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Qualitätskontrolle in der Zelltherapie

© Giovanni Cancemi, Shutterstock.com
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Zellbasierte Therapeutika stellen eine neue und sehr vielversprechende Alternative für Chemotherapien, Bestrahlungen und Operationen bei Krebspatienten und zur Behandlung weiterer schwerwiegender Erkrankungen dar und können die Überlebensrate von Betroffenen deutlich erhöhen. Ein Zelltherapeutikum besteht aus lebenden Zellen, welche entweder dem Patienten selbst entnommen und im Labor bearbeitet (zum Beispiel vervielfältigt oder gentechnisch verändert) werden, und anschließend demselben Patienten wieder verabreicht werden, oder aus dem Blut bzw. Gewebe anderer Menschen gewonnen werden. Um eine sichere und effektive Behandlung von Patienten mit einem Zelltherapeutikum zu gewährleisten, muss eine umfangreiche Qualitätskontrolle im Herstellungs- und Anwendungsprozess erfolgen. Zum jetzigen Zeitpunkt existiert jedoch noch keine etablierte Strategie für die Qualitätskontrolle von zellbasierten Therapien. Das Vorhaben ZellTherQC widmet sich daher der Entwicklung einer adaptierbaren, modularen Strategie für die Qualitätssicherung von therapeutischen Zellen und Tissue Engineered Products. Das Verbundvorhaben besteht aus sechs Teilprojekten, welche durch vier KMU und zwei wissenschaftliche Einrichtungen umgesetzt und im Rahmen des ZIM-Netzwerkes Zellkultur 2.0 koordiniert werden.

 

Cluster- bzw. Netzwerkeinbindung

Das Vorhaben ist in das ZIM-Netzwerk Zellkultur 2.0 eingebettet, welches mit insgesamt 15 Partnern aus Wissenschaft, Medizin und Wirtschaft innovative Technologien und Dienstleistungen für die Anforderungen, die mit Zellkultursystemen und -produkten einhergehen, entwickelt und gemeinsam prototypisch umsetzt. Thematisch fokussiert sich das Netzwerk Zellkultur 2.0 auf die Automatisierung der Analytik sowie der  Prozesskontrolle und –regelung und entwickelt Verfahren und Geräte für die Automatisierung von Zellkulturprozessen. Kernziel des Netzwerks ist es, den manuellen Aufwand von Laborarbeiten zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität, Dokumentation und Reproduzierbarkeit der Zellkulturprodukte zu steigern sowie durch Miniaturisierung und Automatisierung den Durchsatz für einzelne Tests zu erhöhen und dabei die damit verbundenen, oftmals sehr hohen Kosten zu reduzieren. Das Verbundprojekt „ZellTherQC“ bettet sich mit seiner Ausrichtung in die thematischen und innovationsstrategischen Schwerpunkte – insbesondere der Strategieentwicklung zur verbesserten Qualitätskontrolle humaner Zellen für den Einsatz in zellbasierten Therapien – des ZIM-Netzwerks Zellkultur 2.0 ein.

 

Innovationsperspektive

Das Ziel des Vorhabens „ZellTherQC“ ist die Entwicklung einer adaptierbaren, modularen Strategie zur verbesserten Qualitätskontrolle von humanen Zellen, welche in zellbasierten Therapien verwendet werden. Der in diesem Vorhaben geplante Lösungsansatz soll die wichtigsten Aspekte und Parameter der Qualitätskontrolle zellbasierter Therapeutika und ihrer Ausgangsprodukte abdecken. Neben dem Nachweis potentieller geno- und phänotypischer Veränderungen, werden u. a. auch die Zellaktivität und Zellfitness sowie bakterielle/virale Kontaminationen und Einflussfaktoren des Kulturmediums berücksichtigt. Dieses breite Überwachungsspektrum soll auf die wesentlichen Parameter verdichtet werden, um aussagekräftige Qualitätsparameter zu akzeptablen Kosten zu identifizieren. Eine adaptierbare, modulare Strategie zur Qualitätskontrolle von Zelltherapien stellt einen großen technischen Fortschritt gegenüber herkömmlichen Systemen hinsichtlich einer effizienteren (z.B. automatisierten) Kontrolle kritischer Produkt und Prozessattribute dar. Gleichzeitig erlaubt sie eine Regelung des Prozesses und bildet die Grundlage für die Produktion von Zellprodukten gleichbleibend hoher Qualität auch im großen Maßstab.

 

Teilprojekte

Das KMU Bioglobe GmbH ist ein privatwirtschaftlicher Dienstleister auf dem Gebiet der Molekulargenetik mit besonderem Fokus auf die Medizinische Genetik und Dispositionsgenetik. Im Verbundprojekt widmet sich die Bioglobe GmbH der Genotypisierung der Patienten/Spender vor dem Beginn der Therapie, der Überprüfung von genotoxischen Auswirkungen von Komponenten, die für die Bearbeitung und Kultivierung der Zellen zur Anwendung kommen, sowie der Multiplex Elisa Luminex Technologie zum Nachweis von auto- oder parakrinen Faktoren im Kulturmedium.

 

Die CLS Cell Lines Service GmbH ist spezialisiert auf die Bewahrung und Qualitätskontrolle von primären und immortalen Zelllinien und der Herstellung von Produkten aus diesen Zelllinien. In ihrem Teilprojekt widmet sich das KMU der Bereitstellung von Zellmaterialien sowie der Entwicklung eines Mykoplasmen Assays, der Analyse der Wechselwirkungen zwischen Zellkulturmedium und Zelltherapeutikum und der Kultivierung verschiedener Zelltypen auf der Basis der Supplementierung der Zellkulturmedien mit dem Serumersatz hPL.

