Competence for Problems in

Drug Absorption

Das Center of Drug Absorption and Transport (C_DAT) ist ein nationales Kompetenzzentrum, in dem interfakultäre Forschergruppen der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifs-wald und der Universitätsmedizin Greifswald (Abteilungen für allgemeine und klinische Pharmakologie, Abteilung für Biopharmazie und pharmazeutische Technologie und Abtei-lung für pharmazeutische Biotechnologie) die Prozesse der Absorption sowie des Transports von Arzneistoffen hin zu Orten ihrer erwünschten (und unerwünschten) Wirkung im Körper des Menschen erforschen.

Strukturell ist das C_DAT aus den Instituten für Pharmako-logie und Pharmazie hervorgegangen. Der baulichen Vereini-gung ging eine Phase der intensiven Forschungskooperati-on der heute im C_DAT beheimateten Gruppen voraus, die seit Mitte der Neunzigerjahre durch Forschungsförderung der BMBF-Programme NBL1-3 ermöglicht wurde. Hierbei wurden die Grundlagen für die aktuelle Forschungsausrich-tung erarbeitet. Die gewonnenen Erkenntnisse der Transpor-ter-Pharmakologie führten zur internationalen Etablierung der beteiligten Arbeitsgruppen und im Jahr 2007 zur erfolg-reichen Einwerbung des Unternehmen-Region-Förderpro-gramms (BMBF) InnoProfile (2007-12). Dieses ermöglichte erstmalig die Etablierung einer interfakultären Nachwuchs-forschergruppe.

In Zusammenarbeit mit kleinen und mittleren Unter nehmen der Region aus dem Life-Science Bereich wurden hierbei die Transporter-Protein vermittelnden Absorptions- und Ver-teilungsvorgänge von Arznei stoffen im menschlichen Orga-nismus erforscht und praxisrelevante Forschungsmethoden und Applikationskonzepte entwickelt.

Aufgrund des großen wissenschaftlichen Erfolgs der inter-fakultären Kooperation, erfolgte die bauliche Verstetigung der gewachsenen Forschungsstrukturen dann im Jahr 2008 durch die Genehmigung des C_DAT-Forschungszentrums als „Bau von nationaler Bedeutung“ durch die gemeinsame Wissen schaftskonferenz von Bund und Ländern. Nach nur dreijähriger Planungs- und Bauzeit konnte das C_DAT im November 2011 in Betrieb genommen werden.

The Center of Drug Absorption and Transport (C_DAT) is a national center of expertise in which research groups of the Ernst-Moritz-Arndt University of Greifswald and the University Medical Center Greifswald (Departments of General and Cli-nical Pharmacology, Department of Biopharmaceutics and Pharmaceutical Technology, Department of Pharmaceutical Biotechnology) investigate the processes of absorption and transport of drugs through to their desired (and unwanted) sites of effect in the human body.

Structurally, the C_DAT emerged from the Departments of Pharmacology and Pharmacy. The structural organization was preceded by a phase of intensive research cooperation of today‘s research groups of C_DAT, made possible since the mid-nineties of the last century by the BMBF research funding programs NBL1-3. Here, the basis for the current research orientation was developed. The findings of the transporter pharmacology led to the international recog-nition of the working groups involved and in 2007 to the successful raising of company-region development program (BMBF) InnoProfile (2007-12), which enabled for the first time the establishment of an interdepartmental research group.

In cooperation with small and medium-sized enterprises in the region from the life science sector in this case the trans-porter protein-mediated absorption and distribution opera-tions of pharmaceutical substances in the human organism have been researched and developed practice-relevant re-search methods and application concepts.

Due to the huge scientific success as caused by implemen-tation of modern research structures, the C_DAT, a building of national importance, has been approved in 2008. After only three years of planning and construction, the C_DAT could be put into operation in November 2011.

Center of Drug Absorption and Transport (C_DAT)

Lesen Sie mehr zum Wissenschaftskonzept des C_DAT

Read more about the Research concept of C_DAT

Spezifische klinische Methoden zur

Beurteilung von Arzneistoffabsorption

Messung physiologischer Funktionen des

Magen-Darm-Traktes (Wasservolumen, Transit-

zeiten, Druck, pH etc.)

