Innovatieboost voor NRW-biotechnologie

Het Fraunhofer IPT integreert het volledige proces van de productie van extracellulaire vesikels in zijn volledig geautomatiseerde AUTOSTEM-laboratoriumplatform. © Fraunhofer IPT

Stamceltherapieën bieden een enorm potentieel voor de individuele behandeling van degeneratieve en tumorgerelateerde aandoeningen. Met het recent gestarte onderzoeksproject »RauPE« (Robuuste geautomatiseerde productie van therapeutisch inzetbare extracellulaire vesikels) moet de productie van deze veelbelovende medische therapieën geautomatiseerd worden en toegankelijk gemaakt voor een groot aantal patiënten. Samen met BioThrust GmbH, een spin-off van de RWTH Aachen, en het Universitair Medisch Centrum Essen ontwikkelt het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT een expansieplatform dat het mogelijk maakt om op grote schaal stamcelgebaseerde therapieën te produceren en zo de productiekosten te verlagen.

Een van de grootste uitdagingen bij stamcelgebaseerde therapieën is de schaalbare productie van de benodigde celhoeveelheden. Extracellulaire vesikels (EV) worden vanwege hun bewezen behandelingssucces ingezet als therapeutica voor degeneratieve en tumorgerelateerde aandoeningen. EV zijn gevoelige membraanbevattende deeltjes die losgekomen zijn uit hun oorspronkelijke cellen. Deze soort vesikels moet voor de productie van de therapeutica uit gespecialiseerde stamcellen worden vervaardigd en uit het celkweekmedium worden gewonnen. De uitdaging bij de efficiënte productie in grote hoeveelheden ligt in de kwetsbaarheid van EV. Daarom is de uitbreiding van de cellen in bioreactoren momenteel alleen mogelijk in kleine volumes en met speciale apparatuur. Dit drijft de productie kosten echter omhoog. De partners in het project »RauPE« ontwikkelen daarom een robuust en geautomatiseerd expansieplatform dat gebaseerd is op de membraanrührer-bioreactor van de Aachense spin-off BioThrust. Met dit expansieplatform moeten in de toekomst kwalitatief hoogwaardige EV geautomatiseerd geproduceerd kunnen worden.

Nieuwe bioreactor-technologie maakt efficiëntere celvermeerdering mogelijk

Gewoonlijk worden de EV-producerende stamcellen gekweekt in petrischaal-achtige vaten. Voor grootschalige productie is deze aanpak echter te inefficiënt en arbeidsintensief. Ook klassieke bioreactoren, waarin cellen bijvoorbeeld op dragers kunnen groeien, zijn ongeschikt omdat de mechanische krachten in de reactor de cellen kunnen beschadigen. Om de cellen continue zuurstof en vers medium voor hun groei te bieden, heeft BioThrust GmbH membraanreactorkartuschen ontwikkeld die een blaasvrije beluchting met zuurstof integreren en zo een efficiëntere en schaalbare vermeerdering van de gevoelige stamcellen mogelijk maken. Deze kartuschen worden in het project gebruikt voor de productie van geïmmortaliseerde mesenchymale stamcellen (ciMSC), ontwikkeld aan het Universitair Medisch Centrum Essen. Tijdens de kweek geven deze cellen extracellulaire vesikels af die therapeutisch kunnen worden ingezet, bijvoorbeeld tegen bepaalde kankers, ontstekingen bij artrose of na beroertes.

Geautomatiseerde processen voor een veilige EV-productie

Een ander hoofddoel van het project is het ontwikkelen van een schaalbaar proces voor de productie van ciMSC-EV-preparaten dat voldoet aan de eisen voor de certificering van medische producten. Het Fraunhofer IPT integreert het gehele proces van EV-productie in haar volledig geautomatiseerde AUTOSTEM-laboratoriumplatform. Dit maakt een efficiënte, nauwkeurige en veilige uitvoering van alle processtappen voor de productie van nieuwe therapieën mogelijk, met minimale handmatige inspanning – van celkweek tot oogst en reiniging van de EV.

Gefinancierd onderzoeksproject voor de ontwikkeling van kosteneffectieve en effectieve celtherapieën

Het project »RauPE« bundelt met de drie projectpartners de expertise uit medische biotechnologie, bioprocesstechniek en procesautomatisering. Het doel van de partners is een schaalbare productie van celtherapieën voor de ontwikkeling van kosteneffectieve en effectieve celtherapieën. Het project wordt de komende drie jaar, vanaf juli 2024, gefinancierd via het EFRE.NRW-programma met middelen van de deelstaat Noordrijn-Westfalen en de EU.

Projectkader:
– BioThrust GmbH, Aken (projectcoördinator)
– Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aken
– Universitair Medisch Centrum Essen