Produzione automatizzata di terapia cellulare per il trattamento dell'osteoartrite

Robot autonomi a 6 assi controllati automaticamente trasportano celle e materiali all'interno degli impianti. Con le pinze appositamente modellate, è possibile spostare oggetti di diverse forme e dimensioni. (© Fraunhofer IPT)

Nei bioreattori, le cellule vengono moltiplicate molte volte. Vengono prelevate non appena si raggiunge il numero di cellule desiderato. Il controllo della temperatura e della composizione dei gas, il conteggio delle cellule e il prelievo avvengono in modo completamente automatizzato. (© Fraunhofer IPT)

L'osteoartrite e altre gravi malattie potranno essere trattate con successo in futuro grazie a terapeutiche cellulari, se si riuscirà a produrre su larga scala i materiali di partenza per i nuovi farmaci e principi attivi a costi contenuti. A tal fine, un team internazionale di ricercatori svilupperà nell'ambito del progetto UE «AutoCRAT» nei prossimi quattro anni una piattaforma di produzione completamente automatizzata, con cui sarà possibile produrre industrialmente cartilagine e cellule staminali per il trattamento dell'artrite. L'Unione Europea sostiene questo promettente progetto di ricerca sotto la guida dell'Università Nazionale Irlandese NUI Galway con un finanziamento di 7,45 milioni di euro; l'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia della Produzione IPT di Aquisgrana è responsabile come partner centrale dell'implementazione e dello sviluppo ulteriore della tecnologia di impianto.

Per la produzione delle cellule, i partner del progetto si affidano a sistemi di laboratorio completamente automatizzati e supportati da robot. Ciò garantirà che i principi attivi derivati dai prodotti cellulari possano essere ottenuti a basso costo e con qualità costante, senza processi di laboratorio manuali complessi. I terapeutici si basano su proteine, RNA e nanoparticelle biologiche derivate da cellule staminali, chiamate vescicole extracellulari, che si sono già dimostrate efficaci nel trattamento dell'osteoartrite. La fabbrica AutoCRAT accelera lo sviluppo e aumenta la disponibilità di questi terapeutici cellulari, permettendo di fornire ai pazienti affetti da malattie croniche in modo più rapido e a costi inferiori.

Già oggi vengono testate terapie cellulari per un ampio spettro di malattie, tra cui malattie degenerative, reazioni immunitarie e infiammatorie, ma anche il cancro. A seconda dell'approccio terapeutico, vengono impiegati diversi tipi di cellule: dalle cellule staminali alle cellule adulte provenienti dai tessuti del paziente, fino alle cellule del sistema immunitario. Tuttavia, la produzione di medicinali a base di cellule vive richiede processi complessi. I loro metodi di produzione sono ancora relativamente inefficienti e possono essere eseguiti solo da biotecnologi altamente qualificati in ambienti di camere bianche. Gli studi clinici mostrano sempre più possibilità di trattamento efficaci per i pazienti, ma senza l'automazione di laboratorio, la disponibilità di questi terapeutici non potrebbe soddisfare la futura alta domanda.

Automatizzando completamente i processi di laboratorio finora manuali, i partner di ricerca del progetto AutoCRAT intendono facilitare l'uso terapeutico delle cellule staminali: il progetto si concentrerà inizialmente sullo sviluppo di un trattamento efficace per l'osteoartrite, ma creerà anche le basi per ulteriori terapie cellulari.

Il progetto di ricerca internazionale è guidato dall'Università Nazionale Irlandese NUI Galway. NUI Galway e l'Istituto Fraunhofer IPT hanno già ottenuto successi congiunti nel recente progetto UE «AUTOSTEM»: in un consorzio interdisciplinare con medici, biotecnologi e tecnici di produzione, hanno sviluppato una prima piattaforma robotica completamente automatica e chiusa per la produzione di prodotti cellulari. Il concetto AUTOSTEM sarà ora ulteriormente ampliato per poter produrre una gamma più ampia di tipi cellulari e prodotti derivati. Il sistema AutoCRAT sarà dotato sia di un sistema di decontaminazione automatizzato sia di un controllo qualità, consentendo così un'automazione end-to-end del processo di produzione.

Compiti dei partner nel consorzio

- La National University of Ireland, Galway, a Dublino, guida come capofila il progetto AutoCRAT.
- L'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia della Produzione IPT di Aquisgrana sviluppa la tecnologia di impianto per il progetto e porta la sua esperienza nell'automazione di laboratorio.
- Valitacell Ltd (VC), con sede a Dublino, sviluppa test di controllo qualità automatizzati per la piattaforma di produzione.
- L'Università di Göteborg e il Centro Medico dell'Università di Leiden sviluppano e testano congiuntamente con REMEDI le nuove terapie per l'artrite.
- L'Ospedale Universitario di Essen e l'Università di Genova sviluppano metodi per produrre prodotti terapeutici privi di cellule da vescicole extracellulari nella piattaforma automatizzata.
- La società olandese Panaxea BV determina i costi di produzione e consegna delle terapie sviluppate e valuta il beneficio di una terapia cellulare efficace per l'osteoartrite per pazienti e loro famiglie, nonché per l'economia europea e mondiale.
- Pintail Ltd. dall'Irlanda supporta la gestione e l'amministrazione del progetto e garantisce la diffusione dei risultati.

Il progetto è stato finanziato nell'ambito dell'accordo di sovvenzione n. 874671 del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione Europea.

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