Productie van botvormende callus organoiden door de introductie van automatizering en at-line opvolging

Botbreuken zijn een van de meest voorkomende trauma's wereldwijd. Meestal volstaat de regeneratieve capaciteit van onze botten zelf om de breuken te genezen. Helaas zijn er nog steeds 5-10% van deze botbreuken die niet voldoende genezen en die dus een belangrijk clinisch en sociaal probleem vormen.

Het veld van de weefselbouwkunde, een vorm van celtherapie, heeft als doel een therapeutische oplossing te vinden voor deze patienten. Dit is mogelijk door levende patient-eigen cellen te gebruiken voor het creëren van bioartificiële weefsels die dan terug in de patient getransplanteerd worden. Het biologische systeem dat hier gehanteerd wordt, is erg complex en traditionele weefselbouwkunde is vooral gebaseerd op empirische bevindingen. Daarom is een biomimetische aanpak volgens de ontwikkelingskunde erg interessant. Dit houdt in dat de natuurlijke ontwikkelingsstadia nagebootst worden door ze in vitro op te spitsen in modulaire subprocessen. Deze modulaire aanpak laat toe een rationeel, reproduceerbaar en robust vervaardigingsprocess te ontwikkelen volgens de pricipes van 'quality by design(QbD)'.

Het eerste voordeel van deze strategie is dat het modulaire schaalvergroting mogelijk maakt met behulp van robotica en automatizering. Tijdens de onderzoeksfase worden protocols vaak enkel uitgevoerd op een kleine experimentele schaal door gespecializeerd personeel. Maar ondanks veelbelovende resultaten, blijkt de drempel naar een klinische setting vaak te hoog. Een vroege integratie van robotica kan deze drempel verlagen, vooral in de stappen die traag en personeel afhankelijk zijn.

Een belangrijk aspect van QbD in celtherapie is de integratie van 'proces analytische technologie (PAT)' die toelaat het process continu te monitoren. Momenteel wordt dit vooral gedaan op basis van algemene metingen van zuurtegraad, temperatuur etc., of metabolieten zoals CO2 of lactaat. Maar deze metingen kunnen niet voldoende gelinkt worden met het fenotype, en dus de identiteit, van de celpopulatie. Een mogelijke oplossing hiervoor is het meten van proteïnen die door bepaalde cellen geproduceerd worden.

Dit project zal de drempel naar een klinische setting verlagen door het aantonen van de mogelijkheid tot automatizering. Bovendien is het doel om de vroege ontwikkelingsstadia van hypertrophie in endochondrale botvorming te definiëren door middel van proteïnen die in het groeimedium geproduceerd worden. Daarna zal een apparaat voor proteïne metingen gebruikt worden voor at-line kwaliteitscontrole. Uiteindelijk zal dit het gemakkelijker maken om weefselbouwkundige cel therapiën te vertalen naar een klinische setting.