Friederike Eilts, Justus-Liebig-Universität - Gießen

Identifikation von kritischen Prozessparametern zur Aggregation von Nanoplexen bei zellulären biotechnologischen Herstellungsprozessen unter Berücksichtigung ihrer physikalischen und chemischen Oberflächeneigenschaften

Viren (VP) und Virus Like Particles (VLP) sind in der in medizinischen Applikationen von wachsender Bedeutung. Hierzu zählen sowohl der jahrzehntelang etablierte Einsatz als Impfstoffe, aber auch neuere Technologien wie die Gentherapie, bei der virale Vektoren als Überträger von relevanten Informationen auf Gewebe oder Zellen genutzt werden. Der weltweit wachsende Bedarf für die Anwendung dieser Produkte, in Verbindung mit strengen regulatorischen Auflagen und einem steigenden Kostendruck der Gesundheitssysteme, zwingt zu neuen Lösungen in der Produktion. Bis heute werden aus ökonomischen Gründen mehr als 90 % der Impfstoffe in Hühnereiern produziert, was nicht nur aus tierschutzrechtlicher Sicht kritisch zu bewerten ist; sondern auch die Nachteile von allergischen Reaktionen, geringer Skalierbarkeit und unflexibler Versorgung bei pandemischen Ausbrüchen birgt.

Die Zellkultur-basierte Herstellung von VP und VLP ist ein vielversprechender Ansatz, der jedoch mit hohen Kosten verbunden ist. Daher ist die Entwicklung neuer Wege in der Aufreinigung der Zielmoleküle erforderlich. Lösungen für diese Problematik bieten beispielsweise die Etablierung neuer chromatographischer Plattformtechnologien. Um diese Systeme unter Einhaltung der Grenzwerte für die Zulassung von Therapeutika und gleichzeitiger Maximierung der Ausbeute effektiv einzusetzen, ist eine genaue Kenntnis der verfahrenstechnischen Limitierungen des Produktionsprozesses nötig. Von großer Relevanz ist das Verhindern der Aggregation der Zielmoleküle, da dies Risiken in der Analyse und der Applikation als Therapeutikum birgt und Verluste in Ausbeute und Reinheit verursacht. Während des Prozesses kann die Bildung von viralen Aggregaten eine Vielzahl an Ursachen haben: Temperatur, pH-Wert, ionische Stärke, Anwesenheit von Tensiden oder Grenzflächen und die Art der primären Herstellung, um einige zu nennen.

Ein besseres Verständnis der kritischen Prozessparameter kann einen Beitrag zur Implementierung eines effizienten und sicheren Herstellungsprozesses leisten. Die Forschungsfrage lautet somit: Welche Prozessparameter können als Einflussfaktoren auf das Aggregationsverhalten von biotechnologisch hergestellten Nanopartikeln unter Berücksichtigung ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften definiert werden?