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 worden voor een groot aantal patiënten. In samenwerking met BioThrust GmbH, een spin-off van de RWTH Aachen, en het Universitair Klinikum 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 behandelingssuccessen 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 het efficiënte produceren in grote hoeveelheden ligt in de kwetsbaarheid van EV. Daarom is het vandaag de dag alleen mogelijk om cellen in kleine volumes en met speciale apparatuur te laten groeien in bioreactoren. Dit drijft echter de productie kosten 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 de groeien, zijn ongeschikt omdat de mechanische krachten in de reactor de cellen kunnen beschadigen. Om de cellen een continue zuurstofvoorziening 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), die ontwikkeld zijn aan het Universitair Klinikum Essen. Tijdens de cultuur geven deze cellen extracellulaire vesikels af, die therapeutisch ingezet kunnen worden, bijvoorbeeld tegen bepaalde vormen van kanker, 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 volledige proces van EV-productie in haar volledig geautomatiseerde AUTOSTEM-laboratoriumplatform. Dit maakt een efficiënte, precieze en veilige uitvoering van alle processtappen mogelijk voor de productie van nieuwe therapieën met minimale handmatige inspanning – van de celkweek tot de oogst en reiniging van de EV.

Gefinancierd onderzoeksproject voor de ontwikkeling van kosteneffectieve en effectieve celtherapieën

Het project »RauPE« bundelt de expertise van de drie projectpartners op het gebied van 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 Klinikum Essen