Verfahren und Patente

Als kleinstem selbständigen Bestandteil des Lebens kommt Zellen und ihrer Vermehrung eine zentrale Bedeutung in der Natur als auch in der biotechnologischen Anwendung zu. Die Nutzung von Zellkulturen hat sich in vielen Bereichen als leistungsfähiges Werkzeug mit vielfältigen Möglichkeiten etabliert. Es wird erwartet, dass Zellkulturen und der industriellen Vermehrung von Zellen zukünftig besondere Bedeutung zukommen wird. Sei es als effiziente und ressourcenschonende Rohstoffquelle oder als Basis für die Gewinnung komplexer Biomoleküle.

Natürliche Zellen wachsen in den meisten Fällen nur in ihrer gewohnten Umgebung auf Oberflächen (adhärent), was ein unkontrolliertes Wachstum verhindert. Aus diesem Grund werden in herkömmlichen Zellkulturen oder -vermehrungen häufig modifizierte Zellen eingesetzt, bei denen dieser Mechanismus eliminiert wurde. Die Vermehrung unmodifizierter adhärenter Zellen ist bislang mit enormem Aufwand verbunden. Bislang hat sich keine Methode am Markt etabliert, die es ermöglicht, adhärent wachsende Zellen in dreidimensionalen Strukturen zu vermehren und als lebende Zelle aus diesen Strukturen herauszulösen.

Beeindruckende Forschungsergebnisse

Die wegweisende Forschung des akademischen Teams um den Gründer von CellTec System hat revolutionäre Entdeckungen hervorgebracht. Zum Beispiel fanden sie heraus, dass sich sehr potente adulte Stammzellen aus Drüsengewebe isolieren lassen (Current stem cell technology: Limitations and realistic expectations, Kruse, C., et al. (2008)  Engineering in Life Sciences,  8, 13-18; Glandular stem cells are a promising source for much more than β-cell replacement, Rapoport D.H. etal., (2009)  Ann. Anat., 191, 62-69.). Ebenso konnten sie aus nahezu allen Wirbeltieren aus unterschiedlichen Geweben vermehrungsfähige Zellkulturen etablieren  (Examination and recording of stem cells from wild animals; here: Snow Leopard (Uncia uncia) and Giraffe (Giraffa camelopardalis rothschildi), Ciba P., et al. (2010)  Zool. Garten,  79, 132-139; Die Deutsche Zellbank für Wildtiere “Alfred Brehm” (Cryo-Brehm) aus Theorien der Lebendsammlung, Hrsg. Karafyllis, N.C. doi.org/10.5771/9783495817285 ). Darüber hinaus haben sie ein Verfahren entwickelt, welches generell in der Lage ist, adhärent wachsende Zellkulturen in einem zyklischen Verfahren im Bioreaktor zu vermehren (siehe Patent weiter unten). Mit diesen Ergebnissen lässt sich der komplette Lebenszyklus einer industriellen Proliferation adhärent wachsender Zellen abdecken.

Im Anwendungsbereich konnten zusätzlich interessante Ergebnisse bei der Entwicklung zellbasierter Wundheilungsverfahren (The use of human sweat gland-derived stem cells for enhancing vascularization during dermal regeneration, Danner S., et al. (2012)  J. Investig. Dermatol.,  132, 1707-1716) und der Verwendung organotypischer Testsysteme (siehe Patent weiter unten) generiert werden.

Anwendung der Ergebnisse für innovative Verfahren

Auf Grundlage dieser Entdeckungen hat CellTec Systems ein einzigartiges Ökosystem aus richtungsweisenden Verfahren geschaffen, welches sich auf die Anforderungen der industriellen Proliferation adhärenter Zellen, insbesondere von Primärzellen konzentriert. Kern des Portfolios ist das Verfahren des zirkulären Kapselreaktors, welches die kontinuierliche Proliferation im Großmaßstab ermöglicht. Basierend auf aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen führen diese Verfahren zur Entwicklung revolutionärer Technologien rund um den Lebenszyklus industrieller Proliferation von Zellen und können für Endprodukte wie beispielsweise Cultivated Meat, Kosmetiktests, Proteinproduktion oder Impstoffherstellung sowie viele weitere eingesetzt werden.

Als Ergebnis der umfassenden und führenden Expertise rund um Zellvermehrung und Zellkulturen hat CellTec Systems die Verfahrensentwicklung und Absicherung verschiedener High-End-Technologien von höchster Relevanz erfolgreich durchgeführt. Diese Technologien sind die Basis eines Portfolios von Verfahren und Produkten in verschiedenen Bereichen der Zellvermehrung und Zellkultivierung. Dabei wurden verschiedene Patentanmeldungen über Methoden- und Verwendungsschutzansprüche erfolgreich durchgeführt. CellTec Systems verfolgt diese weltweit aktiv in verschiedenen Ländern, beispielsweise der EU, den USA und Japan.

