Mini fabbrica per la terapia cellulare contro il cancro

Sistemi di produzione

L'automazione di laboratorio del Fraunhofer IPA dovrebbe aprire la strada a una terapia genetica contro il cancro, personalizzata per ogni paziente. Preparati, che oggi vengono ottenuti in piccole quantità con molto lavoro manuale nei laboratori, potrebbero in futuro provenire da «Mini fabbriche». I partner del progetto, finanziato con oltre 4 milioni dal Ministero dell'Economia del Baden-Württemberg, sono l'NMI di Reutlingen e l'Universitätsklinikum di Tübingen.

La rapida produzione di vaccini mRNA contro i coronavirus è stata possibile solo perché lo sviluppo del vaccino ha preceduto anni di lavoro nella ricerca sul cancro. L'immunoterapia con cellule CAR-T utilizza lo stesso metodo molecolare-biologico del vaccino. In questo trattamento, che rappresenta un salto di qualità nella terapia dei tumori per i medici, le cellule T vengono modificate geneticamente in modo che riconoscano i recettori tumorali, si attacchino ad essi e impediscano la diffusione del tumore.

Ma il percorso verso i preparati corrispondenti è difficile. In ogni singolo caso, devono essere prelevate le cellule proprie del paziente, modificate geneticamente in vari processi in ambienti sterili e infine reintrodotte nel paziente. Nell'ambito di un progetto finanziato dal Land del Baden-Württemberg, il Fraunhofer IPA si occupa di automatizzare questo processo di produzione manuale.

Andreas Traube, responsabile del dipartimento di automazione di laboratorio e tecnologia di bioproduzione presso l'IPA, prevede una struttura modulare. L'elemento centrale sono cassette standardizzate, in cui vengono preparate le cellule. Contengono tutto ciò di cui le cellule hanno bisogno per sopravvivere e crescere. Sensori integrati monitorano l'andamento all'interno delle cassette. All'esterno, hanno interfacce standardizzate e possono essere trasferite da una stazione di lavorazione all'altra. Tutte le stazioni vengono attraversate dalle cassette passo dopo passo. «In definitiva, una di queste cassette rappresenta un singolo paziente e contiene il prodotto per quel paziente», spiega Traube. La manipolazione delle cassette impilate in un sistema di scaffali è affidata a un robot.

Il concetto per la mini fabbrica si ispira all'Industria 4.0. «Una buona organizzazione della produzione e l'automazione dei processi riducono anche le dimensioni delle camere bianche e aumentano i volumi, riducendo così i costi per singolo processo», afferma Traube. Attualmente, il trattamento di un paziente con questa terapia cellulare costa 250.000 euro o più. Le mini fabbriche dovrebbero essere installate direttamente negli ospedali e, a lungo termine, garantire che ogni paziente che necessita di questa terapia possa riceverla — a costi comparabili con quelli dei metodi tradizionali.

Il NMI (Istituto di Scienze Naturali e Mediche) di Reutlingen, coinvolto anche nel progetto SolidCAR-T, contribuisce con un altro elemento noto dalla produzione industriale: il Gemello Digitale. Parallelamente al processo di produzione, i sistemi Organ-on-a-Chip riproducono in laboratorio ciò che avviene nel paziente. Questo supporta da un lato il controllo di qualità e dall'altro prevede efficacia e effetti collaterali, ancora prima che il paziente riceva il preparato.