GMP Zell- und Gentherapie

Mitarbeiter bei der Arbeit im Reinraum
© Fraunhofer IZI

Die Hauptabteilung GMP Zell- und Gentherapie betreibt die drei hochmodernen GMP-Reinraumanlagen des Fraunhofer IZI. Deren zehn separate Reinraumsuiten (insgesamt 21 Herstellungsräume der Reinraumklasse B) sind für die Herstellung von Zell- und Gentherapeutika, sogenannte Arzneimittel für neuartige Therapien (ATMP), optimiert. Die etwa 130 qualifizierten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind insbesondere auf die Herstellung und Qualitätskontrolle von klinischen Prüfpräparaten in voller GMP-Konformität spezialisiert.

Sowohl die Planungen zum Transfer als auch die Etablierung der GMP-konformen Prozesse und Qualitätskontrollen sowie die Erstellung von Standard Operating Procedures (SOPs) werden bei Projektstart intensiv mit dem Kunden besprochen und anschließend qualitativ hochwertig in die Praxis umgesetzt. Die leitenden Mitarbeiter bringen dabei langjährige Erfahrungen in der Gestaltung von GMP-Prozessen im Bereich der Zelltherapie ein.

Zertifikat

Herstellung klinischer Prüfpräparate einer Gentherapie zur Behandlung von HIV-Infektionen

Im Rahmen einer klinischen Studie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) und des Heinrich-Pette-Instituts, Leibniz Institut für Experimentelle Virologie (HPI), werden zukünftig in der GMP-Reinraumanlage des Fraunhofer IZI die Prüfpräparate für eine neuartige Gentherapie hergestellt.

Das Verfahren wurde von Forscherinnen und Forschern des HPI und der TU Dresden entwickelt. Mit einer molekularen Genschere (Brec1 genannt), wird dabei das Provirus aus dem Genom von hämatopoetischen Stammzellen zielgerichtet mittels »Genome Editing« herausgeschnitten. Patienten sollen damit dauerhaft und nebenwirkungsarm von HIV befreit werden. [Link] Nachdem in präklinischen Experimenten die meisten Fragen zur Aktivität und Toxizität des Verfahrens geklärt worden sind, müssen die Ergebnisse nun durch klinische Studien in HIV-Patienten bestätigt werden.

Im Februar 2019 startete der Prozesstransfer am Fraunhofer IZI, damit die Herstellung der genmodifizierten hämatopoetischen Stammzellen unter GMP-Bedingungen und gemäß den regulatorischen Anforderungen an die Arzneimittelproduktion erfolgen kann. Nach Erlangung der Herstellungserlaubnis nach §13 AMG sollen im Jahr 2020 die ersten Prüfpräparate an das UKE ausgeliefert werden.

Pressemitteilungen

Herstellung von Kymriah®

Die CAR-T-Zelltherapie ist eine neuartige Krebsimmun­therapie. Sie nutzt körpereigene T-Zellen des Patienten, um bestimmte Krebsarten zu bekämpfen. Dazu werden die Zellen in der Klinik durch eine Leukapherese entnommen und in vitro gentechnisch so umprogrammiert, dass sie mittels eines chimären Antigenrezeptors (CAR) Krebszellen und andere Zellen erkennen, die ein spezielles Antigen auf der Zell­oberfläche tragen. Nach einer lymphodepletierenden Chemotherapie werden die umprogrammierten Zellen per Infusion dem Patienten verabreicht, wo sie sich vermehren und die Immunreaktion starten können.

Im August 2017 wurde mit Kymriah® (CTL019 / Tisagen­lecleucel) die erste CAR-T Zell­therapie in den USA verfügbar. Kymriah® erhielt die FDA-Zulassung für Kinder und junge Erwachsene bis zu 25 Jahren mit akuter lymphatischer B-Zell-Leukämie (ALL), die auf übliche Therapien nicht ansprechen oder bereits Rückfälle erlitten haben, sowie im Mai 2018 für erwachsene Patienten mit diffus großzelligem B-Zell-Lymphom (DLBCL), die nach zwei oder mehr systemischen Therapielinien Rückfälle erlitten oder gar nicht erst auf die Therapien angesprochen haben. Am 27. August 2018 hat Novartis die Zulassung der Europäischen Kommission für diese beiden Indikationen bekanntgegeben.

