CD-Labor for Wissensbasierte Produktion von Gentherapievektoren

Mittels Gentherapie können genetisch verursachte Krankheiten behandelt oder gar geheilt werden. Dieses CD-Labor erforscht eine effizientere Prozessentwicklung und Produktion zur Verbesserung der Qualität und Senkung der Kosten solcher Therapien.

Gentherapie ist eine vielversprechende Möglichkeit, Krankheiten zu heilen oder zu behandeln, die durch fehlende oder defekte Gene verursacht werden. Ansätze dazu werden seit mehr als 50 Jahren erforscht. Bei einer Gentherapie wird genetisches Material in Zellen eingeschleust, um Defekte zu reparieren oder fehlende Gene zu ersetzen. Viren, die beim Menschen keine Erkrankung auslösen, haben sich dabei als sehr geeignetes Transportmittel zum Einschleusen der DNA in Zellen erwiesen. Häufig werden dafür Adenoviren-assoziierte Viren (AAVs) verwendet. Diese modifizierte Virus-DNA wird jedoch nicht ins menschliche Genom eingebaut, sondern existiert eigenständig in den Zellen.

Die Entwicklung eines Herstellungsprozesses für rekombinante AAVs (rAAVs) ist aktuell Empirie-getrieben und daher sehr kostenintensiv und oft mit geringen Ausbeuten verbunden. Dieses CD-Labor erforscht Wege, um zu einer wissens- und modellbasierten Prozessentwicklung und Produktion von rAAV für die Gentherapie zu gelangen. So sollen künftig diese vielversprechenden Medikamente effizient und in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt werden können.

Um das zu erreichen, braucht es ein profundes Verständnis von Zusammenhängen, z.B. wie Zelllinien, therapeutische Gene oder Prozessbedingungen miteinander interagieren und die Qualität und Menge an rAAV beeinflussen. Unterschiedliche Zelllinien und verschiedene therapeutische Gene führen zu stark variierenden Verhältnissen zwischen diesen Varianten und zu hohen Anteilen an leeren rAAVs, d.h. solchen, die nicht mit therapeutischer DNA beladen sind. Es werden daher Analysemethoden benötigt, die eine genaue Charakterisierung der rAAV und von Verunreinigungen ermöglichen und insbesondere leere von mit therapeutischer DNA beladenen rAAVs unterscheiden können.

Die Überprüfung der Produktqualität ist derzeit nur nach Abschluss eines Prozessschritts möglich. Solche Analysen sind zeit- und kostenintensiv und verlangen Stehzeiten im Prozess. Sie liefern nur rückblickend Informationen und können nicht zur Prozesssteuerung verwendet werden. Daher werden Sensoren untersucht, die während des Prozesses wichtige Parameter aufzeichnen ihn somit überwachen und steuern. Diese Vorgehensweise erhöht sowohl die Sicherheit der Prozesse als auch deren Effizienz.

Um ein systematisches Verständnis wichtiger Parameter und deren Zusammenspiel zu erarbeiten, werden verschiedene Zelllinien untersucht und eine Genom-weite Analyse der Zellantwort auf die Virusproduktion durchgeführt. So können Strategien zur Verbesserung der rAAV-Ausbeute und deren Qualität werden entwickelt werden.

Derart optimierte Zelllinien in den Produktionsmaßstab zu bringen, ist ein mehrstufiger, zeit- und kostenintensiver Vorgang. Deshalb muss eine Prozessentwicklungsplattform entwickelt werden, die Experimente in miniaturisierter Form ermöglichen. Diese wird alle relevanten Schritte der Zellkultivierung und weiteren Verarbeitung (downstream processing) umfassen. Ein so optimierter Prozess wird zum Ergebnisvergleich mit dem derzeitigen Prozess verglichen.