Im Leitprojekt RNAuto forschen sieben Fraunhofer-Institute an automatisierten Produktionstechnologien für innovative mRNA-basierte Arzneimittel. Damit werden die technologischen Voraussetzungen für den Zugang zu neuartigen Impfstoffen oder Gen- und Zelltherapeutika für eine Vielzahl von Patientinnen und Patienten geschaffen. Ziel ist es, eine ressourcenschonende und wirtschaftliche Gesundheitsversorgung zu gewährleisten.

Bisherige Lösungsansätze bilden die vollständige Prozesskette zur skalierten Herstellung unter den hohen Anforderungen der guten Herstellungspraxis (good manufacturing practice, GMP) nicht ausreichend ab. Durch fehlende Schnittstellen, einen modularen Aufbau und passende Sensorik für die Online-Qualitätskontrolle sind bei halb automatisierten All-in-One-Geräten nach wie vor viele manuelle Arbeitsschritte notwendig. Darüber hinaus sind diese Geräte nicht für allogene Zelltherapeutika nutzbar. Ziel des Konsortiums ist daher die Entwicklung einer automatisierten Screening-Anlage für die Prozessentwicklung von mRNA-Nanotransportern sowie eines geschlossenen Expansionsmoduls mit integrierter Qualitätskontrolle. Durch die Abbildung aller Prozessschritte in einem digitalen Zwilling lässt sich die Produktionen kontinuierlich überwachen und optimieren. 

Das Fraunhofer IMS ist im Leitprojekt maßgeblich für die Entwicklung der Sensorik zur Online-Qualitätskontrolle verantwortlich. In enger Kooperation mit dem Fraunhofer IMM wird ein miniaturisiertes, auf Fluoreszenz basierendes Durchflusszytometer-Modul entwickelt, das durch mikrofluidische Probenprozessierung den Zustand der Zellen in nur wenigen hundert Mikrolitern überwacht. Das Fraunhofer IMS setzt zeitaufgelöste Photodetektor-Arrays auf Basis der Single-Photon Avalanche Diode (SPAD) Technologie ein. Diese werden über mikrosystemtechnische 3D-Integrationstechnologien mit der Mikrofluidik zu einer Messeinheit zusammengebracht. Über eine sensornahe KI-basierte Datenanalyse werden multiparametrische Daten aus dem zeitlichen Verlauf des Fluoreszenzsignals extrahiert und für die Prozesskontrolle bereitgestellt.

Die Machbarkeit des Vorhabens wird anhand zweier Wirkstoffkandidaten demonstriert – einem mRNA-Impfstoff zur Prophylaxe gegen die Viruserkrankung West-Nil-Fieber und einem mRNA-induzierten Gentherapeutikum gegen Krebserkrankungen, das auf natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) gesunder Spender basieren.