USA

Robert Langer

Balzan Preis 2022 für Biomaterialien für die Nanomedizin und die Gewebetechnik

Für seine bahnbrechenden Forschungen zu Biopolymeren und Biomaterialien und deren Synthese sowie für die Entwicklung der Nanomedizin, einschließlich der Fortschritte bei mRNA-Impfstoffen und Tissue Engineering. Robert Langers bahnbrechende Entdeckungen haben den Weg für Durchbrüche bei der kontrollierten Freisetzung von Makromolekülen mit vielen medizinischen Anwendungen geebnet.

Robert Langer war der erste, der die Prinzipien entdeckte, die den Einsatz von Polymeren für die Abgabe einer Vielzahl von Makromolekülen ermöglichen, darunter auch solche mit einem Molekulargewicht von mehreren Millionen. So ermöglichten seine Entdeckungen die Entwicklung neuer Technologien für die langsame Freisetzung großer Moleküle für medizinische und andere Zwecke. Seine experimentellen Ergebnisse standen im Widerspruch zu den damals gängigen Vorstellungen der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Heute ist jedoch klar, dass seine Entdeckungen ein Feld eröffneten, das die medizinischen Behandlungen umfassend und tiefgreifend beeinflusst hat. Hunderte von Millionen Menschen weltweit nehmen jedes Jahr Medikamente mit kontrollierter Wirkstofffreisetzung ein, deren Jahresumsatz sich mittlerweile auf mehrere Milliarden Dollar beläuft. Polymere Arzneimittelabgabesysteme, die weitgehend auf den Entdeckungen von Robert Langer beruhen, haben Arzneimitteltherapien ermöglicht, die andernfalls nicht realisierbar gewesen wären, und haben die Ausgaben für das Gesundheitswesen gesenkt, da sie es erlauben, winzige Mengen von Arzneimitteln über einen längeren Zeitraum hinweg präzise abzugeben und dabei systemische Komplikationen zu vermeiden.

Biopolymere und Biomaterialien haben eine wichtige Rolle bei der effektiven Bereitstellung und Verwendung von biologischen Substanzen gespielt. Vor Robert Langer verwendeten Wissenschaftler zur Lösung eines biologischen oder medizinischen Problems Materialien „von der Stange“, auch wenn diese Materialien nicht für diesen Zweck bestimmt waren. So wurde beispielsweise dasselbe Material, das für Frauenmieder verwendet wird, aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften auch für Kunstherzen eingesetzt, und Materialien, die zum Ausstopfen von Matratzen verwendet werden, wurden auch für Brustimplantate benutzt.. Er schlug einen neuen Ansatz vor, der den ersten rationalen Rahmen für das Design von Biomaterialien und Biopolymeren für konkrete Funktionen bot.

Robert Langer (und sein Mitarbeiter Joseph Vacanti) waren die ersten, die synthetische Polymersysteme entwickelten, die es Zellen ermöglichen, spezifische Gewebestrukturen zu bilden, und damit den Bereich des Tissue Engineering begründeten. Dieser Durchbruch führte auch zur Entwicklung einer neuen künstlichen Haut, die heute bei Patienten mit Verbrennungen und Hautgeschwüren eingesetzt wird. Auch Knorpel, Knochen, Hornhäute, Blutgefäße und Rückenmark wurden mit Hilfe dieses Ansatzes beim Menschen erzeugt, was letztendlich dazu führen kann, dass praktisch jedes Gewebe oder Organ des Körpers sowie Organe und spezifische Gewebe auf einem Chip erzeugt werden können. Er entdeckte auch Möglichkeiten, kleine Moleküle in Form von Gelen zu verwenden, die das Wachstum bestimmter Arten von Stammzellen stark fördern; Moleküle dieser Art werden jetzt klinisch getestet, um Hörverlust wiederherzustellen. In einer Reihe von acht Artikeln in der Zeitschrift Nature haben Robert Langer und sein ehemaliger Postdoktorand Daniel Anderson die Grundlagen der Fibrose von Biomaterialien aufgeklärt und die ersten nicht-fibrotischen Materialien entwickelt, die sie dann erfolgreich für die Verkapselung von Zellen eingesetzt haben.

