Skalierung der Plant Cell Pack-Technologie in den Produktionsmaßstab

Zur Herstellung komplexer rekombinanter Proteine kommen i.d.R. Säugerzellen (v.a. Chinese Hamster Ovary; CHO) zum Einsatz, die als Goldstandard in der industriellen Großproduktion von therapeutischen Antikörpern etabliert sind. Bei der Entwicklung neuer Produktkandidaten, bei der Herstellung von Proteinen für seltene Krankheiten und für die Entwicklung von zeitnah benötigten therapeutischen und/oder diagnostischen Proteinen werden dagegen kleinformatigere Produktionssysteme benötigt, mit denen sich schnell und flexibel komplexe Proteine im g-Maßstab herstellen lassen. Die während der Corona-Pandemie sprunghaft gestiegene Nachfrage nach komplexen Proteinen für Impfstoffe und Diagnostika hat aufgezeigt, dass die Herstellungskapazitäten von Säugerzellen nicht für kleinere und mittlere Mengen für die Produktentwicklung ausgelegt sind und dass es darüber hinaus schnell zu Versorgungsengpässen an für die Produktion benötigten Medien für Säugerzellen, v. a. von fetalem Kälberserum, kommen kann, was die Produktion zusätzlich beeinträchtigte. Unabhängig davon werden zunehmend innovative Produktkandidaten (z. B. bestimmte Wachstumshormone, Stoffwechselenzyme, Immuntoxine und proteinbasierte Impfstoffe) entwickelt, die sich in Säugerzellen nicht oder nur mit extrem niedrigen Ausbeuten herstellen lassen. Um diese Lücke bei mittleren Produktionskapazitäten für die Entwicklung und Herstellung von komplexen Proteinen nachhaltig und krisensicher zu schließen, ist die Etablierung von alternativen Herstellungsplattformen wichtig. Produktionskapazitäten im mittleren Bereich sind insbesondere für die Entwicklung von Produktkandidaten durch KMUs für Nischenanwendungen entscheidend, um ausreichende Mengen für Funktionalitäts-, Wirksamkeits- oder Sicherheitsstudien durchzuführen und um abzuschätzen, ob eine wirtschaftliche Herstellung perspektivisch möglich ist und Gewinne erzielt werden können.

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist Überführung und Skalierung der PCP-Technologie zur transienten Produktion von rekombinanten Proteinen aus dem Screening-Maßstab im Mikrotiterplatten (MTP)-Format (50-100 mg Biomasse pro PCP für 1-2 μg Produkt) in den mittleren Produktionsmaßstab (etwa 5-20 kg Biomasse für 1 g Produkt).

Um eine Skalierung der rekombinanten Proteinproduktion in PCPs um den Faktor 1:1.000 - 1:10.000 zu erreichen, sollen zwei technische Ansätze (Zentrifugation und Filtration) und in Kombination mit Prozessführungsstrategien (Ko-Kultivierung und Inkubationsbedingungen) entwickelt werden, die direkt und kostengünstig in bestehende Infrastruktur von Industriekunden, insbesondere bei KMUs, implementiert werden können.