flachbildschirme und Drucktinten für digitalen Ink-Jet-Druck trägt Ciba Spezialitätenchemie mit innovativen Informationsspeichersystemen zur digitalen Revolution bei.

Ciba erkannte das grosse Marktpotential der optischen Speicherung von Daten, als das Konzept der einmal-beschreibbaren Compact Discs (CD-R) 1990 aufkam. Seither hat Ciba mit grossem Erfolg mehrere Generationen von Hochleistungsfarbstoffen zur optischen Informationsspeicherung unter dem Namen Ciba® IRGAPHOR® auf den Markt gebracht. Der funktionelle Farbstoff, den der Hersteller in einer 100-Nanometer-dünnen Schicht aufträgt, ist das eigentliche Speichermedium der CD. Beim Beschreiben brennt ein starker Laserstrahl die Informationen als binären Code in diese Farbschicht. Die heutige optische Speichertechnologie stellt höchste chemische und physikalische Ansprüche an den Farbstoff. Die Aufzeichnungsgeschwindigkeit erreicht dabei bis 200 Kilometer in der Stunde! IRGAPHOR® Ultragreen MX, 1999 lanciert, wird den stetig steigenden Anforderungen an Fotostabilität, an das genau positionierte Absorptionsspektrum und an die spezifischen thermischen Eigenschaften gerecht. 2002 wurden weltweit mehr als 6 Milliarden CD-R verkauft, rund 60 % davon mit Ciba-Farbstoffen. Und der Markt für CD-R wächst immer noch weiter.

Dieser innovative Ansatz zeichnet sich durch einen gezielten Einsatz der Kernkompetenzen von Ciba SC in Farbstoffsynthese, Spektroskopie und Festkörperphysik aus, verbunden mit möglichst frühen industriellen Applikationstests, die eine kundennahe, ganzheitliche Lösung ermöglichen. Die Informationstechnologie wandelt sich weiterhin rasch. Der Trend geht klar in Richtung einer immer höheren Speicherkapazität. Die Forscher von Ciba arbeiten deshalb mit Hochdruck bereits an der nächsten und übernächsten Technologiegeneration.

Innovationstätigkeit der KMU

Angesichts der für die Erforschung und Entwicklung eines neuen Medikaments oder Pflanzenbehandlungsmittels erforderlichen Aufwendungen muss sich die Innovationstätigkeit der chemisch-pharmazeutischen KMU auf klar abgegrenzte Gebiete richten. Die Konzentration einiger in der Spitzenforschung tätigen Unternehmen in der Schweiz - innovationstheoretisch spricht man von einem Cluster - schafft dazu günstige Voraussetzungen. Die zunehmende Ausrichtung dieser Grossfirmen auf hochinnovative Bereiche ist mit entsprechendem Outsourcing von Forschungs- und Produktionsteilen verbunden. Die sich bietenden Nischen lassen eine ganze Reihe kleinerer und mittlerer Unternehmen ihr Auskommen als spezialisierte Zulieferer und Dienstleister finden. Ihre innovative Tätigkeit bezieht sich auf diese begrenzte Rolle innerhalb des gesamten industriellen Geflechts um einen Forschungs-Cluster.

 

 

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