Die COVID-19-Pandemie hat gezeigt, was mRNA-Technologie leisten kann: In Rekordzeit wurden Impfstoffe entwickelt und produziert. Doch was in der Pandemie unter enormem Ressourceneinsatz gelang, stößt im regulären Klinikalltag schnell an Grenzen. Für individualisierte Krebstherapien, seltene Erbkrankheiten oder maßgeschneiderte Zelltherapeutika reicht die bisherige Produktionsinfrastruktur nicht aus – sie ist zu langsam, zu aufwendig und zu teuer.
Genau hier setzt das Forschungsprojekt RNAuto an, das von sieben Fraunhofer-Instituten gemeinsam realisiert wurde. Unter der Leitung von Prof. Ulrike Köhl , Institutsleiterin des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie (IZI) in Leipzig und Expertin für Immunonkologie, entstand eine modulare, vollautomatisierte Produktionsanlage mit integrierter Echtzeit-Qualitätskontrolle.
Das zentrale Problem: Manuelle Prozesse bremsen die Medizin der Zukunft
mRNA-basierte Wirkstoffe transportieren den genetischen Bauplan eines Proteins in Körperzellen. Die Medizin nutzt sie für Impfstoffe, Gen- und Zelltherapeutika als hochwirksame Mittel gegen Infektions- und Erbkrankheiten sowie gegen Krebs. Doch ihre Produktion erfordert immer wieder manuelle Kontrollen und Zwischenschritte, die den Prozess verlangsamen und Fehlerquellen erzeugen.
„So entstand im Projekt unter anderem ein hochqualitativer Prozess zur mRNA-Entwicklung für
Zell- und Gentherapeutika.»
Dr. Sandy Tretbar, Molekularbiologin am Fraunhofer IZI
Die Lösung: Ein fließender Prozess ohne Unterbrechungen
Das Herzstück von RNAuto ist eine modular aufgebaute Anlage, in der Herstellung und Qualitätskontrolle nahtlos ineinandergreifen. Der Prozess verläuft ohne Unterbrechungen:
mRNA-Moleküle werden in einem Mikromischer kontinuierlich mit Lipiden zu schützenden Lipidnanopartikeln formuliert – ähnlich wie Zellmembranen können diese mit der Zielzelle fusionieren und den Wirkstoff freisetzenDie Lösung wird anschließend stabilisiert, neutralisiert und filtriertDie DLS-Analytik (dynamische Lichtstreuung) überwacht dabei in Echtzeit Größe und Verteilung der Nanopartikel – als vollständig integrierte, sensorbasierte Qualitätskontrolle ohne manuelle Probenentnahme
Jeder Komponente der Anlage ist ein Digitaler Zwilling zugeordnet, der technische Parameter speichert und kontinuierlich Produktionsdaten erfasst.
„Sämtliche Prozessdaten werden systematisch erfasst und in einer strukturierten digitalen Dokumentation hinterlegt, wodurch eine fundierte Grundlage für die datengetriebene Optimierung nachfolgender Produktionszyklen geschaffen wird.»
Rolf Hendrik van Lengen, Fraunhofer IESE
Modular, flexibel und GMP-kompatibel
Ein entscheidender Vorteil des RNAuto-Systems ist seine Flexibilität. Der modulare Aufbau ermöglicht die Anpassung an neue Bioprozesse und unterschiedliche Wirkstoffvarianten. Ein zentrales Kriterium für die Entwicklung personalisierter Therapien, bei denen sich Wirkstoffe von Patient zu Patient unterscheiden können.
„Der modulare Aufbau des Systems ermöglicht eine flexible Anpassung an neue Bioprozesse und unterschiedliche Wirkstoffvarianten.»
Niels König, Fraunhofer IPT
Dabei wurden von Anfang an die relevanten GMP-Standards (Good Manufacturing Practice) mitgedacht – eine wichtige Voraussetzung dafür, dass die Technologie den Weg in die klinische Anwendung und letztlich in die reguläre Arzneimittelproduktion findet.
Sieben Institute, eine Plattform
Die Stärke von RNAuto liegt in der interdisziplinären Zusammenarbeit: Molekularbiologie, Mikrotechnik, Softwareentwicklung und Produktionstechnologie wurden unter einem Projektziel gebündelt. Das Ergebnis ist nicht nur eine Anlage, sondern eine Technologieplattform , die Industriekunden maßgeschneiderte Bioprozesse und Produktionslösungen für die zügige Entwicklung neuer mRNA-basierter Wirkstoffe bietet.
Für Pharmaunternehmen und Biotechfirmen, die Varianten eines Wirkstoffs testen oder modifizierte Impfstoffe entwickeln wollen, bietet RNAuto einen direkten Einstieg in eine skalierbare, kosteneffiziente Produktion, ganz ohne die langen Vorlaufzeiten herkömmlicher Verfahren.