Das Fraunhofer IZI ist schon seit längerer Zeit eine zentrale Herstellungs- und Entwicklungsstätte für dieses innovative CAR-T-Zelltherapeutikum für verschiedene klinische Studien in Europa. In den nächsten Jahren werden in der Haupt­abteilung GMP Zell- und Gentherapie des Fraunhofer IZI neben klinischen Prüfpräparaten nun übergangsweise auch verschreibungspflichtige zugelassene T-Zelltherapien hergestellt. Nach einem einjährigen Technologietransfer aus dem Novartis-Werk Morris Plains in New Jersey, USA, und der Erlangung einer Herstellungserlaubnis nach §13 Arzneimittelgesetz wurde die erste klinische Charge im August 2016 am Fraunhofer IZI in Leipzig hergestellt. Seitdem produziert die Hauptabteilung GMP Zell- und Gentherapie kontinuierlich CAR-T-Zelltherapeutika für Novartis.

Bis Ende 2018 wurden Chargen im hohen zweistelligen Bereich an Patientinnen und Patienten, darunter sehr viele Kinder, quer durch Europa ausgeliefert. Die sehr komplexe Herstellung eines Zellpräparats dauert mehrere Tage und beinhaltet neben dem Einsatz modernster Gerätetechnik auch manuelle Arbeitsschritte. Vor der Freigabe für die Anwendung am Menschen finden umfangreiche analytische Freigabekontrollen am Endprodukt (u.a. auf Identität, Reinheit, In-vitro-Wirksamkeit, mikrobiologische Sicherheit) und eine ausführliche Prüfung der Chargendokumentation statt.

Pressemitteilungen und weiterführende Informationen

Mit der »Sleeping Beauty« gegen Krebs

Die US-amerikanische Arzneimittelbehörde FDA hat 2017 mit der sogenannten CAR-T-Zelltherapie erstmals eine Gentherapie zugelassen. Mit dieser Therapieform konnten in klinischen Studien bei Krebserkrankungen bereits eindrucksvolle Behandlungserfolge erzielt werden. Diese revolutionäre Therapie steht auch im Zentrum eines Forschungsvorhabens, das die PoC-Initiative künftig mit rund 2,8 Millionen Euro unterstützen wird. Die am Universitätsklinikum Würzburg entwickelten Chimären Antigen-Rezeptoren (CAR) erkennen ein bestimmtes Molekül (ROR1), das auf gesunden Zellen kaum vorkommt, dafür aber umso mehr auf Krebszellen wie bei einer Leukämieerkrankung, bei Brust- oder Lungenkrebs. Bei dem nun durch die PoC-Initiative geförderten Forschungsvorhaben erfolgt der non-virale Gentransfer durch das sogenannte »Sleeping Beauty«-Transposon-System (SB100X). Mithilfe der Förderung sollen präklinische Studien zur Sicherheit und Wirksamkeit der ROR1 CAR-T-Zellen abgeschlossen und die klinische Translation in eine Phase I Studie (First-in-Man) erreicht werden.

Das Projekt wird als Pilotvorhaben durch die Proof-of-Concept-Initiative gefördert. Diese wurde gemeinsam von der Fraunhofer-Gesellschaf, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Deutschen Hochschulmedizin ins Leben gerufen, um die Translation von innovativen, vielversprechenden Forschungsvorhaben zu fördern.

Projektpartner

Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie startet Zusammenarbeit mit Iovance Biotherapeutics Inc.

Die Hauptabteilung GMP Zell und Gentherapie kooperiert mit Iovance Biotherapeutics Inc. (San Carlos, CA, USA). Ziel der Zusammenarbeit ist der Technologietransfer und die anschließende Herstellung allogener Feeder-Zellen. Diese finden Anwendung in Iovances Herstellungsprozess für Tumor Infiltrierende Lymphozyten (TIL). Das Fraunhofer IZI unterstützt damit die europäischen klinischen Studien von Iovance zur Behandlung solider Tumore wie metastasischer Melanome sowie Gebärmutterhalskrebs.

