Fraunhofer-Projektzentrum Stammzellprozesstechnik

Das Fraunhofer-Projektzentrum für Stammzellprozesstechnik am Standort Würzburg bildet durch die Bündelung der komplementären Expertisen der Kerninstitute Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT und Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC ein national und international sichtbares Kompetenzzentrum im Bereich Stammzellprozesstechnik unter Verwendung neuartiger Materialien. Ziel ist es, Stammzellprozesse durch Automatisierungslösungen in einen industriellen Maßstab zu überführen und mit Hilfe von neuartigen Materialien im Bereich der Zellexpansion, -differenzierung und Kryokonservierung zu verbessern.

Mit der Entdeckung von »induzierten pluripotenten Stammzellen« (iPS-Technologie) durch Shin' ya Yamanaka wurde 2006 ein Paradigmenwechsel eingeleitet. Diese Technologie ermöglicht es nun, durch genetische "Umprogrammierung" künstliche embryonale Stammzellen aus somatischen Zellen zu gewinnen. iPS-Zellen haben das Potenzial, sich wieder in nahezu jeden Zelltyp des menschlichen Körpers zu differenzieren und sind ethisch unproblematisch. Im Jahr 2012 – nur sechs Jahre nach seiner Veröffentlichung – erhielten Yamanaka und John Gurdon für diese Entdeckung den Nobelpreis für Physiologie und Medizin. Diese Technologie ermöglicht nun die Herstellung von patienten- oder krankheitsspezifischen Zellmodellen für die Entdeckung und Entwicklung neuer und effizienterer Medikamente.

Ein grundsätzliches Problem für den vermehrten und routinemäßigen Einsatz der iPS-Technologie in zukünftigen Therapieansätzen besteht darin, dass die für die Anwendung benötigten Zellen nicht in der erforderlichen Anzahl und Qualität hergestellt werden können. Es besteht ein Defizit in breit funktionierenden, hochskalierten und validierten Bioprozesstechniken zur Herstellung und Aufbereitung von hochwertigen Stammzellen und daraus abgeleiteten Zellen. Ein Problem ist der Mangel an spezifisch angepassten Materialien mit der Eigenschaft, im Rahmen der 2D- und 3D-Kultivierung geeignete bioaktive Oberflächen oder Gerüststrukturen bereitzustellen.

Das Fraunhofer-Projektzentrum für Stammzellprozesstechnik in Würzburg vereint die materialwissenschaftliche Kompetenz des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC und die Kompetenz zur Automatisierung biomedizinischer Workflows im Bereich der iPS-Zellen des Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT an einem Standort. Damit bietet das Projektzentrum ein integriertes Portfolio für die Entwicklung anwendungsspezifischer Hochdurchsatz-Produktionsprozesse für Stammzellanwendungen. Das Projektzentrum vereint eine einzigartige Kombination aus Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Materialinnovationen für Bioreaktoren, Tissue-Engineering-Gerüste und neuartige autonome Zellproduktion.