Minifarma pro buněčnou terapii rakoviny

Výrobní systémy

Laborautomatizace Fraunhofer IPA má za cíl položit základy pro genetickou onkologickou terapii, která bude individuálně přizpůsobená pacientům. Přípravky, které dnes jsou získávány pouze v malých množstvích s velkým podílem ruční práce v laboratořích, by mohly v budoucnu pocházet z „minifabrik“. Partnery projektu, který je financován více než 4 miliony eur Ministerstvem hospodářství Bádenska-Württemberska, jsou NMI v Reutlingenu a Universitní klinika v Tübingenu.

Rychlá výroba vakcín mRNA proti koronavirům byla možná jen proto, že vývoj vakcín předcházel dlouhodobý výzkum v oblasti onkologie. Imunoterapie pomocí CAR-T buněk využívá stejnou molekulárně-biologickou metodu jako vakcína. Při této léčbě, která představuje pro lékaře skokový posun v léčbě nádorů, jsou T-buňky geneticky upraveny tak, aby rozpoznávaly receptory na rakovinných buňkách, navazovaly se na ně a bránily šíření nádoru.

Avšak cesta k odpovídajícím přípravkům je namáhavá. V každém jednotlivém případě musí být pacientovi odebrány jeho vlastní buňky, geneticky upraveny v různých procesech v čistém prostoru a nakonec mu opět podány. V rámci projektu financovaného spolkem Bádensko-Württemberska je úkolem Fraunhofer IPA automatizovat tento manuální výrobní proces.

Andreas Traube, vedoucí oddělení laboratořové automatizace a bioprodukční techniky na IPA, plánuje pro tento účel modulární strukturu. Klíčovým prvkem jsou standardizované kazety, ve kterých jsou buňky připravovány. Obsahují vše, co buňky potřebují pro přežití a růst. Vestavěné senzory monitorují dění v kazetách. Zvenčí mají standardizované rozhraní a mohou být tak předávány z jedné procesní stanice do druhé. Všechny stanice jsou postupně procházeny kazetami. „Nakonec jedna z těchto kazet představuje jednoho pacienta a obsahuje produkt určený pro tohoto pacienta,“ vysvětluje Traube. Manipulaci s kazetami, které jsou naskládány v regálovém systému, zajišťuje robot.

Koncept minifabrik je inspirován průmyslem 4.0. „Dobrá organizace výroby a automatizace procesů snižují velikost čistých prostor a zvyšují počet kusů, což snižuje náklady na jednotlivý proces,“ říká Traube. V současnosti stojí léčba jednoho pacienta touto buněčnou terapií 250 000 eur a více. Minifabrikám by mělo být umožněno být přímo instalováno v léčebných klinikách a dlouhodobě zajistit, že každý pacient, který tuto terapii potřebuje, ji dostane – za náklady srovnatelné s tradičními metodami léčby.

Dalším z projektu SolidCAR-T zapojeným NMI, přírodovědecký a lékařský institut v Reutlingenu, přispívá dalším prvkem známým z průmyslové výroby: digitálním dvojčetem. Paralelně s výrobním procesem vytvářejí systémy organ-on-a-chip model toho, co se děje v pacientovi. To na jedné straně podporuje zajištění kvality a na druhé straně předpovídá účinnost a vedlejší účinky ještě před tím, než pacient obdrží přípravek.