Iovance Biotherapeutics, Inc. ist ein Biotechnologieunternehmen mit Fokus auf der Entwicklung von Immuntherapien zur Behandlung verschiedener Formen von Krebs. Der am weitesten fortgeschrittene Produktkandidat ist dabei eine adoptive Zelltherapie basierend auf Tumor Infiltrierenden Lymphozyten (TIL). Untersucht wird dessen Wirksamkeit bei der Behandlung von Patienten mit metastatischen Melanomen, rezidivierenden und/oder metastatischen Plattenepithelkarzinome an Kopf und Nacken sowie rezidivierenden und/oder persistierenden Gebärmutterhalskrebs. Weiterführende Informationen unter www.iovance.com. 

Entwicklung einer additiven Produktionsplattform für biologisch abbaubare, patientenspezifische Brustimplantate für eine natürliche Rekonstruktion des Brustgewebes.

Brustkrebs stellt eine der häufigsten Krebserkrankung bei Frauen dar. Im Zuge der Krebstherapie erfolgt oft eine sogenannte Mastektomie, die Entfernung der Brust. Viele Frauen leiden dabei nicht nur an den physischen Folgen der Operation, sondern langfristig auch unter einer enormen psychischen Belastung. In Deutschland gehören brustwiederherstellende Maßnahmen zu einer der häufigsten chirurgischen Rekonstruktionsprozeduren. Herkömmlichen Rekonstruktionsmaßnahme werden nach wie vor von zahlreichen Komplikationen und Nebenwirkungen begleitet. Darunter schwerwiegende fibrotische Reaktionen auf körperfremde Implantate, Ausbildungen einer Kapselkontraktur welches der Brust ein unnatürliches Erscheinungsbild verleiht und Gewebeschwund. Zusätzliche Belastungen für die Patientinnen und weitere kostspielige Eingriffe zur Korrektur sind die Folge.

Das Unternehmen BellaSeno GmbH entwickelt gemeinsam mit Partnern ein neuartiges Verfahren, um die genannten Nachteile einer Brustrekonstruktion zu vermeiden und eine natürliche Wiederherstellung des Brustgewebes zu ermöglichen. Dazu werden moderne 3D-Fertigungsverfahren mit bewährten Biomaterialien und Operationstechniken kombiniert.

Mittels 3D-Laserscanning wird zunächst der Brustbereich der Patientin erfasst und vermessen. Mittels einer Software wird daraus ein Computermodel erstellt, an dem der behandelnde Arzt das Implantat modellieren kann. Ein 3D-Bio-Drucker stellt anschließend das Implantat aus medizinischem Polycaprolactone (MPCL) her. MPLC ist ein biologisch abbaubares Polymer, welches bereits bei verschiedenen chirurgischen Anwendungen zum Einsatz kommt. Das so gefertigte Implantat wird analog zu herkömmlichen Produkten implantiert. Die poröse Struktur regt das umliegende Gewebe anschließend zur Ausbildung von Blutgefäßen an. Ergänzt wird das Verfahren durch eine autologen Lipotransfer (Eigenfettunterspritzung). Die Poren des Implantates bieten den Fettzellen einerseits ausreichend Raum und Formstabilität, andererseits werden die Zellen dank der Vaskularisierung direkt mit Nährstoffen versorgt, um so die Geweberegeneration anzuregen. Das Scaffold baut sich äquivalent zur Gewebeneubildung sukzessive ab, so dass schlussendlich natürliches Brustgewebe zurückbleibt.

Bis das Verfahren in dieser Form jedoch Anwendung am Patienten finden kann, müssen noch verschiedene Entwicklungsschritte durchlaufen werden. Unterstützt wird die BellaSeno GmbH dabei vom Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie. Das Institut ist für die Bewertung der Sicherheit gemäß ISO 10993 und die Entwicklung eines ISO 13485 konformen Herstellungsprozesses für die BellaSeno-Implantate verantwortlich. Die GeSim mbH aus Dresden wird die Fertigungstechnologie weiterentwickeln um die Herstellungsgeschwindigkeit und Kapazität zu optimieren. Die Universität Leipzig ist mit präklinischen Langzeitstudien zur Überprüfung der Toxikologie und Biokompatibilität der Implantate beteiligt. Am Leichtbau-Zentrum-Sachsen GmbH werden die mechanischen Eigenschaften der Implantate simuliert und validiert.

