Τα φάρμακα και τα εμβόλια νέας γενιάς που βασίζονται στο mRNA θεωρούνται μία από τις σημαντικότερες εξελίξεις της σύγχρονης βιοϊατρικής. Η τεχνολογία αυτή ανοίγει νέους δρόμους στην αντιμετώπιση του καρκίνου, των κληρονομικών νοσημάτων και των λοιμώξεων.

Ωστόσο, η παραγωγή αυτών των καινοτόμων θεραπειών παραμένει μέχρι σήμερα μια σύνθετη, αργή και δαπανηρή διαδικασία.

Μια νέα προσέγγιση από επτά ερευνητικά Ινστιτούτα Fraunhofer έρχεται να αλλάξει τα δεδομένα.

Στο πλαίσιο του έργου RNAuto, αναπτύχθηκε μια αυτοματοποιημένη και ψηφιακά ελεγχόμενη μονάδα παραγωγής, η οποία επιτρέπει την ταχύτερη, πιο ευέλικτη και οικονομικά αποδοτική παρασκευή θεραπευτικών προϊόντων βασισμένων στο mRNA.

Η νέα τεχνολογία ενσωματώνει τον ποιοτικό έλεγχο απευθείας στη διαδικασία παραγωγής, περιορίζοντας την ανάγκη για χειροκίνητες παρεμβάσεις και επιτρέποντας την παραγωγή μεγαλύτερων ποσοτήτων σε μικρότερο χρόνο.

Από τη γενετική πληροφορία στη θεραπεία

Το mRNA (αγγελιοφόρο RNA – messenger RNA) αποτελεί ένα μόριο που μεταφέρει στα κύτταρα τις γενετικές οδηγίες για την παραγωγή συγκεκριμένων πρωτεϊνών. Με τη βοήθεια αυτής της τεχνολογίας, οι επιστήμονες μπορούν να "προγραμματίσουν" τα κύτταρα ώστε να παράγουν πρωτεΐνες με θεραπευτικό σκοπό.

Οι εφαρμογές της τεχνολογίας mRNA περιλαμβάνουν ήδη εμβόλια, γονιδιακές θεραπείες και κυτταρικές θεραπείες, προσφέροντας νέες δυνατότητες για την καταπολέμηση σοβαρών ασθενειών, από μολυσματικές νόσους έως τον καρκίνο.

Παρά τη μεγάλη επιστημονική πρόοδο, η αυξανόμενη ζήτηση δεν μπορεί εύκολα να καλυφθεί από τις υπάρχουσες μεθόδους παραγωγής. Οι συμβατικές διαδικασίες απαιτούν πολλά ενδιάμεσα στάδια, συνεχείς ελέγχους και σημαντική ανθρώπινη παρέμβαση.

Μια πλήρως αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής

Η λύση που προτείνει το έργο RNAuto βασίζεται σε μια αρθρωτή παραγωγική πλατφόρμα, όπου όλα τα στάδια λειτουργούν ψηφιακά ελεγχόμενα και αυτοματοποιημένα.

Ο έλεγχος ποιότητας πραγματοποιείται σε πραγματικό χρόνο, κατά τη διάρκεια της παραγωγής, χωρίς να απαιτείται διακοπή της διαδικασίας για τη λήψη και ανάλυση δειγμάτων. Με αυτόν τον τρόπο, η παραγωγή θεραπευτικών ουσιών mRNA μπορεί να γίνει σημαντικά ταχύτερη σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους.

Στο έργο συμμετείχαν επτά ινστιτούτα Fraunhofer, με επικεφαλής το Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology IZI στη Λειψία. Την επιστημονική διεύθυνση είχε η καθηγήτρια Ούλρικε Κελ, ειδικός στην ανοσο-ογκολογία.

Οι ερευνητές του Fraunhofer IZI αξιοποίησαν τη μακρόχρονη εμπειρία τους στον σχεδιασμό μορίων και στην ανάπτυξη βιολογικών παραγωγικών διαδικασιών για σύγχρονες θεραπείες.

"Στο πλαίσιο του έργου αναπτύχθηκε, μεταξύ άλλων, μια υψηλής ποιότητας διαδικασία για την παραγωγή mRNA που προορίζεται για κυτταρικές και γονιδιακές θεραπείες", αναφέρει η μοριακή βιολόγος δρ. Σάντι Τρέτμπαρ.

Λιπιδικά νανοσωματίδια: η προστατευτική "ασπίδα" του mRNA

Ένα από τα βασικά προβλήματα των μορίων mRNA είναι η ευαισθησία τους. Χωρίς προστασία, αποδομούνται γρήγορα μέσα στον οργανισμό. Για τον λόγο αυτό, περικλείονται σε ειδικές λιπιδικές δομές, τα λεγόμενα λιπιδικά νανοσωματίδια.

