Forschung

Die Vision des CD Labors ist es die Produktion von rAAV zur Gentherapie vom kostenintensiven, Empirie-getriebenen Ansatz zu einer wissens- und modellbasierten Prozessentwicklung und Produktion zu führen. Dazu braucht es profundes Verständnis von Zusammenhängen wie Ziellinien, therapeutischen Gene oder Prozessbedingungen miteinander interagieren und die Qualität und Menge an rAAV beeinflussen. Wir werden Analysen ausbauen, die eine genaue Charakterisierung von rAAV und Verunreinigungen ermöglichen. Eine der wichtigsten Aufgaben wird hier die Differenzierung zwischen mit therapeutischer DNA beladenen und leeren rAAVs sein, nachdem unterschiedliche Zelllinien und verschiedenen therapeutische Gene zu stark variierenden Verhältnissen zwischen diesen Varianten führen. Die Überprüfung der Produktqualität wird zurzeit mittels Analysen im Anschluss an den Prozess durchgeführt. Solche Analysen sind zeit-und kostenintensiv, und verlangen Stehzeiten im Prozess. Sie liefern nur rückblickend Informationen und können daher nicht zur Prozesssteuerung verwendet werden. Daher werden Sensoren untersucht, die während des Prozesses wichtige Prozessparameter aufzeichnen und Information über dessen Verlauf liefern. Das erlaubt die Prozessüberwachung und -steuerung d.h. ein Eingreifen in den Prozess zur Sicherung der gewünschten Qualität. Diese Vorgehensweise erhöht nicht nur die Sicherheit der Prozesse, sondern auch deren Effizienz. Um ein systematisches Verständnis wichtiger Parameter und deren Zusammenspiel zu erarbeiten, werden verschiedene HEK Ziellinien untersucht und genomweite Analysen der Zellantwort auf die Virusproduktion erhoben. Darauf basierende werden Strategien zur Verbesserung der rAAV Ausbeute und deren Qualität entwickelt. Optimierte Zellinien and Prozessierungstrategien in den Produktionsmaßstab zu bringen ist ein mehrstufiger zeit-und kostenintensiver Prozess. Der kleinste zur Zeit für die Prozessentwicklung von rAAV Produktion zur Verfügung stehende Maßstab ist der Labormaßstab, der auf Grund des relativ hohen Materialaufwandes nur eine limitierte Anzahl an Experimenten zulässt. Nur eine miniaturisierte Prozessentwicklungsplattform ermöglicht einen integrierten Ansatz zur Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Prozessschritten oder Up und Downstream Processing. Diese wird daher für die Prozessentwicklung von rAAV aufgesetzt und wird alle relevanten Schritte der Zellkultivierung und des Downstream Processing umfassen. Beispielhaft wird schließlich ein optimierter Prozess auf dieser Plattform erarbeitet und mit einem derzeitigen Prozess verglichen.

deCIPHER sieht die Entwicklung einer nativen mehrdimensionalen Flüssigchromatographie-Plattform vor und untersucht ihre Möglichkeiten für eine umfassende chemische Profilierung und biophysikalische Charakterisierung von monoklonalen Antikörpervarianten in einem kontinuierlichen nachgelagerten Verarbeitungsablauf. Dies beinhaltet die Entwicklung einer einzigartigen biomimetischen Säulentechnologie und deren Implementierung in die native MD-LC-Plattform. Schließlich wird das Potenzial der deCIPHER-Technologie bewertet, um zum ersten Mal anomale Translationseffekte von IgG-mAbs zu untersuchen und neu auftretendes sekretorisches Immunglobulin A in einem DSP-Workflow umfassend zu charakterisieren.

Lipid-Nano-Partikel (LNPs) haben nicht zuletzt durch ihre Relevanz als effizienter Covid-Impfstoff enorm an Bedeutung und wissenschaftlichen Interesse gewonnen. Obwohl mittlerweile bereit kommerzielle Produkte am Markt sind, bleiben noch zahlreiche wissenschaftliche Fragen für verschiedenste Anwendungen offen um das Potential wissenschaftlich zu fundieren. Im vorliegenden Projekt sollen die relevanten Prozessparameter des in-house mixing device (Karola Vorauer-Uhl), optimierte Methoden zur Charakterisierung der mRNA in ihrer komplexen Lipidmatrix (Reingard Grabherr) entwickelt werden. Am DBT gibt es in beiden Instituten die notwendige fachliche Kompetenz dieses Kooperationsprojekt durchzuführen. Unser Partner (Klaus Orlinger (Hookipa Biotech GmbH; Helmut-Qualtinger-Gasse 2;1030 Vienna, Austria;) hat die ausgewiesene Expertise für das Design von geeigneten mRNAs. In diesem Projekt wird ein Small Scale Verfahren für sogenannte mRNA-LNPs entwickelt. Dabei gilt es die mRNA mit verschiedenen, definierten Lipiden durch kontrolliertes Mischen homogene, stabile Partikel herzustellen. Das Gelingen ist dabei von bioverfahrenstechnischen Parameter und dem passenden Design abhängig. Um die Zwischen- und Endstufen zu charakterisieren werden molekularbiologische Tests entwickelt und angewendet. Für das Design und die Synthese der mRNA ist ausschließlich Klaus Orlinger zuständig. Das Ziel ist es, mit den vorliegenden Expertisen tiefere Erkenntnisse über die Formierung und Eigenschaften von mRNA-LNPs zu gewinnen. Die gewonnene Expertise ist für alle Projektpartner von großem Interesse um in ihrer Kernexpertise neues Wissen zu akkumulieren. Workpackages: Design und Synthese der mRNA (Orlinger) Design und Herstellung von mRNA-LNPs im Micro Scale (Karola Vorauer-Uhl) Methodenentwicklung für mRNA-LNPs und Charakterisieren alle Proben (Grabherr)