Scientist@Sanofi - Eva Jungbluth bringt Biologika vom Labor in die Produktion

Die Biotechnologin leitet am BioCampus ein Laborteam in der Forschung und Entwicklung im Bereich Downstream Processing (DSP) der Mikrobiellen Plattform, also in der Gewinnung und Aufreinigung von biologisch hergestellten Arzneimittelwirkstoffen. Über unsere Pilotanlage nehmen wir eine wichtige Brückenfunktion ein: Wir sind das Bindeglied zwischen unseren Kolleg*innen in der Entwicklungslaboren und den Produktionsanlagen für die klinische Prüfware“, erklärt Eva Jungbluth. Ihre Mission ist es, Laborprozesse auf ihre Skalierbarkeit zu prüfen und so zu optimieren, dass diese später in der Produktion funktionieren.

„Unsere zentrale Aufgabe ist das Hochskalieren aus dem Labormaßstab. Dabei identifizieren wir frühzeitig Herausforderungen, bevor die Prozesse von unseren Kolleg*innen in der Produktion angewendet werden“, erläutert Jungbluth. „Das ist entscheidend, denn was im Labor funktioniert, muss nicht automatisch im großen Maßstab funktionieren.“

Ihr Team im Bereich Bioprocess Engineering arbeitet in einer technischen Pilotanlage, also einer Art Testanlage für die Produktion von Wirkstoffen für klinische Studien, der sogenannten klinischen Prüfware. Dazu verwenden sie verschiedene Chromatographietechniken und Filtrationen sowie weitere projektabhängige Prozessschritte, um den eigentlichen Wirkstoff, aus der Fermentation aufzubereiten damit dieser letztlich zum verabreichungsfertigen Medikament verarbeitet werden kann.

Als Laborleiterin im DSP nutzt Eva Jungbluth bei Sanofi ihre umfassende praktische Erfahrung in den verschiedenen Prozessen. Ihr akademischer Weg dahin verlief dual: Parallel zur Ausbildung als Chemielaborantin am Biocampus absolvierte sie einen Bachelor in Chemical Engineering, später folgte berufsbegleitend ein Master in industrieller Biotechnologie.

Vom Labor zur Fabrik: warum Biologika besondere Sorgfalt beim Scale-up verlangen

Im Bereich Chemistry, Manufacturing und Controls (CMC), dem übergeordneten Entwicklungsbereich bei Sanofi, zu der Eva Jungbluth und ihr Team gehören, erfolgen alle Aktivitäten, die nötig sind, um ein im Labor erforschtes Molekül in ein industriell herstellbares Medikament zu verwandeln. Damit verknüpft CMC die Entdeckung im Forschungslabor mit der Produktion für Patient*innen, die Arzneimittel in ihrer finalen Darreichungsform benötigen.

„Wir arbeiten an innovativen Biologika“, sagt die Biotechnologin. „Wir generieren Materialmengen für diverse Studien, Analysenmethoden- sowie die weitere Laborentwicklung und bewerten auch, wie sich die einzelnen Prozessstufen beim Scale-up verhalten. Denn die Ausweitung hin zu größeren Produktionsmengen ist ein kritischer Schritt zwischen dem, was im Labor funktioniert, und dem, was später in der Produktion läuft.“

Die Herausforderung dabei: Ein Biologikum – etwa ein Antikörper Molekül – wird von lebenden Zellen produziert. Anders als bei chemisch synthetisierten Wirkstoffen entstehen dabei komplexe Moleküle, deren Herstellung äußerst empfindlich auf Veränderungen reagiert.

Was das konkret bedeutet, illustriert ein typisches Szenario aus der Biologika-Entwicklung: Ein Antikörpermedikament durchläuft nach der Fermentation – der biotechnologischen Herstellung durch Mikroorganismen oder Zellkulturen – mehrere Reinigungsschritte. Trotz umfangreicher Reinigung könnte dabei ein Enzym in minimalen Konzentrationen in der Formulierung verbleiben. Über längere Zeit könnte dieses Enzym möglicherweise einen Hilfsstoff abbauen, der den Antikörper stabilisiert. Was im Labormaßstab mit kurzen Lagerzeiten nicht ins Gewicht fällt, darf jedoch auch für die spätere industrielle Produktion mit längeren Lagerzeiträumen nicht zum Problem werden. Genau solche spezifischen Herausforderungen zu identifizieren, bevor die Herstellung in größerem Maßstab beginnt, gehört zu den Kernaufgaben von Jungbluths Team.

