Methode zur Steigerung der zell-spezifischen Produktivität von Produktionszelllinien durch gezielte Bestrahlung mit Blau-Licht

Durch gezielte Nutzung von blauen Licht kann die Produktivität von Protein-produzierenden Produktionszellen erheblich gesteigert werden, ohne dass hierbei genetische Modifikationen oder der Einsatz bestimmter Chemikalien notwendig ist.

• Signifikante Produktivitätssteigerung
• Breite Anwendbarkeit für verschiedene Zelllinien
• Nicht invasive Methode
• Einfache technische Umsetzung mittels handelsüblicher LEDs und günstigen Mikrocontrollern
• Keine genetischen Veränderungen der Zelllinien notwendig
• keine Zellkulturzusätze notwendig
• Ohne Nachrüstung kann die Produktivität bestehende Zellkultursysteme mit ATF-Perfusionsmodul einfach erhöht werden 

• Steigerung der Produktivität von bestehenden Zellkultursystemen zur Erhöhung der Produktausbeute mit einfachen Mitteln
• Herstellung solcher Proteine in Zellkultur, die zuvor entweder gar nicht oder nur mit großem Aufwand hergestellt werden konnten

Biopharmazeutische Arzneimittel spielen eine zunehmend bedeutende Rolle in der Diagnostik und Therapie. Im Gegensatz zur chemischen Synthese von Wirkstoffen und Medikamenten werden Biopharmazeutika biotechnologisch mit Hilfe von in Bioreaktoren gehaltenen Zellen hergestellt. Besonders sogenannte therapeutische monoklonale Antikörper können auf diese Weise erzeugt werden, wodurch neue Ansätze und gezielte Behandlungsmöglichkeiten für eine Vielzahl von Krankheiten (insbesondere von Krebserkrankungen) ermöglicht werden. Die Herstellung dieser vielfältigen Wirkstoffe mittels Zellkultursystemen ist jedoch komplex, erfordert spezifisches Know-how sowie besondere Technologien und Geräte.

Zur Steigerung der Produktionsrate und Ausbeuten werden im Bereich Zellkulturtechnik verschiedene Methoden eingesetzt. Gängige Methoden umfassen den Einsatz von Chemikalien (wie Natriumbutyrat), die Nutzung bestimmter genetischer Elemente oder die Anpassung physikalischer Kultivierungsbedingungen (wie Temperatur, pH-Wert, Osmolarität). Solche Ansätze stoßen jedoch schnell an die technischen Grenzen von Bioreaktoren, sind invasiv oder beeinträchtigen die Aufarbeitung des Produkts aus dem Kulturüberstand. Es besteht also Bedarf an neuen Methoden zur Steigerung der Produktivität von Produktionszellen bei der Herstellung von Biopharmazeutika, insbesondere an solchen Mitteln, die nicht invasiv sind, keine Zugabe von Substanzen zur Zellkultur erfordern und keine genetischen Veränderungen der Zellen erfordern.

Zur Überwindung der oben beschriebenen Herausforderungen wurde an der Universität Stuttgart eine innovative Methode entwickelt, um die Proteinproduktion von eukaryotischen Zellkulturen deutlich zu steigern. Hierbei haben die Wissenschaftler einen überraschenden und so nicht erwartenden Effekt von blauen Licht auf Zellen während der Produktionsphase.  ausgenutzt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass blaues Licht unter bestimmten Intensitäten und Wellenlängen keinen schädlichen oder abtötenden Effekt auf die Zellen hat, sondern - im Gegenteil - eine erhebliche Produktivitätssteigerung ermöglicht. Ebenfalls überraschend ist, dass für die Lichtempfindlichkeit keine besonderen optogenetischen Elemente oder Zellkulturzusätze notwendig sind. Dies erleichtert den Einsatz der Methode auf neue Proteine und bereits bestehende Zellkultursysteme sowie die nachfolgende Aufreinigung des Protein-Produkts. In Laborversuchen mit CHO-Zellen konnte durch den Einsatz der neuen Methode eine deutliche Steigerung der Produktivität von 50-70% erreicht werden. Die neue Methode ist anwendbar für gängige Produktionszelllinien wie CHO sowie HEK-, COS- oder HeLa-Zellen.

In Vorbereitung