Beurteilung regio-spezifischer Absorptionsun-

terschiede

Messung der regionalen Arzneistoffkonzentrati-

on am Ort der intestinalen Absorption

Beurteilung von Korrelationen zwischen

Expression intestinaler Transporter/Enzyme

(mRNA, Protein) und Pharmakokinetik/Phar-

makodynamik

Messung der metabolischen Funktion mittels

Biomarker (e.g. OH-Cholesterol, Cortisolmeta-

bolite)

Räumliche und personelle Ausstattung

zentrale Aufnahme, 8-12 Betten mit

Intensiv monitoring

Schwesternzimmer, Küche zur Versorgung mit

Standardessen

Labor zur Probenaufbereitung und Zwischen-

lagerung vor Biobanking

komfortable Lounge und Dachterrasse

Fachärzte mit langjähriger Erfahrung als

Leiter klinischer Studien, Studienärzte in

Weiterbildung zum Facharzt für Klinische

Pharmakologie

study nurse, interne Qualitätssicherung,

Monitore der Universitätsmedizin (bei IITs),

Biometriker, studentische Hilfskräfte

(Humanmedizin)

Klinische Studieneinheit

Published clinical studies (selected examples)1. Nassif et al., Visualization of hepatic uptake transporter function in healthy subjects by using gadoxetic acid-enhanced MR imaging. Radiology. 2012;264(3):741-50.2. Oswald et al., Impact of efavirenz on intestinal metabolism and transport: insights from an interaction study with ezetimibe in healthy volunteers. Clin Pharmacol Ther. 2012;91(3):506-13.3. May et al., Disposition and antimuscarinic effects of the urinary bladder spasmolytics propiverine: influence of dosage forms and circadian-time rhythms. J Clin Pharmacol. 2008;48:570-9.4. Oswald at al., Disposition of ezetimibe is influenced by polymorphisms of the hepatic uptake carrier OATP1B1. Pharmacogenet Genomics. 2008;18:559-68.5. Schiller et al., Intestinal fluid volumes and transit of dosage forms as assessed by magnetic resonance imaging. Aliment Pharmacol Ther. 2005; 22:971-9.6. Giessmann et al., CYP2D6 genotype and induction of intestinal drug transporters by rifampin predict presystemic clearance of carvedilol in healthy subjects. Clin Pharmacol Ther. 2004;75:213-22.

Die klinische Studieneinheit führt investigator initiated studies (IITs) und Auftragsstudien mit Arzneimitteln an gesunden Probanden nach ICH-GCP durch.

Der Sponsor bei IITs ist die Universitätsmedizin Greifswald. Die Probandenklientel (v. a. Studierende, 20-30 Jahre) wird on demand für klinisch relevante

Enzym- und Transporterpolymorphismen genotypisiert. Die Einheit verfügt über langjährige Erfahrungen mit allen pharma kokinetischen Studien (Bioäqui-

valenz, Metabolismus, Wechselwirkungen, Pharmakogenetik).

Studienspezifische Kooperationspartner

Gastroenterologie

(Endoskopie, Darmbiopsie)

Radiologie (MRT)

Kardiologie und Pulmologie

(spezifische Funktionsdiagnostik,

broncho-alveoläre Lavage)

Universitätsapotheke (Herstellung von

Prüfpräparaten)

Anästhesiologie und Intensivmedizin

(Überwachung bei risikoreichen Studien)

Specific clinical methods to evaluate drug

absorption

evaluation of physiological gastrointestinal

functions (water volumes, transit times,

peristaltic pressure, pH etc.)

techniques to evaluate regio-specific

absorption

determination of regional drug

concentrations on absorption site

evaluation of correlations between

expression of intestinal transporters/

enzymes (mRNA, protein) and pharmacoki-

netics/pharmacodynamics of drugs

evaluation of metabolic functions using

biomarkers (e.g. OH-cholesterol, cortisol

metabolites)

Facilities

central admission, 8-12 beds with

intensive monitoring

nursing room, kitchen to supply

standard meal

laboratory for sample preparation and

intermediate storage before biobanking

comfortable lounge and roof terrace

medical specialists with long lasting

experience in conducting clinical studies,

physicians in advanced training to be

specialists in clinical pharmacology

study nurse, internal quality assurance,

monitors of the University Medicine

(for IITs), biometrician, research assistants

(medical students)