Das Projekt wird durch die Sächsische Aufbaubank SAB, mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), gefördert. Ziel des sächsischen Kooperationsprojektes ist es, bis 2020 eine Herstellungserlaubnis für das Produkt zu erlangen, um anschließend im Rahmen einer klinischen Studie erste Patientinnen damit behandeln zu können.

Erlangung einer Herstellungserlaubnis für CardAP-Zellen

Die Abteilung GMP Zell- und Gentherapie absolviert zusammen mit der Charité-Universitätsmedizin Berlin (Labor für Tissue Engineering) und dem Berlin-Brandenburg Center for Regenerative Therapies die GMP-Prozessentwicklung für die Herstellung und Qualitätskontrolle von autologen, aus einer Herzmuskelbiopsie abgeleiteten CardAP-Zellen, die zukünftig im Rahmen von klinischen Studien zur Therapie der chronischen Herzinsuffizienz auf ihre Sicherheit und Wirksamkeit getestet werden sollen. Primäres Ziel ist zunächst die Erlangung einer Herstellungsgenehmigung nach §13 Arzneimittelgesetz.

Kooperationspartner

  • Charité-Universitätsmedizin Berlin, Labor für Tissue Engineering
  • Berlin-Brandenburg Center for Regenerative Therapies

Abgeschlossene Projekte

  • Herstellung von DCVax®-L für die amerikanische Biotechnologiefirma Northwest Biotherapeutics, Inc.
  • Herstellung und Qualitätskontrolle von EpiDex (ein aus autologen Zellen der äußeren Haarwurzelscheide (ORS) gezüchtetes epidermales Äquivalent zur Behandlung chronischer Wunden) zusammen mit der euroderm GmbH Leipzig / Deutschland
  • Herstellung und Qualitätskontrolle von autologen Stammzellpräparaten aus Nabelschnurblut (InnovaCB) zusammen mit der InnovaStem GmbH Leipzig / InnovaStem S.r.l. Brescia / Italien
  • Prozesstransfer und Herstellung des auf Dendritischen Zellen beruhenden klinischen Prüfpräparats Cvac™ für die australische Biotechnologiefirma Prima BioMed Ltd.

  • Ca. 1000 m² pharmazeutische Reinraumfläche der Klassen A, B, C, D; modular aufgebaut und unterteilt in lufttechnisch vollständig abgegrenzte Suiten. Drei separate Reinraumanlagen bieten insgesamt 21 Klasse B Herstellungsräume zur Bearbeitung verschiedenster zell- und gentherapeutischer Herstellungsprojekte. Die Räume können bei Bedarf unter Gentechnik-Sicherheitsstufe S2 betrieben werden.
  • qualifizierte Geräte für die Herstellung von Zelltherapeutika (z.B. partikelüberwachte Klasse II Sicherheitswerkbänke, CO2-Inkubatoren (z.T. mit Sauerstoffregelung), Kühlzentrifugen, Inversmikroskope, automatische Einfriergeräte, Lagerbehälter zur Lagerung von Zellen in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff, CliniMACS®-Zellseparationssystem, CliniMACS Prodigy® mit Elektroporator, MaxCyte GT® skalierbares Transfektionssystem, LOVO-Zellprozessierungssystem, Sepax S-100-Zellseparationssystem, ELUTRA® Zellseparationssystem, gentleMACS™ Dissociator zur Gewebedissoziation, TSCD II Sterile Tubing Welder, CR6 Schlauchschweißgeräte, etc.)
  • qualifizierte Geräte für die Qualitätskontrolle von Zelltherapeutika (z.B. Cytomics™ FC500 MPL, FC500 Navios und MACSQuant® Durchflusszytometer, LightCycler realtime-PCR-Gerät, Tecan Sunrise ELISA-Reader, Vi-CELL™ Gerät zur automatischen Zellzahl- und Vitalitätsbestimmung, Sysmex XS-800i Hämatologiesystem)
  • qualifizierte Geräte zur Testung auf Sterilität (BacT/Alert® 3 D Dual T-microbial detection system, Equinox-Pumpe, Überdruckisolator in Reinraumklasse C) und zur Testung auf Bakterien-Endotoxine (Endosafe®-PTS™)