Auf dem Gebiet der kontrollierten Freisetzung von Arzneimitteln schlug er die Verwendung von Polymeren vor, die eine Oberflächenerosion aufweisen, eine Eigenschaft, die instabile Moleküle schützen und eine schrittweise Freisetzung von Arzneimitteln ermöglichen kann.

Robert Langer (und der verstorbene Judah Folkman) waren die ersten, die winzige Partikel zum Schutz und zur Verabreichung von Nukleinsäuren entwickelten  ̶  obwohl dies damals als unmöglich galt. Ihr Ansatz (der von anderen verbessert wurde) ist heute die Grundlage für alle mRNA-Impfstoffe.

Er entwickelte die ersten Technologien für die Verabreichung von Molekülen mit großem Molekulargewicht unter Verwendung fortschrittlicher Materialien, die zu zahlreichen medizinischen und nicht-medizinischen Produkten führten, darunter neue Behandlungen für Krebs wie Lupron-Depot, Zoladex und Gliadel, für Herzerkrankungen wie medikamentenbeschichtete Stents und für Diabetes wie Bydureon. In einem ganz anderen Bereich hat er Produkte für die Aquakultur entwickelt, die das Laichen von Fischen fördern.

Er synthetisierte die ersten lang zirkulierenden polymeren Nanopartikel, die den Weg für die Nanomedizin ebneten, und die ersten dreidimensionalen Polymer-Zell-Systeme, die die Grundlage für das Tissue Engineering bilden. Dies ermöglichte die Schaffung neuer Haut, Blutgefäße, die Reparatur des Rückenmarks sowie von Organen und Geweben auf einem Chip.

Robert Langers Entdeckungen haben es möglich gemacht, die kritische Begrenzung vieler potenzieller neuer Medikamente und Therapien (siRNA, mRNA, Gen-Editing-Ansätze), einschließlich Corona-Impfstoffen, zu überwinden, indem sie deren Zuführung zu bestimmten menschlichen Geweben erleichtern. Seine grundlegenden Entdeckungen und seine Grundlagenforschung über den Transport von Makromolekülen in und die Freisetzung aus maßgeschneiderten Materialien sowie die Synthese neuer solcher Materialien haben in Verbindung mit zahllosen Anwendungen, für die er ebenfalls Pionierarbeit geleistet hat, bereits das Leben von Milliarden von Menschen verbessert.

Robert Langer ist die meistzitierte Person in den Bereichen Ingenieurwesen und Chemie in unserer gesamten Geschichte und gehört zu den drei meistzitierten Forschern in allen Bereichen. Er ist der Autor von mehr als 1500 Veröffentlichungen (davon über 200 in Nature, Science und PNAS). Er ist der Erfinder von mehr als 1000 erteilten Patenten und mehr als 500 angemeldeten Patenten, was die höchste Zahl in der Geschichte der Medizin darstellt.

Er wurde in die vier Akademien der USA (the National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, the National Academy of Medicine, the National Academy of Inventors) gewählt und erhielt sowohl die National Medal of Science als auch die National Medal of Technology and Innovation in den USA. Er hat zahlreiche weitere Auszeichnungen erhalten (über 220), darunter den Queen Elizabeth Prize for Engineering und den Millennium Technology Prize. Er ist Inhaber von 40 Ehrendoktortiteln. Seine Arbeit wurde in großem Umfang vermarktet: Seine Patente wurden an über 300 Unternehmen lizenziert oder unterlizenziert, und aus seinem Labor wurden etwa 45 Biotech-Unternehmen ausgegründet, darunter Moderna, wo seine Technologie für die Verabreichung von Medikamenten die stabile Bereitstellung von mRNA für eine völlig neue Klasse von Impfstoffen sicherstellte. Mehrere andere von ihm ausgegründete Unternehmen wurden an der NASDAQ notiert und haben zusammen eine Marktkapitalisierung von mehreren Milliarden USD.

In einem Porträt in Nature aus dem Jahr 2009 mit dem Titel Being Bob Langer heißt es, dass „er den Bereich der kontrollierten Wirkstofffreisetzung und des Tissue Engineering begründet hat“.