Bioprozesstechnik, Hochschule für Life Sciences FHNW

Wir verfügen über umfassende Kenntnisse in der vor- und nachgelagerten Verarbeitung für die Proteinproduktion. Unsere „Plug-and-Play“-Expressionssysteme ermöglichen die unkomplizierte Produktion verschiedener Proteine sowohl in bakteriellen als auch in Säugetierzellen. Die BPT-Infrastruktur bietet vielseitige Produktionsmassstäbe, deren Kapazitäten von Mikrotiterplatten für Screening-Anwendungen bis hin zu grösseren Operationen von bis zu 100 Litern in der Pilotproduktion reichen. Wir haben Zugang zu verschiedenen Analyse- und Reinigungstechniken für die anschliessende Reinigung und Analyse hochwertiger Produkte.

Adeno-assoziierte Viren (AAVs) bieten ein grosses Potenzial als Transportvehikel für die Gentherapie. Die Herstellung therapeutischer AAVs ist komplex und erfordert viele Schritte, um zum Endprodukt zu gelangen: Plasmidproduktion und -reinigung, Zellvermehrung, Plasmidtransfektion und schliesslich AAV-Produktion und -Reinigung.

Wir decken alle Schritte vom Plasmid zum Produkt für eine hochwertige AAV-Produktion ab. Wir produzieren und reinigen Plasmide mit unserer selbst entwickelten Plasmidplattform. Wir evaluieren verschiedene Bedingungen für die Plasmidtransfektion von Säugetierzellen, um die AAV-Ausbeute in Suspension zu erhöhen, optimieren die Produktionsbedingungen in Bioreaktoren und etablieren robuste und zuverlässige Reinigungsmethoden, um die produzierten AAV-Partikel später zu charakterisieren.

Steady-State-Perfusionsprozesse in Säugetierzellen stellen eine vielversprechende Alternative zu den derzeitigen Fed-Batch-Prozessen für die biopharmazeutische Produktion dar. Durch die kontinuierliche Zufuhr von Nährstoffen und die Entfernung von Abfallprodukten kann ein Steady State bei einem hohen VCD erreicht werden, was zu höheren Produktivitäten führt. Die Wirksamkeit rekombinanter therapeutischer Moleküle wird jedoch in hohem Masse von Qualitätsmerkmalen beeinflusst, wobei die Glykosylierung einer der kritischsten Faktoren ist.

Die Kontrolle des Qualitätsprofils von Biopharmazeutika während langfristiger Perfusionsprozesse kann eine Herausforderung darstellen. Angesichts der zunehmenden Zahl von Biosimilars, die aufgrund des Ablaufs von Patenten auf den Markt kommen, ist die Angleichung der Qualitätsmerkmale von Biosimilars an das Referenzarzneimittel für die biopharmazeutische Industrie von grossem Interesse. An der FHNW evaluieren wir verschiedene Strategien zur Prozessintensivierung, um die Produktivität zu steigern, wobei wir einen starken Fokus auf deren Auswirkungen auf die Produktqualität legen.

Das Labor für Bioverfahrenstechnik ist mit mehreren perfusionsoptimierten Bioreaktorsystemen ausgestattet, die TFF- oder ATF-Zellrückhaltesysteme enthalten. Für eine genaue Prozessüberwachung stehen modernste Inline-Sensortechnologie sowie At-Line-Analysegeräte einschliesslich eines Autosampler-Systems zur Verfügung. Darüber hinaus wird die neueste PAT-Technologie wie die Raman-Spektroskopie eingesetzt, um Echtzeitinformationen über Bioprozesse zu erhalten.

Seit ihrer Einführung durch die FDA im Jahr 2004 steht die Prozessanalysetechnologie (PAT) im Mittelpunkt der Prozesse in der biopharmazeutischen Industrie und ermöglicht eine verbesserte Kontrolle und ein besseres Verständnis der Produktionsabläufe. Durch zeitnahe Messungen kritischer Qualitätsmerkmale (CQA) online, at-line und offline, ohne den Prozess zu stören, ermöglicht PAT eine Qualitätssicherung in Echtzeit. Sie umfasst eine Vielzahl von Techniken wie Spektroskopie, Chromatographie sowie Chemometrie. Das ultimative Ziel von PAT ist es, ein so hohes Mass an Prozesskontrolle zu erreichen, dass die Konformität des Endprodukts und schliesslich die Freigabeprüfung in Echtzeit (RTRT) gewährleistet sind.

PAT-Techniken umfassen klassische Analysegeräte, Online-Sensoren und Datenanalysealgorithmen und nutzen sowohl Infrarot- als auch Ramanspektroskopie. Bei der Online-Anwendung in Fermentationen wie der Perfusionszellkultur werden verschiedene Medienkomponenten vorhergesagt, die sich auf die Produktqualität auswirken.

Wir sind Vorreiter bei der Entwicklung fortschrittlicher Techniken zur Verwaltung und Interpretation biotechnologischer Daten. Unsere Mission ist es, modernste Methoden für folgende Bereiche zu entwickeln:

• Datenbearbeitung: Verbesserung der Extraktion, Transformation und Verarbeitung komplexer biotechnologischer Daten.
• Prozessmodellierung: Entwicklung detaillierter und genauer Modelle, die komplexe biologische Prozesse abbilden.
• Simulation und Vorhersage: Verwendung von Modellen zur Simulation von Prozessen, zur Vorhersage von Ergebnissen und zum Verständnis potenzieller Szenarien.
• Optimierung: Verbesserung der Effizienz und Effektivität von Prozessen durch ausgefeilte Optimierungstechniken.

Derzeit liegt unser Hauptaugenmerk auf Upstream-Prozessen, zu denen die ersten Phasen der biotechnologischen Produktion gehören, wie beispielsweise die Herstellung von monoklonalen Antikörpern (mABs) und Adeno-assoziierten Viren (AAV) Kapseln unter Verwendung von Perfusionsprozessen. Durch die Nutzung unserer Expertise in den Bereichen maschinelles Lernen und computergestützte Modellierung möchten wir Innovationen vorantreiben und modernste Lösungen anbieten, die den besonderen Herausforderungen der Upstream-Bioprozessierung gerecht werden.