Study-specific co-operation partners

Gastroenterology (endoscopy, intestinal

biopsy)

Radiology (MR imaging)

Cardiology and Pulmology (specific function

dia gnostics, broncho-alveolar lavage)

University Pharmacy (manufacturing of study

medication)

Anesthesiology/Intensive Care (supervision

of subjects in studies with higher risk)

Clinical Study Unit

In the Clinical Study Unit, investigator initiated studies (IITs) and studies for external sponsors are

conducted in healthy subjects according ICH_GCP. The sponsor for IITs is the University Medicine

Greifswald. The clientele of healthy subjects (mostly students, 20-30 years) is genotyped on demand

for clinical relevant enzyme and transporter polymorphisms. The unit has long-lasting experience in all

kinds conducting pharmacokinetic studies (bioequivalence, metabolism, drug interactions, pharma-

cogenetics etc.)

always two steps ahead

YES Pharmaceutical Development Services GmbH

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Formulierungs-entwicklungwir gewährleisten regulatory compliance ihrer daten.

präklinische und klinische entwicklungwir erstellen entwicklungskonzepte und klären deren behördliche akzeptanz.

Zulassungsstrategie

wir kennen den schnellsten weg zur Vermarktung.

regulatory support

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yes - wir üBernehmen Verantwortungneue herausforderungen erweitern kontinuierlich unseren erfahrungs-horizont und geben somit unseren kunden sicherheit für die kompetente realisierung von komplexen aufgabenstellungen.

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Arzneistoffanalytik

Die Core Unit Arzneistoffanalytik übernimmt die quantitative Bestimmung von Arzneistoffen und deren Metaboliten, Biomarkern und Mo-

dellsubstanzen aus klinischen, tierexperimentellen, zellbiologischen und pharmazeutisch-technologischen Untersuchungen. Der Protein-

gehalt klinisch relevanter Arzneistofftransporter und Phase-I/II-Enzyme wird in Zellen und Gewebe massenspektrometrisch quantifiziert.

Die Core Unit beteiligt sich im therapeutisch-toxikologischen Service an der Krankenversorgung.

Alle Methoden (inkl. Proteomanalytik) werden entsprechend den FDA/EMA-Empfehlungen validiert und qualitätskontrolliert. Für Analy-

sen im Rahmen klinischer Studien ist die Core Unit GLP-zertifiziert.

Gerätetechnische Ausstattung und Methoden

HPLC mit UV-VIS, DAD, Fluoreszenz-Detektion

GC-MS Geräte (Agilent 5890, 6890)

LC-MS/MS (AB Sciex: API 2000, API 4000, 4000 QTRAP, 5500 QTRAP)

automatische Festphasenextraktion (Gilson)

Normal- oder Umkehrphasenchromatografie im Nano-, Mikro- und Makrofluss

unter HPLC- und UPLC-Bedingungen

parameter

analytical range

precision (within day)

precision (between day)

accuracy/error (within day)

accuracy/error (between day)

matrix effects

stability (rack. 24 h)

stability (room temperature. 2h)

stability (1-3 freeze-thaw cycles)

validation data

0.5 – 250 ng/ml

4.3 – 7.6 %

5.1 – 8.9 %

-2.1 – 6.6 %

-0.1 – 8.6 %

-6.6 – 3 %

99.8 – 101.5 %

96.9 – 106.1 %

90.7 – 98.1 %

Standard validation characteristics as provided exemplarely for LC-MS/MS quantification of clarithromycin.

Schematic overview about targeted proteomic analysis for metabolizing enzymes and transporter proteins in human tissues and cells.

The core unit Drug Analysis provides methods for the quantitative determination of drugs and their

metabolites, biomarkers and probe substances in clinical, animal-experimental, cell-biological and

pharmaceutical-technological studies. The protein content of clinically relevant drug transporters and

phase-I/II enzymes can be quantified in cells and tissue using mass spectrometry. The core unit

provides also a therapeutic-toxicological service in patient care.

All methods (incl. proteome analytics) are validated and quality controlled according to the FDA/EMA

recommendations. The unit is GLP-certified for drug analysis in clinical studies.

