Innovative Therapeutika und Impfstoffe auf mRNA-Basis gelten als Hoffnungsträger gegen Krebs, Erbkrankheiten oder Infektionen, doch ihre Entwicklung und Herstellung ist aufwendig, langsam und kaum skalierbar. Um dies zu ändern, haben sieben Fraunhofer-Institute im Projekt RNAuto eine automatisierte, digital gesteuerte Produktionsanlage entwickelt, die schnell, flexibel und kosteneffizient arbeitet. Während die medizinische Forschung bei diesen Arzneimitteln – deren namensgebende Messenger-Ribonukleinsäure den Bauplan eines Proteins in Zellen transportiert – große Fortschritte erzielt hat, kann das Herstellungstempo aufgrund manueller Kontrollen und Zwischenschritte bislang nicht mit dem steigenden Bedarf mithalten. Die modular aufgebaute Fraunhofer-Anlage automatisiert diesen Prozess nun vollständig und integriert die Qualitätskontrolle direkt in die laufende Produktion. Das beschleunigt die Herstellung um ein Vielfaches und ermöglicht größere Mengen in einem Durchgang.
Unter der Projektleitung von Prof. Ulrike Köhl brachten die Forschendenteams ihre langjährige Erfahrung im molekularbiologischen Design und der Bioprozessentwicklung ein: »So entstand im Projekt u. a. ein hochqualitativer Prozess zur mRNA-Entwicklung für Zell- und Gentherapeutika«, erklärt Dr. Sandy Tretbar.
Schützende Nanokapseln für mRNA-Wirkstoffe
Da mRNA-basierte Wirkstoffe empfindlich sind und schnell zerfallen, werden sie mit einer schützenden Lipidkapsel umschlossen. Deren Lipidnanopartikel können dank einer zellmembranähnlichen Struktur mit der Zelle fusionieren und den Wirkstoff freigeben.
In der Prozesstechnik werden die mRNA-Moleküle zunächst kontinuierlich in einem Mikromischer mit Lipiden formuliert. Anschließend werden sie in einer Lösung stabilisiert, neutralisiert sowie filtriert, sodass das Endprodukt ohne Unterbrechungen in einem einzigen fließenden Prozess entsteht. Jeder Anlagenkomponente ist dabei ein Digitaler Zwilling zugeordnet, der während des Vorgangs Sensordaten erfasst – insbesondere vom Formulierungsmodul und der DLS-Analytik (dynamische Lichtstreuung), die als integrierte Qualitätskontrolle die Größe und Verteilung der Nanopartikel überwacht und manuelle Probenentnahmen überflüssig macht.
„Sämtliche Prozessdaten werden systematisch erfasst und in einer strukturierten digitalen Dokumentation hinterlegt, wodurch eine fundierte Grundlage für die datengetriebene Optimierung nachfolgender Produktionszyklen geschaffen wird“, erklärt Rolf Hendrik van Lengen. Niels König ergänzt: „Der modulare Aufbau des Systems ermöglicht eine flexible Anpassung an neue Bioprozesse und unterschiedliche Wirkstoffvarianten.“
Kostengünstige Produktion
Im Projekt RNAuto haben die Fraunhofer-Forschenden den Fokus auf die Optimierung der Produkt- und Prozessqualität gelegt und damit den Weg für eine schnelle, skalierbare sowie kosteneffiziente Produktion freigemacht. Um Sicherheit und Qualität ohne Einschränkungen zu gewährleisten, wurden bei allen Fertigungsschritten bereits die relevanten Standards gemäß Good Manufacturing Practice (GMP) integriert.
Die entwickelte Technologieplattform eignet sich ideal für Arzneimittelentwickler und -hersteller, die Varianten eines Wirkstoffs im Bereich der Gen- oder Zelltherapie oder einen modifizierten Impfstoff testen möchten, wobei Industriekunden maßgeschneiderte Bioprozesse und Produktionslösungen für eine zügige Entwicklung neuer mRNA-basierter Wirkstoffe angeboten werden können.
Quelle
Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie (06/2026)