1. Cultivated Meat

„Verfahren zur Herstellung einer biologischen Materialzusammensetzung tierischen Ursprungs“

Dieses Patent umfasst die Isolation von adulten Stammzellen aus tierischen gesunden Geweben sowie die Herstellung organoider Körper aus diesen Zellen. Weiterhin wird die Herstellung von Futter- bzw. Lebensmitteln aus diesen Organoiden beschrieben sowie unterschiedliche Schritte der Kultivierung der Zellen auf dem Weg dorthin. Verschiedene Verfahren, um aus den Organoiden größere Zellkomposite herzustellen sind ebenfalls Teil dieser Patentschrift.

2. Organoid als biologisches Testsystem

„Multizelluläre Testsysteme“

Verfahren zum Testen von Substanzen hinsichtlich ihrer Wirkung auf biologische Zellen unter Verwendung multizellulärer Zeltaggregate, als organoide Körper bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die zu testende Substanz in Kontakt mit den organoiden Körpern gebracht wird und deren Wirkung, falls vorhanden, durch eine morphologische oder anderweitig nachweisbare Veränderung dieser organoiden Кöгрег oder der darin enthaltenen Zelltypen festgestellt wird, wobei die organoiden Körper durch Aggregation und Differenzierung multipotenter oder pluripotenter adulter Stammzellen gebildet wurden und mindestens zwei verschiedene Zelltypen umfassen.

3. Zellbasiertes biologisches Gewebe

„Multizelluläre Gewebe- und Organkultursysteme“

Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler multizellulärer Gewebe- und Organkultursysteme in vitro unter Verwendung multizellulärer Säugerzellaggregate, als organoide Körper bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die organoiden Körper durch Aggregation und Differenzierung pluripotenter adulter Stammzellen aus exokrinem Drüsengewebe gebildet werden und differenzierte Zellen aller drei Keimblätter enthalten und dadurch dass das Gewebe- oder Organkultursystem eine physiologisch verträgliche Matrix oder ein physiologisch verträgliches Trägersystem umfasst, wobei die Matrix oder das Trägersystem die Form von Perlen, einschließlich Mikroperlen, eines Schaums, Gels, Hydrokolloids, einer Membran, eines Fadens, eines Netzes, eines Schwamms oder einer anderen porösen Struktur, eines textilen Gewebes, Vlieses oder eines natürlichen Organs oder Gewebes aufweist.

4. Zellstanze zur Mikroselektion von Zellaggregaten

„Verfahren und Vorrichtungen zur Bildung von Aggregaten biologischer Zellen“

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung von biologischen Zellen, insbesondere ein Verfahren zur Bildung von biologischen Zellaggregaten, und eine Zellkultivierungsvorrichtung.
Diese Kultivierungseinrichtung erlaubt es in großen Mengen gleichmäßig  geformte Zellaggregate der selben Größe zu generieren, um damit z.B. in Testsystemen vergleichbare Aussagen zu erhalten. Dabei werden Zellen auf einem Substrat wachsen gelassen, das eine Vielzahl von Substratöffnungen aufweist. Dies ermöglicht es, aus den Substratöffnungen gleichmäßige Zellaggregate herauszulösen und sie entsprechenden Testverfahren zuzuführen.

5. Zirkularer Kapselreaktor zur Proliferation adhärenter Zellen

„Verfahren zur Kultivierung von Zellen in Adhäsionskultur unter Verwendung eines Zellkultur-Trägers in Kapselform, sowie Zellkultur-Träger dafür“

Das Verfahren betrifft die Kultivierung von Zellen in Adhäsionskultur und umfasst mindestens die folgenden Schritte:

a) Lösen oder Suspendieren eines vernetzungsfähigen, biokompatiblen Materials mit Adhäsionsstellen für Zellen in einem Zellkulturmedium,

b) Suspendieren von Zellen in dem Zellkulturmedium, welches das vernetzungsfähige, biokompatible Material enthält,

c) Eintropfen der Zellsuspension in ein Medium unter Bedingungen, welche die Vernetzung des biokompatiblen Materials initiieren oder erlauben, wobei entweder die Zellsuspension oder das Medium, in welches die Zellsuspension eingetropft wird, das vernetzungsfähige biokompatible Material enthält,

d) Bilden von stabilen, vorzugsweise porösen, Kapseln aus vernetztem biokompatiblem Material, welche inkorporierte adhärente Zellen enthalten,

e) Proliferieren der adhärenten Zellen in den Kapseln für eine vorgegebene Zeitspanne,

f) Auflösen des Kapselmaterials durch einen physikalischen oder chemischen Stimulus und Freisetzen der Zellen als Zellsuspension,

wobei die in Schritt f) freigesetzten Zellen erneut in einem Zellkulturmedium, welches ein vernetzungsfähiges, biokompatibles Material enthält, suspendiert und die Schritte c)–f) mindestens einmal wiederholt werden.

Neben unserer eigenen Entwicklungstätigkeit vergeben wir Lizenzen für die Nutzung unserer patentierter Verfahren. Für Rückfragen diesbezüglich stehen wir Ihnen gerne jederzeit zur Verfügung.