Technical equipment and methods

HPLC with UV-VIS, DAD, fluorescence detection

GC-MS (Agilent 5890, 6890)

LC-MS/MS (AB Sciex: API 2000, API 4000, 4000 QTRAP, 5500

QTRAP)

automatic solid phase extraction (Gilson)

normal-phase and reversed-phase chromato graphy using

HPLC and UPLC with nano-flow, micro-flow and macro-flow

Shimadzu_Businessbroschüre.qxd 21.06.2013 11:31

References1. Jia et al., A LC-MS/MS method to evaluate the hepatic uptake of the liver-specific magnetic resonance imaging contrast agent

gadoxetate (Gd-EOB-DTPA) in vitro and in humans. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2012; 891-892:20-6.2. Oswald et al., Quantitative determination of methylnaltrexone in human serum using liquid chromatography-tandem

mass spectrometry. J Pharm Biomed Anal. 2011; 56(5):1079-843. Oswald et al., LC-MS/MS method for the simultaneous determination of clarithromycin, rifampicin and their main metabolites

in horse plasma, epithelial lining fluid and broncho-alveolar cells. J Pharm Biomed Anal. 2011; 55:194-201.4. Scheuch et al., Quantitative determination of the macrolide antibiotic tulathromycin in plasma and broncho-alveolar cells of foals

using tandem mass spectrometry. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2007; 850:464-70.5. Oswald et al., A LC-MS/MS method to quantify the novel cholesterol lowering drug ezetimibe in human serum, urine and feces in

healthy subjects genotyped for SLCO1B1. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2006; 830(1):143-50.

Drug Analysis

Molekular- und Zellpharmakologie

Published clinical studies (selected examples)1. Jia et al., Characterization of the Intestinal and Hepatic Up take/Efflux Transport of the Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent Gadolinium-Ethoxylbenzyl-

Diethylenetriamine-Pentaacetic Acid. Invest Radiol. 2013 [Epub ahead of print]2. Engel et al., Pharmaceutical Excipients Influence the Function of Human Uptake Transporting Proteins. Mol Pharm. 2012;9(9):2577-813. Koenen et al., Steroid hormones specifically modify the activity of organic anion transporting polypeptides. Eur J Pharm Sci. 2012;47:774-80. 4. Oswald et al., Drug interactions between the immunosuppressant tacrolimus and the cholesterol absorption inhibitor ezetimibe in healthy volunteers.

Clin Pharmacol Ther. 2011;89:524-8. 5. Leonhardt et al., Hepatic uptake of the magnetic resonance imaging contrast agent Gd-EOB-DTPA: role of human organic anion transporters. Drug Metab Dispos. 2010;38:1024

Die Core Unit Molekular- und Zellbiologie untersucht Arzneistofftrans-

porter durch Charakterisierung der DNA (Sequenzierung, Genotypisie-

rung), Quantifizierung von mRNA-Expression (real time RT-PCR) und

Proteingehalt (Massenspektrometrie), Visualisierung der zellulären Lo-

kalisation (Fluoreszenz- und Konfokalmikroskopie) sowie Beurteilung

der Transportfunktion (validierte in-vitro Zellmodelle). Sie untersucht

regulatorische Veränderungen durch endogene Stoffe und Xenobiotika

(Reportergenuntersuchungen, Proliferationsassays, Überexpressions-

systeme).

Für klinisch relevante efflux und uptake Transporter und deren geneti-

sche Varianten stehen validierte Zellmodellen (HEK293, MDCKII) zur

Verfügung (incl. inside-out Lipovesikel). Die Routineplattform wird zur

Beurteilung des zellulären Transports von Arzneistoffen in Kompeti-

tions-, Uptake- und TransWell-Assays verwendet.

In Analogie GLP-Konzept arbeiten wir nach einem internen Qualitäts-

standard Good Cell Culture Practice.

Transportstudien mit primären Hepatozyten (Mensch, Affe, Ratte,

Hund, Minipig, Pferd) sind in Zusammenarbeit mit der PRIMACYT Cell

Culture Technology GmbH (Schwerin) möglich.

