Prozessintensivierung bei der Herstellung von stammzellbasierten (hMSC-TERT) Implantaten für die Zelltherapie – Anwendung der dielektrischen Spektroskopie

Die in der Zelltherapie wichtigen humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) werden für den klinischen Einsatz in großen Mengen (1*10 exp(9) Zellen/Batch) benötigt. Als Advanced Therapy Medicinal Products müssen die Produktionsprozesse die Anforderungen GMP und PAT erfüllen. Dafür sind scherarme, on- und off-line überwachte (PAT) effiziente Prozesse erforderlich, die eine hohe Produktqualität gewährleisten. Der Bedarf an dynamischen, effizienten und PAT-gerechten Systemen ist groß. Als Grundlage für die Entwicklung solcher Prozesse diente ein Festbettreaktor (FBR), der mit Hilfe der dielektrischen Spektroskopie (DS) zur Überwachung der Biomasse ausgestattet und optimiert werden sollte. Dieser Prozess wurde im Rahmen dieser Arbeit weiter automatisiert, optimiert, ein Ernteprozess entwickelt und umfangreiche Arbeiten zum Einsatz der DS durchgeführt, welche in der erfolgreichen Anwendung bei der Ernte mündete. Dennoch konnte durch die Inhomogenität des Systems keine reproduzierbare und zufriedenstellende Ernte und unzureichende Zellqualität erzielt werden, während der Verlauf der Substratkonzentration auf Reproduzierbarkeit aufwies. Um die Defizite des FBR zu umgehen, wurde als alternatives System ein Prozess im Rührreaktor (STR) etabliert. Studien zur Carrierwahl, des Mediums sowie der Prozessstrategie führten zusammen mit Betrachtungen zur Prozessdynamik zu erfolgreichen Kultivierungen. Diese zeigten eine hohe Zellqualität, hohe Ausbeute, Reproduzierbarkeit sowie Prozessüberwachung mit der DS gemäß PAT. Die Systeme erlaubten gegenüber herkömmlichen Prozessen eine deutliche Effizienzsteigerung, Erfüllung der PAT-Anforderungen und ein verbessertes Prozessverständnis. Die Systeme könnten mit veränderten Parametern als Plattform für andere adhärente Zelllinien dienen.