Osteoarthritis und andere schwere Krankheiten können in Zukunft erfolgreich durch Zelltherapeutika behandelt werden, wenn es gelingt, die Ausgangsmaterialien für die neuen Medikamente und Wirkstoffe in großem Maßstab kostengünstig zu produzieren.

Zu diesem Zweck entwickelt ein internationales Forscherteam im EU-Projekt AutoCRAT in den kommenden vier Jahren eine vollautomatisierte Fertigungsplattform, mit der sich Knorpel- und Stammzellen für die Arthritisbehandlung industriell herstellen lassen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen ist als zentraler Partner verantwortlich für die Umsetzung und Weiterentwicklung der Anlagentechnik.

Für die Herstellung der Zellen setzen die Projektpartner auf vollautomatische roboterunterstützte Laborsysteme. Dadurch soll gewährleistet werden, dass die Wirkstoffe aus den Zellprodukten kostengünstig und in gleichbleibender Qualität ohne aufwändige manuelle Laborprozesse gewonnen werden können. Die Therapeutika basieren auf aus Stammzellen abgeleiteten Proteinen, RNA und biologischen Nanopartikeln, sogenannten extrazellulären Vesikeln, die sich in der Behandlung von Osteoarthritis bereits als wirksam erwiesen haben. Die AutoCRAT-Fabrik beschleunigt die Entwicklung und erhöht die Verfügbarkeit der daraus gewonnenen Zelltherapeutika, sodass diese den chronisch kranken Patienten schneller und zu geringeren Kosten bereitgestellt werden können.

Schon heute werden Zelltherapien für ein breites Spektrum von Erkrankungen getestet, darunter degenerative Krankheiten, Immun- und Entzündungsreaktionen, aber auch Krebs. Je nach Behandlungsansatz kommen dabei verschiedene Zelltypen zum Einsatz: von Stammzellen über adulte Zellen aus eigenem Gewebe des Patienten bis zu Zellen des Immunsystems. Der Verwendung lebender Zellen als Arzneimittel gehen jedoch komplexe Produktionsprozesse voraus. Ihre Herstellungsprozesse sind zurzeit noch relativ ineffizient und können nur von hoch qualifizierten Biotechnologen in Reinraumumgebungen ausgeführt werden. Klinische Studien zeigen zwar mehr und mehr leistungsfähige Behandlungsmöglichkeiten für Patienten, doch würde die Verfügbarkeit der Therapeutika ohne den Einsatz von Laborautomatisierung hinter der künftigen hohen Nachfrage zurückbleiben.

Indem sie die bisher weitgehend manuellen Laborprozesse vollständig automatisieren, wollen die Forschungspartner im Projekt AutoCRAT den therapeutischen Einsatz von Stammzellen erleichtern: Das Projekt konzentriert sich zunächst auf die Entwicklung einer wirksamen Behandlung von Osteoarthritis, wird aber damit auch eine Grundlage für weitere zellbasierte Therapien schaffen.

Das internationale Forschungsprojekt, das die Europäische Union mit einer Fördersumme von 7,45 Mio. Euro fördert, wird von der irischen Nationaluniversität NUI Galway geleitet. NUI Galway und das Fraunhofer IPT können bereits gemeinsame Erfolge im kürzlich abgeschlossenen EU-Projekt AUTOSTEM vorweisen: In einem interdisziplinären Konsortium mit Medizinern, Biotechnologen und Produktionstechnikern haben sie eine erste vollautomatische und geschlossene Roboterplattform zur Herstellung von Zellprodukten entwickelt. Das AUTOSTEM-Konzept wird nun weiter ausgebaut, um eine breitere Palette an Zelltypen und abgeleiteten Produkten herstellen zu können. Das AutoCRAT-System wird sowohl über eine automatisierte Dekontamination als auch über eine Qualitätskontrolle verfügen und ermöglicht so eine End-to-End-Automatisierung des Produktionsprozesses.