Production automatisée et rentable de vaccins à ARNm ainsi que de thérapies cellulaires et géniques
"Le système permettra une production automatisée, basée sur des composants, flexible et validable
Les vaccins à base d'ARNm et les thérapies géniques/cellulaires offrent de nouvelles possibilités aux médecins dans la lutte contre le cancer et les maladies infectieuses ou héréditaires. Cependant, la fabrication de ces produits pharmaceutiques innovants est un processus coûteux et long. Le projet phare Fraunhofer RNAuto vise à utiliser des technologies de production automatisées pour faciliter la production rentable et en grande quantité de médicaments à base d'ARNm et de médicaments pour les thérapies personnalisées, qui peuvent ensuite être mis à disposition à un prix abordable. Du 13 au 16 novembre, des chercheurs de la Fraunhofer-Gesellschaft présenteront pour la première fois un démonstrateur de système de criblage pour l'encapsulation automatisée d'ARNm dans des nanotransporteurs au COMPAMED de Düsseldorf (hall 8a, stand G10).
Technologies de production automatisée pour les vaccins à base d'ARNm ainsi que pour les thérapies cellulaires et géniques.
© Fraunhofer IZI
Le développement de vaccins et de produits pharmaceutiques à base d'ARNm pour des thérapies innovantes telles que les thérapies géniques et cellulaires est en plein essor. Stimulé en partie par la pandémie de COVID-19, le marché des médicaments de thérapie innovante (ATMP) connaît une croissance constante. Ces produits pharmaceutiques destinés à des thérapies innovantes représentent une étape décisive dans le traitement de maladies complexes, auparavant incurables, y compris de nombreux types de cancer. Cependant, les médicaments de ce type ne sont encore administrés que dans de rares cas, en raison des inconvénients liés au processus de fabrication laborieux et coûteux qui, jusqu'à présent, impliquait souvent la fabrication manuelle des produits. Pour offrir au plus grand nombre de patients possible des thérapies personnalisées, les processus de production devront être numérisés et automatisés. Les sept instituts Fraunhofer impliqués dans le projet RNAuto lighthouse mettent donc en commun leur expertise dans les domaines de la médecine, de la biologie et de l'ingénierie afin de faciliter la production rapide, automatisée et rentable de grandes quantités de vaccins à ARNm ainsi que de thérapies géniques et cellulaires qui utilisent l'ARNm comme matériau de départ. Les chercheurs se concentrent notamment sur le développement d'un système de criblage - capable d'être mis à l'échelle au niveau industriel - avec une gestion numérique des processus et un contrôle de qualité basé sur les données, qui peut être utilisé pour encapsuler l'ARNm (ARN messager) dans des nanotransporteurs lipidiques. Dans un premier temps, l'équipe du projet vise à produire des ingrédients actifs d'ARNm à l'échelle du laboratoire dans des quantités allant jusqu'à 20 ml. En collaboration avec les instituts Fraunhofer de microtechnique et de microsystèmes IMM, de technologie de production IPT et de thérapie cellulaire et d'immunologie IZI, l'institut Fraunhofer de génie logiciel expérimental IESE coordonne la conception et le développement du système de criblage automatisé à base de composants.
Composants remplaçables et combinables
Le système mesure 1,20 m x 0,90 m x 0,90 m et se compose de modules de production évolutifs, flexibles et non propriétaires, qui peuvent être remplacés par un système plug-and-play en cas de défaut.
Pour produire un ARNm pharmaceutique fiable, il faut garantir une qualité constante du produit. Cela implique de quantifier la quantité d'ARNm encapsulé dans les nanotransporteurs. La proportion irrégulière d'ARNm encapsulé au début du processus de mélange et les cadences élevées du processus de production posent des problèmes pour le contrôle continu de la qualité. "La technique d'encapsulation de l'ARNm dans les capsules/pellets lipidiques est extrêmement complexe. De nombreux paramètres - tels que la longueur et la structure de l'ARNm, la taille, la viscosité et la charge des lipides, ou les réglages de la machine tels que la pression, la vitesse d'écoulement et la température - ont un impact sur la qualité de l'encapsulation", explique Rolf Hendrik van Lengen, directeur du programme Digital Healthcare au Fraunhofer IESE. En raison de la variation des viscosités du mélange, des indices de réfraction, des conductivités, des températures et des valeurs de pH qui en résulte, et de l'impact correspondant sur la qualité du produit, l'optimisation du processus est cruciale, de même que le contrôle qualité complet des fractions.
Système avec analyse en ligne intégrée pour l'assurance qualité et la documentation numériques
Tous les aspects de l'assurance qualité et du contrôle des processus (c'est-à-dire le contrôle de la pompe, du mélangeur, etc.) sont cartographiés numériquement par le biais de jumeaux numériques et d'outils logiciels basés sur l'IA - une première dans la production d'ingrédients actifs à base d'ARNm. Pour ce faire, les chercheurs exploitent leur expérience de l'industrie 4.0 et utilisent des logiciels tels que le middleware Eclipse BaSyx Industry 4.0 du Fraunhofer IESE et le logiciel de contrôle des processus COPE du Fraunhofer IPT. Les informations numériques requises sont fournies aux jumeaux numériques via la diffusion dynamique de la lumière (DLS) - une technique de mesure pour caractériser la taille des particules dans les émulsions - ainsi que des capteurs de température et de pression supplémentaires afin qu'elles puissent être documentées, chaque composant étant représenté par son propre jumeau numérique.
Le système de criblage permet aux partenaires du projet de trouver la combinaison idéale d'ARNm et de lipides et le meilleur degré d'encapsulation possible. Chaque essai individuel avec des paramètres modifiés peut être enregistré numériquement à l'aide du jumeau numérique pour la qualité du produit. Cela signifie que toute erreur - telle que des températures trop basses - peut être documentée et mise à disposition numériquement. Lorsque le système atteindra la phase finale d'expansion, le jumeau numérique sera en mesure d'initier les mesures correctives appropriées lorsqu'une telle situation se produira. "Grâce à nos analyses en ligne intégrées, nous pouvons mesurer automatiquement la qualité au cours du processus de fabrication afin de déterminer la composition idéale de l'ingrédient actif. Pour de nombreux processus de fabrication pharmaceutique, il est d'usage de prélever des échantillons en cours de processus et de les faire analyser à l'extérieur. Dans le pire des cas, des lots entiers doivent être éliminés. Nous pouvons éviter cela grâce à notre système d'analyse en ligne", explique l'informaticien van Lengen. "Le système permettra une production automatisée, basée sur les composants, flexible et validable. Une fois le système achevé, l'équipe de recherche sera en mesure de produire 20 ml d'ingrédient actif ARNm de qualité garantie en quelques secondes.
Dès que le système sera prêt, l'ingrédient actif ARNm sera produit automatiquement dans le cadre du projet RNAuto en tant que prophylaxie contre le virus du Nil occidental, et son efficacité sera testée au Fraunhofer IZI de Leipzig. Le système achevé devrait être prêt à être utilisé au Fraunhofer IMM à Mayence d'ici la fin de 2025 et sera également mis à la disposition des partenaires industriels. Les principaux éléments du système de démonstration - les pompes, le mélangeur et les composants numériques - seront présentés sur le stand commun Fraunhofer (hall 8a, stand G10) au salon COMPAMED de Düsseldorf, du 13 au 16 novembre.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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