KMU-innovativ Verbundprojekt: Erarbeitung einer Entwicklungs- und Produktionsplattform für Lipid-basierte Nanopartikel zur hoch flexiblen Herstellung von rekombinanten Proteinen in eukaryotischen Zellen (NanoTransfekt); Teilprojekt: Skalierung und Bioreaktor

Abstract

Zur effizienten Herstellung rekombinanter Proteine in Zellkulturen wurden im Rahmen des Projekts DNA-beladene Lipid-Nanopartikel (LNP) als neuartige Plattform für die transiente genetische Modifikation eukaryotischer Zelllinien entwickelt. Ziel war die Etablierung einer kosteneffizienten, flexiblen und skalierbaren Technologie zur rekombinanten Proteinproduktion. Hierfür wurden mehrere technologische Entwicklungsstränge parallel verfolgt. Ein zentraler Schwerpunkt lag auf der Entwicklung einer mikrofluidischen Produktionsplattform zur kontrollierten Herstellung von LNP, bestehend aus einem mikrofluidischen Betriebsgerät sowie den dazugehörigen Mikrofluidikchips. Ergänzend wurden spezielle Reagenzien und geeignete Lipidformulierungen für die LNP-Herstellung in diesem System entwickelt. Durch systematische experimentelle Untersuchungen wurden die optimalen Betriebsparameter für die Herstellung der LNP ermittelt. Hierzu zählten insbesondere die Zusammensetzung der Lipidformulierungen, die Auswahl geeigneter Plasmid-DNA (pDNA) zur Beladung der Partikel sowie prozessrelevante Parameter der mikrofluidischen Herstellung. Parallel dazu wurden geeignete Bedingungen für die transiente Transfektion verschiedener eukaryotischer Zelllinien entwickelt und optimiert, um eine effiziente Aufnahme der LNP, eine erfolgreiche intrazelluläre Freisetzung der DNA-Fracht sowie eine möglichst hohe Expression rekombinanter Zielproteine zu gewährleisten. Das Gesamtziel des Projekts bestand in der Entwicklung eines integrierten, mikrofluidikbasierten LNP-Produktions- und Transfektionssystems, dass eine schnelle, reproduzierbare und perspektivisch bis in den Bioreaktormaßstab skalierbare Herstellung rekombinanter Proteine ermöglicht.