Molekular- und Zellpharmakologie Molecular and Cell Pharmacology

The Core Unit Molecular and Cell Pharmacology studies drug transpor-

ters by evaluation of the DNA (sequencing, genotyping), quantificati-

on of mRNA-expression (real time RT-PCR) and protein content (mass

spectrometry), imaging of cellular localization (fluorescence and con-

focal microcopy) and characterization of the function (validated in-vitro

cell-models). The influence of endogenous compounds and xeno-

biotics is measured using reporter gene and proliferation assays and

overexpression cell systems.

For clinically relevant efflux and uptake transporters and their genetic

variants, validated cell models (HEK293, MDCKII) are available (incl.

inside-out lipovesicles) to evaluate cellular transport in competition-as-

says, uptake-assays and TransWell™ assays.

In the unit, the internal quality standard Good Cell Culture Practice is

realized by analogy to the GLP-conception.

Transport studies with primary hepatocytes (human, monkey, rat, dog,

mini pig, horse) are available in cooperation with the PRIMACYT Cell

Culture Technology GmbH (Schwerin).

Primacyt Cell Culture Technology Cells for Science

GLP Compliance • Contract Research Primary Hepatocytes • In-Vitro Studies

How PRIMACYT can assist you in your research anddevelopment:Study design Study performance Draft report Final report

PRIMACYT GmbH • Dr. Dieter RungeHagenower Str. 73 • D-19061 Schwerin / GermanyPhone: +49-385-3993-600 • Fax: +49-385-3993-602E-Mail: dieter.runge@primacyt.de www.primacyt.com

PRIMACYT is a specialist for in-vitro technologies. Our products and services are focused around HEPAC2, a standardized and validated serum-free, long-term and re-usable human hepato-cyte culture system.

Products:Primary Human Cells:Hepatocytes fresh and cryopreservedFibroblasts • Keratinocytes

Primary Animal Hepatocytes fresh and cryopreservedCynomolgus • Beagle • Minipig • Rat • Horse

Cell culture media and consumables.

Services:We are certifi ed according to GLP. Using our services and pro-ducts can simplify, accelerate and cost modify your laboratory processes.

Pre-clinical drug development • Metabolism • ToxicityCytochrome P450 induction • Cytochrome P450 inhibitionUptake Transporter • Effl ux Transporter

Phototoxicity: 3T3 NRU Assay

PRIMACYT serves as an EU reference lab for the validation of alternative methods (EU-NETVAL).

Validation of stable transfected HEK293-cells expressing the organic anion transporter polypeptide (OATP) 2B1 using immunohistochemistry, Western blot and RNA analysis. Functionality is evaluated by two reference substrates and two inhibitors.

Km, Vmax and IC50 values of stable transfected HEK293-cells expressing clinical relevant uptake transporters.

Pharmazeutische Technologie

References1. Schiller et al., Intestinal fluid volumes and transit of dosage forms as assessed by magnetic resonance imaging, Aliment. Pharmacol. Ther. 22 (2005) 971-9792. Neubert et al., Development of a vessel-simulating flow-through cell method for the in vitro evaluation of release and distribution from drug-eluting stents, J. Control. Release 130 (2008) 2-83. Garbacz et al. Bio-relevant dissolution testing of hard capsules prepared from different shell materials using the dynamic open flow through test apparatus, Eur. J. Pharm.

Sci. 2013 Sep 8. doi:pii: S0928-0987(13)00353-9. 10.1016] 4. Klein et al., The role of individual gastric emptying of pellets in the prediction of diclofenac in vivo dissolution. J Contr Rel, 2013, 166(3):286-93; doi: 10.1016/j.jconrel.2012.12.032.5. Externbrink at al., Investigating the feasibility of temperature-controlled accelerated drug release testing for an intravaginal ring. Eur J Pharm Biopharm, June 2013: doi: 10.1016/j.ejpb.2013

In der Abteilung für pharmazeutische Technologie und Biopharmazie können nahezu

alle festen, halbfesten und flüssigen Arzneiformen wie Pulver, Granulate, Pellets,

Kapseln, Tabletten, Suppositorien, Salben, Cremes, Gele, Lösungen, Suspensionen,

Augentropfen sowie Injektions- und Infusionszubereitungen im Labormaßstab und

für eine Vielzahl von Zubereitungen auch im Technikumsmaßstab hergestellt wer-

den. Weiterhin sind neben einer modernen analytischen Geräteausstattung mit z. B.

