Inovační impuls pro biotechnologii v Severním Porýní-Vestfálsku

Fraunhofer IPT integruje celý proces výroby extracelulárních váčků do své plně automatizované laboratoře AUTOSTEM. © Fraunhofer IPT

Stammzellové terapie nabízejí obrovský potenciál pro individuální léčbu degenerativních a nádorových onemocnění. S nedávno zahájeným výzkumným projektem »RauPE« (Robustní automatizovaná výroba terapeuticky použitelných extracelulárních váčků) má být výroba těchto průlomových lékařských terapií automatizována a zpřístupněna širokému okruhu pacientů. Společně s firmou BioThrust GmbH, spin-offem RWTH Aachen, a Universitätsklinikum Essen vyvíjí Fraunhoferův ústav pro výrobní technologie IPT expanzní platformu, která umožní výrobu stammzellových terapií ve velkém měřítku a tím sníží výrobní náklady.

Jednou z největších výzev u stammzellových terapií je škálovatelná výroba potřebného množství buněk. Extracelulární váčky (EV) jsou díky svým osvědčeným léčebným úspěchům používány jako terapeutika pro degenerativní a nádorová onemocnění. EV jsou citlivé membránové částice, které se uvolnily z jejich původních buněk. Tento typ váčků musí být pro výrobu terapeutik vyroben ze specializovaných kmenových buněk a získáván z kultivačního média. Výzvou efektivní výroby ve velkém množství je křehkost EV. Proto je dnes expanze buněk v bioreaktorech možná pouze v malých objemech a s použitím speciálních zařízení. To však zvyšuje výrobní náklady. Partneři projektu »RauPE« nyní vyvíjejí robustní a automatizovanou expanzní platformu založenou na membránovém bioreaktoru od aachenského spin-offu BioThrust. S touto platformou by měly být v budoucnu automaticky vyráběny kvalitní EV.

Nová bioreaktorová technologie umožňuje efektivnější množení buněk

Obvykle jsou kmenové buňky produkující EV kultivovány v misek podobných Petriho miskám. Pro velkovýrobu je však tento přístup neefektivní a pracný. Nevhodné jsou také klasické bioreaktory, ve kterých mohou buňky například růst na nosičových částicích, protože mechanické síly v reaktoru mohou buňky poškozovat. Aby měly buňky kontinuální přísun kyslíku a čerstlého média pro růst, vyvinula firma BioThrust membránové reaktorové kazety, které umožňují bezpěnové zásobování kyslíkem a tím efektivnější a škálovatelnější množení citlivých kmenových buněk. Tyto kazety jsou v projektu používány k výrobě nesmrtelných mesenchymálních kmenových buněk (ciMSC), které byly vyvinuty na Universitätsklinikum Essen. Během kultivace tyto buňky uvolňují extracelulární váčky, jež lze terapeuticky využít například proti určitým typům rakoviny, zánětům při artróze nebo po mrtvici.

Automatizované procesy pro bezpečnou výrobu EV

Dalším hlavním cílem projektu je vytvořit škálovatelný proces výroby přípravků ciMSC-EV, který splňuje požadavky na certifikaci lékařských produktů. Fraunhofer IPT integruje celý proces výroby EV do své plně automatizované laboratoře AUTOSTEM. Ta umožňuje efektivní, přesné a bezpečné provádění všech kroků výroby nových terapeutik s minimální manuální obsluhou – od kultivace buněk po sklizeň a čištění EV.

Podpořený výzkumný projekt na vývoj cenově dostupných a účinných buněčných terapií

Projekt »RauPE« spojuje s třemi partnery odborné znalosti z oblasti medicínské biotechnologie, bioprocesní techniky a automatizace procesů. Cílem partnerů je škálovatelná výroba buněčných terapií pro vývoj levnějších a účinnějších buněčných terapií. Projekt bude v následujících třech letech, počínaje červencem 2024, financován v rámci programu EFRE.NRW s prostředky spolkové země Severní Porýní-Vestfálsko a EU.

Konsorcium projektu:
– BioThrust GmbH, Aachen (koordinátor projektu)
– Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
– Universitätsklinikum Essen