GMP Zell- und Gentherapie

Projekte

Präklinische Entwicklung einer spezifischen T-regulatorischen Zelltherapie zur Behandlung von Immunerkrankungen (Spezifische T-REG Therapie – STREG)

Das menschliche Immunsystem ist für die Verteidigung gegen Pathogene zuständig. Mitunter wird es fehlgeleitet und richtet die Immunantwort gegen körpereigenes Gewebe, was zur Entstehung von Autoimmunerkrankungen führt. Bei einer Organ-Transplantation hingegen kommt das Immunsystem zwar seiner Verteidigungsaufgabe nach, jedoch führt dies zur ungewollten Abstoßung des Transplantats. Auch gibt es den umgekehrten Fall, dass noch intakte Spender-Immunzellen aus dem Transplantat den*die Empfänger*in angreifen (Graft Versus Host Disease, GVHD) wie es bei der Behandlung bestimmter Blutkrebserkrankungen zu beobachten ist. Eine unerwünschte Immunaktivierung kann ebenso bei Infektionserkrankungen vorkommen. Die Kontrolle ungewollter Immunantworten stellt somit eine fundamentale medizinische Herausforderung dar. Die regulatorischen zellulären Komponenten des Immunsystems ermöglichen hierfür einen vielversprechenden therapeutischen Ansatz.

Dieses Projekt hat das Ziel, die GMP-konforme Herstellung einer spezifischen T-regulatorischen Zelltherapie zu etablieren. Dies ist Voraussetzung für die künftige Anwendbarkeit dieser Therapie in der klinischen Praxis. Das Fraunhofer IZI wird in Zusammenarbeit mit ImReg Pharmaceuticals GMP-konforme Herstellungs- und Qualitätskontrollprozesse entwickeln und validieren. Das Herstellungsverfahren wird automatisiert und getestet, um sicherzustellen, dass am Ende ein Zellprodukt von klinischer Qualität entsprechend der gesetzlichen Standards entsteht, welches dann in klinischen Studien getestet werden kann.

PoC-Initiative ROR1 CAR-T: CAR-T-Zellen zur Behandlung von Brust- und Lungenkrebs

Einlegen des Schlauchsets für Selektion am CliniMACS plus
© Fraunhofer IZI
Einlegen des Schlauchsets für Selektion am CliniMACS plus.
Vorbereitung der Transfektion am MaxCyte GTx
© Fraunhofer IZI
Vorbereitung der Transfektion am MaxCyte GTx.
Entnahme der Kassette nach abgeschlossener Transfektion
© Fraunhofer IZI
Entnahme der Kassette nach abgeschlossener Transfektion.

Die US-amerikanische Arzneimittelbehörde FDA hat 2017 mit der sogenannten CAR-T-Zelltherapie erstmals eine Gen­therapie zugelassen, mit der in klinischen Studien bei Krebserkrankungen bereits eindrucksvolle Behandlungserfolge erzielt werden. Diese revolutionäre Therapieform steht auch im Zentrum des Forschungsvorhabens ROR1 CAR-T.

Der am Uniklinikum Würzburg entwickelte chimäre Antigen-Rezeptor (CAR) erkennt das Molekül ROR1, das unter anderem bei Leukämien, aber auch bei Brust- und Lungenkrebs von den Krebszellen exprimiert wird. Für die Herstellung des Zellprodukts werden den Patient*innen zunächst körper­eigene Immunzellen mittels Leukapherese entnommen. Anschließend erfolgt die Selektion von T-Helferzellen und zytotoxischen T-Zellen durch magnetische Zellseparation. Durch einen nicht-viralen Gentransfer wird das genetische Material für den CAR mit Hilfe des sogenannten »Sleeping Beauty«-Transposon-Systems (springendes Gen) in das Genom der T-Zellen eingeschleust. Die T-Zellen werden dadurch so umprogrammiert, dass sie ROR1-positive Krebszellen als »fremd« erkennen und durch die Ausschüttung zytotoxischer Botenstoffe abtöten. Die umprogrammierten Zellen werden vermehrt und den Patient*innen intravenös ver­abreicht.

Das Projekt wird als Pilotvorhaben durch die Proof-of-Concept-Initiative gefördert, die von der Fraunhofer-Gesellschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Deutschen Hochschulmedizin ins Leben gerufen wurde, um die Translation von innovativen Forschungsvorhaben zu fördern. Mit Hilfe der Förderung sollen präklinische Studien zur Sicherheit und Wirksamkeit der ROR1 CAR-T-Zellen abgeschlossen und die klinische Translation in eine Phase I/II Studie (First-in-human) erreicht werden.

Im Projekt wurden zunächst Test­chargen hergestellt, anhand derer der Prozess in Bezug auf die anspruchsvolle Herstellung unter GMP-Bedingungen optimiert und die notwendige Ausrüstung qualifiziert wurde. Nach der erfolgreichen Prozessetablierung und Festlegung der notwendigen Spezifikationen wurden bereits mehrere Validierungschargen im Reinraum hergestellt und mit der Durchführung der analytischen Testungen begonnen. Ein abschließender Validierungslauf soll im 1. Quartal 2021 durchgeführt werden. Anhand der in diesen Validierungschargen generierten Proben werden zudem die analytischen Methoden der Sicherheitsparameter (Mycoplasmen, Sterilität, Bakterien-Endotoxine, Transposon-Kopienzahl) validiert. Die Beantragung zur Aufnahme des klinischen Prüfpräparates in die bestehende Herstellungserlaubnis gemäß § 13 AMG bei der zuständigen Behörde, Landesdirektion Sachsen soll nach Abschluss der Validierungen erfolgen.

Herstellung von Kymriah®

Herstellung von Kymriah® im Reinraum
© Fraunhofer IZI
Herstellung von Kymriah® im Reinraum.
Qualitätskontrolle von Kymriah® im Qualitäts­kontrolllabor
© Fraunhofer IZI
Qualitätskontrolle von Kymriah® im Qualitäts­kontrolllabor.

Die CAR-T-Zelltherapie ist eine neuartige Krebsimmun­therapie. Sie nutzt körpereigene T-Zellen der Patient*innen, 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 Krebszellen erkennen, die ein spezielles Antigen auf der Zelloberfläche tragen. Nach einer lymphodepletierenden Chemotherapie werden die um­programmierten Zellen per Infusion den Patient*innen verabreicht, wo sie sich vermehren und die Immunreaktion starten können.

Im August 2017 wurde mit Kymriah® (CTL019 / Tisagen­lecleucel) die erste CAR (chimeric antigen receptor) -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 Patient*innen 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 nach Empfehlung durch die Europä­ische Arzneimittel-Agentur EMA 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. Aktuell 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 klinische Prüfpräparate bzw. zugelassene CAR-T-Zellthera­peutika für Novartis.

Bis Ende 2020 wurden bereits mehrere hundert Chargen hergestellt und diese an Patient*innen, 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 Patient*innen 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, patientinnenspezifische 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*die behandelnde Arzt*Ärztin 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 an Patientinnen 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 Kooperationsprojekts ist es, bis 2020 eine Herstellungserlaubnis für das Produkt zu erlangen, um anschließend im Rahmen einer klinischen Studie erste Patientinnen damit behandeln zu können.

Abgeschlossene Projekte

  • Erlangung einer Herstellungserlaubnis für CardAP-Zellen
  • autoCard-Studie
  • 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.