Fraunhofer IPA ontwikkelt steriel verbindungselement voor de kankerbehandeling

V. l. n. r.: Dr. Klaus Eichenberg, Dr. Christian Lindemann, Dr. Viola Bronsema, Michael Pfeifer, Richard Röschen, Dr. Ulrike Brucklacher, Oberbürgermeister Boris Palmer. © BioRegio STERN Management GmbH/Foto: KD Busch

Prototype van de steriele enkelkoppeling © Fraunhofer IPA

Huidige benaderingen van kankertherapie maken gebruik van de modificatie van eigen lichaamscellen, die na terugplaatsing in de patiënt selectieve immuunreacties tegen de kankercellen uitlokken. Wetenschappers hebben bij het Fraunhofer IPA een steriel verbindingselement ontwikkeld dat het productieproces van moderne medische therapeutica zou kunnen vereenvoudigen.

De CAR-T-celtherapie is een vorm van kankerbehandeling waarbij cellen van de patiënt worden afgenomen en genetisch zodanig worden aangepast dat ze specifieke eiwitten op het oppervlak van kankercellen herkennen en gericht aanvallen. De belangrijkste stap bij de productie van werkzame stoffen voor deze procedure is het zogenaamde Liquidhandling. Bij dit veeleisende proces worden de eigen lichaamscellen voorzien van verschillende verbruik- en stimulatiereagentia voor de modificatie. De bescherming tegen verontreinigingen heeft daarbij de hoogste prioriteit, waardoor de productie tot nu toe onder uitgebreide cleanroom-omstandigheden moet plaatsvinden. Het bouwen en onderhouden van dergelijke cleanrooms is echter verbonden met enorme kosten. Een Liquidhandling tussen gesloten systemen zou de eisen aan de productieomgeving en daarmee de kosten aanzienlijk kunnen verlagen.

Geautomatiseerd Liquidhandling met steriel konnektorelement

Maar wat is het verschil tussen een open en een gesloten systeem? De verbruik- en stimulatiereagentia die nodig zijn voor de modificatie van de cellen, worden in grote hoeveelheden in zogenaamde vials gevuld. Dit zijn kleine containers voor veilige opslag, die door een afdichting, een septum, zijn afgesloten. Dit wordt door een naald doorboord om de vloeistof af te zuigen. Omdat met de naald ook microben uit de omgeving, bijvoorbeeld uit de lucht of van het septumoppervlak, in het vial kunnen worden gebracht, wordt dit proces als open beschouwd. In een gesloten systeem is er bij het prik- en afnameproces geen contact met de omgeving en mogelijke ziekteverwekkers, zodat de afname onder steriele omstandigheden ook buiten een cleanroom kan plaatsvinden. Een dergelijke automatiseringsgereed oplossing voor steriel prikken onder niet-cleanroomomstandigheden bestaat momenteel niet.

Bij het Fraunhofer IPA hebben de drie wetenschappers Michael Pfeifer, Markus Schandar en Richard Röschen daarom een steriel verbindingselement ontwikkeld, waarmee het Liquidhandling binnen een gesloten systeem geautomatiseerd kan verlopen. De aanpak bestaat uit een verbindingsapparaat en een verbruikselement in naaldvorm, dat door hitte wordt gesteriliseerd en vervolgens in het septum van het vial wordt ingebracht. Het verbindingsapparaat levert via een inductiespoel de benodigde energie om een steriele, gedeeltelijk omhulde en geleidende naald te verwarmen, waarvan de opening op het moment van prikken naar het vial wordt vrijgegeven. Met dit idee van een steriele enkelvoudige konnektor zou een van de belangrijkste vragen bij de productie van moderne medische therapeutica kunnen worden beantwoord. In het kader van onderzoeksprojecten is het basistype van de steriel konnektor opgebouwd als functionele demonstrator en is de werking ervan aangetoond. Daarmee is een fundamentele haalbaarheid gedemonstreerd. Een biologische validatie moet nog plaatsvinden.

Bekroond tijdens de Science2Start-ideeënwedstrijd 2024

De drie IPA-wetenschappers behaalden met hun concept de derde plaats bij de editie van dit jaar van de Science2Start-ideeënwedstrijd. BioRegio STERN nodigt jaarlijks jonge wetenschappers en jonge ondernemers uit de life sciences uit om hun ideeën in te dienen. Dit jaar werden vier prijzen feestelijk uitgereikt.