Stammzellen in großem Maßstab produzieren

Forschung zu medizinischen Zwecken kann lebenswichtige Erkenntnisse liefern. Umso besser, wenn bestimmte Reaktionen in menschlichen oder tierischen Körperzellen in großem Maßstab untersucht und Fortschritte so beschleunigt werden können. Ein Team Forschender der Hochschule Emden/Leer und weiterer Partner setzt hier an: Im Projekt „INDUZELL“ wird an einem Prozess geforscht, mit dem im Labor gezüchtete Zellen im industriellen Maßstab produziert werden können.

Derzeit werden Stammzellen noch in einzelnen Petrischalen im Labor vermehrt. In einem großen Bioreaktor könnte die Kultivierung und Vermehrung sehr viel effizienter erfolgen – dafür fehlen jedoch derzeit belastbare Daten, die eine verlässliche Herstellung intakter Stammzellen garantiert. „Unser Ziel ist es, ein hybrides Prozessmodell zur Optimierung der Stammzellenkultivierung in Bioreaktoren zu entwickeln, das klassische Ansätze der Reaktionstechnik mit datenbasierten Methoden kombiniert“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Jens Hüppmeier, der seitens der Hochschule Emden/Leer gemeinsam mit dem wissenschaftlichen Mitarbeiter Mohammad Farhan einen wichtigen Teilaspekt im Projekt bearbeitet. 

Farhan entwickelt derzeit ein mathematisches Modell, das mit Daten gefüttert werden kann, die wiederum die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) bei Versuchen in einem kleinen Reaktor-Modell liefern wird. Anschließend werden Farhan und Hüppmeier eine Simulation entwickeln, die schließlich verlässliche Aussagen über die optimalen Produktionsbedingungen im großen Bioreaktor liefern soll.

Durch die Integration von Mikroskopie-Daten, mit denen Forschende der Leibniz Universität Hannover befasst sind, und künstlicher Intelligenz zur Bildanalyse, die bei der Hochschule Hannover liegt, soll die Prozessbeurteilung zudem deutlich verbessert und eine präzisere, zeitnahe Prozessüberwachung ermöglicht werden. Die schrittweise Hochskalierung von Labor- bis hin zu 10-Liter-Bioreaktoren in Zusammenarbeit mit der MHH stellt sicher, dass die Ergebnisse auch in industriell relevanten Maßstäben anwendbar sind. 

Die Ergebnisse sollen laut Hüppmeier nicht nur die Forschung in der regenerativen Medizin, sondern auch der nachhaltigen zellbasierten Lebensmittelproduktion bereichern. Durch ressourceneffiziente Prozessoptimierung und die Förderung innovativer biotechnologischer Anwendungen leiste das Projekt zudem einen wesentlichen Beitrag im Bereich der Nachhaltigkeit.

Das Projekt INDUZELL wird durch das Land Niedersachsen und den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) mit rund 220.000 Euro gefördert. Neben der Hochschule Emden/Leer sind die Hochschule Hannover, die Medizinische Hochschule Hannover, die Leibniz Universität Hannover sowie die Unternehmen Cultimate Foods, Satorius Stedim Biotech und Histomography beteiligt.