Τα νανοσωματίδια αυτά έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά με τις κυτταρικές μεμβράνες και μπορούν να εισέλθουν στα κύτταρα, απελευθερώνοντας το θεραπευτικό μόριο στο κατάλληλο σημείο.

Στη νέα παραγωγική διαδικασία, το mRNA και τα λιπίδια αναμειγνύονται συνεχώς σε έναν ειδικό μικροαναμίκτη, όπου σχηματίζονται τα λιπιδικά νανοσωματίδια. Στη συνέχεια το προϊόν σταθεροποιείται, εξουδετερώνεται και φιλτράρεται, χωρίς διακοπές ή ενδιάμεσους χειροκίνητους ελέγχους.

Ο ψηφιακός "δίδυμος" παρακολουθεί κάθε στάδιο

Κάθε τμήμα της εγκατάστασης διαθέτει τον δικό του ψηφιακό δίδυμο – ένα ψηφιακό μοντέλο που περιλαμβάνει όλα τα τεχνικά χαρακτηριστικά του εξοπλισμού και συλλέγει δεδομένα από τους ενσωματωμένους αισθητήρες.

Κεντρικό ρόλο στη διαδικασία έχουν ο μικροαναμίκτης και η τεχνολογία DLS (δυναμική σκέδαση φωτός), η οποία επιτρέπει τη μέτρηση του μεγέθους και της κατανομής των νανοσωματιδίων. Με αυτόν τον τρόπο λειτουργεί ως σύστημα συνεχούς ελέγχου ποιότητας.

Οι τεχνολογικές αυτές μονάδες αναπτύχθηκαν από το Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems IMM.

"Όλα τα δεδομένα της παραγωγικής διαδικασίας καταγράφονται συστηματικά και αποθηκεύονται σε ψηφιακή μορφή, δημιουργώντας τη βάση για τη βελτιστοποίηση των επόμενων κύκλων παραγωγής μέσω ανάλυσης δεδομένων", εξηγεί ο ερευνητής Ρολφ Χέντρικ φαν Λένγκεν από το Fraunhofer Institute for Experimental Software Engineering IESE.

Από την πλευρά του, ο Νιλς Κένιγκ από το Fraunhofer Institute for Production Technology IPT, όπου κατασκευάστηκε το πρωτότυπο της εγκατάστασης, επισημαίνει ότι ο αρθρωτός σχεδιασμός του συστήματος επιτρέπει την προσαρμογή του σε διαφορετικές βιολογικές διαδικασίες και νέες παραλλαγές θεραπευτικών μορίων.

Προς μαζικότερη και οικονομικότερη πρόσβαση στις θεραπείες mRNA

Στόχος του RNAuto ήταν η βελτίωση τόσο της ποιότητας του τελικού προϊόντος όσο και της ίδιας της παραγωγικής διαδικασίας. Το αποτέλεσμα είναι μια τεχνολογική πλατφόρμα που μπορεί να συμβάλει στην ταχύτερη, ασφαλέστερη και οικονομικά βιώσιμη παραγωγή θεραπειών mRNA.

Σε όλα τα στάδια σχεδιασμού ελήφθησαν υπόψη οι απαιτήσεις των διεθνών προτύπων Ορθής Παρασκευαστικής Πρακτικής (Good Manufacturing Practice – GMP), ώστε να διασφαλίζονται η ασφάλεια και η ποιότητα των φαρμακευτικών προϊόντων.

Η πλατφόρμα RNAuto απευθύνεται κυρίως σε εταιρείες ανάπτυξης και παραγωγής φαρμάκων που εργάζονται πάνω σε νέες γονιδιακές και κυτταρικές θεραπείες ή σε τροποποιημένα εμβόλια και χρειάζονται γρήγορες δοκιμαστικές παραγωγές.

Η νέα τεχνολογία μπορεί να αποτελέσει σημαντικό βήμα προς την ευρύτερη διάθεση των θεραπειών mRNA, επιταχύνοντας τη μετάβαση από το εργαστήριο στην κλινική εφαρμογή και φέρνοντας καινοτόμες θεραπείες σε περισσότερους ασθενείς.

Πηγές:
Ινστιτούτο Fraunhofer

Προσθέστε το iatronet.gr στο Discover

Ειδήσεις υγείας σήμερα
ΙΣΑ: Ζητεί διευκρινιστική εγκύκλιο για αναβολή στράτευσης ιατρών που βρίσκονται σε αναμονή για ειδικότητα
Απώλεια οστικής πυκνότητας στην εμμηνόπαυση: Όσα πρέπει να γνωρίζετε
Νέα οδοντόκρεμα "φρενάρει" τα βακτήρια που προκαλούν περιοδοντίτιδα