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 průkopnických lékařských terapií automatizována a zpřístupněna velkému počtu pacientů. Společně s firmou BioThrust GmbH, spin-offem RWTH Aachen, a Universitätsklinikum Essen vyvíjí Fraunhoferův ústav pro výrobní technologie IPT expanzní platformu, která umožní masovou výrobu stammzellových terapií 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 mateřských buněk. Tento typ váčků musí být pro výrobu terapeutik vyroben ze specializovaných stammzellů 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 aachenového spin-offu BioThrust. S touto platformou by mělo být možné automatizovaně vyrábět vysoce kvalitní EV.

Nová technologie bioreaktorů umožňuje efektivnější množení buněk

Obvykle jsou stammzellové buňky produkující EV kultivovány v nádobách podobných Petriho misek. Pro velkovýrobu je však tento postup příliš neefektivní a pracný. Nevhodné jsou také klasické bioreaktory, ve kterých mohou buňky růst například na nosičových částicích, protože mechanické síly v reaktoru mohou buňky poškozovat. Aby měly buňky kontinuální přísun kyslíku a čerstvého média pro růst, vyvinula firma BioThrust membránové reaktorové kazety, které integrují bezprašné okysličování buněk kyslíkem a umožňují tak efektivnější a škálovatelnější množení citlivých stammzellů. Tyto kazety jsou v projektu používány pro výrobu nesmrtelných mesenchymálních stammzellů (ciMSC), které byly vyvinuty na Universitätsklinikum Essen. Během kultivace tyto buňky uvolňují extracelulární váčky, které 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 prací – od kultivace buněk po sklizeň a čištění EV.

Podpořený výzkumný projekt na vývoj cenově dostupných a účinných buněčných terapií

Projekt »RauPE« spojuje tři partnery s odbornými znalostmi v oblasti medicínské biotechnologie, bioprocesního inženýrství a automatizace procesů. Cílem partnerů je škálovatelná výroba buněčných terapií pro vývoj cenově dostupných a účinných 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