slancio innovativo per la biotecnologia della Renania Settentrionale-Vestfalia

Il Fraunhofer IPT integra l'intero processo di produzione di vescicole extracellulari nella sua piattaforma di laboratorio AUTOSTEM completamente automatizzata. © Fraunhofer IPT

Le terapie con cellule staminali offrono un enorme potenziale per il trattamento individuale di malattie degenerative e tumorali. Con il recentemente avviato progetto di ricerca »RauPE« (Produzione automatizzata e robusta di vescicole extracellulari terapeutiche), si mira a automatizzare la produzione di queste terapie mediche all'avanguardia e a renderle accessibili a un ampio numero di pazienti. In collaborazione con BioThrust GmbH, uno spin-off della RWTH Aachen, e l'Universitätsklinikum Essen, l'Istituto Fraunhofer per la tecnologia della produzione IPT sviluppa una piattaforma di espansione che consente di produrre su larga scala terapie a base di cellule staminali, riducendo così i costi di produzione.

Una delle maggiori sfide nelle terapie a base di cellule staminali è la produzione scalabile delle quantità di cellule necessarie. Le vescicole extracellulari (EV) vengono impiegate come terapeutici per malattie degenerative e tumorali grazie ai loro successi terapeutici consolidati. Le EV sono particelle membrane sensibili, che si staccano dalle cellule di origine. Questo tipo di vescicole deve essere prodotto da cellule staminali specializzate e estratto dal mezzo di coltura cellulare per la produzione dei terapeutici. La sfida della produzione efficiente in grandi quantità risiede nella fragilità delle EV. Per questo motivo, oggi l'espansione delle cellule in bioreattori è possibile solo in volumi ridotti e con apparecchiature specializzate. Tuttavia, ciò aumenta i costi di produzione. I partner del progetto »RauPE« stanno sviluppando una piattaforma di espansione robusta e automatizzata, basata sul bioreattore a membrana del spin-off di Aachen BioThrust. Con questa piattaforma di espansione, si prevede di poter produrre automaticamente EV di alta qualità in futuro.

Nuova tecnologia di bioreattore che permette una più efficiente moltiplicazione cellulare

Di norma, le cellule staminali produttrici di EV vengono coltivate in contenitori simili a piastre di Petri. Tuttavia, per una produzione su larga scala, questa procedura risulta troppo inefficiente e laboriosa. Anche i bioreattori tradizionali, in cui le cellule possono crescere su particelle di supporto, sono inadatti, poiché le forze meccaniche all’interno del reattore possono danneggiare le cellule. Per garantire un apporto continuo di ossigeno e un rifornimento di medium fresco per la crescita delle cellule, BioThrust GmbH ha sviluppato cartucce di bioreattore a membrana che integrano un'ossigenazione senza bolle, consentendo una moltiplicazione più efficiente e scalabile delle cellule staminali sensibili. Queste cartucce vengono utilizzate nel progetto per la produzione di cellule staminali mesenchimali immortalizzate (ciMSC), sviluppate presso l'Universitätsklinikum Essen. Durante la coltura, queste cellule rilasciano vescicole extracellulari che possono essere utilizzate terapeuticamente, ad esempio contro alcuni tipi di tumori, infiammazioni da artrosi o dopo ictus.

Processi automatizzati per una produzione sicura di EV

Un altro obiettivo principale del progetto è creare un processo scalabile per la produzione di preparati di EV di ciMSC, che soddisfi i requisiti di certificazione dei prodotti medici. L'Istituto Fraunhofer IPT integra l'intero processo di produzione di EV nella sua piattaforma di laboratorio completamente automatizzata AUTOSTEM. Questa permette di eseguire in modo efficiente, preciso e sicuro tutte le fasi del processo di produzione di nuovi terapeutici, con uno sforzo manuale minimo – dalla coltura cellulare alla raccolta e alla purificazione delle EV.

Progetto di ricerca finanziato per lo sviluppo di terapie cellulari economiche ed efficaci

Il progetto »RauPE« riunisce, con i tre partner di progetto, competenze in biotecnologia medica, tecnologia dei processi biochimici e automazione dei processi. L’obiettivo dei partner è una produzione scalabile di terapeutici cellulari per lo sviluppo di terapie cellulari economiche ed efficaci. Il progetto sarà finanziato nei prossimi tre anni, a partire da luglio 2024, dal programma di finanziamento EFRE.NRW con fondi della regione Nord Reno-Westfalia e dell’UE.

Consorzio di progetto:
– BioThrust GmbH, Aachen (coordinatore del progetto)
– Istituto Fraunhofer per la tecnologia della produzione IPT, Aachen
– Universitätsklinikum Essen