Das Fraunhofer IPT integriert den gesamten Prozess der Herstellung extrazellulärer Vesikel in die unternehmenseigene vollautomatisierte Autostem-Laborplattform. (Bild: Fraunhofer IPT)
Stammzelltherapien werden erfolgreich zum Behandeln degenerativer und tumorbedingter Erkrankungen eingesetzt. Das Forschungsprojekt "Raupe" (Robuste automatisierte Produktion von therapeutisch einsetzbaren extrazellulären Vesikeln) wurde gestartet, um diese Therapien effizienter herzustellen und einer größeren Patientenzahl zugänglich zu machen. Zusammen mit Biothrust und dem Universitätsklinikum Essen entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) eine Expansionsplattform zur kostengünstigen Produktion stammzellbasierter Therapien.
Eine der größten Herausforderungen bei stammzellbasierten Therapien ist, die benötigten Zellmengen skalierbar zu produzieren. Extrazelluläre Vesikel (EV), die aus spezialisierten Stammzellen hergestellt werden, sind empfindliche Partikel, die für die Behandlung degenerativer und tumorbedingter Erkrankungen eingesetzt werden. Da sie sehr fragil sind, können EV bisher nur in kleinen Volumina und mit speziellen Geräten hergestellt werden, was die Produktionskosten erhöht.
Membranreaktor-Kartuschen statt Petrischale
Im Projekt Raupe beabsichtigen die Partner eine robuste und automatisierte Expansionsplattform zu entwickeln, die auf dem Membranrührer-Bioreaktor von Biothrust basiert. Diese Plattform soll es ermöglichen, EV in großem Maßstab und hoher Qualität zu produzieren.
Traditionell werden EV-produzierende Stammzellen in Petrischalen-ähnlichen Gefäßen kultiviert, was für eine großskalige Produktion ineffizient ist. Klassische Bioreaktoren sind ebenfalls ungeeignet, da die mechanischen Kräfte im Reaktor die Zellen schädigen können. Biothrust hat Membranreaktor-Kartuschen entwickelt, die es ermöglichen, die Zellen blasenfrei mit Sauerstoff zu begasen und so deren Vermehrung unterstützen. Diese Kartuschen werden im Projekt zur Produktion immortalisierter mesenchymaler Stammzellen (ciMSC) verwendet, die therapeutische EV abgeben und die das Uniklinikum Essen entwickelt hat.
Ein weiteres Ziel des Projekts ist es, einen skalierbaren Prozess für die Herstellung von ciMSC-EV-Präparaten zu entwickeln, der den Anforderungen für die Zertifizierung medizinischer Produkte entspricht. Dafür integriert das Fraunhofer IPT den gesamten Herstellungsprozess in die unternehmenseigene vollautomatisierte Autostem-Laborplattform, um die Produktion neuer Therapeutika effizient und sicher zu gestalten.
Das Projekt Raupe vereint Expertise aus medizinischer Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik und Prozessautomatisierung. Es wird über drei Jahre im Förderprogramm EFRE.NRW mit Mitteln des Landes Nordrhein-Westfalen und der EU finanziert.
