Biointelligenz im Fraunhofer-Leitprojekt RNAuto (Serie, Teil 1)

Automatisierte Produktionstechnologien für mRNA-basierte Arzneimittel

Seit der Corona-Pandemie sind mRNA-Wirkstoffe durch die Impfstoffe von BioNTech und Moderna in aller Munde. Was viele jedoch nicht wissen: erforscht und entwickelt wird diese Technologie bereits seit mehreren Jahrzehnten. Das neue Fraunhofer-Leitprojekt mit Biointelligenz-Charakter RNAuto will automatisierbare und skalierbare Herstellungsprozesse für mRNA-basierte Arzneimittel entwickeln.

Bei den messenger Ribonukleinsäuren, kurz mRNA, handelt es sich um Biomoleküle, die in jeder Zelle aller Lebewesen vorkommen. Sie spielen eine essenzielle Rolle bei der Herstellung von Proteinen. Ihre primäre Aufgabe ist es, eine Art Kopie des genetischen Bauplans für ein Protein von der DNA im Zellkern, zu den sogenannten Ribosomen im Zellplasma zu transportieren, wo die Proteine zusammengesetzt werden. Daher der Begriff messenger = Bote.

Prinzip für medizinische Anwendungen

Überall dort, wo bestimmte Proteine für die Entstehung von Krankheiten, deren Prophylaxe oder Therapie eine Schlüsselrolle einnehmen, können also mRNA-basierte Arzneimittel ansetzen.

Um dieses Prinzip für medizinische Anwendungen nutzbar zu machen, müssen jedoch verschiedene Eigenschaften berücksichtigt werden. Stabilität, Sicherheit, Funktionalität und Bioverfügbarkeit seien an dieser Stelle nur zusammenfassend genannt.

Entwicklung von intelligenten Bioprozessverfahren

Entsprechend komplex gestalten sich pharmazeutische Herstellungsprozesse. Um mRNA-basierte Therapien, sowohl in Form von Impfstoffen sowie als Basis von Zell- und Gentherapeutika, in breiten medizinischen Anwendungsfeldern verfügbar zu machen, bedarf es intelligenter Bioprozessverfahren. Diese zu entwickeln, ist Teil des Fraunhofer-Leitprojektes RNAuto.

Insgesamt sieben Fraunhofer-Einrichtungen mit Kompetenzen in Biomedizin, Produktionstechnik, Mikroelektronik, Künstlicher Intelligenz und Softwareentwicklung arbeiten im Verbund an der Entwicklung automatisierter Herstellungsverfahren für einen mRNA-basierten Impfstoff gegen das West-Nil-Virus und für eine Krebstherapie, basierend auf mit mRNA modifizierten Immunzellen. Beteiligt sind das Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM, Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE, Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen IMS sowie das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI.

Blogserie RNAuto informiert

Über die verschiedenen Aspekte, Herausforderungen und Lösungsansätze, die das Projekt in seinen verschiedenen Facetten mit sich bringt, informieren meine Kolleginnen und Kollegen in den kommenden Wochen und Monaten auf diesem Blog.

In Teil 2 lesen Sie von meiner Stuttgarter Kollegin Milena Frahm. Melina berichtet über den Part des Fraunhofer IPA an RNAuto, automatisierte und digital unterstützte Produktionstechnologien aufzubauen, die innovative Arzneimittel unter Verwendung von mRNA-Technologien schnell, sicher und zuverlässig produzieren können. Bleiben Sie am Ball.

Arbeitsgruppenleiterin am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie im Bereich ATMP-Entwicklung. Schwerpunkt der promovierten Biologin ist das molekulare Design zellbasierter Arzneimittel, wie z. B. die Reprogrammierung von Immunzellen mittels mRNA, damit diese erkrankte Zellen wiedererkennen und eliminieren können. Im schönen Erzgebirge aufgewachsen, wurde Leipzig ab 2003 ihre Wahlheimat. Ihre Expertise in Molekularbiologie und RNA-Biochemie vertiefte sie für 2 Jahre als Postdoc in den USA, um danach das RNA-Know-how mit dem spannenden Forschungsfeld der Immunologie zu kombinieren. In ihrer Freizeit ist sie Mama und Familienmensch und ein begnadeter American Football-Fan.

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