Geautomatiseerde productie van celtherapieën voor de behandeling van artrose

Geautomatiseerd gestuurde 6-assige robots vervoeren cellen en materialen binnen de installaties. Met de speciaal gevormde grijpers kunnen objecten van verschillende vormen en maten worden verplaatst. (© Fraunhofer IPT)

In de bioreactoren worden de cellen meerdere keren vermenigvuldigd. Ze worden verwijderd zodra het gewenste aantal cellen is bereikt. De controle van temperatuur en gasmengsel, het tellen van de cellen en het verwijderen verlopen volledig geautomatiseerd. (© Fraunhofer IPT)

Osteoarthritis en andere ernstige ziekten kunnen in de toekomst succesvol worden behandeld met celtherapieën, mits het lukt om de uitgangsmaterialen voor de nieuwe medicijnen en werkzame stoffen op grote schaal kosteneffectief te produceren. Daartoe ontwikkelt een internationaal onderzoeksteam in het EU-project »AutoCRAT« in de komende vier jaar een volledig geautomatiseerd productieplatform waarmee kraakbeen- en stamcellen voor de behandeling van artrose industrieel kunnen worden vervaardigd. De Europese Unie financiert dit veelbelovende onderzoeksproject onder leiding van de Ierse nationale universiteit NUI Galway met een subsidie van 7,45 miljoen euro; het Fraunhofer-instituut voor productietechnologie IPT uit Aken is als centrale partner verantwoordelijk voor de implementatie en verdere ontwikkeling van de installatietechniek.

Voor de productie van de cellen vertrouwen de projectpartners op volledig geautomatiseerde robotgestuurde laboratoriumsystemen. Hierdoor moet worden gewaarborgd dat de werkzame stoffen uit de celproducten kosteneffectief en in constante kwaliteit kunnen worden gewonnen zonder uitgebreide handmatige laboratoriumprocessen. De therapieën zijn gebaseerd op eiwitten, RNA en biologische nanodeeltjes, zogenaamde extracellulaire vesikels, die al effectief zijn gebleken bij de behandeling van osteoarthritis. De AutoCRAT-fabriek versnelt de ontwikkeling en verhoogt de beschikbaarheid van de hieruit verkregen celtherapieën, zodat deze sneller en tegen lagere kosten aan chronisch zieke patiënten kunnen worden aangeboden.

Al vandaag worden celtherapieën getest voor een breed scala aan aandoeningen, waaronder degeneratieve ziekten, immuun- en ontstekingsreacties, maar ook kanker. Afhankelijk van de behandelmethode worden verschillende celtypen ingezet: van stamcellen tot volwassen cellen uit het eigen weefsel van de patiënt tot cellen van het immuunsysteem. Het gebruik van levende cellen als geneesmiddel gaat echter gepaard met complexe productieprocessen. De productieprocessen zijn momenteel nog relatief inefficiënt en kunnen alleen worden uitgevoerd door hooggekwalificeerde biotechnologen in cleanroomomgevingen. Klinische studies tonen steeds meer krachtige behandelmogelijkheden voor patiënten, maar zonder de inzet van laboratoriumautomatisering zou de beschikbaarheid van de therapieën achterblijven bij de toekomstige hoge vraag.

Door de tot nu toe grotendeels handmatige laboratoriumprocessen volledig te automatiseren, willen de onderzoekspartners in het project AutoCRAT de therapeutische toepassing van stamcellen vergemakkelijken: het project richt zich aanvankelijk op de ontwikkeling van een effectieve behandeling van osteoarthritis, maar zal daarmee ook een basis leggen voor verdere celgebaseerde therapieën.

Het internationale onderzoeksproject wordt geleid door de Ierse nationale universiteit NUI Galway. NUI Galway en het Fraunhofer IPT kunnen al gezamenlijke successen voorleggen uit het recent afgesloten EU-project »AUTOSTEM«: in een interdisciplinaire consortium met artsen, biotechnologen en productietechnici hebben zij een eerste volledig automatische en gesloten robotplatform ontwikkeld voor de productie van celproducten. Het AUTOSTEM-concept wordt nu verder uitgebreid om een breder scala aan celtypen en afgeleide producten te kunnen produceren. Het AutoCRAT-systeem zal zowel over een geautomatiseerde ontsmetting als over een kwaliteitscontrole beschikken, waardoor een end-to-end automatisering van het productieproces mogelijk wordt.

Taken van de partners in het consortium

- National University of Ireland, Galway, in Dublin leidt als consortiumleider het project AutoCRAT.
- Het Fraunhofer-instituut voor productie technologie IPT uit Aken ontwikkelt de installatietechniek voor het project en brengt zijn expertise in laboratoriumautomatisering in.
- Valitacell Ltd (VC) met zetel in Dublin ontwikkelt geautomatiseerde kwaliteitscontroles voor de productieplatform.
- De Universiteit Göteborg en het Medisch Centrum van de Universiteit Leiden ontwikkelen en testen samen met REMEDI de nieuwe artrose-therapieën.
- Het Universitair Klinisch Centrum Essen en de Universiteit Genua ontwikkelen methoden om celvrije therapeutische producten uit extracellulaire vesikels te produceren in de geautomatiseerde installatie.
- Het Nederlandse Panaxea BV bepaalt de kosten voor de productie en levering van de ontwikkelde therapieën en beoordeelt het nut van een effectieve celtherapie voor osteoarthritis voor patiënten en hun families, evenals voor de Europese en wereldwijde economie.
- Pintail Ltd. uit Ierland ondersteunt het leiderschap en beheer van het project en zorgt voor de verspreiding van de projectresultaten.

Het project werd gefinancierd binnen het kader van de financiële overeenkomst nr. 874671 uit het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie.

Voor het hier gepresenteerde materiaal en de hier geuite meningen zijn uitsluitend de auteurs verantwoordelijk. De EU-commissie aanvaardt geen verantwoordelijkheid voor het gebruik van de hier gepresenteerde informatie.