  • Kebbel K. Technical challenges and requirements transferring an early ATMP from laboratory to authorized GMP manufacturing: A case study report. »The Product is the Process – Is it?« Qualitätsaspekte bei der Herstellung von ATMP, November 7, 2017, Berlin.
  • Wittke S, Baxmann S, Fahlenkamp D, Schmiedeknecht G, Kebbel K, Kießig ST. Rationales for a Multi-Epitope Approach in an Autologous Renal Cell Cancer Immunostimulant. J Vaccines Vaccin 2016, 7:4. DOI dx.doi.org/10.4172/2157-7560.1000327
  • Kebbel K. Obtaining a manufacturing license according to §13 AMG for an ATMP – How to get there? World Conference on Regenerative Medicine, Leipzig, Germany, October 21-23, 2015.
  • Schmiedeknecht G. Challenges of Manufacturing of ATMP’s for clinical trials. 2015 PDA Europe Conference Advanced Therapy Medicinal Products, Amsterdam, Netherlands, June 2–3, 2015.
  • Schmiedeknecht G. Challenges of Manufacturing of ATMP’s for clinical trials. World Conference on Regenerative Medicine, Leipzig, Germany, October 21-23, 2015.
  • Schmiedeknecht G. Besondere Herausforderungen bei der Herstellung von ATMP. »The Product is the Process – Is it?« Qualitätsaspekte bei der Herstellung von ATMP, November 4, 2014, Berlin.
  • Schmiedeknecht G. Translational research initiatives in Germany: Experiences on cell processing services. Clinical Evaluation, Vol. 42, No. 1, Jul. 2014, page 87-94.
  • Schmiedeknecht G, Kebbel K, Sonnabend C, Wagner M, Gryczka M, Stella M, Ganjei K, Bosch M, Powers LF. Process transfer of DCVax®-L to Europe and initiation of a phase III clinical trial in UK and Germany. ISCT (International Society for Cell Therapy) 2014 Annual Meeting, Paris, France, April 23–26, 2014.
  • Schmiedeknecht G, Kebbel K. Challenges of Manufacturing of ATMP’s for clinical trials. PACT (Platform for Advanced Cellular Therapies Austria) Foundation Symposium, Vienna, Austria, April 3–4, 2014.
  • Schmiedeknecht G. Translational Research Initiatives in Germany: Experiences on Cell Processing Services. Translational Research Center Workshop, organized by the Foundation for Biomedical Research and Innovation (FBRI) and Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Tokyo, Japan, February 27, 2014.
  • Haag M, Augst H, Kebbel K, Ringe J, Van Linthout S, Thielemann D, Kellert C, Schmiedeknecht G, Tschoepe C, Sittinger M. Human cardiac derived cells for the treatment of chronic heart failure - from bench to bedside. Kooperationsforum - Technologien für zellbasierte Therapien, Erlangen 2014, Tagungsband S. 118-19.
  • Buchholz M, Knauer J, Lehmann J, Haß M, Gargosky S. Qualification of the COSTIM assay to determine potency and use in clinical trials. ISCT (International Society for Cell Therapy) 2013 Annual Meeting, Auckland, New Zealand, April 22–25, 2013.
  • Polchow B, Kebbel K, Schmiedeknecht G, Reichardt A, Henrich W, Hetzer R, Lueders C. Cryopreservation of human vascular umbilical cord cells under good manufacturing practice conditions for future cell banks. J Transl Med. 2012; 10:98. doi: 10.1186/1479-5876-10-98.
  • Schmiedeknecht G. Clean rooms and technical equipment for the development of cell-based therapeutics. Contamination Control Report, 1, 2007, 44-47.