HPLC-Anlagen mit verschiedenen Detektionsmöglichkeiten, AAS etc. alle wesentli-

chen Prüfverfahren für die Untersuchung des Freisetzungsverhaltens von festen und

halbfesten Darreichungsformen sowie transdermalen therapeutischen Systemen

vorhanden.

Besondere Expertise besteht darüber hinaus in der Vorhersage des Wirkstofffrei-

setzungsverhaltens von oralen, okkularen, vaginalen, rektalen oder parenteralen

Darreichungsformen im Organismus. Darüber hinaus entwickeln wir Formulierungen

und prädiktive Testmethoden für primär schwer lösliche Arzneistoffe in modifiziert

freisetzenden Darreichungsformen.

Die vorhandenen Geräte und Kenntnisse sind damit ideal auf die Entwicklung von

neuen Konzepten für Darreichungsformen und zum frühzeitigen Erkennen von po-

tenziellen Problemen bei der Wirkstofffreisetzung geeignet.

Pharmazeutische TechnologiePharmaceutical Technology

The Institute of Biopharmaceutics and Pharmaceutical Technology has all of the

necessary equipment and resources to manufacture solid, semisolid and liquid do-

sage forms including powders, granules, pellets, capsules, tablets, suppositories,

ointments, creams, gels, solutions, suspensions, eye drops as well as injectables

and infusions in laboratory scale and in many cases also in pilot plant scale. Ana-

lytical resources include state of the art analytical equipment, e.g. HPLC with a ran-

ge of detectors and AAS amongst others. Beside this, the institute has capability to

perform all relevant drug release experiments for solid and semisolid dosage forms

and transdermal therapeutic devices.

We can offer special expertise in predicting in vivo drug release from oral, ocular,

vaginal, rectal and parenteral formulations. Moreover, we develop formulation strate-

gies and predictive screening methods for poorly soluble compounds and modified

release formulations.

Overall, apparative equipment and expertise are tailored for developing new con-

cepts in the design of pharmaceutical dosage forms and delivery systems and en-

able a prediction of (unwanted) in vivo dosage form performance in early stages of

formulation development.

IHR PARTNER FÜR DIE ENTWICKLUNG anspruchsvoller fester Darreichungsformen:

• Retardtabletten und -kapseln

• Narkotika

CONTACTDevelco Pharma Schweiz AG

Hohenrainstr. 12D CH 4133 Pratteln

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Die RIEMSER Pharma GmbH mit Sitz in Greifswald, Deutschland, ist ein mittelständisches spezialisiertes Pharmaunternehmen, das seine Produkte in Deutschland und weltweit vermarktet.

RIEMSER konzentriert sich hauptsächlich auf verschreibungspfl ichtige Humanarzneimittel in ausgewählten therapeutischen Nischen mit hohem medizinischen Bedarf. Die therapeutischen Kernbereiche sind die sup-portive Onkologie, Antiinfektiva und Dermatologie. Die Wachstums-strategie soll durch weitere Spezialisierung und internationalen Aus-bau in ausgewählten Bereichen, durch gezielte Einlizenzierungen von attraktiven Produkten und Entwicklungsprojekten sowie strategischen Akquisitionen von komplementären Unternehmen fortgesetzt werden.

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Ansprechpartner:

Allgemeine Pharmakologie

Klinische Pharmakologie

Prof. Dr. med. Werner Siegmund

Tel.: 03834 865633

Fax: 03834 865631

E-Mail: werner.siegmund@uni-greifswald.de

Prof. Dr. rer. nat. Stefan Oswald

E-Mail: stefan.oswald@uni-greifswald.de

Biopharmazie & Pharmazeutische Technologie

Prof. Dr. rer. nat. Werner Weitschies

Tel.: 03834 864813

Fax: 03834 864886

E-Mail: werner.weitschies@uni-greifswald.de

Prof. Dr. phil. nat. Sandra Klein

Tel.: 03834 864897

Fax: 03834 864880

E-Mail: sandra.klein@uni-greifswald.de

Universitätsmedizin Greifswald

Center of Drug Absorption and Transport (C_DAT)

Felix-Hausdorff-Str. 3

17487 Greifswald

www.cdat-greifswald.de