Außenstelle Translationale Zelltherapie (Hannover)

Die Außenstelle Translationale Zelltherapie entwickelt und validiert zellbasierte Arzneimittel für neuartige Therapien (engl.: Advanced Therapy Medicinal Products, ATMPs). Dazu gehört die translationale Forschung und die Entwicklung GMP-konformer Herstellungsprotokolle für Zelltherapeutika an der Schnittstelle präklinischer Entwicklung bis zur Überführung in die klinische Prüfung. Hierzu werden zellund gentechnische Methoden und Strategien zur gezielten Herstellung von Killer-Lymphozyten und deren Subpopulationen implementiert und optimiert. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Überwindung sogenannter Tumor-Immun-Escape-Mechanismen bei Krebszellen. Dazu werden aktivierte und genmodifizierte Effektor-Zellen in Kombination mit Checkpoint-Inhibitoren und stimulierenden Immunzellen eingesetzt. Diese Zelltherapien verstärken die Immunüberwachung und Eliminierung von resistenten Krebszellen und deren maligner Vorläuferzellen (sog. Tumorstammzellen). Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt ist die Optimierung der Transduktionsfähigkeit von Effektor-Zellen mit chimären Antigen-Rezeptoren (CARs), um die Zytotoxizität gegenüber malignen Zellen zu steigern. Dazu werden humane Effektorzellen nach Lymphapherese mittels GMP-adäquater, vollautomatischer Herstellung im geschlossenen System separiert, bei Bedarf genetisch modifiziert und innerhalb eines clinical up-scalings expandiert. Zudem entwickelt die Gruppe GMP-konforme Herstellungsund Expansionsprotokolle zur ausreichenden Vermehrung aktivierter Effektor-Zellen.

Entwicklung von GMP-kompatiblen Protokollen zur vollautomatisierten Herstellung von CAR-exprimierenden Spender-NK-Zellen

GMP-konforme Zellseparation

CliniMACS Plus, Miltenyi Biotec (Separation)

GMP-konforme Zellseparation

CliniMACS Prodigy, Miltenyi Biotec (Separation / Expansion)

GMP-adäquate Qualitätskontrolle mittels 10-Farb Flowzytometrie

Navios (Beckman Coulter)

ADCC (»antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity«)

GMP-adäquates Anreichern (»GMP-Sorting«) der CD16-positiven (zytotoxisch) Subpopulation der aktivierten Spender-NK-Zellen, die in Kombination mit IgG-Antikörpern zur spezifischen Eliminierung von Krebszellen eingesetzt werden.

GMP-konforme Zellseparation

CliniMACS Prodigy (Miltenyi Biotec)

GMP-adäquate Qualitätskontrolle mittels 10-Farb Flowzytometrie

Navios (Beckman Coulter)

GMP-adäquates »Sorting«

MACS Quant Tyto (Miltenyi Biotec)

8 Farb-Fluoreszenzmikroskopie (Olympus) mit quantitativer Qualitätskontrolle mittels der IX81 ScanR Analyse-Software zur Entwicklung validierbarer Potency Assays

IX81 (Olympus) Scan R Fluoreszenz-Mikroskop.
© Fraunhofer IZI

IX81 (Olympus) Scan R Fluoreszenz-Mikroskop.

CAR-vermitteltes »Retargeting« von spezifischen Effektor-Target-Interaktionen.
© Fraunhofer IZI

CAR-vermitteltes »Retargeting« von spezifischen Effektor-Target-Interaktionen.

Time-lapse Imaging und Tracking von CAR-modifizierten Spender-NK-Zellen (grün/gelb) gegen resistente AML-Blasten (blau).
© Fraunhofer IZI

Time-lapse Imaging und Tracking von CAR-modifizierten Spender-NK-Zellen (grün/gelb) gegen resistente AML-Blasten (blau).

GMP-konforme Elektroporation (Transfektion) aktivierter Spender-NK-Zellen im geschlossenen Schlauchset als Alternative zur Transduktion mit alpha- / lentiviralen Vektoren

Maxcyte GT Elektroporator (Maxcyte).
© Fraunhofer IZI

Maxcyte GT Elektroporator (Maxcyte).

Elektroporation ohne mRNA: Links Flowzytometrie (Navios), rechts Fluoreszenzmikroskopie (Olympus IX81).
© Fraunhofer IZI

Elektroporation ohne mRNA: Links Flowzytometrie (Navios), rechts Fluoreszenzmikroskopie (Olympus IX81).

Elektroporation mit GFP-kodierter mRNA: Links Flowzytometrie (Navios), rechts Fluoreszenzmikroskopie (Olympus IX81).
© Fraunhofer IZI

Elektroporation mit GFP-kodierter mRNA: Links Flowzytometrie (Navios), rechts Fluoreszenzmikroskopie (Olympus IX81).

Ex-vivo-Expansion von PBMC-abgeleiteten humanen NK-Zellen zur Verwendung für In-vivo-Studien

Schematische Darstellung  einer Krebszelle, die von Immunzellen erkannt und attackiert wird.
© Christoph Burgstedt - stock.adobe.com

Schematische Darstellung einer Krebszelle, die von Immunzellen erkannt und attackiert wird.

Eine der Hauptfunktionen des menschlichen Immunsystems ist die Abwehr von Infektionen. Eine weitere Aufgabe ist die Beseitigung von Krebszellen.

Immunzellen sind grundlegend in der Lage Krebszellen zu erkennen und durch verschiedene Mechanismen zu eliminieren. Einer dieser Mechanismen ist die antikörperabhängige zellvermittelte Toxizität (ADCC). Dabei binden Antikörper an der Oberfläche von Krebszellen und geben somit Natürlichen Killer (NK)-Zellen das Signal, die entsprechende Zelle zu töten. Diese Immunzellen binden über den Antikörper an die Krebszelle und werden dabei stimuliert zytotoxische Proteine auszuschütten.

Einige Krebszellen entziehen sich über immunsupprimierende Eigenschaften diesem Mechanismus. Dennoch bietet er einen sehr guten Ansatz für die Entwicklung neuer Krebstherapien, die diesem immunologischen Prinzip folgen.

Das Unternehmen Affimed entwickelte hierzu eine neue Antikörperplattform für das gezielte Abtöten maligner Zielzellen. Basierend auf dieser Antikörperplattform werden immunsupprimierende Mechanismen von Tumorzellen überwunden und eine gezielte Immunantwort ausgelöst.

Im Rahmen dieses Vorhabens wurden in der Außenstelle Hannover des Fraunhofer IZI Leukapheresen von unterschiedlichen, gesunden Spendern durchgeführt. Aus den angereicherten, mononuklären Zellen des peripheren Bluts (PBMCs) wurden anschließend NK-Zellen immunmagnetisch separiert, für zwei Ex-vivo-Wochen expandiert und anschließend kryokonserviert. Bei Bedarf konnten die Zellen dann für Unter­suchungen aufgetaut, erneut expandiert / aktiviert und im Rahmen präklinischer Tests untersucht werden.