Impuls für die Biotechnologie in NRW

Fraunhofer IPT integruje cały proces produkcji egzosomalnych pęcherzyków w swoją w pełni zautomatyzowaną platformę laboratoryjną AUTOSTEM. © Fraunhofer IPT

Terapię komórkami macierzystymi oferują ogromny potencjał dla indywidualnego leczenia chorób zwyrodnieniowych i nowotworowych. W ramach niedawno rozpoczętego projektu badawczego »RauPE« (Solidna, zautomatyzowana produkcja terapeutycznie użytecznych pęcherzyków extracellularnych) ma zostać zautomatyzowana produkcja tych przełomowych terapii medycznych i udostępniona dużej liczbie pacjentów. Wspólnie z firmą BioThrust GmbH, spin-offem RWTH Aachen, oraz Uniwersyteckim Szpitalem w Essen, Instytut Fraunhofera ds. technologii produkcji IPT opracowuje platformę ekspansji, która umożliwi masową produkcję terapii opartych na komórkach macierzystych, tym samym obniżając koszty produkcji.

Jednym z największych wyzwań w terapii opartych na komórkach macierzystych jest skalowalna produkcja potrzebnych ilości komórek. Pęcherzyki extracellularne (EV) są wykorzystywane jako terapeutyki w leczeniu chorób zwyrodnieniowych i nowotworowych ze względu na ich udane zastosowania kliniczne. EV to wrażliwe cząsteczki membranowe, które oddzieliły się od swoich komórek źródłowych. Ten rodzaj pęcherzyków musi być wytwarzany z wyspecjalizowanych komórek macierzystych i wyodrębniany z medium hodowlanego. Wyzwanie stanowi efektywna produkcja dużych ilości EV, ze względu na ich kruchość. Dlatego obecnie rozbudowa komórek w bioreaktorach odbywa się tylko w małych objętościach i przy użyciu specjalistycznych urządzeń. To jednak podnosi koszty produkcji. Partnerzy w projekcie »RauPE« opracowują więc solidną i zautomatyzowaną platformę ekspansji opartą na bioreaktorze membranowym od spin-offu z Aachen, BioThrust. Dzięki tej platformie w przyszłości możliwa będzie automatyczna produkcja wysokiej jakości EV.

Nowa technologia bioreaktorów umożliwia bardziej efektywną proliferację komórek

Zazwyczaj komórki macierzyste produkujące EV są hodowane w naczyniach przypominających Petriego. Jednak w przypadku produkcji na dużą skalę takie podejście jest nieefektywne i pracochłonne. Nieodpowiednie są również klasyczne bioreaktory, w których komórki mogą rosnąć na nośnikach, ponieważ siły mechaniczne w reaktorze mogą uszkadzać komórki. Aby zapewnić komórkom ciągłe dostarczanie tlenu i świeżego medium do wzrostu, firma BioThrust opracowała wkłady membranowe do bioreaktorów, które umożliwiają bezpęcherzykowe natlenianie komórek, co pozwala na bardziej efektywną i skalowalną proliferację wrażliwych komórek macierzystych. W ramach projektu te wkłady będą wykorzystywane do produkcji nieśmiertelnych komórek mezenchymalnych (ciMSC), opracowanych w Uniwersyteckim Szpitalu w Essen. Komórki te podczas hodowli wydzielają pęcherzyki extracellularne, które mogą mieć zastosowanie terapeutyczne, na przykład w leczeniu niektórych nowotworów, stanów zapalnych związanych z artretyzmem lub po udarach.

Zautomatyzowane procesy zapewniają bezpieczną produkcję EV

Kolejnym głównym celem projektu jest opracowanie skalowalnego procesu produkcji preparatów EV z ciMSC, spełniającego wymogi certyfikacji wyrobów medycznych. Fraunhofer IPT integruje cały proces w pełni zautomatyzowanej platformy laboratoryjnej AUTOSTEM. Umożliwia ona efektywną, precyzyjną i bezpieczną realizację wszystkich etapów produkcji nowych terapii, od hodowli komórek po zbiór i oczyszczanie EV, przy minimalnym nakładzie pracy manualnej.

Finansowany projekt badawczy nad tanimi i skutecznymi terapiami komórkowymi

Projekt »RauPE« łączy wiedzę z zakresu biotechnologii medycznej, bioprocesów i automatyzacji procesów, współpracując z trzema partnerami. Celem jest skalowalna produkcja terapii komórkowych, aby opracować tanie i skuteczne terapie. Projekt będzie realizowany przez najbliższe trzy lata, od lipca 2024 roku, w ramach programu wsparcia EFRE.NRW, z funduszy landu Nadrenia Północna-Westfalia oraz UE.

Konsorcjum projektu

– BioThrust GmbH, Aachen (koordynator projektu)
– Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
– Uniwersytecki Szpital w Essen