Zell- und Gentherapien (CGT) revolutionieren die Medizin und eröffnen Heilungschancen für fortgeschrittene Tumorleiden und seltene Erbkrankheiten. Die hohen Therapiekosten überfordern jedoch zunehmend das Gesundheitssystem. Mit der Erzeugung gefriergetrockneter, lagerfähiger Produkformulierungen soll GLAST die Voraussetzungen für bezahlbare CGT schaffen.
Lebenserhaltende Vitrifikation und Gefriertrocknung biopharmazeutischer Produkte mit lebenden Zellen und biologisch aktiven Zellorganellen zu einem streufähigen, portionierbaren Produktgranulat, das (idealerweise bei Raumtemperatur) mindestens 3 Monate lagerfähig ist und mit handwarmem Puffer einfach zu einem applikationsfertigen Produkt rekonstituiert werden kann.
Vorgehen
Der erste Schritt zur funktionserhaltenden Gefriertrocknung von CGT mit therapeutischer Zellbestandteilen oder Zellen ist die Nanotropfen-Vitrifikation. Mit Hilfe leistungsstarker Piezotechnik wird die Produktsuspension in monodisperse Nanotropfen mit einem für das Produkt optimierten Volumen von 0,25 nl bis 5 nl zerlegt. Je nach Tropfenröße werden 3000 bis 12000 Tropfen pro Sekunde erzeugt und durch die Kontaktierung mit einem kryogenen Medium schlagartig ohne Eisbildung verglast. Abkühlraten von bis zu 4,5 Millionen Grad Celsius pro Minute überführen das Produkt in ein tiefkaltes, streu- und lagerfähiges Mikrogranulat mit biologisch aktiven Zellbestandteilen oder vitalen Zellen, das sich mit handwarmem Puffer zu einem applikationsfertigen Produkt rekonstituieren lässt. Durch den schnellen Abkühlprozess kann auf den Zusatz membranschädlicher Gefrierschutzadditive, wie DMSO, weitgehend oder vollständig verzichtet werden. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das vitrifizierte Produktgranulat unter Erhalt seiner biopharmazeutischen Wirkung gefriergetrocknet. Die extrem großen Oberfläche das Mikrogranulats ermöglicht eine schnelle und schonende Lyophilisation. Durch den Verzicht niedrigschmelzender Gefrierschutzadditive entsteht ein ungekühlt lagerfähiges Produkt – idealerweise mit vollständigem Funktionserhalt der enthaltenen therapeutischen Zellen.
Erkenntnisse
In einem Vorgängerprojekt ist es bereits gelungen, humane Zellen mit einem extrem geringen DMSO-Gehalt von 5 bis 10 % lebenserhaltend zu vitrifizieren. Durch eine stufenweise Prozessoptimierung und die Einkopplung innovativer zellbiologischer Gefrierschutzstrategien soll es bereits 2026 gelingen, Zellen komplett ohne DMSO und andere permeable Gefrierschutzadditive zu vitrifizieren und so eine notwendige Voraussetzungen für die viabilitätserhaltende Gefriertrocknung zu etablieren. Im Anschluss ist die aktivitätserhaltende Gefriertrocknung eines Mitochondrien enthaltenden Arzneimittels geplant. Anschließend sollen die Ergebnisse bis 2028 auf Zellen übertragen werden.