 

Die IBA GmbH ist ein innovatives Biotechnologie-Unternehmen und seit mehr als 20 Jahren weltweit mit seinen Produkten im Markt. Im vorliegenden Verbundvorhaben steht die neue, technologisch einzigartige Zell-Isolierungstechnologie (Fab-TACS; traceless affinity cell selection) im Fokus. Ziel der IBA in diesem Kontext ist es, mit dieser Technologie die Basis für neue Maßstäbe im Hinblick auf die Qualität von Zell-Produkten zu schaffen. Die nahezu vollständige Ablösbarkeit der Isolierungsreagenzien unter schonenden Bedingungen (mittels Zugabe von Vitamin H) macht es möglich, Zellen per Positiv-Selektion zu isolieren, ohne dass durch diesen Schritt die Zellfunktionalität negativ beeinflusst wird. Dies unterscheidet die Fab-TACS Technologie von allen anderen Technologien und Produkten im Markt. Dieses Charakteristikum zu einem wichtigen Eckpfeiler für die zukünftige auch regulatorische Definition der QC von Zell-Produkten zu machen ist der IBA ein zentrales Anliegen und damit auch im Mittelpunkt der IBA Beiträge in diesem Konsortium.

 

Das KMU Ibidi GmbH ist ein führender Anbieter von funktionellen zellbasierten Assays sowie von Produkten für die Zellmikroskopie. Inhalt des Teilprojekts ist die Charakterisierung und Beurteilung der Zellfitness mittels Videomikroskopie.

 

Die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. ist die größte Forschungsorganisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa mit den Schwerpunkten Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Das Teilprojekt wird gemeinsam von der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik, dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung sowie dem Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie durchgeführt.

 

Die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik entwickelt neue Technologien, Verfahren und Geräte in den Bereichen der Zellisolierung, -handhabung und –analyse. Die innovativen Zelltechnologien kommen in Diagnostik & Prävention, Medizin und Kosmetik zum Einsatz. Der Schwerpunkt im Teilvorhaben ist das Zellkulturmonitoring bezüglich der Zellbewegung, Zellteilung und der Zellgröße sowie der Analyse von Wachstumskurven.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung ist auf die Entwicklung und Realisierung von Automatisierungslösungen in den Bereichen Zell- und Gewebeproduktion, Wirkstoffscreening, diagnostische Laborverfahren und Bioprozess- und Pharmatechnik spezialisiert. Die Evaluation bestehender Technologien zur Qualitätskontrolle sowie die Modularisierung/Automatisierung geeigneter Methoden und die Adaptation an den Hochdurchsatz wird durch das Forschungsinstitut im Vorhaben realisiert.

 

Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ist Spezialist für Mikrosystemtechnik und chipbasierte Biosensorik z.B. für den Einsatz im Bereich Gesundheit. Im Vorhaben ist das Forschungsinstitut für den Nachweis von bakteriellen Kontaminationen über Oberflächenantigene mittels Biochip-Plattform und der Entwicklung der Inline-Messtechnik auf Siliziumchips zuständig.

 

Innovent e.V. Technologieentwicklung Jena ist eine gemeinnützige industrienahe Forschungseinrichtung mit dem Schwerpunkt der Produkt- und Methodenentwicklung in den Bereichen Oberflächentechnik, Biomaterialien, magnetische und optische Systeme und Analytik. Im Teilvorhaben wird sich die Forschungseinrichtung der Überwachung der Biokompatibilität, insbesondere der Genotoxizität von Biomaterialien in Tissue-Engineering-Produkten widmen.

 

Die EurA AG ist als Koordinator des Verbundvorhabens mit dabei. EurA AG betreut neben anderen Tätigkeiten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben in der Medizin und Zelltherapien und ist Netzwerkmanagementeinrichtung für das ZIM-Netzwerk Zellkultur 2.0.

 

 

Über KMU-NetC

 

Um neue Marktpotenziale zu erschließen, sind KMU besonders herausgefordert, ihre Prozesse, Produkte und Dienstleistungen und auch ihre Geschäftsmodelle zu erneuern. Solche Innovationsstärke erreichen KMU vor allem im Verbund, zum Beispiel in Netzwerken und Clustern. In der Fördermaßnahme „KMU-NetC“ werden anspruchsvolle Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsverbünde im Rahmen von Netzwerken und Clustern mit maßgeblicher Beteiligung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) gefördert. Die Kooperationen sind an den Bedarfen der KMU und den Innovationsstrategien oder Technologie-Roadmaps der Netzwerke und Cluster ausgerichtet. „KMU-NetC“ ist Teil des Konzepts „Vorfahrt für den Mittelstand – Das Zehn-Punkte-Programm des BMBF für mehr Innovation in KMU“. Mit diesem in die „neue Hightech-Strategie der Bundesregierung – Innovationen für Deutschland“ eingebetteten Konzept fördert das BMBF neue Ideen, neue Anwendungsmöglichkeiten sowie neue Geschäftsmodelle und setzt sich für eine weite Verbreitung und Nutzung von Forschungsergebnissen und Modelllösungen unter den KMU ein.

 

 

Mehr Informationen: www.qualitaetskontrolle-zelltherapie.de 

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