„Für uns heißt das, dass wir die Prozesse aus dem Labor verstehen müssen, um sie auf größere Mengen hochzufahren. Wir müssen dabei analysieren, welche Schritte sich als problematisch erweisen könnten“, erläutert sie. „Diese Bewertung hilft dabei, früh zu erkennen, wo Anpassungen nötig sind.“

Die Herstellungsprozesse müssen dabei mehreren Anforderungen gleichzeitig genügen: Sie müssen hochproduktiv sein, um für den Standort auch wirtschaftlich tragfähig zu bleiben; sie müssen robust sein, damit jede Charge dieselbe Qualität liefert; und das Produkt muss über die gesamte Haltbarkeitsdauer stabil bleiben. Das ist eine besondere Herausforderung bei biologischen Molekülen, die empfindlicher sind als chemische Wirkstoffe.

„Wir passen Prozesse gemeinsam so an, dass sie sowohl bei uns in der Versuchsanlage als auch später erfolgreich in den nachgelagerten Produktionsanlagen zu spezifikationsgerechten Wirkstoffen führen“, ergänzt Jungbluth. „Diese enge Abstimmung ist essenziell. Nur so können wir sicherstellen, dass Wirkstoffe den Weg vom Labor zu den Patient*innen erfolgreich schaffen.“

Digitale Prozesse schließen die Lücke zwischen Forschung und Produktion

Digitale Werkzeuge unterstützen diese Arbeit zunehmend. Jungbluth hat in ihrem Team unter anderem die Einführung des elektronischen Laborjournals vorangetrieben, das die gesamte Dokumentation von Pufferansätzen über Prozessstufen bis hin zum Chemikalienbestand digital erfasst. Erst die lückenlose Dokumentation jedes Produktionsschritts macht Geräte sowie Rohstoffe nachverfolgbar und ermöglicht automatisierte Berechnungen. Ergänzend nutzt das Team Prozesssimulationstools für die Chargen-Planung, die Rohstoffbedarfe automatisch berechnen und Auswirkungen von Prozessänderungen entsprechend schnell darstellen können.

„Digitalisierung heißt nicht automatisch, dass alles schneller oder einfacher wird, man muss das große Ganze betrachten“, sagt Jungbluth. „Unsere Chargen Records sind in der Erstellung aufwendiger als die klassische papierbasierte Dokumentation, erleichtern aber die Datenauswertung und den Vergleich im Nachgang enorm.“

Vernetzt am BioCampus: wie der End-to-End-Ansatz die Medikamentenentwicklung beschleunigt

Der End-to-End-Ansatz am BioCampus – die Integration aller Entwicklungsschritte von der frühen Forschung bis zum fertigen Arzneimittel an einem Standort – prägt den Arbeitsalltag von Jungbluths Team maßgeblich. Sie arbeiten eng mit den Kolleg*innen im Upstream Processing zusammen, die mit Mikroorganismen die Wirkstoffe herstellen. Ebenso intensiv ist der Austausch mit der nachgelagerten Produktion.

„Der End-to-End-Ansatz macht die Wirkung der eigenen Arbeit viel sichtbarer und das ist unglaublich motivierend“, erzählt sie. „Durch die enge Zusammenarbeit und Kommunikation mit anderen Teams bekommt man die Erfolge und auch die Herausforderungen der Projekte mit, selbst wenn sie die eigene Abteilung bereits verlassen haben. Man sieht, wie der eigene Beitrag im großen Ganzen wirkt.“

Die räumliche Nähe ermöglicht auch direktere Kommunikation und schafft ein Verständnis für den gesamten Prozess, von der ersten Zellkultur bis zum fertigen Arzneimittel. „Das motiviert mich sehr. Man arbeitet nicht isoliert an einem kleinen Puzzlestück, sondern sieht das komplette Bild“, sagt Jungbluth. „Wenn ein Projekt erfolgreich ist, weiß man genau, welchen Beitrag man selbst geleistet hat. Das gibt der Arbeit eine ganz andere Bedeutung.“

Jeder verbesserte Prozessschritt macht einen Unterschied für Patient*innen

Für Patient*innen bedeutet diese integrierte Arbeitsweise: Problemlösungen werden schneller gefunden und der Entwicklungsprozess insgesamt beschleunigt. Jeder optimierte Prozessschritt und jede frühzeitig identifizierte Scale-up-Herausforderung spart Zeit auf dem Weg vom Labor zur Zulassung.

„Mich hat schon immer der Gedanke motiviert, dass durch meine Arbeit neue Medikamente auf den Markt kommen können, die das Leben anderer verbessern können“, ergänzt Jungbluth. „Das ist für mich der eigentliche Antrieb – zu wissen, dass jeder verbesserte Prozessschritt, jedes Gramm Wirkstoff, das wir herstellen, am Ende einen realen Unterschied für eine*n Patient*in machen kann.“